專利名稱：低芯吸連續(xù)長(zhǎng)絲聚酯紗的制作方法
背景技術(shù)：
1)發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及具有低芯吸的長(zhǎng)絲紗。這些紗傳統(tǒng)上用于織造標(biāo)語、旗幟、遮陽蓬、帳篷和其它防潮紗起重要作用的產(chǎn)品中。具體地，本發(fā)明長(zhǎng)絲紗的芯吸特征為約6mm或更低，接觸角大于或等于約65°但小于約90°，靜電壓范圍為+/-400伏(-400至+400之間的電壓)。這些長(zhǎng)絲紗是通過使用用于賦予合成纖維拒水和油性的特定碳氟化合物表面活性劑的水分散體或一些特定表面活性劑的混合物制成的。已知的賦予合成纖維拒水和油性的碳氟化合物表面活性劑不能達(dá)到上面提及的芯吸角、接觸角和靜電壓。
2)現(xiàn)有技術(shù)賦予合成纖維拒油和水性的含氟化合物乳劑，特別是氟碳化合物表面活性劑乳劑的使用是周知的。這些處理劑可以以紡絲整理劑的形式運(yùn)用，以在纖維或連續(xù)長(zhǎng)絲制成的織物中賦予耐潮濕性。例如它作為用于地毯的紡絲整理劑的應(yīng)用在于賦予合成纖維拒水和油性。下面的現(xiàn)有技術(shù)舉例說明這些技術(shù)。
Dunsmore等的美國(guó)專利6,536,804涉及地毯纖維，其中將紡絲整理劑運(yùn)用到合成切段玻璃纖維(非連續(xù)長(zhǎng)絲紗)，用于在地毯上產(chǎn)生拒水和油性的表面。如該專利的實(shí)施例15-24所列出的，含氟化合物是紡絲整理劑的組分。
Hancock等的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US 2003/0175514公開了在織物中使用的低芯吸型材料，該材料是拒水的。公開的特定聚酯是尼龍、聚酯和聚烯烴。該文獻(xiàn)還公開了長(zhǎng)絲通過Journal of Colloid and Interface Science，177，579-588(1996)中公開的方法測(cè)量的接觸角大于或等于90°。該文獻(xiàn)還公開了一種長(zhǎng)絲，所述的長(zhǎng)絲上具有涂層，并且其中涂覆長(zhǎng)絲的接觸角大于或等于90°。如第29段所公開的，涂層(描述為″長(zhǎng)絲的第二經(jīng)度延伸組分″)可以實(shí)質(zhì)上是任何鹵化聚合物。
雖然這些現(xiàn)有技術(shù)文件公開了對(duì)導(dǎo)致耐潮濕的聚酯紗的含氟化合物基整理劑，但是它們沒有公開小于約6mm英寸的芯吸。例如，Honeywell具有稱為WickGardTMAnti-Wick Finish的產(chǎn)品。Honeywell宣稱當(dāng)在織物中使用WickGardTMFinish并且在155℃固化15分鐘時(shí)的織物芯吸性能最大為6.4mm。此外，現(xiàn)有技術(shù)文件公開了大于400伏的靜電壓操作范圍。大于+/-400伏的靜電壓要求在潮濕的氣氛中加工紗，從而采用為加工設(shè)備增加靜電消除器，并且降低加工設(shè)備速度30％或更多。靜電壓的極性依賴于在摩擦電序上紗和摩擦表面的相對(duì)位置。另一方面，靜電操作范圍為+/-400伏的連續(xù)長(zhǎng)絲紗事實(shí)上允許在任何周圍空氣條件下將連續(xù)長(zhǎng)絲紗加工為織物，在纖維形成和織物形成設(shè)備中不需要靜電消除器，并且因?yàn)檫B續(xù)長(zhǎng)絲更加干燥，加工設(shè)備可以以更快的輸出運(yùn)行。
發(fā)明概述本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)絲紗，其芯吸低，即小于或等于約6mm；根據(jù)麥稈方法(straw method)的接觸角大于或等于約65°但小于約90°；并且靜電壓為+/-400伏(-400至+400伏)。優(yōu)選的紗是連續(xù)的。
為了進(jìn)一步舉例說明連續(xù)的長(zhǎng)絲紗是拒水性的，本發(fā)明的紗的接觸角大于或等于約65°，同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)絲的接觸角小于約65°或大于約90°。這些已知的現(xiàn)在可商購的低芯吸連續(xù)長(zhǎng)絲紗不具有以下性質(zhì)芯吸小于或等于約6mm，靜電壓為+/-400伏和接觸角大于或等于約65°。AugustineScientific at Newbury，OH描述了接觸角測(cè)試和評(píng)價(jià)。如同所有接觸角測(cè)試，度數(shù)越高，連續(xù)長(zhǎng)絲的非濕潤(rùn)性越高。但是，相對(duì)于通過上面提及的Journalof Colloid and Interface Science中所述的程序測(cè)量的接觸角，實(shí)際上不能比較通過例如麥稈方法測(cè)定的接觸角與通過填充單元(packed cell)方法測(cè)定的接觸角。簡(jiǎn)言之，這些不同測(cè)試給出不同結(jié)果，并且一個(gè)與另一個(gè)不具有可比性。
基于現(xiàn)有技術(shù)的這些特征，本發(fā)明的主要目的是得到小于或等于約6mm的低芯吸連續(xù)長(zhǎng)絲；靜電壓為+/-400伏和根據(jù)麥稈方法的接觸角至少為約65°但小于約90°。迄今，這種連續(xù)長(zhǎng)絲在現(xiàn)有技術(shù)中是未知的。
靜電壓的符號(hào)依賴于在摩擦電序上這種類型紗和摩擦表面的相對(duì)位置。通常，聚酯和尼龍是帶正電荷的。
優(yōu)選實(shí)施方案描述本發(fā)明可用于制作合成纖維的熱塑性聚合物包括形成纖維的聚酯、聚(α)烯烴、聚酰胺和聚丙烯酸酯類。
優(yōu)選的熱塑性聚合物為聚酯，其是由二酸或二酯組分與二元醇組分制成的，所述的二酸或二酯組分包含至少約65摩爾％，優(yōu)選為至少70摩爾％的對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿酑1-C4二烷基酯，所述的二元醇組分包含至少約65摩爾％，優(yōu)選至少約70摩爾％，更優(yōu)選至少約75摩爾％，再更優(yōu)選為至少約95摩爾％的1，2-亞乙基二醇。還優(yōu)選的是二酸組分是對(duì)苯二甲酸并且二元醇組分是1，2-亞乙基二醇。所有二酸組分的摩爾百分比合計(jì)為100摩爾％，并且所有二元醇組分的摩爾百分比合計(jì)為100摩爾％。
在聚酯組分是由除1，2-亞乙基二醇外的一種或多種二元醇組分改性的情況下，所述的聚酯的適宜二元醇組分可以選自1，4-環(huán)己烷二甲醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，6-己二醇、1，2-環(huán)己二醇、1，4-環(huán)己二醇、1，2-環(huán)己烷二甲醇和在鏈中包含一個(gè)或多個(gè)氧原子的二元醇例如二甘醇、三甘醇、雙丙甘醇、三丙二醇、或這些的混合物等。通常，這些二元醇包含2至18個(gè)，優(yōu)選2至8個(gè)碳原子。脂環(huán)族二醇可以使用于它們的順式或反式結(jié)構(gòu)或兩種形式的混合物。優(yōu)選的改性二元醇組分是1，4-環(huán)己烷二甲醇或二甘醇，或這些的混合物。
在聚酯組分是由除對(duì)苯二甲酸外的一種或多種酸組分改性的情況下，線性聚酯的適宜酸組分(脂族、脂環(huán)族或芳族二羧酸)可以選自例如間苯二甲酸、1，4-環(huán)己烷二羧酸、1，3-環(huán)己烷二羧酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、1，12-十二烷二羧酸、2，6-萘二甲酸、聯(lián)苯甲酸或這些酸的混合物等。在聚合物的制備中，通常優(yōu)選使用官能酸衍生物，例如二羧酸的二甲酯、二乙酯或二丙酯。在實(shí)踐中，還可以采用這些酸的酐或酰鹵。
其它熱塑性聚合物是聚(α)烯烴，包括通常是固體的脂族單-1-烯烴(α烯烴)均聚物、共聚物和三元共聚物，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒绢I(lǐng)域中通常被認(rèn)可。通常，在制備這種聚(α)烯烴中使用的單體每個(gè)分子含有2至10個(gè)碳原子，盡管有時(shí)將更高分子量的單體用作共聚單體。還可以使用機(jī)械或現(xiàn)場(chǎng)制備的聚合物和共聚物的共混物。在本發(fā)明中可以使用的單體的實(shí)例包括單獨(dú)或混合物形式的或在順序聚合體系中的乙烯、丙烯、丁烯-1、戊烯-1、4-甲基-戊烯-1、己烯-1和辛烯-1。優(yōu)選的熱塑性聚(α)烯烴聚合物的實(shí)例包括聚乙烯、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、聚丁烯和其共混物。在本發(fā)明中特別優(yōu)選使用聚丙烯。
適合本發(fā)明的典型聚酰胺是尼龍6和尼龍66。
制備可以用于本發(fā)明的聚合物的方法是周知的，并且本發(fā)明不限于用特定的催化劑或方法制備的聚合物。
熔融紡絲復(fù)絲的方法在本領(lǐng)域是周知的。通過擠出機(jī)，在高壓下將熔融的聚合物輸送到容納紡絲的加熱套中。強(qiáng)制熔融的聚合物通過在噴絲頭中提供的大量紡絲口。長(zhǎng)絲從噴絲頭以束的形式出來。長(zhǎng)絲束可以在進(jìn)入驟冷區(qū)之前通過延遲區(qū)(加熱的或未加熱的)，其中用室溫的空氣冷卻該束，所述的空氣從束運(yùn)動(dòng)方向的橫向吹在長(zhǎng)絲上。接著，將長(zhǎng)絲束與整理計(jì)量單元接觸，其中以通常的方法向束中的長(zhǎng)絲涂布適宜的潤(rùn)滑劑。然后，復(fù)絲束首先到達(dá)賦予紗束恰當(dāng)速度的一套前進(jìn)輥。進(jìn)料輥的圓周速度是紡長(zhǎng)絲速度的決定因素，因此稱為紡絲速度。在紡絲的復(fù)絲離開輥后，將它卷為卷裝。卷紗的速度約等于紡絲速度。在紗卷起后，將其在單獨(dú)的機(jī)器上拉伸至適宜的比率。但是，原則上，拉伸還可以以連續(xù)紡絲-拉伸方法在紡絲機(jī)器中進(jìn)行。如果采用本身已知的紡絲-拉伸方法，在第一驅(qū)動(dòng)輥和卷繞筒管之間提供由一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)輥組成的拉伸設(shè)備。
除了上面用于制備本發(fā)明適宜的聚合物使用的原材料外，還可以加入塑料添加劑。這些塑料添加劑可以是抗靜電劑、殺菌劑、著色劑(染料和顏料)、偶合劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑和多種這些試劑的混合物。
氟碳化合物基表面活性劑是包含疏油和疏水性全氟化尾和親水性頭的兩性分子材料。它們有效降低表面的表面張力，因?yàn)槭栌托晕舱澈系骄酆衔锉砻嫔?，并且該分子垂直于表面定向。不同氟碳化合物基表面活性劑中的關(guān)鍵變量是在化合物的全氟化尾中碳原子的數(shù)量。通常認(rèn)為更長(zhǎng)鏈(C8)含氟化合物尾得到比短鏈更低的表面還原電位。在它們作為纖維的紡絲整理劑的使用的情況下，重要的是含氟化合物的表面覆蓋度高，從而沒有裸露的區(qū)域，沿著所述的裸露區(qū)域，水可以芯吸。雖然不受理論的束縛，但是相信短鏈需要更長(zhǎng)的時(shí)間組織，因此在聚合物纖維表面上流動(dòng)更好。
在本發(fā)明中使用的水性分散體氟碳化合物是已知的，它們的商品名是由Clariant制備的Afilan 5248A和Afilan 5284B。此外，由Goulston制備的商品名Lurol FC-L575和FC-L790同樣是令人滿意的。上面提及的水性分散體氟碳化合物對(duì)本發(fā)明是適合的，并提供這些性能。已經(jīng)測(cè)試過許多其它水性分散體氟碳化合物(Mitsubishi Chemical Company(Repearl F89，一種聚丙烯酸全氟烷基酯共聚物乳劑)、3M(F359，全氟辛烷基表面活性劑))，但是發(fā)現(xiàn)缺乏和不能提供小于或等于約6mm的芯吸、約65°或更大的接觸角(通過麥稈方法確定)和小于或等于+/-400伏的靜電壓。因?yàn)檫@些是專利紡絲整理劑，不知道詳細(xì)的區(qū)別。令人驚訝的是不同氟碳化合物基整理劑之間有差異。
例如，向纖維中涂布作為紡絲整理劑的水性分散體氟碳化合物。制備水分散體，得到約15重量％的固體，余量是水。向纖維涂布紡絲整理劑的已知方法適合于本發(fā)明。
測(cè)試程序芯吸芯吸是由染料溶液向上芯吸垂直懸掛紗的距離確定的。制備0.5重量-％的Palanil Cerise NSL 200(BASF Corporation)染料水溶液。將紙夾(0.5g)打結(jié)在紗的一個(gè)末端和懸于50ml的燒杯中。向燒杯中加入染料溶液以便剛好蓋住結(jié)。45分鐘后，將紗從燒杯中提起，并且使其干燥。測(cè)量由染料線顯示的結(jié)以上的芯吸量。
接觸角接觸角是通過如在由Dr.Rulison.在期刊號(hào)404中的AugustineScientific of Newbury，OH解釋的麥稈方法確定的。接觸角是固體表面被液體濕潤(rùn)的濕潤(rùn)能力的定量度量，其范圍從0(完全浸潤(rùn))至180°(完全不浸潤(rùn))。使用麥稈方法的接觸角是通過使用每根長(zhǎng)度為約7.5cm的數(shù)根纖維測(cè)量的，所述的數(shù)根纖維放在一起。將細(xì)的撓性銅絲在纖維周圍繞成環(huán)，并且該銅絲的兩端穿過小片的導(dǎo)管(″麥稈″)。典型地，使用約1mm小內(nèi)徑和約25mm長(zhǎng)的Teflon導(dǎo)管。拉動(dòng)銅絲，以便強(qiáng)迫纖維自身對(duì)折并進(jìn)入該管。使用足夠多的纖維，以便該管用纖維填得相當(dāng)緊密。在該管的底端上均勻修剪纖維，并且從在該管的頂端上產(chǎn)生的纖維環(huán)上去除銅線。使用穿過纖維的吊鉤或備選的箝位技術(shù)，將包含纖維的管附著到用于實(shí)驗(yàn)的天平(krüss Processor Tensiometer K12)。將液體正-己烷升高，直到它剛好接觸到纖維。隨著液體滲透樣品，收集質(zhì)量相對(duì)于時(shí)間的數(shù)據(jù)。使用Washburn等式，用該數(shù)據(jù)計(jì)算接觸角。
靜電壓通過用約65g的預(yù)張力以每分鐘300米的紗速度使紗圍繞約6.35mm直徑的陶瓷(氧化鋁)銷釘運(yùn)行半轉(zhuǎn)，測(cè)量靜電壓。用Monroe Electronics靜電壓計(jì)離絲條48mm測(cè)量產(chǎn)生的靜電。測(cè)試條件的溫度為70，相對(duì)濕度為40％。
實(shí)施例比較一系列不同整理劑類型的聚酯工業(yè)紗。所有的紗是通過向紡絲紗涂布紡絲整理劑(15％的乳劑，水中)而制備的，并且使用紡絲-拉伸方法。紗上的目標(biāo)最終整理劑為0.4至0.6重量％。紗分特?cái)?shù)為140根長(zhǎng)絲1100分特。紗的韌度為70cN/tex、斷裂伸長(zhǎng)率為25％，并且熱空氣(177℃，30分鐘)收縮率為3.5％。對(duì)照(非抗芯吸整理劑)是商用Type 787(INVISTA，Salisbury NC，美國(guó))，其使用由熱穩(wěn)定性多元醇酯、乙氧基化非離子乳化劑和陰離子抗靜電劑的共混物組成的整理劑。
表1
n.m.-未測(cè)量因此，顯然，根據(jù)本發(fā)明提供了一種完全滿足上面提出的目的、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)的連續(xù)長(zhǎng)絲。雖然本發(fā)明結(jié)合其具體實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)前述描述，許多備選方案、修改和變化是明顯的。因此，它意在包含落入后附權(quán)利要求的精神和廣泛范圍的所有這些備選方案、修改和變化。
權(quán)利要求
(1)一種長(zhǎng)絲紗，其芯吸低于約6mm，靜電壓為+/-400伏并且水接觸角大于或等于約65°但小于約90°。(2)根據(jù)權(quán)利要求1的長(zhǎng)絲紗，其中所述的長(zhǎng)絲涂覆有水性碳氟化合物。(3)根據(jù)權(quán)利要求1的長(zhǎng)絲紗，其中所述的長(zhǎng)絲紗選自聚酯、聚(α)烯烴、聚酰胺和聚丙烯酸酯類。(4)根據(jù)權(quán)利要求1的長(zhǎng)絲紗，還包括抗靜電劑、殺菌劑、著色劑(染料和顏料)、偶合劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑和多種這些試劑的混合物。(5)一種織物，其包含機(jī)織長(zhǎng)絲紗，所述的機(jī)織長(zhǎng)絲紗的芯吸小于約6mm，靜電壓為+/-400伏，和水接觸角大于或等于約65°但小于約90°。(6)根據(jù)權(quán)利要求5的織物，其中所述的長(zhǎng)絲涂覆有水性碳氟化合物。(7)根據(jù)權(quán)利要求6的織物，其中所述的長(zhǎng)絲紗是選自聚酯、聚(α)烯烴、聚酰胺和聚丙烯酸酯類。(8)根據(jù)權(quán)利要求5的織物，其用于標(biāo)語、旗幟、遮陽蓬或帳篷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)絲紗，其芯吸低，即小于或等于約6mm；根據(jù)麥稈方法，其接觸角大于或等于約65°但小于90°；和靜電壓為+/－400伏(－400至+400伏之間)。這些紗傳統(tǒng)上用于織造標(biāo)語、旗幟、遮陽篷、帳篷和其它防潮紗重要的產(chǎn)品中。可以將紗制成擁有與紗相同特征即低芯吸，而且拒水和油性的纖維。
文檔編號(hào)B32B27/04GK1934295SQ200580009108
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者J·E·戴維斯 申請(qǐng)人:因溫斯特技術(shù)公司