[发明专利]聚吲哚纤维的快速干燥法

说明书

本申请是申请号07/985,080，申请日：1992年12月3日美国专利申请的部分继续申请。

本发明涉及的是干燥聚吲哚纤维的改进方法。聚吲哚纤维(＂PBZ＂)包括聚苯并噁唑(“PBO”)或聚苯并噻唑(“PBT”)纤维。

易溶液状晶态PBZ一般通过干喷、湿纺技术制成纤维，在该技术中，含有PBZ聚合物和酸性溶剂的容液(俗称“纺丝液”)通过喷丝头纺丝以形成纺液长丝，将长丝结合制成单根或多根纺液纤维。这些纤维穿过一个空气缝隙而被拉伸，然后同用来稀释溶剂的流体接触，该流体对聚合物是一种非溶剂。这种接触流体使聚合物与溶剂相分离。PBZ纤维的纺丝工艺参见申请人自己的专利申请号US-07/985,079(聚吲哚纤维的纺丝方法)和US-07/985,078(聚吲哚纤维的高速纺丝方法)。

从在纺液纤维的溶剂中分离出的纺液纤维中的PBZ聚合物的方法被称为凝固。在凝固之后，大部分滞留的剩余溶剂被洗掉沥滤，纤维保持湿润状态。对于凝固工艺的详细描述见申请人自己申请的美国专利申请号08/110,149(凝固和洗涤聚吲哚纤维的改进工艺)。

在冲洗之后，聚吲哚纤维一般含有很高的残余水份。残余水份的量经常在30-200wt％之间，在某些纤维中可能更高。残余水份量的百分比(在下文称为RMC百分率)按照下式以每百份为基础计算：

有许多理由都需要通过干燥纤维来降低纤维中的残余水分的量。需要降低纤维中残余水分的量的理由之一是使纤维能经受热处理而不损伤纤维。进行干燥的纤维的热处理能改善纤维的物理性质。业已发现，当纤维含超过12％RMC时，热处理时将纤维暴露在典型的加热温度(约400℃)时，PBZ纤维会被损伤。因此，为了能进行加热处理而不损伤纤维，PBZ纤维通常必须有一个小于约12％的RMC。

在纤维热处理之前，为了减少纤维中残余水份以使之低于12％RMC，本发明之前的技术要求在65℃干燥纤维40小时。由于如前所述的低温干燥是很耗时并且很浪费的，因此在低温下干燥从经济上是不理想的。业已发现，增加干燥工艺的温度将加速干燥过程，但也会使纤维受到损伤。这种加热使纤维外表产生可见的空隙损伤，这些空隙对于所有的PBZ纤维均是极不理想的，因此，需要一种既能迅速干燥PBZ纤维，而又不损伤纤维的改进工艺。

本发明的目的是要提供一种以显著增加的干燥速度干燥聚吲哚纤维，而对纤维不产生孔隙的方法，该方法不使其本身强度和弹性模量很高的聚吲哚纤维的性能有所下降。

因此本发明提供了一种将聚吲哚纤维中水份含量，按纤维重量计，由30％以上快速减少至12％或低于12％，而极少损伤纤维的方法，该方法包括用至少两台依次设置的分别设定温度的加热装置加热该纤维，其中(a)每一加热装置的设定温度至少为约140℃，(b)在第一加热装置之后的加热装置的设定温度与其之前的装置的设定温度相同或高于其温度，(c)至少一台加热装置的设定温度定为高于前一加热装置的温度，以及(d)相对于纤维的残余水份含量来设定加热装置的设定温度。

本发明是迅速干燥聚吲哚纤维，并且极少损伤所述纤维的工艺，该种纤维最初含有超过30％的残余水份含量。所述的工艺包括使纤维连续两次或多次加热处理的步骤，在此，温度的设定与所述纤维的残余水份含量的百分率有关，并且每个设定的温度均比前一个温度高，在干燥期间使纤维经过短暂的非接触时间，在此期间内所述的纤维不完全暴露在设定点的温度下，在纤维暴露于所述的两个或多个温度之后，最终纤维的残余水份百分含量约是12％或更低。

本发明的第二个方面是迅速干燥初始残余水份含量大于30％的聚吲哚纤维，并且最小地损伤纤维的工艺，所述的工艺包括将纤维连续地暴露在二个或多个温度下的步骤，温度的选择与纤维的残余水份含量百分比有关，每一个所选择的温度均比前一个温度高，在纤维暴露于二个或多个温度之后，纤维最终的残余水份含量的百分比约是12％或更低。

从而根据本发明，提供了一种在显著提高的干燥速度下干燥聚吲哚纤维，而不在纤维中产生孔隙，亦即不会使纤维的强度和弹性模量下降的方法。这是本发明的优点之所在。

图1是聚苯并噁唑纤维的残余水份含量百分比对温度(℃)的曲线图。在该图中，负的斜率曲线10示意在代表“安全”干燥条件区域30和代表“不安全”干燥条件区域20之间的分界线。对于PBO纤维，这条线10被称为不损伤干燥(“NDD”)线。