丙烯聚合物纤维和纱线制造技术

本发明专利技术涉及含有丙烯聚合物的改进了的纤维和纱线，其特征在于它具有通过小角Ｘ射线衍射测得的新型晶体微结构。此外，本发明专利技术还涉及含有丙烯聚合物长丝的复丝，其特征在于通过抗压恢复试验测得其弹性得到改善。该纤维和纱线可用于纺织品。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及丙烯聚合物纤维和纱线以及含有它们的制品。由于理想的特点组合，例如易于加工、强度、化学惰性、疏水性和其它，丙烯聚合物纤维和纱线被应用于纺织和其它领域。纺织业应用的实例包括地毯背衬织物和面纱、家具装饰织物、几何纺织品、墙布、汽车织物、尿布表面材料、和衣料用布。对涉及弯曲、褶皱、起皱、挤压及类似的应用，就需要改善的丙烯聚合物纤维和纱线。其实例包括纤维填料、地毯和家具装饰织物、服装和汽车织物。差的弹性可导致使用中纤维和纱线所经受的力的有限恢复，进而使美观性和耐用性变差。这可能限制某些最终应用。例如，例如由于走路和放置家具产生的力的挤压后，地毯面纱不足的弹性导致较差的厚度保持性和绒头高度恢复性。其它方面也相同，具有低弹面纱的地毯无光泽并呈块状、显旧并且比更高弹性纱线制成的地毯需要更多和更早更换。人们已经意识到这些问题，并且已进行了许多尝试来解决这些问题。聚合物生产者已经提出了改性的聚合物组成和结晶性质。纱线制造商已经探索了改进纤维纺丝过程和纱线处理。地毯制造商已开发出改善的地毯构造。尽管这些努力和成果，但仍然存在聚丙烯纤维和纱线改善弹性的长期需求。尽管结合了优于其它地毯面纱的成本、固色、耐脏、耐霉菌和潮湿以及易于清洗等特点，但是在地毯业聚丙烯纱线仍然没有获得商业成功。更详细地描述，可以拟补弹性差的地毯构造的因素包括毛圈绒头结构、低的绒头高度和高的线束密度。在毛圈绒头结构中，形成地毯绒头面纱的线束并不切掉，留下一个具有环状线束的线簇。其它情况相同，环状线束比切掉的绒头线束耐压性和恢复性更好。低的绒头高度通过使更短的线束受压而限制压力的效应。对于纱线的构型，加捻的纱线比未加捻的纱线更具有弹性。捻度越密保持性越好，弹性越高，其它情况与此相同。见Levinstein,TheComplete Carpet Manual,1992，第44-45页。捻度保持性可以通过例如液体喷射或卷曲构造的膨松处理来提高。热定型可以用于定型或锁定、加捻和蓬化。作为例子，US4,290,378公开了弹性“膨松的、绒头的、热定型的、缠结的、加捻的单纱”。如US3,295,308所示，用具有较大弹性和较少弹性的长丝例如分别为尼龙和聚丙烯制成的混合纱线被提议用来增加弹性。双组分纤维组成的纱线，例如以尼龙为芯聚丙烯为鞘的纤维，被认为结合了尼龙的弹性和聚丙烯的其它优异性能。尝试提高聚丙烯纤维自身弹性也见报道。然而，地毯对压力的厚度保持性和绒头高度恢复性涉及地毯构造、纱线线束内部和线束之间纤维与纤维之间的相互作用以及纤维和纱线的结构和性能这几者之间的复杂作用。此外，地毯纤维和纱线使用中经受的弯曲力通常包括不均匀的挤压和拉伸。因此，纱线测试结果通常仅仅是，如果是有一点的话，与实际地毯行为稍微有点关系。另外，纤维和纱线的许多性质是在其整个制造过程中发展出的，因此，试图通过改变一个设定步骤或操作而改善其性质可能要求在其它步骤和/或性质中得到折中处理。进而，纤维性质或制作的改善通常难以产生改善的地毯性能、纤维和纱线制造之间宽范围的相互关联、它们的构造和性质，并且通过不精确和不可预测的纤维和纱线的改性来达到地毯性能的改善。例如，U.S.3,152,380认识到丙烯纤维的弹性缺陷并且提出两步工艺拉伸和热定型纤维作为解决方法。与专利中纱线测试实例中报道的改善相比，其地毯测试不但显示远远不及的改善，而且在踩踏加重的情况下其绒头厚度保持损失加速。该专利中处理后的纱线也遭受过多的收缩。即使最好的处理丙烯纱线其抗压恢复也只有未处理过尼龙纱线的三分之二左右。D.R.Buchanan在“聚丙烯的弹性变形和纤维结构”一书中(时间和出处未知)将初生的、热拉伸的和退火了的聚丙烯纤维与分子取向、晶体结构和拉伸恢复相比，并且U.S.3,256,258将聚丙烯纤维晶态结构与拉伸恢复关联。两者都没有报道对地毯性能的影响，然而，无论如何，拉伸恢复的改善并不意味着弹性的改善，这是因为拉伸恢复是测试从拉伸或延伸的恢复，而弹性涉及从弯曲和挤压的恢复。在这方面，长期以来已为人们认识的(就弹性而言尼龙地毯面纱优于聚丙烯地毯面纱)与公开出版的著作形成鲜明的对比，这些著作显示在作为比较的拉伸恢复测试中，聚丙烯纱线要优于尼龙纱线。J.C.Guthrie的“不同单丝的弯曲恢复”，呈交给纺织协会物理组会议的纺织协会论文，4/1970,pp615-627。Guthrie也报道了对于尼龙和聚丙烯纱线拉伸和弯曲恢复之间很少的关系，B.M.Chapman“羊毛、尼龙66和涤纶纤维的弯曲张力松弛和恢复”也做了相关的报道，应用科学杂志，第17卷，第1673-1713页，1975。Guthrie还报道了聚丙烯纤维在既定条件下的弯曲恢复；在张力下通过加热去除卷曲而拉直；拉直接着浸入95℃水中松弛。也报道了重新弯曲后的恢复。Guthrie的拉直纤维比蜷曲显示出更好的恢复。相反，U.S.3,686,848和它的对应英国专利1,384,121赋予和永久固定的特殊卷曲以获得弹性改善的聚丙烯纤维。实施例3和4给出了以这些纱线簇成的地毯的模拟和实际踩踏实验的结果。虽然实施例4中的实际踩踏实验据说显示出韧性、拉伸比、卷曲持久性和热定型的结合的临界状态，但是以低卷曲持久性和无热定型的聚丙烯纱线簇成的作为比较的样品也几乎有同样的表现。U.S.3,680,334、加拿大专利957,837和欧洲专利0330212中报道了根据纱线塞子从压缩恢复的高度表示的弹性改善的聚丙烯纤维。在这些专利中，弹性改善在于在聚合物熔点以下10-35℃时使用饱和蒸汽处理纤维0.01-2秒从而使纤维晶态结构进行重新排序。在对将纱线性质转化为地毯性能的困难的生动描述中，加拿大专利中的表1显示处理过的纱线比未处理过的纱线的卷曲塞式高度恢复大2-3倍，但是地毯测试表明几乎没有差异。欧洲专利提出了用于地毯的弹性聚丙烯纤维和在产生足够结晶度以接受热处理的条件下通过纺丝和拉伸聚丙烯纤维制作的家具装饰织物。改善归功于永久性定型纤维中的卷曲。按照该应用制备的人造纤维已经获得了一些成功；然而，它的纱线并没有用于工业或家居地毯，也没有让它的复丝有商业应用。改善的弹性也是现以间断的阿莫科织物公司GenesisTM地毯认证程序的一个方面，该程序旨在于促销用于高级家居地毯的聚丙烯面纱。GenesisTM地毯制作过程熔融纺丝聚丙烯树脂、收集长丝进入纱线、拉伸(拉伸比=3.5∶1)、变形和加捻(1.8捻/cm)该纱线、刚刚低于100℃下蒸汽处理几秒钟接着在130-135℃下热定型1/2分钟。按照塞式挤压恢复测试该纱线的弹性大约为75％，正好比尼龙的小85-90％。尽管这些方案具有可行性，但是聚丙烯纤维和纱线的弹性仍有缺点并且它们用作地毯面纱仍然有限。尽管对弹性改善进行了长期探索，聚合物、纤维和纱线以及地毯业多年来也一直在摸索，并且聚丙烯聚合物纱线在许多其它方面具有优越性，但是该纱线作为地毯纱线远远排在尼龙之后，对于家居地毯尤其如此，对改善的弹性需求一直存在。本专利技术提供了改善的聚丙烯纤维和纱线以及含有它们的纺织品。本专利技术的一个方面提供一种含有丙烯聚合物的纤维，该丙烯聚合物的特征在于通过小角X射线衍射，使纤维的纵轴与X光束垂直方向的倾斜角α为10°和20°，式(1)L1.03t本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有丙烯聚合物的纤维，其特征在于通过小角Ｘ射线衍射，使纤维的纵轴与Ｘ光束垂直方向的倾斜角α为１０°和２０°，式（１）的平均值至少为２４０Ａ，＊＊＊ （１）其中Ｉ↓［ｍ］（０）是纤维的纵轴与Ｘ光束垂直时小角Ｘ射线子午线反射的最大强度， Ｉ↓［ｍ］（α）是纤维的纵轴与Ｘ光束垂直方向的倾斜角为α时小角Ｘ射线子午线反射的最大强度，Ｌ＝１．５４１８Ａ／φ↓［ｍ］ （２）并且φ↓［ｍ］是纤维的纵轴与Ｘ光束垂直时小角Ｘ射线子午线反射的中心半高处相对于入射Ｘ光束的中心以弧度 表示的角度，其中小角Ｘ射线衍射是用波长为１．５４１８Ａ的ＣｕＫα辐射进行的，Ｘ光束是在半高处狭缝准直为１．８１角分宽度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯霍华德伯斯塔特，理查德塔恩小诺瑞斯，莱昂尼德斯拉茨科尔，蒂杰克逊斯脱克斯，
申请(专利权)人：BP阿莫科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]