制造拉伸多絲紗線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制造多絲紗線（例如高性能聚乙烯（HPPE)多絲紗線）的方法。更具 體地，本發(fā)明涉及制造和/或清潔多絲紗線的方法，其中不需要有機(jī)紡絲油劑（finish)。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 通常經(jīng)由如下來制造多絲聚烯烴紗線：通過具有大量紡絲孔（spinhole)的噴 絲頭紡絲流體，例如熔融聚乙烯或聚乙烯在紡絲溶劑中的溶液（有時(shí)也稱為凝膠），以形 成絲。然后，冷卻并拉伸絲。如果使用紡絲溶劑，則通過例如蒸發(fā)或萃取除去至少一些該 溶劑。制造方法的實(shí)例是熔融紡絲法（如例如EP1445356中所公開）、固態(tài)法（如例如 EP1627719中所公開）或凝膠紡絲法（如例如WO 2005/066401中所公開）。一般性的描 述還出現(xiàn)在"Advanced Fibre Spinning Technology"，T.Nakajima 編，Woodhead Publ. Ltd(1994)，ISBN 185573 182 7中，全部通過引用并入本文。
[0004] 制造聚乙烯多絲紗線時(shí)的一個(gè)問題是：聚乙烯是電氣絕緣體，因此在制造期間傾 向于積累靜電荷；并且由于多絲紗線的各單絲類似地帶電（正電或負(fù)電），于是各單絲將彼 此靜電排斥。這表示：多絲紗線將傾向于松開而非形成統(tǒng)一體。此外，在斷絲的情況下，絲 末端將傾向于移至距離多絲紗線的主體盡可能遠(yuǎn)，從而通過絨毛形成降低了所制造多絲紗 線的質(zhì)量；或者甚至有松開的絲（末端）被泮在在制造設(shè)備中的風(fēng)險(xiǎn)，并因此甚至需要停止 生產(chǎn)以釋放斷絲。
[0005] 傳統(tǒng)上，這已通過在拉伸過程期間向多絲紗線中加入有機(jī)紡絲油劑而被解決。然 而，有機(jī)紡絲油劑是表面活性產(chǎn)品，由于環(huán)境原因其應(yīng)該被避免。
[0006] W02004/053212中已提出了一種降低紡絲油劑的影響的途徑，其中建議使用揮發(fā) 性紡絲油劑。
[0007] 發(fā)明目的
[0008] 本發(fā)明的目的是提供經(jīng)改進(jìn)的制造多絲紗線的方法。
[0009] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供經(jīng)改進(jìn)的多絲紗線或紗線構(gòu)造。
[0010] 發(fā)明公開
[0011] 改進(jìn)可以是例如：一種或多種環(huán)境影響減少、更好的物流、減少的處理或如下文所 述的本發(fā)明所提供的別的改進(jìn)。
[0012] 在本發(fā)明的第一方面，通過制造多絲紗線的方法來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，所述方法 包括以下步驟：提供部分拉伸多絲紗線，該部分拉伸多絲紗線包含部分拉伸絲；將所述部 分拉伸多絲紗線扭轉(zhuǎn)至部分拉伸捻度為4-600個(gè)轉(zhuǎn)/米以形成經(jīng)扭轉(zhuǎn)的部分拉伸多絲紗 線；和以至少I. 1的拉伸比DRpt扭轉(zhuǎn)后拉伸經(jīng)扭轉(zhuǎn)的部分拉伸多絲紗線。
[0013] 例如如W02005/066401中所公開，在多絲噴絲頭的紡絲孔具有形狀適合于提供部 分拉伸或調(diào)整已在紡絲孔中的絲的收縮區(qū)的情況下，紡絲方法可直接提供部分拉伸多絲紗 線。部分拉伸多絲紗線還可以是在紡絲孔之后的氣隙中拉伸的結(jié)果。優(yōu)選地，例如紡絲后 在淬火浴中冷卻之后，部分拉伸多絲紗線是固體階段紗線。如果部分拉伸多絲紗線是凝膠 紡絲多絲紗線，則優(yōu)選的是，在扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線之前，已除去至少一部分溶劑（與紡 絲期間通過噴絲頭的溶劑含量相比）。
[0014] 拉伸多絲紗線發(fā)生在多個(gè)步驟中。扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線可以與拉伸步驟聯(lián)機(jī) (inline)進(jìn)行，或者不與拉伸步驟相連而脫機(jī)（offline)進(jìn)行。"聯(lián)機(jī)"在本文中表示：部 分拉伸紗線直接運(yùn)行/行進(jìn)在進(jìn)行扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線的站（station)和多絲紗線被拉 伸的站之間。"脫機(jī)"通常表示：卷繞步驟發(fā)生在拉伸和扭轉(zhuǎn)之間。
[0015] 附圖簡要說明
[0016] 下面將參考示例性實(shí)施方式和附圖來更充分地說明本發(fā)明，其中
[0017] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方法的示意流程圖，且
[0018] 圖2顯示了制造根據(jù)本發(fā)明的HPPE多絲紗線的方法的示意流程圖。
[0019] 所有圖僅顯示為了解釋本發(fā)明所需要的步驟，其它部分被省略或僅僅提到而已。
[0020] 發(fā)明詳沐
[0021] 可以在一個(gè)或多個(gè)如下變例（參見圖1)中進(jìn)行多絲紗線的拉伸：a)扭轉(zhuǎn)前聯(lián)機(jī) 拉伸，隨后脫機(jī)扭轉(zhuǎn)后拉伸；b)在扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線之前和之后均聯(lián)機(jī)拉伸；c)扭轉(zhuǎn) 前脫機(jī)拉伸，且扭轉(zhuǎn)后聯(lián)機(jī)拉伸；d)扭轉(zhuǎn)前和扭轉(zhuǎn)后均脫機(jī)拉伸，所以部分拉伸紗線的扭 轉(zhuǎn)發(fā)生在與扭轉(zhuǎn)前和扭轉(zhuǎn)后的部分拉伸多絲紗線的拉伸相分離（在時(shí)間和/或空間上）的 步驟中。
[0022] 優(yōu)選地，聯(lián)機(jī)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線和扭轉(zhuǎn)后拉伸。根據(jù)本發(fā)明的方法可包 含多于一個(gè)扭轉(zhuǎn)后拉伸步驟。如果在根據(jù)本發(fā)明的方法中進(jìn)行多于一個(gè)扭轉(zhuǎn)后拉伸步驟， 則優(yōu)選地，扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線與至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)后拉伸步驟聯(lián)機(jī)進(jìn)行；更優(yōu)選地，扭轉(zhuǎn)部 分拉伸多絲紗線與所有扭轉(zhuǎn)后拉伸步驟聯(lián)機(jī)進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的方法可包含多于一個(gè)扭轉(zhuǎn) 步驟。如果在根據(jù)本發(fā)明的方法中進(jìn)行多于一個(gè)扭轉(zhuǎn)步驟，則優(yōu)選地，至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)步驟與 扭轉(zhuǎn)后拉伸步驟聯(lián)機(jī)進(jìn)行。
[0023] 扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線可在專用（獨(dú)立式）設(shè)備上進(jìn)行或者可與拉伸爐、淬火浴、 卷繞機(jī)、退繞機(jī)、紡絲板中的一個(gè)或多個(gè)組合成整體式設(shè)備。在一種實(shí)施方式中，通過例如 如US 6, 155,037中所述的聯(lián)機(jī)加捻系統(tǒng)來進(jìn)行扭轉(zhuǎn)部分拉伸紗線。US 6, 155,037中所述 的聯(lián)機(jī)加捻系統(tǒng)在下文中被稱為Uster加捻系統(tǒng)。因?yàn)檫@類設(shè)備允許向部分拉伸多絲紗線 中引入捻（twist)而不接近（having access to)紗線的末端，因此這類設(shè)備特別有益于改 裝現(xiàn)有的設(shè)備，例如現(xiàn)有的拉伸爐、或現(xiàn)有的卷繞機(jī)或退繞機(jī)。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面涉 及Uster加捻系統(tǒng)和拉伸爐的組合、Uster加捻系統(tǒng)和卷繞機(jī)的組合或者Uster加捻系統(tǒng) 和退繞機(jī)的組合。
[0024] 在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過如下進(jìn)行扭轉(zhuǎn)部分拉伸紗線：首先卷繞未經(jīng)扭轉(zhuǎn) 的部分拉伸多絲紗線，隨后采用扭轉(zhuǎn)筒子架系統(tǒng)使未經(jīng)扭轉(zhuǎn)的部分拉伸多絲紗線退繞來扭 轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線。優(yōu)選地，安排扭轉(zhuǎn)筒子架系統(tǒng)以與扭轉(zhuǎn)后拉伸工藝聯(lián)機(jī)進(jìn)行退繞和 扭轉(zhuǎn)，其中調(diào)整扭轉(zhuǎn)筒子架系統(tǒng)的退繞速度和旋轉(zhuǎn)速度以適應(yīng)聯(lián)機(jī)的扭轉(zhuǎn)后拉伸工藝。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的方法還可包含如下步驟：在扭轉(zhuǎn)部分拉伸多絲紗線之后且在扭轉(zhuǎn)后 拉伸部分拉伸紗線之前，在張拉站（tensioning station)中拉緊多絲紗線。這允許保持部 分拉伸多絲紗線中的張力在扭轉(zhuǎn)期間相對低，而拉伸期間的張力可保持足夠高以確保所要 求的拉伸。合適的張拉站的實(shí)例包括若干滾軸、制動(dòng)系統(tǒng)和摩擦系統(tǒng)。
[0026] 對于本發(fā)明的所有方面，多絲紗線的拉伸通常發(fā)生在提高的溫度下。優(yōu)選地，至少 一個(gè)拉伸步驟發(fā)生在高于100°C的溫度下；優(yōu)選地，至少一個(gè)拉伸步驟發(fā)生在高于120°C的 溫度下。優(yōu)選地，至少一個(gè)拉伸步驟發(fā)生在低于多絲紗線熔點(diǎn)的溫度下。更優(yōu)選地，紡絲之 后的所有拉伸步驟發(fā)生在低于多絲紗線熔點(diǎn)的溫度下。還更優(yōu)選地，紡絲之后的所有拉伸 步驟發(fā)生在比多絲紗線熔點(diǎn)低至少5°C的溫度下，并且更優(yōu)選地在比多絲紗線熔點(diǎn)低至少 l〇°C的溫度下。特別地，優(yōu)選地，扭轉(zhuǎn)后拉伸發(fā)生在多絲紗線熔點(diǎn)和比多絲紗線熔點(diǎn)低30°C 之間的范圍內(nèi)；更優(yōu)選地，扭轉(zhuǎn)后拉伸發(fā)生在比多絲紗線熔點(diǎn)低至少5°C (例如，比多絲紗 線熔點(diǎn)低至少l〇°C)的溫度下。對于凝膠紡絲UHMWPE多絲紗線，優(yōu)選地，拉伸（特別是扭 轉(zhuǎn)后拉伸）發(fā)生在低于138°C的溫度下、優(yōu)選地低于135°C的溫度下、更優(yōu)選地低于132°C的 溫度下。對于凝膠紡絲UHMWPE多絲紗線，優(yōu)選地，拉伸（特別是扭轉(zhuǎn)后拉伸）發(fā)生在高于 100°C的溫度下、優(yōu)選地高于110°C的溫度下、更優(yōu)選地高于120°C的溫度下、更優(yōu)選地高于 130°C的溫度下。
[0027] 在本發(fā)明的語境中，"單絲"被理解為表示長度不定的細(xì)長體，其長度尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于其截面尺寸（例如寬度、厚度或半徑），并可具有規(guī)則或不規(guī)則的截面。單絲可具有連續(xù) 的長度（在本領(lǐng)域中被稱為絲）或非連續(xù)長度（在本領(lǐng)域中被稱為短纖維）。根據(jù)本發(fā)明 的多絲紗線是包含多根單絲的細(xì)長體。
[0028] "凝膠紡絲多絲紗線"在本文中理解為：通過使包含聚合物和用于該聚合物的溶劑 的溶液（有時(shí)也稱為凝膠）紡絲而制造的多絲紗線?？赏ㄟ^如下進(jìn)行溶液的紡絲：在擠出 機(jī)中將聚合物和溶劑的懸浮物轉(zhuǎn)變成溶液并通過包含多于一個(gè)紡絲孔的噴絲頭擠出