專(zhuān)利名稱(chēng)：聚酰胺的復(fù)絲紗線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到生產(chǎn)高強(qiáng)度、低縮率聚酰胺紗線(xiàn)的方法和由該方法生產(chǎn)的紗線(xiàn)，更具體地說(shuō)是涉及在一個(gè)相聯(lián)合于高速紡絲/拉伸加工工藝中所生產(chǎn)高強(qiáng)度、低縮率聚酰胺紗線(xiàn)的方法，該方法可用于工業(yè)用聚酰胺紗線(xiàn)的大批量生產(chǎn)中。
高強(qiáng)度聚酰胺紗線(xiàn)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，其中包括用作輪胎、傳遞帶、軟管及其它加筋的橡膠制品的加強(qiáng)材料；用在涂塑的織物上，用在繩索、繩索制品、帶子以及機(jī)織織物上。由于成本降低、能源節(jié)省、織物產(chǎn)量和最終應(yīng)用產(chǎn)品的安全性、以及對(duì)于其應(yīng)用上聚酰胺紗線(xiàn)的轉(zhuǎn)化形式等諸方面的原因，希望紗線(xiàn)具有包括在加熱時(shí)高的強(qiáng)度、低縮率在內(nèi)的綜合性能。最為理想的性能是至少約為9.5克/旦的強(qiáng)度和低于4.0％的縮率。這一性能的組合的產(chǎn)生是非常困難的，特別是對(duì)于大批量商品化生產(chǎn)在高速并聯(lián)合于紡絲/拉伸加工過(guò)程中是非常困難的。
已知的用以生產(chǎn)高強(qiáng)度復(fù)絲聚酰紗線(xiàn)所相聯(lián)合的紡絲/拉伸方法，是在至少兩個(gè)階段拉伸紡出的長(zhǎng)絲。在一些已知的方法中，在第一拉伸階段，常常先在不加熱的情況下用拉伸點(diǎn)固定棒拉伸紗線(xiàn)。然后，在第二拉伸階段，將紗線(xiàn)加熱，以便能夠達(dá)到高張力性能所要求的大于5.0X的拉伸比。
在這種類(lèi)型的方法中，縮率通常都相當(dāng)高(超過(guò)10％)，除非另外采取使縮率降低到所希望的程度的處理措施。通過(guò)在高溫條件下、在恒定的長(zhǎng)度上加熱紗線(xiàn)，接著在升高的溫度下使得紗線(xiàn)收縮/松馳，縮率能夠大大降低。在美國(guó)專(zhuān)利US-3,311,691所描述的相聯(lián)合的紡絲/拉伸/熱處理方法中，紗線(xiàn)由熱的第二(和最終)階段拉伸輥進(jìn)行熱處理，并通過(guò)轉(zhuǎn)速比第二階段輥的轉(zhuǎn)速低的張力降低輥的運(yùn)行使得紗線(xiàn)松馳。由這種類(lèi)型的方法所獲得的紗線(xiàn)的收縮/回縮量可以被描述為降低率的百分比(％)，為了該申請(qǐng)之目的，這一百分率限定為 該紡絲方法中降低率的百分比和所生產(chǎn)的紗線(xiàn)的縮率之間是反比的關(guān)系，也就是說(shuō)，高的降低率百分比會(huì)導(dǎo)致低的縮率。
在美國(guó)專(zhuān)利US-3,311,691所公開(kāi)的方法中，在高的降低率百分比的情況下，生頭和實(shí)現(xiàn)高速相聯(lián)合的紡絲/拉伸處理是困難的。在降低率大于8％的情況下，生頭和大批量生產(chǎn)的操作連續(xù)性不能夠容易地實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)樵趶埩档洼伾系募喚€(xiàn)卷繞處在太低的張力狀態(tài)下，不足的張力可能導(dǎo)致紗線(xiàn)變得凌亂并形成一種纏繞帶，或者多根長(zhǎng)絲中的一根可能纏繞在多個(gè)輥?zhàn)又幸粋€(gè)上。不管在哪種情況下，處理工作都必須停止下來(lái)。這時(shí)由于向前輸送的紗線(xiàn)攜帶有熱量(溫度為110℃)，終究會(huì)使張力降低輥?zhàn)儫?，其能夠允許一個(gè)較高的降低率百分比，但對(duì)使用大于9％的降低率百分比通常是不可能的。此外，使用美國(guó)專(zhuān)利US3,311,691的方法，若強(qiáng)度保持在9.5克/旦以上，則縮率通常不能被降低到5.5％以下。
因此，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)高強(qiáng)度聚酰胺紗線(xiàn)的改進(jìn)的方法和由該方法生產(chǎn)的紗線(xiàn)。本發(fā)明方法屬于這種類(lèi)型的方法——即其包括相聯(lián)系的以下幾個(gè)步驟紡紗步驟；在包括至少一個(gè)初步拉伸階段和一個(gè)最終拉伸階段的階段中將紗線(xiàn)拉伸至少5.0X的步驟，在此階段，紗線(xiàn)在以依次較高的圓周速度所旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)又g相聯(lián)系，并由這些輥?zhàn)酉蚯巴七M(jìn)，最終拉伸階段所使用的最終拉伸輥被加熱到大約200℃以上的溫度；通過(guò)將紗線(xiàn)送到至少一個(gè)張力降低輥而使紗線(xiàn)松馳的步驟，張力降低輥以低于最終階段拉伸輥的圓周速度的速度旋轉(zhuǎn)；以及卷繞紗線(xiàn)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，改進(jìn)的方法包括，將紗線(xiàn)張力降低輥加熱到大約200℃以上溫度；以比最終階段拉伸輥的圓周速度至少低11％的圓周速度來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)張力降低輥；以及把在最終階段拉伸輥和張力降低輥之間的紗線(xiàn)連接于張力控制裝置，用以提高向張力降低輥輸送的紗線(xiàn)上的張力。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳形式，張力控制裝置充分提高輸送到張力降低輥上的紗線(xiàn)上的張力，因而可穩(wěn)定紗線(xiàn)的軌跡并防止紗線(xiàn)在上述張力降低輥上打滑。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，張力控制裝置包括至少一個(gè)靜止的、通常為圓筒狀的緩沖小輥，理想的是把該輥冷卻至50℃以下溫度。最理想的是，使用兩個(gè)這樣的緩沖小輥，每一個(gè)小輥只在其一部分表面上同紗線(xiàn)接觸，以便提供一個(gè)約80°-180°的總包圍角。
本發(fā)明方法適合用于生產(chǎn)具有大于9.5克/旦的強(qiáng)度和低于3.5％的紗線(xiàn)干熱縮率的聚酰胺紗線(xiàn)。實(shí)施本發(fā)明時(shí)，理想的是以至少2000碼/分鐘的速度卷繞紗線(xiàn)，最好是以至少2400碼/分鐘的速度卷繞紗線(xiàn)。
一個(gè)或一組熱的張力降低輥同緩沖小輥的結(jié)合能夠a)工位上生頭容易，b)使生頭，廢絲減至最少，c)在非常大的降低率百分比即15％或更大的情況下有良好的紡紗連續(xù)性。高的張力降低輥溫度以及降低率百分比的額外的增加量進(jìn)一步導(dǎo)致在機(jī)器上紗線(xiàn)的松馳，并能夠高速度生產(chǎn)具有上面所述的理想的綜合物理性能的紗線(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種復(fù)絲聚酰胺紗線(xiàn)，該紗線(xiàn)具有相對(duì)粘度(RV)至少60的甲酸，至少9.5克/旦的強(qiáng)度，在160℃時(shí)低于3.5％的紗線(xiàn)干熱縮率，以及在160℃時(shí)低于2.5％的輪胎簾子線(xiàn)干熱縮率。本發(fā)明的紗線(xiàn)非常地?zé)岱€(wěn)定，并且，很容易轉(zhuǎn)化成輪胎簾子線(xiàn)，在轉(zhuǎn)化的同時(shí)伴隨著充分的縮率下降和僅有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度損失。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的最佳方法的示意圖。
用于本申請(qǐng)的聚酰胺系指通?？蔁崛诩彽摹⒉⑶耶?dāng)拉伸時(shí)能夠產(chǎn)生具有適合于工業(yè)應(yīng)用性能纖維的各種線(xiàn)性的、脂族的聚碳酰胺均聚物和共聚物中的任何一種。例如，聚(己二酰己二胺)(尼龍6、6)和聚(ε-己酰胺)(尼龍6)，聚(四亞甲基己二酰二胺)(尼龍4，6)，它們是生產(chǎn)工業(yè)纖維常用的聚酰胺。本發(fā)明也可以使用聚酰胺的共聚物和混合物，盡管這些共聚酰胺和混合物由于其縮率和疲勞強(qiáng)度損失通常高于均聚物而不是最理想的。出于包括賦于所產(chǎn)生的纖維的尺寸穩(wěn)定性和合適的熱融處理溫度在內(nèi)的性能平衡的考慮，均聚物聚(己二酰己二胺)(尼龍6，6)是實(shí)施本發(fā)明最理想的聚酰胺。眾所周知，尼龍6，6和其它聚酰胺可以在一個(gè)高壓釜或者連續(xù)的聚合機(jī)中生產(chǎn)。
根據(jù)特殊的最終用途，聚酰胺中可含有其它物質(zhì)，比如熱防護(hù)劑、催化劑、抗氧化劑、色料/消光劑。以及其它添加劑。熱防護(hù)劑的例子是銅鹽類(lèi)，通常與堿金屬鹵化物結(jié)合。常用于聚酰胺的抗氧化劑是磷化合物，比如苯膦酸和它的鹽類(lèi)，或者受阻酚。
根據(jù)本發(fā)明的方法用于生產(chǎn)纖維的聚酰胺通常具有至少大約50的相對(duì)粘度(RV)，理想的是至少大約為60。為了擴(kuò)大紗線(xiàn)的拉伸能力和優(yōu)化紗線(xiàn)的物理性能，最好是使用具有90以上的RV并具有大量的線(xiàn)性聚合物分子、亦即較少量的支鏈的聚酰胺聚合物。
在本發(fā)明方法的一個(gè)最佳實(shí)施形式中，這樣高質(zhì)量、高RV的聚合物是通過(guò)一個(gè)連續(xù)的熔融聚合方法生產(chǎn)出來(lái)的，生產(chǎn)過(guò)程中使用了和一種堿合起來(lái)的磷化合物催化劑。特別有利的磷化合物催化劑是具有下列分子式的催化劑X-(CH2)nPO3R2式中X是2-吡啶基，4-嗎啉代，1-吡咯代(1-pyrrolidino)，1-哌啶子基或者R＇2-M-，其中R＇(R＇可以是相同的也可以是不同的)是具有1-12個(gè)碳原子的烷基；n是2～5中的一個(gè)整數(shù)；R(R可以是相同的也可以是不同的)是H或者是具有1～12個(gè)碳原子的烷基，這是因?yàn)樵趬A的存在下，很好地保持了催化劑的活性。特別理想的一種催化劑是2-(2＇-吡啶基)乙基膦酸和它的烷基酯，而最理想的堿是氫氧化鉀或者碳酸氫鉀。催化劑在聚酰胺中的存在量最好是每106克的聚合物約1～15摩爾的催化劑，而堿的存在量最好是每106克的聚合物約1-40當(dāng)量的堿。還有益處的是，堿的當(dāng)量與存在于混合物中的全部亞磷酸化合物的摩爾數(shù)的比值至少為0.5，更理想的是大約至少為1.0，最理想的是大約至少為2.0。所謂“全部的亞磷酸化合物”是指所有存在于聚合物中的、在聚合物融化狀態(tài)下構(gòu)成聚合物的酸度的含磷的化合物。這類(lèi)化合物包括例如，符合上述分子式I的催化劑(不管它是游離酸還是酯)，以及起其它作用的其它含磷化合物比如抗氧化劑和其它構(gòu)成聚合物酸性的含磷化合物。
正象下面將要詳細(xì)描述的那樣，本發(fā)明的方法是使用高速法對(duì)其聚合物進(jìn)行紡絲并拉伸的改進(jìn)工藝，比如是對(duì)U.S-3,311,691中所描述的紡絲/拉伸/熱處理相聯(lián)合加工工藝的方法的改進(jìn)。美國(guó)專(zhuān)利U.S-3,311,691是本申請(qǐng)的參考資料。因此，本發(fā)明的方法屬于這種類(lèi)型的方法——即其包括相聯(lián)系的以下幾個(gè)步驟紡紗步驟；在包括至少一個(gè)初步拉伸階段和一個(gè)最終拉伸階段的階段將紗線(xiàn)拉伸至少5.0X的步驟，在此階段，紗線(xiàn)在一些以比較高的圓周速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)又g聯(lián)系，并由這些輥?zhàn)酉蚯巴七M(jìn)，最終拉伸階段所使用的最終拉伸輥被加熱至200℃以上的溫度；通過(guò)將紗線(xiàn)送到至少一個(gè)張力降低輥而使紗線(xiàn)松馳的步驟，張力降低輥以低于最終階段拉伸輥的圓周速度的速度旋轉(zhuǎn)；以及卷繞紗線(xiàn)的步驟。
考慮到作為輪胎簾子線(xiàn)以及大多數(shù)其它的工業(yè)紗線(xiàn)的應(yīng)用，本發(fā)明的長(zhǎng)絲具有3～9的單絲旦數(shù)(標(biāo)稱(chēng))，6旦為最常用的。紗線(xiàn)-般超過(guò)200旦，通常紡成具有210，315，420，630，840，1260，1680和1890旦(標(biāo)稱(chēng))盡寸的紗線(xiàn)束。
根據(jù)本發(fā)明，張力降低輥被加熱到200℃以上溫度。美國(guó)專(zhuān)利US-3,311,691所描述的方法用的是未加熱的張力降低輥，根據(jù)這一份專(zhuān)利披露的工藝方法，當(dāng)在高的降低率百分比的情況下生頭時(shí)，必須在卷繞之前，先將紗線(xiàn)在生頭槍內(nèi)保持10～15分鐘，同時(shí)，要等著從熱的腔內(nèi)出來(lái)的熱紗線(xiàn)將張力降低輥加熱到約110℃的工作溫度。此后，才可能從張力降低輥到卷繞進(jìn)行生頭，并在8-9％的降低力的情況下，保持良好的紡絲連續(xù)性。在生頭時(shí)，如果張力降低輥的溫度低于90℃，則從熱的腔內(nèi)出來(lái)的、向前運(yùn)行的紗線(xiàn)就會(huì)冷卻、拉長(zhǎng)并在張力降低輥上形成非常松散的繞圈層。這些繞圈如此的松散以致于經(jīng)常發(fā)生從其輥上脫落，導(dǎo)致不良的紡絲連續(xù)性。
提高張力降低輥的溫度可產(chǎn)生較大的機(jī)上紗線(xiàn)縮率，在這些輥上產(chǎn)生較高的紗線(xiàn)張力，并因此在工位生頭期間和正常的運(yùn)行期間產(chǎn)生穩(wěn)定的紗線(xiàn)繞圈。使用表面溫度約200℃的加熱的張力降低輥，則在出現(xiàn)紗線(xiàn)繞圈不穩(wěn)定現(xiàn)象之前，最大的降低率百分比可達(dá)約12％。但是，即便使用加熱的張力降低輥，也不能生產(chǎn)出具有在160℃時(shí)低于4％的干熱縮率的高強(qiáng)度紗線(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，為了進(jìn)一步降低縮率，在加熱的最終階段拉伸輥和加熱的張力降低輥之間，給紗線(xiàn)連接了一個(gè)張力控制裝置，用以提高向張力降低輥輸送的紗線(xiàn)上的張力。張力控制裝置的操作最好是能充分地提高向上述張力降低輥輸送的紗線(xiàn)上的張力，以便穩(wěn)定紗線(xiàn)的軌跡并防止紗線(xiàn)在張力降低輥上滑動(dòng)。多種張力控制裝置中的任何一種都可以使用，比如，驅(qū)動(dòng)輥，制動(dòng)輥等，最理想的張力控制裝置是至少一個(gè)靜止的、通常為圓筒狀的緩沖小輥，有益的是，該輥具有0.5～2.0英寸的直徑。該小輥可以用任何材料制造，但應(yīng)當(dāng)具有一個(gè)低摩擦、耐磨的表面。理想的是，為了將涂在小輥上的潛在的整理劑油減至最少并由此在獲得良好的紗線(xiàn)質(zhì)量和產(chǎn)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的紡絲連續(xù)性，將緩沖小輥冷卻到50℃以下溫度，例如通過(guò)內(nèi)部循環(huán)的冷卻液體將其冷卻。在下面更加詳細(xì)描述的最佳實(shí)施例中，使用了兩個(gè)靜止的、通常為圓筒狀的緩沖小輥，這些小輥中的每一個(gè)輥在它的一部分表面上接觸紗線(xiàn)，以便使總的包圍角為80°-180°。一些導(dǎo)向小輥可以同緩沖小輥一起使用，以便精確地定位喂送到張力降低輥上的紗線(xiàn)束。
意想不到的是，在最終階段拉伸輥和張力降低輥之間的張力控制裝置對(duì)進(jìn)一步穩(wěn)定張力降低輥上的紗線(xiàn)繞圈且不導(dǎo)致過(guò)分的紗線(xiàn)斷裂是有十分有效的。再者，穿過(guò)張力控制裝置的張力降低了離開(kāi)于熱的第二階段輥的紗線(xiàn)張力，因此，允許在這個(gè)高溫區(qū)出現(xiàn)額外的“機(jī)上(on-machine)”紗線(xiàn)松馳現(xiàn)象。因此，正是由于加熱到至少200℃的張力降低輥和用以提高向張力降低輥傳送的紗線(xiàn)上的張力的張力控制裝置的結(jié)合，使得能夠達(dá)到至少11％的降低率，甚至高達(dá)15％或者更高而不會(huì)產(chǎn)生使用已知方法所可能產(chǎn)生的問(wèn)題。
在已知的方法中，張力降低輥和卷繞之間的速度差被加以控制，以便維持所要求的0.15-0.25克/旦的卷繞張力，從而獲得好的卷裝成型。
本發(fā)明的方法適合于聚酰胺紗線(xiàn)的更高速度的加工。因此，能夠很容易地達(dá)到超過(guò)2000碼/分鐘的卷繞速度，而且是比較理想的，2400碼/分鐘的速度和2400碼/分鐘以上的速度是完全可能達(dá)到的，而且也是更理想的。
現(xiàn)在參照


。圖1示出了基于本發(fā)明的兩步拉伸方法，為的是將紗線(xiàn)拉伸至少5.0×。在第一拉伸階段，由驅(qū)動(dòng)輥2和相應(yīng)的分離輥3將含有潤(rùn)滑整理劑(整理劑的應(yīng)用未示出)的聚酰胺紗線(xiàn)1向前推進(jìn)，驅(qū)動(dòng)輥2和相應(yīng)的分離輥3作為紗線(xiàn)1的喂入輥裝置。驅(qū)動(dòng)輥5和相應(yīng)的分離輥6構(gòu)成第一拉伸階段的拉伸輥裝置，以及作為第二階段的喂入輥。設(shè)置一個(gè)通常由耐磨材料比如氧化鋁、藍(lán)寶石、鍍鉻板等制成的拉伸點(diǎn)固定棒4，作為第一拉伸區(qū)的摩擦件，以便確定拉伸點(diǎn)。在第一拉伸階段所給予的拉伸量可以在例如2.2X和5.0X之間。
紗線(xiàn)1從輥5和6進(jìn)入第二拉伸階段，并在同一個(gè)拉伸輔助件7摩擦接觸的同時(shí)，呈螺旋狀地向前推進(jìn)，第二拉伸階段的大部分拉伸量在拉伸輔助件7上完成。理想的是，紗線(xiàn)在拉伸輔助件7上沿一個(gè)具有圍繞該件的主要部分(例如，在約2/3米的長(zhǎng)度之外)約 圈的延長(zhǎng)螺旋形路徑運(yùn)行。在描述的最佳輔助拉伸件中，件7呈圓柱形并具有一個(gè)耐磨的圓柱表面，例如，可以用鍍鉻的鋼制得這種表面。拉伸輔助件7最好還是筒狀的，以便于加熱裝置能設(shè)置在它的內(nèi)部。可以使用任何的加熱裝置，比如，使一種熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)在管子的內(nèi)部循環(huán)，或者是一個(gè)與管子隔開(kāi)的芯部加熱元件，它裝有一個(gè)電阻加熱元件。后面那種類(lèi)型的拉伸輔助件已經(jīng)公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利US-4,880,961。
拉伸輔助件7包括一個(gè)安裝裝置8，其用一臺(tái)馬達(dá)9以低的速度比提供轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，呈螺旋狀向前推進(jìn)的紗線(xiàn)將不同該件的相同區(qū)域接觸，因此，在該元件的表面上將產(chǎn)生均勻一致的磨損。
紗線(xiàn)從拉伸輔助件7直接向前推進(jìn)至驅(qū)動(dòng)輥12和13，這兩個(gè)輥起著第二階段拉伸輥的作用。這些輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是這樣的——即給予紗線(xiàn)的拉伸量通常至少為1.1X。此外，輥12和13被加熱并被用來(lái)在一個(gè)加熱的環(huán)境下，以基本上恒定的長(zhǎng)度，將至少一圈紗線(xiàn)保持在其上。輥的表面溫度一般至少200℃。在紗線(xiàn)高速度的情況下；在恒定長(zhǎng)度上的合適的加熱時(shí)間是通過(guò)將推進(jìn)的紗線(xiàn)圍繞輥?zhàn)尤舾扇Χ_(dá)到的。盡管其它的加熱裝置也可以使用，但用于輥?zhàn)?2和13的最理想的加熱系統(tǒng)是使用一個(gè)熱處理室10，該熱處理室是一個(gè)絕熱的箱體，其由導(dǎo)管11供給熱空氣。
當(dāng)紗線(xiàn)離開(kāi)熱處理室之后，加熱到至少200℃的輥?zhàn)?4和15作為張力降低系統(tǒng)，并具有比輥?zhàn)?2和13低至少11％的圓周速度，以便達(dá)到11％或者11％以上的降低量。輥14和15是由電感應(yīng)加熱的輥?zhàn)?，并封閉在一個(gè)絕熱室16內(nèi)，以便保持熱量。在第二階段拉伸輥和張力降低輥之間，緩沖小輥19和20起提高向張力降低輥推進(jìn)的紗線(xiàn)上的張力的作用。在所述的最佳方法中，緩沖小輥19和20是直徑1.25英寸的圓柱，并具有一個(gè)由涂了氧化鋁的鋼所提供耐磨的圓柱表面。所述小輥也是管狀的，以便冷卻裝置可設(shè)置在其內(nèi)部，使小輥冷卻到50℃或者50℃以下，例如，用循環(huán)的冷卻液進(jìn)行冷卻。
紗線(xiàn)從加熱的張力降低輥14和15出來(lái)之后通過(guò)一個(gè)導(dǎo)紗器7和與其相應(yīng)的常規(guī)卷繞裝置18將紗線(xiàn)卷繞起來(lái)。還使用了一個(gè)常規(guī)的紗線(xiàn)往復(fù)機(jī)構(gòu)(未示出)來(lái)形成合適的紗線(xiàn)卷裝。
在本發(fā)明的最佳方法中，該方法使用了一個(gè)連續(xù)的聚合器，該聚合器同上述的紡絲和拉伸步驟相聯(lián)系。
本發(fā)明的方法可以用來(lái)生產(chǎn)具有甲酸相對(duì)粘度(RV)至少為60、至少9.5克/旦的強(qiáng)度、低于3.5％的干熱縮率和低于2.5％的輪胎簾子線(xiàn)縮率的復(fù)絲紗線(xiàn)。
本發(fā)明的紗線(xiàn)的聚合物最好是聚(己二酰己二胺)。就聚合物的粘度來(lái)說(shuō)，在甲酸中測(cè)量的相對(duì)粘度(RV)若至少90則也是比較理想的。就MalloryCT疲勞來(lái)說(shuō)，在一千次循環(huán)里達(dá)到破壞程度的MalloryCT疲勞若至少為78+(0.92)×(紗線(xiàn)旦)則是理想的，MalloryCT在Mallory管中測(cè)量的，在此管中，簾子線(xiàn)根數(shù)，等于由85.9-(0.054)×(紗線(xiàn)旦數(shù))+(0.000013)(紗線(xiàn)旦數(shù))2公式所化成的最接近的整數(shù)。
工業(yè)用紗線(xiàn)的價(jià)值是與它的強(qiáng)度成正比、與它的縮率成反比的。此外，當(dāng)用作輪胎簾子布線(xiàn)時(shí)，希望紗線(xiàn)的性能足夠穩(wěn)定，以便當(dāng)紗線(xiàn)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)化成輪胎簾布線(xiàn)時(shí)仍保持這些性能。這種強(qiáng)度高于9.5克/旦，且具有在160℃時(shí)低于3.5％、理想的是在160℃時(shí)低于3.0％的非常低的干熱縮率的高強(qiáng)度紗線(xiàn)用作工業(yè)紗線(xiàn)特別有價(jià)值。這種價(jià)值反映在紗線(xiàn)強(qiáng)度與紗線(xiàn)干熱縮率的比值。(Ty/Sy)上，就本發(fā)明的紗線(xiàn)來(lái)說(shuō)，該比值至少是3.0(克/旦)/％，理想的是至少3.5(克/旦)/％。此外，當(dāng)作為輪胎簾子布線(xiàn)干熱縮率測(cè)量時(shí)，其縮率在160℃時(shí)低于2.5％，理想的是在160℃時(shí)低于2.0％，該縮率顯著低于上述紗線(xiàn)上的非常低的縮率。這種低的輪胎簾子布線(xiàn)縮率的獲得，僅僅伴隨著轉(zhuǎn)化期間適度的強(qiáng)度損失。這一值反映在輪胎簾布線(xiàn)強(qiáng)度與簾布線(xiàn)干熱縮率的比值(Tc/Sc)上，就本發(fā)明的紗線(xiàn)來(lái)說(shuō)，該比值大于4.0(克/旦)/％，理想的是大于4.5(克/旦)/％。
本發(fā)明產(chǎn)品的另一方面是它的非常高的韌度值，該韌度值是從紗線(xiàn)強(qiáng)度和紗線(xiàn)斷裂伸長(zhǎng)率的乘積計(jì)算出來(lái)的。本發(fā)明的紗線(xiàn)理想的是具有至少215(克/旦)·％的韌度值。對(duì)于本發(fā)明的紗線(xiàn)來(lái)說(shuō)，具有至少21％的伸長(zhǎng)量也是比較好的。
測(cè)試方法狀態(tài)調(diào)整在測(cè)試之前，先將打包的紗線(xiàn)在55％±2％的相對(duì)濕度，74°F±2°F(23℃±1℃)的環(huán)境下適應(yīng)2個(gè)小時(shí)，并在類(lèi)似的環(huán)境下測(cè)量，除非另有說(shuō)明。相對(duì)粘度相對(duì)粘度是指在25℃的溫度條件下，用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)得的溶液和溶劑的粘度的比值。所用溶劑是含有10％(重量)水的甲酸。溶液是溶于溶劑中的8.4％(重量)的聚酰胺聚合物。旦尼爾(旦)旦尼爾或者線(xiàn)密度是指9000米長(zhǎng)的紗線(xiàn)重量(以克計(jì))。旦是通過(guò)把一根紗線(xiàn)向前推進(jìn)一個(gè)已知的長(zhǎng)度(從復(fù)絲紗線(xiàn)卷裝到一個(gè)旦尼爾卷軸，該長(zhǎng)度通常為45米)，并在天平是稱(chēng)重(精確到0.001克)而測(cè)得的。然后，從45米長(zhǎng)的重量計(jì)算出紗線(xiàn)的旦尼爾(旦)。抗拉性能抗拉性能(強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及模數(shù))是按照Li在美國(guó)專(zhuān)利US-4,521,484的第2欄第61行～第3欄第6行所描述的方法測(cè)量的，它的這部分內(nèi)容本文引作參考。
初始模數(shù)是從所畫(huà)的一根與應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)的“初始”直線(xiàn)部分相切的直線(xiàn)的斜率確定的?！俺跏肌敝本€(xiàn)部分被定義為從滿(mǎn)負(fù)荷的0.5％開(kāi)始的那段直線(xiàn)部分。例如，對(duì)于600-1400旦紗線(xiàn)來(lái)說(shuō)，滿(mǎn)負(fù)荷是50.0磅，那么，應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)的“初始”直線(xiàn)部分將從0.25磅開(kāi)始。對(duì)于1800～2000旦的紗線(xiàn)來(lái)說(shuō)，滿(mǎn)負(fù)荷是100磅，則曲線(xiàn)的初始直線(xiàn)部分將從0.50磅開(kāi)始。韌度韌度是從所測(cè)量的強(qiáng)度(克/旦)和所測(cè)量的斷裂伸長(zhǎng)率(％)的乘積計(jì)算出來(lái)的。紗線(xiàn)干熱縮率干熱縮率是在由英國(guó)哈利法克斯市(Halifax)“Testrite Ltd”生產(chǎn)的“Testrite”縮率儀上測(cè)得的。在160℃溫度和0.05克/旦的負(fù)荷下，將一根長(zhǎng)約24英寸(約61厘米)的復(fù)絲紗線(xiàn)插進(jìn)“Testrite”縮率儀，并在兩分鐘之后記錄縮率。在0.05克/旦的負(fù)荷下，確定初始長(zhǎng)度和最后長(zhǎng)度。初始長(zhǎng)度在紗線(xiàn)處在160℃溫度時(shí)測(cè)量。為了確保精確，紗線(xiàn)溫度通過(guò)在紗線(xiàn)上附著熱電耦而校正。輪胎簾子線(xiàn)干熱縮率簾子線(xiàn)是用下面描述的浸漬/拉伸簾子線(xiàn)制備方法制備的，而其干熱縮率是用上面的紗線(xiàn)干熱縮率測(cè)量方法測(cè)量的。MalloryCT(壓縮-膨脹)疲勞紗線(xiàn)的疲勞試驗(yàn)用的是公知的MalloryCT疲勞試驗(yàn)(US-2,412,524)。在該試驗(yàn)中，用粘合劑處理過(guò)的、2-股的、10×10加捻后的簾子線(xiàn)是用下面描述的浸漬/拉伸簾子線(xiàn)制備方法的處理?xiàng)l件制備的，將簾子線(xiàn)這樣塑化于一個(gè)橡膠管中——即簾子線(xiàn)的軸線(xiàn)與管子的軸線(xiàn)平行，而且，在Mallory管子中的簾子線(xiàn)的根數(shù)由下面的等式確定簾子線(xiàn)根數(shù)＝85.9-(0.054)×(紗線(xiàn)旦數(shù))+(0.000013)×(紗線(xiàn)旦數(shù))2，化成的最接近的整數(shù)。
將管子夾在兩個(gè)心軸中，并彎曲90度角。在試驗(yàn)的自始至終一直對(duì)管子施加50磅/英寸2的空氣壓力。心軸以850轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著每一根心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，受試驗(yàn)的簾子線(xiàn)就經(jīng)受交替的壓縮和膨脹，當(dāng)管子破裂并失去空氣壓力時(shí)，則試驗(yàn)結(jié)束，將心軸循環(huán)的圈數(shù)記錄下來(lái)。
常用的簾子線(xiàn)和管子構(gòu)成如下簾子線(xiàn)構(gòu)成旦 每根簾子線(xiàn)捻度每個(gè)管子中簾的紗線(xiàn)根數(shù)子線(xiàn)的根數(shù)840 2 10×10 5012602 10×10 3818902 10×10 30浸漬/拉伸簾子線(xiàn)制備浸漬/拉伸簾子線(xiàn)是按下列步驟制備的將紗線(xiàn)轉(zhuǎn)化成常規(guī)的2股1260/1/2輪胎簾子線(xiàn)(單紗捻度＝10＇2＇tpi每英寸捻數(shù))；纜捻度＝10＇S＇tpi)，并在一個(gè)多頭、3-爐熱拉伸裝置上用下面的處理參數(shù)進(jìn)行處理，1/2/3爐的處理參數(shù)分別是溫度＝138℃/室溫/238℃；暴露時(shí)間＝108/54/54秒；施加的拉伸＝2.4/2.4/0.0％。在進(jìn)入第一爐之前，先讓簾子線(xiàn)進(jìn)入一種間苯二酚-甲酸-膠乳(D5A)浸液中(20％浸漬固體)。浸漬吸收量約為5％。
例子以下結(jié)合例子解釋本發(fā)明，這些例子的給出并不意味著限制本發(fā)明，份和百分率都是以重量為單位，除非另有說(shuō)明。
例子1-4和比較例A-E用在一臺(tái)連續(xù)的聚合器中制備的、具有70RV和100RV的聚己二酰己二胺為原料，根據(jù)聚合/紡絲/拉伸相聯(lián)合的加工方法，用圖1所示的拉伸設(shè)備生產(chǎn)840(標(biāo)稱(chēng))拉伸旦數(shù)、140根單絲的紗線(xiàn)。表1列出了所使用的條件，也描述了所生產(chǎn)的紗線(xiàn)和簾子線(xiàn)的性能。
比較例A-D說(shuō)明了美國(guó)專(zhuān)利US-3,311,691的方法。比較例E說(shuō)明了US-3,311,691的方法，只不過(guò)是張力降低輥被加熱到了200℃，且降低率百分比是12％。
例1-4說(shuō)明了本發(fā)明。通過(guò)加熱的張力降低輥和作為張力控制裝置的、冷卻到28℃且具有一個(gè)120°的總的包圍角的兩個(gè)緩沖小輥的使用，則在獲得高速卷繞所要求的高的降低率百分比的同時(shí)，能夠保證紗線(xiàn)繞圈在熱的張力降低輥上的穩(wěn)定性。這種比較大的機(jī)上紗線(xiàn)縮率能夠獲得具有非常低的干熱縮率同時(shí)還保持高的紗線(xiàn)強(qiáng)度的紗線(xiàn)。此外，生產(chǎn)的紗線(xiàn)是熱穩(wěn)定的，并表現(xiàn)出高的簾子線(xiàn)強(qiáng)度和非常低的簾子線(xiàn)縮率。
表1項(xiàng)目比較例 例子方法 A B C D E 1 2 3 4—聚合物的RV 7010010010010010010070100—第二階段拉伸輥的溫度(℃) 220 22020 240220220220220220—第二階段拉伸輥的速度(碼/分)2800 2800 2800 2800 2800 2800 2800 2800 2800總的拉伸比5.2 5.05.35.35.35.35.35.25.3—在張力降低輥之前設(shè)置緩沖小輥 未未 未 未 未 有 有 有 有—緩沖小輥的溫度(℃) - - - - - 28 28 28 28—張力降低(TDL) (TDL) Roll輥的溫度(℃) 110 110110120200200200230215—％降低率 5.13 5.48.08.012 12 15 13 13—卷繞紗線(xiàn)速度(碼/分)2667 2664 2598 2607 2506 2524 2464 2500 2492—卷繞速度-TLD速度(碼/分)+11 +15+22+31+42+60+84+64+56—％*+0.4 +0.5 +0.9 +1.2 +1.7 +2.4 +3.4 +2.6 +2.3—卷繞速度/第二階段拉伸輥速度 0.95 0.95 0.92 0.93 0.90 0.90 0.88 0.89 0.89
表1(續(xù))項(xiàng)目比較例 例子—紗線(xiàn) A B C D E 1 2 3 4—紗線(xiàn)的RV 67 94 94 94 94 94 94 67 94—紗線(xiàn)強(qiáng)度(克/旦)9.810.3 10.2 10.2 10.1 10.0 9.79.6 9.9—紗線(xiàn)的斷裂伸長(zhǎng)(％) 18 18 19 20 21 22 24 23 22—紗線(xiàn)在160℃的百分縮率 5.56.25.55.34.12.82.02.3 2.5—強(qiáng)度/％縮率(克/旦)％ 1.81.71.91.92.53.64.94.2 4.0—紗線(xiàn)韌度(克/旦)×％176185194204212220235221 220簾子線(xiàn)*—千循環(huán)至破壞程度的MalloryCT疲勞 4001000 1000 1000 1000 1000 1000 4001000—簾子線(xiàn)強(qiáng)度(克/旦) 8.28.78.68.58.58.48.28.18.3—簾子線(xiàn)在160℃時(shí)的縮率％4.55.24.54.33.11.81.01.31.5—簾子線(xiàn)強(qiáng)度/縮率％(克/旦)/％1.81.71.92.02.74.78.26.25.5*浸漬/拉伸輪胎簾子線(xiàn)
權(quán)利要求
1.一種聚酰胺的復(fù)絲紗線(xiàn)，該復(fù)絲紗線(xiàn)具有至少60的甲酸相對(duì)粘度(RV)，至少9.5克/旦的強(qiáng)度，低于3.5％的紗線(xiàn)干熱縮率和低于2.5％的輪胎簾子線(xiàn)干熱縮率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，所述的相對(duì)粘度(RV)至少為90。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，所述的紗線(xiàn)干熱縮率低于3.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，所述的輪胎簾子線(xiàn)干熱縮率低于2.0％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，所述的聚酰胺是聚(己二酰己二胺)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，該紗線(xiàn)具有至少215克/旦·％韌度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，該紗線(xiàn)具有至少21％的斷裂伸長(zhǎng)率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，該紗線(xiàn)強(qiáng)度/紗線(xiàn)干熱縮率(TY/SY)的比值大于3.0(克/旦)/％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紗線(xiàn)，其中，該紗線(xiàn)的TY/SY大于3.5(克/旦)/％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紗線(xiàn)，其中，該紗線(xiàn)的簾子線(xiàn)強(qiáng)度/簾子線(xiàn)干熱縮率Tc/Sc的比值大于4.0(克/量)/％。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紗線(xiàn)，其中，該紗線(xiàn)的Tc/Sc大于4.5(克/量)/％。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紗線(xiàn)，其中，該紗線(xiàn)千次循環(huán)至破壞程度的Mallory CT疲勞至少為78+(0.92)·(紗線(xiàn)旦)，其Mallory CT疲勞是在一個(gè)Mallory管子中測(cè)量的，管子中的簾子線(xiàn)根數(shù)等于由85.9-(0.054)·(紗線(xiàn)旦)+(0.000013)·(紗線(xiàn)旦)2所化成的最接近的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚酰胺的復(fù)絲紗線(xiàn)，該復(fù)絲紗線(xiàn)具有至少60的甲酸相對(duì)粘度(RV)，至少9.5克/旦的強(qiáng)度，低于3.5％的紗線(xiàn)干熱縮率和低于2.5％的輪胎簾子線(xiàn)干熱縮率。
文檔編號(hào)B60C9/00GK1147573SQ9610827
公開(kāi)日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1996年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月13日
發(fā)明者小·W·R·安德魯斯, 小·M·R·迪威特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司