CN1281799C - 聚对苯二甲酸亚丙基酯连续膨体丝地毯纱及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚对苯二甲酸亚丙基酯连续膨体丝地毯纱及其制备方法，该纱具有落入特定范围内的改变比和臂角度及Y形横截面。BCF改进横截面的纱具有极好的整体性质和纺纱效率，由BCF改进横截面的纱所形成的地毯具有较好的外观、触感和簇绒效率。

Description

聚对苯二甲酸亚丙基酯连续膨体丝地毯纱及其制备方法

技术领域

本发明总的来说涉及聚对苯二甲酸亚丙基酯(PTT)连续膨体丝(BCF)地毯改进横截面的纱及其制备方法，尤其地，本发明涉及聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱及其制备方法，其中使用了这样的Y形喷嘴：它具有合适控制的改变比、臂角度和臂的长度比。本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯B CF地毯改进横截面的纱具有均匀的物理性能和极好的整体性质及纺纱效率。

背景技术

通常，用在地毯中的BCF的合成纤维材料从下面这组中选择出来：该组包括尼龙、聚丙烯和聚对苯二甲酸亚丙基酯。为了生产出具有极好的光泽、覆盖度、触感和防污性的地毯，开发了具有各种横截面形状的丝。为地毯的应用而开发的具有非圆形横截面的大多数丝由聚酰胺形成，但是横截面的非圆形不允许聚对苯二甲酸亚丙基酯应用于地毯中，因为它的韧性非常小。

例如，韩国第25283号专利公开了一种制备具有Y形横截面的聚酰胺改进横截面的纱的方法，在该方法中，借助于非均匀改变喷丝头的相对孔之间尺寸大小，在冷却期间生产出具有均匀横截面积的非圆形横截面的纱。但是，就纱的移动速度、冷却区域内的冷却空气量和冷却温度而言，丝的横剖面积基本上没有改变，但是丝具有不均匀形状的横剖面，因此后处理效率降低了，表现在容易形成毛细作用并且在簇绒期间降低了切割效率。

此外，韩国第27228号专利公开了具有三角形横截面的地毯合成丝，其中臂角度对改变比的比率太大，因此合成丝具有三角形横截面。因此，合成丝由于改变比较小而具有较小的整体性质。此外，具有Y形横截面的聚酰胺改进横截面的纱在较大改变比的范围内具有极好的整体性质，但是具有较小韧性和Y形横截面的聚对苯二甲酸亚丙基酯难以承受纺纱导向器和聚对苯二甲酸亚丙基酯之间的摩擦，因此纺纱效率快速下降。因此，该发明局限于聚酰胺。

家用或者办公室用的地毯特别需要防污性。由聚对苯二甲酸亚丙基酯丝形成的地毯具有极好的弹性、防污性和分散染料的染色性能。此外，与聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚对苯二甲酸亚丁基酯相比，该地毯具有极好的弹性回复性和绒头高度保持性。因此聚对苯二甲酸亚丙基酯作为地毯生产的新材料最近吸引了相当大的注意。

美国第5,662,980号专利公开了由聚对苯二甲酸亚丙基酯连续膨体丝改进横截面的纱所制成的地毯，其中用来制造地毯的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF的纱具有极好的防污性、弯曲能力和绒头高度保持性。但是，这个发明具有缺点：地毯的弹性回复性降低了，因为原纱的整体性质由于1.7的较小改变比而降低了，并且具有割绒结构的地毯的染色性能降低了，并且地毯的外观较差，因为表面比重较小。

发明内容

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点，并且提供一种聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱及其制备方法，其中使用了Y形喷嘴，该喷嘴具有合适控制的改变比、臂角度和臂的长度比。本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯B CF地毯改进横截面的纱具有均匀的物理性能和极好的整体性质及纺纱效率。

本发明的另一个目的是提供一种具有极好簇绒效率、外观、触感和光泽的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的一个方面是提供一种具有Y形横截面的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱，其中改变比和臂角度落入图3中的平行四边形ABCD的范围内。

本发明的另一个方面提供了一种制备聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱的方法，其中纱通过喷嘴来纺纱，其中喷嘴以如此方式来设计以使Y形横截面的改变比和臂角度落入图3的平行四边形ABCD的范围内。

本发明的另一个方面提供了一种制备聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱的方法，该横截面显示了较高的整体性质，并且通过使用设计成具有Y形横截面纱的臂的合适长度比的喷嘴，可以克服特别以较大或者较小的改变比所产生的现有技术的缺点。

附图说明

从结合附图的下面详细描述中可以更加清楚地理解本发明的上述的和其它的目的、特征和其它优点，其中：

图1图解了本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱的改变比和臂角度；

图2图解了本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱的臂的长度比；

图3是图解本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱的改变比和臂角度的范围的图形；

图4示意性地图解了本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱的生产。

具体实施方式

在公开或者描述本发明之前，本申请中所使用的术语定义如下：

参照图1，‘改变比’表示在具有Y形横截面的原纱中的一个丝的外接圆直径R与内接圆直径r之比，即改变比＝R/r，而‘臂角度’表示这样的锐角：该锐角通过在具有Y形横截面的原纱中的丝的一个臂的两个边缘的两个延长线来形成。

参照图2，‘臂的长度比’表示其它的一个臂的长度(a)与两个相互等长的臂的长度(b)之比，即b∶a。这些臂的长度是从丝的横截面的中心到这些臂的终端的距离。

本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱具有Y形横截面，并且Y形横截面的改变比和臂角度落入图3中的平行四边形ABCD的范围内。

当本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱的改变比小于1.5时，那么BCF改进横截面的纱具有较大的纺丝效率，但是整体性质不大。另一方面，当改变比超过3.5时，那么原纱的强度和延伸率迅速下降并且经常产生纱截断，因此纺纱工作不能正常进行。

至于说臂角度，本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱具有5到40°的臂角度。例如，当臂角度小于5°或者超过40°时，尽管这些臂的改变比和长度比具有优选值，但是整体性质和纺纱效率不能得到充分的提高。

当传统的改进横截面的纱的改变比是1.8或者更小、或者是2.5或者更大时，改进横截面的纱的纺纱效率和质量较差。但是，本发明借助于控制丝的臂的长度比克服了现有技术的这些缺点。这就是说，BCF改进横截面的纱的具有唯一长度a的臂的长度与具有相同长度b的其它两个臂的长度之比b∶a被控制在1∶0.6到1.8的范围内，因此整体性质和纺纱效率极好。例如，当这些臂的长度比小于1∶0.6或者超过1∶1.8时，纺纱工作不能正常进行，并且经常产生纱截断，因为丝中的臂的长度差别太严重。

现在，参照附图4来更加详细地描述制备本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱的方法。

根据本发明，以这样的方式设计喷嘴：聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱具有Y形横截面，并且Y形横截面的改变比和臂角度落入图3中的平行四边形ABCD的范围内。尤其使用具有1.5到3.5的改变比、5到40°的臂角度和40个孔或者更多孔的喷嘴。

特性粘度为0.8到1.2及含水量为50ppm或者更小的聚对苯二甲酸亚丙基酯用作原料，并且最好以1500到4000m/min的纺纱速率进行熔纺。本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱的横截面形状根据各种因素如喷嘴形状、所使用的聚合物的特性粘度和冷却条件会发生变化。本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱通过使用普通机器来生产。

为了生产出本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱，更加详细地说，通过喷丝头1以245到265℃熔纺特性粘度为0.8到1.2及含水量为50ppm或者更小的PTT聚合物。使用具有Y形横截面并具有落入图3的平行四边形ABCD范围内的Y形横截面的改变比和臂角度的喷嘴。

然后，使纺成的丝2在冷却区域3内进行冷却、通过给油设备4来加油、通过在纺纱过程中吸入圆头细丝的喷嘴5来吸入纱、及通过使用速率为650到850m/min的供料辊6和速率为1500-4000m/min的拉伸辊7来吸入。在丝通过拉伸辊7之后，丝通过具有织构喷嘴的膨胀元件8来进行皱缩，并且皱缩率为10到60％。

这些之后，通过冷却鼓9来冷却丝，并且通过导丝辊10使这些丝通过旋转机器11，因此使丝具有10到45次/米的结头。当丝具有10次/米或者更小的旋转时，就产生了起毛或者毛细的问题，因为原纱的凝缩能力降低了，并且因此在簇绒期间降低了原纱的割绒能力，因此切断的地毯具有较差的外观，因为绒头的边缘被过度磨损，并且地毯的支承强度也降低了。

另一方面，如果丝以40次/米或者更大进行旋转，那么地毯的外观更差，因为这些丝即使在染色和后加工之后也保持着有节。之后，通过第五个导丝辊12和纱导向器13，使用卷起机器来缠绕这些丝。

本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱根据地毯的用途可以生产为纺前染色的纱。通常，纺前染色的纱具有极好的防污性和防磨能力，并且可以应用到用于办公室的地毯中。但是，进行了匹染的地毯适合应用到高质量地毯中。

除了下面这个之外，把本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱制备成纺前染色的纱的方法与上述所描述的制备聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱的方法相同：以底片为基础2到5％的浓色母料与原料混合，并且将它们进行纺纱。与进行匹染的地毯相比，因此而生产出的地毯具有更加好的清洗色牢度、光的色牢度和磨损色牢度，并且次品比例降低了，因为不容易产生颜料渗散，而这个是进行匹染的地毯中所经常看到的缺点。

本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱可以进行这些步骤如并捻、热定形和簇绒，从而生产出地毯。

本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱具有极好的整体性质和纺纱效率，并且可以应用来生产出割绒、毛圈绒头、结合型地毯、小地毯垫和地毯。

实施例和比较例

根据下面实施例可以更好地理解本发明，而这些实施例是用来解释的、但不是用来限制本发明的。

【BCF的测试方法】

(1)韧性

根据KS K 0412“测试丝纱的韧性和延伸率的方法”，BCF在下面条件下进行测试：样品长度为20cm，拉伸速率为200m/mm，预张力为20克，及捻8次/10cm。

(2)皱缩率

根据下面公式，绞纱通过把线缠绕在直径为1m的卷轴上来生产出：

缠绕数＝(1450d×18)/BCF旦尼尔数

测量初始绞纱长度L₀，然后将纱置于130℃的干燥炉内5分钟，在从该干燥炉内取出纱之后，接着冷却1分钟。之后，使纱悬挂50g的重量30分钟，然后测量绞纱的长度L₁。借助于把绞纱长度L₀和L₁代入到下面公式中可以计算出皱缩率。

皱缩率％＝(L₀-L₁)/L₀×100

(3)纺纱效率

纺纱效率可以用生产出3吨纺纱时每生产量的纱的切割数目来估算。

(4)簇绒效率

簇绒效率表示绒头内的割绒程度，并且簇绒效率以三个等级来进行评估，即A：好，B：中，C：差。

【地毯的测试方法】

(1)可压缩性/压缩回弹性

可压缩性/压缩回弹性的比率可以根据KS K 0818的A进行测试；

(2)细丝尖端(pencil point)

借助于肉眼观察绒头的边缘所磨损的程度，细丝尖端可以评估为三个等级即A：好，B：中，C：差；

(3)光的色牢度

地毯在63℃处理40小时，并且根据KS K 0700进行测试。然后，借助于使用ISO的蓝色标度来测定光的色牢度；

(4)清洗的色牢度

地毯在40℃进行处理，并且根据KS K 0430的A-1来进行测试；

(5)磨损色牢度

根据KS K 0650来测定磨损色牢度；及

(6)渗散性能

通过肉眼将渗散性能评估为三个等级，即A：好，B：中，C：坏。

实施例1

通过喷嘴使回潮率为40ppm、特性粘度为0.92的PTT聚合物在250℃时进行熔纺，从而生产出1300旦尼尔的68丝，而在barmag纺织机器中，所述机器每天可以生产出三吨细纱，该喷嘴具有Y形横截面、68孔、2.0的改变比及33°的臂角度。然后，在冷却区域内使最后得到的丝冷却到16，同时这些丝具有0.5m/min的速率。之后，借助于使用温度为60℃、速度为700m/min的供料辊和温度为160℃、速度为2300m/min的拉伸辊来拉伸冷丝。

在膨胀元件内在200℃下使抽绣花边进行皱缩，在冷却鼓内冷却到16℃，并且在冷凝装置内在4.0kg/m²作用下使冷却过的纱以20次/米捻纱，并且最后以1950m/min的速度进行缠绕，从而生产出聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱。

通过使用并捻加捻器，最后得到的BCF丝以Z加捻方式以194捻转/m进行倍捻，接着通过休珀巴纱机(Superba)元件使倍捻的丝进行热定形。然后，通过使用具有1/10规格(gauge)的簇绒机器使热定形过的纱刺在以聚丙烯的底布上。绒头是这样的割绒型：高度为12mm、针迹为13英寸及原纱重量为4kg/3.3m²。

根据纺纱效率、皱缩率、簇绒效率和韧性来测定最后得到的BCF改进横截面的纱。这些结果描述在表1中。

实施例2到3和比较例1到2

除了使用具有表1中所描述的改变比和臂角度的喷嘴之外，重复实施例1的过程。根据纺纱效率、皱缩率和簇绒效率来测定最后得到的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱。这些结果描述在表1中。

                                表1

	改变比	臂角度	皱缩率(％)	纱切割数(次)	簇绒效率	韧
							比较例1	1.3	44°	24	22	C	2.1
比较例2	4.0	10°	不能测量	不能测量	不能测量	不能测量
							实施例1	2.0	33°	57	8	A	2.1
实施例2	1.8	35°	48	13	A	2.1
							实施例3	2.5	25°	54	16	B	2.0

如表1所示结果所表现出来的一样，实施例1、2和3的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱具有极好的整体性质、纺纱效率和簇绒效率，并且当改变比为2.0时，这些是最好的。另一方面，比较例1的改进横截面的纱所具有的韧性与实施例1、2和3的相似，但是它的整体性质和簇绒效率比那些实施例的小。至于说比较例2，当改变比是4.0时，纺纱工作不能进行，因为连续产生纱切割。此外，可以看到，本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱具有极好的韧性，而与改变比无关。

实施例4到5

除了以这样的方式设计喷嘴之外，重复实施例1的过程：改变比是1.5，短侧长度(b)与长侧长度(a)的比1∶1.4用于实施例4中，并且在实施例5的情况下，使用臂的长度比为1∶0.8的喷嘴，因此改变比是3.5并且喷嘴和纱导向器之间的摩擦减少了。根据纺纱效率、皱缩率、簇绒效率和韧性测定最后得到的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱。这些结果描述在表2中。

比较例3到4

除了使用这样的喷嘴之外，重复实施例1的过程：在该喷嘴中改变比与实施例4和5的相同，并且臂的长度比是1∶1。生产出聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱和用来评估物理性能的地毯样本，并且根据纺纱效率、皱缩率、簇绒效率和韧性来评估。这些结果描述在表2中。

                                  表2

	改变比	b∶a	皱缩率(％)	纱切割数(次)	簇绒效率	韧
							比较例3	1.5	1∶1	30	20	B	2.1
比较例4	3.5	1∶1	不能测量	不能测量	不能测量	不能测量
							实施例4	1.5	1∶0.8	50	10	A	2.1
实施例5	3.5	1∶1.4	60	15	B	2.0

在实施例4中，提高了原本较低的整体性质，而这种较低的整体性质在改变比较小的情况下是现有技术的问题。至于说实施例5，正常纺纱工作是可以实现的，因此可以生产出具有较高整体性质和极好纺纱效率的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱。另一方面，在纺纱步骤期间常常产生纱切割，并且在比较例3中，改进横截面的纱具有B级的簇绒效率，并且在比较例4中连续地产生了纱切割，因此不能进行纺纱工作。如表2所看到的一样，本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱具有足够的韧性，而与改变比无关。

实施例6到7和比较例5到6

除了这些之外，重复实施例1的过程：使用改变比为2.0的喷嘴，及卷绒机中的旋转数如表3中所描述的那样进行改变。当改变比为2.0时，BCF改进横截面的纱在皱缩率、纺纱效率、簇绒效率和韧性上是最好的。最后得到的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱以与其它实施例相同的方式进行簇绒。

在下面条件下借助于使用分散染料DIANIX combi使簇绒地毯不使用载体而进行辗轧染色：大气压力及染色温度为98℃、分散剂为0.5g/l，OWF(以地毯为基础的、所加入的染料的量)为0.01％及液体比为20∶1。

将染过色的地毯涂敷35％的底胶乳、60％的CaCO₃、分散剂和粘度增强剂的混合物，接着使之粘到第二底布上即黄麻，最后使用螺条刀来切断。根据簇绒效率和细丝尖端来评估最后得到的地毯。这些结果描述在表3中。

                             表3

	旋转数(次/分)	改变比	簇绒效率	细丝尖端	备注
						比较例5	8	2.0	C	不能测量
比较例6	20	2.0	B	C	有膨胀
						实施例6	20	2.0	A	A
实施例7	25	2.0	A	B

如表3所示一样，根据实施例6和7各自在旋转数为20次/分和25次/分的条件下所生产出的地毯具有极好的簇绒效率和细丝尖端。另一方面，在旋转数为10次/分的条件下生产出比较例5的地毯，但是该地毯不能被截断，因为在簇绒期间，在正常情况下不能实现切割。至于说比较例6，通过膨胀元件中的膨胀步骤，在旋转数为20次/分的条件下生产出该地毯，并且该地毯具有较差的外观，因为绒头的边缘被过度磨损。

实施例8和比较例7

除了把以PTT底片为基础的3％的浓色母料供给到原料中从而生产出纺前染色纱之外，重复实施例1的过程。使最后所得到的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱进行簇绒，从而生产出用来评估物理性能的地毯样本。但是，该地毯没有单独进行染色，因为该地毯由纺前染色纱形成。

通过实施例4的过程如染色、加固和截断，由实施例1的原纱生产出比较例7的地毯。实施例8的纺前染色BCF地毯在物理性能上与比较例7的地毯相似。这些结果描述在表4中。

                               表4

	可压缩性(％)	压缩回弹性(％)	清洗、光和磨损的色牢度(等级)	渗散性能
					比较例7	46	96	4，4，5	A
实施例8	40	94	5，5，5	A

与进行匹染的地毯相比，实施例8的纺前染色BCF地毯具有更加好的清洗色牢度、光的色牢度和磨损色牢度，并且与比较例7相比，该BCF地毯的渗散性能稍好一些。但是，实施例8的原纱BCF地毯的可压缩性和压缩回弹性较差，因为没有染色步骤，并且潜在的胀量增大，这也是由于没有染色步骤。

如上所述，本发明提供了一种具有均匀物理性能和极好的整体性质及纺纱效率的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱。

由聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF地毯改进横截面的纱所形成的地毯具有极好的弹性回复、外观、触感和防磨性(这些是尼龙的优点)及较好的防污和防静电能力(这些是聚酯的优点)。地毯也具有极好的后处理效率。因此，本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯BCF改进横截面的纱改善了地毯的质量并且提高了地毯的生产率。

本发明以图解的方式描述，并且应该明白所使用的术语是用来描述的，而不是用来限制的。根据上面教导，本发明可以进行许多改进和变化。因此，应该明白，在附加的保护范围内，本发明在没有具体描述的其它情况下也可以实现。

Claims (8)

1.一种具有Y形横截面的、聚对苯二甲酸亚丙基酯连续膨体丝的地毯纱，所述Y形横截面的改变比和臂角度均落入特定的平行四边形ABCD的范围内，所述平行四边形ABCD在横坐标为臂角度、纵坐标为改变比的坐标系中由顶点A(5°，3.5)、B(33°，1.5)、C(40°，1.5)和D(12°，3.5)限定。

2.如权利要求1所述的聚对苯二甲酸亚丙基酯连续膨体丝的地毯纱，臂的长度比的范围为1∶0.6到1.8。

3.一种制备具有Y形横截面的、聚对苯二甲酸亚丙基酯连续膨体丝的地毯纱的方法，其特征在于，使用了纺纱喷嘴，所述喷嘴具有Y形横截面，所述喷嘴的所述Y形横截面的改变比和臂角度落入特定的平行四边形ABCD的范围内，所述平行四边形ABCD在横坐标为臂角度、纵坐标为改变比的坐标系中由顶点A(5°，3.5)、B(33°，1.5)、C(40°，1.5)和D(12°，3.5)限定。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述喷嘴的所述Y形横截面具有1∶0.6到1.8的臂的长度比。

5.如权利要求3所述的方法，包括下述步骤：以1500到4000m/min的纺纱速率熔纺具有0.8到1.2的特性粘度和含水量为50ppm或者更小的聚对苯二甲酸亚丙基酯。

6.如权利要求5所述的方法，还包括下述步骤：在拉伸之后，通过织构喷嘴，使丝具有10到60％的皱缩率。

7.如权利要求6所述的方法，包括下述步骤：在丝通过织构喷嘴之后，通过旋转机器使丝具有10到45次/米的结头。

8.如权利要求7所述的方法，还包括下述步骤：使以底片为基础2到5％的浓色母料与原料混合，并且将其纺纱。

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