CN104674369B - 一种安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，该方法包括下列步骤，1)采用连续式固相聚合的方法，制得高粘度PET切片；2)将1)制得的高粘度PET切片输送至螺杆挤压机，在290～320℃高温条件下挤出熔体，TiO2在聚酯中添加并均匀混合，再经熔体管道从喷丝孔吐出，经缓冷装置、冷却装置均匀冷却成型，进入纺丝甬道，形成初生纤维；3)经步骤2)处理的初生纤维通过环形重力传送管道，所述环形重力传送管道对所述初生纤维表面喷涂耐高温纺丝油剂，在所述初生纤维表面形成耐摩擦涂层，之后经热拉伸定型，在250±50N张力管控下卷取。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚酯工业长丝。更具体地说，本发明涉及具有半消光优异特性的聚酯工业长丝。
背景技术
近年来，中国的汽车工业作为支柱产业得到了快速发展。汽车的安全行驶已成为汽车生产厂家和广大乘员关注的热点。随着用户安全意识的提高，当汽车发生碰撞、侧翻或失控时，为了减少惯性力对驾驶员或乘员造成的碰撞伤害(严重时甚至撞碎玻璃飞出窗外)，国家要求机动车必须装备安全带。
目前，最先进的汽车安全带主要由安全带织带、卷收器(含预收紧装置)、拉力限制器三部分组成，当汽车发生碰撞时，由于惯性，人体会剧烈向前移动，此时，预收紧装置在接收到汽车碰撞信息后会立即收紧安全带，人体即可被绑定在座位上，同时，由于冲击力过大，瞬时作用力极强，安全带顺势会因力的作用产生一定的伸长，适度放松(由于预收紧装置的作用，人会处在座位中最佳撞击位置)，待冲击力峰值过去，从而避免拉力过大对人体造成的伤害。
由于安全带工作环境比较特殊，使用时的环境为极限状态，而其中的织带更是承受人体惯性作用力的最主要的部件，故对其性能有特殊的要求：需要承受剧烈冲击的高强度，在承受冲击时有良好且稳定的伸长性能、弹性恢复性和能量吸收性；由于日常乘车的需要，故还需要满足较高的耐磨、耐污、阻燃、耐气候(耐老化)、耐腐蚀、耐锐角磨损等特性要求，以保证在极端条件下产生的强度降低和损失；在使用中为方便乘员，其宽度及厚度也都有相应要求；另外对手感及织带表面平整程度也有具体的参数限制。
现有的涤纶工业长丝用于安全带，要求其性能需满足后续纺织、染色、防毒、阻燃、耐磨等必须的工序，达到安全带织带的技术要求。相比较普通的聚酯工业丝，半消光安全带纱在国内有较高附加值；半消光安全带纱可有效降低纤维的反光和闪烁，在使用过程中跟容易被人接受；半消光安全带纱光泽柔和，深染性好，在加工成深色产品时不易出现色花和局部色差；半消光织物的悬垂性好，遮蔽性能好；在纺丝过程中添加，同时作为成核剂，能加速聚酯晶体成型，因为扩散均匀，更容易避免纺丝产生结晶不均，避免产生纤维变色与应力集中现象，有利于后道的织造和染色。
传统的半消光聚酯纤维主要用于制衣，而现有技术中生产半消光聚酯纤维主要采用两种方法，一种是母粒法，另一种是切片法，两种方法均集中于对原料进行的改进，而原料的改进势必要引起工艺的调整，对于装置及生产均会产生较大的成本支出，且消光剂TiO2的含量不易根据用户需求进行灵活调整。
发明内容
作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，在聚酯工业长丝纺丝工艺中在初生纤维表面附着TiO2，有助于所述聚酯工业长丝提高半消光性能。基于这种发现，完成了本发明。
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种安全带用半消光聚酯工业长丝，其能够间接提高安全带织物表面的半消光性。
本发明还有一个目的是通过安全带用半消光聚酯工业长丝生产方法，降低半消光聚酯工业长丝的生产成本，实现对消光剂TiO2含量的灵活调整。
本发明另一目的是通过提供一种制备半消光聚酯工业长丝工艺用耐高温油剂，以提高半消光聚酯工业长丝的加工性能及制品性能。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，该方法包括下列步骤，
1)采用连续式固相聚合的方法，制得高粘度PET切片；
2)将1)制得的高粘度PET切片输送至螺杆挤压机，在290～320℃高温条件下挤出熔体，通过混料系统与静态混合器将TiO2在熔融过程中混合均匀TiO2质量百分比含量为0.1％±0.01％，再经熔体管道从喷丝孔吐出，经缓冷装置、冷却装置均匀冷却成型，进入纺丝甬道，形成初生纤维；
3)经步骤2)处理的初生纤维通过环形重力传送管道，所述环形重力传送管道对所述初生纤维表面喷涂耐高温纺丝油剂，在所述初生纤维表面形成耐摩擦涂层，之后经热拉伸定型，在250±50张力管控下卷取，形成安全带用半消光聚酯工业长丝。
优选的是，其中，步骤1)中所述连续式固相聚合方法具体为：先将粘度为0.67dl/g的低粘PET切片在160～180℃条件下预结晶5h，然后进入主反应器，在热氮气保护和210～220℃高温条件下进行固相再聚合25～35h，切片含水率小于30ppm，制得高粘度切片。
优选的是，其中，所述螺杆挤压机的螺杆直径为90～150mm，长径比为25～30。
优选的是，其中，步骤2)中所述熔体经熔体管道分配到各纺丝部位的计量泵进行计量，再经纺丝组件从直径为120～190mm的喷丝板上的圆形喷丝孔吐出丝条。
优选的是，其中，所述缓冷装置包括缓冷加热圈及吹风机构，所述缓冷加热圈温度为310～350℃，缓冷加热圈的直径为130～220mm，所述缓冷加热圈高度为80～180mm。
优选的是，其中，所述冷却装置通过吹风对丝条进行冷却降温，所述冷却装置吹风为环吹风或侧吹风，风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿RH 70～90％。
优选的是，其中，所述环形重力传送管道直径为1500mm，滴液孔直径为5mm。
优选的是，其中，所述环形重力传送管道中，所述耐高温纺丝油剂由小油滴缓慢加入去离子水中成乳，入水成乳体积由15～20ml下降到1～2ml，使乳液在水中充分混合均匀，形成乳液油剂。油剂成乳效果优异，存放稳定，在管道中输送、存放、搅拌以及后续的上油过程中，不易产生局部破乳或沉淀，造成上油困难、染色异常或成分积聚等问题。
优选的是，其中，所述耐高温纺丝油剂中包括：
①表面活性剂，包括浓度为8.1％±1％的非离子表面活性剂与浓度为1.8％±0.5％的阴离子表面活性剂；
不同类型的表面活性剂使用，8.1％非离子表面活性剂及1.8％的阴离子表面活性剂提高乳液油剂的乳化分散效果，增强油性物质与去离子水的亲和能力，同时提高乳液的均一稳定性，在使用时可消除纤维因摩擦产生的静电，增加纤维的抱合性，有集束剂、抗静电剂的作用；
②烷基化聚乙烯辛烯羟基化合物，浓度为2.7％±0.5％，实现快速成膜效应；
2.7％的烷基化聚乙烯辛烯羟基化合物，实现快速成膜效应；通过较低的表面张力作用，能迅速在初生纤维表面使油剂分散铺开，形成薄膜结构；在纤维开始取向拉伸时降低与接触面的摩擦力，同时在热定型与卷取过程中提高极压效果，降低油剂的挥发，降低纤维在高温拉伸、定型时易产生毛丝圈丝的现象。
③烷基化聚烯烃，浓度为2％-6％；
3.96％的烷基化聚烯烃实现丝束表面与油剂之间的附着作用；在纤维与油剂通过油轮接触后，可以迅速的将油剂扩散到纤维内部，提高油剂的渗透能力，增加纤维的抱合性，降低纤维间的摩擦，使纤维不易分散。
④阳离子表面活性剂，为脂肪胺盐类试剂，将所述阳离子表面活性剂向①②及③形成的乳液内逐步添加，提高乳液稳定性，同时使用纤维柔软剂；
阳离子表面活性剂，为脂肪胺盐类，不与阴离子表面活性剂直接混用，在前期形成乳液后逐步添加，在乳液中提高稳定性，使乳液稳定的高温上限明显上升，可达50℃，同时有纤维柔软剂使用。
⑤防腐剂500ppm：防止油剂腐败而影响使用。
本发明至少包括以下有益效果：1)对初生纤维表面添加TiO2，采用常规原料及设备即可实现工艺运作，降低生产成本；2)在初生纤维表面喷涂耐高温纺丝油剂，与供应商合作改进油剂配方，通过环形重力传送管道，优化油剂的成乳性能，在纤维表面形成耐摩擦涂层；3)在制备油剂的过程中，精细化操作，积极采用创新设备，采用新的环形重力传送管道(环形管道直径1500mm，滴液孔直径约5mm)，使油剂原油在加入时由小油滴缓慢加入去离子水中成乳，入水成乳体积由15～20ml下降到1～2ml，使乳液在水中充分混合均匀，油乳体积较小，形成效果非常理想的乳液油剂；4)在丝束经过冷却之后上油过程，采用高扩散性油剂，能在油轮部位油剂与丝束接触时，迅速扩散形成丝束表面油膜，并快速形成平滑性接触面，在丝束后续的加热拉伸过程中，减少丝束对热辊以及其他设备的磨损，同时降低TiO2在加工过程中因摩擦造成的损失概率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
<实例1>
一种安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，该方法包括下列步骤，
1)采用连续式固相聚合的方法，制得高粘度PET切片；
2)将1)制得的高粘度PET切片输送至螺杆挤压机，在290～320℃高温条件下挤出熔体，通过混料系统与静态混合器将TiO2在熔融过程中混合均匀TiO2质量百分比含量为0.1％±0.01％，再经熔体管道从喷丝孔吐出，经缓冷装置、冷却装置均匀冷却成型，进入纺丝甬道，形成初生纤维；
3)经步骤2)处理的初生纤维通过环形重力传送管道，所述环形重力传送管道对所述初生纤维表面喷涂耐高温纺丝油剂，在所述初生纤维表面形成耐摩擦涂层，之后经热拉伸定型，在250±50张力管控下卷取，形成安全带用半消光聚酯工业长丝。
具体制备参数见下表：
表1一种安全带用半消光聚酯工业长丝工艺制备参数
其中，耐高温纺丝油剂包括：①表面活性剂，包括浓度为8.1％非离子表面活性剂及1.8％的阴离子表面活性剂；②烷基化聚乙烯辛烯羟基化合物，浓度为2.7％；③烷基化聚烯烃，浓度为3.96％；④阳离子表面活性剂，为脂肪胺盐类试剂，将所述阳离子表面活性剂向①②及③形成的乳液内逐步添加，提高乳液稳定性，同时使用纤维柔软剂，使乳液稳定的高温上限明显上升，可达50℃；⑤防腐剂500ppm：防止油剂腐败而影响使用。
为了说明本发明的效果，发明人提供比较实例如下：
<比较例1>现有普通安全带纱在后续的织造过程中经常出现染色不均现象，严重时甚至产生色花，合格率较半消光产品低5％；另外在染槽部分由于染色效果不好，其染液使用的频率是半消光产品的一倍。
<比较例2>
现有普通安全带在织造时会因为应力不均的问题产生织造毛丝与圈丝，客户使用时，在织带面的毛羽状况超过20000ppm；而相同条件下的半消光产品基本是没有毛丝与圈丝，其织带毛羽状况维持在2000ppm以下，客户在使用时不需要再经过后续毛面处理就可以直接使用。
通过安全带用半消光聚酯工业长丝制备方法对实例和比较例的到的产物进行验证：
半消光产品有利于客户进行后道加工，有降低加工成本的优势。
1、普通安全带纱经常在后续的织造过程中出现色花，造成生产降等，客户产生抱怨。
2、普通安全带在织造时会因为应力不均的问题产生织造毛丝与圈丝，而相同条件下的半消光产品基本是没有毛丝与圈丝的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (9)
1.一种安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，该方法包括下列步骤，
1)采用连续式固相聚合的方法，制得高粘度PET切片；
2)将1)制得的高粘度PET切片输送至螺杆挤压机，在290～320℃高温条件下挤出熔体，通过混料系统与静态混合器将TiO2在熔融过程中混合均匀，TiO2质量百分比含量为0.1％±0.01％，再经熔体管道从喷丝孔吐出，经缓冷装置、冷却装置均匀冷却成型，进入纺丝甬道，形成初生纤维；
3)经步骤2)处理的初生纤维通过环形重力传送管道，所述环形重力传送管道对所述初生纤维表面喷涂耐高温纺丝油剂，在所述初生纤维表面形成耐摩擦涂层，之后经热拉伸定型，在250±50N的张力管控下卷取，形成安全带用半消光聚酯工业长丝；
其中，所述耐高温纺丝油剂中包括：
①表面活性剂，包括浓度为8.1％±1％的非离子表面活性剂与浓度为1.8％±0.5％的阴离子表面活性剂；
②烷基化聚乙烯辛烯羟基化合物，浓度为2.7％±0.5％，实现快速成膜效应；
③烷基化聚烯烃，浓度为2％-6％；
④阳离子表面活性剂，为脂肪胺盐类试剂，将所述阳离子表面活性剂向①②及③形成的乳液内逐步添加，提高乳液稳定性，同时使用纤维柔软剂；
⑤防腐剂500ppm：防止油剂腐败而影响使用。
2.根据权利要求1所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，步骤1)中所述连续式固相聚合方法具体为：先将粘度为0.67dl/g的低粘PET切片在160～180℃条件下预结晶5h，然后进入主反应器，在热氮气保护和210～220℃高温条件下进行固相再聚合25～35h，切片含水率小于30ppm，制得高粘度切片。
3.根据权利要求1所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，所述螺杆挤压机的螺杆直径为90～150mm，长径比为25～30。
4.根据权利要求3所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，步骤2)中所述熔体经熔体管道分配到各纺丝部位的计量泵进行计量，再经纺丝组件从直径为120～190mm的喷丝板上的圆形喷丝孔吐出丝条。
5.根据权利要求4所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，所述缓冷装置包括缓冷加热圈及吹风机构，所述缓冷加热圈温度为310～350℃，缓冷加热圈的直径为130～220mm，所述缓冷加热圈高度为80～180mm。
6.根据权利要求5所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，所述冷却装置通过吹风对丝条进行冷却降温，所述冷却装置吹风为环吹风或侧吹风，风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿RH 70～90％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，所述环形重力传送管道直径为1500mm，滴液孔直径为5mm。
8.根据权利要求7所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，所述环形重力传送管道中，所述耐高温纺丝油剂由小油滴缓慢加入去离子水中成乳，入水成乳体积由15～20ml下降到1～2ml，使乳液在水中充分混合均匀，形成乳液油剂。
9.根据权利要求8所述的安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，其进一步地，所述耐高温纺丝油剂采用高扩散性油剂，油剂浓度为18％，通过油轮迅速扩散形成丝束表面油膜，在所述初生纤维表面形成平滑性接触面。
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