[其他]蘑菇形丙纶纤维的制造方法

说明书

本发明提供一种制备新型蘑菇形状搭扣用丙纶单丝的制造方法。

人们在日常生活中可看到，具有尼龙小绒圈（雌性带）和尼龙钩子（雄性带）组合成的尼龙搭扣的广泛用途，如帐蓬、滑雪衫和血压计等。但是，这种尼龙搭扣存在着许多缺点：尼龙钩子织造加工工序多、尼龙钩子使用易变形、寿命短、价格昂贵等。至今尚无专利报道改进这种老式搭扣尼龙钩子的方法。为此，本发明者试验了涤纶、锦纶6、锦纶66、锦纶1010、乙纶和丙纶等多种单丝，但均未找到在热熔下能形成蘑菇形（半球形）的理想纤维。本发明者受了物质在热熔化后冷却时有形成球形的趋势、并使自身所需能量最小而保持最稳定状态的启发，于是推测，分子量分布宽的加成聚合物如聚丙烯，由于分子量大小显著差异的特点，在热熔下单丝端面各处的表面张力不同，其热熔冷却时必然导致收缩应力和收缩趋势的各异，因此产生了热熔单丝端面有可能在冷却时自动收缩形成蘑菇形状的构思设想，这就是本发明的基本原理。

用本发明的丙纶单丝制造的丙纶蘑菇形搭扣来取代老式尼龙钩子搭扣具有使用寿命长、加工容易、成本低廉、比尼龙钩子搭扣强度高等的优点。本产品制造的丙纶蘑菇形状搭扣除能取代前述尼龙钩子搭扣的民用外，还可用于各种军用和工业用，如需快速打开或关闭的军事装备保护罩布搭扣、露天仓库和旅游帐蓬搭扣、消防工作服搭扣等。

本发明目的是为了克服前述尼龙钩子搭扣的缺点，提供一种新原料和独特方法制造具有形成蘑菇形状性能丙纶单丝的技术。

本发明要点，包括聚丙烯指标的选择和纤维成形加工的过程，其特征是以分子量分布较宽（Q＝M_ω/M_n≥5.0）和分子量较高（粘均分子量为25～30万）或MI较小（如8～10）的聚丙烯为原料，采用螺杆挤压熔融低温纺丝、熔体细流高温加热、较高热水浴温度冷却成形和热水浴拉伸的纤维生产工艺流程。

本发明制造丙纶单丝的原料与常规纺丝丙纶所用原料指标要求不同，常规纺丝的聚丙烯原料分子量分布狭窄（Q＝M_ω/M_n≤3.5），粘均分子量在15～20万或MI为20～30，因这对于提高可纺性十分有利，否则，实现较低温度纺丝要添加降温降解剂。对制造能形成蘑菇形状特性的丙纶单丝来说，则要求聚丙烯分子量分布较宽和分子量较高，其余指标，如等规度、熔点和灰份等，与常规丙纶纺丝原料指标要求相同。诚然，采用其原料对纺丝会带来一定困难，不过纺较粗直径φ0.14～0.17mm的单丝，只要工艺调整得当，纺丝和拉伸仍然是十分良好的。本发明分子量分布一般Q＝M_ω/M_n≥5.0，最好Q≥5.5，如Q≤5.0，其单丝加工成形的蘑菇形状较差，搭扣质量欠佳。本发明所用原料粘均分子量为25～30万，低于25万时，分子量分布较狭窄，单丝不具有形成蘑菇形状的性能;大于30万时，纺丝非常困难，如提高纺丝温度，则会使分子量分布明显变狭窄，故最好为25～30万。

本发明采用直径为φ30mm的螺杆挤压纺丝机，纺丝板为4～6孔，纺丝板孔径为φ1.0mm，螺杆挤压纺丝机各区温度为270～300℃，最好为280～295℃。因低于270℃时，纺丝极其困难，甚至无法进行;高于300℃时，纺丝会发生显著的热氧化降解，分子量分布变狭窄。纺丝各区温度高低的分布，从进料至出料方向为序，以由低至高为最好，这样可造成熔体粘度由大至小的粘度梯度，能防止熔体倒流，有利于提高纺丝熔体质量。出纺丝板的熔体细流由于纺丝温度较低，喷头拉伸易发生断头，并可观察到螺旋丝的出现，其丝僵硬拉伸性很差，常发生断头。因此，本发明为了解决纺丝温度较低而产生熔体流变性质很差的缺点，在纺丝头下方设置一个直径为φ120×100mm的加热筒：用电阻丝加热，加热温度为310～340℃，最好为320～330℃。低于310℃时熔体细流流动性差，表面粗糙，经热水浴冷却后无法拉伸;高于340℃时，熔体细流色泽变黄，发生热氧化降解。

出纺丝板熔体细流经加热筒空气加热后，进入50～75℃的热水浴中冷却成形，然后连续在普通综丝拉伸设备上，于水浴温度90～99℃下进行一次或两次拉伸，拉伸倍数为5～7倍，最后卷绕于筒管上，热水浴冷却成形温度低于50℃时，丝条拉伸倍数低，拉伸困难，并达不到规定的细度要求;高于75℃时，没有更好的效果，且丝条在接触冷却水槽的分丝棒时，丝条易产生变形，故热水浴冷却成形温度最好为60～70℃。