[发明专利]双组份聚酯纤维和长丝及其生产方法

说明书

本发明具体涉及由经过改性或未经改性的一种聚酯和一种相同的聚酯熔体生产双组份聚酯纤维和长丝的新方法。具体说，双组份纤维和长丝是借助于如下方法生产的，即用来自内酯类物质的一种共聚单体对一部分料流进行“在线”改性，以及借助于至少一个双组份喷丝头组对该未改性或改性的熔体流进行纺丝。

本发明也涉及可借助于这种新方法制造的纤维及长丝。

从大约40年以前就已经开始开发最早的双组份合成纤维，以及这种纤维所需的特种纺丝头及制造方法。这样的纤维是由两种化学结构和/或物理结构不同的聚合物彼此紧密接触而组成的。根据纤维中两个组份的几何位置不同，可将其分为并列型(S/S)、芯鞘型(C/C)和基质-原纤型(M/F)。不同类型的聚合物、相同类型的聚合物或者改性的聚合物都可以考虑作为其组份。在聚酯领域中，如下成对的物质是已知的：

-两种不同的均聚聚酯，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或PET与聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)，

-一种均聚物聚酯和一种共聚聚酯，

-两种不同的共聚聚酯，

-两种化学组成相同，但粘度(溶剂)不同的聚酯。

前三种结合方案有一个缺点，就是它需要分别有两种不同的聚酯，它们必须在分立的系统内储存、加工及熔融，即需要两个结晶器，两个干燥器和两个挤出机。除此以外共聚物聚酯还有结晶和干燥的问题，这就是只有很少量％(mol)共聚单体就会明显发粘，而在无定形共聚聚酯的情况下，只有在低于玻璃化温度下才能干燥，这就需要很长的干燥时间。

第四种方案可以“在线”进行(DD 80515)，或者如在DE1938291中，将一股低粘度的中间产物熔体流在一个连续直接纺丝系统中分出缩聚系统。

此方法的另一个方案在于，通过二醇醇解，比如说将乙二醇计量打入相应的熔体管或打入分立的熔体挤出机当中，将一部分聚酯流降低到所需的低粘度。这种“双粘度”实施方案只用于制造自卷曲纤维和长丝。然而，由于纺丝头毛细管排出的熔体流因存在着并列排列的不同粘度差而产生弯曲，这就成为一个问题。如果超过临界粘度差，这时原纤的弯曲十分严重，致使它们粘到纺丝板上，纺丝不再能进行。比如，当最大相对粘度差(在相同熔体温度下两个值之差)为0.10时(比如在20℃的1％间甲酚中测得的相对粘度为1.60，而部分料流的降低的粘度为1.50)，仍能正常纺出中空S/S PET纤维。由于物理的原因，当S/S纤维不是中空时，允许差值更小一些。

为了在较大粘度差下实现纺丝，建议制造非对称性开孔，使低粘度一侧的熔体纤维与孔的内壁有较大的接触表面，以此方向使得在这一侧面的流速下降，防止发生变化(GB 1091367)。然而，这种纺丝板价格太昂贵，既因为其结构特殊，也由于其孔的密度下降，减少了线数。

因此，本发明的目标是开发一种成本较低的方法，总体说来，该方法简化了双组份聚酯线的生产工艺，因此使其对工业生产更加经济，并改进了在喷嘴处S/S纤维的可纺性。

按照本发明，基于唯一一种或相同的基本型聚酯，在纺丝前用来自内酯类的共聚单体连续地“在线”改性一部分熔体，然后将此改性和未改性的熔体料流供应到一个或几个双组份纺丝板组上，纺成双组份的线，在S/S纤维的情况下，最终进行自卷曲。

令人意外的是，至今为止的两种聚合物只用一种就足可以代替，而且尽管如此，得到适合使用的双组份线还不会带来生产问题。尽管本发明需要对部分料流进行“在线”改性，如前所述，与未改性聚酯的粘度差必须不超过一定的限度，同时，必须在很短的时间，即短于30分钟内完成改性，而且必须将聚合物性能改变到在此方法中所要求的足够的程度。

具有反应性能的内酯，特别是ε-己内酯令人吃惊地表明其本身适合于在双组份纺丝的过程中进行聚酯改性。按照本发明适用的内酯，作为一种单体引入到聚酯熔体中，它在压力下，在先有技术中被认为是有害的特高温度下(高于260℃，特别是265～310℃，最高是270～295℃)，在意外短的时间(即短于30分钟)与聚酯反应，生成共聚聚酯。改性的反应时间最好不超过20分钟，特别是在3～15分钟。此外，在此方法中，作为分子量的度量标志的相对粘度意外地保持恒定，而且熔体粘度仅稍有降低。按照本发明，对于最小的产品结构单位(即双组份的线)改性聚酯与未改性聚酯的相互的加工从一开始就是可能的，其中可在双组份纺丝时进行比较强的“在线”改性，而不会由于从喷嘴排出的线发生过强的弯曲而干扰可纺性。

图1表示的是制造双组份聚酯线新方法原理的优选实施方案，其中的数字表示：

1聚酯熔体料流