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CN101981239A - 纺丝方法 - Google Patents

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CN101981239A
CN101981239A CN2008801077145A CN200880107714A CN101981239A CN 101981239 A CN101981239 A CN 101981239A CN 2008801077145 A CN2008801077145 A CN 2008801077145A CN 200880107714 A CN200880107714 A CN 200880107714A CN 101981239 A CN101981239 A CN 101981239A
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Abstract

本发明涉及一种用于由热塑性材料纺制复丝纱的方法，所述方法包括以下步骤：通过喷丝头将熔融的材料挤出成具有多根单丝的单丝束，并在凝固后卷绕为复丝纱，其中喷丝头具有多个喷丝孔，单丝在该处排出的喷丝孔端部形成一喷丝孔出口平面，其中首先在喷丝头下方于第一冷却区中借助至少一个横向吹风操作利用气态冷却介质以及借助在相对侧上对该气态冷却介质的抽吸来冷却单丝束，然后在位于第一冷却区下方的第二冷却区中通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来进一步冷却单丝束，其特征在于，在第一冷却区中，气态冷却介质的所述至少一个横向吹风操作通过长度为L的吹风段AC来进行，其中吹风段AC具有朝向喷丝孔的上始端A和背离喷丝孔的下末端C，与吹风段AC相对地设置有部段BD，该部段BD具有朝向喷丝孔的始端B和背离喷丝孔的端部D，A、B之间的假想线AB平行于所述喷丝孔出口平面，其中部段BD具有长度L，其中部段BD分成长度为LBX的敞开的抽吸段BX和长度为LXD的封闭段XD，通过所述敞开的抽吸段BX抽吸气态冷却介质，其中比值LBX∶LXD在0.15∶1至0.5∶1的范围内。

Description

纺丝方法
技术领域
本发明涉及一种用于由热塑性材料纺制复丝纱的方法，所述方法包括以下步骤：通过喷丝头的多个喷丝孔将熔融的材料挤出成具有多根单丝的单丝束，并在凝固后卷绕为复丝纱；在喷丝头下方冷却单丝束。
本发明还涉及一种复丝纱，特别是聚酯复丝纱和包含这种聚酯复丝纱的帘子线。
背景技术
由WO 2004/005594已知一种如上所述的方法。在此，单丝束在喷丝头下方分两级进行冷却，其中，首先在喷丝头下方于第一冷却区中借助横向吹风操作利用气态冷却介质以及借助与该横向吹风操作相对侧的抽吸来冷却单丝束，然后在位于第一冷却区下方的第二冷却区中基本上通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来对单丝束进行进一步冷却。虽然WO 2004/005594中所述的方法能有效地对挤出的单丝进行冷却，但是存在对能够纺制总纤度大的、形稳性至少与由WO 2004/005594所述方法生产的纱线的形稳性一样好的、运行性能可接受的复丝纱的需求。
在此，下文缩写为“Ds”的形稳性是指在施加了410mN/tex的特定力后的百分比纱线伸长率(“特定张力下的伸长率”)EAST与在180℃、预张力为5mN/tex、测量持续时间为2分钟的情况下的百分比热空气收缩率(“热空气收缩率”)HAS的和，即Ds＝EAST+HAS，其中HAS是热空气收缩率的绝对值。
此外，“运行性能”是指每10kg纱线的纱结数(Flusenzahl)和每1000kg纱线的纱线断头率。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种方法，利用该方法能够由热塑性材料纺制总纤度大的、形稳性与由WO 2004/005594所述方法生产的纱线的形稳性至少一样好的、运行性能可接受的复丝纱。
所述目的通过一种用于由热塑性材料纺制复丝纱的方法来实现，该方法包括以下步骤：通过喷丝头将熔融的材料挤出成具有多根单丝的单丝束，并在凝固后卷绕为复丝纱，其中喷丝头具有多个喷丝孔，单丝在该处排出的喷丝孔端部形成喷丝孔出口平面，其中单丝束在喷丝孔下方于第一冷却区中首先借助至少一个横向吹风操作利用气态冷却介质以及与所述横向吹风操作相对的抽吸来进行冷却，然后在位于第一冷却区下方的第二冷却区中通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来进一步冷却单丝束，其特征在于，在第一冷却区中气态冷却介质的至少一个横向吹风操作通过长度为L的吹风段AC来进行，其中吹风段AC具有朝向喷丝孔的上始端A和背离喷丝孔的下末端C，在吹风段AC对面设置有部段BD，该部段BD具有朝向喷丝孔的始端B和背离喷丝孔的末端D，A、B之间的假想线AB平行于所述喷丝孔出口平面，其中部段BD的长度为L，其中部段BD分成长度为LBX的敞开的抽吸段BX和长度为LXD的封闭段XD，通过所述敞开的抽吸段BX吸走所述气态冷却介质，其中LBX∶LXD的比值在0.15∶1至0.5∶1之间。
利用本发明的方法，令人惊讶地可以没有任何粘结地直接从喷丝头纺出热塑性材料的单丝束(直接纺丝)，该单丝束的总纤度在1800dtex以上，其中，运行性能、即每10kg纱线的纱结数和每1000kg纱线的纱线断头率显著优于这样的复丝纱——该复丝纱由WO 2004/005594中所述的方法制造、与本发明方法的差别仅在于在第一冷却区中于整个长度BD＝L上进行气态冷却介质的抽吸。此外，所产生的复丝纱的形稳性，Ds＝EAST+HAS，至少与由WO 2004/005594所述方法产生的纱线的Ds一样好。
在纺制总纤度小于1800dtex的复丝纱时，与WO 2004/005594所述的方法相比，本发明的方法也改进了纺丝工艺的质量，其形式为在形稳性至少一样好的情况下具有明显小的每10kg纱线的纱结数以及同样明显小的每1000kg纱线的纱线断头率。
为实现本发明的方法所述的有利效果，本发明重要的是，部段BD分成长度为LBX的敞开的抽吸段BX和长度为LXD的封闭段XD，通过该敞开的抽吸段BX抽走气态冷却介质，其中LBX∶LXD的比值在0.15∶1至0.5∶1的范围内。
如果不将部段BD分成长度为LBX的敞开的抽吸段BX和长度为LXD的封闭段XD，而是第一冷却区中的抽吸在整个长度BD＝L上进行，则在其余工艺条件相同的情况下，
-要么单丝的粘结强得根本不可能纺制总纤度为1800dtex或更大的复丝纱(黑白相间的效果)，
-要么虽然可以通过减小拉伸比来纺制具有1800dtex以上的总纤度的复丝纱，但所生产的复丝纱的每10kg纱线的纱结数和每1000kg纱线的纱线断头率的值高得不可接受。此外，纱线的形稳性过小，即过大的Ds＝EAST+HAS的值。
虽然可以用在整个长度BD＝L上敞开的抽吸段来纺制总纤度小于1800dtex的单丝束，但是，在其余条件与本发明方法相同的情况下，纱结数和纱线断头率明显高于本发明的方法。
根据本发明，LBX∶LXD的比值在0.15∶1至0.5∶1的范围内。当LBX∶LXD的比值小于0.15∶1时，施加在单丝上的冷却效果不充分，造成单丝粘结在一起。当LBX∶LXD的比值大于0.5∶1时，不能获得足够稳定的运行性能。
在本发明方法的一种优选的实施例中，LBX∶LXD的比值在0.2∶1至0.4∶1的范围内，尤其优选在0.25∶1至0.35∶1的范围内，更优选在0.27∶1至0.33∶1的范围内。
抽吸段BX的绝对长度LBX和封闭段XD的绝对长度LXD可在宽泛的范围内调整——只要它们的比值LBX∶LXD落在本发明所述的范围内即可。为了特别突出地得到本发明方法的前述有利效果，优选LBX的长度位于5cm至50cm的范围内，而LXD的长度位于20cm至150cm的范围内。特别优选地，本发明的方法以10cm至25cm范围内的LBX的值和35cm至75cm范围内的LXD的值来实施。更优选地，本发明的方法以12cm至21cm范围内的LBX的值和49cm至58cm范围内的LXD的值来实施。
根据本发明，A、B之间的假想线平行于喷丝孔出口平面。吹风段AC与假想线AB成一角度α而抽吸段BX与假想线AB成一角度β，其中α、β的值可以相等或不等。在本发明方法一种优选实施例中，吹风段AC与假想线AB所成的角度α为60°至90°，而抽吸段BX与假想线AB所成的角度β为60°至90°。
在本发明方法的一种特别优选的实施例中，吹风段AC与假想线AB成90°的角α，而抽吸段BX与假想线AB成90°的角β。
在本发明方法的更优选的实施例中，吹风段AC与假想线AB所成的角α为60°至＜90°，而抽吸段BX与假想线AB所成的角β为90°。
原则上，在实施本发明方法时，抽吸段BX与假想线AB所成的角度β可以不等于段XD与假想线AB所成的角度β’。然而，优选这样地实施本发明的方法，使得角度β与β’相等。
在根据本发明的方法中，单丝束在第一冷却区中借助横向吹送气态冷却介质以及借助与横向吹风操作相对的、通过抽吸段BX进行的抽吸来进行冷却。这例如可这样进行，使得单丝束在长度为L的吹风段AC和长度为LBX的抽吸段BX之间引导穿过。还存在另一种可能性，即，使单丝流分流并例如在第一冷却区中于两股单丝流之间的中间位置处布置长度为L的吹风段AC——该吹风段例如形成为长度为L的有孔的管。于是，在此实施例中，可将气态冷却介质通过长度为L的吹风段AC从单丝束的中心向外吹送通过单丝束而抵达外侧，并通过长度为LBX的抽吸段BX吸走气态冷却介质。此外，本发明的方法还能这样实施，即，延伸经过单丝流的中心位置的穿孔管用作具有长度LBX的抽吸段BX并吸走气态冷却介质，其中该气态冷却介质由长度为L的吹风段AC从外向里地横向吹送。
本发明方法优选的是，气态冷却介质在第一冷却区中的流速在0.1～1m/s之间。在此速度下，实现在很大程度上没有缠结、在结晶时不形成皮/芯差异的均匀的冷却。
在本发明方法的另一优选的实施例中，在于第一冷却区中给至少一个横向吹风操作提供给气态冷却介质之前，借助第一调温装置对气态冷却介质进行调温，即冷却或加热。该实施例使得能够与周围温度无关地控制工艺过程，这对于所述方法的例如与日夜差异或夏冬差异有关的长期稳定性具有有利的效果。
在本发明方法中，冷却的第二阶段借助自动抽吸(“自吸式纱线冷却法”)来进行。在此，单丝束夹带着位于其周围的气态冷却介质、例如周围空气并因此被进一步地冷却。在此情况下，出现气态冷却介质的大体上平行于单丝束行进方向的流动。这里重要的是，气态冷却介质至少从两侧接触单丝束。
在本发明方法中，这可这样来实现：使得自吸单元由两个平行于单丝束延伸的多孔材料、如多孔板形成。板的长度为至少10cm，长的话可高达好几米。这种自吸段的长度一般为30cm至150cm，该长度也适用于本发明的方法。
通过刚才所述的方式可以实施本发明方法的一种优选的实施例，其中在第二冷却区中单丝束这样在多孔材料、如多孔板之间被引导，使得气态冷却介质可通过单丝束中单丝的自吸作用从两侧接触单丝。
在本发明方法的另一优选实施例中，单丝束在第二冷却区中被引导通过多孔管。这种“自吸式管道”是为本领域技术人员所知的。这种自吸式管道使得能以在很大程度上避免缠结的方式通过单丝束夹带气态冷却介质。在此，所述多孔管的孔隙率PRohr＝Fo/F在0.1至0.9的范围内，特别优选在0.30至0.85的范围内，其中Fo为管道的开孔的外表面积而F为管道的总的外表面积。
然而，也可这样将第二冷却区构造成“自吸区”，使得形成具有方形或矩形截面的甬道，其中甬道的壁部由两个彼此对置的封闭板和两个彼此对置的多孔板形成。在此，一多孔板的孔隙率为P1＝Fo1/F1，其中Fo1为该板的开孔面积，F1为该板的总面积。此外，另一多孔板的孔隙率为P2＝Fo2/F2，其中Fo2为该板的开孔面积，F2为该板的总面积。在此，一个板的孔隙率P1可等于或不等于另一板的孔隙率P2。P1和P2的值优选位于0.1至0.9的范围内，尤其优选位于0.2至0.85的范围内。
可以对在第二冷却区中通过单丝束抽吸的冷却介质进行调温，例如通过使用换热器进行调温。此实施例使得能够与周围温度无关地控制工艺过程，这对于例如与日夜差异或夏冬差异有关的方法长期稳定性具有有利的效果。
在喷丝头或喷丝板与第一冷却区的始端之间通常还设置有加热管。根据单丝类型的不同，本领域技术人员所熟悉的该部件的长度为10～40cm之间。
如所提及的，本发明方法包括位于第一冷却区中的至少一个气态冷却介质的横向吹风操作。这意味着，第一冷却区可不仅仅具有第一横向吹风操作，而是还可具有第二、第三横向吹风操作等，其中这些横向吹风操作紧接地、顺序地布置在吹风段AC上，总体长度为L。在此，原则上，所述横向吹风操作中的每一个都能以这样的气态冷却介质吹风量工作——该吹风量可与其它各横向吹风操作中用来工作的气态冷却介质吹风量无关地进行设定。此外，原则上，这些横向吹风操作中的每一个都能以这样的气态冷却介质温度工作——该温度可与其它各横向吹风操作中用来工作的气态冷却介质温度无关地进行设定。
在本发明方法的一种优选实施例中，第一冷却区在吹风段AC上具有第一横向吹风操作和紧接着该第一横向吹风操作的第二横向吹风操作，其中第一、第二横向吹风操作的总长度为L，其中第一横向吹风操作以流速为v11的气态冷却介质工作，而第二横向吹风操作以流速为v12的气态冷却介质工作，其中v11不等于v12。
在本发明方法的另一优选实施例中，第一冷却区在吹风段AC上具有第一横向吹风操作和紧接着该第一横向吹风操作的第二横向吹风操作，其中第一、第二横向吹风操作的总长度为L，其中第一横向吹风操作以温度为T11的气态冷却介质工作，而第二横向吹风操作以温度为T12的气态冷却介质工作，其中T11不等于T12。
上述两种实施例可以使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匹配。
本发明方法也可这样实施，使得在第二冷却区中通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来进一步冷却单丝束，其中气态冷却介质在进入第二冷却区之前被调温。
在本发明方法中，使用气态冷却介质来冷却单丝束。在本发明的范围内，这可理解为任何适于冷却单丝束而不会以不希望的方式——例如由气态冷却介质和所获得的复丝纱形成不希望的反应产物——影响所获得的复丝纱的特性的气态介质。在本发明方法中，优选将空气和/或惰性气体如氮气或氩气用作气态冷却介质，其中在第一、第二冷却区中使用的气态冷却介质可以相同或不同。
在本发明方法的一种优选实施例中，在于第二冷却区中冷却单丝束之后、在卷绕之前对单丝进行单级或多级的拉伸。因此本发明的方法优选为一连续的纺-拉-绕一步法。这里“拉伸”是指为本领域技术人员所熟悉的所有用于拉伸单丝的普通方法。这例如可通过单个或成对的导丝辊或类似装置来进行。要强调的是，拉伸所涉及的拉伸比既能大于1也能小于1。小于1的拉伸比就是本领域技术人员所熟悉的“松弛”。在本发明的方法中，可设想：大于1和小于1的拉伸比可同时地存在。
总拉伸比通常为拉伸速度与单丝纺丝速度——即单丝束离开冷却区并在拉伸装置的第一导丝辊对上定型的速度——的比值。一种经典的配置例如为：纺丝速度为2760m/min，拉伸速度为6000m/min，拉伸后的附加松弛为0.5％，即，最后一个导丝辊处的速度为5970m/min。这样得到的总拉伸比为2.17。
因此，根据本发明，卷绕速度优选为至少2000m/min，特别是至少2500m/min。原则上，在技术上可实现的范围内，该工艺方法的最大速度是没有限制的。然而一般地，卷绕时的速度上限优选为约8000m/min，特别优选为6500m/min。在常见的总拉伸比1.5至3.0的情况下，纺丝速度的范围为约500m/min至约4000m/min，优选为2000～3500m/min，尤其优选为2500～3500m/min。
在拉伸装置之前、冷却区之后，还能设置本身已知的骤冷甬道。
本发明的方法原则上适用于由任何热塑性材料纺制复丝纱，因此并不局限于某些热塑性材料。相反地，本发明的方法可用于对所有可挤出成单丝的热塑性材料进行纺丝，特别是用于由热塑性聚合物纺制复丝纱。因此，本发明方法所用的热塑性材料优选选自包含热塑性聚合物的组，其中该组能包括聚酯、聚酰胺、聚烯烃或由这些聚合物组成的混合物或共聚物。
更优选地，本发明方法所用的热塑性材料主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。
附图说明
图1示出用于实施本发明方法的一种示例性装置的示意性剖视图。
具体实施方式
通过多个喷丝孔从喷丝头1中纺出复丝线(multifiler Faden)，即单丝束2，这些喷丝孔的端部形成一喷丝孔出口平面。一用于横向吹风操作的装置I将气态冷却介质吹送到单丝束2上。横向吹风操作通过长度为L的吹风段AC来进行，其中A是吹风段AC的朝向喷丝孔的上始端，C是吹风段AC的背离喷丝孔的下末端。点A、C分别代表第一冷却区的上、下端部。与吹风段AC相对地设置有部段BD，该部段BD具有朝向喷丝孔的始端B和背离喷丝孔的末端D。A和B布置成使得A、B之间的假想线AB平行于喷丝孔出口平面。假想线AB与吹风段AC之间的角度α为90°。假想线AB与部段BD之间的角度β为90°。部段BD分成长度为LBX的敞开的抽吸段BX和长度为LXD的封闭段XD，通过该敞开的抽吸段BX用抽吸装置II将气态冷却介质吸走，其中比值LBX∶LXD位于0.15∶1至0.5∶1的范围内。
在左侧端部用C表示、右侧端部用D表示的第一冷却区的下方，紧接着的是第二冷却区。因此C、D也分别表示第二冷却区的左、右侧的始端。第二冷却区的左侧由一多孔板限定，该多孔板形成长度为LCE的自吸段CE，在该自吸段CE上单丝束2仅通过该单丝束的运动来吸入气态冷却介质。第二冷却区的右侧由另一多孔板限定，该另一多孔板形成长度为LDF的自吸段DF，在该自吸段DF上单丝束2同样仅通过其运动来抽吸气态冷却介质。未画出邻接第二冷却区的、所纺出的复丝纱的拉伸和卷绕装置。
如开头所述，本发明的方法首次实现了在连续的纺-拉-绕一步法工艺中制造复丝纱、尤其是聚酯复丝纱，该复丝纱的总纤度为至少1800dtex，形稳性Ds＝EAST+HAS不超过11.0％，纱结数比在除LBX∶LXD＝1以外其余条件都相同的情况下纺出的聚酯复丝纱的纱结数少至少5％。
因此，这种聚酯复丝纱同样是本发明的一部分。在此，总纤度的上限原则上可以取任意值，理由如下所述：开头所述的喷丝孔出口平面可设计成喷丝板——喷丝板具有长度和宽度——的一部分。原理上，可通过喷丝板在宽度上的延伸借助本发明的方法纺出任意大的总纤度。然而，本领域技术人员将从实际考虑出发选择聚酯复丝纱总纤度的上限，其位于1800dtex至5000dtex的范围内，优选位于2000dtex至3600dtex的范围内。
在一种优选的实施例中，聚酯复丝纱的形稳性Ds＝EAST+HAS最大为10.5％。
在另一优选实施例中，聚酯复丝纱的断裂强度大于60cN/dtex，特别优选大于65cN/dtex。
在另一优选实施例中，聚酯复丝纱的纱结数比在除LBX∶LXD＝1以外其余条件都相同的情况下纺制出的聚酯复丝纱的纱结数少至少50％，尤其优选少至少60％。例如，纱结数小于每10kg纱线500个，尤其优选小于每10kg纱线250个。
在另一优选实施例中，聚酯复丝纱的纱线断头率小于每1000kg纱线25个，特别优选小于每1000kg纱线10个。
本发明的聚酯复丝纱的特征优选在于，该纱线具有以mN/tex为单位的断裂强度T和百分比断裂伸长率E，其中断裂强度T与断裂伸长率E的三次方根的乘积T·E1/3至少为1600mN％1/3/tex，优选位于1600～1800mN％1/3/tex之间。
用于确定参数T·E1/3的断裂强度T和断裂伸长率E的测量根据ASTM885来进行并且是本领域技术人员所普遍已知的。
每10kg纱线的纱结数用安卡技术公司(ENKA Tecnica)的FR V来测定。
通过计数来确定每1000kg纱线的纱线断头率。
EAST的测量根据ASTM 885来进行，HAS的确定同样根据ASTM 885来进行，其中所述测量在180℃、5mN/tex以及测量持续时间为2分钟的条件下进行。
上述聚酯复丝纱尤其良好地适用于工业应用，特别是用在轮胎帘子线中。
由本发明聚酯复丝纱制造的未经浸渍的帘子线的乘积T·E1/3的值至少为1375mN％1/3/tex，优选高达1800mN％1/3/tex。因此这种未经浸渍的帘子线同样是本发明的一部分。
最后，包括按照本发明方法制造的聚酯复丝纱的浸渍帘子线也属于本发明，其中该帘子线在浸渍后具有保持力(
Figure GPA00001062916100101
)Rt并且特征在于，质量因子Qf、即聚酯复丝纱T·E1/3与帘子线的Rt的乘积大于1350mN％1/3/tex，优选高达1800mN％1/3/tex。
保持力是指帘子线在浸渍后的断裂强度与(复丝)线断裂强度的无量纲的商。
此外，所述方法也良好地适用于制造工业用纱线。对于本领域技术人员来说，工业用纱线的纺制所需的设定、特别是对喷丝孔以及加热管长度的选择是已知的。
下面要借助示例更详细地阐述本发明，但本发明并不局限于这些示例。
例1：纱线纤度为2200dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱的制造
纺制并冷却具有相对粘度2.04(该相对粘度在25℃下在乌伯娄德(DIN51562)粘度计中对1g聚合物溶入125g由2，4，6-三氯苯酚和苯酚组成的混合物(TCF/F，7∶10m/m)中所得的溶液进行测量而测得)的聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒，其中选择α＝β＝90°。所纺制的单丝束首先经过一加热管，然后经过紧接着加热管的第一冷却区和紧接着第一冷却区的第二冷却区。
在此，第一冷却区具有吹风段，其分成第一横向吹风操作和紧接着第一横向吹风操作的第二横向吹风操作，借助这些横向吹风操作对单丝束进行温度、流速分别不同的横向空气吹风。与第一横向吹风操作相对、且紧接着加热管地设置有一敞开的抽吸段，该敞开的抽吸段具有一给定的长度，通过该抽吸段以一给定的抽吸率吸走横向吹送的空气。紧接着该抽吸段之后的是具有给定长度的封闭段。
第二冷却区紧接着第一冷却区的第二横向吹风操作，该第二冷却区由包括两个对置的、具有不同孔隙率的多孔板的甬道形成，其中一个板布置在第一冷却区的吹风段下方，而第二板布置在第一冷却区的抽吸段下方。在第二冷却区中，通过由于单丝束的运动而被自动抽吸穿过多孔板的空气来冷却单丝束。在表1中列出纺丝条件和冷却条件，其中：
L第一冷却区中的吹风段的长度；
T11在第一冷却区的第一横向吹风操作中向单丝束横向吹送的空气的温度；
V11在第一冷却区的第一横向吹风操作中向单丝束横向吹送的空气的流速；
L11第一冷却区中的第一横向吹风操作的长度；
T12在第一冷却区的第二横向吹风操作中向单丝束横向吹送的空气的温度；
V12在第一冷却区的第二横向吹风操作中向单丝束横向吹送的空气的流速；
L12第一冷却区中的第二横向吹风操作的长度；
LBX第一冷却区中的敞开的抽吸段BX的长度；
LXD第一冷却区中的封闭段XD的长度；
V/t第一冷却区中通过长度为LBX的敞开的抽吸段BX抽出的空气的抽吸率；
P1位于吹风段下方的第二冷却区中的多孔板的孔隙率；
P2位于抽吸段下方的第二冷却区中的多孔板的孔隙率；
T2在第二冷却区中通过单丝束自动抽入的空气的温度；
LCE第二冷却区中的自吸段的长度；
表1：纺丝条件和冷却条件
Figure GPA00001062916100121
紧接着在通过第二冷却区后，将复丝集束并通过一管道进入拉伸装置中，在该拉伸装置中以表2中所列的拉伸比在6000m/min的拉伸速度下对复丝纱进行拉伸和卷绕，由此得到单级制造的、纱线纤度为2200dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱，该复丝纱的纱结数、断裂强度、T·E1/3值和形稳性Ds同样在表2中列出(见第1-8号纱线)。
对比示例1：
为进行比较，如例1那样制造第V1-V6号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱，其中差别在于，在第一冷却区中在整个长度BD＝L＝700mm上进行抽吸。
表2：根据本发明的第1-8号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱
和对比用的第V1-V6号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱的
拉伸比、拉伸速度vs、断裂强度T、T·E1/3值、纱结数和Ds值
例1
纱线编号   1   2   3   4   5   6   7   8
拉伸比   2.000   2.025   2.050   2.075   2.100   2.125   2.150   2.175
vs[m/min]   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000
T[mN/tex]   607   633   621   635   647   667   670   689
T·E1/3[mN％1/3/tex]   1560   1588   1529   1564   1584   1617   1597   1628
纱结数   160   129   244   157   132   212   257   417
Ds[％]   11.0   10.6   10.9   11.0   11.0   10.9   11.0   10.9
对比示例1
纱线编号   V1   V2   V3   V4   V5   V6
拉伸比   2.000   2.025   2.050   2.075   2.100   2.125
vs[m/min]   6000   6000   6000   6000   6000   6000
T[mN/tex]   617   633   622   663   656   651
T·E1/3[mN％1/3/tex]   1561   1569   1529   1621   1568   1570
纱结数   172   405   687   876   977   1265
Ds[％]   11.0   11.2   11.3   11.1   11.1   11.4
根据本发明方法制造的纱线1-6的纱结数与对比纱线V1-V6的纱结数的对比示出，本发明的方法使得纱线的纱结数明显较少、进而导致明显改善的复丝运行性能。纱结数的减少量在此示例中位于7％(纱线1与对比纱线V1相比)至86％(纱线5与对比纱线V5相比)之间。在此，根据本发明所制造的纱线的形稳性Ds为最大11.0％且在其余条件都相同的情况下与对比纱线V1-V6的Ds一样好或甚至更好。此外，根据本发明所制造的纱线7和8还示出，利用本发明的方法能够制造具有2200dtex的纱线纤度、较高强度以及允许连续纺丝的纱结数的纱线。与之相比，在对比示例的条件下在拉伸速度为6000m/min时将拉伸比设为2.150的试验导致单丝的粘结强得不可能进行连续的纺丝。在上述条件下试图将拉伸比设为2.175时尤为如此。最后，根据本发明所制造的纱线6和8示出，通过本发明的方法，在选择合适的拉伸比的情况下，能使T·E1/3值位于至少1600mN％1/3/tex的有利范围内。
例2：纱线纤度为1670dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱的制造
纺制具有相对粘度2.04(该相对粘度在25℃下在乌伯娄德(DIN51562)粘度计中对1g聚合物溶入125g由2，4，6-三氯苯酚和苯酚组成的混合物(TCF/F，7∶10m/m)中所得的溶液进行测量而测得)的聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒，其中选择α＝β＝90°。所纺制出的单丝束如在例1中那样经过加热管，然后经过紧接的第一冷却区并经过紧接着第一冷却区的第二冷却区。在表3中列出纺丝条件和冷却条件，其中纺丝参数和冷却参数的含义与例1中的一样。
表3：纺丝条件和冷却条件
  纱线纤度   1670[dtex]
  单丝纤度   4.1[dtex]
  喷丝头-喷丝孔数目-喷丝孔直径 412800[μm]
  加热管的长度   150[mm]
  加热管中的温度   200[℃]
  第一冷却区-L-T11-v11-L11-T12-v12-L12-V/t-LBX-LXD-LBX∶LXD 700[mm]55[℃]0.60[m/min]500[mm]55[℃]0.85[m/min]200[mm]230[m3/h]160[mm]540[mm]0.30
  第二冷却区-LCE-T2-P1-P2 500[mm]30[℃]0.230.32
紧接着在通过第二冷却区后，将复丝集束并通过一管道进入拉伸装置中，在该拉伸装置中以表4中所列的拉伸比在6000m/min的拉伸速度下对复丝纱进行拉伸和卷绕，由此得到单级制造的、纱线纤度为1670dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱，该复丝纱的纱结数、断裂强度、T·E1/3值和形稳性Ds同样在表4中列出(见第1-9号纱线)。
对比示例2：
为进行比较，如例2那样制造第V1-V9号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱，其中差别在于，在第一冷却区中在整个长度BD＝L＝700mm上进行抽吸。
表4：根据本发明的第1-9号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱
和对比用的第V1-V9号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱的
拉伸比、拉伸速度vs、断裂强度T、T·E1/3值、纱结数和Ds值
  例2
  纱线编号   1   2   3   4   5   6   7   8   9
  拉伸比   2.000   2.025   2.050   2.075   2.100   2.125   2.150   2.175   2.200
  vs[m/min]   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000
  T[mN/tex]   622   646   666   645   680   702   694   699   740
  T·E1/3[mN％1/3/tex]   1595   1623   1627   1603   1659   1649   1620   1617   1698
  纱结数   20   31   23   22   30   26   50   90   110
  Ds[％]   10.4   10.3   10.3   10.8   10.6   10.4   10.6   10.6   10.5
  对比示例2
  纱线编号   V1   V2   V3   V4   V5   V6   V7   V8   V9
  拉伸比   2.000   2.025   2.050   2.075   2.100   2.125   2.150   2.175   2.200
  vs[m/min]   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000
  T[mN/tex]   620   628   640   657   635   667   677   681   687
  T·E1/3[mN％1/3/tex]   1597   1582   1591   1630   1535   1608   1620   1607   1568
  纱结数   41   32   18   32   41   48   174   877   363
  Ds[％]   10.6   10.5   10.5   10.4   10.9   10.8   10.9   10.9   10.9
根据本发明方法制造的纱线1-9的纱结数与对比纱线V1-V9的纱结数的对比示出，本发明的方法几乎总是导致纱线具有明显少的纱结数、进而导致明显改善的复丝运行性能。在此，在其余条件相同的情况下，形稳性Ds几乎总是比对比纱线V1-V9的形稳性Ds好。
例3：纱线纤度为1440dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱的制造
纺制并冷却具有相对粘度2.04(该相对粘度在25℃下在乌伯娄德(DIN51562)粘度计中对1g聚合物溶入125g由2，4，6-三氯苯酚和苯酚组成的混合物(TCF/F，7∶10m/m)中所得的溶液进行测量而测得)的聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒，其中选择α＝β＝90°。所纺制出的单丝束如在例1中那样经过加热管，然后经过紧接着的第一冷却区和紧接着第一冷却区的第二冷却区。在表5中列出纺丝条件和冷却条件，其中纺丝参数和冷却参数的含义与例1中的一样。
表5：纺丝条件和冷却条件
Figure GPA00001062916100171
Figure GPA00001062916100181
紧接着在通过第二冷却区后，将复丝集束并通过一管道进入拉伸装置中，在该拉伸装置中以表6中所列的拉伸比在6000m/min的拉伸速度下对复丝纱进行拉伸和卷绕，由此得到单级制造的、纱线纤度为1440dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱，该复丝纱的纱结数、断裂强度、T·E1/3值和形稳性Ds同样在表6中列出(见第1-9号纱线)。
对比示例3：
为进行比较，如例3那样制造第V1-V9号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱，其中差别在于，在第一冷却区中在整个长度BD＝L＝700mm上进行抽吸。
表6：根据本发明的第1-9号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱
和对比用的第V1-V9号聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱的
拉伸比、拉伸速度vs、断裂强度T、T·E1/3值、纱结数和Ds值
  例3
  纱线编号   1   2   3   4   5   6   7   8   9
  拉伸比   2.000   2.025   2.050   2.075   2.100   2.125   2.150   2.175   2.200
  vs[m/min]   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000
  T[mN/tex]   631   606   643   660   679   668   684   703   729
  T·E1/3[mN％1/3/tex]   1642   1537   1633   1643   1695   1661   1633   1685   1672
  纱结数   6   10   55   18   10   15   26   17   49
  Ds[％]   10.8   11.1   11.0   10.9   10.8   11.0   10.9   11.0   10.8
  对比示例3
  纱线编号   V1   V2   V3   V4   V5   V6   V7   V8   V9
  拉伸比   2.000   2.025   2.050   2.075   2.100   2.125   2.150   2.175   2.200
  vs[m/min]   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000   6000
  T[mN/tex]   635   645   659   662   666   670   691   699   701
  T·E1/3[mN％1/3/tex]   1620   1578   1659   1868   1629   1622   1654   1688   1674
  纱结数   15   14   53   41   67   32   78   315   212
  Ds[％]   10.7   10.7   10.6   11.0   10.8   11.1   11.1   10.9   10.8
根据本发明方法制造的纱线1-9的纱结数与对比纱线V1-V9的纱结数的对比示出，本发明的方法几乎总是导致纱线具有明显少的纱结数、进而导致明显改善的复丝运行性能。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于由热塑性材料纺制复丝纱的方法，包括以下步骤：通过喷丝头将熔融的材料挤出成具有多根单丝的单丝束，并在凝固后卷绕为复丝纱，其中喷丝头具有多个喷丝孔，单丝在该处排出的喷丝孔端部形成一喷丝孔出口平面，其中首先在喷丝头下方于第一冷却区中借助至少一个横向吹风操作利用气态冷却介质以及借助在相对侧上对该气态冷却介质的抽吸来冷却单丝束，然后在位于第一冷却区下方的第二冷却区中通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来进一步冷却单丝束，
其特征为：
在第一冷却区中，气态冷却介质的所述至少一个横向吹风操作通过长度为L的吹风段AC来进行，其中吹风段AC具有朝向喷丝孔的上始端A和背离喷丝孔的下末端C，与吹风段AC相对地设置有部段BD，该部段BD具有朝向喷丝孔的始端B和背离喷丝孔的末端D，A、B之间的假想线AB平行于所述喷丝孔出口平面，其中部段BD具有长度L，其中部段BD分成长度为LBX的敞开的抽吸段BX和长度为LXD的封闭段XD，通过所述敞开的抽吸段BX抽吸气态冷却介质，其中比值LBX∶LXD在0.15∶1至0.5∶1的范围内。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为：所述比值LBX∶LXD在0.2∶1至0.4∶1的范围内。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征为：LBX具有在5cm至50cm范围内的长度，而LXD具有在20cm至150cm范围内的长度。
4.按权利要求1至3中一项或多项所述的方法，其特征为：吹风段AC与假想线AB成60°至90°范围内的角度α，而抽吸段BX与假想线AB成60°至90°范围内的角度β。
5.按权利要求4所述的方法，其特征为：吹风段AC与假想线AB成90°的角度α，而抽吸段BX与假想线AB成90°的角度β。
6.按权利要求4所述的方法，其特征为：吹风段AC与假想线AB成60°至＜90°范围内的角度α，而抽吸段BX与假想线AB成90°的角度β。
7.按权利要求1至6中一项或多项所述的方法，其特征为：在第一冷却区中被横向吹送的气态冷却介质具有在0.1～1m/s之间的流速。
8.按权利要求1至7中一项或多项所述的方法，其特征为：在于第一冷却区中给所述至少一个横向吹风操作提供气态冷却介质之前，借助第一调温装置对所述气态冷却介质进行调温。
9.按权利要求1至8中一项或多项所述的方法，其特征为：在第二冷却区中，单丝束在诸如多孔板的多孔材料之间引导穿过，使得气态冷却介质能通过单丝束中单丝的自动抽吸而从两侧抵达单丝。
10.按权利要求1至8中一项或多项所述的方法，其特征为：在第二冷却区中将单丝束引导经过一多孔管。
11.按权利要求1至10中一项或多项所述的方法，其特征为：第一冷却区在吹风段AC上具有第一横向吹风操作和紧接着该第一横向吹风操作的第二横向吹风操作，其中第一横向吹风操作和第二横向吹风操作的总长度为L，其中第一横向吹风操作以速度为v11的气态冷却介质来工作，而第二横向吹风操作以速度为v12的气态冷却介质来工作，其中v11不等于v12。
12.按权利要求1至11中一项或多项所述的方法，其特征为：第一冷却区在吹风段AC上具有第一横向吹风操作和紧接着该第一横向吹风操作的第二横向吹风操作，其中第一横向吹风操作和第二横向吹风操作的总长度为L，其中第一横向吹风操作以温度为T11的气态冷却介质来工作，而第二横向吹风操作以温度为T12的气态冷却介质来工作，其中T11不等于T12。
13.按权利要求1至12中一项或多项所述的方法，其特征为：在第二冷却区中通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来进一步冷却单丝束，其中气态冷却介质在进入第二冷却区中之前被调温。
14.按权利要求1至13中一项或多项所述的方法，其特征为：将空气和/或惰性气态用作所述气态冷却介质。
15.按权利要求1至14中一项或多项所述的方法，其特征为：在于第二冷却区中冷却单丝束之后、并在卷绕之前进行单丝的单级或多级拉伸。
16.按权利要求1至15中一项或多项所述的方法，其特征为：所述卷绕以至少2500m/min的速度进行。
17.按权利要求1至16中一项或多项所述的方法，其特征为：所述热塑性材料选自包含热塑性聚合物的组，其中所述组包括聚酯、聚酰胺、聚烯烃或这些聚合物的混合物或共聚物。
18.按权利要求1至17中一项或多项所述的方法，其特征为：所述热塑性材料主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。
19.通过按照权利要求1至18中一项或多项所述的方法得到的聚酯复丝纱，该聚酯复丝纱的形稳性为不大于11.0％，纱结数比在除LBX＝L以外其余条件都相同的情况下纺制的聚酯复丝纱的纱结数少至少5％。
20.按权利要求19所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱的形稳性不大于10.5％。
21.按权利要求19或20所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有大于60cN/tex的断裂强度。
22.按权利要求21所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有大于65cN/tex的断裂强度。
23.按权利要求19至22中一项或多项所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱的纱结数比在除LBX＝L以外其余条件都相同的情况下纺制的聚酯复丝纱的纱结数少至少50％。
24.按权利要求23所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱的纱结数比在除LBX＝L以外其余条件都相同的情况下纺制的聚酯复丝纱的纱结数少至少60％。
25.按权利要求19至24中一项或多项所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有小于每1000kg纱线25个的纱线断头率。
26.按权利要求25所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有小于每1000kg纱线10个的纱线断头率。
27.按权利要求19至26中一项或多项所述的聚酯复丝纱，其特征为：所述纱线具有以mN/tex为单位的断裂强度T和以％为单位的断裂伸长率E，其中所述断裂强度T与断裂伸长率E的三次方根的乘积T·E1/3至少为1600mN％1/3/tex。
28.一种未经浸渍的帘子线，包括按权利要求27所述的聚酯复丝纱，其特征为：所述未经浸渍的帘子线具有至少为1375mN％1/3/tex的乘积T·E1/3的值。
29.一种浸渍帘子线，包括按权利要求27所述的聚酯复丝纱，其中所述浸渍帘子线具有保持力Rt，其特征为：质量因子Qf，即聚酯复丝纱的T·E1/3和浸渍帘子线的Rt的乘积，大于1350mN％1/3/tex。

Claims (29)

1.一种用于由热塑性材料纺制复丝纱的方法，包括以下步骤：通过喷丝头将熔融的材料挤出成具有多根单丝的单丝束，并在凝固后卷绕为复丝纱，其中喷丝头具有多个喷丝孔，单丝在该处排出的喷丝孔端部形成一喷丝孔出口平面，其中首先在喷丝头下方于第一冷却区中借助至少一个横向吹风操作利用气态冷却介质以及借助在相对侧上对该气态冷却介质的抽吸来冷却单丝束，然后在位于第一冷却区下方的第二冷却区中通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来进一步冷却单丝束，
其特征为：
在第一冷却区中，气态冷却介质的所述至少一个横向吹风操作通过长度为L的吹风段AC来进行，其中吹风段AC具有朝向喷丝孔的上始端A和背离喷丝孔的下末端C，与吹风段AC相对地设置有部段BD，该部段BD具有朝向喷丝孔的始端B和背离喷丝孔的末端D，A、B之间的假想线AB平行于所述喷丝孔出口平面，其中部段BD具有长度L，其中部段BD分成长度为LBX的敞开的抽吸段BX和长度为LXD的封闭段XD，通过所述敞开的抽吸段BX抽吸气态冷却介质，其中比值LBX∶LXD在0.15∶1至0.5∶1的范围内。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为：所述比值LBX∶LXD在0.2∶1至0.4∶1的范围内。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征为：LBX具有在5cm至50cm范围内的长度，而LXD具有在20cm至150cm范围内的长度。
4.按权利要求1至3中一项或多项所述的方法，其特征为：吹风段AC与假想线AB成60°至90°范围内的角度α，而抽吸段BX与假想线AB成60°至90°范围内的角度β。
5.按权利要求4所述的方法，其特征为：吹风段AC与假想线AB成90°的角度α，而抽吸段BX与假想线AB成90°的角度β。
6.按权利要求4所述的方法，其特征为：吹风段AC与假想线AB成60°至＜90°范围内的角度α，而抽吸段BX与假想线AB成90°的角度β。
7.按权利要求1至6中一项或多项所述的方法，其特征为：在第一冷却区中被横向吹送的气态冷却介质具有在0.1～1m/s之间的流速。
8.按权利要求1至7中一项或多项所述的方法，其特征为：在于第一冷却区中给所述至少一个横向吹风操作提供气态冷却介质之前，借助第一调温装置对所述气态冷却介质进行调温。
9.按权利要求1至8中一项或多项所述的方法，其特征为：在第二冷却区中，单丝束在诸如多孔板的多孔材料之间引导穿过，使得气态冷却介质能通过单丝束中单丝的自动抽吸而从两侧抵达单丝。
10.按权利要求1至8中一项或多项所述的方法，其特征为：在第二冷却区中将单丝束引导经过一多孔管。
11.按权利要求1至10中一项或多项所述的方法，其特征为：第一冷却区在吹风段AC上具有第一横向吹风操作和紧接着该第一横向吹风操作的第二横向吹风操作，其中第一横向吹风操作和第二横向吹风操作的总长度为L，其中第一横向吹风操作以速度为v11的气态冷却介质来工作，而第二横向吹风操作以速度为v12的气态冷却介质来工作，其中v11不等于v12。
12.按权利要求1至11中一项或多项所述的方法，其特征为：第一冷却区在吹风段AC上具有第一横向吹风操作和紧接着该第一横向吹风操作的第二横向吹风操作，其中第一横向吹风操作和第二横向吹风操作的总长度为L，其中第一横向吹风操作以温度为T11的气态冷却介质来工作，而第二横向吹风操作以温度为T12的气态冷却介质来工作，其中T11不等于T12。
13.按权利要求1至12中一项或多项所述的方法，其特征为：在第二冷却区中通过自动抽吸位于单丝束周围的气态冷却介质来进一步冷却单丝束，其中气态冷却介质在进入第二冷却区中之前被调温。
14.按权利要求1至13中一项或多项所述的方法，其特征为：将空气和/或惰性气态用作所述气态冷却介质。
15.按权利要求1至14中一项或多项所述的方法，其特征为：在于第二冷却区中冷却单丝束之后、并在卷绕之前进行单丝的单级或多级拉伸。
16.按权利要求1至15中一项或多项所述的方法，其特征为：所述卷绕以至少2500m/min的速度进行。
17.按权利要求1至16中一项或多项所述的方法，其特征为：所述热塑性材料选自包含热塑性聚合物的组，其中所述组包括聚酯、聚酰胺、聚烯烃或这些聚合物的混合物或共聚物。
18.按权利要求1至17中一项或多项所述的方法，其特征为：所述热塑性材料主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。
19.通过按照权利要求1至18中一项或多项所述的连续的纺-拉-绕一步法工艺得到的聚酯复丝纱，该聚酯复丝纱的总纤度为至少1800dtex，形稳性为不大于11.0％，纱结数比在除LBX∶LXD＝1以外其余条件都相同的情况下纺制的聚酯复丝纱的纱结数少至少5％。
20.按权利要求19所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱的形稳性不大于10.5％。
21.按权利要求19或20所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有大于60cN/tex的断裂强度。
22.按权利要求21所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有大于65cN/tex的断裂强度。
23.按权利要求19至22中一项或多项所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱的纱结数比在除LBX∶LXD＝1以外其余条件都相同的情况下纺制的聚酯复丝纱的纱结数少至少50％。
24.按权利要求23所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱的纱结数比在除LBX∶LXD＝1以外其余条件都相同的情况下纺制的聚酯复丝纱的纱结数少至少60％。
25.按权利要求19至24中一项或多项所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有小于每1000kg纱线25个的纱线断头率。
26.按权利要求25所述的聚酯复丝纱，其特征为：该聚酯复丝纱具有小于每1000kg纱线10个的纱线断头率。
27.按权利要求19至26中一项或多项所述的聚酯复丝纱，其特征为：所述纱线具有以mN/tex为单位的断裂强度T和以％为单位的断裂伸长率E，其中所述断裂强度T与断裂伸长率E的三次方根的乘积T·E1/3至少为1600mN％1/3/tex。
28.一种未经浸渍的帘子线，包括按权利要求27所述的聚酯复丝纱，其特征为：所述未经浸渍的帘子线具有至少为1375mN％1/3/tex的乘积T·E1/3的值。
29.一种浸渍帘子线，包括按权利要求27所述的聚酯复丝纱，其中所述浸渍帘子线具有保持力Rt，其特征为：质量因子Qf，即聚酯复丝纱的T·E1/3和浸渍帘子线的Rt的乘积，大于1350mN％1/3/tex。
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