专利名称:由基于聚酯的聚合物共混物制造合成丝条的方法图1所示的是方法的流程,和图2所示的是使第二聚酯物流与添加聚合物相连接的泵组件实例。如图1所示,作为原料聚合物的聚酯熔体来自贮槽(1),该贮槽可以是挤塑机或缩聚反应器。聚酯物流(这里称为“第一物流”)的温度为230-330℃,该温度明显高于聚酯的熔点,聚酯物流先在挤塑机压力下流过管道(2),或在第一泵(3)作用下流到管道(4)的分支点。熔体可任选地流过过滤器,增压泵或热交换器,分支点优选设置在热交换器之后,热交换器将聚合物物流冷却约2-15℃。部分聚酯(这里称为“第二聚酯物流”)在第二泵(5)的作用下流入作为静态混合器的第一混合管道(6)。来自挤塑机(8)的添加聚合物熔体在出口的温度低于第一聚酯物流温度5-70℃,优选至少10℃。有利的是保证离开挤塑机的添加聚合物中的单体含量不高于约0.6(重量)%。这可通过选择相应的原材料或者通过在挤塑机中进行脱气来实现。在第三计量泵(9)的作用下,添加聚合物被供到计量点(10),由此点添加聚合物进入第二聚合物物流中。借助流动障碍物(如SMX型混合元件,购自Sulzer)在第一混合管道(6)中实施混合。混合管道(6)的中部的空管内径为(D)。第一聚合物混合物离开混合管道(6)并流过无混合元件的管道(4a)而进入通过管道(2a)的第三聚酯物流中。第一聚合物混合物沿着长度为(L)的管道流动与第三聚酯物流相接触,直至到达第二混合管道(11)中的流动障碍物。有利的是保证L≥2D和/或L长度内的直径具有锥度的横截面,以提高聚合物的流动速度。来自管道(4a)的第一聚合物混合物与第三聚酯物流一起通过构成静态混合器的第二混合管道(11)。在第二混合管道(11)的末端形成第二聚合物混合物,该混合物离开混合区,并通过管道(2b)以已知方式在各纺丝点前将混合物划分开。优选的是,第一混合管道(6)的长度和第二混合管道(11)的长度是混合管道内径的6-15倍。在附图中,第二聚合物混合物通过以虚线代表的管道(12)供向图示的纺丝点。聚合物混合物经挤压通过纺丝组合件(13),从而形成多根单纤维(14),单纤维经冷却、汇集及上纺丝油(15)。当希望生产纺织丝条时,可使汇集成的丝条(16)绕过第一导丝盘(17),然后通过交络装置(18)导致第二导丝盘(19)。由导丝盘(17)圆周速度确定的丝条卷绕速度在此情况下为至少3500米/分钟,优选为4000-9000米/分钟。丝条运行至本身已知的络丝装置(20),由该装置进行络丝。拉伸比即卷绕速度与喷丝头出口的挤出速度之比率,对于如POY的丝条来说,为50-200有利于获得例如良好的络丝性能。为了获得纺织用丝,可用已知方法对丝条作进一步加工,但附图中未表示。该加工步骤可包括丝条的拉伸或拉伸卷曲步骤,在此加工中丝条的断裂伸长率由最初85-180%降低至约15-45%。对生产短切纤维来说,丝条通过导丝盘以至少1000米/分钟的速度退卷并先盘在条筒中,然后在纤维生产线中用已知方法进行进一步的加工。如图2所示,采用泵组件(25),添加聚合物通过管道(9a)供给泵组件,第二聚酯物流通过支管(4a、4b、4c)供入。图中所示的泵组件包括各自独立的计量泵(9)以及(5a)、(5b)和(5c)。可将这些计量泵设计成如在DE19841376A1中介绍的行星式齿轮泵的联合驱动箱。该泵组件将添加聚合物和聚酯物流合并供入第一混合管道(6)中。
实施例1如图1所示,制造合成丝条的步骤如下使特性粘度为0.64分升/克、(相当于290℃的熔体粘度为250帕·秒)熔体温度为282℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体从反应器排出,并借助压力为205巴的增压泵使熔体通过管道。使熔体流过20微米细孔的过滤器并通过热交换器,热交换器使熔体温度从292℃冷却至288℃。流速为423.0千克/小时的第一物流被分成流速为21.18千克/小时的第二物流(相当于第一物流的5.0(重量)%)和流动速率为401.82千克/小时的第三物流。
采用含91(重量)%甲基丙烯酸甲酯和9(重量)%的苯乙烯的第一组共聚物作为添加聚合物,共聚物在290℃的熔体粘度为1100帕·秒。已预干燥至残留水分<0.1(重量)%的添加聚合物在挤塑机中经熔融、脱气以255℃的熔体温度经计量泵(9)后供入到管道(4)的流动速率为2.115千克/小时的第二物流中。接着在内径为26.5毫米,长为160毫米的Sulzer/CH公司的SMX型第一混合器中进行混合(混合管道6)。添加聚合物熔体从挤出机出口直到与第二物流相接触的停留时间为2.9分钟。第一聚合物混合物中添加聚合物的含量为9(重量)%。
将第一混合物导入第三聚酯物流中,在流过长L=910毫米管道后被供入内径为65毫米、长度为910毫米的第二混合器(11)中,并在混合器中进行均化和分散。添加聚合物从挤出机出口直到与第三聚酯物流相接触的停留时间为3.5分钟。
借助产物管道,第二聚合物混合物分配在20个纺丝位,每一纺丝位包括6个纺丝板组合件。第二聚合物混合物进入纺丝组件的停留时间为5分钟。每一纺丝板组合件包含一个拥有34个直径为0.25毫米、长度为直径两倍的喷丝孔的圆形喷丝头。此外,纺丝板组合件还包括位于喷丝板上方的纺丝过滤组件,该过滤组件包括高为30毫米、粒度为0.35-0.50毫米的钢砂单元以及孔径为40微米的微孔金属滤布和孔径为20微米的钢制纤维网过滤器。纺丝过滤组件的截面积为40平方厘米。熔体在过滤组件中的停留时间为约1.8分钟。当熔体混合物通过喷丝孔时可达到145巴的压力,该压力稍低于不加添加聚合物时的PET熔体压力。纺丝板组件的工作温度调整到288℃。
从喷丝孔挤出的熔融单纤维借助温度为19℃、流速为0.5米/秒的空气流沿长丝运行的路径,以水平方向吹风而得以冷却,在距喷丝板1400毫米处的油石(15)中集束并涂以纺丝油剂。
以S形排列的一对导丝盘按丝条4320米/分钟的卷绕速度运行,丝条的拉伸比调整至149。两导丝盘之间设置有交络喷嘴(18),该喷嘴在丝条通常运行情况下是关闭的,交络喷嘴以压力为4.0巴的空气吹喷丝条,从而将丝条上成形为12个/米交络点的交络丝。在交络喷嘴入口处的丝条张力调整至0.15克/旦。
用络丝机使一个纺丝位的六束丝条中的每一丝条进行络丝以形成络筒丝,络丝速度选为4290米/分钟,以使丝条在络丝前的张力为0.10克/旦。
得到的预取向丝(POY)特征在于纤度为128旦,撕裂强度为2.5克/旦,断裂伸长率为117%。使POY络丝在BarmagFK6型卷曲变形机中以900米/分钟的速度进行拉伸——卷曲加工。拉伸比选为1.70。第一加热器的温度为210℃,第二加热器温度为170℃。
卷曲纱的纤度为76旦,撕裂强度为4.6克/旦,断裂伸长率为22%,该卷曲纱的特征是具有良好染色均匀性。根据本发明方法的特征还在于当进行纺丝和卷曲加工时只产生少量断丝条。
实施例2现在,采用图2中所说明的泵组件。使含水量低于35ppm和特性粘度为0.64分升/克的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在挤塑机中熔融,并在290℃和180巴压力下挤出,然后使该熔体以302.4千克/小时的熔体流通过熔体管道并经20微米烛形过滤器过滤。
然后,将流速为302.4千克/小时的经过滤的第一聚酯物流分成流速为13.98千克/小时(相当于流量为第一物流的4.62(重量)%)的第二聚酯物流和流速为288.42千克/小时的第三物流。
对于第二物流和添加聚合物的计量和输送,采用六重行星式齿轮泵(Mahr GmbH,Gottingen,Germany制造)。这是拥有6个以反向旋转的计量泵的纺丝泵(图1),因此该泵流动方向能将六个入口通道的同体积流体合并于一个出口通道中。
第二聚酯物流以等量分别供向六个行星式齿轮泵入口中的五个。
添加聚合物选用熔体粘度为1440帕·秒(290℃)、含9(重量)%苯乙烯、89(重量)%甲基丙烯酸甲酯和2(重量)%N-环已基-顺丁烯二酰亚胺的第三组共聚物。
已干燥至残留水分<0.1(重量)%的添加聚合物在挤塑机中熔融,然后以265℃的熔体温度和2.33千克/小时的流速(相当于第一聚酯物流的0.77(重量)%)供入余下的行星式齿轮泵的入口通道中。在行星式齿轮泵的出口通道,该添加聚合物物流先与五个入口通道中的一个通道中所供入的聚酯物流合并并进行预混合,然后再将其余四个入口通道供入的聚酯物流在行星式齿轮泵的出口供入预混合物中。添加聚合物熔体从挤塑机出口至行星式齿轮泵出口的停留时间为约70秒。随后,使预混合物在内径为17.8毫米和长为9倍内径的SMXS DN17型(SulzerAG,Zurich,Switzerland)第一静态混合器(6)中实施混合;混合物中的添加聚合物含量为16.7(重量)%。然后,该第一混合物被导入第三聚酯物流中并流经长度L=72毫米后导入内径为52.5毫米、长为525毫米的SMX型(Sulzer AG)第二混合器(11)中,物料在该混合器中进行均化和分散。添加聚合物熔体从挤塑机出口直到与第三聚酯物流相接触的停留时间为100秒。
借助产物管道,将第二聚合物混合物分配在12个纺丝位上,每个纺丝位包括六个纺丝板组合件,第二聚合物混合物从离开第二混合器(11)直到进入纺丝板组合件的停留时间为5分钟。每一纺丝板组合件包含拥有34个直径为0.25毫米,长度为直径两倍的喷丝孔的圆型喷丝头。纺丝板组合件还包括位于喷丝板上方的纺丝过滤组件,该组件包括高为30毫米、粒度为0.5-0.85毫米的钢砂单元以及孔径为40微米的微孔金属滤布和孔径为20微米的钢制纤维网过滤器。纺丝过滤组件的直径为85毫米。熔体在过滤组件中的停留时间为约1.5分钟。纺丝板组合件的加热温度调整到290℃。纺丝板表面位于加热箱底面上方30毫米处。熔体混合物在通道中可获得150巴的喷丝头压力。
从喷丝孔挤出的熔融单纤维借助温度为18℃,流速为0.55米/秒的空气流沿长丝运行的路径,以水平方向吹风而得以冷却,在距喷丝板1250毫米处的油石(15)中集束并涂以纺丝油剂而形成丝条。
以S形排列的一对导丝盘按丝条5000米/分钟的卷绕速度运行,丝条的拉伸比调整至141。
两导线盘之间设置有交络喷嘴(18),该喷嘴在丝条通常运行情况下是关闭的,交络喷嘴以压力为4巴的空气吹喷丝条,从而将丝条成形为12个/米交络点的交络丝。在交络喷嘴入口处的入口张力调整至0.15克/旦。
用络丝机使一个纺丝位的六束丝条中的每一丝条进行络丝以形成络筒丝,络丝速度选为4985米/分钟,以使丝条在络丝前的张力为0.1克/旦,得到的预取向(POY)丝条的特征在于纤度为126旦,断裂伸长率为116%和撕裂强度为2.4克/旦。使POY络丝在Barmag FK6型卷曲变形机中以900米/分钟的速度进行拉伸——卷曲加工。拉伸比选为1.77,第一加热器温度和第二加热器温度分别选为210℃和170℃。卷曲纱的纤度为74旦,撕裂强度为4.5克/旦,断裂伸长率为18.3%,该卷曲纱的特征在于有良好的染色均匀性。
将第一聚酯熔体物流分成第二聚酯物流和第三聚酯物流,而第一聚酯物流的流速为100与2000千克/小时之间,第二聚酯物流的流速为5-300千克/小时。使添加聚合物熔体以0.2-100千克/小时的流速导入第二聚酯物流,并通过第一混合管道(6)。得到的第一聚合物混合物中的添加聚合物含量为3-50(重量)%。将第一聚合物混合物导入第三聚酯物流中,使所述第一聚合物混合物与第三聚酯物流通过第二混合管道(11)以形成第二聚合物混合物。将第二聚合物混合物纺成单纤维(14),然后,单纤维经冷却、合并成丝条(16)。丝条再经至少为1000米/分钟的拉伸速度拉伸后,可进一步加工成连续长丝或短切纤维。
由基于聚酯的聚合物共混物制造合成丝条的方法
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