[发明专利]一种聚酯工业丝的拉伸方法

说明书

本发明涉及一种聚酯工业丝的拉伸方法，根据熔纺工业丝的技术路线，在第一辊和第二辊之间进行湿热拉伸，并提高第二辊速度，增大这一段拉伸倍率的同时、保持较低的拉伸应力，使纤维具有低结晶度、高取向度的结构特点。本发明还提供一种基于上述拉伸方法的聚酯工业丝的制造方法，挤出成形且集束后的聚酯纤维在经湿热拉伸后，继续进行热拉伸和热定型，得到纤维结构和性能均匀的聚酯工业丝。

技术领域

本发明属纤维制备技术领域，涉及一种聚酯工业丝的拉伸方法，是使聚酯工业丝挤出成形后的纤维具有低结晶度、高取向度的结构特点的拉伸方法，具体是在第一辊和第二辊之间进行湿热拉伸的方法。

背景技术

利用高分子量的聚酯进行熔融纺丝制备高性能纤维，具有生产过程环保、工艺流程短、速度高、效率高的优点，所制备的纤维多数用作橡胶骨架材料、土工布、传输带、缆绳、帆布、安全带、安全气囊等领域，习惯上称为工业丝，这类纤维的强度大多数高于7.5cN/dtex，另外还具有较高的模量、较低的断裂伸长率和热收缩率的特点。对比其它高性能纤维，虽然在性能上不是最为突出的，但如果把生产成本考虑在内，被称为性价比最高的高性能纤维。

然而，随着聚酯工业丝应用领域的拓展，客户的要求不断提升，在满足基本力学性能的前提下，一些应用领域要求更高的耐磨性和使用稳定性，这实际上要求工业丝有更高的均匀性，且这种均匀性不仅仅局限于束丝的线密度不匀率、强伸不匀率、热收缩不匀率以及条干不匀率，还必须提高束丝中每根丝的均匀性、单根丝的径向均匀性、甚至是微米和亚微米尺度上的微观结构均匀性。

为达到上述目标，已有的生产技术从提高熔体均匀性、熔体制备和输送设计的控制均匀性、喷丝孔分布和结构优化、冷却成形和热拉伸、热定型设备和工艺等方面都采取了很多改进措施，降低线密度、强伸和条干不匀率；然而，对于熔纺工业丝，相对来说束丝根数多、单根丝直径较大，其微观结构的均匀性很难通过上述措施得到提高。为此，研究人员开始尝试新的工艺技术路线，克服空气冷却和干热拉伸造成的微观结构不均匀性问题。资料显示，在纺丝成形的过程中，增加液体浴(LIB)，可以获得纤维径向均匀、分子链取向程度高的纤维，通过后续较低倍数的热拉伸和热定型，就可以获得高强度、高模量的PET、PEN工业丝。另外，还有资料公开的技术方法是，在FDY的设备上，对于成形之后的纤维，由喷嘴对纤维加特定组成的水，且将第一热辊由一组陶瓷棒替代并调节张力，进行常温拉伸，称为水膜拉伸工艺，在第二热辊上进行热定型，拉伸过程张力均匀、稳定、不易毛丝断头，获得纤维染色均匀。

上述技术在提高纤维微观结构均匀性方面的先进性是显而易见，但是上述技术很难广泛推广，其根本原因在于：1)在纤维凝固之前增加水浴，大大增加了纺程应力，从而提高纤维的取向程度，因凝固之前丝条沿纺程的温度、应力、速度等都是变化的且呈现连续的梯度变化，也就是说这一阶段是非等温过程，研究者也指出，水浴在纺程上的位置、长度、温度等都会影响纤维的结构和性能，这就给实际生产的合理控制带来太多的不确定性。2)FDY的水膜拉伸工艺是对已经有高度取向的纤维进行水膜拉伸，其目标是提高民用丝的染色均匀性，对水膜的组成有特别的要求，需要添加助剂提高纤维的水含量达到常温拉伸的目的，助剂的引入不仅增加原料成本、且在生产和后加工过程中都要考虑到助剂的处理问题，会造成不必要的二次污染。

发明内容

为克服现有技术的局限性，本发明的目的是提供一种聚酯工业丝的拉伸方法，根据熔纺工业丝的技术路线，在第一辊和第二辊之间进行湿热拉伸，并提高第二辊速度，增大这一段拉伸倍率的同时、保持较低的拉伸应力，使纤维具有低结晶度、高取向度的结构特点。

本发明的另一个目的是提供一种基于上述拉伸方法的聚酯工业丝的制造方法，挤出成形且集束后的聚酯纤维在经湿热拉伸后，继续进行热拉伸和热定型，得到纤维结构和性能均匀的聚酯工业丝。