專利名稱：聚酯纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有少量其它添加劑的聚酯纖維及一種它的制造方法。按照本發(fā)明的聚酯纖維指的是無限長絲和有限纖維，例如短纖維。
在先有技術(shù)中已知聚酯和少量另一種聚合物在1500-8000米/分的高速下紡絲形成聚酯紗線。指定的這種混合聚合物見EP0047464。除一系列丙烯酸類聚合物之外還特別推薦聚甲基丙烯酸甲酯作為聚對苯二甲酸乙二醇酯的聚合物附加劑。但當(dāng)使用時，據(jù)報道至少在紡絲速率7500米/分下紗線就會斷裂(參看該專利說明書實(shí)施例3)。
本發(fā)明的目的是提供另一種主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯和其它添加劑制成的纖維。提供一種該纖維的制造方法也是本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的目的是通過一種主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯作纖維聚合物組成的纖維來完成的。該纖維的特征在于它含有占纖維聚合物0.5-5%(重量)的被50-90%酰亞胺化的聚甲基丙烯酸烷基酯(主要呈包合狀態(tài))。這類纖維最終拉伸態(tài)的起始模量意想不到地高于添加丙烯酸類聚合物的情況，包括聚甲基丙烯酸甲酯情況下那種纖維的起始模量。在一切情況下當(dāng)紗線呈現(xiàn)應(yīng)用要求的低致斷伸長時就達(dá)到紗線的最終拉伸態(tài)。這種致斷伸長對紡織紗線通常是35%左右，對工業(yè)紗線的致斷伸度最好是小于15%。
按照本發(fā)明的纖維，其特征最好在于它含有占纖維聚合物0.1-5%(重量)的被50-90%酰亞胺化的聚甲基丙烯酸甲酯。當(dāng)酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸甲酯部分占0.3-1%(重量)時，纖維具有特別合適的性能。該纖維聚合物最好是聚對苯二甲酸乙二醇酯。
本發(fā)明的目的通過供主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的熔融紡絲纖維的制造方法也能完成。該法是使纖維聚合物熔融，接著熔融紡絲，其特征在于該纖維中混入0.1-5%(重量)的一種聚合物添加物。(以纖維聚合物為基準(zhǔn))，該聚合物僅部分溶于該纖維，且主要由酰亞胺化的聚甲基丙烯酸烷基酯組成。通過使聚甲基丙烯酸烷基酯(其酯基含有帶1-6個碳原子的醇)與一種伯胺(帶1-3個碳原子)反應(yīng)使該聚甲基丙烯酸烷基酯的酰亞胺化度達(dá)50-90%，而其酸和/或酸酐含量小于0.25毫當(dāng)量/克，且在該纖維熔融紡絲前或許還混入其它添加劑。
現(xiàn)已意想不到地發(fā)現(xiàn)，聚酯和少量嚴(yán)格按照成分限制的另一種聚合物的混合物可在提到的和更高的高紡絲速率下紡絲，沒有常規(guī)的紗線斷裂值問題。即使紡絲速率高達(dá)例如8000米/分，按照本發(fā)明的熔融紡絲法也使聚酯紡絲具有很低的常規(guī)紗線斷裂值。
合適的纖維聚合物都是高熔點(diǎn)成纖聚酯，尤其是主要由對苯二甲酸乙二醇酯單元(至少達(dá)到80%)組成的聚酯。這類(共)聚酯剩余的二元羧酸和二元醇組分可以是通用于制造拉伸聚酯態(tài)的共組分，諸如間苯二甲酸，P，P′-聯(lián)苯二羧酸，各種可能的萘二甲酸，六氫對苯二甲酸，己二酸，癸二酸和乙二醇，諸如1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇和1，10-癸二醇等。一種高度優(yōu)選的聚酯是聚對苯二甲酸乙二醇酯。
優(yōu)選的聚酯的粘度應(yīng)盡可能高，至少其溶液粘度大于1.5(1%濃度間甲酚溶液，20℃)。所需的高粘度值可用已知方法達(dá)到，諸如在熔融狀態(tài)下的縮聚，用或不用縮聚促進(jìn)劑的在熔體狀態(tài)下的附加后縮聚，或者在固體狀態(tài)下的后縮聚。
纖維主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的聚合物所適用的聚合物附加劑是那些僅部分溶于該纖維且主要由酰亞胺化的聚甲基丙烯酸烷基酯組成的指定聚合物。通過使聚甲基丙烯酸烷基酯(其酯基含有帶1-6個碳原子的醇)與一種伯胺(帶1-3個碳原子)，優(yōu)選與甲胺反應(yīng)使該聚甲基丙烯酸烷基酯的酰亞胺化度達(dá)50-90%，而其酸和/或酸酐含量小于0.25毫當(dāng)量/克。該聚合物添加劑的添加量可以是占纖維聚合物0.1-5%(重量)，極高分子的聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的聚合物附加劑的添加量應(yīng)較高，因為在若干情況下已能導(dǎo)致常規(guī)分子量情況下的紗線斷裂。而通常已經(jīng)足夠的酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量僅僅占纖維聚合物0.3-1.0%(重量)。
該酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯可含有高達(dá)10%(摩爾)其它單體單元，例如單取代或多取代的單體，諸如苯乙烯，丙烯腈和丁二烯。而優(yōu)選的是酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯。其制法是使純的甲基丙烯酸類均聚物，尤其是純的聚甲基丙烯酸甲酯與甲胺進(jìn)行酰亞胺化，使之具有上述酰亞胺化度和酸和/或酸酐含量。所用聚對苯二甲酸乙二醇酯的粘度越高，酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯的酰亞胺化度應(yīng)當(dāng)越高?？墒?，該附加劑的分子量在很寬的范圍內(nèi)要求并不嚴(yán)格。通常優(yōu)選的分子量范圍是50000-300000。特別優(yōu)選的是由Rohm and Haas公司在市場供應(yīng)的ParaloidREXL4241，ParaloidREXL4240，ParaloidREXL4261和ParaloidREXL4260。意想不到的是，這類物質(zhì)當(dāng)用作添加劑加到纖維聚合物中時就能增加純纖維聚合物的致斷伸長，特別因為當(dāng)這類物質(zhì)在用作纖維聚合物時，在熔融紡絲后顯示很低的致斷伸長，通常低于10%。該聚合物添加劑既可以各個物質(zhì)的形式也可以混合物的形式均勻添加到聚酯中，例如用擠出機(jī)。
酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯的制備是已知的(US4，246，374，GB2101139，EP0216505)。在EP0216505的P.65表ⅩⅧ中還描述了由酰亞胺化聚甲基丙烯酸甲酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯按90/10-10/90的重量比組成的共混聚合物，由于已知的添加作用本身導(dǎo)致各主要熱塑性聚合物大量物性的一般改性。
但是，按照本發(fā)明采用酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯作為一種聚酯長絲紗線制造過程中的聚合物添加劑而且產(chǎn)品合格，而該紗線制法又是借助高速率紡絲和甚高速率紡絲，給料速率等于或高于500-10000米/分，這是迄今技術(shù)上未知的。該紗線制法能夠在該添加劑的含量通常低于1%(重量)的情況下仍良好進(jìn)行而且此法使聚酯長絲紗線最終拉伸態(tài)的起始模量達(dá)到意想不到的提高。這一事實(shí)不可能從先有技術(shù)中推斷出來。
聚對苯二甲酸乙二醇酯需用的添加劑適合于在擠出機(jī)之前添加，在這場合，纖維聚合物和該添加劑都應(yīng)以粒料的形式添加。當(dāng)粒料熔融時擠出機(jī)應(yīng)保證添加劑均勻分布在纖維聚合物中。在熔融管道和/或紡絲包的正前方可以設(shè)置其它靜態(tài)和/或動態(tài)混合器。
但是，上述添加也可以這樣的方式進(jìn)行，即借助靜態(tài)和/或動態(tài)混合器使纖維聚合物熔體與添加劑熔體混合。
實(shí)際上所有已知的紡絲方法都適合于制造本發(fā)明的纖維，但是應(yīng)當(dāng)避免在噴絲板正下方處明顯推后的冷卻區(qū)。在噴絲板后裝一個短管使冷卻用的空氣避開噴絲板(該管子的長度為幾厘米是最適宜的)，這樣有利于熔融紡絲過程。本發(fā)明的纖維能夠以實(shí)際技術(shù)上可能的任何卷取速度，特別是以500-10000米/分的卷取速度制造。
本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是，采用本發(fā)明方法本身，就能以高達(dá)8000米/分的卷取速度制造出部分取向的紗線，也就是說，該紗線尚未拉伸到特定應(yīng)用所需的致斷伸長。這類紗線因之最適合于進(jìn)一步加工。例如，采用這種常規(guī)的方法可以不費(fèi)力地制造紡織紗線。工業(yè)紗線最適合于制造輪胎簾線。
適用于熔融紡絲過程的方法特別是，諸如在DE2925006或非預(yù)先出版的德國專利申請P4129521.8，P4201119.1和P4207095中的方法。
根據(jù)下列實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
為制造紡織紗線，所用的纖維聚合物是一種溶液粘度為1.63的聚對苯二甲酸乙二醇酯，所用的添加劑是ParaloidREXL4241。以各種卷取速度進(jìn)行熔融紡絲過程。為在卷取速度3500米/分下制造長絲紗線，剛紡成的紗線經(jīng)常規(guī)橫向空氣流冷卻，繞過兩個導(dǎo)絲輪或一個導(dǎo)絲輪和一個槽紋輥，然后卷取。在下一個工序，該紗線被拉伸。為在卷取速度6000，7000和8000米/分下制造長絲紗線，可采取諸如在非預(yù)先出版的德國專利申請P4129521.8中描述的裝置。該紗線在6000和7000米/分下紡絲然后在下一工序拉伸。表1中列出主要操作參數(shù)，紡成的紗線的性能和拉伸紗線的性能。全部試驗無可指責(zé)地通過。未拉伸的紗線表明，由于添加的結(jié)果，即使甚高速度下紡成的紗線都能夠經(jīng)受住紡織纖維傳統(tǒng)的加工。拉伸的紗線的模量明顯增加。
為制造工業(yè)紗線，所用的纖維聚合物是一種溶液粘度為2.04的聚對苯二甲酸乙二醇酯，所用的添加劑是ParaloidREXL4240或者ParaloidREXL4260。纖維聚合物和添加劑的顆粒料以投配量進(jìn)給到擠出機(jī)中。紡絲包的上游的動態(tài)混合器保證熔體的充分混合。該熔融紡絲法以500，2000和4000米/分的卷取速度進(jìn)行。
用橫向空氣流冷卻剛紡好的紗線，然后通過兩個導(dǎo)絲輪再收卷。在下一工序中紗線被拉伸。
表2列出以500米/分紡成的紗線的主要工藝參數(shù)，表3是以2000米/分紡成的，表4是以4000米/分紡成的。全部試驗無可指責(zé)地通過。拉伸紗線的性能表明，這種紗線可用于制造輪胎簾線。
權(quán)利要求
1.一種主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的用作纖維聚合物的纖維，其特征在于，它含有占纖維聚合物0.1-5%(重量)的聚甲基丙烯酸烷基酯，該聚甲基丙烯酸烷基酯的酰亞胺化度達(dá)50-90%，主要呈包合狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1的纖維，其特征在于，它含有占纖維聚合物0.1-5%(重量)的聚甲基丙烯酸甲酯，該聚甲基丙烯酸甲酯的酰亞胺化度達(dá)50-90%。
3.一種主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的熔融紡絲纖維的制造方法，該方法包括使纖維聚合物熔融，并接著進(jìn)行熔融紡絲，其特征在于，該纖維中混入占纖維聚合物0.1-5%(重量)的一種聚合物添加物，該添加物僅部分溶于該纖維，且主要由酰亞胺化的聚甲基丙烯酸烷基酯組成，其酰亞胺化度達(dá)50-90%，酰亞胺化方法是通過使聚甲基丙烯酸烷基酯(其酯基含有帶1-6個碳原子的醇)與一種伯胺(帶1-3個碳原子)反應(yīng)，其酸和/或酸酐含量小于0.25毫當(dāng)量/克，且在該纖維熔融紡絲前或許還混入其它添加劑。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于，添加到該纖維聚合物中的酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯的量占纖維聚合物0.3-1.0%(重量)。
5.權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于，是使純的甲基丙烯酸類均聚物，尤其是純的聚甲基丙烯酸甲酯與甲胺進(jìn)行酰亞胺化，制成酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯，再將它混入纖維聚合物。
6.權(quán)利要求3-5一項或多項的方法，其特征在于，將分子量為50000-300000的酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯添加到纖維聚合物中。
7.權(quán)利要求3-6一項或多項的方法，其特征在于，該纖維聚合物是聚對苯二甲酸乙二醇酯。
8.權(quán)利要求3-7一項或多項的方法，其特征在于，向擠出機(jī)上游的聚對苯二甲酸乙二醇酯的粒料流進(jìn)給酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯粒料。
9.權(quán)利要求3-7一項或多項的方法，其特征在于，把酰亞胺化聚甲基丙烯酸烷基酯熔體進(jìn)給到擠出機(jī)或進(jìn)給到擠出機(jī)和噴絲板之間的熔體管道中，聚對苯二甲酸乙二醇酯熔體由該噴絲板流出，如果需要，該兩種熔體可以混合。
10.權(quán)利要求3-9一項或多項的方法，其特征在于，該聚合物作為熔體通過常規(guī)噴絲板擠出，其后將由熔體固化的長絲以500-10000米/分的速度卷取。
11.權(quán)利要求3-9一項或多項的方法，其特征在于，將長絲以8000米/分以下的速度卷取，制造部分取向的紗線。
全文摘要
主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的用作纖維聚合物的纖維，該纖維含有占纖維聚合物0.1—5％(重量)的聚甲基丙烯酸烷基酯，該聚甲基丙烯酸烷基酯的酰亞胺化度達(dá)50—90％，主要呈包合狀態(tài)。主要由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的熔融紡絲纖維的制造方法，該方法包括使纖維聚合物熔融，并接著進(jìn)行熔融紡絲。
文檔編號D01D5/00GK1078274SQ9310307
公開日1993年11月10日 申請日期1993年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月20日
發(fā)明者D·西勞, B·伯林格 申請人:阿克佐公司