專利名稱：使用紡紗添加劑的聚酯復(fù)絲紗線的紡紗和卷繞以及可由該方法得到的聚酯復(fù)絲紗線的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于聚酯單絲的紡紗和卷繞的方法，也涉及可通過該方法可以獲得的聚酯復(fù)絲，基于聚酯單絲的總重量，所述聚酯單絲不低于85重量％為聚對苯二酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯(PTMT)、優(yōu)選PTMT。本發(fā)明還涉及聚酯復(fù)絲用于拉伸變形(drawtexturing)的用途。
連續(xù)聚酯復(fù)絲、特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)復(fù)絲的兩步法生產(chǎn)已為人所知。在這個方法中，第一步包括對在第二步中被完全拉伸和熱定型或拉伸變形至蓬松復(fù)絲紗線的復(fù)絲進行紡紗和卷繞。經(jīng)卷繞的復(fù)絲紗線卷可長時間貯存，并在兩個步驟之間可在相對高的溫度下運輸，若非如此，將會對第二步的處理條件或可獲得產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。
這個領(lǐng)域的一份綜述是F.Fourné著、慕尼黑的Hanser出版的《合成纖維》(Synthetische Fasern)(1995)。這本書中描述了紡紗和卷繞的基本原理。
然而，不同于PET復(fù)絲紗線，聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯(PTMT)或聚對苯二酸丁二醇酯(PBT)復(fù)絲紗線不僅在緊接紡紗和卷繞之后，而且在卷繞后幾個小時和幾天之內(nèi)，在貯存和運輸過程中，尤其是在相對高的周圍環(huán)境溫度之下，表現(xiàn)出相當(dāng)顯著的收縮趨勢，這導(dǎo)致了紗線的縮短。結(jié)果，卷被壓縮，在極端的情況下，卷將會結(jié)實地收縮到卷繞芯軸上，不能再被移走。在長時間貯存進程中或在運輸過程中，尤其是在升高的溫度下，卷繞紗線卷失去了其所希望的“奶酪狀”的結(jié)構(gòu)并發(fā)展為所謂的有硬的邊沿和腰狀中心部分的鞍狀物。結(jié)果復(fù)絲的紡織數(shù)據(jù)惡化，并且在卷退卷時出現(xiàn)問題。這些PET纖維的處理時不出現(xiàn)的問題一般只能通過將紗線卷的重量限制為小于2kg來避免。
還觀察到，與PET復(fù)絲，PBT或PTMT復(fù)絲在貯存的過程中快速老化。在環(huán)境溫度等于和高于聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)更加能觀察到。出現(xiàn)結(jié)構(gòu)硬化并導(dǎo)致復(fù)絲的特性隨著時間而變化，例如減少退漿收縮率。然而，工業(yè)實踐要求具有恒定的紗線性能的貯存穩(wěn)定的復(fù)絲，這樣的復(fù)絲不依賴于具體貯存條件而且允許連續(xù)進一步處理以得到具有均勻性能的復(fù)絲。
PET與PBT和PTMT之間的差異常常被歸咎于結(jié)構(gòu)和性能上的差異，如在Chemical Fibers Int.第50卷第53頁(2000)報告的和在2000年9月13至15日于Dornbirn召開的第39屆國際人造纖維大會上討論的。由此可以相信PET和PTMT/PBT相比不同的鏈的形成以及更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是造成性能差異的原因。
第一個嘗試解決這些問題的方法描述于專利申請WO 99/27168、WO01/04393和歐洲專利EP 0731196 B1中。WO 99/27168公開了通過不低于90重量％的PTMT的紡紗和拉伸進行聚酯復(fù)絲的生產(chǎn)。所報導(dǎo)的最大紡紗牽引速度(takeoff speed)為2100m/min，但從經(jīng)濟角度來看，這個速度太低了。通過該方法所獲得的聚酯復(fù)絲退漿收縮率在5％到16％之間，斷裂伸長在20％到60％之間，因此對于進一步處理而言它們的用途有限，這是因為低斷裂伸長在進一步的處理過程中意味著大量的加工缺陷。另外，所得到的紗線將具有一個降低了的斷裂強度。
WO 01/04393涉及一個生產(chǎn)PTMT復(fù)絲的方法，其中復(fù)絲用被加熱的導(dǎo)絲盤進行熱處理。該文沒有對貯存或運輸穩(wěn)定性、尤其是在相對高的溫度下的貯存或運輸穩(wěn)定性進行描述。這個方法的一個缺點是要求低的紡紗牽引速度。經(jīng)濟上希望的速度增加了復(fù)絲與加熱的導(dǎo)絲盤的更短接觸時間的必要性，而這導(dǎo)致所得到紗線卷長期貯存的穩(wěn)定性以及在相對高溫度下的POY退漿收縮率變壞。
歐洲專利EP 0731196 B1要求了通過對紗線在拉伸后和卷繞前進行熱處理以減少它的收縮趨勢的用于合成紗線紡紗、拉伸和卷繞方法的權(quán)利?？捎玫暮铣衫w維聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯纖維。在EP 0731196 B1中，通過沿著延長的加熱表面將合成紗線導(dǎo)入到緊靠但基本上沒有接觸來實現(xiàn)熱處理。在參考文獻中沒有描述到紗線卷的處理。也沒有參考文獻顯示任何涉及卷繞紗線卷的貯存穩(wěn)定性和運輸穩(wěn)定性的任何信息。
在復(fù)絲的紡紗和卷繞過程中另一個經(jīng)常被觀察到的問題是，尤其是在高速情況下，有令人厭煩的噪音，尤其是在卷繞機附近。由此已經(jīng)有人提出將卷繞機設(shè)備裝入到隔音殼內(nèi)。然而，在隔音殼內(nèi)對卷繞紗線卷熱處理至今沒有在現(xiàn)有技術(shù)中描述。
因此，本發(fā)明的一個目標(biāo)是要解決上述問題。特別地，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供基于單絲、PBT和/或PTMT的總重不低于85重量％的聚酯復(fù)絲紗線的紡紗和卷繞方法，由此就可以和簡單地生產(chǎn)和卷繞聚酯復(fù)絲紗線。關(guān)于單絲的參數(shù)，聚酯復(fù)絲應(yīng)具有＞60％、優(yōu)選75％-145％的斷裂伸長，0-10％的退漿收縮率以及高均勻性。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一個聚酯復(fù)絲紗線的紡紗和卷繞的經(jīng)濟的工業(yè)方法。本發(fā)明的方法應(yīng)該允許很高的紡紗牽引速度、優(yōu)選高于2200m/min，以及在卷上大于2kg、尤其是大于4kg的紗線重量，卷繞紗線卷應(yīng)該有利地呈均勻一致的奶酪狀，沒有隆起和剝落的線團。
本發(fā)明的在另一個目標(biāo)是改善通過本發(fā)明的方法得到的聚酯復(fù)絲的耐貯存性能。它們應(yīng)該可以長時間貯存，例如4個星期。理想地，在貯存過程中，卷不會壓縮，尤其是不會結(jié)實地收縮到卷繞芯軸上和形成具有硬的邊緣和腰狀中間部分的馬鞍狀，因此從紗線卷退卷應(yīng)該不會成為問題。
根據(jù)本發(fā)明中，聚酯復(fù)絲的將可以簡單地進行進一步拉伸或拉伸變形操作、特別是在高變形速度下、優(yōu)選高于450m/min。通過拉伸變形得到的復(fù)絲紗線應(yīng)擁有優(yōu)良的材料特性，例如高斷裂強度和高斷裂伸長、低斷絲和均勻的可染性。
這些和其他沒有明確提及但從開頭所討論的相關(guān)事物中可以容易地地導(dǎo)出或變得顯而易見的其他的目標(biāo)，可以通過含有權(quán)利要求1所有特征的紡紗和卷繞的過程達到。依照本發(fā)明對方法所作出的有益的修改也被保護于權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求中。可通過紡紗過程得到的聚酯復(fù)絲紗線被描述于一個獨立的產(chǎn)品權(quán)利要求中。部分取向聚酯單絲的拉伸變形在方法權(quán)利要求21中提出，而產(chǎn)品權(quán)利要求22和23則針對可通過拉伸變形得到的蓬松單絲。
由此，本發(fā)明提供一個用于生產(chǎn)和卷繞含不低于85重量％(基于復(fù)絲紗線的總重)聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯(PTMT)和0.05重量％到2.5重量％(基于復(fù)絲紗線總重)的至少一種聚合物伸長性增強劑添加劑的聚酯復(fù)絲的方法，該方法通過可長期穩(wěn)定貯存并且在貯存和運輸過程中對升高的溫度不敏感的卷繞紗線卷進行，所述卷繞紗線卷通過對卷繞聚酯復(fù)絲紗線卷在＞45℃到65℃的溫度下熱處理得到。
這個預(yù)料之外的方法提供了即使在4個星期的貯存之后仍可保持其優(yōu)異材料特性的聚酯復(fù)絲，尤其是在高達65℃的相對高的溫度下的貯存和運輸后。沒有觀察到由于老化在紗線的一致性評價上的顯著惡化并且在線軸上也沒有紡成的纖維的收縮。
與此同時，本發(fā)明的方法有許多其他優(yōu)點。這些包括→本發(fā)明的方法可簡單、經(jīng)濟地用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中。更特別地，本方法允許紡紗和卷繞在至少2200m/min的高牽引速度和生產(chǎn)紗線重量高于2kg、尤其是高于4kg的紗線卷，卷繞紗線卷呈均勻的奶酪狀，沒有隆起和剝落的線團。
→紡紗添加劑的使用使獲得高達6000m/min的牽引速度成為可能。結(jié)果，設(shè)備可以特別經(jīng)濟地運行。
→因此，可通過本方法得到的聚酯復(fù)絲紗線在拉伸或拉伸變形的操作中可以簡單、經(jīng)濟地進一步處理和應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)上。在此操作中，可在速度高達450m/min下進行變形。
→由于從方法中可得到的聚酯復(fù)絲紗線的高均勻性，可以簡單地獲得良好的卷裝成形以保證聚酯復(fù)絲紗線均勻的和充分沒有缺陷的染色以及進一步的處理。
→在卷繞中得到的卷形狀穩(wěn)定，可以容易地從卷繞芯軸移走并保持它們的形狀，即使是在長達例如4個星期的貯存或在高達65℃、特別是溫度在聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和65℃之間的溫度下運輸之后。
→與沒有添加劑時相比，在更高的紡紗速度下獲得了更高的斷裂伸長，從而在進一步的處理中得到了更高的拉伸比，對方法的經(jīng)濟性有利。
→所獲得的0-10％的POY退漿收縮率確保了紗線的參數(shù)在貯存中的高穩(wěn)定性。即使高達65℃的相對高的運輸溫度也僅導(dǎo)致退漿收縮率降低不超過10％。不會發(fā)生卷繞卷的變形。
→通過復(fù)絲紗線的拉伸變形得到的紗線具有高斷裂伸長和高斷裂強度。
以下部分參考附圖對發(fā)明作更詳細地描述，附圖中

圖1是一個用于拉緊或卷繞一根或多根復(fù)絲的設(shè)備的示意圖，圖2是一個奶酪狀紗線卷的示意圖，圖3是一個以硬的邊緣和腰狀中部的馬鞍形為特征的變形紗線卷的示意圖。
本發(fā)明提供一個基于單絲的總重含不低于85重量％的聚對苯二甲酸丁二醇酯和/或聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯聚酯復(fù)絲紗線的生產(chǎn)和卷繞的方法。聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯(PTMT)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是已知的。聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)可通過對苯二甲酸與等摩爾量的1，4-丁二醇縮聚而得到，聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯(PTMT)可通過對苯二甲酸與等摩爾量的1，3-丙二醇縮聚而得到。也可以使用兩種聚酯的混合物。本發(fā)明中優(yōu)選PTMT。
聚合物可以是均聚物或共聚物。有用的共聚物除包括PTMT和/或PBT的重復(fù)單元外，尤其包括基于共聚物所有的重復(fù)單元含量可達15mol％的慣用的共聚單體的重復(fù)單元，上述共聚單體例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、聚乙二醇、間苯二酸和/或己二酸。但是，對于本發(fā)明，優(yōu)選聚酯均聚物。
本發(fā)明中的聚酯可包含作為混合物的常用量的其他添加劑，如催化劑、穩(wěn)定劑、抗靜電劑、抗氧化劑、阻燃劑、染料、染料吸收調(diào)節(jié)劑、光穩(wěn)定劑、有機亞磷酸鹽、熒光增白劑和去光劑。優(yōu)選聚酯含有0到5重量％的添加劑，基于單絲的總重。
聚酯可另外含有小部分、優(yōu)選基于單絲的總重高至0.5重量％的支化成分。本發(fā)明中，優(yōu)選的支化成分有多官能酸，如偏苯三酸，或1，2，4，5-苯四酸，或三到六價醇，如三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、丙三醇或?qū)?yīng)的羥基酸。
在本發(fā)明中，將PBT和/或PTMT與基于單絲的總重0.05重量％到2.5重量％的作為伸長性增強劑的添加劑聚合物相混合。對本發(fā)明特別有用的添加劑聚合物有以下聚合物和/或共聚物1.可通過通式為(I)的單體聚合而得到的聚合物 其中R1和R2是由任選的原子C、H、O、S、P和鹵素原子組成的取代基，并且R1和R2的總分子量至少為40。單體單元的例子有丙烯酸、甲基丙烯酸和CH2＝CR-COOR′，這里R是H原子或CH3基團，R′是C1-15芳基基團或C5-12環(huán)烷基團或C6-14芳基基團，也可以是苯乙烯和C1-3烷基取代苯乙烯。
2.含下列單體單元的共聚物
A＝丙烯酸、甲基丙烯酸或CH2＝CR-COOR′，這里R是H原子或CH3基團，R′是C1-15烷基基團或C5-12環(huán)烷基基團或C6-14芳基基團，B＝苯乙烯或C1-3烷基取代苯乙烯，共聚物由60到98重量％的A和2到40重量％的B，優(yōu)選83到98重量％的A和2到17重量％的B并更優(yōu)選90到98重量％的A和2到10重量％的B(合計100重量％)構(gòu)成。
3.含有下列單體單元的共聚物C＝苯乙烯或C1-3烷基取代苯乙烯，D＝一個或多個式II、III或IV的單體 其中R3、R4和R5各自分別是H原子或C1-15烷基基團或C6-14芳基基團或C5-12環(huán)烷基基團。該共聚物由15到95重量％的C和2到80重量％的D，優(yōu)選50到90重量％的C和10到50重量％的D并且更優(yōu)選70到85重量％的C和15到30重量％的D(C和D合計100重量％)構(gòu)成。
4.含下列單體單元的共聚物E＝丙烯酸、甲基丙烯酸或CH2＝CR-COOR′，這里R是H原子或CH3基團，R′是C1-15烷基基團或C5-12環(huán)烷基基團或C6-14芳基基團，F(xiàn)＝苯乙烯或C1-3烷基取代苯乙烯，G＝一個或多個式II、III或IV的單體
其中R3、R4和R5各自分別是H原子或C1-15烷基基團或C5-12環(huán)烷基基團或C6-14芳基基團；H＝一個或多個烯不飽和單體，該單體可與E和/或與F和/或G共聚，且選自α-甲基苯乙烯、乙酸乙烯酯、不同于E的甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、氯乙烯、偏二氯乙烯、鹵素取代苯乙烯、乙烯基醚、異丙烯基醚和二烯，該共聚物由30到99重量％的E、0到50重量％的F、＞0到50重量％的G和0到50重量％的H，優(yōu)選45到97重量％的E、0到30重量％的F、3到40重量％的G和0到30重量％的H，并且更優(yōu)選60到94重量％的E、0到20重量％的F、6到30重量％的G和0到20重量％的H、(E、F、G、H合計100重量％)構(gòu)成。
成分H是任選成分。雖然通過含有選自E到G成分的共聚物已經(jīng)可以獲得本發(fā)明所說的優(yōu)點，但是依照本發(fā)明將要獲得的優(yōu)點也可以依照本發(fā)明通過使用共聚物的構(gòu)造中使用選自H的單體獲得。
成分H的選擇優(yōu)選使其對所使用的共聚物的特性不產(chǎn)生壞的影響。
除其他之外，成分H可被用來以所希望的方式改變共聚物的特性，例如通過增加或改善加熱到熔化溫度時的流動性，或減少共聚物中任何殘留的顏色或通過使用多官能團單體從而將某種程度的交聯(lián)引入共聚物中。
除這些目的外，也可以這樣選擇H，即任何E到G的成分的共聚被增加了或首先如對于本身不聚合的MA和MMA使得在加入第三成分如苯乙烯時其共聚成為可能。
對此有用的單體有乙烯基酯，丙烯酸酯、例如丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯，除了甲基丙烯酸甲酯之外的甲基丙烯酸酯、例如甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙基己酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、氯乙烯、偏二氯乙烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯和各種鹵素取代苯乙烯、乙烯基醚、異丙烯醚、二烯，例如1，3-丁二烯和二乙烯基苯。尤其優(yōu)選通過使用富電子的單體獲得共聚物顏色的減少，例如通過使用乙烯基醚、乙酸乙烯酯、苯乙烯或α-甲基苯乙烯。
在這些成分H的化合物中，尤其優(yōu)選的是芳香乙烯基單體，例如苯乙烯或α-甲基苯乙烯。
上述提及的聚合物和/或共聚物的生產(chǎn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所周知的。詳細的可從例如文獻WO 99/07927了解，其公開的內(nèi)容全部通過引用結(jié)合于此。
對于本發(fā)明，尤其優(yōu)選的是添加劑聚合物和/或共聚物以顆粒度處在特別適合的范圍內(nèi)的珠狀聚合物的形態(tài)。依照本發(fā)明被使用(例如通過將其混合到纖維聚合物的熔體中)的添加劑聚合物和/或共聚物，以平均直徑在0.1到1.0mm范圍的顆粒狀比較有利。然而，也可以使用更大或更小的珠或丸。添加劑聚合物和/或共聚物也可以已經(jīng)包含在基質(zhì)聚合物的碎片中，因而不需要計量添加。
另外還優(yōu)選無定型的和不溶于聚酯基質(zhì)的添加劑聚合物和/或共聚物。優(yōu)選它們具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在90到200℃，通過已知的方法來確定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，優(yōu)選通過差示掃描量熱法。可從現(xiàn)有技術(shù)中可得到進一步的細節(jié)，例如從WO 99/07927，其公開的內(nèi)容全部通過引用結(jié)合于此。
優(yōu)選添加劑聚合物和/或共聚物的選擇使添加劑聚合物和/或共聚物熔體的粘度與基質(zhì)聚合物的粘度之比在0.8∶1到10∶1的范圍內(nèi)并優(yōu)選在1.5∶1到8∶1的范圍內(nèi)。在振動頻率2.4Hz和溫度等于基質(zhì)聚合物熔點溫度加上28℃的條件下使用振動流變儀以已知的方法對熔體的粘度進行測量。對于PTMT，測量熔體粘度的溫度為255℃。進一步的細節(jié)仍可在WO 99/07927中找到。添加劑聚合物和/或共聚物的熔體粘度優(yōu)選高于基質(zhì)聚合物的粘度，并且已經(jīng)確認，添加劑聚合物和/或共聚物的特性粘數(shù)的選擇和粘度比的選擇對紗線產(chǎn)品的性能優(yōu)化做出貢獻。給定一個優(yōu)化的粘度比，就有可能使添加劑聚合物和/或共聚物的用量最小化，從而，除了其他以外，改善方法的經(jīng)濟性。優(yōu)選要被紡紗的聚合物混合物含有0.05到2.5重量％、更優(yōu)選含0.25到2.0重量％的添加劑聚合物和/或共聚物。
適合粘度比的選擇提供了添加劑聚合物和/或共聚物在聚合物基質(zhì)中的窄顆粒度分布和纖維中添加劑聚合物和/或共聚物的所希望的原纖維結(jié)構(gòu)的結(jié)合。添加劑聚合物和/或共聚物與基質(zhì)聚合物相比較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度確保在被紡紗的的纖維中這種原纖維結(jié)構(gòu)的快速凝固。剛從噴絲頭出現(xiàn)的添加劑聚合物和/或共聚物的最大顆粒度為約1000nm，而平均顆粒度為400nm或更小。有利的原纖維結(jié)構(gòu)在纖維已經(jīng)被拉下后得到，單絲中含有至少60重量％的添加劑聚合物和/或共聚物，它們以原纖維的形式存在，長度范圍在0.5到20μm，直徑范圍在0.01到0.5μm。
在本發(fā)明中有用的聚酯優(yōu)選可熱塑成型并可被紡紗和卷繞的聚酯。在此，尤其有益的聚酯的特性粘數(shù)從0.70dl/g到0.95dl/g。
聚合物熔體可以例如直接從縮聚車間獲得或由一個熔化擠出機從固體聚合物碎片中生產(chǎn)出來。
一個已知的紡紗添加劑的計量加入方法是在熔融或固體狀態(tài)下將其計量加入到基質(zhì)聚合物中并將其分散于其中以形成細顆粒?？梢杂欣厥褂萌缭贒E 10022889中所描述的設(shè)備。
本發(fā)明的方法不僅限于具體紡紗方法；相反，從現(xiàn)有技術(shù)中已知的所有常規(guī)的紡紗方法都可以使用。因此，雖然以下將描述一個特別優(yōu)選的紡紗操作，仍應(yīng)參考一般技術(shù)知識，特別是《合成纖維》(Synthetische Fasern，F(xiàn).Fourné著，慕尼黑的Hanser于1995年出版)所公開的內(nèi)容。
在本發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的實施方案中，聚酯熔體或熔體混合物由紡絲泵以不變的速度泵送入噴絲頭組件，聚酯熔體或熔體混合物通過組件口模板中孔擠出以形成熔融的絲，泵送速度將由一個已知的方程式計算出來，從而獲得所需要的纖維線密度。
熔體可以例如在擠出機中從聚合物碎片制備，在該情況下，將碎片首先干燥到水含量≤30ppm特別是≤15ppm是特別有利。
熔體的溫度(常常指紡紗溫度并且可以在紡紗泵上方進行測量)依賴于所使用的聚合物或聚合物混合物的熔點。優(yōu)選該溫度在由式1給出的范圍內(nèi)式1Tm+15℃≤Tsp≤Tm+45℃這里Tm是聚酯的熔點[℃]Tsp是紡紗溫度[℃]。
被指定的參數(shù)起到限制以非常低為有利的水解和/或熱粘性降解的作用。在本發(fā)明中，希望粘性降解低于0.12dl/g、尤其低于0.08dl/g。
熔體的均勻性對紡成的單絲的材料特性有直接的影響。除了生產(chǎn)線中的靜態(tài)混合器，優(yōu)選使用另外一個至少具有一個元件并被安裝在紡紗泵的下方以使熔體均勻的靜態(tài)混合器。
依賴于紡紗溫度的口模板溫度由板的二級加熱系統(tǒng)來控制。有用的二級加熱系統(tǒng)包括例如用“狄菲爾換熱劑”或額外的對流或放熱加熱器加熱的紡紗箱體?？谀０宓臏囟韧ǔ５扔诩徏啘囟取?br> 在口模板處的溫度升高可以通過噴絲頭組件的壓力梯度獲得。
已知的推導(dǎo)，例如K.Riggert“Fortschritte in der Herstellung vonPolyester-Reifenkordgarn”Chemiefasern，21，第379頁(1971)描述了每100bar的壓力下降，溫度升高約4℃。
另一種控制口模板壓力的可能是使用松散過濾介質(zhì)，特別是使用平均顆粒度在0.10mm到1.2mm之間、優(yōu)選在0.12mm到0.75mm之間的鋼砂和/或濾片，可以將其成形為細度≤40μm的紡織或非紡織金屬纖維。
另外，口模板孔中的壓力降對總壓力做出了貢獻。口模板壓力優(yōu)選在80bar和450bar之間、尤其是在100bar和250bar之間。
紡紗線伸長率isp，即牽引速度對擠出速度的比率，可根據(jù)US 5250245，從聚合物或聚合物混合物的密度、噴絲孔直徑和單絲線密度由式2計算公式2isp＝2.25·105·(δ·π)·D2(cm)/dpf(den)這里δ＝熔體的密度[g/cm3]；對于PTMT＝1.12g/cm3D＝噴絲孔直徑[cm]dpf＝丹尼爾/單絲[den]。
對于本發(fā)明，有利地，紡紗線伸長率在70到500之間，特別是在100到250之間。
噴絲孔的長/徑比優(yōu)選在1.5到6之間，尤其是在1.5到4之間。
擠出的單絲經(jīng)過一個淬火(quench)延遲區(qū)。淬火延遲區(qū)直接配置在紡紗組件的下面作為凹入?yún)^(qū)的一部分，在淬火延遲區(qū)中，從噴絲孔出來的單絲受到保護以不受到冷卻氣體的直接作用之下并被延遲紡紗線伸長或冷卻。凹入?yún)^(qū)的主動部分作為紡紗組件的延伸部分被構(gòu)建到紡絲箱體中，從而使絲就被熱的墻所環(huán)繞。由絕緣層和沒有加熱的框架構(gòu)成了被動部分。主動的凹入的長度在0到100mm之間比較有利，而被動部分的長度在20到120mm之間比較有利，優(yōu)選總長30-200mm，優(yōu)選30-120mm。
作為替代主動凹入?yún)^(qū)的選擇，可在紡紗箱體下面安置一個再加熱器。和主動凹入?yún)^(qū)相比，于是這個圓柱形或矩形橫截面的區(qū)域含有至少一個獨立于紡紗箱體的加熱系統(tǒng)。
對于同心圍繞在紡紗線周圍的輻射狀孔狀淬火系統(tǒng)，可以使用圓柱形罩可以獲得淬火延遲。
單絲隨后被冷卻到固化溫度之下。對于本發(fā)明，固化溫度是指熔體轉(zhuǎn)變成固態(tài)的溫度。
在本發(fā)明中，已經(jīng)確定將絲冷卻到它們基本上不粘的溫度是特別有利的。特別是將單絲冷卻到其結(jié)晶溫度之下、尤其是它們的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之下是特別有利。
可以從現(xiàn)有技術(shù)中可以得到單絲的淬火或冷卻的技術(shù)手段。根據(jù)本發(fā)明，使用冷卻氣體特別有用，尤其是冷空氣。冷卻空氣的溫度優(yōu)選在12℃到35℃的范圍內(nèi)，尤其是在16℃到26℃的范圍內(nèi)。冷卻空氣的速度在0.20m/s到0.55m/s是有利的。
可以使用例如包括穿孔的壁的單冷管的單端系統(tǒng)來冷卻單絲。每一根單絲的冷卻可通過主動冷空氣供應(yīng)或利用絲的自吸作用來實現(xiàn)。作為替代單獨的管的選擇，也可能使用熟悉的交叉流動淬火系統(tǒng)。
在一個冷卻和紡紗線伸長區(qū)域的特定實施方案中，從延遲區(qū)出來的單絲被暴露到長度為10到175cm并優(yōu)選10-80cm的區(qū)域的冷空氣中。長度為10-40cm的區(qū)域特別適合于卷緊時線密度≤1.5dtex/單絲的單絲，并且長度為20-80cm的區(qū)域特別適合于線密度1.5到9.0dtex/單絲之間的單絲。單絲和伴隨的空氣隨后通過控制橫截面積的收縮和紡紗線運送方向上的尺寸一起通過一個減小的橫截面積的通道，其中空氣速度與牽引時紡紗線速度的比率在0.2到20∶1、優(yōu)選0.4到5∶1的范圍內(nèi)。
當(dāng)單絲已經(jīng)被冷卻到固化點以下的溫度后，他們被集中在一起形成紗線束。根據(jù)本發(fā)明，匯集點(converging point)到噴絲頭下表面的適合距離可通過使用紗線速度和/或紗線溫度在線測量的常規(guī)方法來確定，例如使用TSI/德國的激光多普勒風(fēng)速計或Goratec/德國的型號為IRRIS 160紅外照相機測定。在從500到2500mm、優(yōu)選從500到1800mm的范圍內(nèi)是有利的。優(yōu)選在較短的距離≤1500mm上將紡紗得到的線密度≤3.5dtex的單絲匯集到一個復(fù)絲束中，而更粗的絲優(yōu)選在更遠的距離進行匯集。
對于本發(fā)明，有利的是所有將要與紡紗的紗線接觸的表面都是由特別低摩擦材料所構(gòu)成。這可以基本避免斷絲和提供更高質(zhì)量的紗線。特別適合于本發(fā)明的目的是Ceramtec/德國的“Tribofil”規(guī)格的低磨擦表面。
絲被匯集到以均勻的速度向紗線提供紡絲給油的注油針上。特別適合的注油針的特點是帶有入口部分，帶有注油孔的紗線管以及出口部分。進口部分類似漏斗，因此避免了單絲的干接觸。單絲的接觸點發(fā)生在紗線管中，在紗線給油的供給結(jié)束之后。紗線管和油入口孔的寬度要與紗線的線密度和單絲的數(shù)量相適應(yīng)?？缀蛯挾仍?.0mm到4.0mm是特別適合的。注油針的出口部分被設(shè)定成優(yōu)選含有油池的均勻化區(qū)域。這樣的注油器可由例如Ceramtec/德國或Goulston/美國得到。
對本發(fā)明來說，油的應(yīng)用均勻性非常重要。均勻性可通過例如用Rossa計按照描述于Chemiefasern/Texttilindustrie，42/94(1992年11月)第896頁上的方法來確定。優(yōu)選地，這樣的過程提供了不超過90數(shù)字、尤其是少于60數(shù)字的標(biāo)準(zhǔn)偏差值。對于本發(fā)明，特別優(yōu)選少于45數(shù)字、尤其是小于30數(shù)字的油應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)偏差值。標(biāo)準(zhǔn)偏差值為90或45數(shù)字分別大約對應(yīng)6.2％或3.1％的偏差系數(shù)。
對于本發(fā)明，設(shè)計紡紗后處理線和泵以使其可以自動排氣以避免氣泡是特別有益的，因為氣泡會導(dǎo)致在油應(yīng)用上的顯著變化。
根據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選在紗線被卷繞前將單絲纏繞。在本發(fā)明中，具有密閉的紗線管的噴嘴特別適合，因為這樣的系統(tǒng)防止了紗線停在進料口中，即使是在低紗線張力和高空氣壓力下。纏繞噴嘴優(yōu)選安置在導(dǎo)絲盤之間，通過進口和出口導(dǎo)絲盤的不同速度來控制紗線的出口張力。紗線的出口張力應(yīng)該不超過0.20cN/dtex，而且主要應(yīng)該在0.05cN/dtex到0.15cN/dtex之間。纏繞的空氣壓力在0.5和5.5bar之間，或在卷繞速度(takeup speed)最高3500m/min的情形時，最高為3.0bar。
紗線優(yōu)選纏繞到至少10n/m的結(jié)數(shù)(node count)。最大的無結(jié)間隙(nodeless gap)小于100cm，尤其令人感興趣的是結(jié)數(shù)系數(shù)變化值低于100％。有利地，使用的空氣壓力高于1.0bar以提供≥15n/m的結(jié)數(shù)，它由高的均勻性體現(xiàn)出來，因為變化系數(shù)不超過70％且最大無結(jié)間隙是50cm。在實際操作中，Temco/德國的LD型系統(tǒng)、Slack & Parr/美國的雙系統(tǒng)或Heberlein的Polyjet已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)特別有用。
第一個導(dǎo)絲盤單元的圓周速度被視為牽引速度。另外在紗線被卷繞之前，可以將導(dǎo)絲盤系統(tǒng)用到卷繞裝備以便在用于復(fù)絲的拉伸、熱固著和/或張弛的管子上形成卷(錠子)。
在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案中，在復(fù)絲被卷繞前對其進行熱處理，優(yōu)選在50到150℃的溫度范圍內(nèi)，通過實際上任意已知的方法進行熱處理。已經(jīng)確定對需要進行熱處理的聚酯復(fù)絲紗線使用熱的導(dǎo)絲盤將是最有利的。對本發(fā)明有用的導(dǎo)絲盤包括在Fourné著、慕尼黑的Hanser出版的《合成纖維》(Synthetische Fasern)(1995)中所概括描述到的那些。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方案中，使用熱氣體對聚酯復(fù)絲紗線熱處理，尤其是使用熱空氣。
在本發(fā)明的第三個優(yōu)選的實施方案中，是使用輻射加熱對聚酯紗線復(fù)絲熱處理。
通過將紗線導(dǎo)入到一個延長加熱表面，紗線緊緊靠近但基本上和加熱表面沒有接觸的方法也可以獲得復(fù)絲的熱處理，在這個情況中，這個方法的適宜實施方案描述于例如文獻EP 731196中。
對于沒有缺陷的紗線卷繞和對于理想狀況下無缺陷的進一步處理來說，穩(wěn)定的、沒有缺陷的卷是個基本的先決條件。因此，在本發(fā)明中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用0.025cN/dtex-0.15cN/dtex的范圍內(nèi)、優(yōu)選在0.03cN/dtex-0.08cN/dtex的范圍內(nèi)的卷繞張力是最有利的。
在本發(fā)明的方法的另一個重要參數(shù)是整定在牽引導(dǎo)絲盤之上或之間的紗線張力設(shè)定。正如將要知道的那樣，這個張力基本上是由Hamana實際取向張力、紗線導(dǎo)向器和注油器所產(chǎn)生的摩擦張力以及紗線-空氣摩擦張力所組成。對于本發(fā)明，在牽引導(dǎo)絲盤之上和之間的紗線張力在0.05cN/dtex到0.20cN/dtex的范圍內(nèi)，并優(yōu)選在0.08cN/dtex到0.15cN/dtex的范圍內(nèi)。
低于0.05cN/dtex的過低的張力將不能提供所想要的部分取向程度。當(dāng)張力超過0.20Cn/dtex時，這個張力將頻繁地導(dǎo)致在錠子的卷繞和貯存過程中的記憶效應(yīng)，而它會導(dǎo)致紗線參數(shù)的惡化。
根據(jù)本發(fā)明，通過從噴絲頭到注油器的距離、摩擦的表面和注油器與牽引導(dǎo)絲盤之間的間隙長度來控制張力。這個長度最好不超過6.0m，并優(yōu)選不超過2.0m，紡紗系統(tǒng)和牽引機以平行結(jié)構(gòu)的方式布置以確保一個直的紗線路徑。
幾何參數(shù)也描述了到在匯集點和卷繞點之間的紗線的調(diào)濕時間。在該期間快的松弛會影響到紗線卷構(gòu)成的質(zhì)量。如此定義的調(diào)濕時間優(yōu)選在50到200ms之間。
根據(jù)本發(fā)明，POY的卷繞速度優(yōu)選在2200m/min到6000m/min之間。在2500m/min到6000m/min之間選擇一個速度將是有利的。對聚合物混合物，尤其優(yōu)選在3500m/min到6000m/min的速度范圍內(nèi)卷繞。
在本發(fā)明中，在溫度范圍從＞45℃到65℃下對被卷繞的聚酯復(fù)絲紗線卷進行熱處理。熱處理的持續(xù)時間可以自由選擇；可是，該時間當(dāng)然顯著超過已知的、使用例如導(dǎo)絲盤或熱軌的方法的單絲處理方法的情形。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)確定，在上述提及的溫度范圍內(nèi)對這些被卷繞的紗線卷進行熱處理至少5分鐘、優(yōu)選至少10分鐘、更優(yōu)選20分鐘、特別是至少30分鐘是最有利的，所提及的時間是從卷繞操作的開始而開始計時的。
可以以任何已知的方式進行熱處理，適宜的方法包括那些熱處理的原理是基于熱傳導(dǎo)、熱對流和/或熱輻射的方法。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，通過使用熱的輥或滾輪對卷繞的紗線卷進行熱處理，優(yōu)選通過使用至少一個可以同時測量和控制卷繞速度的接觸滾輪。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，使用輻射加熱對卷繞的紗線卷進行熱處理。
在本發(fā)明一個第三個優(yōu)選實施方案中，用熱氣體對卷繞的紗線卷進行熱處理。適宜的氣體有空氣和惰性氣體，例如氮氣、氦氣和/或氬氣。在本上下文中，熱空氣的使用已經(jīng)被確定是最有利的。熱氣體的溫度優(yōu)選一致，從而確保殼里的溫度在大于45℃到65℃的范圍內(nèi)。由此熱氣體的溫度優(yōu)選在大于45℃到65℃的范圍內(nèi)。氣體的相對濕度優(yōu)選在從40到90％。氣體在進口的流速優(yōu)選在5到100m3/h。
卷繞紗線卷的熱處理優(yōu)選使用用于卷繞一根或多根復(fù)絲紗線的設(shè)備來完成，它含有殼和可以旋轉(zhuǎn)的錠子，在錠子上面可以牢固地安裝管子，從而使管子被裝入到殼內(nèi)。熱處理優(yōu)選在殼里完成，優(yōu)選通過熱傳導(dǎo)、熱對流和/或熱輻射對卷繞的紗線卷進行加熱。
在這一點上，可以旋轉(zhuǎn)的錠子是卷繞機的一部分。至少一根管子被夾緊到可旋轉(zhuǎn)錠子的卡盤上，并且至少一根復(fù)絲紗線被卷到至少一根管子上以形成至少一個卷繞的紗線卷。卷繞后，帶有卷繞的紗線卷的至少一根管子可以從卡盤上移走。
只要能達到本發(fā)明的目的，從現(xiàn)有技術(shù)中所了解到的任何類型的卷繞機均可用于本發(fā)明中。進一步的細節(jié)可參考技術(shù)文獻，特別是可以參考F.Fourné著、慕尼黑的Hanser出版的《合成纖維》(Synthetische Fasern)(1995)。如對于常規(guī)的、先前技術(shù)的卷繞機，本發(fā)明允許在一個錠子上同時纏上一根或多根復(fù)絲、尤其是1到12根。根據(jù)本發(fā)明，為了提高紡紗操作的效率，尤其優(yōu)選很多根復(fù)絲同時卷繞。
用于卷繞一個或多個復(fù)絲紗線的設(shè)備的殼可以用任何已知的材料制成。然而，已經(jīng)確定由絕熱材料制成的殼特別有利，優(yōu)選隔音的材料。適宜的材料包括塑料、尤其是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于65℃的塑料，金屬如不銹鋼和金屬合金。絕熱材料可以具有單層或兩、三或更多層的多層結(jié)構(gòu)。絕熱材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)優(yōu)選小于10W/(m·k)，更優(yōu)選小于1W/(m.k)，甚至更優(yōu)選小于0.5W/(m·k)和最優(yōu)選小于0.1W/(m·k)。當(dāng)絕熱和優(yōu)選隔音材料為三層結(jié)構(gòu)、其中中間一層由熱傳導(dǎo)系數(shù)小于0.1W/(m·k)的絕熱材料組成和外層優(yōu)選含有金屬或金屬合金并有利地由金屬或金屬合金組成時會獲得特別有利的結(jié)果。
殼的大小優(yōu)選完全容納下卷繞機或至少容納下帶有包括卷繞的紗線卷的最大直徑的管的卡盤。也已確定，對于任何附加的卷繞設(shè)備，優(yōu)選含有用于控制卷繞速度的接觸滾輪以及優(yōu)選橫動設(shè)備，同樣被包容在殼里是有利的。殼的這個最小尺寸允許高質(zhì)量紗線的無缺陷卷繞操作。
作為選擇之一，為了在卷繞間中在殼外獲得標(biāo)準(zhǔn)工作條件成為可能并且使加熱殼內(nèi)空間所產(chǎn)生的費用也可以得到最小化，最小化殼的尺寸也是有利的。應(yīng)該優(yōu)選殼以使得下列成為可能，即以簡單的方式引入復(fù)絲紗線、容易移走已卷繞的紗線卷以及生產(chǎn)具有高重量的卷繞紗線卷，優(yōu)選超過2kg和更優(yōu)選4kg。
在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案中，卷繞紗線卷的熱處理是通過至少一種在殼內(nèi)的熱氣體來實現(xiàn)的，優(yōu)選通過進口將氣體引入到殼內(nèi)并優(yōu)選通過出口將其從殼內(nèi)移走。已經(jīng)確定，將進口和出口相互連接以使氣體就可以在含有進口和出口的循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)是特別有利的。參照紗線的移動方向，氣體從管子后面進入、從管子前面離開是有利的。雖然氣體也可以在殼內(nèi)被加熱，但是優(yōu)選在殼外面加熱以確保在殼內(nèi)穩(wěn)定并且一致的溫度分度。
在本實施方案中，以下是特別有利的，即通過至少一個溫度傳感器測量殼內(nèi)需要測量的溫度，并且通過適宜的加熱、優(yōu)選在殼外面進行加熱使氣體的溫度與之相一致，從而使殼內(nèi)的溫度降到大于45℃到65℃的范圍內(nèi)。這里，優(yōu)選將溫度傳感器和用于加熱氣體的加熱單元相連接，這樣氣體的溫度就可以控制在預(yù)先確定的范圍內(nèi)，優(yōu)選在大于45℃到65℃的范圍內(nèi)。
在殼內(nèi)進行溫度測量、與預(yù)定值相比較并取決于于溫差對加熱氣體的溫度被作相應(yīng)的調(diào)整(升高、降低或維持)從而使在殼內(nèi)的溫度落入所需要的范圍內(nèi)比較有利。
另外，在至少兩個點上對殼內(nèi)的溫度進行測量是有優(yōu)點的，參照紗線的移動方向，優(yōu)選在套筒的前和后，以檢驗和確保殼內(nèi)的溫度是恒定的。通過適合的氣體的溫度結(jié)構(gòu)和或它的流速來避免出現(xiàn)溫度梯度。
為了在卷繞開始之前引入復(fù)絲，優(yōu)選殼具有一個開口，并特別優(yōu)選開口的形狀呈長孔狀。從紗線的運動方向來看，優(yōu)選布置開口長孔以使得復(fù)絲紗線可以橫向引入。在卷繞過程中，長孔通過適合的方式被部分蓋上，以使得殼的內(nèi)部與它周圍的環(huán)境隔絕開來是有利的，這樣就可以理想地避免在殼內(nèi)可能的溫度梯度。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案中，蓋子呈襟翼狀，對殼的外表面提供保護，在紡紗和卷繞操作過程中，它可將長孔部分蓋上，并且在引入復(fù)絲紗線時又可以將它打開。優(yōu)選襟翼有一個或多個縫隙，在襟翼被關(guān)閉的時候，復(fù)絲紗線可以通過縫隙進入到殼內(nèi)。根據(jù)卷繞紗線卷的橫向長度適當(dāng)選擇一個或多個開口的位置和大小。
可用于這個實施方案中的卷繞設(shè)備優(yōu)選含有一個用于控制卷繞紗線卷的具體形狀的橫動裝置。在本發(fā)明中不限于具體橫動裝置的使用；相反，任何已知的橫動裝置都可以使用，只要能達到本發(fā)明的目標(biāo)即可。
在本發(fā)明這個實施例中，橫動裝置的位置不受任何限制；例如，它可以被布置在殼的外面，優(yōu)選直接位于用于將復(fù)絲紗線引入到殼內(nèi)去的開口的上方，在這種情形中，開口優(yōu)選呈長孔狀，它可以被有一個或多個縫隙的襟翼所蓋上。長孔優(yōu)選平行延長到管子。根據(jù)橫向長度選擇相應(yīng)的縫隙長孔長度。
盡管如此，橫動設(shè)備優(yōu)選布置在殼內(nèi)，參照紗線的移動方向，在復(fù)絲紗線被卷繞上去的管子之前為好。這使得開口的大小的最小化成為可能，從而使得殼內(nèi)出現(xiàn)溫度梯度的出現(xiàn)得到理想地抑制了。在這種情形中，同樣，開口優(yōu)選呈長孔狀，并可以被有一個或多個縫隙的襟翼所蓋上，長孔優(yōu)選平行于管子延長。
根據(jù)本發(fā)明，為了從設(shè)備上移走卷繞的紗線卷，這個設(shè)備可以以適宜的方式被打開，在這種情形中，對這種開口來說，提供在紡紗和卷繞的過程中可以被關(guān)上以便確保在殼內(nèi)的溫度恒定的開口形式。一個特別優(yōu)選的可關(guān)閉的開口的實施方案是可以被打開以引入復(fù)絲紗線或移走所得到的卷繞的紗線卷的門，并且在紡紗和卷繞過程中，該門可以被關(guān)上。可關(guān)閉的開口優(yōu)選布置在殼的正面。在卷繞位置的芯軸的自動更換過程中三段時間打開門以移走卷繞的卷已經(jīng)被確定不是關(guān)鍵性的。
圖1是設(shè)備的一個特別適合的實施方案的示意圖。卷繞設(shè)備2有殼4。在說明的實施方案中，殼4有一個下壁6，一個上壁8，兩個側(cè)壁10、12，一個前壁14和一個后壁16，上壁8面對進來的復(fù)絲紗線的方向。前壁有門的功用，即，殼4可通過前壁14被打開或被關(guān)上。在后壁16處，在殼4外面提供驅(qū)動單元18。
上壁8有一個長孔狀開口20，它從前壁14，向著后壁16的方向，平行延長到側(cè)壁10、12。開口20由含有縫隙24的襟翼22部分蓋上，通過縫隙24，復(fù)絲紗線26可通過開口20進入到殼4中。由于開口20一直延長到前壁14，因此當(dāng)前壁14和襟翼22打開時，復(fù)絲紗線26就可以從殼4的側(cè)面被引入。
參照復(fù)絲紗線26的移動方向，在圖1中，用箭頭A表示移動方向，橫動單元28被布置在開口20的后面，在殼4中。橫動單元與在后壁16上的驅(qū)動單元18連接并由其驅(qū)動。參照從復(fù)絲紗線26的移動方向A，例如，四根管子30已經(jīng)被夾緊到被布置在橫動單元28后面的可旋轉(zhuǎn)錠子的卡盤上，在殼4中。錠子被連接到驅(qū)動單元18上，這樣在驅(qū)動單元18的運行過程中，錠子和已被夾緊到錠子上的管子30就可以繞著它們的軸旋轉(zhuǎn)。
兩個溫度傳感器32被布置在殼4中，用于測量殼內(nèi)的溫度以及控制熱通量，一個傳感器32被布置在管子30的后面，另一個傳感器在管子30的前面，參照從復(fù)絲紗線26的移動方向A。
殼4另外還含有被布置在上壁8上的出口34和被布置在后壁16的進口36。換句話說，參照從復(fù)絲紗線26的移動方向A，出口34被布置在管子30之前而進口36在管子30之后。出口34可以任選地通過循環(huán)系統(tǒng)40接到加熱和吹風(fēng)單元38，在圖1中用虛線表示，以便被加熱的氣體可被循環(huán)和最小化方法成本。進口36通過循環(huán)系統(tǒng)42連接到加熱和吹風(fēng)單元38。加熱和吹風(fēng)的單元38加熱氣體，例如空氣，并按圖1中的箭頭B方向吹氣，這樣氣體穿過殼4得到循環(huán)。通過控制加熱和吹風(fēng)單元38參數(shù)的設(shè)定，參照由傳感器32測量得到的值，就可以控制布置管子區(qū)域中的溫度。
現(xiàn)在將描述上述設(shè)備2的操作。首先，復(fù)絲紗線26必須被固定(優(yōu)選通過氣動紗線吸取槍)在被夾緊在卡盤30上的管子上。出于這個原因，前壁14和襟翼22必須被打開，這樣復(fù)絲紗線26就可以被引入到長孔狀的開口20中。在復(fù)絲紗線26被引入到開口20后，通過卷繞機控制系統(tǒng)開始執(zhí)行接頭(piecing)操作，前壁14和襟翼22可再一次被關(guān)上，這樣每一根復(fù)絲紗線只能通過它自己在襟翼上的縫隙24。繞到管子30上的紗線橫移以構(gòu)造卷繞的紗線卷44。在復(fù)絲紗線26的卷繞過程中，通過進口36，熱氣體進入到殼4中，以加熱殼和在管子30上的卷繞紗線卷44。熱氣體經(jīng)由出口34進到加熱和吹風(fēng)單元38，以在那里獲得一個為卷繞紗線卷44和復(fù)絲紗線26預(yù)先選定的溫度。
本發(fā)明的方法使得在管子30上生產(chǎn)出正如在圖2中所顯示的那樣的奶酪狀的卷繞紗線卷44成為可能。在貯存過程中卷繞紗線卷44的收縮和變形或?qū)⑹沟镁砝@的紗線卷不能從卡盤上移走或形成有硬邊52的馬鞍形50的壓縮(如在圖3所顯示的那樣)將不再被觀察到。因此在卷繞紗線卷的進一步處理過程中，退卷問題將不再出現(xiàn)。通過本方法可以獲得的卷繞的聚酯紗線卷在貯存的過程中表現(xiàn)出改進的長期穩(wěn)定性，并且在貯存和運輸過程中對高溫不敏感。更特別地，即使是在長時間貯存中，例如4個星期中，它們依然保持它們有益的特性和它們奶酪狀的形狀。
在標(biāo)準(zhǔn)條件下，經(jīng)過4個星期的貯存期之后，根據(jù)本發(fā)明可以得到的聚酯復(fù)絲紗線a)斷裂伸長在大于60％到165％之間，優(yōu)選在75％到145％之間，b)退漿收縮率為0到10％，
c)標(biāo)稱Uster(normal Uster)低于1.1％，優(yōu)選≤0.9％，d)致斷載荷系數(shù)變化≤4.5％，和e)斷裂伸長率變化系數(shù)≤4.5％。
術(shù)語“標(biāo)準(zhǔn)條件”是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，并定義于德國標(biāo)準(zhǔn)DIN53802中。按照DIN 53802規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件，溫度為20±2℃和相對濕度為65±2％。
對于本發(fā)明，另外特別有利的是在卷繞后直接測量的退漿收縮率在0到10％之間，在標(biāo)準(zhǔn)條件下貯存4個星期后低于不超過2％絕對值。高達65℃的運輸條件自然可導(dǎo)致退漿收縮率進一步減少到至多10％絕對值。令人驚奇的是，已經(jīng)確定，通過這種方法生產(chǎn)出來的POY錠子具有優(yōu)良的進一步處理特性，與沒有伸長性增強劑的紡紗相比較，它可以使用更高的拉伸比并且牽伸或拉伸變形的紗線有高強度和均勻的可染性。對于相當(dāng)遠高于那些僅使用例如導(dǎo)絲盤或熱軌的單絲處理方法的高停留時間和相對低的溫度，在POY中，正伸長比例和低的退漿收縮率僅能通過熱處理的本發(fā)明方法獲得。
確定指示材料參數(shù)的方法對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所周知的?？梢詮募夹g(shù)文獻中得到它們。雖然可以通過各種方法來確定大部分的參數(shù)，但是對于本發(fā)明，用來確定絲參數(shù)的下列方法被證明是特別有益的在25℃下，在一個烏氏毛細管粘度測量儀中測量特性粘數(shù)并通過熟悉的公式進行計算。所用的溶劑是3∶2w/w的苯酚和1，2-二氯苯混合物。溶液的濃度是0.5g的聚酯每100ml溶液。
熔點、結(jié)晶溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度各自分別用Mettler的DSC量熱計來確定。樣品首先被加熱到280℃以將其熔化，然后驟冷。在從20℃到280℃的溫度范圍內(nèi)、加熱速度為10K/min下進行DSC測量。由處理器確定出溫度。
復(fù)絲密度在密度梯度柱中在23±0.1℃下測定。所用試劑是正庚烷(C7H16)和四氯化碳(CCl4)。得到的測定結(jié)果基于無定形聚酯的密度Da和結(jié)晶聚酯的密度Dk可用于計算結(jié)晶度。計算方法描述于文獻中，例如對于PTMT對應(yīng)的值是Da＝1.295cm3并且Dk＝1.429cm3。
使用精密卷軸(precision reel)和稱重設(shè)備，以已知的方式來確定線密度。對POY來說，所使用的預(yù)張力為0.05cN/dtex為好，對DTY則為0.2cN/dtex為好。
在一個Statimat設(shè)備中，在下列條件下來確定斷裂強度和斷裂伸長夾緊長度對POY為200mm，對DTY則為500mm，伸長率對POY為2000mm/min，對DTY則為1500mm/min，預(yù)張力對POY為0.05cN/dtex，對DTY則為0.2cN/dtex。最大的致斷載荷值除以線密度用來確定斷裂強度，斷裂伸長則定在最大載荷下確定。
在溫度為95±1℃的水中將單絲束在無張力狀態(tài)下處理10±1min來確定退漿收縮率。通過在預(yù)張力為0.05cN/dtex(對POY)和0.2cN/dtex(對DTY)下卷起單絲束；在0.2cN/dtex下測量熱處理之前和之后的單絲束的長度。通過長度的差值以已知的方式來計算退漿收縮率。
可根據(jù)DIN53840第一部分，在120℃的展開溫度下，使用Stein/德國的Texturmat儀器來測量變形的絲的卷曲參數(shù)。
標(biāo)稱Uster值通過使用一個4-CX Uster測試儀來測量，并以Uster％值給出結(jié)果。測試速度為100m/min，測試時間為2.5min。
憑借在比沒有添加劑的更高紡紗速度下添加伸長增強添加劑，可以得到理論計算出的最大拉伸比(實施例1-3)，這在經(jīng)濟術(shù)語上構(gòu)成了生產(chǎn)能力優(yōu)點。理論計算的最大拉伸比在1.6到2.65之間，優(yōu)選在1.75到2.45之間。
根據(jù)本發(fā)明，聚酯復(fù)絲的進一步處理是簡單的，尤其是拉伸變形。在本發(fā)明中，優(yōu)選在變形速度至少為500m/min下來實現(xiàn)拉伸變形，更優(yōu)選在變形速度至少為700m/min。拉伸比優(yōu)選至少為1.35∶1，更優(yōu)選至少為1.40∶1。在一個有高溫加熱器類型的機器上進行拉伸變形特別有利，例如在Barmag的AFK機器上。
以這種途徑生產(chǎn)出來蓬松單絲表現(xiàn)出低數(shù)目的缺陷，在煮沸時用分散染料進行染色而不用載體，得到優(yōu)異的顏色深淺和均勻性。
根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)出來的蓬松SET絲優(yōu)選具有大于20cN/tex的斷裂強度和大于32％的斷裂伸長。在蓬松HE絲的情形中(它可以不經(jīng)過在第二加熱器中的熱處理獲得)，優(yōu)選具有大于20cN/tex的斷裂強度和大于30％的斷裂伸長。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)絲的蓬松和彈性的行為優(yōu)異。
現(xiàn)在將由發(fā)明的說明性的實施方案來做更特別詳細描述，但是發(fā)明不限于這些實施例。
發(fā)明實施例1到3紡紗和卷繞特征粘度為0.93dl/g，熔體粘度為325Pa s(在2.4Hz和255℃下測量)，熔點為227℃，結(jié)晶溫度為72℃和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為45℃的PTMT碎片在130℃下被翻動干燥到水含量為11ppm。
碎片在Barmag的3E4擠出機中熔化，熔體的溫度是255℃。往熔體中加入不同量的、已預(yù)先被干燥到殘留水汽含量小于0.1％的、用作伸長性增強劑的、Rhm GmbH/德國的Plexiglas 7N聚甲基丙烯酸甲酯。
為了這個目的，聚合物添加劑于熔化擠出機中被熔化，通過一個齒輪計量泵進供應(yīng)給進料設(shè)備并通過注射噴嘴從那里插入到流入聚酯成分的方向的物流上。這兩種熔體被均化并精細地被分散在一個Sulzer的SMX靜態(tài)混合器中，混合器具有15個處理單元，內(nèi)徑為15mm。
Plexiglas 7N的熔體粘度為810Pa s(2.4Hz，255℃)，其結(jié)果是，添加劑和聚酯熔體的粘度比為2.5∶1。
被運輸?shù)娜垠w量為63g/min，同時停留時間為6min，調(diào)整從紡紗泵到噴絲頭組件所計量的量以便使POY的線密度約為102dtex?？梢允褂酶鞣N卷繞速度設(shè)定。Fluitec的內(nèi)徑為10mm的HD-CSE型靜態(tài)混合器的一個單元已經(jīng)安裝在紡紗泵的下方，但在進入噴絲頭組件的近入點的上方。用于生產(chǎn)線和紡紗部分(包括泵和噴絲頭組件)的二級加熱系統(tǒng)已經(jīng)被設(shè)定到255℃。噴絲頭組件含有30mm高的350-500μm的鋼砂，也可以是20μm的非紡織過濾物和40μm的紡織過濾物作為過濾介質(zhì)。熔體從一個直徑為80mm、含有34個0.25mm直徑的孔、長度為1.0mm的噴絲頭板中擠出?？谀毫s為120-140bar。
淬火延遲區(qū)長100mm，由30mm厚的加熱的壁和70mm厚的絕熱和未被加熱的框架所組成。水平逆向吹過紡紗線的空氣沿著1500mm的長度對熔融的復(fù)絲進行淬火。淬火的空氣流速為0.35m/s，溫度為18℃，相對濕度為80％。在噴絲頭下約800mm處絲開始固化。
在匯集之前，位于到噴絲頭的距離為1050mm的紗線注油器被用來提供紡絲給油。注油器具有一個TriboFil表面和一個直徑為1mm的入口。所使用的紡絲給油的量為0.40％，基于纖維的重量。
于是被匯集的紗線被供應(yīng)給卷繞機。注油器到第一牽引導(dǎo)絲盤(firsttakeoff godet)的距離是3.2m。調(diào)濕(conditioning)時間在95到140ms之間。一對導(dǎo)絲盤被紗線以S狀環(huán)繞。位于導(dǎo)絲盤之間的是一個Temco纏繞噴嘴，它使用1.5bar的空氣來操作。與速度設(shè)定相適應(yīng)，Barmag SW6卷繞機的卷繞速度被定在卷繞紗線張力為約6cN。卷繞機被安裝到一個箱子中，通過鼓風(fēng)機將空氣從空氣加熱器處送過來進入到其中，對該過程進行閉環(huán)控制以在旋轉(zhuǎn)的紗線卷周圍約20cm的箱體內(nèi)部建立起范圍在63℃±1.5℃內(nèi)的溫度。
所有的添加劑加入量都能在生產(chǎn)能力上帶來顯著的增長。10kg被生產(chǎn)出來的錠子可以容易得從卷繞芯軸上移走。在如DIN 53802中所定義的標(biāo)準(zhǔn)條件下貯存4個星期后，所獲得的POY紗線還保持很好的絲的特性的時間恒定性。剛好在紡紗和卷繞之后的退漿收縮率在5到8％的范圍內(nèi)并比貯存的錠子高出不超過2％abs.。所獲得的可變形性和染色均勻性優(yōu)異。對于所使用的POY速度，被使用的最大拉伸比令人驚訝地高。對于隨后使用的最大拉伸比(DR)，我們可在EPS 0 080 274第6頁第51行發(fā)現(xiàn)其定義DR＝(1+POY伸長率(％)/100)。為了模擬運輸，將具有這些參數(shù)的錠子暴露在溫度為60℃的加熱室中20小時。錠子的形狀和織物數(shù)據(jù)僅發(fā)生不明顯的變化。
對比實施例4重復(fù)發(fā)明實施例1，不同之處如下添加劑計量系統(tǒng)與生產(chǎn)線分開，這樣就沒有伸長性增強劑的添加。另外，卷繞機箱子被移走，在房間溫度24℃下，在卷繞的卷周圍的相同的測量點上建立起34℃的溫度。
伸長性增強劑的缺少導(dǎo)致與發(fā)明實施例1相比較更低的伸長率，從而獲得更低的最大DR。相應(yīng)地，紡紗的能力進而其經(jīng)濟性也隨之降低。卷繞紗線的不充分熱處理導(dǎo)致了約53％的退漿收縮率，貯存后降低了約9％abs.，達到44％。如上所述的此后的60℃熱處理減少了約40％abs.的退漿收縮率。
其他參數(shù)和特稱數(shù)據(jù)匯總在表1到表4中。
表1試驗參數(shù)
1絕對2基于線密度表1試驗參數(shù)(續(xù))
1絕對2基于線密度表2部分取向PTMT單絲1的材料特性
CV變化系數(shù)1在標(biāo)準(zhǔn)條件下貯存4星期后測量表2部分取向PTMT單絲1的材料特性
CV變化系數(shù)1在標(biāo)準(zhǔn)條件下貯存4星期后測量拉伸變形在如德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 53802所定義的標(biāo)準(zhǔn)條件下將發(fā)明實施例1和2的PTMT單絲錠子貯存4星期，然后送到Barmag的FK6-S-900拉伸變形機上，生產(chǎn)SET單絲的拉伸變形試驗參數(shù)被匯總在表3中，得到的蓬松SET單絲的材料特性被匯總在表4中。
使用Barmag的UNITENS系統(tǒng)在下列限制設(shè)定值下確定變形缺陷UP/LP＝3.0cN，UM/IM＝6.0cN。
表3拉伸變形的試驗參數(shù)
F2-CVF2的變化系數(shù)表4拉伸變形單絲的材料特性
權(quán)利要求
1.用于生產(chǎn)和卷繞部分取向聚酯復(fù)絲紗線的方法，基于復(fù)絲紗線的總重，所述復(fù)絲紗線含不低于85重量％為聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯(PTMT)，基于復(fù)絲紗線的總重，含0.05重量％到2.5重量％的至少一種添加劑聚合物伸長性增強劑，所述方法包括通過在溫度范圍從大于45℃到65℃下對卷繞的聚酯復(fù)絲紗線卷進行熱處理提供可長期穩(wěn)定貯存并且對貯存和運輸過程中的升高的溫度不敏感卷繞的紗線卷。
2.權(quán)利要求1的方法，其中卷繞的紗線卷是通過熱的輥或滾輪來進行熱處理的。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中使用輻射熱對卷繞的紗線卷進行熱處理。
4.以上權(quán)利要求中任意一項的方法，其中使用熱氣體對卷繞的紗線卷進行熱處理。
5.以上權(quán)利要求中任意一項的方法，其中在一個圍繞在支撐卷繞紗線卷的管子周圍的殼內(nèi)對卷繞的紗線卷進行熱處理。
6.權(quán)利要求5的方法，其中氣體通過入口進入殼內(nèi)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中氣體通過出口從殼內(nèi)離開。
8.權(quán)利要求7的方法，其中氣體在包括進口和出口的循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)。
9.權(quán)利要求7和/或8的方法，其中，參照紗線的移動方向，氣體從管子后面進入并從管子前面離開。
10.權(quán)利要求6的方法，其中在殼外面加熱氣體。
11.權(quán)利要求10的方法，其中對殼內(nèi)的溫度進行測量并通過適當(dāng)?shù)募訜岜３謿怏w溫度一致，從而使得殼內(nèi)的溫度處在＞45℃到65℃的范圍內(nèi)。
12.以上權(quán)利要求中任意一項的方法，其中卷繞紗線卷以使其為奶酪狀。
13.以上權(quán)利要求中至少一項的方法，其中對至少一種聚酯復(fù)絲紗線在卷繞之前在50℃到150℃的溫度下進行熱處理。
14.權(quán)利要求13的方法，其中對至少一種聚酯復(fù)絲紗線通過使用可加熱的導(dǎo)絲盤進行熱處理。
15.權(quán)利要求13和/或14的方法，其中對至少一種聚酯復(fù)絲紗線通過使用熱氣體進行熱處理。
16.權(quán)利要求13到15中任意一項的方法，其中對至少一種聚酯復(fù)絲紗線通過使用輻射熱進行熱處理。
17.以上權(quán)利要求中至少一項的方法，該方法包括a)設(shè)定錠子卷繞拉伸比在70到500的范圍內(nèi)，b)單絲從噴絲頭出來后直接將其輸送穿過30mm到200mm長的淬火延時區(qū)，c)將單絲淬火到固化溫度以下，d)在離噴絲頭下表面500mm到2500mm的距離上匯集單絲，e)設(shè)定牽引導(dǎo)絲盤之前和之間的紗線張力為0.05cN/dtex到0.20cN/dtex之間，f)以0.025cN/dtex到0.15cN/dtex之間的張力卷繞紗線。
18.以上權(quán)利要求中至少一項的方法，其中卷繞速度設(shè)定在2200m/min和6000m/min之間。
19.以上權(quán)利要求中至少一項的方法，其中使用特性粘數(shù)在0.7dl/g到0.95dl/g的范圍內(nèi)的PBT和/或PTMT。
20.通過以上權(quán)利要求中至少一項的方法獲得的部分取向聚酯復(fù)絲紗線，其特征是在如德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 53802所定義的標(biāo)準(zhǔn)條件下貯存4個星期后a)斷裂伸長在75％到145％之間，b)退漿收縮率在0到10％的范圍內(nèi)，c)標(biāo)稱Uster低于1.1％，d)致斷載荷變化系數(shù)≤4.5％，和e)斷裂伸長變化系數(shù)≤4.5％。
21.用于生產(chǎn)蓬松紗線的方法，其中在速度至少為500m/min的拉伸變形機中處理權(quán)利要求20的復(fù)絲紗線。
22.可以由權(quán)利要求21的方法獲得的聚酯SET單絲，其特征是其斷裂強度大于20cN/tex并且斷裂伸長率大于32％。
23.可以由權(quán)利要求21的方法獲得的聚酯HE單絲，其特征是其斷裂強度大于20cN/tex并且斷裂伸長率大于30％。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)和卷繞部分取向聚酯復(fù)絲紗線的方法，基于復(fù)絲紗線的總重，所述復(fù)絲紗線不低于85重量％為聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸－1，3－丙二醇酯(PTMT)，基于復(fù)絲紗線的總重，含0.05重量％到2.5重量％的至少一種添加劑聚合物伸長性增強劑，所述方法包括通過在溫度范圍從大于45℃到65℃下對卷繞的聚酯復(fù)絲紗線卷進行熱處理提供可長期穩(wěn)定貯存并且對貯存和運輸過程中的升高的溫度不敏感卷繞的紗線卷。本發(fā)明還涉及可通過該方法聚酯復(fù)絲紗線及其用途。
文檔編號D01F6/92GK1643191SQ03807313
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者U·米爾瓦爾德特, E·賽德爾, D·汪戴爾 申請人:齊默爾股份公司, 羅姆有限及兩合公司