尺寸稳定的聚酯纱及其制备方法
【专利摘要】一种用于制备适合用在高速轮胎和安全轮胎中、具有高断裂能以及良好尺寸稳定性的拉伸聚酯纱的连续纺丝-拉伸-卷绕工艺，包括：经喷丝头中的纺丝孔挤出熔融聚酯以形成一束熔融的纺丝；通过气态冷却介质使纺丝固化；将在第一导丝辊处的固化的丝的纺丝速度对于基于DMT的聚酯而言固定在4050至5000m/min的范围内、或对于基于PTA的聚酯而言固定在4500至5500m/min的范围内；对于基于DMT的聚酯而言以小于1.75、或对于基于PTA的聚酯而言以小于1.60的拉伸比率拉伸固化的丝以形成拉伸丝。该拉伸聚酯纱具有高非晶取向分布、高结晶度和粗结构。包括这种聚酯拉伸纱的浸渍帘线在较高温度下呈现优异的尺寸稳定性。
【专利说明】尺寸稳定的聚酯纱及其制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于技术应用、特别是用于充气轮胎的增强的拉伸聚酯复丝纱，其具有高断裂能以及良好的尺寸稳定性，并且涉及包括此类纱的浸溃帘线。根据本发明的聚酯复丝纱和浸溃帘线尤其可用于高速轮胎/高速胎和安全轮胎/漏气保用轮胎。因此，本发明还涉及包括此类纱和浸溃帘线的轮胎。此外，本发明涉及一种制造此类聚酯复丝纱的方法。
【背景技术】
[0002]用于技术应用——例如在充气轮胎的浸溃帘线中采用的聚酯纱是众所周知的。它们作为轮胎中的增强物已使用多年。然而，迄今为止，对于在高工作温度的充气轮胎(如高速轮胎和安全轮胎)的外胎中的使用而言，这些聚酯技术纱的性能不够好。对于这些高要求的轮胎应用，目前仍使用人造丝技术纱而不是聚酯纱。因此，聚酯技术纱的制造商持续地努力改善用于轮胎应用的聚酯纱和包括这些聚酯纱的浸溃帘线的性能，特别是断裂能和尺寸稳定性。
[0003]可由纱吸收的能量总量称为该纱的断裂能。纱的较高断裂能使纱能在更苛刻的条件下工作而不断裂。
[0004]拉伸纱的高断裂能也在浸溃帘线和仿固化(simulation cured)的浸溃帘线中导致高断裂能。
[0005]用于轮胎应用的技术纱的尺寸稳定性在许多情况下被定义为模量值与收缩值之和。聚酯技术纱在轮胎的工作温度下应呈现高模量(HM)和低收缩率(LS)。因此，此类聚酯纱也称为HMLS纱。然而，现有技术的尺寸稳定值难以彼此比较，因为几乎每个聚酯纱制造商都在不同条件下测量收缩率和模量。例如，现有技术的模量值被定义为在规定载荷(也称为拉力)下的伸长率EASL或EAST，其中记录有4.5g/d、4.0cN/dtex和41cN/dtex的不同载荷(拉力)。已针对在150°C至185°C的温度范围内和在I分钟至30分钟的停留时间范围内记录收缩率值。
[0006]轮胎帘线在轮胎的使用期间经历数个百分点/百分之几的变形，且因此TASE5%，即在5%的规定伸长率下的拉力，是在实际使用中轮胎帘线的性能模量的较好衡量方式。为了获得用于充气轮胎浸溃帘线中的技术纱的性能的可靠预测，优选在轮胎的工作温度下确定仿固化的浸溃帘线的TASE5%(TASE5%s.c.d.c.)。该浸溃帘线特性也由轮胎制造商评估。
[0007]已采用连续纺丝-拉伸-卷绕工艺(其中纱在一集成工艺中被纺制、凝固和拉伸)或两步骤工艺(其中未拉伸的凝固的纱被卷绕在筒管上，并且这些未拉伸的纱随后在单独的并条机上被拉伸)来制造高模量、低收缩率聚酯纱。采用两步骤工艺制造HMLS聚酯纱的优点是，可与拉伸条件独立地选择纺丝条件，以优化最终的拉伸纱的性能，但由于较高的操作成本，两步骤工艺本身没有连续工艺那么节省成本。相比之下，连续纺丝-拉伸-卷绕工艺具有经济优点，但已证实制造具有要求性能的拉伸聚酯纱以将这些纱应用在高要求轮胎中要困难得多。尤其地，在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中实现超过3700m/min的纺丝速度被认为是不可能的，因为在增加纺丝速度时观察到频繁的断丝。
[0008]W02008/156333A1公开了一种制造聚酯轮胎纱以代替冠带层应用中的PA66纱的两步骤工艺。在冠带层应用中，希望纱和帘线中的高收缩力以约束轮胎中钢带的运动。所公开的未拉伸的聚酯纱具有至少25%、优选为25至40%的结晶度和0.15或更小、优选为0.08至0.15的非晶取向系数(A0F)，以在拉伸纱和包括这些纱的帘线中获得高的收缩力。
[0009]US2005/0074607A1公开了以两步骤工艺拉伸未拉伸的纱对于在高纺丝线应力(即，高纺丝速度)下纺制的纱而言变得越来越困难。已知在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中拉伸此类未拉伸的纱存在的问题更大。
[0010]US2003/0143394A1公开了一种尺寸稳定的聚合复丝纱，其中未拉伸的纱具有在
0.02到0.15之间的双折射率，并且其中未拉伸的纱被拉伸至其最大拉伸比率的至少85%、更优选为至少90%。
[0011]US5, 242，645公开了一种在比较低的韧度下具有令人满意的耐久性的高强度聚酯纤维。该纱被拉伸至接近其最大拉伸比率。
[0012]JP6-136612公开了一种聚酯纱，其拉伸的总拉伸比率实现了在10%至13%的范围内的断裂伸长率。
[0013]US5, 067, 538公开了一种具有在6%至10%的范围内的断裂伸长率的聚酯纱。
[0014]W096/20299A1公开了一种制造聚酯纱的连续纺丝-拉伸-卷绕工艺，其增加了纺丝设备的输出，其中未拉伸的纱具有低于16%、优选为7.5%至12%的结晶度，并且其中未拉伸的纱以1.5至3.5的拉伸比率被拉伸。已发现，在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中以高于6000m/min的卷绕速度制造聚酯纱导致不稳定的纺丝工艺(拉伸纱中存在大量的断丝)，或导致工艺中的纱不具有有利的使用性能，除非未拉伸的纱具有低于16%的结晶度。
[0015]W02004/005594A1公开了一种用于制造具有改善的冷却的聚酯纱的连续纺丝-拉伸-卷绕工艺，包括通过冷却介质横向流动、随后通过自吸进行冷却来冷却挤出丝。该聚酯纱具有在10.0%至10.3%的范围内的尺寸稳定性，所述尺寸稳定性定义为在410mN/tex的规定拉力下的伸长率与在180°C下的热空气收缩率之和。
[0016]W02009/012916A2公开了一种用于制造聚酯纱的连续纺丝-拉伸-卷绕工艺，其中与W02004/005594的冷却相比进一步改善了挤出丝的冷却以防止热丝彼此粘住。该聚酯纱具有在10.3%至11.1%的范围内的尺寸稳定性，所述尺寸稳定性定义为在410mN/tex的规定拉力下的伸长率与在180°C下的热空气收缩率之和。
【发明内容】
[0017]本发明的一方面涉及通过在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中制造拉伸聚酯(优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))纱来提供拉伸聚酯纱，该聚酯纱具有高断裂能以及优良的尺寸稳定性，所述工艺包括:经喷丝头中的纺丝孔挤出熔融聚酯以形成一束熔融的纺丝；通过气态冷却介质使该纺丝固化；固定在第一导丝辊处固化的丝的纺丝速度；拉伸固化的丝以形成拉伸丝；以及将拉伸丝卷绕为拉伸聚酯纱，其中第一导丝辊处的纺丝速度在4050至5500m/min的范围内，并且其中未拉伸的纱以1.75或更小的拉伸比率被拉伸。
[0018]发明人出乎意料地发现了在很高的纺丝速度下的操作窗口，其中可实现稳定的纱生产，尽管通常的经验是认为在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中高于3700m/min的纺丝速度是不可能的。
[0019]现已发现，在第一导丝辊处的最佳纺丝速度取决于用在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中的聚酯的类型。基于DMT的聚酯应该优选以4050至5000m/min、更优选为4050至4500m/min、更加优选为4050至4300m/min、最优选为4100至4300m/min的速度纺丝。基于PTA的聚酯应该优选以4500至5500m/min、更优选为4500至5100m/min、最优选为4600至5100m/min的速度纺丝。
[0020]在这种很高的水平下、尤其在与挤出丝的快速冷却结合时，固定第一导丝辊处的纺丝速度被认为给位于纺丝孔与第一导丝辊之间的丝带来了高的纺丝应力，该应力导致丝的取向诱导结晶和纺制、未拉伸的丝中的高结晶度。第一导丝辊处以此类很高的纺丝速度纺制的未拉伸的丝还呈现至少为2.60的非晶取向分布系数(Fad)。
[0021]根据本发明的基于DMT的未拉伸的聚酯丝具有在2.60至4.00的范围内、优选在
2.80至3.60的范围内的Fad。基于PTA的未拉伸的聚酯丝具有在2.60至4.00的范围内、优选在2.60至3.10的范围内的Fad。
[0022]第一导丝辊处的具有高结晶度和高Fad的未拉伸的聚酯丝在拉伸之后获得了这样的拉伸聚酯丝:其具有高Fad和高的拉伸丝粗度。这些拉伸的聚酯丝和纱在充气轮胎中呈现高断裂能和改善的尺寸稳定性(EAST与HAS之和，或TASE5%s.c.d.C)。在拉伸固化的丝之后，根据本发明的拉伸丝具有至少1.40的非晶取向分布系数(Fad)。
[0023]包括具有至少1.40的Fad的拉伸聚酯纱的浸溃帘线在较高温度下呈现出色的尺寸稳定性(TASE5%s.c.d.c)，这使此类浸溃聚酯帘线能够在如例如在高速轮胎和安全轮胎中遇到的较高工作温度下用于充气轮胎中。
[0024]发明人出乎意料地发现了在很高的纺丝速度下的操作窗口，其中可实现稳定的纱生产，尽管通常的经验是认为在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中高于3700m/min的纺丝速度是不可能的。此外，已发现基于DMT的聚酯和基于PTA的聚酯具有不同的操作窗口。根据本发明，在用于生产拉伸聚酯复丝纱的连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中，第一导丝辊处的纺丝速度在聚酯基于DMT的情况下优选在4050至5000m/min的范围内、更优选4050至4500m/min、更加优选4050至4300m/min、最优选4100至4300m/min的范围内。在聚酯基于PTA的情况下，第一导丝棍处的纺丝速度优选在4500至5500m/min、更优选4500至5100m/min、最优选4600至5100m/min的范围内。
[0025]对于基于DMT的聚酯和基于PTA的聚酯而言，以第一导丝辊处的纺丝速度拾取的未拉伸纱的丝优选以8000m/min或以下、更优选为7500m/min或以下、更加优选为7250m/min或以下、最优选为7000m/min或以下的最大速度被拉伸。
[0026]出乎意料地，发明人发现，可以在连续的纺丝-拉伸-卷绕工艺中生产如例如在高速轮胎或安全轮胎中所需要的、尤其在高温下具有高断裂能和优异的尺寸稳定性的拉伸聚酯复丝纱，所述工艺包括:经喷丝头中的纺丝孔挤出熔融聚酯以形成一束熔融的纺丝；通过气态冷却介质使该纺丝固化；固定固化的丝在第一导丝辊处的纺丝速度；拉伸固化的丝以形成拉伸丝；以及将拉伸丝卷绕为纱，其中第一导丝辊处的纺丝速度在4050至5500m/min的范围内，并且对于基于DMT的聚酯而言未拉伸纱以1.75或以下的拉伸比率被拉伸，或对于基于PTA而言的聚酯而言以1.60或以下的拉伸比率被拉伸。
[0027]拉伸后的卷绕速度优选在6800至8000m/min、更优选为6800至7500m/min、最优选为6800至7200m/min的范围内。
[0028]在聚酯基于DMT的情况下，拉伸后的卷绕速度优选小于7500m/min，更优选小于7200m/min,最优选小于7000m/min。在聚酯基于PTA的情况下,拉伸后的卷绕速度优选小于8000m/min,更优选小于7800m/min,最优选小于7500m/min。
[0029]在一优选实施例中，纺制的丝在从喷丝头中的纺丝孔挤出之后、并在通过气态冷却介质固化之前直接穿过一被加热的套筒。这种被加热套筒将具有在0.1至1.0m的范围内的长度，优选具有在0.1至0.2m的范围内的长度。
[0030]在一更优选的实施例中，纺制的丝在两个步骤中通过用气态冷却介质进行冷却而固化，其中在第一冷却步骤中，气态冷却介质横向地流过丝束并基本上正好在入流的相对侧处离开该束丝，在第二冷却步骤中，通过围绕丝束的气态冷却介质的自吸进一步冷却丝束。在冷却步骤中，纺制的丝被快速地冷却，以使丝尽可能快地固化、同时还由于纺丝孔与第一导丝辊之间的高纺丝应力而具有高取向和连续结晶的聚合物链。
[0031]在另一优选实施例中，第一冷却步骤中的气态冷却介质由一位于流入侧的吹送装置吹送，并由一位于流入侧的相对侧的抽吸装置基本上完全从该丝束吸出。
[0032]在本发明的一更加优选的实施例中，第一冷却步骤中的气态冷却介质在一沿丝束方向的长度LI上从一吹送装置朝丝束横向地吹送(该长度从喷丝头紧下方开始、或在使用被加热套筒的情况下从被加热套筒紧下方开始)，并且气态冷却介质在一沿丝束的长度L2上通过抽吸而基本上完全离开丝束(该长度也从喷丝头紧下方开始、或在使用被加热套筒的情况下从被加热套筒紧下方开始)，其中抽吸长度L2与吹送长度LI的比率在0.13至
0.33的范围内，优选在0.17至0.29的范围内，更优选在0.20至0.26的范围内，且最优选在0.21至0.25的范围内。
[0033]在本发明的一优选实施例中，抽吸长度L2的绝对值在5至50cm、优选10至25cm、最优选12至21cm的范围内，并且吹送长度的绝对值在20至150cm、优选35至75cm、最优选49至58cm的范围内。
[0034]在第一冷却步骤中朝丝束横向地吹送的气态冷却介质流可以不仅从单个吹送装置吹送，而且可以从第二、第三等吹送装置吹送，其中这些横向吹送装置在流入侧彼此上下紧挨地定位并且总长度为LI。这些横向吹送装置中的每个原则上能以这样的气态冷却介质吹送体积操作:其可独立于每个其它横向吹送装置籍以操作的气态冷却介质吹送体积地设定。此外，这些横向吹送装置中的每个原则上能以这样的气态冷却介质温度操作:其可独立于每个其它横向吹送装置籍以操作的气态冷却介质温度地设定。
[0035]在本发明的方法的一优选实施例中，第一冷却区在流入侧具有第一横向吹送装置和紧邻的第二横向吹送装置，其中第一和第二横向吹送装置共同具有总长度LI，并且第一横向吹送装置以气态冷却介质的流速vll操作、且第二横向吹送装置以气态冷却介质的流速vl2操作，其中vll与vl2不同。
[0036]在本发明的方法的又一优选实施例中，第一冷却区在流入侧具有第一横向吹送装置和紧邻的第二横向吹送装置，其中第一和第二横向吹送装置共同具有总长度LI，并且第一横向吹送装置以气态冷却介质的温度Tll操作、且第二横向吹送装置以气态冷却介质的温度T12操作，其中Tll与T12不同。
[0037]两个上述实施例允许第一冷却区中的冷却条件特别精确地与变化的冷却要求相适应。
[0038]本发明的方法还可采用如下方式执行:在第二冷却区中，通过丝束附近的气态冷却介质的自吸进一步冷却丝束，其中气态冷却介质的温度在进入第二冷却区之前被控制。
[0039]根据本发明的工艺的一个特别优选的实施例包括第一导丝辊处的处于如上所述的操作窗口中的纺丝速度与通过在如上所述的两个冷却步骤中的气态冷却而快速地冷却挤出丝的组合，以获得拉伸聚酯纱中的期望Fad和拉伸纱中的期望尺寸稳定性(EAST与HAS之和，或TASE5%s.c.d.c),以及获得包括具有高Fad的拉伸聚酯纱的浸溃帘线。
[0040]将第一导丝辊处的纺丝速度固定在这种很高的水平下——尤其在与挤出丝的快速冷却相结合时——被认为给处于纺丝孔与第一导丝辊之间的丝带来了高纺丝应力，该应力导致丝的取向诱导结晶和纺制、未拉伸的丝中的高结晶度。第一导丝辊处以此类很高的纺丝速度纺制的未拉伸的丝还呈现至少2.60的非晶取向分布系数(Fad)。根据本发明的基于DMT的未拉伸的聚酯丝具有在2.60至4.00的范围内、优选在2.80至3.60的范围内的Fad。基于PTA的未拉伸的聚酯丝具有在2.60至4.00的范围内、优选在2.60至3.10的范围内的Fad。
[0041]具有高结晶度和高非晶取向分布系数的纺制、未拉伸的聚酯丝以相对低的拉伸比率被拉伸，以实现在拉伸聚酯纱中具有高非晶取向分布、同时保持粗的结构的拉伸聚酯丝。根据本发明工艺的聚酯丝中的晶体形成主要发生在纺丝孔与第一导丝辊之间。
[0042]在本发明中，未拉伸的聚酯纱优选以小于1.75的拉伸比率被拉伸。拉伸比率被理解为纺丝生产线中的纱的最大速度与第一导丝辊处的纺丝速度的比率。基于DMT的未拉伸的聚酯丝优选以在1.35至1.75的范围内、更优选在1.40至1.75的范围内、更加优选在
1.56至1.75的范围内、最优选在1.63至1.75的范围内的拉伸比率被拉伸。基于PTA的未拉伸的聚酯丝优选以在1.24至1.60的范围内、更优选在1.27至1.56的范围内、更加优选在1.40至1.56的范围内、最优选在1.43至1.52的范围内的拉伸比率被拉伸。
[0043]在拉伸固化的丝之后，根据本发明的拉伸聚酯丝具有至少1.40的非晶取向分布系数(Fad)。
[0044]在拉伸丝是基于DMT聚酯的情况下，Fad为至少1.40，优选至少1.45，且最优选至少1.50。在拉伸丝是基于PTA聚酯的情况下，Fad为至少1.40，优选至少1.50，且最优选至少 1.55。
[0045]根据本发明的拉伸聚酯丝还呈现由大晶体和大非晶域形成的粗结构。拉伸聚酯丝中的平均晶体尺寸(Sc)为至少3.0 X IO5A3,优选至少3.5X105A3，更优选至少4.0XlO5A3。拉伸聚酯丝中的非晶域的平均尺寸(Sa)为至少5.0X IO5A3,优选至少6.0 X IO5A3,更优选至少 7.5 X IO5A30
[0046]拉伸丝中的高非晶取向分布系数意味着在拉伸丝的(多个)非晶相中存在聚合物链的宽的取向分布。尽管(多个)非晶相中的聚合物链的高取向有助于拉伸丝的更高模量，但(多个)非晶相中的聚合物链的相同高取向也显著地导致不期望的高收缩率和收缩力。
[0047]在具有高非晶取向分布系数的拉伸聚酯丝中，(多个)非晶相中的一些聚合物链呈高取向并因而将对丝的模量有贡献。然而，其它聚合物链将处于几乎随机状态。在不受理论约束的情况下，相信纺丝期间由高应力诱发的结晶引起的、具有高熔点的高取向晶体的主链抵抗拉伸丝中(多个)非晶相内的聚合物链的收缩趋势，以获得具有很低的收缩值的拉伸聚酯纱。形成高取向晶体的主链的拉伸丝中的粗结构增加了拉伸的聚酯纱的模量。
[0048]根据本发明的拉伸聚酯纱具有至少70J/g的断裂能。优选地，拉伸聚酯纱具有在70至100J/g的范围内、更优选在70至90J/g的范围内、最优选在80至90J/g的范围内的断裂能。
[0049]根据ASTM D885确定断裂能，其中通过应力-应变曲线的积分计算断裂能。
[0050]根据本发明的拉伸聚酯纱具有在7.75至9.25%的范围内、优选在7.75至8.75%的范围内、更优选在8.00至8.75%的范围内的尺寸稳定性，所述尺寸稳定性定义为在规定拉力下的伸长率(EAST)与热空气收缩率(HAS)之和。
[0051]根据本发明的拉伸聚酯纱优选具有3.50%或以下、更优选3.25%或以下、更优选
3.00%或以下的HAS。
[0052]在410mN/tex的规定拉力下根据ASTM D885确定EAST。还在180°C的温度、5mN/tex的拉力和2分钟的停留时间下根据ASTM D885确定HAS。
[0053]W02004/005594工艺获得的拉伸聚酯纱具有高达65J/g的断裂能和10.0%或更高的尺寸稳定性(EAST+HAS)。根据本发明的拉伸聚酯纱具有比W02004/005594高的断裂能，以及在8.0至9.0%的范围内的提高的尺寸稳定性，相对改善为10至20%。
[0054]W02009/012916工艺获得的拉伸聚酯纱具有高达78J/g的断裂能以及10.3%或更高的尺寸稳定性(EAST+HAS)。对于W02009/012916的工艺，并没有实现高断裂能与优良尺寸稳定性的结合。
[0055]一些聚酯纱制造商在150°C的温度和30分钟的停留时间、但不对纱施加拉力的情况下确定在热空气中的收缩率，也称为自由收缩率或SHA。本发明的拉伸聚酯纱具有4.00%或以下、优选3.75或以下、更优选3.50或以下的SHA。
[0056]根据本发明的浸溃帘线具有至少60J/g的断裂能。优选地，浸溃帘线具有在60至100J/g的范围内、更优选在60至90J/g的范围内、最优选在65至80J/g的范围内的断裂倉泛。
[0057]根据本发明的仿固化浸溃帘线具有至少60J/g的断裂能。优选地，该仿固化浸溃帘线具有在60至100J/g的范围内、更优选在60至90J/g的范围内、最优选在65至80J/g的范围内的断裂能。
[0058]包括具有至少1.40的Fad的拉伸聚酯纱的浸溃帘线尤其在较高温度下呈现出色的尺寸稳定性，这使得根据本发明的帘线能够用在如例如在高速轮胎和安全轮胎中遇到的较高温度下工作的充气轮胎中。根据本发明的浸溃帘线在20°C下具有至少140mN/teX、优选至少 145mN/tex、更优选至少 150mN/tex 的 TASE5%s.c.d.c.。
[0059]在120°C的工作温度下的TASE5%s.c.d.c.对于在常规充气轮胎中使用的浸溃帘线而言很重要。根据本发明的浸溃帘线在TASE5%S.c.d.c.增加时将呈现改善的性能。根据本发明的浸溃帘线具有至少70mN/tex、优选至少80mN/tex的在120°C下的TASE5%s.c.d.c.ο
[0060]在150°C的高工作温度下的TASE5%s.c.d.c.对于在高要求轮胎应用(如高速轮胎和安全轮胎)中使用的浸溃帘线而言特别重要。根据本发明的浸溃帘线将在该高工作温度下呈现足够的性能，因为帘线具有至少60mN/tex、优选至少70mN/tex的在150°C下的TASE5%s.c.d.c.ο[0061]本发明的聚酯聚合物应理解为包含至少90mol%的重复的乙烯对苯二酸酯单元的聚合物。该聚酯可基于二甲基色胺(DMT)或精对苯二甲酸(PTA)。
[0062]轮胎帘线在轮胎的使用期间发生变形，且因此TASE5% (即在5%的规定伸长率下的拉力)是对实际使用中轮胎帘线的模量的很好衡量。为了获得用于充气轮胎浸溃帘线中的技术纱的性能的可靠预测，优选在轮胎的工作温度下确定仿固化的浸溃帘线的TASE5%(TASE5%s.c.d.c.)。
[0063]为了测试独特的特性组合，利用非常适合对比目的而且与这种纱将经受的处理(如果该纱将被用作橡胶制品中的增强材料)很好地配合的程序来扭转、捆扎和浸溃纱。以如下方式执行用于确定仿固化的浸溃帘线的TASE5% (TASE5%s.c.d.c.)的程序。
[0064]在Lezzeni抢线机上将具有约1440dtex的线密度的两根纱处理成一1440dtexXZ380X2S380 生帘线结构。
[0065]接下来，将水分散的封端异氰酸酯-例如5.5wt.%的封端二异氰酸酯(如己
内酰胺封端的亚甲基二苯异氰酸酯)在环氧化物(如脂肪族环氧化物)的水溶液中的分散液一涂敷至得到的生帘线。此后使帘线在20mN/teX的负荷下于150°C的温度下在热空气炉中干燥120秒。
[0066]第一干燥步骤之后直接接着一热拉伸步骤。帘线的该热拉伸在240°C的温度和70mN/tex的负荷下在热空气炉内进行30秒。
[0067]在热拉伸步骤之后，使帘线经过第二浸溃浴(该第二浸溃浴填充有20wt.%的间苯二酚甲醛乳胶在水中的分散液)，此后使帘线在220° C的温度和10mN/tex的负荷下在热空气炉内干燥30秒以获得浸溃帘线。
[0068]这些生帘线处理步骤可以例如在单帘线Litzer Computreater浸溃单元中执行。
[0069]浸溃帘线在不施加负荷的情况下在炉内于180°C下进行15分钟的自由收缩。该步骤称为仿固化，并且所获得的帘线称为仿固化浸溃帘线。
[0070]根据ASTM D885确定仿固化的浸溃帘线的TASE5% (Tase5%s.c.d.c.)。在20°C、120°C和 150°C 的温度下确定 TASE5%s.c.d.c.。
[0071]使用配备有干涉单色仪(DSIF00234-9,546nm)的 Carl Zeiss Jena Polarisation显微镜测量纱的双折射率。利用平行于偏振器定位的1/4λ延迟板执行根据“deSenarmont”的补偿方法。使浸入邻苯二甲酸二丁酯中的20根丝平行定位在载玻片之间并与偏振器成45°角安置。在端部处，丝被斜切，根据条纹(包括利用分析仪通过补偿发现的局部条纹)的数量确定平行和垂直于丝轴偏振的光的延迟的总相位差9。双折射率，Δη = φ/2ττ*λ/0,其中d为丝的直径。样本双折射率(Fab)为忽略最大值和最小值之后18根丝的平均双折射率。
[0072]根据以下程序确定纱的声波模量(Fas)。在一端夹住纱样品，使其水平地经过一对滑轮，并以2cN/tex在另一端装载。在滑轮之间，将两个压电转换器安置在纱上以用于以IOkHz的频率发射和接收60 μ s的声波脉冲。使用示波器以经由计数器调节脉冲的触发。在两分钟之后，分三次测量通过纱的脉冲传播时间，测量时间为60s、距离为120cm，随后距离为40cm。80cm的距离差除以平均传播时间等于纱中的声速。如在Davenport密度柱中测得的纱的密度与声速的平方的乘积等于纱的声波模量。[0073]根据双折射率和声波模量，可以计算纱的Fad，即非晶取向分布系数。Fad是伸直长度分布系数(contour length distribution factor) Fas/Fab,如在“Handbookof Applied Polymer Processing Technologies” ；Nicholas P.Cheremisinoff, PaulN.Cheremisinoff (ed.) ；Marcel Dekker Inc.，1996 ;ISBN0-8247-9679_9 中所描述的。
[0074]Fas代表处于非晶相的大部分取向聚合物链，而Fab代表在非晶相下的平均非晶取向。
【具体实施方式】
[0075]示例 I
[0076]已在305°C的温度下纺制相对粘度为2.04的基于DMT的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片，其中相对粘度在25°C下于Ubbelohde Viskosimeter (DIN51562)中、于I克聚合物在125克2，4，6-三氯苯酚与苯酚的混合物(基于重量的TCF:F比率为7:10)中的溶液内测量。已利用具有331个直径为800 μ m的孔的纺丝板纺制支数为1440dtex的纱。在喷丝头下方使用了温度为200°C的150_的加热套筒。纺制的丝随后在两个步骤中通过气态冷却介质固化，其中在第一冷却步骤中，气态冷却介质横向地流过一束丝并基本上在流入的正好相对侧离开该束丝，在第二冷却步骤中，通过丝束周围的气态冷却介质的自吸进一步冷却该丝束。加热套筒和冷却已在专利申请W02009/012916中被描述。将第一导丝辊处的纺丝速度设定为4107m/min。将拉伸之后的速度设定为7000m/min,并且将卷绕速度设定为6755m/min。
[0077]未拉伸的聚酯纱、拉伸聚酯纱和仿固化的浸溃帘线的特性被归纳在表I中。
[0078]示例 2
[0079]与示例I中一样执行聚酯纱的纺制，但是聚对苯二甲酸乙二醇酯芯片基于PTA，相对粘度为2.18，并且第一导丝辊处的纺丝速度在示例2A中被设定为4667m/min，而在示例2B中被设定为4827m/min。
[0080]未拉伸的聚酯纱、拉伸聚酯纱和仿固化的浸溃帘线的特性被归纳在表I中。
[0081]比较例
[0082]已评估由Performance Fibers Inc.以品名 A360 售卖并在 US2009/0011883A1 中公开的聚酯纱的样品。A360聚酯纱的特性被归纳在表I中。
[0083]表I
[0084]
【权利要求】
1.一种在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中制造拉伸聚酯纱的方法，包括:经喷丝头中的纺丝孔挤出熔融聚酯以形成一束熔融的纺丝；通过气态冷却介质使纺丝固化；固定在第一导丝辊处的固化的丝的纺丝速度；拉伸固化的丝以形成拉伸丝；以及将拉伸丝卷绕为纱，其中，在第一导丝辊处的纺丝速度对于基于DMT的聚酯而言在4050至5000m/min的范围内、或对于基于PTA的聚酯而言在4500至5500m/min的范围内，定义为纺丝生产线中的纱的最大速度与第一导丝辊处的纺丝速度的比率的拉伸比率对于基于DMT的聚酯而言为小于1.75、或对于基于PTA的聚酯而言为小于1.60，在两个冷却步骤中通过气态冷却介质使纺制的丝固化，其中在第一冷却步骤中，气态冷却介质横向地流过丝束并基本上正好在入流的相对侧处离开丝束，在第二冷却步骤中，通过丝束周围的气态冷却介质的自吸进一步冷却丝束。
2.根据权利要求1所述的制造拉伸聚酯纱的方法，其特征在于，在第一冷却步骤中，从位于流入侧的至少一个吹送装置吹送气态冷却介质，并通过位于流入侧的相对侧的抽吸装置将气态冷却介质基本上完全从丝束中吸出。
3.根据权利要求2所述的制造拉伸聚酯纱的方法，其特征在于，在沿丝束的吹送长度LI上从至少一个吹送装置将第一冷却步骤中的气态冷却介质横向地吹向丝束，并且气态冷却介质通过在沿丝束的抽吸长度L2上进行抽吸而基本上完全离开丝束，其中抽吸长度L2与吹送长度LI的比率落在0.13至0.33的范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制造拉伸聚酯纱的方法，其特征在于，拉伸之后的卷绕速度落在6800至8000m/min的范围内。
5.一种包括聚酯丝的拉伸聚酯纱，其特征在于，拉伸聚酯纱的断裂能为至少70J/g、且尺寸稳定性落在7.75至9.25%的范围内，其中尺寸稳定性定义为EAST与HAS之和。
6.根据权利要求5所述的拉伸聚酯纱，其特征在于，拉伸聚酯纱的尺寸稳定性落在7.75至8.75%的范围内。`
7.一种包括聚酯丝的拉伸聚酯纱，其特征在于，拉伸聚酯纱的断裂能为至少70J/g、且非晶取向分布系数为至少1.40。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的拉伸聚酯纱，其特征在于，拉伸聚酯纱的断裂能落在70至100J/g、优选70至90J/g、最优选80至90J/g的范围内。
9.一种聚酯浸溃帘线，包括根据权利要求5至8中任一项所述的拉伸聚酯纱，其特征在于，聚酯浸溃帘线的断裂能为至少60J/g，并且聚酯浸溃帘线的TASE5%s.c.d.c.在20°C时为至少 140mN/tex。
10.一种聚酯仿固化浸溃帘线，包括根据权利要求5至8中任一项所述的拉伸聚酯纱，其特征在于，聚酯仿固化浸溃帘线的断裂能为至少60J/g、TASE5%s.c.d.c.在20°C时为至少 140mN/tex。
11.根据权利要求10所述的聚酯仿固化浸溃帘线，其特征在于，聚酯仿固化浸溃帘线的断裂能落在60至100J/g、优选60至90J/g、最优选65至80J/g的范围内。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的聚酯仿固化浸溃帘线，其特征在于，仿固化浸溃帘线的TASE5%s.c.d.c.在120°C时为至少70mN/tex。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的聚酯仿固化浸溃帘线，其特征在于，仿固化浸溃帘线的TASE5%s.c.d.c.在150°C时为至少60mN/tex。
14.一种充气轮胎，包括根据权利要求5至8中任一项所述的拉伸聚酯纱。
15.一种充气轮胎，包括 根据权利要求9所述的聚酯浸溃帘线。
【文档编号】D01D5/088GK103608503SQ201280023642
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2011年5月18日
【发明者】B·克林斯, J·费林克, P·J·M·奥尔勒曼斯 申请人:Api研究所