[发明专利]形稳性聚酯纱的生产方法

说明书

本发明涉及聚酯复丝拉伸纱的生产方法，其中每根单纤维的纤度为2.5旦或更大一些，借此在较之现有工艺更低的纺丝速度和更低的特性粘度下制得高双折射（△nu）的纱。

高强度的聚对苯二甲酸乙二酯在本领域中已为人们所知，并通常被使用在包括轮胎帘子线（用于橡胶的增强）、传送带、椅带、V-型带和挠性管的工业应用中。

人们希望形稳性聚酯（DSP）工业用纱能使子午线轮胎胎体上的胎壁凹痕（SWI）达到最小，并获得良好的轮胎处理特性。另一目标是要制得在升高的轮胎工作温度时其强度和模量均相当于人造纤维的先进形稳性聚酯帘子线，而使用的材料则减少30%。尽管现有的聚酯帘子线具有足够的强度，但它们的高温模量却太低。Davis等人的美国专利4，101，525提供了一种高强度复丝聚酯纱，它具有低缩率和低工耗之特性。虽然，展示由Davis所指出的特征的纱被分类为/DSP′S，但它们并不符合取代人造纤维的模量要求。此外，每根单纤维的低纤度（单丝旦数dpf或为2或为更小）和单纤维从喷丝头出现后立即进行快速冷却，会导致单纺维的速度收缩，因而产生了机械强度较差的纱。Saito等人的美国专利4，491，657揭示了高模量、低缩率的聚酯纱，但是因为这种形稳性纱经处理的帘子线转换效率仍需要一种低的终模量来获得良好的纱。低的终模量被转移至经过处理的帘子线，因而导致了比本发明的高终模量帘子线较低的韧性。Saito等人的方法需要有高的纺丝速度，因而就难以把该Saito方法组合到连续纺丝拉伸的工艺中，而本发明则允许使用较低的纺丝速度，所以就可使用更容易得到的和/或廉价的设备。

Kumakowa等人的美国专利4，690，866也描述了一种制造这类纱的方法，可给出高形稳性的经处理的帘子线（使用超高粘度聚合物）。在比较实验的基础上，即，使用我们的溶剂系统，Kumakowa特性粘度（IV）值则比他们在其专利中所指示的高5%，这就是说，他们需要最小值为0.95IV的聚合物（根据我们的测定）。同样，这些帘子线也具有低的终模量，因而得不到给定聚合物粘度的充分的韧度优势。

通过以上所引述的现有技术，我们可以看到，通过增加纺丝速度或纱的IV，人们可以提高未拉伸的双折射。

一个重要需求是要得到这样一种工艺，即以比过去更低的纺丝速度和更低的特性粘度（IV）来生产未拉伸的双折射（△nu）高的纱。在较低速度下操作是重要的，这是因为产业设备有速度的限制，尤其是络纱机。使用较低IV的能力是指可以省去昂贵的操作步骤（例如固态聚合）或昂贵的污染环境的添加剂。

本发明的目的在于提供一项形稳性聚酯复丝拉伸纱的生产方法，籍此方法，可以在较之现有工艺更低的纺丝速度和更低的特性粘度下制得高双折射率（△nu）的纱。

本发明的、每根单纤维纤度至少在2.5旦以上，形稳性拉伸聚酯（聚对苯二甲酸乙二酯）复丝纱的生产方法，包括以下步骤：

a）使聚对苯二甲酸乙二酯聚合物融体挤压通过具有多个喷丝孔的喷丝板以形成单纤维;

b）使喷出的复丝首先通过延迟区，然后通过急冷区，从而按受控的方式固化该单纤维;

c）使固化的复丝从急冷区以所需的纺丝速度V退绕;

从而，步骤a）-c）是在能形成部分取向的具有未拉伸双折射至少为0.020的复丝（其中△nu＝R_fV^2.0IV^2.4，IV是未拉伸纱的特性粘度，并且至少为0.80，R_f至少为9.0×10^-3）的条件下进行的;

d）对部分取向的复丝加以热拉伸。该工艺可在较低于现有技术的速度和IV下制造出未拉伸的双折射高的纱。

按照本发明方法制得的形稳性聚酯复丝纱和被作为纤维增强材料而掺入到如轮胎这样的橡胶复合材料中时可给出形稳性的已处理帘子线。

形稳性被定义为在给定缩率下的高模量，并直接与轮胎胎壁凹痕（SWI）和轮胎行驶性有关。尽管轮胎中帘子线的模量是主要的变量，它支配着SWI和行驶性，但缩率在两个方面都是重要的。首先，在轮胎硫化过程中过量的帘子线缩率能显著地减少来自起始已处理帘子线模量的模量。第二，帘子线缩率是轮胎非均匀性的潜在根源。于是，在给定缩率下的模量和韧性的比较是轮胎帘子线的一项重要比较。由于轮胎帘子线在工作过程中会经历百分之几的变形，所以对模量的良好的实用测定法应为LASE-5（5%伸长下负荷）。或者，E_4.5（4.5g/d负荷下伸长）或被用作实用的柔量测定法。