[发明专利]可纺丝溶液的离心纺丝法及制成的纤维制品和该制品用途

说明书

本发明涉及采用离心机将可纺丝溶液纺成纤维或长丝的方法及制成的纤维或长丝和它们的用途，离心机的壁具有一个或多个喷丝孔，按照该方法，纺丝液由离心机喷入夹套内的凝固浴中。

这种方法是众所周知的。日本公开专利申请JP 27021／79公开了如何借助离心机半光学各向异性的对-芳族酰胺，如聚(对苯二甲酰对苯二胺)的纺丝液纺丝的方法。四个实施例用来说明如何将纺丝液导入具有25个或50个直径为0．08或0．1毫米的喷丝孔的离心机内，并从转速为70-1000转／分钟(rpm)的喷丝孔中挤出的。其后，该纺丝液终止在与离心机相距2或5毫米、向下流动的凝固剂中。分批收集已凝固的纤维并洗涤24小时。所得纤维的性能还需具有一定的工业价值。

这种方法的生产率较低，尤其是需要高倍的通道，因为纤维是分批处理的。

提高生产率的一种方法是增加离心机的旋转速度。然而，增加离心机转速还有其它严重的负面影响，这是上述专利申请的实施例中转速比较低的原因。采用上述技术实际能纺出质量好的纤维的最高转速为1000rpm范围。当转速超过该推荐值时会产生不合要求的过多纤维断头数。而且，在离心机和沿夹套流动的凝固剂之间还会形成气溶胶。在这种条件下制成的纤维性能差，形状不规则(烟草状外观)，以及由于气溶胶中常含有强酸，因而会危及和污染工作环境。

纤维性能必须符合较高的要求。对常规湿纺丝法来说，如美国专利4320081中所述，制得的纤维性能基本上优于按上述日本专利申请所述方法制得的纤维性能(如较高的强度和模量)。一种常规湿纺丝法采用的每块纺丝板上有大量的喷丝孔(如1000个孔)，因而生产率也是高的。但是，由于卷绕速度比较低(每分钟几百米)，这与每个喷丝孔的生产率是差不多的，并且该方法对纺丝液中的外来物质有高度的敏感性(需要充分过滤，当一个或多个喷丝孔堵塞时要停止运转)，因此该法制造的产品的价格也是昂贵的，尤其是当产品用来加工成纤维浆，并用来制造如耐擦包装材料时，这种纤维实际上也是太昂贵了。

换言之，所需要的是一种较现有的湿纺丝法生产率更高的、制得纤维的价格较低的、纤维具有适用作特殊用途(如制纤维浆)的较好或优良的性能的方法。优选的是，利用这种方法应能纺制纯度较低的纺丝液并能纺制由已经某种程度凝固的聚合物制的纺丝液。

采用本发明方法，在夹套内半径至少较离心机外周半径大35％的情况下，对可纺丝溶液进行离心纺丝来达到这些目的，从而制备出要求的纤维或长丝，并具有适用作制纤维浆的用途。

夹套的内半径至少较离心机的外周半径大50％，但不超过350％是优选的，更优选的是不超过200％。

业已发现，这种方法有可能显著地提高离心机的转速，甚至达到5000rpm或更高。此外，根据本发明的方法可允许较高的拉伸比，并可任意调整平均纤维长度，因此也有可能制造无端长丝。

气溶胶的形成(当采用液态凝固剂时)已明显减少，这可能是由于纤维处于凝固剂中几乎不扰动凝固剂表面所致。

应该指出，韩国专利说明书KR 9208999公开了一种制造芳族聚酰胺短纤维的方法，按照该方法，将液晶预聚物供入旋转装置中，然后经该装置壁上的喷丝孔挤出分散体。也就是说，所喷的不是已制备好的聚合物可纺溶液。预聚物终止于沿着容器壁向下流动的促进聚合的介质中。容器的直径是旋转装置直径的11．-5．0倍。由于该方法不仅要求良好的纤维纺制、凝固和出料工艺条件，而且还需要适当的聚合方法，从而达到令人满意的结果，因此该方法是难以控制的。此外，该方法所得的定长短纤维的抗拉强度低，并呈转变成原纤化状态的结构。

业已证明，不仅可通过按比例地选择大直径夹套，而且也可在离心机角速度与夹套内径的乘积超过20米／秒的情况下对可纺溶液进行离心纺丝来提高纤维的性能和该方法的生产率。

离心机的角速度(弧度／秒)与夹套内半径(米)的乘积在下文称为输出速度”(take-off speed)(米／秒)。

优选的输出速度高于40米／秒，乃至高于60米／秒而低于600米／秒，更优选低于400米／秒。

在本发明的框架内，名词“可纺溶液”是指通过挤出然后固化的方法能转变为人造纤维或长丝的一种聚合物溶液。将已制备的聚合物溶解在适用的溶剂中制成可纺溶液是优选的。

除了在JP 27021／79中所述的聚合物溶液外，名词“可纺溶液”包括，尤其是间-芳族酰胺、纤维素及纤维素衍生物的溶液。