TW554096B - Spinning and winding of PET-filaments - Google Patents

Description

554096 Α7 Β7 五、發明説明（3 ) 繞。 本發明之進一步的目的，係根據本發明的預順向絲可 用於拉伸或拉伸變形加工，而且具有良好之染色性及加工 性，以及極低的材料不良率。 然而’此種目的，以及於本文開頭討論的相關題材未 明確陳述出但很容易推論或顯而易見的其他目的，係經由 包含申請專利範圍第一項所有之特點之紡絲及絡紗之方法 而解決。根據本發明之方法有利之變化形式係受到申請專 利範圍第一項之次申請專利範圍保護。 據此’本發明提供PET聚酯預順向絲單絲纖維於高於 3800米/分鐘的抽絲速度紡絲及絡紗的方法，包括： a·紡絲線延伸比設定於50-250之範圍內； b. 單絲纖維離開紡績器之後，直接通過長度2〇毫米至 300毫米之驟冷延緩區； c. 將單絲纖維驟冷至低於固化溫度； d·於距離紡績器底側500毫米至2500毫米之距離將單 絲纖維束絲； e. 每支紗使用至少一上油針添加紡絲整理劑，使得整 理加工變異之標準差低於90「位元」； f. 使用低摩擦係數表面的上油針、束絲及導絲元件；

I g. 紗於「抽絲導輥」上方之張力係設定於0.07厘牛頓 /分德士至〇·5厘牛頓/分德士之間； h. 於紗之張力介於〇·〇5厘牛頓/分德士至0.20厘牛頓/ 分德士之間，以及空氣壓力介於1·〇巴至5.5巴之 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 薯- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 554096 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ A7 B7 五、發明説明（4 ) 間，將紗纏繞；使得結點至少爲10結/米而變異係 數低於100% ; i·將紗捲繞絡紗，其張力介於0.03厘牛頓/分德士至 0.20厘牛頓/分德士之間，驅動絡筒機之觸角滾輪， 使其轉速至少比絡筒機芯軸高0.3%，並且在捲繞期 間不斷變化其捲繞角度，最低3.5°，最高7.5°。 此種不能預見之方法以高紡絲抽絲速度而且低斷絲率 產製PET聚酯預順向絲單絲纖維並加以捲繞。此pet聚酯 預順向絲單絲纖維斷裂延伸率在90%至165%的範圍，而 且關於單絲纖維的特性以及紡絲整理加工有很高的一致 性。 本發明之方法具有數項另外的優點，包括： ^ 本發明之方法可以簡單且經濟地應用於大工業規 模。特定言之，該方法容許以至少3800米/分鐘 之高抽絲速度，特別是於4200至8000米/分鐘， 結絲及捲繞；並且產出大於四公斤重之打包捲裝 紗。 / =>經由本方法產製之預順向PET聚酯單絲纖維打包 捲裝因此能以簡單之方法進一步於拉伸或拉伸變 形加工，而具有最低之退繞缺陷。 ^ 經由本方法獲得之高均勻性之預順向絲單絲纖 維’可確保預順向聚酯單絲纖維均勻且實質上無 失誤之染色性，以及進一步之加工性。 本發日月係提供預順向絲單絲纖維製造及捲繞之方法， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 554096 A7 B7 五、發明説明（6 ) 其中該共聚物係由60至98%重量比之A與2至 40%重量比之B組成，較佳係83至98%重量比之 A與2至17%重量比之B及，特別較佳係，90至 98%重量比之A與2至10%重量比之B(總量= 100% 重量比）。 2.包含下列單體單元之共聚物： 〇苯乙烯或Ch烷基-經取代之苯乙烯； D= —種或多種式I、Π、或ΙΠ之單體； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印奴 其中R1、R2、及R3每種係一個Η原子或Cms 烷自由基或C6.14芳自由基或C5.12環烷自由基； 其中該共聚物係由15至95%重量比之C與2至80%重 量比之D組成，較佳係50至90%重量比之C與10至 50%重量比之D，及，特別較佳係，70至85之C與15 至30%重量比之D，其中C之D之總量共同產生100% 重量比。 3.包含下列單體單元之共聚物： E=丙烯酸；甲基丙烯酸，或CH2=CR-COOR’，其中R 係Η原子或CH3基而R’係CN15·烷自由基或C5-12. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 554096 Α7 Β7 五、發明説明（7 ) 環烷自由基或c6.14芳自由基； F=苯乙烯或（^_3烷基-經取代之苯乙烯； G= —種或多種式I、Π、或ΠΙ之單體； R2 \_/

經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 (I) 其中R1、R2、及R3每種係一個H原子或匕^烷 自由基或C5-12環烷自由基或C6_14芳自由基； H= —種或多種烯羥系不飽和單體，其可與£及/或與f 及/或G共聚合，而自包含由甲基苯乙烯、乙酸 乙烯酯、丙烯酸酯、不同於Ε之甲基丙烯酸酯、 氯乙烯、二氯亞乙烯、鹵素-經取代之苯乙烯、乙 烯基醚、異丙烯基醚、及二烯類組成之群組中選出； 其中該共聚物係由30至99%重量比之Ε、0至50%重 量比之F、> 0至50%重量比之G、及〇至50%重量比 之Η組成，較佳係45至97%重量比之Ε，0至30%重 量比之F、3至40%重量比之G、及0至30%重量比之 Η，特別較佳係，60至94%重量比之Ε，0至20%重量 比之F，6至30%重量比之G、及0至20%重量比之Η， 其中Ε、F、G、及Η之總量爲100%重量比。 4.來自下列單體單元之聚合物： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 554096 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7________ 五、發明説明（8 ) ¥ 其中R1及R2係由選用之原子C、Η、Ο、S、P及鹵素 原子組成之取代基，且R1與R2分子量之總量至少 40。單體單元之某些實例係：丙烯酸、甲基丙烯酸、 及CH2=CR-COOR’，其中R係Η原子或CH3基、R’ 係Ci.15烷自由基或c5-12環烷自由基或c6-14芳自由 基、以及苯乙烯及Cw烷基一經取代之苯乙烯。 此等物質製造之細節以及添加劑聚合物與PET的攪合 於專利文件世界智慧財產權組織專利WO 99/07 927中有 所敘述。關於添加劑在PET中的計量添加及散佈的參考資 料則指向德國專利DE 100 22 889.5。 對本發明之目的較偏好的是非晶型及不溶於聚酯基値 中之添加劑聚合物及/或共聚物。較佳的，彼等具有90至 200°C之玻璃轉移溫度，而玻璃轉移溫度係以已知之方式測 定，較佳係經由示差掃描量熱法。另外之細節可自先前之 技術衍生，例如出版之世界智慧財產權組織專利WO 99/07927，其揭示以引用之方式併入本文中。 根據本發明，選擇添加劑聚合物及/或共聚物的方式， 是使添加劑聚合物及/或共聚物之熔化黏度與基質聚合物 之熔化黏度之比例在0.8: 1至10: 1之範圍，較佳係1.5 : 1至8 : 1之範圍；其中熔化黏度係以已知之方法，經由一 振盪流變計於2.4赫（Hz)之振盪頻率及於相等於基質聚 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 「，丨 訂

Lr— - - - IIΓ 本紙浪尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 554096 經濟部智慧財產局員工消費合作社印奴 A7 B7 五、發明説明（10) 劑、滞焰劑、著色劑、著色吸收改質劑、光安定劑、有機 亞磷酸酯、光學增白劑、及消光劑。 根據本發明，PET聚酯紡績成預順向絲單絲纖維，並 以高於3800米/分鐘的抽絲速度捲繞，有利的至少4200米 /分鐘，較佳的高於4600米/分鐘，特別是至少6000米/分 鐘，更爲較佳高於6000米/分鐘。爲本發明的目的，最佳 的範圍介於4200至8000米/分鐘，特別是介於4600至6000 米/分鐘。 爲本發明的目的，預順向絲單絲纖維爲具斷裂延伸率 90至165%的絲。 對本發明的目的有利的是使用「紡絲冷卻」的方法， 可降低在高速紡絲抽絲速度下的應力導引之結晶化。本發 明特別較佳的具體實施例利用了在智慧財產權組織專利 WO 99/51799描述的紡絲冷卻方法。其揭示以引用的方式 併入本文中。 於本發明之目的可用之PET聚酯較佳的係固有黏度 (有限黏度値)介於0.55分升/克至0.75分升/克之範圍。 於本發明之方法中，PET聚酯之熔體，以固定旋轉速 度之紡絲泵（其中該旋轉速度係根據已知之計算式以某種 方式調節，以達成期望之纖維線性密度）壓入紡績器組件 中並通過該組件之噴嘴板之噴嘴口，擠壓出而成爲熔融單 絲纖維。 該熔體可以用，例如，擠壓機中的聚合物切片製備， 其中必須先將該切片乾燥至U〇〇百萬分率（ppm)之水含 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 554096 A7 B7 五、發明説明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 量，特別是乾燥至<J50百萬分率之水含量。較偏好的是將 聚合反應工廠的最終反應器的PET熔體直接送料至紡絲工 廠。 熔體之溫度，於一般方式中稱爲紡絲溫度而於紡絲泵 之上測量的，視該PET聚酯的熔點而定。較佳的係介於公 式一中陳述之範圍內： 公式一：

Tm +19°C <^TSp <. Tm+49°c ； 其中：

Tm : PET聚酯之熔點〔t〕；

Tsp :紡絲溫度〔°C〕。 熔體之均勻性對於初紡絲之材料特性具有直接之影 響。因此最好是使用一個裝在紡絲泵之上及/或之下而有至 少兩個元件的靜態混合器，來使熔體均勻。例如可以使用 德國巴馬格（Barmag/Germany)公司的pr〇mix紡絲栗。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印级 噴嘴板之溫度，取決於紡絲溫度，係由噴嘴板之二級 加熱系統來控制。可用之二級加熱系統包括，例如用「聯 苯（Diphyl)」加熱、或用另外之對流、感應或輻射加熱器 加熱之紡絲棒。噴嘴板之溫度通常相當於紡絲溫度。 一裔:·.':·· 噴嘴板溫度之提高可藉由紡績器組件中壓力梯度而達 成。已知之引申論文，例如由K·里格特（Riggert)著，「聚 醋輪胎簾布絲線之製造中之進展」〔德文〕，（Chemifasern (=化學纖維），21，第379頁（1971年）），描述每1〇〇巴 壓力降約有4之溫度提升。 本紙浪尺度適用中國國家，樣準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 554096 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消#合作社印製 五、發明説明（12 ) 另外，亦可能使用疏鬆之過濾介質來控制噴嘴壓力， 特別是使用平均顆粒大小在0.10毫米與1.2毫米之間（較 佳係於0.12毫米與0.75毫米之間）之鋼砂、及/或由細度 义40微米，較佳係5至20微米，之編織或非編織之金屬 織物作成之過濾片。 此外，於噴嘴口中之壓力降有助於總壓力。噴嘴壓力 較佳係設定於80巴與450巴之間，特別是100巴與250 巴之間，後者相應於熔體直接在擠壓機之前溫度上升4至 10〇C 〇 紡絲線之延伸比i sp，亦即抽絲速度除以擠壓速度之 商，係根據美國專利US 5,250,245，經由公式二，以PET 之密度、噴嘴口之直徑，及絲之線性密度而計算： 公式二： i sp=2.25 · 105 · ( 5 · 7Γ ) · D2(cm)/dpf(den) 其中 5爲熔體之密度（克/立方厘米）；對於ΡΕΤ=1·22克/ 立方厘米； D=噴嘴口之直徑（厘米）； Dpf=個別單絲之丹尼爾（丹尼）。 於本發明之目的，紡絲線延伸比係介於50與250之 間，較佳係於70與170之間。 噴嘴孔之長度/直徑比較佳係選自1.5與6之間，尤其 於1.5與4之間。 擠壓出之單絲纖維通過一驟冷延緩區。驟冷延緩區直 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙垠尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 554096 經濟部智慧財產局員工消费合作社印敗 A7 _B7_____ 五、發明説明（13 ) 接於噴嘴之組件之下，構成一回復區，於此區內自噴嘴孔 離開之單絲纖維係受保護而免於冷卻氣體之直接效應並延 緩延伸或冷卻。回復區之主動部分被建構成作爲紡絲組件 之延伸而進入紡絲棒，讓單絲纖維以加熱之隔板圍繞。被 動部分係由絕緣層及未受熱之框架構成。主動回復區之長 度係介於〇與300毫米之間，而被動部分係介於20至150 毫米之間，受制於20至300毫米之總長度。 作爲主動回復之替代方案，可於紡絲棒之下連接一再 加熱器，相對於主動回復區，此區域具圓桶型或長方形剖 面，而具有獨立於紡絲棒之加熱系統。 於同心圍繞絲紡線之輻射狀多孔驟冷系統中，驟冷延 緩可藉由圓桶形蓋之協助而達成。 單絲纖維接著冷卻至低於固化溫度之溫度。爲本發明 之目的，「固化溫度」爲熔體轉化至固體狀態之溫度。 自先前之技術，用於將單絲纖維驟冷或冷卻之方法係 已知的。根據本發明特別有用者爲使用冷卻氣體’尤其是 經冷卻之空氣。冷卻空氣較佳的溫度爲12°C至35°C，尤其 16°C至26t。冷卻空氣之速度有利地係介於〇·2〇米/秒至 0·55米/秒之範圍內。 單絲纖維之冷卻可用，例如，單端之冷卻系統’由具 有穿孔板壁之單一冷卻管所構成者。每根個別單絲纖維之 冷卻係利用單絲纖維之自身抽吸效應造成之主動之冷卻空 氣供應、及/或冷卻空氣之抽吸而達成。作爲個別冷卻管之 替代，亦可使用類似之橫向氣流之驟冷系統。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙张尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（21〇>< 297公釐〉 554096 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14 ) 於冷卻及紡絲線延伸區域之一種特別實施例，由延緩 區出來之單絲纖維於長度10至175厘米，較佳係10至80 厘米之區域中曝露於冷卻空氣中。10至40厘米長度之區 域適合於捲繞時具有線性密度5分德士每絲之單絲纖 維，而區域長度爲20至80厘米特別適合於線性密度爲1.5 與9.0分德士每絲之單絲纖維。 於此之後，單絲纖維及其附隨之空氣共同通過逐漸減 少截面積之通道，空氣速度與紡絲線速度之比在0.2至 20 : 1 (較佳係0.4至5 : 1)，係經由控制紡絲線輸送方向 之剖面之縮減及面積大小來設定此比率。 於單絲纖維冷卻至低於固化溫度之溫度後，將彼等束 絲成爲紗捲。根據本發明其適合的束絲點距噴嘴底側之距 離，可使用線上即時測量紗速及/或溫度之傳統方法測量， 例如，使用來自德國TSI公司之雷射都卜勒風速計（laser doppler anemometer)，或來自德國雷帖克公司（Garatec) IRRIS 160型之紅外線照相機。此距離範圍爲500至2500 毫米。紡後線性密度U.5分德士之單絲纖維較佳的係於 2J500毫米之較小距離束絲，而較厚之單絲纖維較佳的係 於較遠之距離束絲。 於本發明之目的有利的是，與初紡絲接觸之所有表面 較佳的以特別低摩擦的材料製造。如此實質上可避免斷絲 而提供較高品質的單絲纖維紗。來自西拉姆帖克公司 (Ceramtec)之「TdboFil」規格之低摩擦的表面特別適合 於此種目的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 554096 A 7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印奴 五、發明説明（15 ) 單絲纖維之束絲係於以一定速度供應所需之紡絲整理 劑給紗線的上油針中進行。一種特別適合之上油針由入口 區、具有注油口之紗導管、及出口區組成。入口區形狀似 漏斗，以避免與仍係乾燥的單絲纖維接觸。單絲纖維之接 觸點係位於紗導管之內，供應整理劑之後。紗導管及注油 口係針對紗的線性密度及絲之數目而調節彼等之寬度，介 於1.0毫米至4.0毫米範圍之油口及寬度，係特別適合的。 上油針之出口區結構如一摻和區段，較佳的係包含貯油 器。合適之上油針有，例如，德國西拉姆帖克公司的 TriboFil、美國哥爾斯頓公司（Gouston)的LuroJet，曰本 京磁(Kyocera)公司的SF，與德國羅效得(Rauschert)公司的 PN 〇 於本發明，上油之均勻性是很重要的。此種均勻性可 用，例如，羅沙（Rossa)測量計，根據雜誌“ Chemiefasern / Textilindustine”〔化學纖維/紡織工業〕，42/94，1992 年 11月，第896頁中描述之方法而測定。上油之油量大小及 其分佈係相對單位而用「位元」表示。爲本發明之目的， 此種程序提供了上油之標準差値，此數値爲低於90位元， 特別是低於60位元。爲本發明之目的，特別偏好的是低於 45位元的上油標準差値，特別是低於30位元。45位元之 標準差値對應於約3.1%之變異係數。 對本發明的目的特別有利的是將紡絲整理管及泵設計 成自身脫氣之方式，以避免氣泡的產生，因爲氣泡可導致 上油時値得注意之變異。於本發明一特別偏好的實施例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨〇><29<7公釐） 554096 經濟部智慧財產局員工消骨合作社印製 A7 _B7_ —_ 五、發明説明（W ) 中，使用了德國巴格馬公司的Profit!紡絲整理泵。 根據本發明，單絲纖維在捲繞前先纏繞（entangled) 〇 傳統的纏繞系統經證實係較不適合的’因爲在高速及空氣 壓力增加時，會導致環結及斷絲數目相當明顯的增加；同 時也需要較高的捲繞張力，因而對打包捲裝有不利的影 響，而產生隆起、尾端卡住、凹陷。 在本發明的背景中，這些缺點可使用具有封閉紗通道 之噴嘴系統加以避免，因爲這種系統縱然紗線之張力低’ 空氣壓力高，仍可避免紗線卡在進料槽中。纏繞之噴嘴較 佳地係位於導輥之間，而經由調節入口及出口導輥之速度 來控制紗線之出口張力，此應不超過〇·2〇厘牛頓/分德士’ 但紗線之入口張力値應於〇.〇5厘牛頓/分德士與〇·18厘牛 頓/分德士之間。纏繞空氣壓力在1.0與5.5巴之間。 紗線應纏繞成至少10結/米（n/m)之結點。結點之間 距最長不超過100厘米且結點數變異係數低於100%値係 特別有利的。有利的是使用高於3.0巴之空氣壓力，可產 生上15結/米之結點，其特徵爲高均勻性，其中變異係數 不高於70%，而結點之間距最高爲50厘米。 於實際之案例中，來自德國天姆寇公司（Temco)之 LD型之系統，來自美國斯雷克與帕爾公司（Slack & Parr) 之雙重系統，或來自希伯里來恩公司（Heberiein)之波麗 捷型（Polyjet)之噴嘴，已證實係特別有用的。 於實際纏繞之前使用移動噴嘴對於降低斷絲數可產生 特別實在的效果。移動噴嘴在空氣壓力小於1巴下操作 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 554096 A7 B7___ 五、發明説明（I7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 時，可提供紡絲整理加工的一致性以及各別單絲纖維的充 分攪合。這些噴嘴運用於第一個抽絲導輥之上方，最好直 接在上油針之下方。 第一個導輥單元之圓周速度係稱爲抽絲速度。紗線於 捲線筒組合捲繞而製成打包捲裝（捲線筒）之前，可施加另 外之導輥系統。 穩定、無失誤之打包捲裝，對於紗線無失誤之退繞、 及理想的無失誤之進一步加工，係重要之先決條件。因此， 於本發明背景中，施用之捲繞張力介於0.03厘牛頓/分德 士至0.20厘牛頓/分德士範圍內，較佳係於0.05厘牛頓/ 分德士至0.15厘牛頓/分德士範圍內。 較佳的，可以給捲線筒加個橫向飛輪讓紗線躺下來， 以及一個被動的觸角滾輪，以控制推動捲線筒的芯軸的速 度。爲避免凹陷的尾端產生，觸角滾輪的驅動轉速至少高 於捲線筒芯軸0.3%是有利的。 經濟部智慧財產局員工消#合作社印捉 進一步極端有利的是，採用破壞定型的機制，變化捲 繞角度，一次至少Γ ，可避免特別是捲筒遠端位置卡住 紗圈。根據本發明，要使打包捲裝安定，特別較佳的是每 一來回移動在3.2°至7.5°的範圍變化捲繞角度。此處， 捲繞角度爲，由垂直於捲筒主體的角度觀之，紗線於打包 捲裝上的移動方向與捲裝機垂直線的角度。 根據本發明的纏繞以及捲繞條件，可提供安定的打包 捲裝。 根據本發明之方法中一項重要之參數，係於抽絲導輥 本紙张尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 554096 Α7 Β7 五、發明説明（18) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上方的紗線張力設定。此張力基本上係，即將爲吾人所知 者，包含根據哈瑪那（Hamana)之實際順向化作用張力、 於紗線導輥及上油針上之摩擦張力，以及絲線-空氣摩擦張 力。爲本發明之目的，紗線於抽絲導輥上方之張力係介於 0.07厘牛頓/分德士至0.50厘牛頓/分德士範圍內，較佳係 於0.07厘牛頓/分德士與0.20厘牛頓/分德士之間。 太低之張力，低於0.07厘牛頓/分德士者，不再產生 期望水準之預順向化作用。倘若張力超過〇.5〇厘牛頓/分 德士，由於摩擦熱導致紗受損，而導致紗線參數値之劣化。 根據本發明，張力的調節係由紡絲抽絲速度、上油針 與噴絲嘴（及）摩擦表面之距離、以及上油針與抽絲導輥 之間的間隙長度等而控制。此間隙長度値有利的不超過6.0 米，較佳係小於2·5米，其中紡絲系統及抽絲機以平行之 結構裝置，以此確保紗線之直線路徑。 » 欲設定根據本發明的捲繞張力，預順向絲ΡΟΥ的捲繞 速度較有利的應低於抽絲速度0-2%，較佳的，捲繞速度應 低於紡絲抽絲速度〇-1%。 經濟部智慧財產局員工消骨合作社印製 有利的，根據本發明之方法之操作，應將捲繞機之環 境溫度調整爲S35°C，特別是12與28°C之間、及40至90% 之相對溼度。進一步有利的是，於進一步加工之前，於12 至28°C及40至90%之相對溼度調節預順向絲POY打包捲 裝歷時至少四小時。 用於測定所述之材料特性値之方法對於技術人員係熟 知的。彼等可自技術文獻找到，例如wo 99/07927，其揭 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐） 554096 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（20 ) 六摺行星齒輪泵利用反轉轉動中心，因而也使流向反轉， 將六個入口通道相同體積的流體合在一起，進入一個出口 通道。 第二分流以等份量送入德國專利Gottingen Mahr gmbH公司的左轉運作的六摺行星齒輪泵六個入口通道的 五個。 共聚合物添加劑屬第三組的材料，包含9%重量比的 苯乙烯，89%的甲基丙烯酸甲酯以及2%重量比的N-環己 烷馬來亞胺，並選定黏度比爲5.8。 添加劑乾燥至殘餘水分含量小於0.1%，而後在壓出機 中熔化，於265°C溫度下及2.33公斤/小時的流量，相當於 第一分流的0.77%重量比，送入六摺行星齒輪泵的剩餘入 口通道。 添加劑流於行星齒輪泵的出口通道與來自五個通道之 一的聚合物流會合，並用來自蘇瑟公司（Sulzer AG) SMXS DN 12型靜態攪拌機預先拌合，該靜態攪拌機內徑12.9毫 米，長度爲內徑之3倍；而後來自其餘四個入口通道之聚 合物流於行星齒輪泵之出口通道加入此預拌流。 添加劑熔體停留時間大約70秒，直到與其他聚合物混 在一起。 而後在第一靜態主攪拌機內製備含添加劑16.7%重量 比的第一聚合物混合體；此靜態攪拌機爲蘇瑟公司（Sulzer AG) SMXS DN 17型靜態攪拌機，內徑17.8毫米，長度爲 內徑之9倍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 Χ297公釐〉 554096 經濟部智慧財產局員工消費合作社印奴 A7 B7_ 五、發明説明（21 ) 第一聚合物混合體引入第三分流，流過長度L約爲第 一主攪拌機內徑的四倍，而後送入第二主攪拌機均勻攪拌 分散，第二主攪拌機爲蘇瑟公司（Sulzer AG) SMX型， 內徑52.5毫米，長度爲內徑之1〇倍。 添加劑熔體直到與第三分流接觸一起的停留時間大約 100 秒。 聚合物混合體以管線分配到12個紡絲點，每一紡絲點 包含6個紡絲組，每一紡絲組含有一圓形噴絲頭，每一噴 絲頭有34個直徑0.25毫米長度爲直徑兩倍之噴嘴。此外， 紡絲組在噴絲頭板的上方含有一紡絲過濾包，該紡絲過濾 包含有一包鋼砂，高30毫米，顆粒大小0.35至0.50毫米； 以及一張極細的織布，40微米；一張鋼網濾布，孔徑20 微米。紡絲過濾包的橫切面面積爲45公分平方。當熔融混 合體經過時，噴口壓力保持在150巴。熔體在過濾包內的 停留時間約爲1.5分鐘。噴絲頭的上方表面位於加熱箱(主 動回復）下沿的上方30毫米處。總回復爲110毫米。紡絲 包的加熱設定於290°C，使用HTM熱媒。 由紡績器噴口壓出的熔融絲約1500毫米長的範圍以 橫向於紡絲管的空氣驟冷之，空氣溫度19°C，流速0.5米/ 秒，而於距紡績器板1400毫米之距離，束絲於上油針之處 而形成紗，上油針爲西拉姆帖克（CeramTec)公司的TdboFil 型，油管直徑爲1毫米，形成之紗用哥爾斯頓公司 (Gouston)的紡絲整理劑上油達0.35%的加成，上油加成 的標準差爲38「位元」。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙浪尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 554096 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（22 ) 排成S型的成對導輥將紗以5000米/分鐘的速度拉 出，紡絲線的延伸比設定爲141，第一個導輥上的紗張力 爲28分牛頓。天姆寇公司（Temco) LD型纏繞噴槍座落 於導輥之間，在平時傳輸紗線時是關閉的，纏繞噴槍利用 4.0巴壓力的空氣讓紗產生結點數爲22結/米（n/m)的纏 繞，變異係數値爲53.9%。紗的張力在纏繞噴槍的入口處 設爲16分牛頓，在出口處爲18分牛頓。導絲用的是德國 巴瑪格公司（Barmag)的「低摩擦」表面。 一個紡絲點的六個尾端以絡紗機捲繞成打包捲裝，速 度選定爲4985米/分鐘而使紗在捲繞之前的張力爲12分牛 頓。觸角滾筒的轉速高於絡紗芯軸0.6%。捲繞角度在4.3 °與6.5°之間變化。缺陷檢測機在生產19公斤的打包捲 裝過程中沒有檢測出絲線結塊。 所製得的預順向絲POY特徵有：線性密度141分德 士，斷裂強度25分牛頓/德士，斷裂延伸率117%。POY打 包捲筒以巴馬格公司（Barmag)的FK6型變形加工機以900 米/分鐘的速度作拉伸變形加工；拉伸比選定爲1.70,第一 加熱器溫度爲210°C第二加熱器爲170°C。 變形加工後的紗線性密度爲88分德士，斷裂強度42 分牛頓/德士，斷裂延伸率22%，良好的染色一致性爲其特 徵。本發明的方法於此値得注意的是在紡絲及變形加工時 極低的斷線端點。 紡絲階段產出率98%得19公斤的打包捲裝，拉伸變 形加工階段產出率92%得5公斤打包捲裝。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 554096 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 特別在4,600米/分鐘至6,000/米分鐘之間最爲有利。 4·根據前述申請專利範圍第/或第2項之方法，其中使用 之聚對苯二甲酸乙二醇酯PET，含有單絲纖維總重量至 多2.5%的添加劑聚合物，混合加入作爲延伸強化劑。 5. —種根據申請專利範圍第1至第4項中任何一項製造及 紡織預順向絲POY單絲纖維之方法，其中單絲纖維係用 一種冷卻方法冷卻，以降低於高速紡絲時產生應力誘導 之結晶化。 6. —種根據申請專利範圍第1至第5項中任何一項製造及 紡織預順向絲POY單絲纖維之方法，其中使用之聚對苯 二甲酸乙二醇酯PET，含有單絲纖維總重量至多2.5%的 添加劑聚合物，混合加入作爲延伸促進劑，單絲纖維係 用一種冷卻方法冷卻，以降低於高速紡絲時產生應力誘 導之結晶化。 ---------#II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 F 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 554魏 A7 B7 經濟部智总財產笱員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 本發明係關於預順向絲單絲纖維紡絲及絡紗之方法， 此預順向絲單絲纖維包含相對於預順向絲總重量不少於 90¾重量比之聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)〇 產製PET聚酯預順向絲單絲纖維時習慣上抽絲速度爲 2500至3500米/分鐘，視所產之線性密度而定。此單絲纖 維具斷裂延伸率90-165%，經證實對進一步拉伸或拉伸變 形加工是有利的。所提及之速度範圍則太低而不能誘導聚 酯絲之結晶，此點可由，例如，「化學/紡織工業」1980年 一月第27頁圖二看得出來。 然而，若提高抽絲速度，類似於製造順向、結晶F0Y 或HOY PET絲，所產製之預順向絲紗線較低的熱安定性 及機械安定性會導致高的斷絲率、試驗數據不一致、及/ 或進一步加工之缺陷，特別是拉伸變形加工。 對於此等問題之解決第一次嘗試係於專利申請案世界 智慧財產權組織專利（W0) 99/51799，（ W0) 99/07927， 及（W0 ) 93/19229。於世界智慧財產權組織專利W0 99/51799揭示連續單絲纖維紡絲之方法，將新紡之單絲纖 維於一管子中用加速的冷卻空氣加以冷卻。這樣可以提高 抽絲速度至4530米/分鐘，而不降低斷裂延伸率，至於斷 絲率的資料則未提及。 世界智慧財產權組織專利W0 99/07927則是關於由聚 酯爲底的聚合物混合物產製預順向絲（P0Y)單絲嫌維的 方法。具有高斷裂延伸率的PET聚酯單絲纖維在一定量添 加劑聚合物存在之下，可於高達6000米/分鐘的紡絲抽絲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----I----|_ 、1T •1

   漏_1「 本紙?艮又度適用中國國家標準（〔^)/\4規格（21〇乂 297公釐） 554096 經濟部智慧財/i^7a:工消费合作社印^ Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 速度製得。至於斷絲率同樣未提及任何資料。 相對的，世界智慧財產權組織專利w0 99/19229描述 連續單絲纖維妨絲及冷卻的一種方法’使用之紡絲益具由 紡絲頭（包含模板）與驟冷管組成。驟冷管具有一透氣牆’ 氣流經由此透氣牆吸入驟冷管的內部。製得之均勻PET聚 酯單絲纖維具有低的紡絲斷絲率；然而，4200至5700米/ 分鐘之高速度提供了顯著較低的斷裂延伸率由85至 54%。此數値爲精紡順向結晶單絲纖維典型的値。 儘管所述的方法可以將預順向絲單絲纖維以高抽絲速 度紡絲及絡紗，許多方面仍有待改進；缺失包括下列各項： ☆ 機械及/或熱造成的纖維受損，導致產生不良絲； ☆ 有環節形成及斷絲尾端而降低製程效率； ☆ 打包捲裝會有哇背及垮邊 本發明目的之一係提供預順向絲單絲纖維紡絲及絡紗 之一種方法，該預順向絲單絲纖維含有絲總重量不少於 90%重量比之聚對苯二甲酸乙二醇酯PET，此方法適用高 紡絲抽絲速度而具低不良率。特定言之，預順向PET聚酯 單絲纖維應具有90%至165%範圍之斷裂延伸率，以及高 均勻性之單絲纖維參數値與紡絲整理加工性。 本發明之一項額外之目的係提供一經濟性工業製程將 預順向PET聚酯單絲纖維紡絲及絡紗。本方法容許非常高 之結絲抽絲速度’較佳係高於3800米/分鐘，特別是在4200 至8000米/分鐘之範圍。而且提供良好之打包捲裝，可承 受高於四公斤之紗，而且在進一步加工時打包捲裝容易退 本紙張义度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格(210Χ297公釐) ' -----------訂--------------. • € διίι齋墨 fi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554096 經濟部智慧財是锜負工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（5 ) 該預順向絲單絲纖維含有絲總重量不少於90%重量比之聚 對苯二甲酸乙二醇酯（PET)，此等PET可由對苯二甲酸及 乙二醇以傳統之聚合作用而獲得。 聚對苯二甲酸乙二醇酯可以是同元聚合物，也可以是 共聚物。可用之共聚物包括特別是此等共聚物，其含有相 對於PET之所有重複單元至多15莫耳％上述之重複單元或 一般共單體之重覆單元，例如1，3-丙二醇，1，4-丁二醇， 二乙二醇、三乙二醇、1，4-環己烷二甲醇，聚乙二醇、異 苯二甲酸、及/或己二酸。然而，於本發明之目的，PET同 元聚合物係較佳的。 該PET聚酯可進一步含有至多佔絲之總量0.5%的一 小部份的分枝成分；根據本發明較佳之分枝成分包含多官 能性酸，諸如偏苯三甲酸，1，2,4,5·苯四甲酸，或三至六價 醇，諸如三羥甲基丙烷，異戊四醇、二異戊四醇、丙三醇、 或對應之羥基酸。 於本發明之背景內’可進一步有利地將相對於絲總重 量至多2.5%重量比之添加劑聚合物混合入PET中作爲延 伸強化劑。根據本發明之目的特別適合之添加劑聚合物包 括下列陳述之聚合物及/或共聚物： 1.包含下列單體單元之共聚物： A=丙烯酸、甲基丙烯酸，或CH2= CR-COOR’，其中 R係Η原子或CH3基，化’係（^15烷自由基或C5-l2 環院自由基或Cf 14芳自由基； B=苯乙烯或Cm-烷基-經取代之苯乙烯； 木紙ί民尺度適用中國國家標淨-(CNS ) Λ4規格（210x2()7公缝) -----1------IT------β------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554096 經濟部智慧財是約貨工^费合作社印絜 A7 B7 五、發明説明（9 ) 合物之熔化溫度加34°C之溫度測量。對於對苯二甲酸乙二 醇酯PET，熔化黏度之測量溫度係290°C。進一步之細節 同樣可在W0 99/07927找到。添加劑聚合物及/或共聚物之 熔化黏度較佳的係比基質聚合物者高，吾人已確定對於對 於添加劑聚合物及/或共聚物之黏度選定特定範圍，及選定 黏度比例有助於製成之紗線的性質之最佳化。於一種最適 化之黏度比例下，可以將添加劑聚合物及/或共聚物之添加 數量降至最低，因而尤其可以改進製程之經濟性。用來紡 絲之聚合物混合物較佳的包含〇·〇5至2.5%重量比之添加 劑聚合物及/或共聚物。 選擇有利之黏度比例，可達成添加劑聚合物及/或共聚 物之粒子大小於聚合物基質中集中之分布，並具有於纖維 中添加劑聚合物及/或共聚物所要之原纖維結構。添加劑聚 合物及/或共聚物之玻璃轉移溫度，較基質聚合物爲高，以 確保於紡絲之絲線中此種原纖維結構快速之固化。添加劑 聚合物及/或共聚物之最大粒子大小，於剛剛自紡績器離開 之後，係約1000奈米，而平均粒子大小等於400奈米或較 小。於纖維拉伸之後，達成有利之原纖維結構，該絲線包 含至少60%重量比之原纖維形式之添加劑聚合物及/或共 聚物，該原纖維具有0.5至20微米範圍內之長度及0.01 至〇·5微米範圍內之直徑。 本發明之聚對苯二甲酸乙二醇酯可以包含慣常量的添 加劑作爲添加物，較佳係絲之總重量0至5%，特別較佳〇 至1 %，添加劑諸如催化劑、安定劑、抗靜電劑、抗氧化 1T------~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张K度適中闽阀家螵嗥（CNS ) Λ4規格（21(W 2叼公筇） A7 B7 五、發明説明（19 ) 示以引用之方式並入本文中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁 纏繞爹數的測疋係使用德國恩卡'科技（Enka-Techinca) 公司的ITEMAT型的結點計數器，速度定爲100米/分鐘， 設定於第一層設定値。 線上即時測定斷紗係使用德國恩卡-科技公司的 Fray tec儀器。斷絲感應器會啓動緊接的影像照相機，其影 像儲存之後可方便於缺陷的分析及分類。應用此種方法， 可避免由於油滴或震動引起的誤測。此評量提供變形加工 相關的缺陷資訊。這些缺陷，看似由斷絲累積而造成的絲 線結塊，根據本發明的方法，在紡絲抽絲速度爲5000米/ 分鐘時，可降爲每小時爲〇。 本發明將以一實例特別說明之，但本發明並不受限於 此等實例。 經濟部智您財凌局肖工消骨合作社印％ 聚對苯二甲酸乙二醇酯由反應器排出，具有0.64分升 /克之固有黏度，相當於在290°C下之250帕秒（Pas)之熔 化黏度，於282°C溫度下以加壓泵於205巴之壓力，302.4 公斤/小時之速率，通過融化管線；該熔體流經20微米的 過濾器以及熱交換器，由292°C之溫度降至290°C之紡絲溫 度。 這支過濾過的第一分流，速率爲302.4公斤/小時，分 成爲第二分流，速率爲13.98公斤/小時，相當於第一分流 的4.62%重量比，以及第三分流，速率爲288.42公斤/小時。 第二分流與添加劑流用德國專利Gottingen Mahr gmbH公司的左轉運作的六摺行星齒輪泵來定量輸送’此 本紙汍尺度適州中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21()χΜ7公飨） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1.一種製造及紡織預順向絲P0Y單絲纖維之方法’該預順 向絲含總重量不少於90%重量比之聚對苯二甲酸乙二霞 酯（PET)，紡絲抽絲速率爲3800米/分鐘以上’包含： a. 紡絲線延伸比設定於5〇-250之範圍內’ b. 單絲纖維離開噴絲嘴之後，直接通過長度20毫米至 300毫米之驟冷延緩區， c. 單絲纖維驟冷至低於固化溫度’ d. 於距離噴絲嘴底側500毫米至2500毫米之距離將單絲 纖維束絲， e. 每支紗使用至少一上油針添加紡絲整理劑’整理劑上 油變異標準差低於90「位元」， f. 使用低摩擦係數表面的上油針、束絲及導絲元件， g. 紗於抽絲導輥上方之張力設定於〇.〇7厘牛頓/分德士 至0.5厘牛頓/分德士之間， h. 紗於0.05厘牛頓/分德士至0.2厘牛頓/分德士之間的 張力、空氣壓力1.0巴至5.5巴進行纏繞，產生結點數 至少10結/米(n/m)，變異係數低於100%， i·以0.03厘牛頓/分德士至0.20厘牛頓/分德士之間之張 力將紗捲繞絡紗；觸角滾輪的轉速至少高於絡筒機芯 軸0.3%，捲繞過程中捲繞角度於3.5 至7.5 之間變 化。 2·根據前述申請專利範圍第1項之方法，墓紡絲抽絲速度 介於4200米/分鐘至8000米/分鐘之間。 3·根據前述申請專利範圍第2項之方法，其紡絲抽絲速度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） ---------%―丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 贫： 一__一____