低收缩聚丙烯带状纤维及其制造方法技术

提供在特定聚丙烯带状纤维中防止热收缩和湿收缩问题的改进。这种纤维主要通过首先生产聚丙烯薄膜或管，然后将它们切割成非常薄而平（并具有很高的截面纵横比）的带状纤维。这种纤维（从而初期薄膜和／或管）需要具有某些化合物，热定形之后，它们快速有效地为目标聚丙烯带状纤维提供硬度。通常，这些化合物包括在承受充分热量使初期粒状聚合物熔化并使这种定向聚合物冷却之后，使目标聚丙烯内的聚合物晶体形成晶核的任何结构。与冷却期间没有使用成核剂的目标聚丙烯相比，这些化合物必须在更高的温度下使聚合物晶体形成晶核。依据这种方式，“硬化”成核剂化合物为聚丙烯晶体生长提供成核位置。刚一切割初期薄膜和／或管，然后纤维暴露在充分的热量中以生长晶格结构，从而将纤维保持在理想位置。优选的“硬化”化合物包括二亚苄山梨糖醇基化合物，以及次优选化合物，例如苯甲酸钠、某些钠和锂磷酸盐（例如钠２，２’－亚甲基－二－（４，６－二－三－丁基苯基）磷酸盐，也称作ＮＡ－１１）。本发明专利技术也包含这种本发明专利技术带状纤维的特定制造方法、以及由这种纤维制造的织物产品。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在特定聚丙烯带状纤维中防止热收缩和湿收缩问题的改进。这种纤维主要通过首先生产聚丙烯薄膜或管，然后将它们切割成非常薄而平(并具有很高的截面纵横比)的带状纤维。这种纤维(从而初期的薄膜和/或管)需要具有某些化合物，热定形之后，它们快速有效地为目标聚丙烯带状纤维提供硬度。通常，这些化合物包括了在承受充分热量使初期粒状聚合物熔化并使这种定向聚合物冷却之后，使目标聚丙烯内的聚合物晶体形成晶核的任何结构。与冷却期间没有使用成核剂的目标聚丙烯相比，这些化合物必须在更高的温度下使聚合物晶体形成晶核。依据这种方式，“硬化”成核剂化合物为聚丙烯晶体生长提供成核位置。切割初期薄膜和/或管之后，然后纤维暴露在充分的热量中以生长晶格结构，从而将纤维保持在理想位置。优选的“硬化”化合物包括二亚苄山梨糖醇基化合物，以及次优选化合物，例如苯甲酸钠、某些钠和锂磷酸盐(例如钠2，2’-亚甲基-二-(4，6-二-三-丁基苯基)磷酸盐，也称作NA-11)。本专利技术也包含这种本专利技术带状纤维的特定制造方法、以及由这种纤维制造的织物产品。
技术介绍
为了加强产品或稳定尺寸，聚丙烯带状纤维用在诸如地毯背衬、棉麻织物、以及其它织物的各种最终用途中。遗憾地，主要是由于带状纤维组分的原因，利用目前应用的标准聚丙烯带状纤维遭受到相对高的收缩率。热量、湿度和其它环境因素都造成带状纤维(以及由带状纤维制造的纱线)的收缩可能性，由此导致产品本身内的收缩余效。因此，虽然期望在诸如地毯背衬的最终用途中使用这种聚丙烯纤维，遗憾的是，收缩引起最终地毯产品非常不良的扭曲或起伏不平。或者，作为选择，可以用形成地毯(例如组合地毯)的生产方法来补偿预计的高收缩性，但由于地毯本身的预计收缩，会导致产生废料或至少导致损失相对昂贵的成品地毯材料量，和导致通过地毯背衬纤维本身体现的收缩率的所有结果。而且，这种以前制造和实施的带状纤维遭受到相对低的拉伸强度。对于棉麻纤维(例如在屋面产品、沥青增强等等中的)，这些收缩率问题也是非常重要的，以便给目标产品提供最好的全面增强能力，并使增强产品保持平整。在过去(对于地毯背衬和棉麻应用)是使用更贵的聚酯和聚酰胺作为纤维组分，作为解决这种有问题的高收缩、低拉伸强度的带状纤维的仅有的替代方法。一直以来，希望将这种聚丙烯带状(高纵横比)纤维用在各种不同的产品中(如上所述)，从服装到地毯背衬(以及地毯绒头)，再到增强织物等等。这种聚丙烯带状纤维表现出极好的强度特性，并且当遭受到某些“破坏性”化学制品时，不容易裂解或腐蚀。然而，尽管具有这样出色的、有益的特性，并且作为炼油厂的副产品，聚丙烯是丰富的，而且聚丙烯制造相对便宜并且制取稳定，这些纤维却未广泛应用在使用、清洁等时承受相对较高温度的产品中。这主要是由于典型聚丙烯带状纤维所表现的前述高而且通常非均匀的热收缩和湿收缩特性。这些纤维不是热稳定的，当标准温度时(例如150℃和130℃)，收缩率从约2％(沸水中)变化到3-4％(暴露在热空气中)，再变化到5-6％(对于更高温的热空气)。因此这样极高和变化的收缩率致使非常理想的聚丙烯纤维的利用和可处理性很低，尤其是对于需要热稳定的最终用途(例如地毯绒头、地毯背衬、模制件等等)。过去在地毯背衬里使用聚丙烯带状纤维导致需要估计最终产品的非均匀收缩率，因此基本上预计到这种制造和/或进一步处理期间损失一定量产品。例如，为了印刷时的尺寸稳定性，首先将簇生纤维部件粘附到它的地毯主背衬部件之后，如果这个步骤是希望给目标簇生衬底产生彩色图案或整体均匀颜色。印刷之后，需要干燥步骤来适当使颜色定形在位置上，并减少颜色之间的潜在渗色。这个印刷步骤需要的温度(例如130℃及以上)在通常连接到印刷装置的加热区内产生。在这样的高温下，包含典型聚丙烯带状纤维的背衬表现出前述的高收缩率(例如平均在2-4％之间)。遗憾的是，这种收缩率也控制印色的簇生衬底的尺寸规格，因此在附着次背衬之前决定了整个产品的最终尺寸。所以这种次背衬通常被切割成与期望的簇生部件/主背衬产品尺寸有关的尺寸。收缩率的非均匀性，以及需要提供与主部件和簇生部件不同尺寸的次背衬，意味着需要低收缩聚丙烯带状纤维的地毯主背衬。由于其收缩能力基本为零，所以可靠地选择均匀、适当尺寸的次背衬将明显有助于减少制造这种地毯中的浪费和损失。如果不希望印刷，仍存在与高收缩带状纤维主背衬织物有关的潜在问题，即这种情况，就是需要乳胶粘合剂将其余的次背衬部件(以及其它部件)粘接到簇生衬底/主背衬产品。也需要干燥以实现这种粘合剂的快速定形。在足够高的温度中暴露之后，包含有夹层聚丙烯带状纤维的主背衬将出现一定程度的收缩，由此潜在地引起最终产品的弯折(或与这种地毯产品内不同尺寸组件有关的其它问题)。迄今不存在这些问题的简单解决方案，至少提供实质与这种高收缩带状纤维表现相同的拉伸强度。用于提高非带状聚丙烯纤维收缩率特性的一些想法，包括缩小和控制每根纤维中聚丙烯成分本身的分子量分布，或热定形之前和期间机械加工目标纤维。遗憾的是，首先分子量控制极难实现，并且只能提供上面列举的收缩率(对于纺织工业中的各种应用来说，这些收缩率还太高)。而且，在多数情况下，机械处理期间使用很高的热定形温度导致被处理纤维的良好手感丧失。这个问题的另一解决方案是预收缩纤维，其包括在可压缩的纸筒上缠绕纤维，使纤维位于炉子中并长时间收缩，(将纸筒压缩)，然后重新缠绕在合格筒上用于进一步处理。要产生合格的纱线，这个处理比较昂贵，使成品纤维与聚酯和尼龙纤维相比不具有竞争力。因此，在有关现有技术中，不存在任何说明和公开对聚丙烯纤维技术进行了任何热收缩和/或湿收缩的改进。另外，已经发现，用于非带状纤维的这些有限的收缩率改进程序不能用于带状纤维，以提供任何实质低收缩率的好处。如上所述，本专利技术主要涉及低收缩聚丙烯带状纤维的制造。对于本专利技术的目的，术语“带状纤维”或纤维旨在包括截面纵横比至少为2∶1的单丝纤维，因此是相对宽而平的纤维。如上所述，这种带状纤维一般通过开始产生聚丙烯薄膜和/或管进行生产，从其中切割理想的纤维(由此，按照理想扁平规格，通过使用诸如切刀的切割设备的这种切割程序，为目标纤维本身提供基本均匀的纵横比，在实际切割处理期间，切割设备相互之间基本上处于均匀间距)。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是为聚丙烯带状纤维提供改良的收缩率，而不明显降低其拉伸强度。本专利技术的另一目的是提供一系列添加剂，在一定浓度范围内，该添加剂将为本专利技术的带状纤维(以及由其制造的纱线)提供低收缩率和/或更高拉伸强度等级。本专利技术的又一目的是提供一种带有聚丙烯背衬的地毯，该聚丙烯背衬表现出很低的热收缩率。本专利技术的另一目的是提供一种包含成核剂的聚丙烯带状纤维的特殊制造方法，该聚丙烯带状纤维容许用其最终制造这种低收缩、高拉伸强度的织物。本专利技术的再一目的是提供一种带有背衬的地毯产品，该背衬主要由相对便宜并表现出非常低的收缩率的聚丙烯纤维组成。因此，本专利技术包括一种聚丙烯带状纤维，其包含至少10ppm的成核剂化合物，并表现出至少3克/但尼尔的拉伸强度。本专利技术也包括一种聚丙烯带状纤维，其包含至少10ppm的成核剂化合物，并且暴露在150℃热空气之后表现出的收缩率至多2％，其中所述纤维还表现出至少2.5克/但尼尔的拉伸强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯带状纤维，包含至少１０ｐｐｍ的成核剂化合物，并表现出至少３克／但尼尔的拉伸强度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BG莫林，ME考恩，KB希金斯，
申请(专利权)人：美利肯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]