聚酯长丝及其制造方法技术

通过熔融纺丝和拉伸得到的半结晶聚酯长丝，其特征在于它具有应力极限／伸长极限分别大于３００ＭＰａ和４％的弹性范围。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由半结晶聚酯制成的长丝及其制造方法。本专利技术的主题尤其是由具有高的机械性能的半结晶聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯)制成的长丝及拉伸这些长丝的方法。由聚酯制成的长丝，例如单丝或复丝，通常通过融纺聚酯得到，并且将得到的单丝接着进行拉伸操作，以使聚酯的结构发生取向并得到高的机械性能，例如高杨氏模量或弹性。拉伸操作可以在一个阶段完成，也可以在几个阶段完成。施加的总拉伸比通常约为6。然而，就诸如皮带、运输带或轮胎的增强成分之类的单丝应用场合而言或为了制备造纸机毛毡或丝网印花织物等，需要得到更高的机械性能。因为不可能对聚酯长丝施加高的拉伸比而不使聚酯长丝断裂，因此目前制造单丝的方法是有限的；因此最大拉伸比约为7到8。实际上，文献中已经公开了若干种拉伸聚酯单丝的方法。因此，日本专利J02091212通过实施例提及两步拉伸操作，第一拉伸操作施加的拉伸比为3.5到5，然后接着进行过度拉伸操作。这样总拉伸比为5到5.8。美国专利US3,998,920也公开了两步拉伸操作，其中第一拉伸比为4到6和总拉伸比为6到7.5。专利US3,963,678、US4,009,511、US4,056,652、US5,082,611和US5,223,187也公开了与上述拉伸方法相同的拉伸方法。此外，在通常的工业方法中，拉伸操作通常是在一个阶段完成，视具体情况而定接着进行过度拉伸阶段和/或松弛阶段。通过这些拉伸方法得到的单丝具有高的机械性能，例如断裂应力约为600Mpa和断裂伸长约为30％。这些长丝4％伸长时的应力小于500MPa和通常与小于4％的伸长和小于300MPa的应力相应的弹性范围较小。本专利技术的目的之一是提供一种具有更高的机械性能的新型，尤其是可以得到这种长丝的拉伸方法。本专利技术的主题特别是通过熔融纺丝得到的拉伸聚酯长丝，该长丝具有应力极限/拉伸极限分别大于300MPa和4％，优选大于600MPa和5％的弹性范围。弹性范围极限与离开弹性直线10％的应力=f(伸长)曲线的横坐标和纵坐标点一致，该弹性直线定义为应力=弹性模量×伸长。该应力=f(伸长)曲线是用长为50mm的样品在温度25℃和相对湿度50％下由Instron测试装置绘制的。拉伸速率为50mm/min。应力应该理解为力(单位N)同长丝起始截面(单位m2)的比。长丝应该理解为具有明显截面，例如直径大于20μm，和通常单独使用或同其他长丝结合使用制备缝纫丝线和帘子线的那些长丝；这些长丝就是通常所知的单丝。长丝也指具有小的截面或少的支数(可以小于1分特)，以纱线、纱条或粗纱的形式使用的长丝。此时，长丝在模下面形成纱线或粗纱，该纱线或粗纱将进行本专利技术的拉伸工艺。这些纱线或丝束特别用于纺织领域或作为工业纱，例如增强物体如轮胎，或用于制造无纺布、填料的纤维，制造例如纤维、毛屑的短纤纱。本专利技术的长丝拉伸后，能够进行松弛或热定形处理以得到想要的收缩率，该收缩率表征弹性范围或5％伸长的应力已得到改善。然而，关于拉伸长丝的性能得到的改善也可以在热定形或热松弛长丝中观察到。因此，对于相同的断裂伸长，该长丝比公知的长丝具有更高的断裂应力。根据本专利技术又一特征，在25℃，200MPa应力下，经过2500s后，该聚酯长丝具有的非瞬时蠕变小于1％，优选小于0.5％。在160℃，100MPa应力下，经过600s后测量的该非瞬时蠕变小于2％。有利地小于1％。根据本专利技术又一优选特征，该拉伸聚酯长丝5％拉伸时具有的应力(也就是F5)大于350MPa。5％拉伸时的应力表示为得到起始长度5％的伸长施加到长丝上的应力。根据本专利技术的又一特征，该拉伸聚酯长丝具有的杨氏模量大于9GPa，优选大于12GPa，和对于大于25％的断裂伸长，断裂应力大于700MPa。该长丝由聚酯或共聚酯制成，聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚联萘二甲酸乙二醇酯，共聚酯例如包括至少80％的对苯二甲酸乙二醇酯单元的共聚酯，该共聚酯也可以是其他的二酸或二醇的共聚酯，例如间苯二酸、p,p′-二苯基二甲酸、萘二甲酸、己二酸或癸二酸。聚对苯二甲酸乙二醇酯是优选的树脂。本专利技术的长丝与那些公知的聚酯长丝相比具有高的机械性能，特别是具备明显地更大的弹性范围。特别是当长丝用作单丝时，这些高性能是非常有利的。这样的单丝可以用于制造表面，例如运输带，或者同一根或多根单丝结合制造缝纫丝线或帘子线。具有更大弹性范围和更高断裂应力的这些长丝，由于它在没有形变危险(例如在织造或丝网印花工业)的情况下可能产生更大的应力，所以也用于纺织领域和工业纱。本专利技术的又一主题是制造聚酯长丝的方法，该方法包括拉伸一根或多根通过模融纺聚合物得到的长丝，和冷却以得到具有小于5％的低结晶度的长丝，然后视具体情况而定卷绕得到的长丝。本专利技术的方法包括将融纺得到的长丝进行包括下述步骤的拉伸操作-第一阶段，将长丝加热到第一温度T1并进行拉伸比λ1为1.3到2.5的拉伸，以使双折射增加Δn，使其最多等于下面定义的聚合物内禀双折射Δn0的15％，优选最多等于5％，和最终结晶度小于5％，-然后，第二阶段，将长丝加热到第二温度T2和按照大于拉伸比λ1的拉伸比λ2部分拉伸长丝，确定λ2的数值以便得到想要的断裂伸长的性能。在第二拉伸阶段，拉伸比可以等于所述长丝能够承受的最大拉伸比。因此，施加到第二阶段的拉伸比通常大于3，但可以达到5或6。根据Dumbleton(J.Pol.Sci.,A2,795,1968)，聚对苯二甲酸乙二醇酯的内禀双折射Δn0等于0.23。光学双折射Δn是用装有Berek型补偿器的偏光显微镜测量的。对于大直径的长丝，使用由相同物质制成的标准双折射膜达到部分附加补偿。这些膜的双折射本身是用装有Berek型补偿器的相同偏光显微镜测量的。该拉伸长丝可以视具体情况而定进行热处理，以使结构定形或得到特定的松弛度。根据本专利技术的又一优选特征，拉伸方法的第一阶段必须使聚合物的结晶度不增加或仅仅产生非常少量的结晶，以使最终结晶度小于2％。结晶度是根据下面的公式由长丝的相对密度值推导的。公式为相对密度=无定形相对密度×(1-结晶度)+晶体相对密度×结晶度。根据Daubeny,Bunn和Brown(Proc.Roy.Soc.London,1954,226,531)，聚对苯二甲酸乙二醇酯的无定形相对密度和晶体相对密度值分别为1.335和1.455。长丝的相对密度值是用Davenport梯度管测量的。对于聚对苯二甲酸乙二醇酯，两种液体是四氯甲烷和甲苯。根据本专利技术的一个特征，第一阶段施加的拉伸比有利的为1.4到2.0，以使得到的物质的双折射最多等于聚合物内禀双折射的2％。根据本专利技术的再又一特征，第二拉伸阶段能够施加到预拉伸长丝上的最大拉伸比有利的为4到8。因此，施加到长丝上的总拉伸比可能大于8并达到12到15，该拉伸比是采用一步拉伸法或含有过度拉伸的拉伸方法都无法达到的。第一拉伸阶段的温度T1有利的比聚合物的玻璃化转变温度Tg高30℃。例如，对于聚对苯二甲酸乙二醇酯(Tg=75℃)，该温度T1有利的为105℃到160℃。第二拉伸阶段的温度T2可以与T1相同，也可以与T1不同。本专利技术方法得到的长丝可以具有从几微米到几毫米变化范围很宽的直径。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：F·伯奎里尔，P·拉皮森尼，E·罗切，
申请(专利权)人：罗狄亚费尔泰克股份公司，
类型：发明
国别省市：