[发明专利]制造纱的方法及设备

说明书

相关发明

本专利申请要求于2006年10月31日提交的美国临时申请60/855776的优先杈，其公开内容全文以引用方式并入本文。 

发明领域

本发明涉及通过溶液纺丝来制造长丝和纱的方法及设备。 

发明背景 

美国专利3,996,321和3,940,955公开了采用液体提取和洗涤设备的纤维湿纺丝方法。在这些方法中，在凝固液流出凝固区域后，液体因重力作用而加速。一旦凝固液超过纺丝速度，长丝通常会被更高速度的液体拖动。这将导致较差的凝固液控制，并会在纤维中产生环结，从而影响纺丝的连续性。 

在对芳香族聚酰胺的酸性溶液纺丝时用于最小化上一段中所述问题的一种策略是：如美国专利4,965,033、4,728,473、4,298,565、4,078,034和4,070,431所提出的那样，向下纺丝纤维使其通过非凝固流体进入凝固浴，随后穿过纺丝管。然而，使纱伸展穿过纺丝管会很困难，尤其是当使用某些方法中所需的长纺丝管时。 

因此，本领域需要能够避免上述问题的改善的纺丝方法。 

发明概述 

在一些实施方案中，本发明涉及纺丝聚合物长丝的方法，该方法包括： 

a)挤出聚合物溶液以形成一根或多根长丝进入凝固液上方的气隙中，在该气隙中长丝经受应变； 

b)通过使聚合物溶液和凝固液接触来形成向下的液体和长丝流； 

(c)使长丝和液体通过骤冷管； 

c)使液体与表面接触，使得液体的向下重力不会增加气隙中的长丝上的应变；以及 

d)将液体从长丝中分离出来。 

在某些实施方案中，本发明涉及纺成聚合物长丝的方法，该方法包括： 

a)将聚合物溶液挤成长丝进入介于喷丝头和凝固液之间的气隙内，在该气隙内长丝具有由一个或多个牵引辊赋予的一定的应变； 

b)使长丝与液体接触以凝固长丝并通过骤冷管形成向下的液体和长丝流； 

c)使液体与表面接触，使得液体的向下重力不会增加气隙中长丝上的应变； 

d)将液体从长丝中分离出来；以及 

e)使用一个或多个牵引辊运送长丝。 

在一些实施方案中，所述表面包括一个板。在某些实施方案中，所述表面包括多个板。所述表面可以包括两个平行的板。一些表面和板是弯曲的。 

在一些实施方案中，该方法还包括收集长丝。在某些方法中，通过将长丝卷绕在管上来收集长丝。在一些方法中，长丝的卷绕速度为至少500米/分钟，或至少800米/分钟。 

可以通过本文所述的方法进行纺丝的一种聚合物为芳族聚酰胺聚合物。在一个实施方案中，该芳族聚酰胺为对位芳族聚酰胺。在某些实施方案中，该芳族聚酰胺为聚对苯二甲酰对苯二胺。 

在其他实施方案中，聚合物包括聚芳烃吡咯(polyareneazole)，例如聚苯并噁唑、或聚苯并噻唑、或聚[2，6-二咪唑并[4，5-b4’，5’-e]吡啶亚基-1，4(2，5-二羟基)亚苯基](poly{2，6-diimidazo[4，5-b4’，5’-e]pyridinylene-1，4(2，5-dihydroxy)phenylene})。 

还提供了生产长丝的设备。在一些实施方案中，本发明涉及用来控制气隙中已纺成的长丝上的应变的设备，该设备包括： 

a)喷丝头； 

b)凝固浴，其具有设置在喷丝头下方的骤冷管；和 

c)一对间隔开的竖直平行表面，所述平面设置在骤冷管下方形成竖直狭槽，该竖直狭槽的宽度尺寸为平行表面之间的直线距离； 

其中喷丝头、骤冷管和竖直狭槽均沿中心线对齐，并且竖直狭槽的宽度小于骤冷管的内径。 

在一些实施方案中，表面包括两个平行的板。在某些实施方案中，表面是弯曲的。 

附图简述 

图1示出了一种常规的骤冷纺丝工艺(A)以及利用平行板(B)接触液体的本发明的一个实施方案的工艺。 

图2示出了典型的气隙纺丝工艺。 

例证性实施方案详述