СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКОН
METHOD OF FORMING FIBERS

Настоящее изобретение относится к способу формирования комплексной нити из термопластичного материала, включающему этапы, на которых расплавленный материал выдавливается через множество отверстий фильеры с получением пучка волокон из большого числа филаментов и после застывания наматывается как комплексная нить, и при котором пучок волокон охлаждается под фильерой.
Кроме того, настоящее изобретение относится к комплексной нити, в частности полиэфирной филаментной нити, и к кордам, которые содержат такие полиэфирные филаментные нити.
Способ, какой описан выше, известен из документа WO 2004/005594. При этом пучок волокон под фильерой охлаждается в два этапа, причем в первой зоне охлаждения пучок волокон сначала охлаждается под фильерой путем поперечной обдувки газообразной охлаждающей средой и находящегося напротив этой поперечной обдувки отсасывания газообразной охлаждающей среды, и затем во второй зоне охлаждения ниже первой зоны охлаждения пучок волокон охлаждается дальше в основном путем самовсасывания газообразной охлаждающей среды, находящейся вблизи пучка волокон. Действительно, способ, описанный в WO 2004/005594, вызывает эффективное охлаждение экструдированных филаментов. Однако имеется потребность получить возможность формования комплексной нити, которая имеет высокий суммарный титр, стабильность размеров, которая, по меньшей мере, такая же хорошая, как стабильность размеров нитей, получаемых согласно способу из документа WO 2004/005594, и приемлемую способность к перемотке.
При этом термин "стабильность размеров", обозначаемый далее аббревиатурой Ds, означает сумму удлинения нити в % после приложения удельной силы 410 мН/текс ("elongation at specific tension"), EAST, и усадки горячим воздухом ("hot air shrinkage"), HAS, в % при 180°C, предварительном натяжении 5 мН/текс и при длительности измерения 2 минуты, то есть Ds=EAST+HAS, причем HAS означает абсолютное значение усадки горячим воздухом.
Далее, понятие "способность к перемотке" относится к числу утолщений на 10 кг пряжи и к числу обрывов нити на 1000 кг пряжи.
Таким образом, перед настоящим изобретением стоит задача предоставить способ, которым из термопластичного материала можно сформовать комплексную нить, имеющую высокий суммарный титр, стабильность размеров, которая, по меньшей мере, такая же хорошая, как стабильность размеров пряжи, полученной способом по документу WO 2004/005594, и приемлемую способность к перемотке.
BX
XD
BX
XD
Эта задача решена способом формования комплексной нити из термопластичного материала, включающим этапы, на которых расплавленный материал экструдируют через фильеру с получением пучка волокон, состоящего из большого числа филаментов, и после застывания наматывают как комплексную нить, причем фильера имеет большое число отверстий, и концы отверстий, из которых выходят филаменты, образуют плоскость выхода отверстий фильеры, и причем пучок филаментов под фильерой сначала охлаждают в первой зоне охлаждения посредством, по меньшей мере, одной поперечной обдувки газообразной охлаждающей средой и находящимся напротив этой поперечной обдувки отсасыванием газообразной охлаждающей среды, и затем во второй зоне охлаждения под первой зоной охлаждения пучок филаментов охлаждают далее путем самовсасывания газообразной охлаждающей среды, находящейся вблизи пучка филаментов, отличающимся тем, что в первой зоне охлаждения, по меньшей мере, одну поперечную обдувку газообразной охлаждающей средой осуществляют на участке AC обдувки длиной L, причем участок AC обдувки имеет верхнее, обращенное к отверстиям фильеры начало A и нижний, обращенный от отверстий фильеры конец C, и участок AC обдувки расположен напротив участка BD, который имеет обращенное к отверстиям фильеры начало B и обращенный от отверстий фильеры конец D, и воображаемый участок AB между A и B идет параллельно плоскости выхода отверстий фильеры, причем участок BD имеет длину L, и причем участок BD разделен на открытый участок BX отсасывания длиной L, через который отсасывается газообразная охлаждающая среда, и закрытый участок XD длиной L, причем отношение L:L лежит в диапазоне от 0,15:1 до 0,5:1.
Со способом по изобретению неожиданно оказалось возможным без какого-либо слипания сразу, прямо из фильеры, сформировать из термопластичного материала пучок филаментов ("direct spinning"), суммарный титр которого составляет 1800 дтекс и выше, причем способность к перематыванию, т.е. число утолщений на 10 кг пряжи, а также число обрывов нити на 1000 кг пряжи заметно меньше, чем у комплексной нити, способ получения которой, описанный в документе WO 2004/005594, отличается от способа по настоящему изобретению только тем, что в первой зоне охлаждения отсасывание газообразной охлаждающей среды осуществляется по всей длине BD=L. Далее, стабильность размеров полученной комплексной нити, Ds=EAST+HAS, по меньшей мере, такая же хорошая, как Ds у пряжи, полученной способом, описанным в WO 2004/005594.
И при формовании комплексных нитей с суммарным титром меньше 1800 дтекс способ согласно изобретению также улучшает качество процесса формования по сравнению со способом, описанным в документе WO 2004/005594, в том, что касается заметно меньшего числа утолщений на 10 кг пряжи и также заметно меньшего числа обрывов нити на 1000 кг пряжи при, по меньшей мере, такой же хорошей стабильности размеров.
BX
XD
BX
XD
Чтобы реализовать указанные благоприятные результаты способа по изобретению, для изобретения существенно, чтобы участок BD был разделен на открытый участок BX отсасывания длиной L, через который отсасывается газообразная охлаждающая среда, и на закрытый участок XD длиной L, причем отношение L:L лежит в интервале от 0,15:1 до 0,5:1.
BX
XD
Если участок BD не разделен на открытый участок ВХ отсасывания длиной L и закрытый участок XD длиной L, то отсасывание в первой зоне охлаждения идет по всей длине BD=L, и при прочих равных технологических условиях происходит:
- либо такое интенсивное слипание филаментов, что становится совершенно невозможным получить филаментную нить с суммарным титром 1800 дтекс, или формование вообще невозможно (черно-белый эффект)
- либо даже если формование комплексной нити с суммарным титром 1800 дтекс или выше возможно путем уменьшения кратности вытяжки, но получается комплексная нить с недопустимо высоким значением числа утолщений на 10 кг пряжи и числа обрывов нити на 1000 кг пряжи. Кроме того, пряжа имеет слишком низкую стабильность размеров, т.е. слишком высокое значение Ds=EAST+HAS.
Правда, при суммарном титре ниже 1800 дтекс можно сформовать пучок филаментов и при участке отсасывания, открытом на всей длине BD=L. Однако при прочих условиях таких же, как в способе по изобретению, число утолщений и число обрывов нити заметно выше, чем в способе по изобретению.
BX
XD
BX
XD
BX
XD
Согласно изобретению отношение L:L лежит в интервале от 0,15:1 до 0,5:1. При отношении L:L, которое меньше 0,15:1, оказываемый на филаменты эффект охлаждения недостаточен, и происходит слипание филаментов. При отношении L:L больше 0,5:1 не достигают достаточно стабильную способность к перематыванию.
BX
XD
В одной предпочтительной форме осуществления способа по изобретению отношение L:L лежит в диапазоне от 0,2:1 до 0,4:1, особенно предпочтительно от 0,25:1 до 0,35:1 и в высшей степени предпочтительно от 0,27:1 до 0,33:1.
BX
XD
BX
XD
BX
XD
BX
XD
BX
XD
Абсолютная длина L участка BX отсасывания и абсолютная длина L закрытого участка XD могут устанавливаться в широком диапазоне, если только получаемое отношение L:L лежит в интервале согласно изобретению. Чтобы описанные выше благоприятные результаты способа по изобретению были особенно выраженными, предпочтительно, чтобы значения L составляли от 5 см до 50 см, а значения L от 20 см до 150 см. Особенно предпочтительно способ по изобретению осуществлять при значениях L от 10 см до 25 см и при значениях L от 35 см до 75 см. В высшей степени предпочтительно способ по изобретению осуществлять при значениях L в интервале от 12 см до 21 см и при значениях L в интервале от 49 см до 58 см.
Согласно изобретению воображаемый участок между A и B идет параллельно плоскости выхода отверстий фильеры. Участок AC обдувки образует с воображаемым участком AB угол α, а участок BX отсасывания - угол β, причем значение α и β могут быть одинаковыми или разными. В одной предпочтительной форме осуществления способа по изобретению участок AC обдувки составляет с воображаемым участком AB угол α от 60° до 90°, и участок BX отсасывания составляет с воображаемым участком AB угол β от 60° до 90°.
В одной особенно предпочтительной форме осуществления способа по изобретению участок AC обдувки образует с воображаемым участком AB угол α 90°, и участок BX отсасывания образует с воображаемым участком AB угол β 90°.
В следующей особенно предпочтительной форме осуществления способа по изобретению участок AC обдувки составляет с воображаемым участком AB угол α от 60° до <90°, а участок BX отсасывания составляет с воображаемым участком AB угол β 90°.
В принципе, при осуществлении способа по изобретению возможно, чтобы угол β, который образует участок BX отсасывания с воображаемым участком AB, отличался от угла β', который образован участком XD с воображаемым участком AB. Однако способ по изобретению предпочтительно проводится так, чтобы углы β и β' были равны.
BX
BX
BX
В способе по изобретению пучок филаментов в первой зоне охлаждения обдувается поперечно газообразной охлаждающей средой и охлаждается посредством лежащего напротив поперечной обдувки отсасывания через участок BX отсасывания. Это может проводиться, например, таким образом, чтобы пучок филаментов проводить между участком AC обдувки длиной L и участком BX отсасывания длиной L. Другая возможность состоит в том, чтобы разделить поток филаментов и, например, в середине между двумя потоками филаментов в первой зоне охлаждения устроить участок AC обдувки длиной L, например, в виде перфорированной трубы длиной L. В этой форме осуществления можно затем газообразную охлаждающую среду выдуть с середины пучка филаментов через участок AC обдувки длиной L из пучка филаментов наружу и вытянуть через участок BX отсасывания длиной L. Кроме того, способ по изобретению можно осуществить также так, чтобы перфорированная труба, проходящая посередине потока филаментов, действовала как участок BX отсасывания длиной L и отсасывала газообразную охлаждающую среду, которая дует поперек снаружи внутрь через участок AC обдувки длиной L.
Для способа по изобретению предпочтительно, если скорость обдува газообразной охлаждающей среды в первой зоне охлаждения составляет от 0,1 до 1 м/с. При таких скоростях происходит равномерное охлаждение, по существу, без завихрения нитей и без образования разницы между ядром и оболочкой при кристаллизации.
В следующей предпочтительной форме осуществления способа по изобретению температура газообразной охлаждающей среды, прежде чем она будет подводиться в первую зону охлаждения для, по меньшей мере, одной поперечной обдувки, устанавливается первым терморегулирующим устройством, т.е. она охлаждается или нагревается. Эта форма осуществления позволяет вести процесс независимо от окружающей температуры, что благоприятно сказывается на длительной стабильности процесса, например, что касается разницы день-ночь или лето-зима.
Вторая ступень охлаждения в способе по изобретению осуществляется путем самовсасывания ("self-suction yarn cooling"). При этом пучок филаментов увлекает с собой находящуюся вблизи него газообразную охлаждающую среду, например, окружающий воздух, и при этом охлаждается далее. В этом случае получается течение газообразной охлаждающей среды, которое проходит, по существу, параллельно направлению движения пучка филаментов. При этом важно, чтобы газообразная охлаждающая среда подходила к пучку филаментов, по меньшей мере, с двух сторон.
Этого в способе по изобретению можно достичь, образуя всасывающее устройство из двух перфорированных и идущих параллельно пучку филаментов материалов, как, например, перфорированные пластины. Длина пластин составляет, по меньшей мере, 10 см и может доходить вплоть до нескольких метров. Для этих участков самовсасывания вполне обычными являются длины от 30 см до 150 см, что также пригодно для способа по изобретению.
Только что описанным путем можно реализовать предпочтительную форму осуществления способа по изобретению, причем во второй зоне охлаждения пучок филаментов так проводится между перфорированными материалами, как, например, перфорированными пластинами, что газообразная охлаждающая среда может попасть на филаменты путем самовсасывания филаментами пучка с двух сторон.
труба
0
0
В следующей предпочтительной форме осуществления способа по изобретению пучок филаментов во второй зоне охлаждения проводится через перфорированную трубу. Такие "Self-suction" (самовсасывающие) трубы специалисту известны. Они позволяют увлечь газообразную охлаждающую среду пучком филаментов таким образом, что завихрение нитей, по существу, предотвращается. При этом перфорированная труба имеет пористость P=F/F от 0,1 до 0,9, особенно предпочтительно от 0,30 до 0,85, причем F означает открытую боковую поверхность трубы, а F полную боковую поверхность трубы.
1
01
1
0l
1
2
02
2
02
2
1
2
1
2
Вторая зона охлаждения может также быть выполнена как зона "Self-suction" (самовсасывание), образуя шахту с квадратным или прямоугольным основанием, причем стенки шахты образованы двумя находящимися напротив друг друга закрытыми пластинами и двумя находящимися напротив друг друга пористыми пластинами. При этом одна пористая пластина имеет пористость P=F/F, причем F означает открытую площадь этой пластины, а F полную площадь этой пластины. Далее, другая пористая пластина имеет пористость P=F/F, причем F означает открытую площадь этой пластины, а F полную площадь этой пластины. При этом пористость одной пластины P может быть равной или отличной от пористости P другой пластины. Значения P и P предпочтительно лежат в интервале от 0,1 до 0,9, особенно предпочтительно от 0,2 до 0,85.
Можно, чтобы температура охлаждающей среды, которая во второй зоне охлаждения всасывается пучком филаментов, регулировалась, например, с помощью применения теплообменников. Эта форма осуществления позволяет вести процесс независимо от окружающей температуры, что благоприятно сказывается на длительной стабильности процесса, например, что касается разницы день-ночь или лето-зима.
Между фильерой или пластиной фильеры и началом первой зоны охлаждения обычно находится еще нагревательная труба. В зависимости от типа филаментов этот привычный для специалиста элемент имеет длину от 10 до 40 см.
Как уже упоминалось, способ согласно изобретению включает в первой зоне охлаждения, по меньшей мере, одну поперечную обдувку газообразной охлаждающей средой. Это означает, что первая зона охлаждения может иметь не только первую поперечную обдувку, но и вторую, третью и т.д. поперечные обдувки, причем эти поперечные обдувки расположены на участке AC обдувки непосредственно друг за другом и в сумме имеют длину L. При этом в принципе любые из этих поперечных обдувок могут работать с таким количеством продувающей газообразной охлаждающей среды, которое может устанавливаться независимо от количества обдувающей газообразной охлаждающей среды, с которым работают другие поперечные обдувки. Далее, каждая из этих поперечных обдувок, в принципе, может работать при температуре газообразной охлаждающей среды, которая может устанавливаться независимо от температуры газообразных охлаждающих сред, с которыми работают другие поперечные обдувки.
11
12
11
12
В одной предпочтительной форме осуществления способа по изобретению первая зона охлаждения на участке AC обдувки имеет первую поперечную обдувку и непосредственно примыкающую к ней вторую поперечную обдувку, причем первая и вторая поперечная обдувка в сумме имеют длину L, и причем первая поперечная обдувка работает со скоростью обдува V газообразной охлаждающей среды, а вторая поперечная обдувка эксплуатируется со скоростью обдува V газообразной охлаждающей среды, причем V отличается от V.
11
12
11
12
В следующей предпочтительной форме осуществления способа по изобретению первая зона охлаждения имеет на участке AC обдувки первую поперечную обдувку и непосредственно примыкающую к ней вторую поперечную обдувку, причем первая и вторая поперечная обдувки в сумме имеют длину L, и причем первая поперечная обдувка эксплуатируется при температуре T газообразной охлаждающей среды, а вторая поперечная обдувка эксплуатируется при температуре T газообразной охлаждающей среды, причем T отличается от T.
Благодаря обеим вышеуказанным формам осуществления можно подобрать условия охлаждения в первой зоне охлаждения особенно точно к переменным требованиям охлаждения.
Способ согласно изобретению можно проводить также так, чтобы пучок филаментов во второй зоне охлаждения охлаждался далее путем самовсасывания находящейся вблизи пучка филаментов газообразной охлаждающей среды, причем температура газообразной охлаждающей среды перед входом во вторую зону охлаждения регулируется.
В способе по изобретению для охлаждения пучка филаментов применяется газообразная охлаждающая среда. Под этим в рамках настоящего изобретения следует понимать любую газообразную среду, которая подходит для охлаждения пучков филаментов без оказания отрицательного влияния на свойства образующейся комплексной нити, например, из-за образования нежелательных продуктов реакции между газообразной охлаждающей средой и образующейся комплексной нитью. Предпочтительно, в способе по изобретению в качестве газообразной охлаждающей среды используется воздух и/или инертный газ, такой как азот или аргон, причем в первой и второй зоне охлаждения могут использоваться как одинаковые, так и разные газообразные охлаждающие среды.
В одной предпочтительной форме осуществления способа согласно изобретению после охлаждения пучка филаментов во второй зоне охлаждения и перед намоткой проводится одно- или многостадийная вытяжка филаментов. Таким образом, способ по изобретению предпочтительно представляет собой непрерывный процесс прядение-вытяжка-намотка ("spinning drawing winding process"). Под термином "вытяжка" здесь следует понимать все обычные и привычные для специалиста способы, чтобы растянуть филаменты. Это может осуществляться, например, с помощью прядильных дисков, одиночных или сдвоенных, или подобным способом. Следует особо упомянуть, что вытяжка относится как к кратности вытяжки больше 1, так и к таким кратностям, которые меньше 1. Последний случай привычен специалисту под термином релаксация. При этом в способе по изобретению вполне могут рядом встречаться кратности вытяжки больше и меньше 1.
Полная кратность вытяжки обычно рассчитывается из отношения скорости вытяжки к скорости формование филаментов, т.е. скорости, с которой пучок филаментов покидает зоны охлаждения и закрепляется на первом прядильном диске в направлении вытяжки. Типичной конформацией является, например, скорость формования 2760 м/мин, скорость вытяжки 6000 м/мин, дополнительная релаксация по окончании вытяжки 0,5%, т.е. скорость последнего прядильного диска 5970 м/мин. Это дает полную кратность вытяжки 2,17.
Таким образом, согласно изобретению для намотки предпочтительны скорости, по меньшей мере, 2000 м/мин, в частности, по меньшей мере 2500 м/мин. В принципе, процесс в рамках технической осуществимости не устанавливает никаких верхних границ для скорости. Однако обычно для верхнего диапазона скоростей при намотке предпочтительна скорость примерно 8000 м/мин, особенно предпочтительна 6500 м/мин. Таким образом, при обычных суммарных кратностях вытяжки от 1,5 до 3,0 для скорости формования получается диапазон от примерно 500 до примерно 4000 м/мин, предпочтительно от 2000 до 3500 м/мин, особенно предпочтительно от 2500 до 3500 м/мин.
Перед устройствами вытяжки и за зонами охлаждения может находиться еще и вертикальная шахта, сама по себе известная.
В принципе, способ согласно изобретению подходит для формования комплексных нитей из любого термопластичного материала и поэтому не ограничен какими-то определенными термопластичными материалами. Напротив, способ по изобретению может применяться для формования всех экструдируемых с образованием филаментов термопластичных материалов, в частности для формования комплексной нити из термопластичного полимера. Поэтому для использования в способе по изобретению термопластичный материал предпочтительно выбирается из группы, содержащей термопластичные полимеры, причем эта группа может содержать сложный полиэфир, полиамид, полиолефин или также смеси или сополимеры этих полимеров.
В высшей степени предпочтительно, если применяемый в способе по изобретению термопластичный материал состоит в основном из полиэтилентерефталата.
Фиг. 1 показывает схематический разрез типичного устройства для осуществления способа согласно изобретению.
Из фильеры 1 через большое число отверстий, концы которых образуют плоскость выхода отверстий фильеры, формуется комплексная нить, т.е. пучок 2 филаментов. Пучок 2 филаментов обдувается газообразной охлаждающей средой посредством устройства I поперечной обдувки. Поперечная обдувка проводится на участке AC обдувки длиной L, причем A образует верхнее, обращенное к отверстиям фильеры начало, а C нижний, обращенный от отверстий фильеры конец участка AC обдувки. Точки A или C обозначают верхний, соответственно нижний конец первой зоны охлаждения. Напротив участка обдувки AC расположен участок BD, который имеет обращенное к отверстиям фильеры начало B и обращенный от отверстий фильеры конец D. A и B расположены так, что воображаемый участок AB между A и B расположен параллельно плоскости выхода отверстий фильеры.
BX
XD
BX
XD
Угол α между воображаемым участком AB и участком AC обдувки составляет 90°. Угол β между воображаемым участком AB и участком BD также составляет 90°. Участок BD разделяется на открытый участок BX отсасывания длиной L, через который газообразная охлаждающая среда отсасывается отсасывающим устройством II, и закрытый участок XD длиной L, причем отношение L:L лежит в интервале от 0,15:1 до 0,5:1.
CE
DF
Ниже первой зоны охлаждения, левый конец которой обозначен буквой C, а ее правый конец буквой D, к ней примыкает вторая зона охлаждения. Тем самым C или D отмечают начало левой, соответственно правой стороны второй зоны охлаждения. Вторая зона охлаждения слева ограничена перфорированной пластиной, которая образует участок CE самовсасывания длиной L, на котором пучок 2 филаментов сам всасывает газообразную охлаждающую среду вследствие своего движения. Вторая зона охлаждения справа ограничена другой перфорированной пластиной, которая образует участок DF самовсасывания длиной L, на котором пучок 2 филаментов также сам всасывает газообразную охлаждающую среду в результате своего движения. Примыкающие ко второй зоне охлаждения вытяжка и намотка сформованной комплексной нити не показаны.
BX
XD
Как упоминалось вначале, способ согласно изобретению впервые позволяет получать комплексную нить, в частности полиэфирную комплексную нить, в непрерывном процессе формование-вытяжка-намотка с суммарным титром, по меньшей мере, 1800 дтекс, со стабильностью размеров Ds=EAST+HAS не более 11,0% и с числом утолщений, которое, по меньшей мере, на 5% меньше, чем число утолщений полиэфирной комплексной нити, которая формуется в таких же условиях, за исключением того, когда L:L=1.
Поэтому такая полиэфирная комплексная нить также составляет часть настоящего изобретения. При этом верхняя граница суммарного титра, в принципе, может принимать сколь угодно большие значения, что обосновывается следующим: упомянутая во введении плоскость выхода отверстий фильеры может быть выполнена как часть пластины фильеры, которая имеет некоторую длину и ширину. Увеличением ширины пластины фильеры, в принципе, возможно, с помощью способа согласно изобретению, формовать волокна со сколь угодно большим суммарным титром. Однако специалист из практических соображений выберет верхнюю границу суммарного титра полиэфирной комплексной нити, которая лежит в интервале от 1800 дтекс до 5000 дтекс, предпочтительно от 2000 дтекс до 3600 дтекс.
В одной предпочтительной форме осуществления полиэфирная комплексная нить имеет стабильность размеров Ds=EAST+HAS не более 10,5%.
В следующей предпочтительной форме осуществления полиэфирная комплексная нить имеет прочность на разрыв более 60 сН/текс, особенно предпочтительно более 65 сН/текс.
BX
XD
В следующей предпочтительной форме осуществления полиэфирная комплексная нить имеет число утолщений, которое, по меньшей мере, на 50%, особенно предпочтительно, по меньшей мере, на 60% меньше, чем число утолщений у полиэфирной комплексной нити, которая получена в таких же условиях, за исключением L:L=1. Например, число утолщений составляет менее 500 на 10 кг пряжи, особенно предпочтительно менее 250 на 10 кг пряжи.
В следующей предпочтительной форме осуществления полиэфирная комплексная нить имеет число обрывов нити менее 25 на 1000 кг пряжи, особенно предпочтительно менее 10 на 1000 кг пряжи.
1/3
1/3
1/3
Полиэфирная комплексная нить согласно изобретению отличается предпочтительно тем, что нить имеет прочность на разрыв T (в мН/текс) и предельное удлинение E (в %), причем произведение прочности на разрыв T и кубического корня из предельного удлинения E, т.е. T·E, составляет, по меньшей мере, 1600 мН%/текс, предпочтительно лежит в интервале от 1600 до 1800 мН%/текс.
1/3
Измерения прочности на разрыв T, а также предельного удлинения E для определения параметра T·E проводится в соответствии с ASTM 885 и, впрочем, специалисту известны.
Определение числа утолщений на 10 кг пряжи проводится на приборе ENKA Tecnica FR V.
Определение разрывов нити на 1000 кг пряжи проводится путем подсчета.
Измерение EAST проводится в соответствии с ASTM 885, определение HAS также проводится в соответствии с ASTM 885, с той оговоркой, что измерение проводится при 180°C, при 5 мН/текс и при продолжительности измерения 2 минуты.
Вышеуказанная полиэфирная комплексная нить особенно хорошо подходит для технических приложений, в частности, для применения в корде для покрышек.
1/3
1/3
1/3
У непропитанного корда (ungedippter Cord), полученного из полиэфирных комплексных нитей по изобретению, произведение T·E имеет значение, составляющее, по меньшей мере, 1375 мН%/текс, предпочтительно до 1800 мН%/текс. Поэтому такой непропитанный корд также является частью настоящего изобретения.
f
1/3
1/3
1/3
Наконец, настоящее изобретение относится к пропитанному корду (gedippter Cord), содержащему полиэфирные комплексные нити, полученные способом согласно изобретению, причем корд после пропитки имеет удерживающую способность Rt и отличается тем, что показатель качества Q, т.е. произведение T·E полиэфирной комплексной нити и Rt корда, превышает 1350 мН %/текс и предпочтительно составляет до 1800 мН %/текс.
Под удерживающей способностью следует понимать безразмерное частное от деления прочности на разрыв корда после пропитки и прочности нитей на разрыв.
Кроме того, способ также хорошо подходит для получения технической пряжи. Условия, необходимые для формования технической пряжи, в частности выбор фильеры, а также длины нагревательной трубы, специалисту известны.
Изобретение будет подробнее объяснено на нижеследующих примерах, однако оно не ограничено этими примерами.
Пример 1: Получение полиэтилентерефталатных комплексных нитей с титром нити 2220 дтекс
Из гранулята полиэтилентерефталата с относительной вязкостью 2,04 (измеренной на растворе 1 г полимера в 125 г смеси 2,4,6-трихлорфенола и фенола (TCF/F, 7:10 м/м) при 25°C на вискозиметре Ubbelohde (DIN 51562)) формовали волокна, причем выбирали α=β=90°, и охлаждали. Сформованный пучок филаментов сначала пропускали через нагревательную трубу, затем через идущую непосредственно за нагревательной трубой первую зону охлаждения и через расположенную сразу за ней вторую зону охлаждения.
При этом первая зона охлаждения имеет участок обдувки, который разделяется на первую поперечную обдувку и идущую сразу за ней вторую поперечную обдувку, посредством которых пучок филаментов обдувается поперечно воздухом с соответствующими разными температурами и скоростями обдува. Напротив первой поперечной обдувки, непосредственно гранича с нагревательной трубой, находится открытый участок отсасывания определенной длины, через который продутый в поперечном направлении воздух вытягивается с определенной мощностью отсасывания. Сразу за участком отсасывания идет закрытый участок определенной длины.
Непосредственно ко второй поперечной обдувке первой зоны охлаждения примыкает вторая зона охлаждения, которая образована шахтой, окружающей две лежащие напротив друг друга пористые пластины с разной пористостью, причем одна из пластин находится ниже участка обдувки первой зоны охлаждения, а вторая пластина ниже участка отсасывания первой зоны охлаждения. Во второй зоне охлаждения пучок филаментов охлаждается воздухом, который он вследствие своего движения сам засасывает через пористые пластины. В таблице 1 приведены условия формования и охлаждения. При этом приняты обозначения:
L
длина участка обдувки в первой зоне охлаждения
T<sub>11</sub>
температура воздуха, которым пучок филаментов обдувается в первой поперечной обдувке первой зоны охлаждения;
V<sub>11</sub>
скорость подачи воздуха, которым пучок филаментов обдувается в первой поперечной обдувке первой зоны охлаждения;
L<sub>11</sub>
длина первой поперечной обдувки в первой зоне охлаждения;
T<sub>12</sub>
температура воздуха, которым пучок филаментов обдувается во второй поперечной обдувке первой зоны охлаждения;
V<sub>12</sub>
скорость подачи воздуха, которым пучок филаментов обдувается во второй поперечной обдувке первой зоны охлаждения;
L<sub>12</sub>
длина второй поперечной обдувки в первой зоне охлаждения;
L<sub>BX</sub>
длина открытого участка BX отсасывания в первой зоне охлаждения;
L<sub>XD</sub>
длина закрытого участка XD в первой зоне охлаждения;
V/t
мощность отсасывания, с которой воздух в первой зоне охлаждения отсасывается через открытый участок BX отсасывания длиной L<sub>BX</sub>;
P<sub>1</sub>
пористость пористой пластины во второй зоне охлаждения ниже участка обдувки;
P<sub>2</sub>
пористость пористой пластины во второй зоне охлаждения ниже участка отсасывания;
T<sub>2</sub>
температура воздуха, всасываемого самим пучком филаментов во второй зоне охлаждения;
L<sub>CE</sub>
длина участка самовсасывания во второй зоне охлаждения.
<b>Таблица 1</b>Условия формования и охлаждения
Титр нити
2200 [дтекс]
Титр филамента
4,4 [дтекс]
Фильера
- число отверстий
501
- диаметр отверстий
800 [мкм]
Длина нагревательной трубы
150 [мм]
Температура в нагревательной трубе
200 [°C]
Первая зона охлаждения
- L
700 [мм]
- T<sub>11</sub>
55 [°C]
- V<sub>11</sub>
0,60 [м/мин]
- L<sub>11</sub>
500 [мм]
- T<sub>12</sub>
30 [°C]
- V<sub>12</sub>
0,85 [м/мин]
- L<sub>12</sub>
200 [мм]
- V/t
230 [м<sup>3</sup>/ч]
- L<sub>BX</sub>
160 [мм]
- L<sub>XD</sub>
540 [мм]
- L<sub>BX</sub>:L<sub>XD</sub>
0,30
Вторая зона охлаждения
- L<sub>CE</sub>
500 [мм]
- T<sub>2</sub>
30 [°C]
- P<sub>1</sub>
0,32
- P<sub>2</sub>
0,70
1/3
Сразу после прохождения второй зоны охлаждения комплексная нить собирается в пучок и проходит через трубу в направлении вытяжки, вследствие чего комплексная нить вытягивается до указанной в таблице 2 кратности вытяжки при скорости вытяжки 6000 м/мин и наматывается, в результате чего за один этап получают полиэтилентерефталатные комплексные нити с титром нити 2200 дтекс, для которых число утолщений и прочность на разрыв, значения T·E и стабильность размеров Ds также приведены в таблице 2 (см. нити N 1-8).
Сравнительный пример 1:
Для сравнения полиэтилентерефталатные комплексные нити (N V1-V6) получали, как в примере 1, с той разницей, что в первой зоне охлаждения отсасывание осуществлялось на всей длине BD=L=700 мм.
<b>Таблица 2</b>
Кратность вытяжки, скорость вытяжки v<sub>s</sub>, прочность на разрыв T, значения T·E<sup>1/3</sup>, число утолщений и значения Ds полиэтилентерефталатных комплексных нитей согласно изобретению (N 1-8) и сравнительных полиэтилентерефталатных комплексных нитей (N V1-V6)
<b>Пример 1</b>
Нить номер
1
2
3
4
5
6
7
8
Кратность вытяжки
2,000
2,025
2,050
2,075
2,100
2,125
2,150
2,175
v<sub>s</sub> [м/мин]
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
T [мН/текс]
607
633
621
635
647
667
670
689
T·E<sup>1/3</sup>[мН %<sup>1/3</sup>/текс]
1560
1588
1529
1564
1584
1617
1597
1628
Число утолщений
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
<b>Сравнительный пример 1</b>
Нить номер
V1
V2
V3
V4
V5
V6
-
-
Кратность вытяжки
2,000
2,025
2,050
2,075
2,100
2,125
-
-
v<sub>s</sub> [м/мин]
6000
6000
6000
6000
6000
6000
-
-
T [мН/текс]
617
633
622
663
656
651
-
-
T·E<sup>1/3</sup> [мН %<sup>1/3</sup>/текс]
1561
1569
1529
1621
1568
1570
-
-
Число утолщений
172
405
687
876
977
1265
-
-
Ds [%]
11,0
11,2
11,3
11,1
11,1
11,4
-
-
1/3
1/3
Сравнение числа утолщений в полученных согласно изобретению нитях 1-6 с числом утолщений сравнительных нитей V1-V6 показывает, что способ по изобретению приводит к пряже с заметно меньшим числом утолщений и, тем самым, с заметно лучшей способностью к перематыванию комплексной нити. Уменьшение числа утолщений составляет в этом примере от 7% (ср. нить 1 со сравнительной нитью V1) до 86% (ср. нить 5 со сравнительной нитью V5). При этом стабильность размеров Ds у полученной согласно изобретению пряжи составляет не более 11,0% и при прочих равных условиях является такой же хорошей или даже лучше, чем Ds у сравнительных нитей V1-V6. Далее, полученные согласно изобретению нити 7 и 8, показывают, что со способом по изобретению можно получить нити с титром 2200 дтекс, повышенной прочностью и числом утолщений, которые позволяют непрерывное формование. В отличие от этого, попытка получить в условиях сравнительного примера при скорости вытяжки 6000 м/мин кратность вытяжки 2,150 приводит к такому интенсивному слипанию филаментов, что непрерывное формование невозможно. Это тем более справедливо для попытки получить в указанных условиях кратность вытяжки 2,175. Наконец, полученные согласно изобретению нити 6 и 8 показывают, что со способом по изобретению при выборе подходящей кратности вытяжки можно добиться, чтобы значения T·E лежали в предпочтительном диапазоне, по меньшей мере, 1600 мН %/текс.
Пример 2: Получение полиэтилентерефталатных комплексных нитей с титром нити 1670 дтекс
Из гранулята полиэтилентерефталата с относительной вязкостью 2,04 (измеренной на растворе 1 г полимера в 125 г смеси 2,4,6-трихлорфенола и фенола (TCF/F, 7:10 м/м) при 25°C на вискозиметре Ubbelohde (DIN 51562)), причем выбирали α=β=90°, формовали волокна. Сформованный пучок филаментов пропускали, как в примере 1, через нагревательную трубу, затем через идущую непосредственно за ней первую зону охлаждения и через расположенную сразу за ней вторую зону охлаждения. В таблице 3 приведены условия формования и охлаждения, причем параметры формования и охлаждения имеют те же значения, что и в примере 1.
<b>Таблица 3</b>
Условия формования и охлаждения
Титр нити
1670 [дтекс]
Титр филамента
4,1 [дтекс]
Фильера
- число отверстий
412
- диаметр отверстий
800 [мкм]
Длина нагревательной трубы
150 [мм]
Температура в нагревательной трубе
200 [°C]
Первая зона охлаждения
- L
700 [мм]
- T<sub>11</sub>
55 [°C]
- V<sub>11</sub>
0,60 [м/мин]
- L<sub>11</sub>
500 [мм]
- T<sub>12</sub>
55 [°C]
- V<sub>12</sub>
0,85 [м/мин]
- L<sub>12</sub>
200 [мм]
- V/t
230 [м<sup>3</sup>/ч]
- L<sub>BX</sub>
160 [мм]
- L<sub>XD</sub>
540 [мм]
- L<sub>BX</sub>:L<sub>XD</sub>
0,30
Вторая зона охлаждения
- L<sub>CE</sub>
500 [мм]
- T<sub>2</sub>
30 [°C]
- P<sub>1</sub>
0,23
- P<sub>2</sub>
0,32
1/3
Сразу после прохождения второй зоны охлаждения комплексная нить собирается в пучок и пропускается через трубу в направлении вытяжки, вследствие чего комплексная нить вытягивается до указанной в таблице 4 кратности вытяжки при скорости вытяжки 6000 м/мин и наматывается, в результате чего за один этап получают полиэтилентерефталатные комплексные нити с титром нити 1670 дтекс, для которых число утолщений и прочность на разрыв, значения T·E и стабильность размеров Ds также приведены в таблице 4 (см. нити N 1-9).
Сравнительный пример 2
Для сравнения полиэтилентерефталатные комплексные нити N V1-V9 получали, как в примере 2, с тем отличием, что в первой зоне охлаждения отсасывание проводилось по всей длине BD=L=700 мм.
<b>Таблица 4</b>
Кратность вытяжки, скорость вытяжки v<sub>s</sub>, прочность на разрыв T, значения T·E<sup>1/3</sup>, число утолщений и значения Ds полиэтилентерефталатных комплексных нитей по изобретению (N 1-9) и сравнительныхполиэтилентерефталатных комплексных нитей (N V1-V9)
<b>Пример 2</b>
Нить номер
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Кратность вытяжки
2,000
2,025
2,050
2,075
2,100
2,125
2,150
2,175
2,200
v<sub>s</sub> [м/мин]
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
T [мН/текс]
622
646
666
645
680
702
694
699
740
T·E<sup>1/3</sup>[мН %<sup>1/3</sup>/текс]
1595
1623
1627
1603
1659
1649
1620
1617
1698
Число утолщений
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
<b>Сравнительный пример 2</b>
Нить номер
V1
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
V9
Кратность вытяжки
2,000
2,025
2,050
2,075
2,100
2,125
2,150
2,175
2,200
v<sub>s</sub> [м/мин]
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
T [мН/текс]
620
628
640
657
635
667
677
681
687
T·E<sup>1/3</sup>[мН %<sup>1/3</sup>/текс]
1597
1582
1591
1630
1535
1608
1620
1607
1568
Число утолщений
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
Сравнение числа утолщений у полученных согласно изобретению нитей 1-9 с числом утолщений сравнительных нитей V1-V9 показывает, что способ по изобретению почти всегда приводит к пряже с заметно меньшим числом утолщений и, тем самым, с заметно лучшей способностью к перематыванию комплексной нити. При этом стабильность размеров Ds при прочих равных условиях почти всегда лучше, чем Ds у сравнительных нитей V1-V9.
Пример 3: Получение полиэтилентерефталатных комплексных нитей с титром нити 1440 дтекс
Из гранулята полиэтилентерефталата с относительной вязкостью 2,04 (измеренной на растворе 1 г полимера в 125 г смеси 2,4,6-трихлорфенола и фенола (TCF/F, 7:10 м/м) при 25°C на вискозиметре Ubbelohde (DIN 51562)), причем выбирали α=β=90°, формовали волокна и охлаждали. Сформованный пучок филаментов пропускали, как в примере 1, через нагревательную трубу, затем через идущую непосредственно за ней первую зону охлаждения и через примыкающую к ней вторую зону охлаждения. В таблице 5 приведены условия формования и охлаждения, причем параметры формования и охлаждения имеют те же значения, что и в примере 1.
<b>Таблица 5</b>
Условия формования и охлаждения
Титр нити
1440 [дтекс]
Титр филамента
4,4 [дтекс]
Фильера
- число отверстий
331
- диаметр отверстий
800 [мкм]
Длина нагревательной трубы
150 [мм]
Температура в нагревательной трубе
200 [°C]
Первая зона охлаждения
- L
700 [мм]
- T<sub>11</sub>
55 [°C]
- V<sub>11</sub>
0,60 [м/мин]
- L<sub>11</sub>
500 [мм]
- T<sub>12</sub>
55 [°C]
- V<sub>12</sub>
0,85 [м/мин]
- L<sub>12</sub>
200 [мм]
- V/t
230 [м<sup>3</sup>/ч]
- L<sub>BX</sub>
1 60 [мм]
- L<sub>XD</sub>
540 [мм]
- L<sub>BX</sub>:L<sub>XD</sub>
0,30
Вторая зона охлаждения
- L<sub>CE</sub>
500 [мм]
- T<sub>2</sub>
30 [°C]
- P<sub>1</sub>
0,23
- P<sub>2</sub>
0,32
1/3
Сразу после прохождения второй зоны охлаждения комплексная нить собирается в пучок и пропускается через трубу в направлении вытяжки, вследствие чего комплексная нить вытягивается до указанной в таблице 6 кратности вытяжки при скорости вытяжки 6000 м/мин и наматывается, в результате чего за один этап получают полиэтилентерефталатные комплексные нити с титром нити 1440 дтекс, для которых число утолщений и прочность на разрыв, значения T·E и стабильность размеров Ds также приведены в таблице 6 (см. нити № 1-9).
Сравнительный пример 3
Для сравнения полиэтилентерефталатные комплексные нити N V1-V9 получали, как в примере 3, с той разницей, что в первой зоне охлаждения отсасывание проводилось по всей длине BD=L=700 мм.
<b>Таблица 6</b>
Кратность вытяжки, скорость вытяжки v<sub>s</sub>, прочность на разрыв T, значения T·E<sup>1/3</sup>, число утолщений и значения Ds для полиэтилентерефталатных комплексных нитей согласно изобретению (N 1-9) и для сравнительных полиэтилентерефталатных комплексных нитей (N V1-V9)
<b>Пример 3</b>
Нить номер
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Кратность вытяжки
2,000
2,025
2,050
2,075
2,100
2,125
2,150
2,175
2,200
v<sub>s</sub> [м/мин]
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
T [мН/текс]
631
606
643
660
679
668
684
703
729
T·E<sup>1/3</sup> [мН %<sup>1/3</sup>/текс]
1642
1537
1633
1643
1695
1661
1633
1685
1672
Число утолщений
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
<b>Сравнительный пример 3</b>
Нить номер
V1
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
V9
Кратность вытяжки
2,000
2,025
2,050
2,075
2,100
2,125
2,150
2,175
2,200
v<sub>s</sub> [м/мин]
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
T [мН/текс]
635
645
659
662
666
670
691
699
701
T·E<sup>1/3</sup> [мН %<sup>1/3</sup>/текс]
1620
1578
1659
1868
1629
1622
1654
1688
1674
Число утолщений
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
Сравнение числа утолщений в нитях 1-9, полученных согласно изобретению, с числом утолщений в сравнительных нитях V1-V9 показывает, что способ по изобретению почти всегда приводит к пряже с заметно меньшим числом утолщений и, тем самым, с заметно лучшей способностью комплексной нити к перематыванию.