CN1046321C - 生产聚酯纤维的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产聚酯纤维的方法和设备，包括将来自喷丝头2的很多熔融聚酯纤维冷却至其玻璃转化温度以下，然后用非加热的第一导丝辊以低于4000米/分的卷取速度卷取纤维，在第一导丝辊和非加热的第二导丝辊之间的高于聚酯纤维玻璃转化温度的常压蒸汽环境中(第一热处理装置8)热拉伸这些纤维，并通过高于105℃的加压蒸汽环境(第二热处理装置9)对纤维进行热处理。

Description

生产聚酯纤维的方法和设备
本发明涉及生产聚酯纤维的方法和设备，更具体地说，本发明涉及生产这种性能的聚酯纤维的方法和设备，该聚酯纤维具有适用于机织织物和针织织物的机械特性及热特性，并具有极好的染色性能。
以低的生产费用生产其强度和拉伸特性适用于机织织物和针织织物的聚酯纤维的方法，所谓的“直接纺丝拉伸系统”，已在例如日本专利申请公开号54-18918中描述。按照这个系统，熔纺的聚酯纤维在一对被加热的导丝辊上(下文均称之为加热导丝辊)和各分离辊上卷绕很多次以升高纤维温度，然后又在高速旋转的另一对加热导丝辊和分离辊上卷绕很多次，并在两组辊之间拉伸。
然而按照这种生产方法，必须将纤维在加热导丝辊上卷绕很多次通过分离辊以便充分地加热该纤维。因此为提高生产率而增加纺丝数目时，相邻丝可能相互重叠造成丝的断裂，设备规模增大和加热辊的功率消耗增加。
为了解决这些问题，日本专利申请公开号N0.62-14118提出一种方法，即在以4000m/min以上的高速旋转的非加热辊上卷绕熔纺的丝，然后对丝喷射加热蒸汽将丝加热到其玻璃转化点以上时拉伸丝。虽然这种方法有不需要分离辊的优点，但由于该方法是以高于4000m/min的卷取速度为前提，它不能摆脱下述问题。就是说，当熔纺的丝在喷丝头和高速卷取辊之间通过时，由于丝受到空气冷却的作用和由于拉伸操作，形成富有结晶相的结构，甚至当随后进行拉伸和热处理以便得到预定的伸长时，最后得到的纤维取向度(双折射)降低，因此极大地限制了纤维的应用。
为得到具有高取向度的纤维而采用此方法，当卷取速度低于4000m/min时，已经发现在染色步骤出现染渍，致使所得纤维不能用于实际生产。
本发明的目的是提供一种生产聚酯纤维的方法和设备，所生产的聚酯纤维具有极好的机械特性，如适用于机织织物和针织织物的高的强度和伸长，还有极好的热性能如沸腾收缩和干燥收缩，特别是还有极好的染色特性，当为了提高生产率增加纺丝数目时，不采用加热辊和分离辊。
为了达到上述目的，按照本发明生产一种聚酯纤维的方法包括：将来自喷丝头的很多熔纺的聚酯纤维冷至其玻璃转化温度以下，用第一非加热导丝辊以低于4000m/min的卷取速度卷取这些纤维，在第一非加热导丝辊和第二非加热导丝辊之间在温度高于聚酯纤维玻璃转化温度的常压蒸汽环境中热拉伸聚酯纤维，和在高于105℃的加压蒸汽环境中热处理这些纤维。
按照本发明生产一种聚酯纤维的设备包括：用来将来自喷丝头的很多纤维进行纺丝的熔纺部分，用来将来自熔纺部分的纤维进行冷却的通风筒，用于将由冷却通风筒冷却的纤维进行卷取的第一非加热导丝辊，其卷取速度低于4000m/min，用于拉伸纤维的第二非加热导丝辊，其旋转的圆周速度高于第一导丝辊的速度，在第一和第二导丝辊之间的第一热处理机构用于在常压蒸汽环境中将纤维加热到高于纤维的玻璃转化点，和第二热处理机构用于在加压蒸汽环境中将纤维热处理到105℃以上，该机构设置在第一热处理机构的下游。
本发明的发明者已详细考查了在前述日本专利N0.62-141118的方法中，当卷取速度低于4000m/min时产生染渍的条件，发现大部分染渍由所谓的“染斑”组成，或换句话说，当在已拉伸丝的纵向极细地分布有部分未拉伸丝的条件下产生。
本发明在拉伸部分建立常压蒸汽环境，其温度高于纤维的玻璃转化点，其压力基本上等于大气压，使能够缓和地加热丝。这样，本发明可使纤维在暴露到蒸汽中之前立即均匀一致地成形为各根纤维均匀校直的状态，从而能解决上述的问题。
本发明者进一步详细研究了染渍发生的机理，发现染渍的发生主要是因为在以低于4000m/min的卷取速度得到的未拉伸丝突然暴露到高温过热蒸汽中的缘故。换句话说，未拉伸丝的屈服点应力随温度的升高而降低，这些丝甚至在低的拉力下也可以很容易地被拉伸。因此，当这些丝暴露到过热蒸汽中被突然加热，由于拉力低，各单根丝不能在纵向均匀一致地对直，因而发生各根丝的缠结和交错。在位于外部和内部的各根丝之间，给每根丝输入热的方式不同，每根丝的油剂应用量也不同。在这些情况下，温度上升的方式不同，造成各根丝在纵向非均一性的拉伸校直，产生非充分拉伸的部分，结果出现了染斑。
因此，利用本发明非加热的第一和第二导丝辊而不是利用加热辊和分离辊，以低于4000m/min的较低速度卷取熔纺丝，通过在常压蒸汽环境中拉伸丝，在加压蒸汽环境中进行热处理，可以生产具有类似于传统的直接纺拉丝的性能的纤维，并且不会出现染渍。
在本发明中，术语“聚酯纤维”主要指包括至少90mol％的聚对苯二甲酸乙二醇酯，和不超过10％的其它组分，例如间苯二甲酸、邻苯二甲酸、羟苯甲酸单体，磺酸盐混合物、聚乙二醇，1,4-丁二醇等，或其它共聚或共混的聚合物。此外还可以混合有少量的褪光剂、电荷控制剂，染色性能改进剂等等。
图1是显示按照本发明一个实施方案实现聚酯纤维生产方法的设备示意图；
图2是图1所示设备中常压蒸汽处理机构或加压蒸汽处理机构的剖面图；
图3是沿图2中A-A′线所取的剖面图；
图4是显示按照本发明另一实施方案实现聚酯纤维生产方法的设备示意图；和
图5是显示按照本发明一个实施方案实现聚酯纤维生产方法的设备示意图。
下面将参考附图详细描述本发明某些优选的实施方案。
图1示意地显示实现本发明方法的设备。在图中数字1表示熔融/纺丝部分，喷丝头2有很多熔纺聚酯纤维Y(以下简称为纤维)的小孔，喷丝头2固定在熔融/纺丝部分1的底部。在喷丝头2下面放置冷却通风筒3，以把喷丝头2纺出的许多纤维的温度冷却到纤维的玻璃转化点之下，给油装置4和收集器引导5也放置在通风筒3之下。
数字7表示第一导丝辊用来卷取从喷丝头2纺出的纤维。这个辊7与已知的变速机构7a，如装有变速箱的马达、逆变器供电马达等直接相连，从而它的外圆周速度可由控制器的指令独立控制。变速机构7a使第一导丝辊7的圆周速度在2000到4000m/min的范围内变化。数字10表示第2导丝辊，该辊的圆周速度比第一导丝辊的圆周速度高，以把预先确定的拉伸比给于第一和第二导丝辊7、10之间的纤维。第二导丝辊10与同变速机构7a结构类似的变速机构10a直接相连，通过控制器的指令可以将它的圆周速度控制在约4000到7000m/min之间。两个辊7,10都不是加热辊，不配备加热机构。
在第二导丝辊10的下游还装设第三和第四导丝辊15和16，最后装设卷取机13。第三和第四导丝辊15,16和卷取机13的速度是这样给定，使其约为4000到7000m/min的圆周速度，基本上等于第二导丝辊10的圆周速度。第一热处理机构8放置在第1和第2导丝辊7和10之间的拉伸区，第二热处理机构9放置在第二和第三导丝辊10和15之间。加捻喷咀11、14和压缩空气的收集器引导12也放置在从第一热处理机构8到卷取机器13之间的区域内。
第一和第二热处理机构8,9例如有图2和3中显示的结构。第一热处理机构是常压蒸汽处理装置通过喷入常压蒸汽将聚酯纤维加热到超过80℃的温度，即聚酯纤维的玻璃转化点以上，来进行控制，使被第一导丝辊7卷起来的纤维，由于立即的急剧温升没有显著地拉伸。尽管常压蒸汽的温度必须在聚酯纤维的玻璃转化点之上，它应低于250℃，最好在150℃之下以便防止纤维温度的迅速上升，这样也防止了染渍。热处理室21沿着丝Y的合适长度随着该丝的尺寸和它的速度而改变，但最好至少长50mm以便给纤维提供最小的足够热量，最好不大于500mm，最合适不大于150mm，以便允许丝拉出后迅速通过第一热处理室以便限制染渍的出现。
另一方面，第二热处理机构9是加压蒸汽处理装置，通过喷入不低于105℃的加压蒸汽，从而通过充分的热处理，使纤维有实际的热收缩水平。热处理室21沿着丝Y的长度最好至少为100mm以便实现最小必要的热处理。但是如果这个值太大，热处理的效果太高，结果很难获得有高热收缩比的纤维，设备的尺寸也将变得很大。因此此长度最好不大于1000mm。
如图2和3中所示，热处理机构8(9)包括许多互相并排布置的锭子，和细长的有平截面形状的热处理室21。还有，室21的外边由保温的夹套22包裹，在夹套22的外周覆盖绝热材料23。丝的通道口24,24′有一收缩区，具有狭缝的形状，设置在热处理室21的两端，从而使许多纤维可以被均匀拉伸，并允许纤维Y通过这些丝通道口24、24′在热处理室21内行进。
计量孔板26放置在保温夹套22和热处理室21之间，穿过在保温夹套22侧的流路25，并通过狭缝状喷咀27与热处理室21相通。相应地，来自蒸汽供应管28并通过分配管29供给每个热处理机构8(9)的保温夹套的蒸汽，借助计量孔板26控制在一个预先确定的流速和一个预先确定的压力，然后通过喷咀27流入热处理室21，对纤维Y进行热处理。
在上述热处理机构8(9)中，热处理室21的侧部在纤维Y的行进方向是开口的，放在门31内的填料32打开和关闭这个开口30，以便有助于处理操作。杆34与门31啮合，通过臂33使它们处在联锁状态。当门31打开时在杆34远端的阀35关闭计量孔板26，防止在保温夹套22侧的蒸汽泄漏到热处理室21。
在上述实践本发明的设备中，第3和第4导丝辊并非总是必要的，在图4和5显示的没备中可以省略。在这种情况下，第二热处理机构9可以放置在第二导丝辊10的上游或下游，如图4或5所示。
为了在第二加压蒸汽处理机构9中进行热处理，纤维最好以尽可能小的张力暴露在热的环境中。因此在图4所示的结构中，其中加压蒸汽处理机构9放置在第一和第二导丝辊7和10之间的常压蒸汽处理机构8的下游，如图4所示，这样热处理就在拉伸之后高张力之下进行。因此这种结构包括这样的限制以适应各种产品的变化。为了适应各种产品的变化，加压蒸汽处理机构9最好放在第二导丝辊10的下游、如图5所示，可以与拉伸的张力无关地对热处理的张力进行选择。更加优选的是，将第3和第4导丝辊15,16放置在图1显示的设备中，从而加压蒸汽处理机构9中的张力不会影响卷取机器的卷取张力。以这种方式，就可显著提高工艺的自由度。
根据本发明的聚酯纤维的生产方法，很重要的一点是在第一导丝辊7处的纤维卷取速度要小于4000m/min。如果在第一导丝辊7处的卷取速度高于4000m/min，从喷丝头2纺出来的纤维Y由于空气阻力和在喷丝头和第一导丝辊之间的冷却效应，将受到急剧的冷却和拉伸，结果形成大部分为晶相的纤维结构。甚至在企图拉伸这种纤维以得到较低伸长率的纤维时，其拉伸比也是有限的，最终得到纤维的取向度(双折射)也很低。因为纤维事先已在喷丝头和第一导丝辊之间拉伸过。很明显这种纤维的应用将受到很多限制。
另一方面，第一导丝辊7的卷取速度的下限自然可由向后推算来决定，从生产所需特性的丝所要求的拉伸比，相对于决定生产速度的第二导丝辊10的速度进行计算。最好给纤维给定的目标伸长率约为30％，适用于大多数的应用场合。但是如果纤维在通过常压蒸汽环境中受到过度拉伸，染渍就会变得很严重。由于这个原因，下限最好定在2000m/min。因为第一导丝辊是非加热辊，通过该辊的纤维不会受到加热。
离开第一导丝辊之后，丝Y由第一和第二导丝辊7、10拉伸到拉伸比为1.2至2.5倍，同时在常压加热机构8中被加热到玻璃转化点的温度之上。离开常压蒸汽处理机构8之后，纤维进入到加压蒸汽处理机构9，在那里加压蒸汽对纤维加热和处理，并把它的温度升到高于105℃。
在第一导丝辊上以小于4000m/min的速度卷取的纤维称之为“未拉伸的纤维”，该纤维中取向度并没有充分发展。因此，当这种丝由过热蒸汽加热和拉伸时，会产生所谓的“染斑”，换句话说，在拉伸丝的纵向上会散布着许多细小未拉伸丝部分。本发明者经研究已经搞清楚这种染斑发生的原因在于，在卷取速度小于4000m/min时卷取的未拉伸丝突然暴露在高温的过热蒸汽中。换句话说，未拉伸丝的屈服强度随着温度上升而下降，即使在低张力下也能很容易拉伸。因此当未拉伸丝暴露在高温的过热蒸汽中时，丝的温度迅速上升就会出现伸长的起始点。但是由于张力较低，各个单丝的校直在纵向上就变得不均匀，这些丝的交联和缠结就会出现。如位于外部和位于内部的单丝之间受热的模式不同，或者如果对各个单丝所加的加油剂量不一样，那末这些丝温度上升的模式相互都不一样，由于这个原因，这些丝的没有受到足够拉伸的部分就留下来了，因而产生染斑。
为了解决上述的问题，本发明中拉伸过程的第一步热处理就用常压蒸汽处理机构，使用温度超过纤维玻璃转化点的常压蒸汽处理聚酯纤维，以防止丝的温度急剧上升。其次，作为拉伸过的纤维并不是完全没有了热处理不足的问题，如在实际应用中热收缩过大，可应用性很低。因此用较高热处理效率的加压蒸汽处理机构对纤维再进行热处理。
这第二热处理步骤必须能给于足够的热量以便消除在纤维的拉伸点潜在的内部应力。因此，尽管可以使用高温的过热蒸汽，但是其热处理效率低于加压蒸汽，必须要提高温度。还有很难得到预定温度的蒸汽，因为很容易散热。由于这些原因，应用加压蒸汽最适合。
这种加压蒸汽的温度可按照要处理纤维的热收缩特性来决定，最好是在105℃至158℃(0.5到5.0Kg/Cm2·G饱和蒸汽压)。如果温度低于105℃，热收缩特性变得这样大，即使温度(压力)稍微有点变化，就会引起显著的改变，从而不容易得到均匀的纤维。另一方面关于上限温度，在加压蒸汽处理机构内部气体的压力和温度越高，热损失就越大。因此，最好定在饱和压力5Kg/Cm2·G，也就是约158℃，这可由很容易获得的热源提供。
在本发明的方法中，在第一导丝辊和常压蒸汽处理机构之间的纤维张力，也就是刚好在第一热处理机构前的纤维张力T，最合适的给定值应满足下述的有关方式：
0.5б≤T＜б式中б是刚好在第一热处理步骤前纤维的屈服强度(g/Denier)。
假设常压蒸汽处理机构对纤维加热，并在张力超过在那个温度下纤维的屈服强度时开始拉伸。但是当第一导丝辊和常压蒸汽处理机构之间的张力小于室温下未拉伸丝屈服强度的一半时(即0.5б)，不能避免单丝之间的缠结，由于各个单丝之间受热的模式和张力作用微观上是不同的，所以拉伸的开始就是不均匀的。相应地，拉伸也成为不均匀，染色斑点就有可能发生。相反当纤维在前面就保持在高于室温下屈服强度的张力，在纤维进入常压蒸汽处理机构之前就产生预拉伸现象，所谓“冷拉伸”，这样就不能得到具有优越性能的纤维。
为了获得所需的张力，如已经讲过的那样纤维必须未被常压蒸汽加热机构加热得太厉害，同时张力也可由拉伸比进行调整。
换句话说，当纤维的拉伸比增加时，在第一导丝辊和常压蒸汽处理机构之间的纤维张力也增加。但是很自然，拉伸比越高，纤维的残留伸长就变得越小。因此第一和第二导丝辊的速度必须给定以便按照需要的拉伸度得到所需的拉伸比。当在常压蒸汽中的温度高于玻璃转化点时丝受到拉伸。但是由于种种原因，如所加的油剂量的变化，由于丝的位置引起的温度的不同，拉伸强度的不同，各丝间的缠结等等，使各个单丝之间拉伸的位置也在变化。当这些因素变得较大时就会出现染色斑点。为了防止这个问题，最好的办法是首先把许多聚酯纤维冷却到低于玻璃转化点的温度，防止形成缠结，直到纤维通过常压蒸汽环境。通过这样做，由于缠结等引起的各丝之间拉伸张力的差别就会变得很小，就有可能进行不产生染斑的均匀拉伸。第二最佳的防止染斑的方法是由辊式加油机构来添加油剂。用导片加油机构的办法是众所周知的加油方法，但这个方法比辊式加油机构更容易产生各丝之间加油量的不同，并更完全地收集丝，从而在常压蒸汽环境中纤维内层和外层之间的温度差就变得更大，完全不可能产生均匀拉伸。油剂的加入量可以是常规的量，但最好是到纤维重量的1％，油剂的浓度最好高到15％。
另一方面，在第一热处理机构中，摩擦部件最好是放在第一热处理机构的丝通道口或内部，以便通过这个摩擦部件丝通道前后张力的不同，限制各丝的拉伸位置，这样将每个丝的拉伸位置对准在预先确定的位置。摩擦部件最好是杆状或平片状，以同时处理许多丝，最好由陶瓷制成，保证其耐用性。与纤维一起的气流对第一拉伸机构内部各丝温度上升的变化产生相反的影响。因此丝的通道口最好是狭缝，其宽度最大到1mm。还有为了限制纵向上丝温度的变化和各丝之间的温差，第一热处理机构的喷咀部分做成狭缝。在这种情况下，狭缝的纵向最好垂直于纤维的运动方向，最好的是这个狭缝由一对互相相对的狭缝组成，将用来提高背压的机构如金属网，无纺纤维布，烧结体等放在第一热处理机构的喷咀部分，或者将整流部件如蜂巢纹放在喷咀部分。
另一方面，在加压蒸汽处理机构中作用在纤维上的张力有一个合适的值。为了进行热处理，暴露在加热气体中的纤维，其张力最好是尽可能的低。因此在图4所示的结构中，加压蒸汽处理机构放在第一和第二导丝辊之间，在用于拉伸的常压蒸汽处理机构之后，在拉伸后在高张力情况下进行热处理。因此这种结构对适应范围宽广的各种产品有一定限制。为了解决这个问题，将加压蒸汽处理机构放在第二导丝辊的下游，在卷取机器13和第二导丝辊之间进行热处理，如图5所显示的机构将是最优选的。在加压蒸汽处理机构9和卷取机器13之间放置第三和第四导丝辊15,16，如图1所示也是好的。在这种情况下为了使加压蒸汽处理机构中作用在纤维的张力最佳化，在第二和第三导丝辊之间加压蒸汽处理机构中的纤维伸长比最好至少为0％到10％。如果伸长比在0％之下，或换句话说，在松驰处理情况下，第二导丝辊会发生粘附现象，当伸长比超过10％时，在热处理时产生的变形即使卷取之后还会保留在纤维中，使得卷取操作变得更加困难。
在本发明中，在纤维被冷却到低于他们的玻璃转化点温度之后，可以使一束聚酯纤维在任意位置缠结，但是最好由交缠喷咀6和/或在第二导丝辊上游的交缠喷咀14进行缠结以防止构成单纤维的各个单丝反卷到第二导丝辊，或者防止这样的问题，当构成单纤维的各单丝的某部分丧失了在第二导丝辊上的夹持力而在辊上滑动，或卷取的纤维被拍打时，纤维会卷曲，或者防止如各个单丝间的收缩比等特性的变化。在这种情况下缠结度至少是1个/米，最好高至5个/米。如缠结度小于每米1个，上述的反卷到第二导丝辊或在第二导丝辊上的滑动就会发生，如果缠结度超过5个/米，由于缠结时的振动或单丝的缠结会妨碍常压蒸汽处理机构中的均一拉伸，从而有可能发生染斑。
为了防止染斑的发生，最好是应用一种方法将熔纺的纤维冷却到低于玻璃转化点的温度之下，不进行缠结，直到纤维通过常压蒸汽环境，在纤维通过常压蒸汽环境后，在第二导丝辊上游的交缠喷咀1 4处进行缠结。如图4所示的布置中交缠喷咀可以放置在常压处理机构8和加压蒸汽处理机构9之间。
当纤维通过常压蒸汽环境后在第二导丝辊的上游缠结时，如果实现的缠结度很高在各单丝之间的拉伸张力会出现差别，从而在某些情况下也会出现存染斑。
因此缠结度最好在第二导丝辊上高至每米5个。这种缠结度与计算交缠喷咀的加压空气压力时供气压力不大于3Kg/Cm2·G相对应，尽管随着拉伸条件和交缠喷咀种类的不同其值也要变化。
偶然地在第一导丝辊7和第二导丝辊10之间的张力由于拉伸会变得很高。这样即使在插入交缠喷咀14时也不可能得到很高的缠结度。由于这个原因缠结度最好通过在紧接第二导丝辊10的下游插入交缠喷咀11来补偿。但是当交缠喷咀11安装在如图4和5所示设备中由卷取机器13卷取纤维的区域内，由于交缠喷咀11增加的张力，有时很难获得稳定的合适的卷取张力。图1显示在这种情况下的纠正措施。将第三和第四导丝辊15,16放置在第二导丝辊10和卷取机器13之间，在第二导丝辊10和第三导丝辊15之间由加压蒸汽处理机构9进行热处理之后，在第三和第四导丝辊16之间放置交缠喷咀11，以便为进行缠结给定合适的张力。根据这种结构，给定的张力可以按照要求的目标独立于卷取张力，从而可以改善所需要的纤维产品。在这种情况下通过使第四导丝辊的圆周速度等于第三导丝辊的圆周速度或高于后者2％内的速度，可以获得较高缠结的丝，
任何加油装置都可用作加油装置4，只要它可以均匀地供给油，但是一般使用加油辊可以对各丝之间进行均匀地加油，拉伸丝的热定形也可变得均匀。
第一和第二导丝辊的表面最好是镜面以便紧紧夹住和卷取纤维。如果表面不是镜面，没有足够的夹持力，构成单纤维的各个单丝的部分或全部会在第一和第二导丝辊上滑动。在这种情况下为了提高夹持力，每个辊的有效接触长度最好至少是300mm。第三和第四辊15,16的表面也可是镜面，但最好是压在表面或者最好是所谓的“沟槽辊”，表面上刻有很多与轴平行的槽。
实例1
所用的聚对苯二甲酸乙二醇树脂，在25℃的正氯酚中测定的极限粘度为0.65，所用喷丝头的孔径0.25mm，孔数24个，将熔纺的树脂从喷丝头以27.8g/min的喷料速度在298℃的纺丝温度下喷入图1所示设备进行处理，给定第一和第二导丝辊7、10分别具有2500m/min和5000m/min的圆周速度，改变常压蒸汽处理机构8的条件如表1中编号1,2所示。接着通过在第二和第三导丝辊10,15之间的加压蒸汽处理机构9对纤维实施热处理，这两个导丝辊具有相同的圆周速度，处理的条件如表1所示，然后纤维通过与第三导丝辊15转速相同的第四导丝辊后被卷取机器13卷取。这里，第一和第二导丝辊是非加热辊，每个都有镜面表面，它们的有效接触长度是340mm，常压蒸汽处理机构自100mm的处理长度和0.6mm的丝通道口，加压蒸汽处理机构9有600mm的处理长度和一个多级式丝通道口，对通道口进行充分的密封。一个上油导片用作给油机构，含有10％浓度油剂的水的乳化液按1.5％(以纤维为基准的重量百分比)比例供给纤维。由交缠喷咀 6,14供给加压空气，两个喷咀的供气压力分别是1.5和3.0Kg/Cm2。
所得到的纤维丝质量测量后列于表1中。
在表1所示的测量结果中，分别通过下述检测方法测量染渍和染斑。
染渍：
将所得纤维针织成圆筒形积品，将圆筒形针织织品在常规的染色条件下染色，根据下述标准用肉眼评价：
○…未观察到染渍，
△…观察到一些线性染渍，
×…观察到大量的线性染渍，
染斑：
利用判断染渍所用的已染色的圆筒形针织织品，计算每80Cm2面积的单根丝上增浓染色部分(未拉伸丝部分)的数目，按照下述标准进行评价：
○…染斑的数目0/80Cm2，
△…染斑的数目1-2/80Cm2，
×…染斑的数目不超过3/80Cm2，
在评价为○的织品中间，通过在1000Cm2投梭两根韦纱所得到的织品被染色，未观察到染斑的那些织品评价为◎。
表1
                        No.  1  2
条件 常压蒸汽温度          (℃)加压蒸汽温度          (℃)加压蒸汽压力       (kg/cm2·G)第一导丝辊输出张力    (g)第二导丝辊输出张力    (g)第一导丝辊输出缠结  (pcs/m) 1181151.04284 961151.04374
丝的质量 强度                 (g/d)伸长                  (％)沸腾收缩率            (％)双折射染斑染渍 4.23416.60.133○○ 4.33315.50.140○○
从表1所列结果可以了解按照本发明的条件均匀拉伸的丝基本上避免了染渍的出现。
实例2
将实例1中加压蒸汽处理机构8的条件改变成表2中标号3、4和5所用条件。此外，用交缠喷咀6使丝缠结，用交缠喷咀11使卷取的丝缠结，如表2所示，去除交缠喷咀14，采用给油辊作为加油装置4。其它条件与实例1相同。在这样条件下，以同实例1相同的方式得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。供给交缠喷咀6、11的加压蒸汽分别为1.0和3.0Kg/Cm2·G。所得到的丝的质量列于表2。
表2
                   No.  3  4  5
条件 常压蒸汽温度       (℃)加压蒸汽温度       (℃)加压蒸汽压力    (kg/cm2·G)第一导丝辊输出张力  (g)第二导丝辊输出张力  (g)在第一导丝辊的缠结 (pc/m)卷取丝的缠结       (pc/m) 1181151.0398.51.517 1181211.53771.513 1181302.53461.516
丝的质量 强度                (g/d)伸长                (％)沸腾收缩率          (％)双折射染斑染渍 4.334.014.50.144◎◎ 4.335.310.50.141◎◎ 4.533.49.80.141◎◎
从表2可知该法可得到没有染渍的丝线，由于改进了加压蒸汽热处理降低了沸腾水收缩比。
实例3：
与实例2相同的方法制得纤维，但有不同之处在于去除在例2中的交缠喷咀11，代之采用交缠喷咀14，加压蒸汽处理机构9的条件改变如表3中标号6、7和8所示。所得的纤维性质示于表3。
表3
                  No.  6  7  8
条件 常压蒸汽温度        (℃)加压蒸汽温度        (℃)加压蒸汽压力    (kg/cm2·G)第一导丝辊输出张力  (g)第二导丝辊输出张力  (g)第一导丝辊输出缠结 (pc/m)卷取丝的缠结       (pc/m) 1181151.03981.58 1181252.03771.58 1181302.53771.58
丝的质量 强度                (g/d)伸长                 (％)沸腾收缩率           (％)双折射染斑染渍 4.239.328.90.143○○ 4.439.719.60.140○○ 4.337.016.40.137○○
从表3可知可以得到基本上避免出现染渍的均匀拉伸的丝，并且随加压蒸汽温度的升高降低了沸腾水收缩比。
实例4：
与实例1中编号1相同的方法获得聚酯纤维，不同之处仅在于采用了图1中的交缠喷嘴14。所得纤维丝质量示于表4。
表4
                       No.  9  10  11
条件 交缠加压空气的压力(kg/cm2·G)第二导丝辊输出缠结(pc/m) 00 11.5 47.6
丝的质量 强度         (g/d)伸长          (％)沸腾收缩率    (％)双折射染斑染渍 4.334130.134◎○ 4.335120.137◎○ 4.128120.130○○
从表4所示结果可以了解，按照本发明的条件可以得到基本上避免出现染渍的均匀拉伸的丝。关于染斑，在第二导丝辊出口处缠结的数目最好达到5个/m。还有，对于编号9，当卷取的纤维被拍打时，此纤维会有卷曲，和各根丝之间的收缩比显示有变化。
比较例1：
应用与图4所示类似的设备，不同的是去除图4生产设备中的常压蒸汽处理机构8和交缠喷嘴14，用与实例1相同的方法进行纺丝，但将第一导丝辊7的圆周速度改变为表4中编号12、13和14所示。所得纤维的质量列于表5。
表5
                             No.  12  13  14
条件 第一导丝辊速度    (m/min)第二导丝辊速度    (m/min)加压蒸汽温度       (℃)加压蒸汽压力    (kg/cm2·G)第一导丝辊输出张力  (g)第一导丝辊输出缠结 (pc/m) 250050001151.0188.5 300050001151.0148 400050001151.0155
丝的质量 强度               (g/d)伸长                ％)沸腾收缩率         (％)双折射染斑染渍 4.133.59.80.147×× 3.936.79.30.132×× 4.247.98.60.111△△
从表5所示结果可以了解，当第一导丝辊以小于4000m/min的圆周速度卷取的未拉伸丝通过加压蒸汽处理机构9进行热处理并拉伸时，出现了染渍。此时第一导丝辊的出口张力也降低。当第一导丝辊以4000m/min的圆周速度卷取纤维时，用加压蒸汽处理机构9热处理和拉伸此卷取的纤维，可以减少染斑的出现，但取向度降低，只能得到高伸长的纤维。
实例5：
与实例1编号1相同的方法制得聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，不同之处在于喷丝头的孔数是12，通过辊式给油装置施加油剂，和两个由陶瓷制做的棒形摩擦件平行设置在常压蒸汽处理机构出口侧的丝线通道口处。所得纤维丝的质量示于表6。
表6
                          No.  15  16  17
条件 第一导丝辊速度    (m/min)第二导丝辊速度    (m/min)加压蒸汽温度       (℃)第一导丝辊输出张力  (g) 2500500011528 3000510011532 4000530011534
丝的质量 强度               (g/d)伸长                ％)沸腾收缩率         (％)双折射染斑染渍 4.329140.144◎○ 4.332140.140◎○ 4.533120.133◎○
从表6所示结果可以了解，按照本发明的条件可以得到基本上避免出现染渍的均匀拉伸的丝。
比较例2：
将实例5中编号15的给油装置的处理长度，常压蒸汽处理机构的处理长度，交缠喷嘴14的加压空气的压力和加压蒸汽处理机构的处理长度改变为表7所列数据时，其结果示于表7。
表7
                     No.  18  19  20  21
条件 加油机构常压处理机构的处理长度(mm)交缠机构加压空气的压力(kg/cm2·G)加压蒸汽处理机构的处理长度(mm) 导片1.01600 r(辊)r6001600 r(辊)r1004600 r(辊)r100150
丝的质量 强度    (g/d)伸长    (％)沸腾收缩率    (％)染斑染渍 4.02914○○ 4.12714△○ 3.72416△△ 4.43257--
在编号18、19和20中，由于给油装置和常压蒸汽处理机构的处理长度及加压空气的压力都未达到最佳值，所以染斑可能出现。在编号21中，加压蒸汽处理机构的处理长度太短，以至所得纤维有极高的收缩比。
实例6：
对实例5中编号15作修改，减少第二导丝辊的直径并建立它的有效接触长度为250mm作为编号22利用有压花表面的第二导丝辊为编号23，和编号24为不改变第二导丝辊的直径，但采用沟槽辊，辊表面上槽的比例为30％，槽间距2mm，槽的方向与纤维通过的方向垂直。
在编号22、23和24中虽然没有产生染斑，当拍打纤维时卷取的纤维显示有卷曲，及收缩比有改变。
上述按照本发明的生产聚酯纤维的方法和设备可以用于聚酯纤维的纺丝步骤。用这种生产方法和设备，本发明可以有效地应用于生产具有下述特性的纤维，极好的机械特性如高的强度和伸长，极好的热特性和沸腾收缩和干燥收缩，和特别是那些能避免出现染渍如染斑的纤维，同时具有很高的生产能力。

Claims (23)

1、一种生产聚酯纤维的方法，其特征在于包括：
将来自喷丝头的很多熔纺的聚酯纤维冷却至玻璃转化点以下；
通过一个非加热的第一导丝辊以低于4000m/min的卷取速度卷取所述纤维；
在所述第一导丝辊和一个非加热的第二导丝辊之间，在高于所述聚酯纤维玻璃转化温度的常压蒸汽环境中热拉伸所述纤维；和
在温度不低于105℃的加压蒸汽环境中热处理所述纤维。
2、按照权利要求1所述生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述第一导丝辊的速度不低于2000m/min。
3、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述纤维被所述第二卷取辊卷取，和允许所述纤维在所述第二导丝辊与第三导丝辊之间的所述加压蒸汽环境中通过，其拉伸比不低于0％到不高于10％。
4、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，在很多所述聚酯纤维被冷却到低于其玻璃转化温度后，通过位于所述第一导丝辊上游途径的辊式加油装置给所述纤维加入一种油剂。
5、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，在很多所述聚酯纤维被冷却到低于其玻璃转化点以后，利用位于所述第二导丝辊上游途径的交缠喷嘴赋予纤维缠结不小于1个/米到不大于5个/m。
6、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述常压蒸汽环境的长度为不小于50mm至不大于500mm。
7、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述常压蒸汽环境的温度为不大于250℃。
8、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，通过设置在常压蒸汽环境的丝通道口或其内部的一个摩擦件使丝经受摩擦。
9、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述加压蒸汽环境的长度不小于100mm至不大于1000mm，其压力不小于0·5到不大于5Gg/Cm2·G。
10、按照权利要求1所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述第一和第二导丝辊的表面被加工为镜面。
11、按照权利要求5所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述交缠喷嘴的安装位置是在所述常压蒸汽环境的下游。
12、按照权利要求10所述的生产聚酯纤维的方法，其特征在于，所述第一和第二导丝辊中每一个的的有效接触长度为至少300mm。
13、一种生产聚酯纤维的设备，包括：
将来自喷丝头的很多聚酯纤维进行纺丝的一个熔纺部分；
将来自所述熔纺部分的所述纤维冷却至其玻璃转化温度以下的一个通风筒；
将被所述冷却通风筒冷却了的纤维以小于4000m/min的卷取速度进行卷取的一个非加热的第一导丝辊；
拉伸所述纤维的一个非加热的第二导丝辊，其旋转的圆周速度比所述第一导丝辊高；
将所述纤维加热到其玻璃转化温度以上的第一热处理机构，位于所述第一和第二导丝辊之间，其内部为常压蒸汽环境；和
将所述纤维热处理到不低于105℃的第二热处理机构，设置在所述第一热处理机构的下游，内部为加压蒸汽环境。
14、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，它进一步包括在所述第二导丝辊下游侧的第二热处理机构，和位于所述第二热处理机构下游侧的第三导丝辊，其旋转速度基本上与所述第二导丝辊的圆周速度相同。
15、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，它还包括位于所述通风筒和所述第一导丝辊之间的一个加油装置，和在所述第二导丝辊上游的一个加捻装置。
16、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，所述第一热处理机构的纤维通道部分的长度为不小于50mm至不大于500mm。
17、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于：所述第一热处理机构的丝通道口是狭缝形，开口宽度不大于1mm。
18、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，所述纤维的摩擦件位于所述第一热处理机构内部。
19、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，所述第一热处理机构的喷嘴部分形成一个狭缝，丝的运行方向与所述狭缝的纵向垂直。
20、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，所述第二热处理机构的所述纤维通道部分的长度不小于100mm至不大于1000mm。
21、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，所述第一和第二导丝辊的每一个的表面都被加工为镜面。
22、按照权利要求19所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，所述第一热处理机构的所述喷嘴部分形成彼此相对的一对狭缝从中通过这些运行的纤维。
23、按照权利要求13所述的生产聚酯纤维的设备，其特征在于，所述第一热处理机构包括丝通道口和纤维的摩擦件，所述摩擦件位于所述丝通道口中。
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