CN1304654C - 聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法，制得丝的单丝纤度为2.3～3.9dtex，熔融温度为230～265℃，喷丝板的孔径为0.25～0.35mm；冷却成型的初生丝依次通过第一牵伸辊、第二牵伸辊和卷绕辊，在卷绕辊卷装成丝筒。第一牵伸辊的速度为3800～5200m/min，卷绕辊的速度为3200～5200m/min，第一牵伸辊与喷丝板间的喷头拉伸倍率为270～340，第一牵伸辊与第二牵伸辊间的后道牵伸倍率为0.87～1.10，第一、第二牵伸辊的温度为80～150℃。优点是可采用普通的PET长丝生产设备来进行生产，并可维持与制造PET长丝时相同的纺丝速度，同时保证卷装后的丝束退卷顺畅。
Description
技术领域
本发明涉及聚酯长丝的制造方法，特别涉及聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维同时具有常规聚酯(PET)纤维和尼龙纤维的优点，成为新合纤的代表。PTT与PET相比具有许多优点，如初始模量小，弹性回复性好、热收缩率大和染色性好等，单丝纤度为3dtex的PTT纤维和单丝纤度为1dtex的细旦PET纤维的柔性相当。目前PTT纤维的纺丝生产通常采用PET和聚丙烯纤维的生产装置来进行，生产工艺则仅根据PTT的物性加以适当的调整。其中热辊一步法纺丝牵伸工艺生产全牵伸丝最为普遍被采用，经过喷丝板挤出的熔体细流经过冷却后在一对牵伸辊中经过一定倍率的牵伸，并经过定型辊的定型后卷绕得到全牵伸丝。
众所周知，丝束的牵伸在化纤生产中是一个非常重要的工艺过程，初生纤维经过牵伸后大分子取向程度提高，从而纤维能获得必要的断裂强度。一般丝束的牵伸主要包括喷丝板和第一牵伸辊之间的喷头拉伸和后道牵伸。与PET全牵伸丝生产工艺相同，现有的PTT全牵伸丝制造方法通常将喷头拉伸倍率控制在100左右，后道牵伸的牵伸倍率控制在2.5～3.5。这种现有的PTT全牵伸丝制造方法存在明显的缺陷，即牵伸后的纤维尽管经历了热定型，但仍然存在较强的残余应力，丝束在卷绕过程中会在筒管上产生较强的收缩从而造成卷装卡轴，给退卷带来困难。
现有技术中人们提出了以下一些技术方案来弥补上述缺陷：一、采用较低的纺丝速度制得卷装成形良好的预取向丝(POY)，控制POY的取向度也就解决了POY的卷装成形和退卷问题，然后再对POY进行牵伸加工制得全牵伸丝；二、减小卷装满卷重量，卷装量减小后筒管所承受的总应力减小，以此来实现顺利退卷的目的；三、卷绕前再增加一对热辊或其它热定型设备，通过强化热定型来消除丝束的残余应力。这些方法或降低生产效率，或需对现有PET纤维制造设备加以改造，因此结果都不尽理想。
发明内容
本发明提供了一种PTT全牵伸丝的制造方法，它所要解决的技术问题是保证丝束经牵伸和热定型后基本不存在残余应力，丝束退卷顺畅。而且本发明可采用普通的PET长丝生产设备来进行生产，并可维持与制造PET长丝时相同的纺丝速度。
以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：
一种聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法，制得丝的单丝纤度为2.3～3.9dtex，该方法包括：加热聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂使之熔融，熔融温度为230～265℃，熔体通过喷丝板挤出后冷却成型，喷丝板的孔径为0.25～0.35mm；冷却成型的初生丝依次通过第一牵伸辊、第二牵伸辊和卷绕辊，在卷绕辊卷装成丝筒。第一牵伸辊的速度为3800～5200m/min，卷绕辊的速度为3200～5200m/min，第一牵伸辊与喷丝板间的喷头拉伸倍率为270～340，第一牵伸辊与第二牵伸辊间的后道牵伸倍率为0.87～1.10，第一、第二牵伸辊的温度为80～150℃。
上述第一牵伸辊与喷丝板间的喷头拉伸倍率最好为290～320；第一牵伸辊与第二牵伸辊间的后道牵伸倍率最好为0.95～1.05；第一、第二牵伸辊的温度最好为110～130℃。
热定型后纤维仍然发生收缩的现象是PET长丝所没有的，这主要是由于PTT纤维超分子结构的特性与PET纤维存在着较大的差异，PTT的玻璃化温度较低。经历了同样倍率的牵伸以及同样条件的热定型，相对来讲PTT的应力松弛要比PET难得多。然而发明人在实验中发现，当PTT丝束在未彻底固化的状态下施以同样倍率的牵伸，大分子的取向程度基本相同而残余应力会大幅降低。因此本发明的技术关键是将PTT纺丝的牵伸过程主要控制在喷头拉伸中进行，后道牵伸的倍率接近1甚至控制为小于1，同时适当提高第二牵伸辊的温度来强化热定型，丝束在经历了第一、第二牵伸辊的热定型后残余应力被基本消除。本发明的优点是可采用普通的PET长丝生产设备来进行生产，并可维持与制造PET长丝时相同的纺丝速度，同时保证卷装后的丝束退卷顺畅。
下面将通过实施例和比较例来进一步描述本发明的细节，在实施例中各指标的测试方法为：
特性粘度(dL/g)：国标(GB/T14190-1993)
断裂强度(CN/dtex)：国标(GB/T14346-1993)
断裂伸长(％)：国标(GB/T14346-1993)
残余收缩率：精确截取长度为1.0m的刚卷装于筒子上的PTT全牵伸丝，于室温下自然松弛放置60分钟，分别测得松弛放置前后丝的长度为L0和L，残余收缩率可以较好地反映热定型后纤维中残余应力的大小。
残余收缩率按下式计算：
【实施例1～11】
取特性粘度为0.85～0.95dL/g的PTT切片加以干燥，控制含水率小于30ppm，特性粘度降控制在小于0.07dL/g。采用螺杆熔融挤出机进行熔融纺丝，螺杆加热区的温度控制230～265℃，纺丝组件等用联苯加热，选择所需的喷丝板，熔体经齿轮计量泵计量输出。熔体通过喷丝板挤出后冷却成型，初生丝依次通过第一牵伸辊、第二牵伸辊和卷绕辊，在卷绕辊卷装成丝筒制得PTT全牵伸丝，丝筒的卷装重量为10kg。
分别将齿轮计量泵输送速度、第一、二牵伸辊和卷绕辊的速度，以及第一、二牵伸辊的温度控制在所需的参数范围内。各实施例具体的喷丝板规格、第一牵伸辊的速度、卷绕辊的速度、喷头拉伸倍率、后道牵伸倍率、第一、第二牵伸辊的温度等工艺参数见表1所列。
【比较例1～2】
调整第一牵伸辊的速度、卷绕辊的速度、喷头拉伸倍率、后道牵伸倍率、第一、第二牵伸辊的温度，使这些参数接近PET全牵伸丝生产工艺，其余同实施例1～11，具体的工艺参数见表1所列。
各实施例和比较例得到的PTT全牵伸丝的性能指标见表2所列。
表中：
V1＝第一牵伸辊的速度；
V2＝卷绕辊的速度(即纺丝速度)；
R1＝喷头拉伸倍率；
R2＝后道牵伸倍率；
T1＝第一牵伸辊的温度；
T2＝第二牵伸辊的温度。
表1.
| 喷丝板孔径(mm) | V1(m/min) | V2(m/min) | R1 | R2 | T1(℃) | T2(℃) | |
| 实施例1 | 0.25 | 3800 | 3200 | 286 | 0.895 | 110 | 125 |
| 实施例2 | 0.30 | 4200 | 4200 | 315 | 0.881 | 110 | 125 |
| 实施例3 | 0.35 | 4500 | 3900 | 338 | 0.867 | 110 | 125 |
| 实施例4 | 0.30 | 3800 | 3450 | 289 | 0.961 | 110 | 125 |
| 实施例5 | 0.30 | 4800 | 4400 | 290 | 0.958 | 110 | 125 |
| 实施例6 | 0.30 | 5200 | 5200 | 295 | 0.942 | 110 | 125 |
| 实施例7 | 0.30 | 4500 | 4200 | 291 | 0.986 | 120 | 120 |
| 实施例8 | 0.30 | 4300 | 4150 | 281 | 1.038 | 80 | 150 |
| 实施例9 | 0.30 | 4300 | 4300 | 278 | 1.000 | 110 | 150 |
| 实施例10 | 0.30 | 4300 | 4150 | 275 | 1.052 | 130 | 130 |
| 实施例11 | 0.30 | 4300 | 4200 | 273 | 1.093 | 110 | 110 |
| 比较例1 | 0.30 | 1000 | 3000 | 66 | 3.000 | 80 | 150 |
| 比较例2 | 0.30 | 1300 | 3500 | 86 | 2.692 | 80 | 150 |
表2.
| 纤维规格(dtex/f) | 断裂强度(CN/dtex) | 断裂伸长(％) | 残余收缩率(％) | |
| 实施例1 | 83/36 | 2.86 | 49.4 | 3.2 |
| 实施例2 | 110/36 | 2.98 | 48.6 | 3.7 |
| 实施例3 | 142/36 | 3.08 | 50.7 | 4.1 |
| 实施例4 | 110/36 | 2.95 | 53.6 | 3.4 |
| 实施例5 | 110/36 | 3.36 | 51.9 | 4.3 |
| 实施例6 | 110/36 | 3.45 | 46.5 | 4,9 |
| 实施例7 | 110/36 | 3.51 | 45.6 | 3.4 |
| 实施例8 | 110/36 | 3.01 | 50.3 | 3.5 |
| 实施例9 | 110/36 | 3.11 | 49.1 | 3.5 |
| 实施例10 | 110/36 | 3.22 | 46.2 | 3.6 |
| 实施例11 | 110/36 | 3.40 | 46.9 | 3.7 |
| 比较例1 | 110 | 3.25 | 80.6 | 8.6 |
| 比较例2 | 110 | 3.02 | 86.2 | 8.3 |
Claims (4)
1、一种聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法，制得丝的单丝纤度为2.3～3.9dtex，该方法包括：加热聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂使之熔融，熔融温度为230～265℃，熔体通过喷丝板挤出后冷却成型，喷丝板的孔径为0.25～0.35mm；冷却成型的初生丝依次通过第一牵伸辊、第二牵伸辊和卷绕辊，在卷绕辊卷装成丝筒，其特征在于第一牵伸辊的速度为3800～5200m/min，卷绕辊的速度为3200～5200m/min，第一牵伸辊与喷丝板间的喷头拉伸倍率为270～340，第一牵伸辊与第二牵伸辊间的后道牵伸倍率为0.87～1.10，第一、第二牵伸辊的温度为80～150℃。
2、根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法，其特征在于所述的第一牵伸辊与喷丝板间的喷头拉伸倍率为290～320。
3、根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法，其特征在于所述的第一牵伸辊与第二牵伸辊间的后道牵伸倍率为0.95～1.05。
4、根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯全牵伸丝的制造方法，其特征在于所述的第一、第二牵伸辊的温度为110～130℃。
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