CN115698396A - 制造双组分纤维的方法和包含其的制品 - Google Patents

Abstract

本公开大体上涉及双组分纤维，更特别涉及制造双组分纤维的方法和包含它们的制品，其中第一挤出组分具有小于第二挤出组分的水分含量。该双组分纤维可包含聚酯，并可用于诸如地毯和织物的制品。

Description

制造双组分纤维的方法和包含其的制品

技术领域

本公开大体上涉及双组分纤维，更特别涉及制造双组分纤维的方法和包含它们的制品。

发明背景

由两种聚酯的并列型纺丝制造的双组分纤维广泛用于纺织行业，主要用于在最终的服装或制品中提供拉伸。拉伸水平可以通过两种聚酯的相对收缩来操纵，所述相对收缩部分取决于两种聚合物的特性粘度（I.V.）。在双组分纤维的制造工艺中，理想地，要使用的聚酯原材料具有所需I.V.，并容易获得且廉价。当情况并非如此时，通常必须在纤维制造工艺和/或双组分纤维的物理性质中作出折衷以实现双组分纤维的所需性能特性。

发明概述

在第一实施方案中，本文中公开了制造双组分纤维的方法，包括：a）在能够产生两个或更多个独立熔体料流的纺丝机上挤出第一和第二组分；b）在适于制造双组分纤维的喷丝头中合并熔体料流；c）在空气中骤冷步骤（b）中制得的双组分纤维；d）对骤冷的双组分纤维进行拉制和热定形；和e）通过任何合适的方式卷绕步骤（d）中的双组分纤维；其中该第一挤出组分具有小于第二挤出组分的水分含量。

发明详述

引用的所有专利、专利申请和出版物经此引用全文并入本文。

范围和变体

当存在时，所有范围是包含端值的和可组合的。例如，当列举“1至5”的范围时，所列举的范围应解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1-2”、“1-2&4-5”、“1-3&5”等。如本文与数值结合所用的那样，术语“大约”是指数值的+/-0.5的范围，除非该术语在上下文中另行具体定义。例如，短语“大约6的pH值”是指5.5至6.5的pH值，除非该pH值另行具体定义。

在本说明书通篇中给出的每一最大数值限度意在包括每一较低数值限度，如同此类较低数值限度在本文中明确写出一样。在本说明书通篇中给出的每一最小数值限度将包括每一较高数值限度，如同此类较高数值限度在本文中明确写出一样。在本说明书通篇中给出的每一数值范围将包括落入此类较宽数值范围内的每一较窄数值范围，如同此类较窄数值范围在本文中全部明确写出一样。

定义

本文中所用的术语“实施方案”或“公开”并不意味着是限制性的，而是通常适用于权利要求中限定的或本文中描述的任何实施方案。这些术语在本文中可互换使用。在本公开中，使用了许多术语和缩写。除非另行具体说明，否则适用以下定义。

在元素或组分前的冠词“一个”、“一种”和“该”就该元素或组分的实例（即出现）的数目而言意在是非限制性的。因此，“一个”、“一种”和“该”应解读为包括一个或至少一个，并且元素或组分的单数词语形式还包括复数，除非所述数字明显意指单数。

术语“包含”意味着存在权利要求书中提及的所述特征、整数、步骤或组分，而不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、组分或其组。术语“包含”意在包括由术语“基本上由……组成”和“由……组成”所涵盖的实施方案。类似地，术语“基本上由……组成”意在包括由术语“由……组成”所涵盖的实施方案。

本文中所用的术语“双组分纤维”是指包含两种不同的聚合物组分的纤维，所聚合物组分可以由不同的聚合物类型、相同的聚合物类型但具有不同的特性粘度、或两种或更多种聚合物的共混物组成。双组分纤维也被称为复合纤维，并且该术语可以可互换使用。

术语“BCF”是指膨体或膨化连续单组分长丝。其基本上是用于制造地毯的一束长的连续纤维束。术语“膨体”和“膨化”在本文中可互换使用。

本文中所用的术语“地毯”是指由绒头纱线或纤维和背衬系统组成的地板覆盖物。它们可以是簇绒的或机织的。本文中所用的术语“地毯”包括全屋地毯、拼块地毯、小地毯和用于车辆及建筑物入口的垫子，例如设计成捕获脚下泥土的那些。

术语“面”是指地毯含有簇绒或机织纱线的一侧。

本文中所用的术语“面纤维”是指地毯的纤维内含物，包括对观察者可见的纤维内含物。所述面纤维主要由纱线制成，并且这些纱线可以按割断(cut)、环圈(loop)、割断和环圈或本领域的技术人员已知的任何数量的式样来进行式样设计。

术语“共聚物”是指由超过一种单体的组合组成的聚合物。共聚物可以形成一些制造纤维的基础。

术语“卷曲”是指纤维的波纹度，表示为卷曲数量/单位长度。“卷曲化”是对长丝纱线赋予卷曲的工艺。

术语“卷曲收缩率”是纤维卷曲的量度，并且是指纱线从完全伸展状态（即其中长丝基本上是直的）在长度上的收缩。这是由于在特定的卷曲展现条件下各个长丝中卷曲的形成。它表示为伸展长度的百分比。卷曲收缩率可以在纤维处理（例如通过加热）以部分或完全地展现卷曲之前和/或之后进行测量；典型地，加热后卷曲收缩率更令人感兴趣且提供更多信息，因为它包括了通过加热而展现的卷曲。除非另行说明，本文中公开的卷曲收缩率值是加热后的卷曲收缩率值（Cca）。

术语“旦尼尔”是任何线形材料的单位长度重量量度。

术语“纤维”是指形成织物和其它纺织品结构的基本元素的物质单位，其是天然的或合成的。其特征在于具有至少为其直径或宽度的1000倍的长度。通常，纺织纤维是可以纺成纱线或通过各种方法（包括机织、针织、编结、制毯和加捻）制成织物的单元。纤维通过其旦尼尔（重量克数/9000米纤维）和纤维中所含的长丝数量来表征。

“长丝”是指细线或连续的纤维束。存在两种类型的长丝：单股长丝和多股长丝。长丝通过其旦尼尔/长丝（“dpf”）来表征。

术语“单组分长丝”意味着长丝由一种聚合物类型制成。

“短纤维”是指天然纤维或从长丝切割的长度。

术语“特性粘度”(“IV”)是指已知浓度的溶液的比粘度与外推至零浓度的溶质浓度的比。

术语“簇绒化”是指在专用多针机上制造纺织品（如地毯）的工艺。“簇绒”是被拉伸穿过织物并且以割断的纱线或环圈的形式从表面突伸出的一簇柔软的纱线。割断的或未割断的环圈形成簇绒或机织地毯的面。

术语“纱线”是指各个长丝的集合，或者是单独的，或者与另一长丝集合合股在一起。术语“纤维”和“纱线”在本文中可互换使用。

术语“骤冷”是指在水、油或空气中快速冷却以获得某些物理或材料性质。

术语“聚(对苯二甲酸乙二醇酯)”或PET是指基本仅由乙二醇和对苯二甲酸（或等效物，如对苯二甲酸二甲酯）衍生的聚合物，也被称为聚(对苯二甲酸乙二醇酯)均聚物。本文中所用的术语“聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物”或“co-PET”是指包含衍生自乙二醇和对苯二甲酸（或等效物）的重复单元并还含有衍生自附加单体（如间苯二甲酸(IPA)或环己烷二甲醇(CHDM)）的至少一个附加单元的聚合物。聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物可含有大约1摩尔%至大约30摩尔%的附加单体，例如大约1摩尔%至大约15摩尔%的附加单体。

术语“聚(对苯二甲酸丁二醇酯)”或PBT是指基本仅由1,4-丁二醇和对苯二甲酸衍生的聚合物，也被称为聚(对苯二甲酸丁二醇酯)均聚物。本文中所用的术语“聚(对苯二甲酸丁二醇酯)共聚物”是指包含衍生自1,4-丁二醇和对苯二甲酸的重复单元并还含有衍生自附加单体（例如本文中公开的PTT共聚物的共聚单体）的至少一个附加单元的聚合物。

术语“聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)”或PTT是指通过聚合1,3-丙二醇和对苯二甲酸制得的聚酯。其特点在于其高弹性恢复和回弹性。已知PTT提供耐沾污性、耐静电性和改善的染色性。术语“聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)均聚物”是指基本仅为1,3-丙二醇和对苯二甲酸（或等效物）的聚合物。术语“聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)”还包括PTT共聚物，PTT共聚物是指包含衍生自1,3-丙二醇和对苯二甲酸（或等效物）的重复单元并还含有衍生自附加单体的至少一个附加单元的聚合物。

PTT共聚物的实例包括使用3种或更多种各自具有两个酯形成基团的反应物制得的共聚酯。例如，可使用共聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)，其中用于制造共聚酯的共聚单体选自具有4-12个碳原子的直链、环状和支链的脂族二羧酸（例如丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸和1,4-环己烷二甲酸）；除对苯二甲酸外并具有8-12个碳原子的芳族二羧酸（例如间苯二甲酸和2,6-萘二甲酸）；具有2-8个碳原子的直链、环状和支链的脂族二醇（除1,3-丙二醇外，例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和1,4-环己二醇）；以及具有4-10个碳原子的脂族和芳族醚二醇（例如氢醌双(2-羟乙基)醚或分子量低于大约460的聚(亚乙基醚)二醇，包括二亚乙基醚二醇）。共聚单体通常以大约0.5摩尔%至大约15摩尔%的水平存在于共聚酯中，并且可以最高大约30摩尔%的量存在。

术语“Triexta”是指聚酯的子类PTT的通用名称。术语Triexta和PTT在本文中可互换使用。

聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)具有通常为大约0.5分升/克（dl/g）或更高，并通常为大约2 dl/g或更低的特性粘度。聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)优选具有为大约0.7 dl/g或更高、更优选0.8 dl/g或更高、甚至更优选0.9 dl/g或更高，并通常为大约1.5 dl/g或更低、优选1.4 dl/g或更低的特性粘度，目前可获得的商业产品具有1.2 dl/g或更低的特性粘度。聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)可以商标Sorona®购自E. I. du Pont de Nemours andCompany, Wilmington, DE。

由聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)单组分纤维制成的地毯及其制造、以及该纤维和该纤维的制造描述在美国专利号5,645,782 Howell等人、6,109,015 Roark等人和6,113,825Chuah；美国专利号6,740,276、6,576,340和6,723,799；WO 99/19557 Scott等人；H.Modlich, “Experience with Polyesters Fibers in Tufted Articles of Heat-SetYarns”, Chemiefasern/Textilind. 41/93, 786-94 (1991)；和H. Chuah, “CorterraPoly(trimethylene terephthalate) - New Polymeric Fiber for Carpets”, TheTextile Institute Tifcon '96 (1996)中，其均经此引用并入本文。短纤维主要用于制备家用地毯。BCF纱线用于制备所有类型的地毯，并且通常对地毯而言是优选的。

通常，含PTT的双组分纤维用于制造具有持久拉伸属性的织物和服装。相比之下，在地毯的制造中并不需要此类拉伸属性。相反，用于制造地毯的纤维通常被机械膨化以提供高水平的膨化度；此类纤维通常被称为“BCF”纤维。

概述

申请人已经有利地发现通过控制起始聚合物的在线I.V.来制造双组分纤维的方法，所述方法允许：在纤维制造方法中任选使用廉价的聚合物；并优化膨体纤维性质，同时不限于聚合物I.V.。

申请人还有利地发现一种通过离线控制起始聚合物的I.V.来制造双组分纤维的方法。

本文中公开了制造双组分纤维的方法。

该方法包括：a）在能够产生两个或更多个独立熔体料流的纺丝机上挤出第一和第二组分；b）在适于制造双组分纤维的喷丝头中合并熔体料流；c）在空气中骤冷步骤（b）中制得的双组分纤维；d）对骤冷的双组分纤维进行拉制和热定形；和e）通过任何合适的方式卷绕步骤（d）中的双组分纤维；其中该第一挤出组分具有小于第二挤出组分的水分含量。

本文公开的方法的第一和第二组分可独立地包含聚酯和尼龙，及其组合。

双组分纤维的第一和第二组分可以以20:80至80:20的重量百分比存在，重量百分比可选自：20:80、25:75、30:70、35:65、40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25和80:20。

该第一和第二组分可独立地包含聚酯与尼龙的均聚物、共聚物、共混物及其组合。

在一个实施方案中，该第一和第二组分可独立地包含选自以下的聚酯：聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)及其组合。

在一个实施方案中，双组分纤维中的聚酯可以是共聚酯，并且此类共聚酯包括在聚(对苯二甲酸乙二醇酯)与聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)的含义中，条件是此类变体对缠结纱线中的卷曲量或对纤维的加工特性不具有负面影响。例如，可以使用共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，其中用于制造该共聚酯的共聚单体选自直链、环状和支链的具有4至12个碳原子的脂族二羧酸（例如丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸和1,4- 环己烷二甲酸）；除对苯二甲酸外并具有8至12个碳原子的芳族二羧酸（例如间苯二甲酸和2,6-萘二甲酸）；具有3至8个碳原子的直链、环状和支链的脂族二醇（例如1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇, 3-甲基-1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和1,4-环己二醇）；以及具有4至10个碳原子的脂族和芳脂族醚二醇（例如氢醌双(2-羟乙基)醚，或分子量低于大约460的聚(亚乙基醚)二醇，包括二亚乙基醚二醇）。该共聚单体可以大约0.5至大约15摩尔%的水平存在于该共聚酯中。通常使用间苯二甲酸、戊二酸、己二酸、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇，因为它们容易购买且廉价。该共聚酯还可含有少量的其它共聚单体。此类其它共聚单体包括但不限于 5-磺基间苯二甲酸钠，含量为大约0.2至大约5摩尔%。为了控制粘度，还可混入极少量的三官能共聚单体，例如偏苯三酸。

在一个实施方案中，该第一和第二组分可独立地包含聚(对苯二甲酸乙二醇酯)（PET）均聚物或聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物（co-PET）、聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)（PTT）聚合物或PTT与PET均聚物或PET共聚物（co-PET）的共混物。

在双组分纤维的一个实施方案中，该第一组分可包含PTT，且该第二组分可包含PET，其中该双组分纤维因不同的收缩而自拉伸。该第一组分可包含粒料特性粘度为大约0.9 dL/g至大约1.25 dL/g的PTT，且该第二组分可包含特性粘度为大约0.50 dL/g至大约0.80 dL/g的PET粒料的混合物，其中该PET粒料包含干燥粒料（大约50 ppm的水分含量）与未干燥粒料（大约2500 ppm的水分含量）的共混物。

在一个实施方案中，本文所述的未干燥PET粒料的水分含量可以在300 ppm至大约5000 ppm的范围内。粒料的水分含量的实例包括但不限于：300 ppm、310 ppm、320 ppm、330ppm、340 ppm、350 ppm、360 ppm、370 ppm、380 ppm、390 ppm、400 ppm、410 ppm、420 ppm、430 ppm、440 ppm、450 ppm、460 ppm、470 ppm、480 ppm、490 ppm、500 ppm、510 ppm、520ppm、530 ppm、540 ppm、550 ppm、560 ppm、570 ppm、580 ppm、590 ppm、600 ppm、610 ppm、620 ppm、630 ppm、640 ppm、650 ppm、660 ppm、670 ppm、680 ppm、690 ppm、700 ppm、710ppm、720 ppm、730 ppm、740 ppm、750 ppm、760 ppm、770 ppm、780 ppm、790 ppm、800 ppm、810 ppm、820 ppm、830 ppm、840 ppm、850 ppm、860 ppm、870 ppm、880 ppm、890 ppm、900ppm、910 ppm、920 ppm、930 ppm、940 ppm、950 ppm、960 ppm、970 ppm、980 ppm、990 ppm、1000 ppm、1010 ppm、1020 ppm、1030 ppm、1040 ppm、1050 ppm、1060 ppm、1070 ppm、1080ppm、1090 ppm、1100 ppm、1110 ppm、1120 ppm、1130 ppm、1140 ppm、1150 ppm、1160 ppm、1170 ppm、1180 ppm、1190 ppm、1200 ppm、1210 ppm、1220 ppm、1230 ppm、1240 ppm、1250ppm、1260 ppm、1270 ppm、1280 ppm、1290 ppm、1300 ppm、1310 ppm、1320 ppm、1330 ppm、1340 ppm、1350 ppm、1360 ppm、1370 ppm、1380 ppm、1390 ppm、1400 ppm、1410 ppm、1420ppm、1430 ppm、1440 ppm、1450 ppm、1460 ppm、1470 ppm、1480 ppm、1490 ppm、1500 ppm、1510 ppm、1520 ppm、1530 ppm、1540 ppm、1550 ppm、1560 ppm、1570 ppm、1580 ppm、1590ppm、1600 ppm、1610 ppm、1620 ppm、1630 ppm、1640 ppm、1650 ppm、1660 ppm、1670 ppm、1680 ppm、1690 ppm、1700 ppm、1710 ppm、1720 ppm、1730 ppm、1740 ppm、1750 ppm、1760ppm、1770 ppm、1780 ppm、1790 ppm、1800 ppm、1810 ppm、1820 ppm、1830 ppm、1840 ppm、1850 ppm、1860 ppm、1870 ppm、1880 ppm、1890 ppm、1900 ppm、1910 ppm、1920 ppm、1930ppm、1940 ppm、1950 ppm、1960 ppm、1970 ppm、1980 ppm、1990 ppm、2000 ppm、2010 ppm、2020 ppm、2030 ppm、2040 ppm、2050 ppm、2060 ppm、2070 ppm、2080 ppm、2090 ppm、2100ppm、2110 ppm、2120 ppm、2130 ppm、2140 ppm、2150 ppm、2160 ppm、2170 ppm、2180 ppm、2190 ppm、2200 ppm、2210 ppm、2220 ppm、2230 ppm、2240 ppm、2250 ppm、2260 ppm、2270ppm、2280 ppm、2290 ppm、2300 ppm、2310 ppm、2320 ppm、2330 ppm、2340 ppm、2350 ppm、2360 ppm、2370 ppm、2380 ppm、2390 ppm、2400 ppm、2410 ppm、2420 ppm、2430 ppm、2440ppm、2450 ppm、2460 ppm、2470 ppm、2480 ppm、2490 ppm、2500 ppm、2510 ppm、2520 ppm、2530 ppm、2540 ppm、2550 ppm、2560 ppm、2570 ppm、2580 ppm、2590 ppm、2600 ppm、2610ppm、2620 ppm、2630 ppm、2640 ppm、2650 ppm、2660 ppm、2670 ppm、2680 ppm、2690 ppm、2700 ppm、2710 ppm、2720 ppm、2730 ppm、2740 ppm、2750 ppm、2760 ppm、2770 ppm、2780ppm、2790 ppm、2800 ppm、2810 ppm、2820 ppm、2830 ppm、2840 ppm、2850 ppm、2860 ppm、2870 ppm、2880 ppm、2890 ppm、2900 ppm、2910 ppm、2920 ppm、2930 ppm、2940 ppm、2950ppm、2960 ppm、2970 ppm、2980 ppm、2990 ppm、3000 ppm、3010 ppm、3020 ppm、3030 ppm、3040 ppm、3050 ppm、3060 ppm、3070 ppm、3080 ppm、3090 ppm、3100 ppm、3110 ppm、3120ppm、3130 ppm、3140 ppm、3150 ppm、3160 ppm、3170 ppm、3180 ppm、3190 ppm、3200 ppm、3210 ppm、3220 ppm、3230 ppm、3240 ppm、3250 ppm、3260 ppm、3270 ppm、3280 ppm、3290ppm、3300 ppm、3310 ppm、3320 ppm、3330 ppm、3340 ppm、3350 ppm、3360 ppm、3370 ppm、3380 ppm、3390 ppm、3400 ppm、3410 ppm、3420 ppm、3430 ppm、3440 ppm、3450 ppm、3460ppm、3470 ppm、3480 ppm、3490 ppm、3500 ppm、3510 ppm、3520 ppm、3530 ppm、3540 ppm、3550 ppm、3560 ppm、3570 ppm、3580 ppm、3590 ppm、3600 ppm、3610 ppm、3620 ppm、3630ppm、3640 ppm、3650 ppm、3660 ppm、3670 ppm、3680 ppm、3690 ppm、3700 ppm、3710 ppm、3720 ppm、3730 ppm、3740 ppm、3750 ppm、3760 ppm、3770 ppm、3780 ppm、3790 ppm、3800ppm、3810 ppm、3820 ppm、3830 ppm、3840 ppm、3850 ppm、3860 ppm、3870 ppm、3880 ppm、3890 ppm、3900 ppm、3910 ppm、3920 ppm、3930 ppm、3940 ppm、3950 ppm、3960 ppm、3970ppm、3980 ppm、3990 ppm、4000 ppm、4010 ppm、4020 ppm、4030 ppm、4040 ppm、4050 ppm、4060 ppm、4070 ppm、4080 ppm、4090 ppm、4100 ppm、4110 ppm、4120 ppm、4130 ppm、4140ppm、4150 ppm、4160 ppm、4170 ppm、4180 ppm、4190 ppm、4200 ppm、4210 ppm、4220 ppm、4230 ppm、4240 ppm、4250 ppm、4260 ppm、4270 ppm、4280 ppm、4290 ppm、4300 ppm、4310ppm、4320 ppm、4330 ppm、4340 ppm、4350 ppm、4360 ppm、4370 ppm、4380 ppm、4390 ppm、4400 ppm、4410 ppm、4420 ppm、4430 ppm、4440 ppm、4450 ppm、4460 ppm、4470 ppm、4480ppm、4490 ppm、4500 ppm、4510 ppm、4520 ppm、4530 ppm、4540 ppm、4550 ppm、4560 ppm、4570 ppm、4580 ppm、4590 ppm、4600 ppm、4610 ppm、4620 ppm、4630 ppm、4640 ppm、4650ppm、4660 ppm、4670 ppm、4680 ppm、4690 ppm、4700 ppm、4710 ppm、4720 ppm、4730 ppm、4740 ppm、4750 ppm、4760 ppm、4770 ppm、4780 ppm、4790 ppm、4800 ppm、4810 ppm、4820ppm、4830 ppm、4840 ppm、4850 ppm、4860 ppm、4870 ppm、4880 ppm、4890 ppm、4900 ppm、4910 ppm、4920 ppm、4930 ppm、4940 ppm、4950 ppm、4960 ppm、4970 ppm、4980 ppm、4990ppm和5000 ppm。

干燥和未干燥粒料之间的重量比可以为0至100%不等。干燥对未干燥粒料的%重量比的实例包括但不限于：0:100、5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:65、40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25、80:20、85:15、90:10、95:5和100:0。

在一个实施方案中，可以改变未干燥PET粒料的水分含量（如上所述）并结合改变干燥与未干燥粒料的%重量比（如上所述）以控制后续形成的双组分纤维的最终膨化测量值（%卷曲）。

在双组分纤维的另一实施方案中，该第一组分可包含PTT，且该第二组分可包含PET，其中该第一组分可具有大约0.9 dL/g至大约1.25 dL/g的PTT粒料特性粘度，并可以在大约245℃至265℃下挤出该PTT粒料，并且该第二组分可具有大约0.50 dL/g至大约0.80dL/g的PET粒料特性粘度，并且该PET粒料可以是未干燥的（大约2500 ppm的水分含量），并在大约250℃至280℃的温度下挤出。

在一个实施方案中，未干燥PET粒料的水分含量可以在300 ppm至大约5000 ppm的范围内。

用于未干燥PET粒料的挤出温度可包括但不限于250℃、255℃、260℃、265℃、270℃和280℃。

在一个实施方案中，可以改变未干燥PET粒料的水分含量（如上所述）并结合改变未干燥PET粒料的挤出温度（如上所述）以控制后续形成的双组分纤维的最终膨化测量值（%卷曲）。

在本文描述的方法的一个实施方案中，可以以本文中所述的所需比率用干燥PET粒料供应和未干燥PET粒料供应来进料PET挤出机，不同之处在于未干燥和干燥的PET粒料分别添加到挤出机中而不是预先混合。

在本文描述的方法的一个实施方案中，可以调节PET粒料供应料斗的干燥条件以提供水解所需的水分。例如，PET粒料在双组分制造过程中通常干燥至50 ppm的水分。通过“不充分干燥”PET粒料（例如至300 ppm的水分），保留的粒料水分可以在挤出机中促进水解以实现所需较低的I.V.。以这种方式，所需PET IV可以“调入(dial in)”该纺丝过程。

在本文描述的方法的一个实施方案中，PET挤出机可以配有真空系统以控制PETI.V.。以这种方式，可以通过施加的真空量来“修整”几乎未干燥或未干燥的高IV PET潮湿粒料以实现所需I.V.。

在本文描述的方法的一个实施方案中，该PET粒料可以本文中所述的方式干燥（大约50 ppm），并可以将少量水注入加热的挤出机以影响所需水解水平和后续的I.V.值。

本文中所述的在线水解方法是控制I.V.的有效方法。可能合意的是离线使用本文中所述的技术。例如，本文中描述的水解方法可以在未与纤维纺丝联合的挤出机上离线实施。离开挤出机的水解PET可具有所需I.V.并可随后重新造粒。具有所需I.V.的重新造粒的粒料随后可以以通常的方式干燥，而无需在线控制I.V.。

通过本文中公开的方法制得的双组分纤维的拉伸测量（%卷曲）值可以提高大约10%至大约85%。提高的拉伸测量值的实例包括但不限于10%、12%、17%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%和85%。

在双组分纤维的另一实施方案中，第一组分可包含PTT，且第二组分可包含PET，其中该第一组分可具有大约0.9 dL/g至大约1.25 dL/g的PTT粒料特性粘度，并可在260℃下挤出该PTT粒料，并且第二组分可具有大约0.50 dL/g的PET粒料特性粘度，其中该PET粒料可包含干燥粒料（大约50 ppm的水分）与未干燥粒料（大约2500 ppm的水分）的共混物。干燥与未干燥粒料的重量比可以为0至20%不等。

该第一和第二组分可以独立地为PET或co-PET，以及PTT或PTT与PET或coPET的共混物，可以以大约80:20至大约20:80的重量比存在于该双组分纤维中。例如，该第一和第二组分的重量比可以为80:20、75:25、70:30、65:35、60:40、55:45、50:50、45:55、40:60、35:65、30:70、25:75、20:80，或该范围内的任何比。

在一个实施方案中，通过本文中公开的方法制得的双组分纤维的拉伸测量（%卷曲）值可以无需提高，而是通过改变以下来控制：未干燥组分的水分含量；组分的干燥与未干燥粒料的比，和/或特定组分的挤出温度。提高拉伸测量值以及控制它们取决于用于制造特定双组分纤维的聚合物的类型。

可以将各种添加剂加入到该第一和第二组分的一种或两种中。这些包括但不限于润滑剂、成核剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、颜料、染料、抗静电剂、耐泥土剂、耐沾污剂、抗菌剂和阻燃剂。

双组分纤维可通过将聚合物以所需体积或重量比递送至喷丝头来制造。虽然可以采用任何常规多组分纺丝技术，用于制造双组分纤维的一种示例性纺丝设备与方法描述在授予Hills的美国专利号5,162,074中，其经此引用全文并入本文。

本文描述的双组分纤维可以是并列型（“S/S”）或偏心皮芯型（“S/C”）布置。该双组分纤维可以通过使用对每种形状特定的喷丝头制成各种横截面形状，例如圆形、三角形、三叶形、扇形或其它形状，例如如美国专利号6,803,102中公开的那样，其经此引用全文并入本文。

本文中还公开了包含通过本文中所述方法制得的双组分纤维的制品。该制品包括但不限于服装、织物、全拉伸纱线（FDY）、部分取向纱线（POY）、短纤维、非织造纤维、非织造织物和地毯。

在一个实施方案中，本文中公开了一种地毯，其面纤维包含由本文中公开的方法制得的双组分纤维。

为了用于地毯，本文中公开的双组分纤维可具有大约300至大约1400克/旦尼尔的纤度。每根长丝的可用纤度可以为大约2至大约20。

本文中公开的双组分纤维可与用于制造地毯的所有其它类型的合成和天然的纤维结合使用。地毯可以通过机械或手工簇绒化、机织和手工编织制成。实例包括1）宽幅地毯（也称为全屋地毯），其中以几米宽的长连续长度制成该簇绒地毯，用于家庭和商业应用；2）拼块地毯，其以各种尺寸的正方形生产，以便于安装；3）家用小地毯；以及4）用于车辆和建筑物入口的垫子，其设计为在进入建筑物前捕获脚下泥土。

本领域中已知的由纤维制备地毯的任何方法可用于制备本文中描述的地毯。通常，本文中公开的双组分纤维可用于使用其它合成和天然纤维的相同地毯制造方法。该双组分纤维本身可用于地毯制造（即作为“单股”纱线），或与更多相同的双组分纤维或其它纤维类型（例如尼龙、聚丙烯、聚酯）合股在一起以提高纤度。任选地，单股和合股的纤维可以在合股之前用空气射流进行缠结，并也可通过专门设计为使单股和簇绒纱线物理性质热定型的机器进行热定型。

适于该目的的热定型机的一个实例由Superba®（Muhouse, France）制造。无论该双组分纤维是任选空气缠结的、合股或热定型的，该纤维可随后簇绒成地毯行业典型的标准非织造或机织背衬片材。可以切断簇绒地毯中的面纤维环圈以提供割圈地毯。在簇绒化后，通常向地毯背侧（即与面纤维相反的一侧）施加粘合剂，以便将簇绒固定就位。也可以将附加的背衬层添加到地毯背侧。粘合剂层可含有填料或阻燃剂，取决于具体的地毯最终用途。随后可通过地毯制造工业通用的标准工艺对地毯进行染色；或者，可以在纤维挤出期间向双组分纤维和/或伴侣纤维中添加颜料，以对成品织物赋予颜色。此外，可以使用设计为提供耐火性、抗静电性质或耐沾污和泥土性的材料对面纱线进行处理。通常将成品地毯干燥以除去染色工艺中残留的水。

上述制造方法是用于宽幅簇绒地毯的典型方法。工业上已知的该方法的变体可用于小地毯、拼块地毯和车用垫子的生产。

包含双组分纤维的面纤维可具有圆形或非圆形横截面，如三叶形。

实施例

本公开在以下实施例中进一步定义。应当理解的是，尽管说明了某些实施方案，实施例仅以示例的方式给出。从以上讨论和实施例中，本领域的技术人员能够确定本公开的基本特征，并在不脱离本公开的精神与范围的情况下，可进行各种变化和修改以使其适于各种用途和条件。

如本文中所用，“Comp.Ex.”是指对比例；“Ex.”是指实施例；“No.”是指编号；“%”是指百分比或百分数；“wt%”是指重量百分比；“IV”是指特性粘度；“dL/g”是分升/克；“g”是克；“mg”是毫克；“℃”是指摄氏度；“℉”是指华氏度；“temp”是指温度；“min”是分钟；“h”是小时；“sec”是秒；“lb”是磅；“kg”是千克；“mm”是毫米；“m”是米；“gpl”是克/升；“m/min”是米/分钟；“mol”是摩尔；“kg”是千克；“ppm”是百万分率；“wt”是重量；“dpf”是旦尼尔/长丝；“gpd”或“g/d”是克/旦尼尔；“dtex”是指分特克斯；“dN/tex”是指分牛顿/特克斯；“mL”是指毫升；“IV”是指特性粘度；

除非另行指出，所有的材料均依收到的原样使用。

测试方法

加热后卷曲收缩率的测量（% CCa） - 卷曲收缩率方法：

根据本文中描述的方法确定加热后的卷曲收缩率（%CCa，也称为拉伸值）。在大约0.1g pd（0.09分牛顿/特克斯）的张力下用摇纱绞机将每个实施例和对比例的纤维独立地成型为大约5000+/-5总旦尼尔（5550分特克斯）的绞纱。随后通过将绞纱对折使绞纱的长度减半，以适应用于热定型的烘箱内部。将折叠的绞纱在其中间部分处悬挂在钩子上，并在70+/-1℉（21+/-1℃）和65+/-2%的相对湿度下调节至少16小时。随后将折叠的绞纱在其中间部分处由钩子基本垂直悬挂在架子上，并将1.5毫克/旦尼尔（1.35毫克/分特克斯）的砝码通过折叠绞纱的两个环圈悬挂在绞纱的底部。随后将加重的绞纱在250℉（121℃）的烘箱中加热5分钟，随后将架子和绞纱移出并使其冷却5分钟，随后将其在70℉+/-1℉（21+/-1℃）和65％+/-2％的相对湿度条件下调节至少2小时，其中将1.5毫克/旦尼尔的砝码留在绞纱上以用于剩余测试。将绞纱的长度测量至1毫米内，并记录为“Ca”。接着，从绞纱的底部悬挂1000克的砝码，令其达到平衡，在1毫米内测量绞纱的长度，并记录为“La”。根据以下公式计算加热后的卷曲收缩率“CCa”值（％）：

%CCa=100×(La-Ca)/La

测定特性粘度

使用Viscoteck Y 501 C强制流动粘度计（Malvern Corporation，HoustonTexas，USA）测定特性粘度（IV）。将0.15克样品称取到含有30毫升溶剂（苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷(60/40重量百分比)）和搅拌棒的40毫升玻璃瓶中。随后将样品放入100℃预热的加热模块中，加热并搅拌30分钟，从该模块中取出并冷却30-45分钟，随后放入粘度计的自动进样器架中。然后通过ASTM方法D5225-92（Standard Test Method for Measuring SolutionViscosity of Polymer With A DifferentialViscometer）对样品进行分析。

聚合物制备

两种等级的PTT均聚物粒料获自E. I du Pont de Nemours and Company,Wilmington, Delaware USA。一种等级具有1.02 dL/g的IV，第二等级具有0.92 dL/g的IV。PET均聚物粒料获自Sinopec Shanghai Petrochemical Company, Ltd. Shanghai, PRC并具有0.50 dl/g的IV。具有0.80 dl/g的IV的PET共聚物（含有1.9摩尔%的间苯二甲酸）粒料获自NanYa Plastics Corporation, Livingston New Jersey, USA。

在准备熔体纺丝时，将PET和PTT粒料在氮气下在真空烘箱中在25英寸汞柱真空和120℃的温度下干燥15小时。在这些条件下，PET和PTT粒料水分降低至大约50 ppm。将干燥粒料直接转印到纺丝机的氮气吹扫进料料斗中。在使用干燥与未干燥PET粒料的混合物的实施例中，未干燥粒料直接从袋中取出并具有大约2500 ppm的残余水分含量。

纤维制备

双组分纤维的第一和第二组分使用通常适用于纺丝并列型和偏心皮芯型双组分纤维的工艺和设备进行熔体纺丝，例如如美国专利号6,641,916 B1、美国专利号6,803,102和美国专利号7,615,173 B2中公开的那样，其经此引用全文并入本文。

在对实施例的双组分纤维进行纺丝时，聚合物在具有0.5-40磅/小时（0.23-18.1千克/小时）容量的一对Werner & Pfleiderer共旋转28毫米双螺杆挤出机中熔融。一个挤出机（在本文中称为东挤出机）用于熔融1）干燥至大约50 ppm的PET粒料，或2）PET粒料的混合物，其中一些粒料干燥至大约50 ppm的残余水分含量，剩余粒料未干燥并具有大约2500ppm的残余水分含量。第二挤出机（在本文中称为西挤出机）用于熔融干燥至大约50 ppm残余水分的PTT粒料。在实施例中列出了西挤出机、纺丝模块和东挤出机的温度。每台挤出机向含有凹形喷丝头的纺丝模块进料。所用喷丝头是后聚结、并列型双组分喷丝头，其具有排列成圆圈的三十四对毛细管，每对毛细管之间的内角为30度，毛细管直径为0.64毫米，且毛细管长度为4.24毫米。

对离开喷丝头的双组分长丝通过标称20℃和0.5毫米/秒面速度下的叉流骤冷空气进行冷却。随后将长丝推进到双进料辊，所述双进料辊根据拉伸比以大约800-1200米/分钟运行。在喷丝头与进料辊之间，使用整理剂施涂器向长丝束施加润滑剂。通常将进料辊加热至70℃以影响拉伸。随后将长丝束加速到退火辊，所述退火辊根据所需拉伸比以大约3000-3600米/分钟的速度运行，并且退火辊温度通常为170℃。随后将退火的双组分纤维推进到在室温下运行的两组双松弛辊，随后在Barmag SW6 600卷绕机上卷绕。该纤维具有雪人（椭圆形）横截面形状。所有实施例中的双组分纤维为75旦尼尔，34根长丝。

对比例A和实施例1-3 改变粒料水分含量

对比例A示出了用于制造PET/PTT双组分纤维的典型制造工艺，其中将0.50 I.V.PET粒料干燥至大约50 ppm残余水分，随后通过东挤出机在270℃下挤出，并将1.02 I.V.PTT粒料干燥至大约50 ppm残余水分，并通过西挤出机在260℃下挤出。双组分纤维中PET对PTT的比为50/50。48%的实测拉伸值在商业双组分纤维的典型范围内。

实施例1至3示出了使用在线水解以控制双组分纤维中产生的纤维拉伸的量（使用0.80 I.V. PET）。在实施例1至3中，将1.02 IV PTT干燥至大约50 ppm并在所示温度下挤出。这些实施例中唯一的变量是与干燥PET混合的未干燥PET（大约2500 ppm残余水分）的量。如实施例1中所示，将0.80 IV干燥至与PTT相同的水平（例如50 ppm水分）给出了几乎没有拉伸的纤维。PET与PTT之间粒料I.V.中相对小的差异不会促进纤维差异收缩率或百分比拉伸。在实施例2中，未干燥对干燥PET粒料的比为10/90重量%。在这些工艺条件下，未干燥聚合物中的残余水分促进了0.80 I.V. PET在加热挤出机中的水解。水解的影响可以通过填充压力由950 psi降低至370 psi来看出。填充压力的这种降低与降低的聚合物熔体粘度、降低的聚合物分子量、提高的差异收缩率和提高的纤维拉伸相关。实施例显示了将未干燥对干燥PET比提高到20/80重量%的影响，其中附加残余水分进一步促进了降低的填充压力与熔体粘度和提高的差异收缩率和百分比拉伸。

表1. 对比例A和实施例1至3的工艺条件和拉伸值

项目	PTT IV (干燥至大约50 ppm H2O)	PET IV (干燥至大约50 ppm H2O)	与干燥PET粒料混合的未干燥PET粒料(大约2500 ppm H2O)百分比	西/模块/东温度,℃	填充压力,p.s.i.,西/东	DR	膨化测量(%CP)
								对比例A	1.02	0.50	0	260/260/270	700/280	2.5	48.0
实施例1	1.02	0.80	0	265/265/270	490/950	2.8	1.9
								实施例2	1.02	0.80	10	265/265/270	510/370	2.8	27.0
实施例3	1.02	0.80	20	265/265/270	490/190	2.8	40.4

实施例4-7 改变挤出温度

实施例4-7示出了通过改变在PET挤出机中发生水解的温度，采用在线水解来控制双组分纤维中产生的纤维拉伸量。在实施例4-7中，将0.92 IV PTT干燥至大约50 ppm，0.80IV PET是100%未干燥的（即大约2500 ppm残余水分）。纤维中PET与PTT之间的聚合物比为70/30重量%。通过PET挤出机温度来控制水解程度，而不是通过未干燥粒料浓度来影响水解。水解是聚酯与残余水分之间的化学反应，反应程度随挤出温度提高而提高。在实施例4中，PET挤出机设定在250℃。在这一相对较低的温度下，几乎不发生水解，填充压力高，分子量保持高，几乎不发生纤维差异收缩，且纤维拉伸水平低（10.8%）。在实施例5中，PET挤出机温度提高10℃至260℃。在这一较高的挤出机温度下，水解增加，填充压力降低，分子量降低，纤维差异拉伸提高且纤维拉伸提高至 22%。对比例4和5表明，将PET提高10℃，纤维拉伸增加超过一倍。实施例6和7表明，将PET挤出机提高至270℃和280℃分别将拉伸测量值提高到27.2%和50.5%。这些实施例显示了挤出温度对水解程度与纤维性质的重要作用。

表2. 实施例4至7的工艺条件和拉伸值

项目	PTT IV (干燥至大约50ppm H2O)	未干燥PET IV (大约2500 ppmH2O)百分比	西/模块/东温度,℃	填充压力　西/东, psi	拉伸比	膨化测量(%CP)
							实施例4	0.92	0.80	250/250/250	420/850	2.8	10.8
实施例5	0.92	0.80	250/250/260	430/500	2.8	22.0
							实施例6	0.92	0.80	250/250/270	430/380	2.8	27.2
实施例7	0.92	0.80	250/250/280	430/90	2.8	50.5

实施例8-10 拉伸形成

实施例8-10示出了使用在线水解制造与可通过传统方法获得的相比拉伸值更高的双组分纤维。由于难以进行低IV PET的造粒，PET/PTT 双组分纤维制造商偏好的0.50I.V. PET通常是可以商业生产的最低IV PET。由于需要将拉伸提高到大于通常用0.50 IVPET可获得的水平，通过水解降低PET IV是一种选择。实施例8显示了用完全干燥（大约50ppm残余水分）的0.50 I.V. PET和1.02 IV PTT制造的50/50重量比PET/PTT 双组分纤维的工艺与结果。实施例9和10显示了通过将干燥PET分别与5%和10%未干燥0.50 I.V. PET（大约2500 ppm残余水分）混合制造的纤维的拉伸结果。65.8%和69.3%的拉伸值显著高于市售纤维。在这些实施例中，附加残余水分进一步促进了降低填充压力和熔体粘度，以及提高差异收缩率和百分比拉伸。

表3. 实施例9至11的工艺条件与拉伸值

项目	PTT IV (干燥至大约50 ppm H2O)	未干燥PET IV (大约2500 ppm H2O)	与干燥粒料混合的未干燥0.50 IV PET粒料百分比	西/模块/东温度,℃	填充压力西/东, psi	拉伸比	膨化测量(%CP)
								实施例8	1.02	0.50	0	260/260/270	710/280	2.8	54.3
实施例9	1.02	0.50	5	260/260/270	740/170	2.8	65.8
								实施例10	1.02	0.50	10	260/260/270	710/120	2.8	69.3

Claims (26)

1.制造双组分纤维的方法，包括：

a）在能够产生两个或更多个独立熔体料流的纺丝机上挤出第一和第二组分；

b）在适于制造双组分纤维的喷丝头中合并熔体料流；

c）在空气中骤冷步骤（b）中制得的双组分纤维；

d）对骤冷的双组分纤维进行拉制和热定形；和

e）通过任何合适的方式卷绕步骤（d）中的双组分纤维；其中所述第一挤出组分具有小于第二挤出组分的水分含量。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二组分独立地选自：聚酯、尼龙及其组合。

3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其中所述第一和第二组分是独立地选自以下的聚酯：聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)及其共聚物，并且第二组分是选自以下的聚酯：聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)及其共聚物。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述第一组分是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，且所述第二组分是聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述第一组分具有大约10%至大约20%的水分含量，且所述第二组分具有大约90%至大约80%的水分含量。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其中所述第一组分具有大约50 ppm或更低的水分含量，且所述第二组分具有大于大约50 ppm的水分含量。

7.如权利要求1所述的方法，其中步骤（e）中制得的双组分纤维的拉伸测量值与其中所述第一挤出组分的水分含量不小于第二挤出组分的水分含量的通过步骤（a）至（e）制得的双组分纤维相比提高了大约10%至大约85%。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述拉伸测量值提高了选自以下的值：12%、17%和40%。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述双组分纤维的第一和第二组分以20:80至80:20的重量百分数比存在。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述双组分纤维为选自以下的构造：并列型、偏心皮芯型构造、以及三叶形。

11.如权利要求11所述的方法，其中如根据卷曲收缩法测定的那样，步骤（e）的双组分纤维的加热后卷曲收缩率为大约10%至大约85%。

12.权利要求1的方法，其中步骤（a）中组分之一的挤出机温度为大约240℃至大约320℃。

13.如权利要求12所述的方法，其中步骤（a）中两种挤出组分之一的挤出机温度选自：260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃和320℃。

14.包含通过权利要求1的方法制得的双组分纤维的服装制品。

15.包含通过权利要求1的方法制得的双组分纤维的织物。

16.包含通过权利要求1的方法制得的双组分纤维的全拉伸纱线。

17.包含通过权利要求1的方法制得的双组分纤维的部分取向纱线。

18.包含通过权利要求1的方法制得的双组分纤维的短纤维。

19.地毯，其面纤维包含由权利要求1的方法制得的双组分纤维。

20.权利要求19的地毯，其中所述双组分纤维为选自以下的构造：并列型、偏心皮芯型构造、以及三叶形。

21.权利要求20的地毯，其中所述面纤维进一步包含至少一种附加纤维，其选自：膨化连续长丝、合成短纤维、和天然纤维。

22.权利要求21的地毯，其中所述至少一种附加纤维是膨化连续长丝，并且所述膨化连续长丝包含尼龙、聚丙烯或聚酯。

23.权利要求21的地毯，其中所述至少一种附加纤维是合成短纤维，并且所述合成短纤维包含尼龙或聚酯。

24.权利要求21的地毯，其中所述至少一种附加纤维是天然纤维，并且所述天然纤维包含毛、丝或棉。

25.包含通过权利要求1的方法制得的双组分纤维的非织造纤维。

26.包含通过权利要求1的方法制得的双组分纤维的非织造织物。