CN103451877A - 具有改善的耐磨性的生态友好型车辆用簇绒地毯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆用簇绒地毯。通过将短纤纱植入到底布中来制造车辆用簇绒地毯，其中，短纤纱由约85wt%至约95wt%的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和约5wt%至约15wt%的聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的材料混合物形成。

Description

具有改善的耐磨性的生态友好型车辆用簇绒地毯
技术领域
本发明涉及生态友好型车辆用簇绒地毯。更具体地，本发明涉及具有改善的耐磨性的生态友好型车辆用簇绒地毯，其向底布中引入纱线，该纱线具有一定含量比例的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的混合物。
背景技术
通常，由尼龙和PET制成的簇绒地毯已被广泛地用于车辆。最近，提出了使用具有尼龙和聚酯两者优势的PTT来制造地毯的方法。例如，韩国专利第415731号描述了通过植入纱线来制造地毯的方法，其中PTT被纺成底布。
通过使乙二醇（EG）和1,3-丙二醇（PDO）聚合来制造PTT树脂。由于Dupont Inc.开发了从玉米中提取1,3-丙二醇（PDO）的方法代替使用石油化学制造方法，因此1,3-丙二醇（PDO）作为生态友好型材料而显得重要。
迄今为止，用于商业化车辆地毯纱线的原材料大多数是石油来源的聚合物树脂。因为石油来源的聚合物树脂在树脂合成过程中需要高加工热，所以此过程中释放出大量的CO2。释放到大气的CO2引起环境污染和全球变暖。因日益上升的对环境改变的社会认知和对于遵守越来越严格的环境法规的需要，生态友好型材料的开发和使用已变成应予最优先考虑的事。应这些需求，已经作出用生态友好型材料代替常规车辆地毯材料的尝试。然而，这些尝试中的成功因生态友好型材料通常缺少耐久性而受到限制。具体而言，在车辆用地毯的情况下，地毯表面上的纤维因与乘客靴子的持续摩擦会容易被磨损，使得纤维长度变短，并且更严重地，因表面纤维的完全磨损而暴露出底布。因此，在用生态友好型材料替代车辆用地毯纱线时存在许多困难。
作为用于含有生物组分的纱线的原材料，已知如下合成纱，其中，对聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）和聚乳酸（PLA）的混合物进行纺纱。由于PTT和PLA树脂两者可以纺纱成膨体连续长丝（BCF）形式并且包括生态友好型组分，所以它们在用于衣服和家用的纱线中用作原材料。然而，PTT和PLA树脂都具有低耐磨性，因此它们在车辆用地毯中的使用受到限制。为了让PTT和PLA树脂可适当地用于车辆用地毯，它们需要具有至少1000次的耐磨度。然而，PTT和PLA树脂因低耐久性而表现出低于300次的耐磨度，所以它们不能成功地用于车辆用地毯，该低耐久性是生物树脂的特性和局限。
韩国专利第587121号描述了一种通过对含有70wt%至95wt%特性粘度为0.50至0.65的PET和5wt%至30wt%特性粘度为0.80至1.0的PTT的材料混合物进行纺纱来制造具有可染性、优异的柔软度、和优异的染色均匀性的聚酯纤维的方法。然而，尽管聚酯纤维适用于匹染内衣产品和在低染色温度条件下具有优异的柔软性的衣服，其在与粗糙表面（例如，鞋）出现连续摩擦的车辆中不适于用作地毯用材料。例如，使用广泛用于纤维磨耗测试的泰伯尔磨耗测试仪的磨轮，通过旋转表面柔软的CS-10磨轮300次对磨损程度进行检测，来测试聚酯纤维作为衣服材料的使用。另一方面，通过旋转表面非常粗糙的H-18磨轮1000次以上来测试车辆用地毯的磨损程度。相应地，聚酯纤维在其耐受车辆的严苛摩擦环境的能力方面有限。与衣服用纤维不同，车辆用地毯由膨体连续长丝（BCF）型纱线形成，并且需要通过进行卷曲化来增加块状感。而且，与衣服纤维明显的不同在于，通过添加色母料（color master batch）的纺纱工艺来形成颜色，以便补充因染色之后的堆绒（lying of piles）引起的耐磨损性弱化。
因此，需要这样的地毯纱线用材料，其使用具有充分耐磨损性的生态友好型材料，且适用于制造在严苛环境条件下使用的车辆用地毯。
上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供具有改善的耐磨损性的生态友好型车辆用簇绒地毯。
一方面，本发明提供制造车辆用簇绒地毯的方法，包括：通过将约85wt%至约95wt%的PET与约5wt%至约15wt%的PTT混合来形成材料混合物；通过在约270℃至约300℃的温度熔融该材料混合物并对其进行纺纱来形成纱线；通过在捻机（cable twister）中将该纱线捻成2或3股纱线而形成加捻纱；将加捻纱植入到初级底布中，其中该初级底布可以选自PET和PP膜，并进行簇绒使得纱线的重量在约10oz／yd2至约90oz／yd2的范围内，从而形成簇绒地毯；以及将簇绒地毯贴合并背衬到次级底布，其中该次级底布可以选自PET和PP膜。
另一方面，本来明提供车辆用簇绒地毯，其包括植入到底布中的短纤纱，其中该短纤纱由PET和PPT的材料混合物形成，具体地由约85wt%至约95wt%的PET和约5wt%至约15wt%的PTT的混合物形成。根据各个实施方式，底布选自PET和PP膜。
下面讨论本发明的其它方面和示例性实施方式。
具体实施方式
下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车（例如，来源于石油以外的资源的燃料）。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该（a、an、the）”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括（comprises和/或comprising）”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。
除非具体说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。
本文中提供的范围应理解为该范围内所有值的简略表达。例如，1~50的范围应理解为包括来自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，1~50的示例性范围的嵌套子范围可以包括一个方向上的1~10、1~20、1~30和1~40，或在另一方向上的50~40、50~30、50~20和50~10。
下面讨论本发明的上述和其它特征。
下文将详细描述本发明的示例性实施方式。
本发明提供具有改善的耐磨性的生态友好型车辆用簇绒地毯。
在本发明的实施方式中，使用生态友好型材料PTT和PET的组合来形成地毯纱线。具体地，使用PTT作为地毯纱线的原材料，并且PET与PTT一起使用以克服PTT的低耐磨性和低耐久性，PTT的低耐磨性和低耐久性是PTT的固有局限。根据示例性实施方式，提供地毯纱线，其使用约85wt%至约95wt%的PET和约5wt%至约15wt%的PTT的混合物作为原材料。地毯的耐久性质量可取决于PTT和PET的混合比例，因此，可以改变混合比例以便获得理想的特性。随着纱线中PTT含量的增加，耐磨性变得更弱。如此，根据优选实施方式，为提供具有适用于车辆的耐久性的地毯，PTT的含量限制到不大于约15wt%。当PTT的含量超过约15wt%时，耐久性可能达不到车辆用地毯的耐久性要求。更优选地，PET的含量可以保持在约90wt%至约95wt%的范围内，余量为PTT。
在本发明的实施方式中，PET具有约1.3至约1.5的比重、约225℃至约233℃的熔点、约45℃至约55℃的玻璃转化温度、约163℃至约180℃的结晶温度、和约0.9至约1.0的特性粘度。根据优选实施方式，PET具有高粘度。具体地，纱线的强度和耐磨性因高粘度而增加，因此，提供具有适当高粘度的纱线可以对纱线提供满足车辆的严苛磨损要求的耐久性。
在本发明的实施方式中，用作地毯纱线的材料的PTT具有与PET的特性粘度相似的特性粘度。具体地，根据示例性实施方式，PTT具有约0.9至约1.0的特性粘度。当PET与PTT之间的粘度差增加时，可能消极地影响且较大程度地影响纺纱特性。因而，优选使PET与PTT之间的粘度差最小化。
根据本发明的实施方式，通过对具有上述条件的材料混合物进行纺纱所获得的纱线具有约3.3gf／d至约4.3gf／d的强度。
根据本发明的另一实施方式，提供了用于制造具有改善的耐磨性的生态友好型车辆用簇绒地毯的方法。下文将分阶段地详细描述根据本发明实施方式的制造簇绒地毯的方法。
i）通过将适当量的PET和PTT，具体为约85wt%至约95wt%的PET和约5wt%至约15wt%的PTT进行混合，来制造材料混合物。在该材料混合物中还可包括色母料，以对地毯提供理想的颜色。根据各个实施方式，对于100重量份的材料混合物（PET和PTT），可以添加范围为从约0.01重量份至约5重量份的色母料。
ii）在适当的温度，具体地在约270℃至约300℃，将可包括或可不包括色母料的材料混合物熔融。然后对熔融的材料混合物进行纺纱以制造纱线。可以通过任何常规方法例如使用纺丝头对熔融的材料混合物进行纺纱，并且可以在室温下通过干法或在本领域已知的任何其它适当条件下进行树脂固化。根据示例性实施方式，纱线的卷绕速度在约1,500m/min至约2,000m/min的范围内。为提供具有膨体连续长丝（BCF）纱线特性的卷曲，可以使用约200℃至约250℃的热空气，从而按不规则的三维图案卷曲长丝。可以改变卷曲率，例如，卷曲率可以在约10%至约50%的范围内（其中，卷曲率是在松弛时和在适当张力下伸直时长丝上两点之间的距离间的差，表示为松弛距离的百分比）。制造出的纱线的强度可以保持在约3.3gf/d至约4.3gf/d的范围内。
iii）然后可以通过在捻机或其它适当装置中将在ii）中形成的纱线捻成2股或3股纱线来制造加捻纱。在该实施方式中，可以在捻机中进行若干次捻合和系结（tying），以提高纱线的束纱强度（bundlingstrength）。根据示例性实施方式，每米进行约10次至约40次的捻合和系结。
根据本发明的实施方式，当在联锁机中提供低于10次的联锁（interlocking）时，束纱强度可能减小，导致大量线头（lint）产生。如本领域所理解的，“联锁”通常是通过将空气注入到纱线之间从而在捻合时产生人造缠结的纱线编织方法。
因而，在布线过程中在捻机中可能出现大量的绒毛纤维。而且，在随后的对加捻纱进行的簇绒步骤中，纱线的特性可能在切割过程中劣化。因此，例如，由于通过剪切工序进行最终处理的地毯的绒头解开，纱线的外部可能劣化，并且耐久性可能降低。另一方面，当联锁高于40次时，甚至在通过染色和后加工进行处理时联锁也可能保持在解开的部分，由此损坏地毯的外表。
iv）然后可将加捻纱植入到初级底布中用于簇绒。根据各个实施方式，加捻纱可以按一定的量植入到底布中，并且使用典型的地毯纱线编织机进行缝缀，以提供理想的特性。如果需要，可以通过切割机对具有环形形状的植入纤维在其端部切割一定长度。随后可以通过剪切对割绒之后的表面在其端部进行最终修剪，这可以对切割纤维提供均匀的长度。根据本发明的实施方式，初级底布可以包括常规底布，并且具体包括PET或PP膜。
v）然后可以将通过iv）形成的簇绒地毯贴合并背衬到次级底布，以制造车辆用地毯。根据示例性实施方式，可以通过胶乳涂布来处理簇绒地毯，然后可以将簇绒地毯贴合并背衬到次级底布。该次级底布可以是任何常规的底布，例如，PET或PP膜。根据各个实施方式，作为辅助垫，聚乙烯基碳酸酯（PVC）或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）树脂也可用作背衬加强材料。
如上所述，本发明提供簇绒地毯，该簇绒地毯是使用生态友好型材料的生物垫，并且具有优异的耐磨性。
实施例
以下实施例示例说明本发明，并且并不意在限制本发明。
实施例1~3和比较例1
在纺丝拉伸纺纱机中，将PET片、PTT片、和色母料放到真空旋转型干燥机中，并且在约150℃的温度混合约10小时。PET片和PTT片的特性及其混合比例在下表1中示出。
在约290℃的温度熔融材料混合物，然后通过纺丝头以约0.4m/min的速度对其进行纺纱并且冷却到约17℃的温度。将变形装置（texturingunit）的内部温度调整到约200℃的温度，并且在约100psi的压力下进行卷曲。之后，在冷却筒中在约15℃的温度进行冷却，并且通过捆扎机（bundling machine）在约4.0kg/m2的压力下每分钟进行20次捆扎。通过让纱线经过两个导丝辊来使其松弛，其中在第二导丝辊中以约2,543m/min的速度运转，该第二导丝辊的速度比第一导丝辊的速度小约20%，并且缠绕机的速度为约2,600m/min，由此制造复合BCF。
通过在捻机中进行Z捻对复合BCF进行2股捻合，然后通过蒸汽定型机对其进行热固定。在1/10规格的簇绒机中将热固定的加捻纱植入到PP底布中以进行簇绒。在这种情况下割绒，高度为约12mm并且针脚数（stitch）为约13/英寸。纱线的重量为约32oz／yd2。
在胶乳涂布之后，将簇绒地毯贴合并背衬到用作次级底布的PET。之后，用螺旋刀进行修剪以制造最终的簇绒地毯。
使用ISO 5470-1测试仪和1kg重量的磨轮H-18来评价通过上述制造方法制造的簇绒地毯的耐磨性。测试结果在下表1中示出。
表1
Figure BDA00002207030100081
如在实施例中所证实，由于在本发明中PTT与PET一起使用，与仅含有PTT的常规簇绒地毯相比，PTT的固有局限即PTT的低耐磨性和低耐久性得到改善。具体地，如在实施例1和2中所证实，根据本发明制备的簇绒地毯能够耐受超过1000次的摩擦。
根据本发明的实施方式（实施例1~3），由于使用了包含PTT的生态友好型材料，与传统使用尼龙相比，可实现约30%的能量降低和63%的温室气体减少效果。
而且，根据本发明通过使用溶液染色工艺对材料混合物进行纺纱，而不是通过匹染工艺制造典型的100%PTT地毯或尼龙，可以保证均匀的染色特性。
因而，根据本发明的地毯即使在严苛环境中使用时也可用作车辆用地毯。
已经参考其示例性实施方式对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应当理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同方式限定。

Claims (12)

1.一种车辆用簇绒地毯，包括：
植入到底布中的短纤纱，所述短纤纱由材料混合物形成，所述材料混合物包括约85wt%至约95wt%的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和约5至约15wt%的聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）。
2.如权利要求1所述的簇绒地毯，其中，基于100重量份的所述材料混合物，所述短纤纱还包括约0.01至约5重量份的色母料。
3.如权利要求1所述的簇绒地毯，其中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯具有约0.9至约1.0的特性粘度，并且所述聚对苯二甲酸丙二醇酯具有约0.9至约1.0的特性粘度。
4.如权利要求1所述的簇绒地毯，其中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯具有约1.3至约1.5的比重、约225℃至约233℃的熔点、约45℃至约55℃的玻璃转化温度、和约163℃至约180℃的结晶温度。
5.如权利要求3所述的簇绒地毯，其中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯具有约1.3至约1.5的比重、约225℃至约233℃的熔点、约45℃至约55℃的玻璃转化温度、和约163℃至约180℃的结晶温度。
6.如权利要求1所述的簇绒地毯，其中所述短纤纱的强度在约3.3gf／d至约4.3gf／d的范围内。
7.一种制造车辆用簇绒地毯的方法，包括：
通过将约85wt%至约95wt%的聚对苯二甲酸乙二醇酯和约5wt%至约15wt%的聚对苯二甲酸丙二醇酯混合而形成材料混合物；
通过在约270℃至约300℃的温度熔融所述材料混合物并对其进行纺纱而形成纱线；
通过在捻机中将所述纱线捻合成2或3股纱线来形成加捻纱；
将所述加捻纱植入到选自PET和PP膜的初级底布；以及
进行簇绒，使得所述纱线的重量在约10oz／yd2至约90oz／yd2的范围内。
8.如权利要求7所述的方法，还包括在簇绒之后将簇绒后的植入纱线贴合并背衬到选自PET和PP膜的次级底布。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯具有约0.9至约1.0的特性粘度，并且所述聚对苯二甲酸丙二醇酯具有约0.9至约1.0的特性粘度。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯具有约1.3至约1.5的比重、约225℃至约233℃的熔点、约45℃至约55℃的玻璃转化温度、和约163℃至约180℃的结晶温度。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯具有约1.3至约1.5的比重、约225℃至约233℃的熔点、约45℃至约55℃的玻璃转化温度、和约163℃至约180℃的结晶温度。
12.如权利要求7所述的方法，其中所述加捻纱的强度在约3.3gf／d至约4.3gf／的范围内。
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