Способ изготовления многонитевой ориентированной пряжи

 

Использование: текстильная промышленность, изготовление трикотажных изделий. Сущность изобретения: формирование нити осуществляют из расплава полигексаметиленадипамида с относительной вязкостью 50 - 74,2, содержащего 2,5 - 35 мас.% звеньев ε -капролактама, e -капролактама с трис-2-аминоэтиламином или 2-метил-пентаметиленадипамида. Капилляр фильеры имеет диаметр 0,15 - 0,30 мм, отношение длины к диаметру L/D не менее 1,75 и L/D⁴ - не менее 100 мм^-3. Скорость извлечения нити из фильер не менее 4500 и не более 5900 м/мин. Натяжение нити при формовании менее 1,2 г/денье, производительность по крайней мере 8000. Охлаждение нити проводят потоком воздуха с относительной влажностью более 50% скоростью 10 - 50- м/мин при 10 - 30^oС. Пряжа из указанных нитей имеет денье от 15 до 92,7. 4 з. п. ф-лы, 12 табл.

Изобретение относится к технологии получения химических волокон, в частности, к изготовлению текстурированной полиамидной пряжи для трикотажных изделий.

Известен способ получения синтетической пряжи, согласно которому полигексаметиленадипамид (найлон 66) формуют из расплава в виде филаментов, которые сматывают впаковку (пряжи) при высоких скоростях (порядка 3000 м/мин) в виде частично ориентированной пряжи (иногда называемой PON), которая представляет собой сырьевую пряжу (или промежуточную), которую затем в ходе отдельного процесса вытягивают с текстурированием /1/.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления многонитевой ориентированной пряжи с денье от 15 до 92,7, согласно которому нити формуют из расплава полигексаметиленадипамида с относительной вязкостью 50-74,2 со скоростью извлечения не менее 4500 и не более 5900 м/мин и охлаждают /2/.

Для обеспечения достаточной степени текстурирования при заданной скорости и при других указанных условиях, рабочий диапазон натяжения при текстурировании должен быть очень узким.

Указанный узкий диапазон (или "окно") коммерчески невыгоден, так как он ограничивает изготовителя текстурированной пряжи.

Для увеличения объемности и устранения обрывов филаментов необходимо увеличивать относительные соотношения скоростей диска к пряже, что ведет к увеличению износа дисков и истирания пряжи.

Увеличить объемность пряжи при снижении обрывности филаментов можно за счет повышения температуры текстурирования, однако, этот выбор также может быть нежелательным, так как он снизит прочность на разрыв "горячей" нити во время введения крутки и повысит предрасположение к обрывам филаментов.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение объемности пряжи при снижении входящих в нее филаментов без изменения других технологических параметров процесса.

Поставленная задача решается за счет того, что для изготовления многонитевой ориентированной пряжи с денье от 15 до 92,7 расплав полигексаметиленадипамида с относительной вязкостью 50-74,2 дополнительно содержащий 2,5-35 мас. звеньев ε-капролактама, ε-капролактама с трис-2-амино-этиламином или 2-метилпентаметилендипамида формуют при температуре плавления полимера 280-300^оС через капилляр фильеры с диаметром 0,15-0,30 мм, отношением длины к диаметру L/D, равном не менее 1,75 и L/D⁴ не менее 100 мм³, скорость извлечения филаментов составляет не менее 4500 и не более 5900 м/мин. Затем нити охлаждают потоком воздуха с относительной влажностью более 50% скоростью 10-50 м/мин при 10-30^оС.

Свежеохлажденные нити сводят в пучок с использованием аппликатора с дозированным отделочным наконечником, расположенным на расстоянии менее 1,5 метров от поверхности фильеры с последующей намоткой в упаковку без использования дисков. Натяжение нитей при формовании менее 1,2 г/денье, а производительность составляет по крайней мере 8000.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Нейлон 66 с дифункциональным сомономером сополиамида, способным связывать водород с полимером нейлон 66 может быть приготовлен путем конденсационной полимеризации в водном растворе "соли", содержащем мономеры в соответствующей пропорции. Процедуры, применимые для получения гомополимера нейлон 66, могут быть применены для получения N 6,66 с ε-капролактамом, добавленным к солевому раствору. Для получения Ме5-6,66 используют адипиновую кислоту с гексаметилендиамином (ГМД) и 2-метил-пентаметилендиамином (МПМД) в молярном соотношении, необходимом для получения сополимера с желаемым мас. 2-метилпентаметилендиамида (% Ме5-6) с целью получения солевого раствора. Для Ме5-6,66 обычно требуется однако изменить обычные процессы нейлона 66 для того, чтобы убедиться, что МПМД, который более летуч, оставался в растворе достаточно долго для того, чтобы реагировать.

Исходный полимер, обычно в виде хлопьевидных частиц с ОВ 25-60 (относительная вязкость) подвергают обычной твердофазной полимеризации для повышения его ОВ (путем удаления воды при регулируемой температуре и в условиях инертного газа). Полученный полимер перемещают к экструдеру, где его расплавляли так, что расплав проталкивали сквозь разогретую систему дозирования во множество отдельных формующих блоков при желании удаляя большее количество воды или вводя чешуйчатые частицы из твердофазной полимеризации, которые имеют влаги меньше, чем в состоянии равновесия при заданной температуре плавления, ОВ полимера может быть еще увеличена на 5-15 единиц ОВ до экструзии, и таким образом, были подтверждены хорошие результаты. Расплав полимера фильтровали в экструзионном блоке, обеспечивая обычно общее давление (ΔР_Т) в 200-600 кг/см² с давлением фильтрования (ΔР_F) от 100 до 300 кг/см², при скорости потока от 0,6 до 2,2 г/см²/мин, и при температуре экструзии полимера (Т_р) от примерно 20 до примерно 60^оС, предпочтительно от примерно от 20 до примерно на 40^оС выше температуры плавления полимера (Т_м). Для сополимера П 6,66 температура экструзии полимера (Т_р) от примерно 280 до 300^оС, в особенности, примерно от 285 до 295^оС дала хорошие результаты. Для сополимера Ме5-6,66 хорошие результаты дала температура экструдирования полимера (Т_р) примерно от 275 до 295^оС, в частности, примерно от 275 до 285^оС.

Свежеотфильтрованный полимер затем экструдируют через малые капилляры фильеры, где полимер дозируют на вход капилляра со скоростью протока массы W (г/мин)-денье на филамент (9000 м) х скорость прядения, м/мин, то есть, пропорциональна денье на филамент х ν / через широкое капиллярное отверстие счетчика, а затем через капилляр фильеры длиной (L, мм) и диаметром (D, мм). Такие размеры капилляра фильеры ухудшают скорость экструзии (V_o м/мин) V_o пропорциональна (денье на филамент х V) D²), скорость ослабления расплава (V/V_o)/V/V_o пропорциональна D² (денье на филамент), скорость сдвига расплава γ / γ пропорциональна (денье на филамент х V)/D³), а падение давления в капилляре (ΔР_с) /ΔP_c пропорционально/денье на филамент х V) (L/D⁴) ( η_м ) / имеет таким образом заметное влияние на характеристики формования, на равномерность вдоль нити и конечную структуру волокон и физические свойства сформованных филаментов, и должны тщательно выбираться в зависимости от скорости формования (V), номера денье филамента и скорости охлаждения свежеэкструдированных филаментов.

Наружная поверхность фильеры защищена от отложений мономера и кислорода с помощью низкой скорости протока перегретого пара, который легко проходит вниз и вокруг экструзионного блока и затем удаляется системой выброса. Для поддержания стабильности свежеэкструдированных филаментов во время удаления паров мономера, охлаждающий воздух в поперечном направлении специально регулируется для выравнивания скорости выноса отходов так, чтобы не было заметного явного движения филаментов во время первых 5-15 см. При желании свежеэкструдированные филаменты могут быть затем защищены от завихрения с помощью твердой или пористой трубки замедления.

Филаменты остужают до температуры ниже их температуры стеклования (Т_о) на расстоянии примерно от 75 до примерно 150 см, предпочтительно от 75 до 125 см, с помощью газовой среды в поперечном направлении, обычно увлажненного охлажденного воздуха с по крайней мере примерно 50% и более обычно примерно 70% относительной влажности (ОВ) при 10-30^оС, более типично примерно 20^оС, со скоростью поперечного потока обычно 10-50 м/мин, предпочтительно от 10 до 30 м/мин, а затем защищают от отдельных воздушных потоков в помещении с помощью экрана, филаменты могут поочередно охлаждаться с помощью радиального охлаждающего блока, в котором охлаждающий воздух будет выбираться с такими протоками, чтобы достичь желаемую однородность вдоль нити и желаемые физические свойства пряжи, какие достигаются путем резкого охлаждения поперечным потоком.

Охлаждаемые филаменты сходятся, обычно на две охлаждающей камеры на расстоянии от примерно 75 до 150 см, предпочтительно от 75 до 125 см, от поверхности фильеры с помощью дозированного аппликатора с отделочным наконечником, хотя можно использовать другие средства для сведения, при необходимости, такие, как керамические или металлические направители или воздушная струя. Равномерность вдоль нити и свойства пряжи зависят от длины совпадения (LC) по отношению к расстояниям обычно от 75 до 150 см, которые выбираются в зависимости от температуры охлаждающего воздуха и скоростей протока для достижения требуемого баланса свойств.

Отделка при прядении наносится на пучок сходящихся филаментов (далее называемый пряжей) предпочтительно с помощью аппликатора с наконечником дозированной отделки, хотя также могут использоваться валковые аппликаторы. Отделка при прядении (обычно примерно 0,2-1% и более типично примерно от 0,4 до 0,7 мас. от пряжи) выбирается для обеспечения необходимого трения нити с нитью, требуемого для наматывания упаковок пряжи при высоких скоростях прядения (V) от 4500 до 6500 м/мин и затем для обеспечения равномерного снятия пряжи с упаковки пряжи при текстурировании с высокими скоростями и наконец, для обеспечения необходимого сцепления между филаментами для должного введения крутки при текстурировании с высокой скоростью. Затем пучок пряжи передают прямо на намоточную машину при 4500-6500 м/мин (это называется бездисковым прядением). Пучок нитей также может быть перемещен к намоточной машине через набор приводных дисков 10. Переплетение филаментов применяют до наматывания для получения достаточного переплетения между филаментами и сопротивления расщеплению всей пряжи для усовершенствованной перемотки и отбора пряжи, однако уровень переплетания не должен быть настолько велик, чтобы предупредить равномерное введение крутки при текстурировании. Уровень переплетения филаментов примерно в 10-15 см оказался пригодным для высокоскоростного текстурирования для сырьевой пряжи в 25-55 денье. Уровень переплетения, требуемый для достижения необходимого баланса сопротивления расщеплению пряжи и перегруппировки между филаментами для должного ввода при крутке, также будет зависеть от типа и уровня отделки при пряжении, которая применяется и от типа ввода крутки, такого, как мягкие или жесткие фрикционные диски крутки.

Пряжу согласно изобретению наматывают при натяжениях от примерно 0,2 до 0,6 гм/денье и не требуется никакой промежуточной или последующей тепловой обработки для стабильности. Пряжа может быть с тепловой обработкой, например, паром, или с помощью других методов, до наматывания, в целях изменения физических свойств, такие виды обработки не требуются для стабильности упаковки или для высокоскоростного сматывания пряжи, как это требовалось для ориентированных при прядении нитей с менее высокой скоростью. Натяжение наматывания, требуемое для допустимого формирования упаковки и для сматывания пряжи, достигается известными средствами.

При высоких скоростях прядения, таких, как 4500 или 6500 м/мин, используемых по изобретению, существует узкая область в камере резкого охлаждения, где диаметр филамента резко уменьшается на малом расстоянии и соизмеряется с быстрым повышением скорости утончения нити. Это явление часто называют зоной "сужения" (образования шейки). Ориентирование и кристаллизация полимерных цепей происходит в течение сужения и непосредственно после него. Расстояние от точки экструдирования до сужения (L_п) обычно составляет от 75 до 150 см и зависит от параметров процесса, таких, как скорость прядения, титр волокна филамента, вязкость полимера, температура полимера, скорость экструдирования, температура охлаждающего воздуха, скорость охлаждающего воздуха, в качестве частичного перечня.

Длина схождения (L_c) желательна несколько превышающей L_п и предпочтительно менее, чем 1,25 х L_п. Средняя скорость утончения на расстоянии L_п может быть аппроксимирована с помощью выражения ((V-V_o)/L_п). Обычно более высокие скорости утончения увеличивают ориентирование полимерной цепи, как указано более высокими натяжениями при вытяжки (DT) и более низкими относительными удлинениями до разрыва (E_b). Величина утончения расплава может быть дана соотношением конечной скорости прядения (V) и начальной скорости экструдирования (V_o) и пропорциональна D²/денье на филамент. Должный выбор среднего размера и скорости уточнения должен рассматриваться для получения желательного баланса равномерности вдоль нити и физических свойств пряжи согласно данному изобретению.

Вязкость расплава ( η_m ) полимера по данному изобретению определяется частично относительной вязкостью (ОВ) полимера, которая примерно пропорциональна MW³,⁴, где MW обозначает среднюю мол.м. полимера и обратно пропорциональна температуре полимера (Т_р), когда η_m пропорционально выражению Аррениуса экспонента (A/T) и А обозначает постоянную для заданного типа полимера и скоростью сдвига ( γ ) расплава полимера через капилляр фильеры. При высоких скоростях прядения с V выше, чем примерно 4000-4500 м/мин, а при ОВ полимера примерно 40-45, увеличение вязкости расплава путем увеличения ОВ приводит к кристаллизации и уменьшению ориентирования некристаллических областей до степени, которая является удивительной и удивительным образом, только в пределах выбранного диапазона скорости прядения V и ОВ. Однако обнаружено, что увеличение вязкости расплава ( η_m ) другими средствами, такими, как более низкими температурами полимера и скоростями сдвига, приводит к увеличению ориентации цепи полимера, что указывается более высокими натяжениями при вытяжке (DT) и более низким значением относительного удлинения до разрыва (E_b). Поэтому требуется произвести должный выбор не только ОВ полимера, но и температуры полимера и скоростей сдвига, для достижения баланса ориентации полимерной цепи и желаемой кристаллизации, то есть, натяжения при вытяжке и относительного удлинения до разрыва для пряжи согласно настоящему изобретению.

Важным преимуществом изобретения является то, что оно обеспечивает коммерчески жизнеспособный путь для максимального увеличения общей производительности, то есть, не только производительности прядения (P_s)/P_s V x RDR, где RDR 1+%E_b (100) производителя волокна, но и производительность текстурирования (P_t)/P_t пропорциональна V_t/крутильных машин с помощью улучшенного процесса прядения, который обеспечивает получение улучшенной сырьевой пряжи, которая улучшает производительность крутильной машины. Возрастание скорости прядения всегда было ключевым элементом увеличения производительности прядения, это обычно снижает относительное удлинение получаемой сырьевой пряжи, что часто уменьшает производительность оборудования для текстурирования, как это будет пояснено.

Для изготовления сырьевой пряжи, которая в последующем будет вытянута до более низкого титра волокна, такого, как при высокоскоростном текстурировании с вытяжкой, титр волокна сырьевой пряжи (денье) зависит от желаемого конечного текстурированного с вытяжкой титра волокна (денье) t и от остаточного относительного удлинения до разрыва, оставшегося в вытянутой пряже. Таким же образом свойства конечной пряжи в текстурированной пряже, такие, как модуль, прочность на разрыв и до некоторой степени объемность определяются относительным удлинением до разрыва (E_b) t текстурированной пряжи, которое обычно составляет порядка 25-35% предпочтительно 28-32% и рассматривается, как характеристика изделия, которую должен обеспечить для сырьевой пряжи производитель волокна. Поэтому необходимо понимать, почему увеличение относительного удлинения до разрыва сырьевой пряжи (E_b) f согласно изобретению целесообразно с точки зрения производительности крутильной машины.

П р и м е р 1. Готовили несколько образцов сырьевой пряжи текстурирования с вытяжкой с использованием способа и аппарата, который схематически изображен и был описан выше, при условиях, указанных в табл.1, что давало указанные свойства пряжи, то есть, натяжения при вытяжке (DT) и значения относительного удлинения (E_b). Примеры 1-1 до 1-24 и 1-47 до 1-92 показывают сырьевую пряжу, которая номинально имеет 53 денье (13 филаментов) для текстурирования с целью получения краевой пряжи для одежды (с 0,3% TiO₂) в то время, как в примерах 1-25 до 1-46 показана сырьевая пряжа, которая номинально имеет 25 денье (7 филаментов) для текстурирования с целью получения чулочной пряжи для собственно чулочной части (с 0,08% TiO₂). Замеренные величины денье приведены во второй колонке, а скорости прядения (называемые здесь буквой V) в третьей колонке. В четвертой колонке дается "N6%", то есть, массовое содержание мономера N6.

Сравнительная пряжа 1-1С до 1-12С, 1-39С до 1-46С и 1-63С до 1-92С из гомополимера N66 не являются результатом изобретения, это указано их буквой С в первой колонке для отличия от пряжи согласно изобретению, в частности, 1-13 до 1-38 и 1-47 до 1-62, в большей части содержат 5% N6, в то время, как 1-25 до 1-28 содержат только 2,5% Позиции 1-52С-54С и 1-59С-60С, которые содержат 5% N6, не относятся к предпочтительному изобретению, так как их натяжение при вытяжке (DT) и значения относительного удлинения (E_b) не пригодны для высокоскоростного текстурирования, но пригодны для низкоскоростного текстурирования с вытяжкой, текстурирования с воздушной струей и других процессов вытяжки сырья для текстильного производства, например, сновки с вытяжкой. Следующие три колонки показывают значения ОВ для исходного хлопьевидного полимера, для пряжи, и для увеличения между этими значениями ОВ (ΔRV) при ее уменьшении, даны в скобках. Последние две колонки показывают натяжения при вытяжке (DT в г/денье) и значения относительного удлинения (E_b ). Все филаменты имели круглое поперечное сечение, использовались капилляры фильеры в 10 мил диаметра D (1 0,254 мм и с соотношением L/D 1,9) (то есть, длина 19 мил), за исключением для 1-20 и 1-21, где диаметр составлял 9 мил (= 0,229 мм). Охлаждающий воздух подавался при 21^оС с 75% отн. влажности поперечным потоком с поперечной скоростью 18 м/мин на расстоянии примерно 10 см. Филаменты сводили вместе с использованием аппликатора сдозированным отделочным наконечником с длиной схождения L_c 135 см, за исключением того, что в 1-18, 1-20, 1-21, 1-52, 1-53, 1-59, 1-71 и 1-77 использовали 122 см, а в 1-11С, 1-19 и 1-38 использовали 140 см. Уровень отделки прядения (FOY) номинально составлял 0,45% Номинальное переплетение составляло примерно 12,5 см.

Сравнительную сырьевую пряжу для краев, текстурируемую с вытяжкой из 100% гомополимера нейлон 6 (N6) пряли из исходного полимера с номинальной ОВ 36,4 (содержащего 0,3% TiO₂) с повышением ОВ до экструдирования через твердофазную полимеризацию (ТФП) до диапазона ОВ в 47,7 до 72,2, экструдировали через фильеры с капиллярами в 0,254 мм при соотношении L/D в 1,9 при температуре полимера 275^оС, охлаждали с 75% относительной влажностью воздухом комнатной температуры с расходом 18 м/мин и сводили через аппликатор с дозированным отделочным наконечником на 135 см, после чего пряли с диапазоном скорости прядения от 4300 до 5800 м/мин для получения 13-филаментную пряжу с номинальным денье 52. Величина денье, скорость прядения, ОВ, пряжи, натяжение при вытяжке (DI) и значения относительного удлинения (E_b) для сравнительной пряжи из гомополимера П6 сведены в табл.8.

П р и м е р 2. Следуя в основном, подобной технологии, что и в примере 1, краевая пряжа согласно изобретению изготавливалась с различными условиями процесса прядения, сведенными в табл.2, для иллюстрации неожиданных эффектов на натяжение при вытяжке (DT) пряжи реологических свойств расплава и теплопередачи во время утончения. Это показывает, как достичь желаемого более низкого натяжения при вытяжке (с требуемым относительным удлинением) во время образования волокнистой структуры, то есть, путем регулирования ориентирования полимерной цепочки, растяжения и кристаллизации для полного использования преимуществ неожиданных возможностей согласно изобретению. Пряли пряжу с номинальными 53 денье (13 филаментов, круглое поперечное сечение, содержание TiO₂ 0,3%) при 5300 м/мин. Отмечено, что уменьшение вязкости расплава ( η_m ) в результате увеличения температуры полимера (Т_р) увеличение скорости экструдирования (V_o) через капилляр фильеры путем перехода к малым диаметрам капилляров (D) и увеличение падения давления в капилляре (Δ Р_с) путем увеличения соотношения L/D⁴ в капилляре фильеры приводит к снижению натяжения при вытяжке (DT) что является противоположной реакцией при уменьшении вязкости расплава ( η_m ) путем уменьшения относительной вязкости полимера (ОВ). Напротив, уменьшение вязкости вытягивания (η Е) свежеэкструдированных филаментов путем снижения скорости протока охлаждающего воздуха приводит к повышению температуры охлаждающего воздуха, а применение замедленного охлаждения, например, увеличивает натяжение при вытяжке (DT). Кроме того, примерами 11-20 и 11-21 показано, что путем увеличения ОВ полимера частично в системе экструдирования расплава после ТФП приводит к снижению натяжения при вытяжке (DT) для ОВ данной конечной пряжи, где в 11-20 увеличение ОВ полимера достигалось полностью с помощью ТФП, то есть, вязкость исходного хлопьевидного ма- териала в 39,0 → ТФП ОВ хлопьевидного материала, а в 11-21 увеличение ОВ пряжи было достигнуто только частично через ТФП и завершено в системе перемещения расплава, то есть, ОВ подаваемого хлопьевид- ного материала в 39,0 → ОВ хлопьевид- ного материала с ТФП в 62,3 → ОВ экструдированного расплава (пряжи в 67,3). Соединение этих различных реакций процесса на натяжение при вытяжке позволяет снизить натяжение вытяжки независимо от ОВ полимера и скоростей прядения (V).

П р и м е р 3. Используя процесс из примера 1 получали пряжу, согласно изобретению, с диапазоном денье на филамент от 1 до 7, как показано в табл. 3. Можно получить более высокие значения денье на филамент с помощью оборудования, имеющего более высокую скорость подачи полимера, чем применяется в данном примере. Это оказывается причиной изменения свойств пряжи для пряжи со значениями денье на филамент более 2, где DT меньше, а относительное удлинение больше, чем для пряжи со значением денье на филамент ниже 2.

Эту пряжу пряли из исходного хлопьевидного материала с ОВ 41,6, с содержанием TiO₂ 0,3% ОВ хлопьевидного материала повышали с помощью ТФП до ОВ пряжи 63,9 и экструдировали при 294^оС из фильер с 13 капиллярными отверстиями с соотношениями L/D в 1,9 и быстро охлаждали с помощью поперечного потока воздуха при 21^оС (75% отн. вл. ) 18,3 м/мин на расстоянии в 113,7 см, со сведением на 122 см через аппликатор с дозированным отделочным наконечником и наматывали со скоростью 5300 м/мин.

Для данного примера натяжения при вытяжке не измеряли при 185^оС, а при комнатной температуре, именно поэтому в верхней части колонки DT^x в табл.3 показана*.

П р и м е р 4. В этом примере сравниваются характеристики текстурирования чулочной сырьевой пряжи для собственно чулочной части, при прядении ее со скоростью 5300 м/мин из полимеров с номинальной ОВ 64, при текстурировании при 900 м/мин, с нагревателем на 210^оС, на машине Barmag FKG-L10 с устройством с набором фрикционных дисков 1-4-1 Р101, с использованием 2 различных соотношений D/V в 2,04 и 2,62, и 6 разных соотношений вытяжки при текстурировании (TDR) от 1,2727 до 1,3962. Сырьевая пряжа согласно данному изобретению была по 1-37 и ее сравнивали со сравнительной сырьевой пряжей из гомополимера N66 на 1-46С по табл.1. Каждое напряжение вытяжки перед диском ( σ₁ ) приведенное в табл.4, было подсчитано в качестве натяжения перед диском (Т₁) в граммах, с делением на денье исходной сырьевой пряжи и умножали на степень вытяжки с текстурированием (TDR). Необходимо из табл.4 отметить, что сырьевую пряжу согласно изобретению текстурировали со значительно меньшими напряжениями вытяжки перед диском. Модуль вытяжки с текстурированием (MD,T) (меняется в σ₁ с изменением TDR) также обычно ниже.

П р и м е р 5. В этом примере сравниваются чулочная сырьевая пряжа для краев, прядение которой осуществляется на 5300 м/мин, из гомополимера нейлон 66 (N66) с номинальной ОВ 66 (1-11С) с краевой сырьевой пряжей согласно изобретению (11-9), вытягиваемой из сополимера нейлон 6,66 (N6,66) с номинальной ОВ 68, которую текстурировали при 900 м/мин на машине Barmag FK6-L10 (изогнутая конфигурация) с устройством с набором дисков 3-4-1 CPV, при температуре плиты нагревателя 220^оС. Степень вытяжки при текстурировании (TDR) меняли от 1,333 до 1,3962, а соотношение D/Y меняли от 2,04 до 2,62. Пряжа согласно данному изобретению (11-9) имеет меньшее напряжение перед диском ( σ₁ ) и обычно меньший модуль вытяжки при текстурировании (MD,T), чем пряжа из контрольного гомополимера (1-11С) как при низком (2,04), так и при высоком (2,62) соотношении D/Y, и при условии большего снижения соотношения T2/T1 для изменения в соотношении D/Y, как выражается: Δ(T2/T1) Δ(D/Y соотношение).

П р и м е р 6. Различную чулочную сырьевую пряжу, формуемую при 5300 м/мин обрабатывали при 1100 м/мин и 220^оС на машине Barmag FK6-L10 для текстурирования с использованием изогнутой конфигурации для сравнения характеристик пряжи согласно изобретению со сравнительной пряжей из гомополимера нейлон 66. Пряжу согласно изобретению можно было бы текстурировать в широком диапазоне степеней вытяжки и соотношений D/Y, чем это было возможно для сравнительных гомополимеров.

Чулочная часть для пряжи для чулочной части сырьевая пряжа имела ОВ 66 и машину изогнутой конфигурации с устройством блока дисков 1-4-1 Р101 с использованием 2 различных отношений D/Y (в 2,45 и 2,04) при 220^оС (и 1100 м/мин). Сырьевая пряжа согласно изобретению хорошо проходила при всех условиях, упомянутых для степени вытяжки 1,328Х, сравнительная из гомополимера также проходила при соотношении D/Y в 2,45, но была нестабильна при соотношении D/Y в 2,04. При степени вытяжки 1,378Х сырьевая пряжа согласно изобретению проходила лучше, чем сравнительная из гомополимера при обоих соотношениях D/Y. При более высокой степени вытяжки в 1.396Х проходила только сырьевая пряжа согласно изобретению, в то время, как сравнительный гомополимер не мог быть подвергнут удовлетворительной обработке.

Кромка для кромочной пряжи сравнительный гомополимер имел более высокую ОВ (66), чем пряжа согласно изобретению (ОВ только 63). Пряжу текстурировали (при 1100 м/мин) с использованием изогнутой конфигурации и устройства со стопкой дисков 3-4-1 CPV. Используя соотношение D/Y 2,24, обе пряжи проходили при степенях вытяжки 1,298 х и 1,3475Х, как только степень вытяжки была увеличена до более высокой степени вытяжки в 1,359Х, сырьевая пряжа согласно изобретению, проходила лучше, чем сравнительный гомополимер, в то время, как при еще более высоких степенях (1,378Х и 1,396Х) можно было обрабатывать только сырьевую пряжу согласно изобретению, а сравнительная пряжа из гомополимера не проходила. При соотношении D/Y в 2,45 оба вида пряжи вновь проходили при степени вытяжки 1,298Х, затем при 1,359Х сырьевая пряжа согласно изобретению проходила лучше, а при 1,396Х можно было обрабатывать только сырьевую пряжу согласно изобретению, (а не гомополимер). При соотношении D/Y в 2,04 пряжа согласно изобретению проходила лучше, чем сравнительный гомополимер при степени вытяжки 1,298Х.

П р и м е р 7. В этом примере сополимер Ме5-6 с ОВ 66,4, содержащий 5% Ме5-6 и 0,3% TiO₂, формуемый при 5300 м/мин для получения номинального титра в 51 денье, чулочной кровочной сырьевой пряжи с 13 филаментами с натяжением при вытяжке в 1,10 г/денье и усадке при выпаривании (BOS) примерно 4% (пример УШ-9), текстурировали в сравнительных условиях относительно чулочной кромочной сырьевой пряжи с номинальными 50 денье. 13 филиментами из гомополимера N66 с ОВ 65 ед, содержащего 0,3% TiO₂, формуемой при 5300 м/мин для получения натяжения при вытяжке 1,28 г/денье. Сырьевую пряжу текстурировали на машине Barmag FK6-L10 (изогнутая конфигурация) с устройством блока дисков 3-4-1 CPV в диапазоне скоростей (800-1000 м/мин) температура (200-240^оС) соотношений D/Y (2,290-2,620) и значений TDF (1,318-1,378). Напряжение текстурирования перед диском ( σ₁ ) (измеряется в граммах на вытянутый денье (Т₁) исходный денье без вытяжки (х TDR), а объемность измеряли после уравновешивания до постоянной объемности против требующего времени аппарата ТУТ Лоусона-Хемфилла.

Процесс и данные о продукте сведены в табл.6 для пряжи согласно изобретению, а в табл.7 для контрольной сырьевой пряжи, где отмечены примеры с буквой С для контрольной пряжи. Сырьевая пряжа из Ме5-6,66 обеспечивала более низкие значения σ₁ при всех условиях текстурирования, позволяя вытяжку до более высоких степеней вытяжки и более высокую производительность текстурирования. При тех же самых скоростях текстурирования и температурах и сравнимых значениях σ₁ текстурированная пряжа из сополимера и гомополимера имела практически ту же самую объемность ТУТ, и объемность ТУТ возрастала, как и ожидалось, с более высокими значениями σ₁ температуры и уменьшалась с повышением скорости, однако, объемность пряжи из Ме5-6, N66 не менялась и в значительной степени с увеличением соотношения D(Y) то есть, с уменьшением соотношения Т₂(Т₁), в то время, как объемность пряжи из гомополимера П66 уменьшалась с возрастанием соотношения D/Y, что ограничивает использование сырьевой пряжи из гомополимера 66 при текстурировании с более высокой скоростью. Как сырьевая, так и текстурированная пряжа имели значения усадки при вываривании и полной усадке на сухом жаре после вываривания (HSS/ABO) менее 8% Текстурированная пряжа из сополимера имела несколько более высокое значение BOS чем текстурированная пряжа из гомополимера, и подобное значение DHS такой пряжи.

П р и м е р 8. В этом примере сырьевую пряжу, полученную текстурированием с вытяжкой, готовили из полимера нейлон 66, модифицированного 2-метилепентаметилендиамином (МПМД), для получения волокон сополиамида, называемых здесь Ме5-6,66, с 2-метил-пентаметиленадипамидом (звена, образованное МПМД и адипиновой кислотой, далее называемой Ме5-6), имеющим концентрацию в пределах от 5 до 35 мас. Как мономер, нейлон 6, Ме5-6 в этом полимере способен связывать водород с полимером нейлон 66 для образования сополиамида нейлона 66 с модифицированной структурой со связанным водородом, которая обеспечивает получение пряжи с более низким натяжением при вытяжке (DТ), формуемой со скоростями, превышающими примерно 4500 м/мин, из сополимера с 50-80 ед. ОВ. Ме5-6 снижает температуру плавления (T_m) сополимера примерно на 1^оС на 1 мас. Ме5-6, например, гомополимер нейлон 66 имеет T_m примерно 262^оС, в то время, как сополимер Ме5-6,66 с 10/90 имеет T_m примерно 253^оС, а сополимер Ме5-6,66 с 40/60 имеет T_m примерно 221^оС, следовательно, желательно снизить температуру формования (Т_р) для удержания температуры формования (Т_р) на примерно 20-60^оС выше, чем Т сополимера, то есть; (T_p-T_m) 20-60^oC. Например, при формовании Ме5-6,66 с 5/95 использовали Т_р в 290^оС, а при формовании Ме5-6,66 с 35-65 использовали Т_р в 275^оС.

В табл.9 данные по формованию и по свойствам сведены для пряжи, формуемой с 5, 10, 20 и 35% и Ме5-6, в диапазоне скорости формования от 4500 до 5900 м/мин из сополимера с ОВ от примерно 40 до примерно 70, с 0,3% TiO₂. ОВ исходного полимера составляла примерно 46,5, 39,3, 33,1 и 35,0 для сополимеров, содержащих 5, 10, 20 и 35% Ме5-6 соответственно. 13-филаментная пряжа с номинальным денье 53 формировалась с примерно 0,45% FOY и 12,5 см переплетения для высокоскоростного текстурирования. Более высокие уровни FOY и переплетения могли бы быть использованы, если бы эта POY из МПМД формовалась для оценки как сырьевая пряжа, получаемая сновкой с вытяжкой. Филаменты экструдировали через капилляры фильеры диаметром 0,254 мм с соотношением L/D в 1,9 и охлаждали воздухом с 75% отн.влажн. при комнатной температуре с поперечным потоком в 18 м/мин, после чего сводили вместе с помощью аппликатора с дозированным отделочным наконечником на 135 см.

П р и м е р 9. В этом примере сырьевая пряжа Ме5-6, N66 с номинальной ОВ 61, содержащая 35% Ме5-6, формуемая при 5300 м/мин, с усадкой при выпаривании 12,3% (пример УШ-58) подвергалась текстурированию на машине Barmag FK6-L10 (изогнутая конфигурация), с набором дисков 3-4-1 CPV, имея соотношение D/Y в 2,39 при 900 м/мин, 210^оС и 1,328Х TDR с избытком в 7,5% Текстурированная пряжа из Ме5-6, N66 имела значение BOS 15% и полную усадку с сухим жаром в 12,8% после выпаривания (HSS/ABO), что значительно выше, чем для сырьевой пряжи гомополимера N66 (1-11С), текстурированного при эквивалентных условиях, что давало усадку при вываривании в 4,7% и полную усадку с сухим жаром в 5,7% после вываривания. Интересно, что эта текстурированная пряжа из Ме5-6,66 с высоким BOS имеет эквивалентное значение DHS почти 4% при замере с помощью аппарата ТУТ Лоусона-Хемфилла, аналогичному значению пряжи из текстурированного нейлона 66. Более высокая усадка текстурированной пряжи из Ме-5-6, N66 делает эту объемную пряжу особенно подходящей для покрытия пряжи из эластомерных нитей. Таким же образом, используя пряжу Ме5-6,66 с малой и высокой усадкой (то есть, как подтверждено примерами низкой усадкой пример УШ-9 и высокой усадкой пример УШ-58) до текстурирования можно обеспечить получение текстурированной пряжи со смешанным потенциалом усадки.

П р и м е р 10. В этом примере эффект натяжения до и после выпаривания (то есть, при создании извитости и сохранении извистости) определяется для текстурированной пряжи из сополимера N6,66 согласно изобретению и для контрольной текстурированной пряжи из гомополимера N6,66. Сырьевая пряжа из сополимера и гомополимера из примеров 11-9 и 1-11С текстурировалась на машине Barmag KF6-L10 с устройством набора дисков 3-4-1 CPV при 900 м/мин и 210^оС с использованием TDR, 1,333X, с соотношением D/Y в 2,24. Текстурированной пряже позволяли стабилизироваться на упаковке текстурированной пряжи до тех пор, когда уровень объемности не стал меняться со временем кондиционирования, как описано в примере. Текстурированную пряжу затем наматывали в виде петель и позволяли расслабиться без натяжения в течение 24 ч при регулируемой 50% отн.влажн. и условиях 21^оС, и разделяли на три комплекта (А,В,С), затем комплект А вываривали согласно процедуре, описанной в данном случае BOS, комплект В подвергали предварительному натяжению под усилием 0,5 г/денье в течение 24 ч до вываривания, а комплект С обрабатывали после вываривания нагрузкой 0,5 г/денье в течение 12 ч. Комплекты В и С имитируют эффекты натяжения при получении объемности при окрашивании и аппретировании облицовки текстурированной пряжи и эффекту натяжения после создания объемности и сохранения объемности, соответственно. Конечные изменения длины (усадка) для испытываемой и контрольной пряжи таковы: испытываемая пряжа, комплект А 4,0% комплект В 4,4% и комплект С 1,5% контрольная пряжа: комплект А 3,0% комплект В 1,9% и комплект С 1,0% Текстурированная пряжа согласно изобретению, практически не имела потерь в создании объемности из-за предварительного натяжения и имела меньшие потери объемности из-за последующей обработки, чем пряжа из контрольного гомополимера N66, что является неожиданным для пряжи из сополимера нейлон 6,66, будучи основанным на большей потере извитости пряжи из текстурированного нейлона 6.

П р и м е р 11. В примере 1 было показано, что натяжение при вытяжке быстро возрастает с уменьшением ОВ полимера ниже примерно 50-55 для сополимера N6,66. В этом примере показано, что небольшое количество трифункционального амина (0,037 мас. трис-2-аминоэтиламина) (TPEN) снижало натяжение при вытяжке при высокой ОВ, но более значительно снижало натяжение при вытяжке в более низком диапазоне ОВ от 40 до 55, позволяя достичь улучшенный баланс низкого натяжения при вытяжке при более низкой ОВ полимера для уменьшенных отложений олигомера. Сополимер N6,66 модифицированный с помощью 0,037% трис-2-аминоэтиламина с ОВ в 58,8 и 60,3 формовали при 5300 м/мин с использованием капилляра фильеры в 0,254 мм с соотношением L/D в 1,9 при 290^оС и охлаждали воздухом с 75 отн. влажности при температуре 21^оС, при протоке 18 м/мин и сводили на 125 см с использованием аппликатора с дозированным отделочным наконечником, давал чулочную сырьевую пряжу для кромок сноминальным денье 50, с 13 филаментами, имеющую 0,94 и 0,98 г/денье натяжение при вытяжке и 85,1 и 87,6% относительное удлинение, соответственно.

П р и м е р 12. В этом примере эффект плотности формования филамента FSD (число свежеэкструдированных нитей на единичную площадь экструзии) сравнивали для сополимера 6,66 и для гомополимера N66 (см. табл.10 в отношении сводных данных по способу и по свойствам). Плотность формования филаментов меняли в диапазоне от 0,18 до 0,91 мм², что соответствует от 7 до 34 филаментов на экструзионный блок. Натяжения при вытяжке увеличивались с увеличением плотности формования филамента (FSD). Это поведение согласуется с обнаруженным фактом, что быстрое охлаждение увеличивает вязкость при удлинении (η Е) и уменьшает натяжение вытяжки для этой пряжи (см. табл.2 и 11). Для сведения к минимуму натяжения при вытяжке предпочитают иметь плотность формования филамента (FSD) ниже, чем примерно 0,5 мм². Если это невозможно из-за ограничений, налагаемых оборудованием, в этом случае предпочитают увеличивать скорость охлаждения путем комбинирования более высоких скоростей потока воздуха, меньшей температуры охлаждающего воздуха и введения, управляемым образом, охлаждающего воздуха как раз под свежеэкструдированные филаменты (то есть, менее, чем в 10 см от поверхности фильеры).

П р и м е р 13. В примере 13 термомеханическое поведение сырьевой пряжи характеризуется ее поведением в отношении деформации при напряжении в горячем состоянии, что выражается напряжением при вытяжке, σ_D (здесь оно названо, как натяжение при вытяжке в граммах, деленных на исходный титр волокна и регулирует степень вытяжки, то есть, в виде граммов наденье вытяжки), относительно степени вытяжки (DR) от комнатной температуры до 175^оС. Как указано в сравнительных примерах текстурирования (примеры 4-9, 11) сырьевая пряжа N6,66 согласно изобретению, обычно давала меньшее напряжение вытяжки при текстурировании перед диском ( σ₁ ) которое было менее чувствительно к небольшим изменениям в степени вытяжки при текстурировании, то есть, имело меньший модуль вытяжки при текстурировании. Сырьевая пряжа имеет аналогичное термомеханическое поведение и данные по трем образцам сырьевой пряжи (примеры 11С, 11-9 и имеющаяся на рынке РОУ с ОВ 45, формованная примерно при 3300 м/мин) сведены в табл.5 в виде позиций У-1, У-2 и У-3 соответственно.

П р и м е р 14. Из примеров 1, 2, 3 и 12 выявлено, что натяжение при вытяжке может быть сведено до минимума для заданной ОВ полимера и скорости формования путем независимого тщательного выбора и регулирования вязкостей расплава и растяжения. Очевидно с этой точки зрения применять этот усовершенствованный способ к гомополимеру N66 с высокой ОВ и сравнить улучшения. В табл. 11 натяжение при вытяжке (DT) определяли для различных условий процесса, за исключением скорости формования, которая была установлена 5300 м/мин. Реакция DT в отношении гомополимера N66 подобна реакции в отношении сополимера N6,66, как показано в примере 2. Однако, натяжение при вытяжке (DT) при оптимальных условиях процесса для гомополимера N66 на 10-15% выше, чем для сополимера N6,66. Если сополимер N6,66 не может быть использован из-за некоторых ограничений по изготовлению, в этом случае сырьевая пряжа из гомополимера 66, усовершенствованная относительно пряжи, с которой ведут речь Чемберлен и др. может быть изготовлен при тщательном выборе и регулирования вязкостей расплава и вытягивания, то есть, температуру экструдирования полимера (Т_р) между примерно 290 и 300^оС, диаметр капилляром фильеры (D) меньше, чем примерно 0,30 мм, в частности меньше, чем примерно 0,23 мм с соотношением L/D выше, чем примерно 2,0, в частности, выше, чем примерно 3 с тем, чтобы соотношение L/D⁴ было больше, чем примерно 100 мм^-3, предпочтительно, больше, чем примерно 150 мм^-3, в частности, больше, чем примерно 150 мм^-3, с числом филаментов на площадь экструзии фильеры меньше, чем примерно 0,5 филамента/мм², и с охлаждением увлажненным воздухом с относительной влажностью по крайней мере, 50% и менее 30^оС, обычно с отн.вл. 75% и 21^оС, при протоке выше, чем примерно 10 м/мин, предпочтительно выше, чем примерно 15 м/мин, на расстоянии по крайней мере 75 см, в частности на расстоянии примерно 100 см, и филаменты сводят в пучок пряжи через направляющую с дозированным отделочным наконечником между 75 и 150 см, предпочтительно между примерно 75 и примерно 125 см. Дальнейшее уменьшение натяжения при вытяжке пряжи может быть достигнуто путем увеличения ОВ от исходного полимера до конечной пряжи ступенчато, например, частично через ПТФ и завершения увеличения ОВ в последующей системе экструзии расплава. Увеличение ОВ от 5 до 15 в системе экструдирования расплава, как оказалось, обеспечивает уменьшение натяжения при вытяжке примерно на 5% Комбинируют эти предпочтительные условия процесса, получают сырьевую пряжу из гомополимера П66, имеющую натяжение при вытяжке менее 1,2 г/денье при скоростях формования в пределах примерно от 5000 до 6000 м/мин.

Далее этот усовершенствованный способ экструдирования расплава, если его применить к гомополимеру нейлон 66 с высокой ОВ при высоких скоростях формования, увеличивает производительность формования (PS), обеспечивая увеличенное относительное удлинение (Е_b) для заданной скорости формования.

П р и м е р 15. В примере 15 иллюстративная пряжа из нейлона 6,66 согласно изобретению (пример XI-X) пряжа высокоскоростного формования из гомополимера нейлон 66 (пример XI-2) и пряжа низкоскоростного формования с низкой ОВ (пример XI-3) сравниваются в табл.12. Пряжа согласно изобретению является обычно менее кристаллической и имеет несколько меньшие размеры кристаллов, чем соответствующая пряжа из гомополимера нейлон 66. Кристаллическая фаза пряжи согласно изобретению оказывается более однородной, что характеризуется на 50% более высокой скоростью плавления ДСК и на 50% более узкими спектрами ЯМР. Более низкая средняя молекулярная ориентация (двойное лучепреломление) и более однородная кристаллическая фаза (ДСК, ЯМР) могут объяснить ее более низкий динамический модуль упругости при высоких частотах. Как и ожидалось, пряжа из сополимера согласно изобретению, имеет несколько меньшую термическую размерную стабильность, чем пряжа из гомополимера нейлон 66, но имеет сравниваемые скорости динамической усадки и расширения при замере с помощью ТМА, что является более показательным в отношении более крупных размеров кристаллов пряжи высокоскоростного формования. Пряжа согласно изобретению, имеет сравнимую кинетику окрашивания при 80^оС, но она удивительно медленнее при скорости окрашивания при 40 и 60^оС. Общий захват красителя (MBB), однако, выше для пряжи согласно изобретению. Указанное позволяет окрашивать пряжу согласно изобретению с пряжей из гомополимера нейлон 66 путем настройки температуры ванны окрашивания. Пряжа согласно изобретению имеет более высокую способность к растяжению, что измеряется с помощью меньшего напряжения при вытяжке, модуля вытяжки и энергии вытяжки, которые в сочетании с ее меньшим модулем кручения, могут объяснить ее удивительно великолепную пригодность к текстурированию при 1000 м/мин относительно пряжи из уровня техники.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОНИТЕВОЙ ОРИЕНТИРОВАННОЙ ПРЯЖИ денье 15,0 - 92,7 формованием нитей из расплава полигексаметиленадипамида с относительной вязкостью 50,0 74,2, со скоростью извлечения не менее 4500 и не более 5900 м/мин и охлаждением, отличающийся тем, что формование осуществляют из расплава полигексаметиленадипамида, содержащего 2,5 35,0 мас. звеньев ε -капролактама, e -капролактама с трис-2-аминоэтиламином или 2-метил-пентаметиленадипамида.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формоование осуществляют при температуре плавления полимера 280 300^oС через капилляр фильеры с диаметром 0,15 0,30 мм, отношением длины к диаметру L/D, не менее 1,75 и L/D⁴ не менее 100 мм^-3, а охлаждение нитей проводят потоком воздуха с относительной влажностью более 50% температурой 10 - 30^oС и скоростью 10 50 м/мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что формование осуществляют через капилляр фильеры с диаметром 0,15 0,25 мм, отношением L/D не менее 2, а L/D⁴ не менее 150 мм^-3, а охлаждение проводят воздухом с относительной влажностью не менее 70% 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что свежеохлажденные нити сводят в пучок с использованием аппликатора с дозированным отделочным наконечником на расстоянии менее 1,5 м от поверхности фильеры с последующей намоткой в упаковку без использования дисков.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что формование осуществляют с производительностью по крайней мере 8000 и натяжением нитей менее 1,2 г/денье.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12