CN101914818A - 一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，通过采用大于2.8mm的大孔径、孔数小于30孔的较少孔数的喷丝板结构，配合高温低压、高缓冷温度、低侧吹风的纺丝工艺，增加第二道上油，改进纺丝助剂，再通过超高倍率多级热拉伸工艺，成功开发出了耐磨高强型聚酯纤维，其耐磨性能好、高强、低延展、耐疲劳性能良好，综合性能媲美尼龙，同时由于聚酯价格便宜，相比尼龙等纤维更具性价比。相比普通聚酯工业丝，耐磨高强型具有较好的耐磨性，应用于产业后，不仅能完善缆绳、吊装带等对耐磨性要求较高产品的性能，更可以拓展聚酯纤维的应用空间。

Description

一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法

技术领域

本发明涉及一种工业纤维的制造方法，尤其是一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法。

背景技术

化纤新技术、新产品、新工艺是化纤发展、开发的总趋势。随着产业用纺织品的开发和应用，聚酯纤维由于其优越的性价比，在产业应用上发展迅速。

在缆绳、吊装等产品上，需使用耐磨性强的纤维材料，市面上各种材料都有，如棉、麻、钢丝、塑料、丙纶、尼龙、聚酯等，但都有各自的不足：棉、麻强度不高；钢丝柔软性欠佳；塑料、丙纶不耐老化；尼龙伸长过大，同时经济性较差；聚酯耐磨性不如尼龙。总体来讲，这类产品要求强度高、耐老化、低延展、耐磨性好，通过分析发现，聚酯除耐磨性不如尼龙外，各项性能符合要求，所以研究开发如何提高聚酯的特性，弥补耐磨的不足，使其达到耐磨、高强、低延展、耐疲劳的特性。

发明内容

根据现有生产工业丝的工艺及聚酯的特性，本发明的目的是设计一种运行稳定可靠、投资成本低的耐磨高强聚酯纤维的制造方法，本发明的技术方案是如此实现的：

一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料-固相缩聚-熔融纺丝-上油-多级热拉伸-卷绕成型，原料经固相缩聚后粘度达到1.0～1.1dl/g，结晶度大于60％；熔融纺丝中喷丝板孔径＞2.8mm，孔数＜30个，侧吹风的温度12-18℃，风速0.2-0.4m/s；上油工艺中助剂内增加10-20％烷基苯基咪唑磺酸盐，多级热拉伸的总拉伸倍率为6.2-6.4倍，第一级拉伸倍率为4.1-4.5倍，第二级拉伸倍率为1.38-1.51倍，定型温度为210-220℃。

在固相缩聚中，聚酯预聚体被加热至低于晶体270℃熔点，但高于玻璃化温度69℃，一般为200-250℃，在此温度下预聚体链端基有足够的活性进行缩聚反应，使分子质量进一步增大；在真空条件下，移走反应小分子副产物使平衡反应进一步向正反应方向进行，最终得到合适的增粘切片。

固相缩聚反应釜中的主要反应：

a、酯化反应：

b、酯交换反应：

纺丝组件是为高压运行设计的，并具有特殊过滤板，熔体从过滤板上通过时降压超过100巴，导致聚合物温度上升，使其适合纺丝。熔体通过组件喷丝板，形成纤维。为了得到耐磨型聚酯纤维，要求纤维单丝纤度＞30dtex。采用￠＞2.8mm的大孔径、孔数小于30孔的喷丝板结构，配合高温低压纺丝工艺，减小了熔体经过喷丝孔产生的剪切应力，初生纤维取向小，有利于后道的高倍拉伸及高耐磨性的实现。

“熔融纺丝”步骤中采用缓冷侧吹风，有利于消除粘弹效应、减少内应力，同时减少皮芯结构差异。

对聚酯工业丝强度、热缩等性能影响最大的因素是拉伸倍率和定型温度。对于耐磨型高强聚酯工业丝，由于其单丝较粗，采用较高的拉伸倍数来实现性能。通过试验，确定最优工艺。

总拉伸倍率L，多级拉伸第一级拉伸为L1，第二级拉伸为L2。

总拉伸比试验

随着总拉伸倍数的提高，纤维强度也随之提高。但超过一定拉伸比后，纺丝断头率高，纤维的断裂强度反而下降，在保证良好的可纺性前提下，提高总拉伸有利于提高纤维强度。

L1、L2配比试验

通过以上试验，得到最优拉伸工艺，配合拉伸温度，得到高强度，低延展的聚酯工业丝。

为了使纤维具有较好的热稳定性，在第四对热辊对纤维进行210-220℃的热定型，同时对纤维进行松弛，使纤维内部应力得到释放，分子链段得到充分松弛，使纤维既具有较高的强力，又具有良好的热稳定性。

作为优选，所述“熔融纺丝”步骤中的温度为300-315℃，压力为8.5-9.5Mpa。由于耐磨型聚酯纤维，单丝纤度超过30dtex，而常规聚酯纤维单丝纤度不超过10dtex，这就要求控制熔体压力、温度，采用高温低压纺丝工艺，改善聚酯熔体流变性能，优化单丝纤维结构。

作为优选，所述“上油”步骤中助剂的组分为：聚氧乙烯醚20-35％，季戊四醇酯15-30％，聚氧乙烯蓖麻油脂20-35％，十二烷基酚醚10-20％，色拉油10-25％，10-20％烷基苯基咪唑磺酸盐。耐磨高强型聚酯纤维对油剂的要求：

a、由于丝束较粗，要上油充分，不影响纺丝，要求较高的渗透性；

b、由于丝条运行速度快，丝条与金属表面的摩擦较大，要有较好的平滑性。否则单丝起毛，拉伸困难；

c、由于热辊温度高，所以要求油剂各单体有较高耐热性，防止受热挥发，结焦并污染环境；

d、单丝间摩擦系数不能太小，要求抱合集束性要好，以防造成单丝间滑移出现毛丝和拉伸不匀现象；

e、丝条在高速运行过程中与金属表面的接触和分离次数增多，造成大量静电荷聚集，加上涤纶纤维本身导电性能不好，若不及时疏散静电荷将造成丝条缠辊，牵伸困难，所以有较好的抗静电性。

由于纤维单丝粗，单丝数量少，导致单丝间摩擦系数相比常规聚酯工业丝更小，抱合性和集束性差，不利于热辊多级拉伸的顺利进行。这就要求在原有纺丝助剂基础上，改善助剂配方，增加丝束抱合性。通过添加10-20％烷基苯基咪唑磺酸盐，增加单丝间摩擦系数，提高丝束抱合集束性。

采用本生产工艺生产出的耐磨高强聚酯纤维与其他纤维相比较，具体数值如下：

本发明利用普通聚酯工业丝生产线，通过采用大于2.8mm的大孔径、孔数小于30孔的较少孔数的喷丝板结构，配合高温低压、高缓冷温度、低侧吹风的纺丝工艺，增加第二道上油，改进纺丝助剂，再通过超高倍率多级热拉伸工艺，成功开发出了耐磨高强型聚酯纤维，其耐磨性能好、高强、低延展、耐疲劳性能良好，综合性能媲美尼龙，同时由于聚酯价格便宜，相比尼龙等纤维更具性价比。相比普通聚酯工业丝，耐磨高强型具有较好的耐磨性，应用于产业后，不仅能完善缆绳、吊装带等对耐磨性要求较高产品的性能，更可以拓展聚酯纤维的应用空间。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料-固相缩聚-熔融纺丝-上油-多级热拉伸-卷绕成型，原料选用上海金山大有光聚酯切片，其特性粘度为0.65dl/g，经固相缩聚后粘度达到1.0dl/g，结晶度70％；熔融纺丝中采用高温低压工艺：温度为310℃，压力为8.5Mpa，喷丝板孔径3.2mm，孔数25个，侧吹风的温度16℃，风速0.3m/s；上油工艺中助剂包括聚氧乙烯醚20％，季戊四醇酯18％，聚氧乙烯蓖麻油脂20％，十二烷基酚醚17％，色拉油10％，15％烷基苯基咪唑磺酸盐。

多级热拉伸的总拉伸倍率为6.3倍，第一级拉伸倍率为4.2倍，第二级拉伸倍率为1.43倍，定型温度为220℃。

加工出的耐磨高强聚酯纤维的技术检测数据如下：

断裂强度：8.3cN/dtex

断裂伸长率：12％

干热收缩率：7.0％

耐磨性能：75600次

实施例2：一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料-固相缩聚-熔融纺丝-上油-多级热拉伸-卷绕成型，原料选用上海金山大有光聚酯切片，其特性粘度为0.65dl/g，经固相缩聚后粘度达到1.1dl/g，结晶度65％；熔融纺丝中采用高温低压工艺：温度为300℃，压力为9.0Mpa，喷丝板孔径3.1mm，孔数28个，侧吹风的温度12℃，风速0.4m/s；上油工艺中助剂包括聚氧乙烯醚21％，季戊四醇酯15％，聚氧乙烯蓖麻油脂21％，十二烷基酚醚16％，色拉油14％，15％烷基苯基咪唑磺酸盐。

多级热拉伸的总拉伸倍率为6.21倍，第一级拉伸倍率为4.3倍，第二级拉伸倍率为1.44倍，定型温度为215℃。

加工出的耐磨高强聚酯纤维的技术检测数据如下：

断裂强度：8.2cN/dtex

断裂伸长率：12.5％

干热收缩率：7.2％

耐磨性能：74300次

Claims (3)

1.一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料-固相缩聚-熔融纺丝-上油-多级热拉伸-卷绕成型，其特征在于原料经固相缩聚后粘度达到1.0～1.1dl/g，结晶度大于60％；熔融纺丝中喷丝板孔径＞2.8mm，孔数＜30个，侧吹风的温度12-18℃，风速0.2-0.4m/s；上油工艺中助剂内增加10-20％烷基苯基咪唑磺酸盐，多级热拉伸的总拉伸倍率为6.2-6.4倍，第一级拉伸倍率为4.1-4.5倍，第二级拉伸倍率为1.38-1.51倍，定型温度为210-220℃。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述“熔融纺丝”步骤中的温度为300-315℃，压力为8.5-9.5Mpa。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述“上油”步骤中助剂的组分为：聚氧乙烯醚20-35％，季戊四醇酯15-30％，聚氧乙烯蓖麻油脂20-35％，十二烷基酚醚10-20％，色拉油10-25％，10-20％烷基苯基咪唑磺酸盐。