專利名稱：間位芳族聚酰胺纖維的高速制備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及間位芳族聚酰胺及其它高性能纖維的制備。
背景技術：
用于紡紗纖維的間位芳族聚酰胺聚合物可通過二胺諸如間苯二胺與二甲酰氯諸 如間苯二甲酰氯的溶液基反應獲得。該反應生成鹽酸副產(chǎn)物，所述酸性副產(chǎn)物可通過加入 堿性化合物以生成鹽來中和。纖維隨后由這種聚合物、鹽及溶劑的溶液紡成，并且這樣做使 得相當大一部分的溶劑在纖維初始形成期間從纖維上除去。接著采用隨后的步驟以從纖維 上除去盡可能多的溶劑并拉伸纖維以得到改善的纖維物理特性。遺憾的是，從由聚合物、溶 劑和鹽的組合紡成的纖維上除去溶劑由于據(jù)信化學絡合物而復雜化，所述化學絡合物在纖 維中的鹽和溶劑之間形成。據(jù)信需要長的加工時間以有足夠的時間用于溶劑從纖維的傳質 并拉伸纖維。因此，用于纖維制造的方法已被物理分離或解耦成兩個分離的步驟，一個用于 紡絲纖維，在高速率或速度下操作；隨后為緩慢速率或速度的洗滌和拉伸過程。因此，需要 將可使兩個過程耦合在一起的紡絲后快速除去纖維上的溶劑的方法。發(fā)明_既述在一個實施方案中，本發(fā)明涉及其中聚合物、水和鹽的溶液被擠出到氣體介質中 的連續(xù)干紡絲方法。氣體介質除去該氣體介質中纖維上至少25重量％的溶劑。纖維隨后 在具有第一溶劑和鹽濃度的水溶液中驟冷，其中所述水溶液處于第一溫度下。接下來使纖 維接觸第二鹽和溶劑濃度下的水性調理溶液，其中所述水性調理溶液處于第二溫度下。在 纖維被調理之后，隨后對纖維進行拉伸。在一些實施方案中，在纖維被拉伸之后，纖維可用水進行洗滌并干燥。在另外一些 實施方案中，還可通過加熱纖維超過所述纖維的玻璃化轉變溫度對纖維進行熱處理。附圖簡述當結合附圖閱讀時，可進一步理解發(fā)明內容以及以下發(fā)明詳述。為了舉例說明本 發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施方案；然而，本發(fā)明并不限于所公開的具體方 法、組合物及裝置。此外，附圖未必按比例繪制。在附圖中

圖1示出了擠出纖維的橫截面，其顯示出內部和外皮；圖2示出了圖1中擠出纖維橫截面的熱線圖；圖3示出了可用于本發(fā)明實施中的工序及工藝的圖表；圖4為顯示紗線中長絲橫截面的顯微照片的掃描圖像，所述圖像示出紅色染料在 纖維表面附近濃縮；圖5為示出圖4中紗線為具有晶體結構的間位芳族聚酰胺的拉曼光譜，所述晶體 結構為高溫下具有低收縮性的間位芳族聚酰胺纖維的屬性；圖6為示出與圖4中所示紗線相比利用改進方法制備的紗線中長絲橫截面的顯微 照片的掃描圖像；圖7為示出與圖4中所示紗線相比利用改進方法制備的紗線中長絲橫截面的顯微 照片的掃描圖像；
圖8為顯示圖7紗線中長絲橫截面的顯微照片的掃描圖像，所述圖像示出紅色染 料濃縮在纖維表面附近；圖9為示出與圖4中所示紗線相比利用改進方法制備的紗線中長絲橫截面的顯微 照片的掃描圖像；圖10為示出與圖4中所示紗線相比利用改進方法制備的紗線中長絲橫截面的顯 微照片的掃描圖像；并且圖11為示出與圖4中所示紗線相比利用改進方法制備的紗線中長絲橫截面的顯 微照片的掃描圖像。例證性的實施方案的發(fā)明詳述通過參見與附圖及實施例相關的以下發(fā)明詳述可更易于理解本發(fā)明，所述附圖及 實施例形成本發(fā)明公開的一部分。應當了解本發(fā)明并不限于本文所述、所示(或所述且所 示)的具體裝置、方法、應用、條件或參數(shù)，并且本文所用術語僅僅為了以舉例的方式描述 特定實施方案而不旨在限制受權利要求書保護的本發(fā)明。此外，除非在上下文中以另外方 式清楚表明，如包括所附權利要求的說明書中所用，單數(shù)形式“一個”或“這個”包括復數(shù)， 并且參考的特定數(shù)值包括至少該特定值，如本文所用，術語“多個”是指一個以上。當表達 數(shù)值范圍時，另一個實施方案包括由一個特定值，或者至另一特定值，或者兩者均包括。類 似地，當數(shù)值被表示為近似值時，應當理解，通過利用先行詞“大約”，特定值形成另一個實 施方案。所有均包括或結合端值在內。應當理解，為清楚起見本文描述在不同實施方案中的本發(fā)明的某些特征也可組合 在單個實施方案中被提供。相反，為簡便起見描述在單個實施方案上下文中的本發(fā)明的多 個特征也可單獨或以任何子組合提供。此外，指定在范圍內的參考值包括該范圍內的每個值。術語“干紡絲”是指用于制備長絲的方法，所述方法通過將溶液擠出到具有氣體氣 氛的加熱腔室中以除去大部分溶劑，留下具有足夠物理完整性的固體或半固體長絲以至于 其可被進一步加工。溶液包含溶劑中形成纖維的聚合物，所述溶液以連續(xù)流股擠出通過一 個或多個噴絲孔以形成長絲。這不同于“濕紡絲”或“氣隙濕紡絲”(也已知為氣隙紡絲)， 其中聚合物溶液被擠出到液體沉淀或驟冷介質中以再生聚合物長絲。換句話講，在干紡絲 中氣體為主要的初始溶劑提取介質，而在濕紡絲中液體為主要的初始溶劑提取介質。在干 紡絲中，在去除聚合物上的大量溶劑并形成固體或半固體長絲之后，長絲可隨后用另外的 液體處理以冷卻并進一步凝結長絲，接下來洗滌長絲以進一步提取剩余的溶劑。術語“間位芳族聚酰胺纖維”包括間位取向的合成芳族聚酰胺聚合物。所述聚 合物可包括主要為芳族的聚酰胺均聚物、共聚物、或它們的混合物，其中至少85%的酰胺 (-C0NH-)連接基與兩個芳環(huán)直接相連。所述環(huán)可以是未取代的或取代的。當兩個環(huán)或基團 沿著分子鏈相對于彼此間位取向時，所述聚合物為間位芳族聚酰胺。共聚物優(yōu)選具有不超 過10 %的其他二胺替代用于形成所述聚合物的原有二胺，或具有不超過10 %的其他二甲 酰氯替代用于形成所述聚合物的原有二甲酰氯。添加劑可與芳族聚酰胺一起使用。并且已 發(fā)現(xiàn)，按重量計最多達13%的其他聚合材料可與芳族聚酰胺共混或鍵合。優(yōu)選的間位芳族聚酰胺是聚間苯二甲酰間苯二胺(MPD-I)及其共聚物。一種 此類間位芳族聚酰胺纖維為Nomex 芳族聚酰胺纖維，得自E. I.du Pont de Nemoursand Company (Wilmington, DE)，然而間位芳族聚酰胺纖維還可以多種形式獲得，以商品名 Conex 得自 Teijin Ltd. (Tokyo, Japan)；以商品名Apye i 1 得自 Unitika，Ltd.，(Osaka, Japan)；以商品名 New S t a r 間位芳族聚酰胺得自 Yantai Spandex Co. Ltd (Shandong Province, China)；以及以商品名Chinfunex 芳族聚酰胺 1313 得自 Guangdong Charming Chemical Co. Ltd. (Xinhui，Guangdong，China)。間位芳族聚酰胺纖維本性是阻燃的， 并且可使用多種方法通過干紡或濕紡紡絲。然而美國專利公開3，063，966,3, 227，793、 3，287，324,3, 414，645和5，667，743是用于制備可用芳族聚酰胺纖維的可用方法例證。術語“纖維”是指在垂直于其長度的橫截面積上具有較高長寬比的相對柔韌的物 質單元。在本文中，術語“纖維”與術語“長絲”或“末端”可互換使用。本文所述的長絲橫 截面可為任何形狀，但是通常為圓形或菜豆形。紡絲到卷裝中線軸上的纖維稱作連續(xù)纖維。 纖維可被切割成短長度，稱作短纖維。纖維可被切割成更小的長度，稱作絮狀物。紗線、復 絲或絲束包括多根纖維。紗線可被纏繞、加捻或兩者均包括。如本文所用，術語“晶體纖維”是指熱穩(wěn)定的纖維，換句話講，其在經(jīng)受至多接近聚 合物玻璃化轉變溫度的溫度時不會有一點收縮。該術語具有一般性；換句話講，本文所涉及 的“晶體”纖維并不總是全部晶體且“非晶形”纖維并不總是全部非晶形。更確切地說，初 生纖維被認為是非晶形纖維并且基于其已暴露的溫度和處理具有較小的結晶度；而晶體纖 維基于在聚合物的玻璃化轉變溫度附近或之上被熱處理具有較大的結晶度。此外，為了更 完全，需要第二條途徑來結晶纖維；纖維可利用某些含有或不含染料的染料載體借助化學 方式“結晶”纖維。聚(間苯二甲酰間苯二胺)(MPD-I)及其它間位芳族聚酰胺可通過常規(guī)方法聚合。 由這些方法形成的聚合物溶液可富含鹽、不含鹽或者包含少量鹽。描述為含有少量鹽的聚 合物溶液為包含按重量計小于3%的鹽的那些溶液。紡絲溶液中的鹽含量一般來自于聚合 反應中形成的副產(chǎn)物酸的中和作用；但是鹽也可被添加到另外不含鹽的聚合物溶液中以提 供本發(fā)明方法必需的鹽濃度?？捎糜诒景l(fā)明方法中的鹽包括含有陽離子的氯化物或溴化物，所述陽離子選自 鈣、鋰、鎂或鋁。優(yōu)選氯化鈣或氯化鋰鹽。所述鹽可作為氯化物或溴化物添加，或者由來自 芳族聚酰胺的聚合反應的副產(chǎn)物酸的中和作用生成，所述中和作用通過將副產(chǎn)物酸添加到 鈣、鋰、鎂或鋁的聚合溶液氧化物或氫氧化物中。所需的鹽濃度也可通過將商化物添加到中 和溶液中來實現(xiàn)，以增加由中和作用所得的鹽含量至紡絲所需含量。有可能的是利用本發(fā) 明中鹽的混合物。溶劑選自也用作質子受體的那些溶劑，例如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺 (DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。二甲基亞砜(DMSO)也可用作溶劑。本發(fā)明涉及用于纖維生產(chǎn)的方法，所述纖維由包含至少25摩爾％ (針對聚合物) 的具有下式的重復結構單元的芳族聚酰胺制成[-CO-R1-CO-NH-R2-NH-](I)R1、! 2或兩者在一個分子中可具有一個且相同的含義，但是它們也可在分子內于給 出定義的范圍內不同。如果R1、R2或兩者代表其價鍵相對于彼此處于間位或類似角度位置的任何二價芳 基，則它們?yōu)閱苇h(huán)或多環(huán)芳烴基或者可為單環(huán)或多環(huán)的雜環(huán)芳基。在雜環(huán)芳基情況下，它們在芳香環(huán)中尤其具有一個或兩個氧原子、氮原子或硫原子。多環(huán)芳基可彼此縮合或者可借助C-C鍵或借助橋基彼此連接，所述橋基 如-0-、-CH2-、-S-、-CO-或 SO2-。其價鍵相對于彼此處于間位或類似角度位置的多環(huán)芳基的實例為1，6_亞萘基、 2，7_亞萘基或3，4' -二聯(lián)苯基。這種類型的單環(huán)芳基的優(yōu)選實例為1，3_亞苯基。具體地講，優(yōu)選的是制備可直接紡絲的聚合物溶液，所述聚合物溶液作為纖維成 形物質包含具有至少25摩爾％ (針對聚合物)的以上定義的具有式I重復結構單元的聚 合物?？芍苯蛹徑z的聚合物溶液通過使具有式II的二胺與具有式III的二羧酸二氯化物 在溶劑中反應來制備H2N-R2-NH2(II)CIOC-R1-COCI(III)優(yōu)選的間位芳族聚酰胺聚合物為聚間苯二甲酰間苯二胺或包含至少25摩爾％ (針對聚合物)聚間苯二甲酰間苯二胺的共聚物。盡管鹽和溶劑的眾多組合可成功地用于本發(fā)明方法的聚合物紡絲溶液中，但是最 優(yōu)選氯化鈣與二甲基乙酰胺的組合。在當前領域方法中，借助高速干紡絲方法將包含鹽的間位芳族聚酰胺聚合物溶液 高溫擠出成纖維。擠出纖維通過具有氣體介質的圓柱向下傳遞以蒸發(fā)溶劑的一部分，所述 氣體介質也處于高溫下。不受操作理論的任何限制的約束，據(jù)信盡管有可能在干紡絲中提 取全部溶劑，但是一般對于間位芳族聚酰胺由于在溶劑和鹽之間形成的化學絡合物而不太 可能，這就需要隨后的工序來移除該溶劑。纖維由圓柱底部離開并隨后在含有某種溶劑和鹽含量的水溶液中驟冷。驟冷溶液 降低長絲溫度并且還在長絲表面上形成富含聚合物的相。在令人滿意且充分的驟冷之后，纖維將具有薄的、半柔性的、可滲透的、富含聚合 物的外皮以及液體或凝膠內部，所述內部含有較少的聚合物而富含較多的溶劑，如圖1所 示出的。例如可由間位芳族聚酰胺聚合物溶液擠出的纖維100可形成可滲透的外皮102 (未 按比例繪制)和內部104。盡管由于外皮直接接觸熱氣體介質并驟冷，外皮102可具有比內 部104較少的溶劑，但是外皮102與內部104兩者具有相對相同的化學組分。纖維100形 成外皮102和內部104部分是由于纖維通過紡絲和溶劑萃取的各種加工條件的快速運動； 纖維沒有時間達到平衡狀態(tài)。此時，如果纖維立即經(jīng)受高速拉伸過程，則單根長絲極易斷裂，所述高速拉伸過程 可拉伸纖維長度為其單元長度的許多倍至所需直徑。為了防止該現(xiàn)象，在當前實踐中，將仍 由驟冷過程潤濕的纖維置于盆中一段時間，所述時間段可為幾小時至幾天。隨后將纖維從 盆中取出并同時水洗以除去溶劑并在處于許多水浴中的系列輥上拉伸至所需程度。為了制備用于有效拉伸的纖維而需要將潤濕擠出纖維放置一段時間會將高速干 紡絲方法由連續(xù)方法轉化成間歇方法。因此，用于間位芳族聚酰胺纖維的高速干紡絲方法 的預期有益效果(例如，較高的生產(chǎn)能力及減少的環(huán)境影響)在當前領域中不能令人滿意 地獲得。本發(fā)明方法可用作高速、干紡絲、連續(xù)方法以由間位芳族聚酰胺聚合物溶液制備 纖維。在一個實施方案中，聚合物溶液包含16至20重量％的間位芳族聚酰胺聚合物；然而，精確的可用聚合物濃度通過具有用于紡紗纖維的合適的溶液粘度來確定。當聚合物為 聚(間苯二胺)時，溶液具有約20重量％的上限，鹽與聚合物的組合產(chǎn)生具有難以紡絲成 纖維的高粘度的溶液。據(jù)信小于約16重量％的聚合物濃度不能提供制備有用纖維的足夠 溶液粘度。在一些實施方案中，聚合物溶液包含3至10重量％的鹽；低于3重量％難以得 到穩(wěn)定的聚合物溶液而超過10重量％時溶液粘度變得難以紡絲成纖維。在一個優(yōu)選的實 施方案中，聚合物溶液包含大約19重量％的間位芳族聚酰胺固體、大約70重量％的二甲基 乙酰胺溶劑和8重量％的氯化鈣鹽。連續(xù)方法的一個實例示于圖3的示意圖中。聚合物紡絲溶液通過給料泵302由聚 合器300泵送通過過濾器304并進入和通過噴絲頭304以制備纖維。一般處于超過100°C 的溫度下且在一些優(yōu)選的實施方案中處于110°C至140°C的溫度范圍下的聚合物溶液通常 通過多孔噴絲頭304紡絲到腔室306的頂部，形成被凝結成單根長絲的聚合物溶液流股，收 集單根長絲形成一束長絲。腔室306通常為具有連續(xù)泵送通過的熱氣體介質的中空圓柱。 熱氣體介質蒸發(fā)溶劑的一部分脫離纖維，一般至少25重量％，并且優(yōu)選至少50重量％的纖 維初始溶劑含量離開噴絲頭。盡管可存在若干類所用氣體，但是用氣體輸入流308和310表示的氮氣通常為最 普遍的。氣體輸入流308和310通常超過約250°C，并且在一些優(yōu)選的實施方案中，腔室中 的氣體為大約300°C或更大。離開腔室306之后，纖維或絲束隨后立即進入驟冷步驟，其中 纖維或絲束接觸具有溶劑和鹽濃度的驟冷溶液312。在一些優(yōu)選的實施方案中，溶液具有 0. 5%至10%的鹽濃度和按重量計2%至20%的溶劑。一般來講，驟冷溶液的溫度遠遠小于 由圓柱306離開的纖維溫度。在一些優(yōu)選的實施方案中，驟冷溶液的溫度為1至15°C。在 一些優(yōu)選的實施方案中，驟冷步驟中的長絲速度為至少150碼/分鐘。纖維或絲束隨后立即進入調理步驟，其中纖維在隨后的拉伸步驟316之前被調理 以防止單根長絲在該連續(xù)方法中破損。不受任何操作理論或原理的約束，據(jù)信附加的調理 步驟塑化絲束，使得長絲被牽拉并拉伸而無單根長絲的顯著破損。因此，在這種具有創(chuàng)造性 的方法中，纖維隨后經(jīng)受調理溶液，最常見的是通過將溶液噴灑到連續(xù)移動的纖維上。調理溶液優(yōu)選包含高溫下的溶劑和鹽濃度。具體地講，調理溶液具有比驟冷溶液 更高的溶劑濃度并且具有比驟冷溶液溫度更高的溫度。一種優(yōu)選的調理溶液包含溶劑和 鹽，所述溶劑以按水性調理溶液的總重量計5%至40%溶劑的重量百分比存在于水性調理 溶液中，所述鹽以按水性調理溶液的總重量計至10%鹽的重量百分比存在于水性調理 溶液中。在一些優(yōu)選的實施方案中，調理溶液具有30至100°C的溫度。不受任何具體操作理論的約束，據(jù)信調理溶液塑化制備用于即將進行的拉伸步驟 的纖維。調理溶液用于穩(wěn)定或平衡絲束中的溶劑濃度，該溶劑濃度由于溶劑移除和驟冷階 段中的非均勻性而可沿著長絲變化。還據(jù)信調理溶液可塑化單根長絲的外皮，以及增加單 根長絲中的溶劑含量，這有助于平衡沿著單根長絲直徑的長絲物理特性。為了防止溶劑溶 解纖維并將纖維變回到液體聚合物溶液中，調理溶液中的溶劑濃度應保持在一定水平下使 得纖維為塑化狀態(tài)但是不會變成液體狀態(tài)。溶劑和鹽在水溶液中的以上濃度已示出可保持 纖維為足以用于拉伸的塑化狀態(tài)。調理溶液的組成和溫度使得其快速塑化絲束中的長絲， 僅僅需要幾秒鐘的接觸時間。在一個優(yōu)選的實施方案中，纖維接觸水性調理溶液的時間對 于整個纖維制造過程總計小于2分鐘。據(jù)信調理溶液如此有效，其需要在整個過程中僅僅高速接觸絲束少至總計五秒鐘的時間。盡管存在若干種向纖維施加調理溶液的方式，但優(yōu)選方法為將調理溶液噴灑到纖 維上以保持方法的連續(xù)性并避免塑性長絲上的不當應力。在一種優(yōu)選方法中，該調理步驟 通過在絲束圍繞以基本相同的旋轉速度操作的一對或多對輥螺旋卷繞多次時用調理溶液 噴灑絲束來實現(xiàn)，盡管用液體接觸絲束的其它方法也是可能的。在一些實施方案中，調理溶 液在調理步驟期間接觸絲束約5至30秒鐘。在一些優(yōu)選實施方案中，調理溶液在調理步驟 期間接觸絲束約10至25秒鐘。在纖維被調理溶液314調理之后，纖維隨后立即進入拉伸步驟，其中纖維在拉伸 步驟316中再次以連續(xù)方法被拉伸以改善纖維的機械特性。拉伸可以多種方式實現(xiàn)。在一個實施方案中，絲束螺旋卷繞以逐漸升高的旋轉速 度操作的多組輥。所謂的“螺旋卷繞”是指絲束用單次卷繞來包裹每個輥，接觸輥(或者在 輥表面上具有的包角)一般超過180度。在所有拉伸方法中輥存在若干種變型，實際包角、 輥數(shù)以及它們的相對速度高度取決于所需的拉伸量及纖維束與輥表面之間的相對摩擦特 性。在一些優(yōu)選實施方案中，期望使這些輥以三個一組操作；換句話講，絲束螺旋卷繞在均 以相同速度操作的三個輥周圍，隨后絲束螺旋卷繞在均以相同的第二速度操作的第二組三 個輥周圍，該第二速度高于第一組三個輥的速度。就本文關于螺旋拉伸方法的目的而言，以一種速度操作的第一組輥與以較高第二 速度操作的第二組輥的組合被認為是一個拉伸階段。在該具體方法的一個優(yōu)選的實施方案 中，利用僅僅兩組輥且控制兩組輥之間的速度使得兩組輥之間絲束上的張力保持為2克/ 旦尼爾或更小的張力，下限為約0. 25克/旦尼爾。然而，如果需要，附加的輥組可按需添加 以另外拉伸纖維，但是對于每個附加拉伸階段，長絲破損的可能性增加。還優(yōu)選在拉伸步驟 期間保持絲束潤濕，所述潤濕通過一般在整個拉伸階段用與調理步驟中所用相同的水溶液 噴灑絲束進行。在一些優(yōu)選實施方案中，調理溶液在拉伸步驟期間接觸絲束的時間少于調 理步驟期間。在一些實施方案中，調理溶液在拉伸步驟期間接觸絲束1至20秒鐘。在一個優(yōu)選的實施方案中，利用單一拉伸階段實現(xiàn)拉伸，所述單一拉伸階段使用 兩對被絲束螺旋卷繞的輥。在該實施方案中，絲束圍繞一對均以相同速度操作的空間上隔 開的輥螺旋卷繞多次。絲束隨后進入第二對空間上隔開的輥；其接下來螺旋卷繞該第二對 空間上隔開的輥多次。第二對中的兩個輥以相同的速度操作，并且該速度高于第一組輥的 速度。絲束上的拉伸隨后在兩對輥之間發(fā)生。與螺旋拉伸方法中一樣，絲束與輥表面之間 的接觸提供摩擦以分離絲束并在兩對輥之間拉伸絲束。優(yōu)選地，調節(jié)兩對輥的速度以保持 介于兩對輥之間的絲束上的張力為2克/旦尼爾或更小，下限為約0. 25克/旦尼爾。還優(yōu) 選在拉伸步驟期間保持絲束潤濕，所述潤濕通過在每個拉伸階段用與調理步驟中所用相同 的水溶液噴灑絲束進行，其中噴灑優(yōu)選在組成每對的兩個輥之間發(fā)生。在另一個實施方案中，拉伸利用多個拉伸階段實現(xiàn)，其中每個拉伸階段之間的停 留時間為至少一秒鐘。在該實施方案的一種優(yōu)選操作中，第一拉伸階段利用兩對螺旋卷繞 的輥操作，每對輥在不同的速度下操作，如剛剛描述過的，其中第二對具有比第一對更高的 旋轉速度。絲束離開該第二對輥并進入第三對螺旋卷繞的輥。第二對輥與第三對輥形成第 二拉伸階段。絲束隨后離開第三對輥并進入第四對螺旋卷繞的輥。第三與第四對輥形成第 三拉伸階段。在該排列中，第四對輥在比第二對輥的旋轉速度更高的速度下操作。拉伸階段之間一秒鐘的停留時間通過使第一拉伸階段中第二對輥的速度與第二拉伸階段中第三 對輥的速度匹配來實現(xiàn)，使得在兩個拉伸階段之間的絲束上不存在顯著拉伸，但是在第二 與第三階段(第三對與第四對螺旋卷繞的輥)之間存在拉伸。第一與第三拉伸階段之間的 停留時間隨后可基于在第三對輥上的卷繞數(shù)目改變。拉伸發(fā)生在兩對輥之間，并且在第一階段與第三階段兩者中兩對輥之間的張力優(yōu) 選保持為2克/旦尼爾或更小，下限為約0. 25克/旦尼爾。在一個實施方案中，第一階段 比第三階段具有更多拉伸。同前面一樣，還優(yōu)選在整個拉伸步驟期間保持絲束潤濕，所述潤 濕通過在每個拉伸階段用與調理步驟中所用相同的水溶液噴灑絲束進行，其中噴灑優(yōu)選在 組成每對的兩個輥之間發(fā)生。在一種優(yōu)選的方法中，僅僅利用兩個拉伸階段；然而，如果需 要，附加的拉伸階段可按需添加以另外拉伸纖維，其中以相同方式操作這些附加拉伸階段； 但是對于每個附加拉伸階段，絲束破損的可能性增加。在一個優(yōu)選的實施方案中，長絲在拉伸步驟被拉伸為其線性長度的至少三倍。連 續(xù)方法在拉伸步驟之后具有至少450碼/分鐘的速度。拉伸后，絲束隨后立即進入洗滌步驟318以除去絲束上的溶劑和鹽。通常該步驟 中的洗滌液體為水，盡管如果需要也可使用其他液體。在一種優(yōu)選方法中，該洗滌通過在絲 束圍繞以基本相同的旋轉速度操作的一對或多對輥螺旋卷繞多次時用水噴灑絲束來實現(xiàn)， 盡管用液體接觸絲束的其它方法也是可能的。洗滌后，纖維隨后立即進入干燥步驟320，并且任選地如果需要在干燥之后，立即 進入熱處理步驟322。在一個實施方案中，通過使纖維在一個或多個于150至250°C的溫度 下操作的烘干機轉筒、加熱輥或兩者之上通過來實現(xiàn)干燥以驅除長絲上的水分，同時纖維 的熱處理通過隨后使干燥纖維在一個或多個輥上通過而發(fā)生，所述一個或多個輥通常在接 近或超過聚合物的玻璃化轉變溫度(對于間位芳族聚酰胺一般為約260至390°C )的范圍 內。較高的熱處理溫度增加纖維內分子水平上的結構度。所述溫度下的時間也會影響該分 子結構形成。盡管描述為兩個單獨步驟，但是也可設想所述步驟可通過用越來越多的熱量逐漸 接觸長絲以首先干燥并隨后熱處理纖維而組合在一起。此外，如果需要，纖維可在干燥或熱 處理期間被拉伸，但是在本發(fā)明方法的一個優(yōu)選的實施方案中，很少或沒有拉伸在干燥或 熱處理步驟中被有意地賦予絲束。然而，在某些其它實施方案中，這些方法中絲束上的張力 可超過0. 25克/旦尼爾且至多約1克/旦尼爾。在某些其它實施方案中，絲束上的張力可 至多2克/旦尼爾，其被認為是用于制備有用長絲的實際上限。熱處理優(yōu)選用于某些間位芳族聚酰胺纖維，這是由于當利用干紡絲由間位芳族聚 酰胺聚合物溶液制備纖維時，所得初生纖維通常具有較低結晶度，意味著所述纖維具有較 高的熱收縮度。盡管該方法可降低熱收縮度，但是纖維變得不太接受染料；或者換句話講， 在與未結晶的初生纖維進行比較時，所述纖維不能夠吸取著色染料。在另一個實施方案中，本發(fā)明提供了其中富含鹽的間位芳族聚酰胺聚合物溶液可 被干紡、調理、拉伸、洗滌、干燥及熱處理的方法，所有步驟均在連續(xù)的不間斷方法中，以得 到既具有有用的機械特性又更易于用染料著色至暗色相的纖維。此類間位芳族聚酰胺纖維 具有285°C下72小時后0. 4%或更小的熱收縮性以及小于50的“L”值。優(yōu)選的結晶間位 芳族聚酰胺纖維聚合物為聚間苯二甲酰間苯二胺。
纖維和織物的顏色可利用分光光度計(也稱作色度計)測量，所述分光光度計提 供代表所測項目的各種顏色特性的三種刻度值“L”、“a”和“b”。在比色刻度尺上，較低的 “L”值一般指示較暗的顏色，其中白色具有約100的值而黑色具有約0的值。初生(非晶 形)和熱處理(結晶)的間位芳族聚酰胺纖維具有的白色在利用色度計測量時具有一般 超過約85的“L”值。通過運行本文所述的連續(xù)干紡絲工藝(包括低溫下纖維的輕微熱處 理)，可生產(chǎn)結晶的間位芳族聚酰胺纖維，所述纖維在染色時具有比著色之前的纖維低至少 40單位的“L”值。這意味著纖維在著色后的“L”值為約45或更小。用于測量該“L”值差值的優(yōu)選染料為紅色染料，具體地講為得自BASFWyandotte Corp. (Charlotte, N. C.)的陽離子紅2GL染料。在一個實施方案中，用于為纖維著色的溶 液以下列方式制備。將2克陽離子紅2GL染料與2mL 99. 7%的乙酸混合。隨后邊攪拌邊 將200mL的熱水(150+/-10。F)添加到乙酸中以形成染料濃縮液。隨后將50mL的該染料 濃縮液與16mL的C-45 (芳基醚)染料載體(得自Stockhausen, Greensboro, N. C.)在燒杯 中混合在一起。隨后另外添加熱水(150+/-10° F)以得到450mL的溶液體積。接著通過添 加10%的焦磷酸四鈉(也稱作焦磷酸鈉)將溶液的pH調節(jié)成2. 8至3. 2。然后將該染料 溶液傾倒入Ahiba Multiprecise TC染料器的染料腔中。接著利用另外的50mL熱水沖洗 燒杯并添加到染料腔中。仍可接受顯著著色的該熱穩(wěn)定纖維可利用本發(fā)明的干紡絲方法制備。在該實施方 案中，如下制備熱處理過但可著色的纖維在至多并包括250°C (優(yōu)選介于150和250°C之 間)的溫度下干燥纖維，接著在至多并包括300°C (優(yōu)選約260至300°C)的較高溫度下熱 處理纖維0. 5至5秒鐘。在一種優(yōu)選方法中，纖維在輥上被拉伸，所述輥具有該范圍內的表 面溫度并且其中輥速被控制使得輥之間的速度比為1. 1至1. 5。在一個實施方案中，所得纖 維接受染料至比現(xiàn)有技術更大的程度，熱穩(wěn)定的間位芳族聚酰胺纖維由染色水溶液中汲取 超量50 %的染料。在一個實施方案中，染料在纖維表面附近濃縮。盡管該方法用于間位芳族聚酰胺纖維的干紡絲，但據(jù)信其他纖維也可利用任何數(shù) 目的溶劑以類似方式由其他聚合物干紡絲；換句話講，通過由聚合物溶液紡絲到熱氣氛中 以除去長絲上的大部分溶劑，立即用包含驟冷溶液的溶劑驟冷那些長絲，接著立即通過用 比驟冷溶液具有較高溶劑濃度的調理溶液接觸長絲對長絲進行調理，接下來立即依次拉 伸、洗滌、干燥及任選地熱處理長絲。測試方法顏色測量。用于測量顏色的體系為1976 CIELAB比色刻度尺(由國際照明委員會 研發(fā)的L-a-b體系)。在CIE “L-a-b”體系中，顏色被看作三維空間內的點?！癓”值為明度 坐標，其中高的值為最亮的，“a”值為紅/綠坐標，其中“+a”指示紅色調而“_a”指示綠色 調，并且“b”值為黃/藍坐標，其中“+b”指示黃色調而“-b”指示藍色調。利用10度觀察 儀和D65照明體的工業(yè)標準的分光光度計用來測量實施例中的纖維顏色。纖維收縮性。為了測試纖維在高溫下的收縮性，將要測試復絲紗線樣本的兩端用 活節(jié)系在一起，使得套環(huán)的總內部長度大約1米長。隨后拉伸套環(huán)直至拉緊且測量到套環(huán) 的雙倍長度，精確度為0.1cm。隨后將紗線套環(huán)懸掛在285°C下的烘箱中30分鐘。接著使 紗線套環(huán)冷卻，其被再次拉伸并再次測量雙倍長度。然后由套環(huán)線性長度的改變計算收縮 百分比。
以下實施例被提供以示出可用于利用本發(fā)明方法制備纖維的各種工序。實施例1該實施例示出了復絲間位芳族聚酰胺連續(xù)纖維的高速連續(xù)生產(chǎn)，所述生產(chǎn)利用單 步拉伸階段將富含聚間苯二甲酰間苯二胺(MPD-I)聚合物的溶劑干紡絲成復絲纖維紗線。將由19重量％的聚間苯二甲酰間苯二胺固體、70重量％的二甲基乙酰胺溶劑和8 重量％的氯化鈣鹽組成的聚間苯二甲酰間苯二胺聚合物溶液以基于干燥基每小時17磅聚 間苯二甲酰間苯二胺的速度擠出通過600個直徑為0. 01英寸的小孔口形毛細管并進入紡 絲倉，所述紡絲倉為具有300°C下的流動熱惰性氮氣的長加熱管。這種將聚合物擠出到加熱 管內的干燥氣體中可借助由擠出聚合物流股閃蒸溶劑而除去聚合物溶液中大約50%的溶 劑。在紡絲倉末端，利用水基液體以280碼/分鐘驟冷包含聚間苯二甲酰間苯二胺聚 合物、鹽以及溶劑的紡絲纖維長絲以在纖維表面上形成表皮。驟冷液的溫度為10°c，并且其 包含10重量％的溶劑和1重量％的鹽。驟冷后，具有表面液體的由聚間苯二甲酰間苯二胺 聚合物、溶劑、鹽和水組成的纖維接下來通過在10°c下提供的驟冷液的兩步附加且連續(xù)的 施用進行處理。驟冷后，驟冷過的復絲纖維立即進入調理步驟，其中纖維組合物在制備用于拉伸 中被調理，所述調理通過在纖維于輥之上經(jīng)過時將65°C的液體(25重量％的溶劑、5重量％ 的鹽、余量水)噴灑到纖維表面上而進行。調理十二秒鐘之后，含有表面液體的纖維立即進入以較快速度旋轉的輥的拉伸步 驟，當潤濕纖維轉移到以調理步驟中輥速的3. 85倍的速度旋轉的輥上時對其進行拉伸。隨 著潤濕纖維以較高速度趨近拉伸輥，在纖維于拉伸輥之上經(jīng)過時將65°C的液體(25重量％ 的溶劑、5重量％的鹽、余量水)噴灑到纖維表面上。當潤濕纖維以較高速度(大于1，000 碼/分鐘)在輥之上經(jīng)過時，設置拉伸輥的速度以拉伸潤濕纖維另外3. 85X倍，以便獲得最 終1，200旦尼爾的紗線。采用三個順序排列的拉伸輥的拉伸階段，然而僅僅一個階段賦予 潤濕纖維拉伸。第一階段賦予3. 85倍的總拉伸，而第二和第三階段以與第一階段相同的速 度操作時未賦予附加拉伸。離開拉伸步驟的紗線速度超過1，000碼/分鐘。拉伸后，由聚間苯二甲酰間苯二胺聚合物、溶劑、鹽和水組成的潤濕纖維立即進入 洗滌過程，其中在纖維于輥之上經(jīng)過時將90°C的水噴灑到拉伸纖維表面上以將殘余溶劑和 鹽從長絲上洗滌并除去。洗滌四秒鐘之后，洗滌過的潤濕纖維離開洗滌過程并立即進入干 燥步驟。在干燥步驟之前，利用銷軸導向的接觸表面除去洗滌纖維上的過量洗滌水。在干燥步驟中，潤濕纖維與250°C下的輥表面接觸以除去剩余的表面液體(水分) 并干燥纖維。以超過1，OOOypm干燥纖維三秒鐘以干燥纖維。干燥纖維接著立即進入熱處 理步驟。隨后使干燥纖維在兩個375°C (超過聚合物的玻璃化轉變溫度)下的熱輥上經(jīng)過 進行纖維的熱處理。這種在375°C下持續(xù)三秒鐘的纖維熱處理增強長絲中的分子結構，從而 增加纖維強度。熱處理步驟之后，隨后通過使熱纖維在室溫輥之上經(jīng)過冷卻復絲纖維，施用1重 量％的減摩織物整理劑，并將紗線卷繞到管子上。隨后測試由卷繞紗線的線軸上取下的紗線樣本的物理特性，結果為長絲600旦尼爾1，148
韌度4. 87克/旦尼爾，斷裂強度12. 3磅力斷裂伸長率28· 5在285°C下于空氣中72小時后的收縮率1. 8%實施例2該實施例示出了復絲間位芳族聚酰胺連續(xù)纖維的高速連續(xù)生產(chǎn)，所述生產(chǎn)利用多 步拉伸階段將富含間苯二胺(MPD)聚合物的溶劑干紡絲成復絲纖維紗線。重復實施例1中 的方法，不同的是，以基于干燥基每小時19磅聚間苯二甲酰間苯二胺的速度擠出通過并以 290碼/分鐘驟冷長絲。當潤濕纖維以較高速度在輥之上經(jīng)過時，設置拉伸輥的速度以拉伸潤濕纖維另外 3. 7X倍，以便獲得最終1，500旦尼爾的紗線。采用三個順序排列的拉伸輥的拉伸階段以在 三個連續(xù)的步驟中拉伸潤濕纖維。第一階段賦予2. 6倍的拉伸，第二階段提供1. 3倍的拉 伸，并且第三階段提供1. 1倍的拉伸。離開拉伸步驟的紗線速度超過1，000碼/分鐘。拉伸后，由聚間苯二甲酰間苯二胺聚合物、溶劑、鹽和水組成的潤濕纖維立即進入 洗滌過程，其中在纖維于輥之上經(jīng)過時將90°C的水噴灑到拉伸纖維表面上以將殘余溶劑和 鹽從長絲上洗滌并除去。洗滌四秒鐘之后，洗滌過的潤濕纖維離開洗滌過程并立即進入干 燥步驟。在干燥步驟之前，利用銷軸導向的接觸表面除去洗滌纖維上的過量洗滌水。在干燥步驟中，潤濕纖維與225°C下的輥表面接觸以除去剩余的表面液體(水分) 并干燥纖維。以超過1，OOOypm干燥纖維三秒鐘以干燥纖維。干燥纖維接著立即進入熱處 理步驟。隨后使干燥纖維在兩個360°C (超過聚合物的玻璃化轉變溫度)下的熱輥上經(jīng)過 進行纖維的熱處理。這種在360°C下持續(xù)一秒鐘的纖維熱處理增強長絲中的分子結構，從而 增加纖維強度。熱處理步驟之后，隨后通過使熱纖維在室溫輥之上經(jīng)過冷卻復絲纖維，施用1重 量％的減摩整理劑，并將紗線卷繞到管子上。隨后測試由卷繞紗線的線軸上取下的紗線樣本的物理特性，結果為長絲600旦尼爾1，524韌度4. 37克/旦尼爾，斷裂強度15. 2磅力斷裂伸長率27. 9實施例3該實施例示出了復絲間位芳族聚酰胺連續(xù)纖維的高速連續(xù)生產(chǎn)，所述生產(chǎn)將富含 間苯二甲酰間苯二胺(MPD-I)聚合物的溶劑干紡絲成復絲纖維紗線，所述復絲纖維紗線具 有優(yōu)良著色和低收縮的特征。重復實施例1的方法，不同之處如下。驟冷后，驟冷過的復絲纖維立即進入調理步驟，其中纖維組合物在制備用于拉伸 中被調理，所述調理通過在纖維于輥之上經(jīng)過時將90°C的液體(25重量％的溶劑、5重量％ 的鹽、余量水)噴灑到纖維表面上而進行。調理十二秒鐘之后，含有表面液體的纖維立即進入以較快速度旋轉的輥的拉伸步 驟，當潤濕纖維轉移到以調理步驟中輥速的3. 9倍的速度旋轉的輥上時對其進行拉伸。隨著潤濕纖維以較高速度趨近拉伸輥，在纖維于拉伸輥之上經(jīng)過時將90°C的液體(25重量％ 的溶劑、5重量％的鹽、余量水)噴灑到纖維表面上。當潤濕纖維以較高速度(大于1，000 碼/分鐘)在輥之上經(jīng)過時，設置拉伸輥的速度以拉伸潤濕纖維另外3. 9X倍，以便獲得最 終1，200旦尼爾的紗線。采用三個順序排列的拉伸輥的拉伸階段，然而僅僅一個階段賦予 潤濕纖維拉伸。第一階段賦予3. 9倍的總拉伸，而以與第一階段相同的速度操作的第二和 第三階段未賦予附加拉伸。離開拉伸步驟的紗線速度超過1，000碼/分鐘。拉伸后，由間苯二胺聚合物、溶劑、鹽和水組成的潤濕纖維立即進入洗滌過程，其 中在纖維于輥之上經(jīng)過時將85°C的水噴灑到拉伸纖維表面上以將殘余溶劑和鹽從長絲上 洗滌并除去。洗滌三秒鐘之后，洗滌過的潤濕纖維離開洗滌過程并立即進入干燥步驟。在 干燥步驟之前，利用銷軸導向的接觸表面除去洗滌纖維上的過量表面液體(洗滌水)。隨后與實施例1中相同干燥纖維。干燥纖維接著立即進入熱處理步驟。隨后使干 燥纖維在兩個280°C (超過聚合物的玻璃化轉變溫度)下的熱輥上經(jīng)過進行纖維的熱處理。 這種在280°C下持續(xù)三秒鐘的纖維熱處理增強長絲中的分子結構，從而增加纖維強度。熱處理步驟之后，隨后通過使熱纖維在室溫輥之上經(jīng)過冷卻復絲纖維，施用1重 量％的減摩織物整理劑，并將紗線卷繞到管子上。隨后測試從卷繞紗線的線軸上取下的紗線樣本的物理特性，并接下來通過將具有 紅色染料的紗線樣本浸在120°C下的含水浴中1小時測試從卷繞紗線的線軸上取下的紗 線樣本的染料汲取。通過計算被纖維汲取的紅色染料以及測量染色過程之后樣本的L、A 和B顏色參數(shù)來評價可染性。染色之前，紗線顏色為具有這些顏色坐標值的白色L 88 ； A:-l. 1，和B:4.8。較高的染料汲取百分比表明較好的著色，較高的A顏色結果表明較“紅” 的紗線，較低的L顏色結果表明較暗的紗線，證實紅色染料吸收到纖維中。圖4為顯示紗線 中長絲橫截面的顯微照片的掃描圖像，所述圖像示出紅色染料濃縮在纖維表面附近。對來自該線軸的紗線進行測試以產(chǎn)生圖5中所示的拉曼光譜響應，其示出該紗線 為具有晶體結構的間位芳族聚酰胺，所述晶體結構為在高溫(285°C)下具有低收縮性的間 位芳族聚酰胺纖維的屬性。如圖5所示，在大約1，650cm-1的波長處所示的羰基伸縮峰表明 測試紗線內晶體結構的存在。測試附加纖維并且與圖4中紗線的拉曼光譜一致。紗線表現(xiàn)出以下特性長絲600旦尼爾1，244韌度4. 29克/旦尼爾，斷裂強度11.6磅力斷裂伸長率25. 5%在285°C下于空氣中72小時后的收縮率0. 2%染色前的顏色=L88 ；A -l. 1 ；B 4. 8紅染料汲取66%染色后的顏色=L42 ；A 43. 7 ；B 1. 8實施例4重復實施例3，不同的是
潤濕拉伸比率為3. 83x 調理步驟中的液體為20重量％的二甲基乙酰胺、1重量％的鹽、余量水
拉伸步驟中的液體為20重量％的二甲基乙酰胺、1重量％的鹽、余量水 熱處理步驟中的輥溫度為第1熱輥為360°C，并且第2熱輥也為360°C紗線表現(xiàn)出以下特性長絲600旦尼爾1，206韌度4. 92克/旦尼爾，斷裂強度13.1磅力斷裂伸長率26. 2%在285°C下于空氣中72小時后的收縮率0. 7%染色前的顏色=L88 ；A -l. 1 ；B 4. 8紅染料汲取23%染色后的顏色=L57 ；A 31. 9 ；B :_0· 4該樣本具有低收縮性但具有依據(jù)低染料汲取和低的紅色染料吸收性的“差”著色 性，如較高的L值57和較低的A顏色31. 9所表明的。圖6為顯示紗線中長絲橫截面的顯 微照片的掃描圖像，其示出纖維中或纖維表面上較少的紅色染料。實施例5重復實施例3，不同的是 潤濕拉伸比率為2. 78x 在熱處理步驟中調節(jié)紗線速度以賦予紗線1. 4倍的拉伸。紗線表現(xiàn)出以下特性長絲600旦尼爾1，271韌度4. 2克/旦尼爾，斷裂強度11.6磅力斷裂伸長率22. 9%在285°C下于空氣中72小時后的收縮率0. 4%紅染料汲取86%染色后的顏色=L38 ；A 45. 5 ；B 3. 9圖7為顯示紗線中長絲橫截面的顯微照片的掃描圖像，所述圖像示出紅色染料濃 縮在纖維表面附近。圖8為顯示紗線中長絲橫截面的顯微照片的另一個掃描圖像，所述圖像示出紅色 染料濃縮在纖維表面附近。圖8中所示的標度表明染料濃縮在纖維的外表面上。實施例6重復實施例3，不同的是
潤濕拉伸比率為3. 54x 在熱處理步驟中調節(jié)紗線速度以賦予紗線1. 1倍的拉伸。圖9為示出這種紗線長絲的橫截面的顯微照片的掃描圖像。紗線表現(xiàn)出以下特 性長絲600旦尼爾1，267韌度4. 2克/旦尼爾，斷裂強度11.8磅力
斷裂伸長率23. 8%在285°C下于空氣中72小時后的收縮率0. 2%紅染料汲取71%染色后的顏色=L41 ；A 43. 5 ；B 1. 6實施例7重復實施例3，不同的是 潤濕拉伸比率為3. 56x 熱處理步驟中輥的溫度為第1熱輥為290°C且第2熱輥也為290°C。在熱處理 步驟中調節(jié)紗線速度以賦予紗線1.1倍的拉伸。圖10為示出這種紗線長絲的橫截面的顯微照片的掃描圖像。紗線表現(xiàn)出以下特 性長絲600旦尼爾1，250韌度4. 4克/旦尼爾，斷裂強度12.1磅力斷裂伸長率24. 3在285°C下于空氣中72小時后的收縮率0. 7%紅染料汲取72%染色后的顏色=L40 ；A 44. 9 ；B 2. 2實施例8重復實施例3，不同的是 在紡絲步驟中將200根長絲分成一束 潤濕拉伸比率為3. 9X 熱處理步驟中輥的溫度為第1熱輥為270°C且第2熱輥也為270°C (低于聚合 物的玻璃化轉變溫度)。圖11為示出這種紗線長絲的橫截面的顯微照片的掃描圖像。紗線表現(xiàn)出以下特 性長絲200旦尼爾405韌度4. 6克/旦尼爾，斷裂強度4. 1磅力斷裂伸長率22%在285°C下于空氣中72小時后的收縮率0. 7%紅染料汲取82%染色后的顏色:L37 ；A 45. 6 ；B 3. 權利要求
連續(xù)干紡絲方法，所述方法依次包括以下步驟由溶液擠出纖維到氣體介質中，其中所述溶液包含聚合物、溶劑、水和鹽；除去所述氣體介質中纖維上至少25重量％的溶劑；在具有第一濃度的溶劑和鹽的水性驟冷溶液中驟冷所述纖維，其中所述水性驟冷溶液處于第一溫度下；用具有第二濃度的溶劑和鹽的水性調理溶液接觸所述纖維，溶劑的所述第二濃度高于所述第一濃度，并且其中所述水性調理溶液處于高于所述第一溫度的第二溫度下；和拉伸所述纖維。
2.權利要求1的方法，其中所述聚合物為間位芳族聚酰胺聚合物。
3.權利要求2的方法，其中所述聚合物包括聚間苯二甲酰間苯二胺。
4.權利要求1的方法，其中所述鹽在溶液中的重量百分比按所述溶液的總重量計為至少3重量％。
5.權利要求1的方法，其中所述纖維以超過150碼/分鐘的速率被驟冷。
6.權利要求1的方法，其中所述氣體介質保持在至少250°C的溫度下。
7.權利要求1的方法，其中所述第一濃度的溶劑和鹽包括使得溶劑以按所述水性驟冷 溶液的總重量計在2%至20%范圍內的重量百分比存在于所述水性驟冷溶液中，和使得鹽 以按所述水性驟冷溶液的總重量計在0.5%至10%范圍內的重量百分比存在于所述水性 驟冷溶液中。
8.權利要求1的方法，其中所述第一溫度在0°C至20°C的范圍內。
9.權利要求1的方法，其中所述第二濃度的溶劑和鹽包括使得溶劑以按所述水性調理 溶液的總重量計在5%至40%范圍內的重量百分比存在于所述水性調理溶液中，和使得鹽 以按所述水性調理溶液的總重量計在至10%范圍內的重量百分比存在于所述水性調 理溶液中。
10.權利要求1的方法，其中所述第二溫度在30°C至100°C的范圍內。
11.權利要求1的方法，其中所述纖維在多個輥上被拉伸。
12.權利要求1的方法，其中所述纖維由所述驟冷步驟至離開所述拉伸步驟被拉伸其 單位線性長度的至少三倍。
13.權利要求12的方法，其中所述絲束在拉伸后的速度為至少450碼/分鐘。
14.權利要求1的方法，所述方法還包括用水洗滌所述纖維；和干燥所述纖維。
15.權利要求1的方法，所述方法還包括熱處理所述纖維，所述熱處理通過在從所述纖 維聚合物的玻璃化轉變溫度以下30°C到所述纖維聚合物的玻璃化轉變溫度以上120°C的 溫度范圍內加熱所述纖維。
16.連續(xù)干紡絲方法，所述方法包括在110°C至140°C的溫度下通過成型孔口將溶液擠出成纖維，其中所述溶液被擠出到 氣體介質中，其中所得擠出纖維包含聚合物、鹽、溶劑和水，其中所述氣體介質蒸發(fā)掉所述 纖維中溶劑的至少25% ；在包含鹽和溶劑的水性驟冷溶液中驟冷所述纖維，其中所述溶劑以按所述水性驟冷溶液的總重量計在2%至20%范圍內的重量百分比存在于所述水性驟冷溶液中，并且所述鹽 以按所述水性驟冷溶液的總重量計在0.5%至10%范圍內的重量百分比存在于所述水性 驟冷溶液中，其中所述水性驟冷溶液處于0°C至15°C的溫度下；從所述驟冷溶液中移除所述纖維并用包含鹽和溶劑的水性調理溶液接觸所述纖維，其 中所述溶劑以按所述水性調理溶液的總重量計在5%至40%范圍內的重量百分比存在于 所述水性調理溶液中，并且所述鹽以按所述水性調理溶液的總重量計在至10%范圍內 的重量百分比存在于所述水性調理溶液中，其中所述水性調理溶液在30°C至100°C的溫度 下；和拉伸所述纖維。
17.權利要求16的方法，所述方法還包括用水洗滌所述纖維；和干燥所述纖維。
18.權利要求16的方法，所述方法還包括熱處理所述纖維，所述熱處理通過在從所述 纖維聚合物的玻璃化轉變溫度以下30°C到所述纖維聚合物的玻璃化轉變溫度以上120°C 的溫度范圍內加熱所述纖維。
19.權利要求18的方法，其中所述聚合物為間位芳族聚酰胺，并且從260°C至390°C熱 處理所述纖維。
20.權利要求19的方法，其中所述聚合物包括聚間苯二甲酰間苯二胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于由具有聚合物、鹽、溶劑和水濃度的聚合物溶液制備纖維的連續(xù)干紡絲方法。在纖維被擠出并驟冷之后，使所述纖維接觸包含溶劑、鹽和水濃度的調理溶液。調理溶液作用于纖維以在拉伸之前塑化纖維。調理溶液具有一定濃度的溶劑、鹽和水，以便纖維被塑化至拉伸所必需的程度但是不會塑化纖維至使得纖維再次溶解于聚合物溶液中的程度。由該方法制造的熱處理纖維具有改善的收縮性并且可被染色成較暗色調。
文檔編號D01D5/04GK101903570SQ200880121658
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權日2007年12月19日
發(fā)明者D·W·盧基, E·N·魯?shù)衔鳡? M·H·赫丁格 申請人:納幕爾杜邦公司