CN1934295A - 低芯吸连续长丝聚酯纱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长丝纱，其芯吸低，即小于或等于约6mm；根据麦秆方法，其接触角大于或等于约65°但小于90°；和静电压为+/－400伏(－400至+400伏之间)。这些纱传统上用于织造标语、旗帜、遮阳篷、帐篷和其它防潮纱重要的产品中。可以将纱制成拥有与纱相同特征即低芯吸，而且拒水和油性的纤维。

Description

低芯吸连续长丝聚酯纱
发明背景
1)发明领域
本发明涉及具有低芯吸的长丝纱。这些纱传统上用于织造标语、旗帜、遮阳蓬、帐篷和其它防潮纱起重要作用的产品中。具体地，本发明长丝纱的芯吸特征为约6mm或更低，接触角大于或等于约65°但小于约90°，静电压范围为+/-400伏(-400至+400之间的电压)。这些长丝纱是通过使用用于赋予合成纤维拒水和油性的特定碳氟化合物表面活性剂的水分散体或一些特定表面活性剂的混合物制成的。已知的赋予合成纤维拒水和油性的碳氟化合物表面活性剂不能达到上面提及的芯吸角、接触角和静电压。
2)现有技术
赋予合成纤维拒油和水性的含氟化合物乳剂，特别是氟碳化合物表面活性剂乳剂的使用是周知的。这些处理剂可以以纺丝整理剂的形式运用，以在纤维或连续长丝制成的织物中赋予耐潮湿性。例如它作为用于地毯的纺丝整理剂的应用在于赋予合成纤维拒水和油性。下面的现有技术举例说明这些技术。
Dunsmore等的美国专利6,536,804涉及地毯纤维，其中将纺丝整理剂运用到合成切段玻璃纤维(非连续长丝纱)，用于在地毯上产生拒水和油性的表面。如该专利的实施例15-24所列出的，含氟化合物是纺丝整理剂的组分。
Hancock等的美国专利申请公开号US 2003/0175514公开了在织物中使用的低芯吸型材料，该材料是拒水的。公开的特定聚酯是尼龙、聚酯和聚烯烃。该文献还公开了长丝通过Journal of Colloid and Interface Science，177，579-588(1996)中公开的方法测量的接触角大于或等于90°。该文献还公开了一种长丝，所述的长丝上具有涂层，并且其中涂覆长丝的接触角大于或等于90°。如第29段所公开的，涂层(描述为″长丝的第二经度延伸组分″)可以实质上是任何卤化聚合物。
虽然这些现有技术文件公开了对导致耐潮湿的聚酯纱的含氟化合物基整理剂，但是它们没有公开小于约6mm英寸的芯吸。例如，Honeywell具有称为WickGardTM Anti-Wick Finish的产品。Honeywell宣称当在织物中使用WickGardTM Finish并且在155℃固化15分钟时的织物芯吸性能最大为6.4mm。此外，现有技术文件公开了大于400伏的静电压操作范围。大于+/-400伏的静电压要求在潮湿的气氛中加工纱，从而采用为加工设备增加静电消除器，并且降低加工设备速度30％或更多。静电压的极性依赖于在摩擦电序上纱和摩擦表面的相对位置。另一方面，静电操作范围为+/-400伏的连续长丝纱事实上允许在任何周围空气条件下将连续长丝纱加工为织物，在纤维形成和织物形成设备中不需要静电消除器，并且因为连续长丝更加干燥，加工设备可以以更快的输出运行。
发明概述
本发明公开了一种长丝纱，其芯吸低，即小于或等于约6mm；根据麦秆方法(straw method)的接触角大于或等于约65°但小于约90°；并且静电压为+/-400伏(-400至+400伏)。优选的纱是连续的。
为了进一步举例说明连续的长丝纱是拒水性的，本发明的纱的接触角大于或等于约65°，同时现有技术的长丝的接触角小于约65°或大于约90°。这些已知的现在可商购的低芯吸连续长丝纱不具有以下性质：芯吸小于或等于约6mm，静电压为+/-400伏和接触角大于或等于约65°。AugustineScientific at Newbury，OH描述了接触角测试和评价。如同所有接触角测试，度数越高，连续长丝的非湿润性越高。但是，相对于通过上面提及的Journalof Colloid and Interface Science中所述的程序测量的接触角，实际上不能比较通过例如麦秆方法测定的接触角与通过填充单元(packed cell)方法测定的接触角。简言之，这些不同测试给出不同结果，并且一个与另一个不具有可比性。
基于现有技术的这些特征，本发明的主要目的是得到小于或等于约6mm的低芯吸连续长丝；静电压为+/-400伏和根据麦秆方法的接触角至少为约65°但小于约90°。迄今，这种连续长丝在现有技术中是未知的。
静电压的符号依赖于在摩擦电序上这种类型纱和摩擦表面的相对位置。通常，聚酯和尼龙是带正电荷的。
优选实施方案描述
本发明可用于制作合成纤维的热塑性聚合物包括形成纤维的聚酯、聚(α)烯烃、聚酰胺和聚丙烯酸酯类。
优选的热塑性聚合物为聚酯，其是由二酸或二酯组分与二元醇组分制成的，所述的二酸或二酯组分包含至少约65摩尔％，优选为至少70摩尔％的对苯二甲酸或对苯二甲酸C1-C4二烷基酯，所述的二元醇组分包含至少约65摩尔％，优选至少约70摩尔％，更优选至少约75摩尔％，再更优选为至少约95摩尔％的1，2-亚乙基二醇。还优选的是二酸组分是对苯二甲酸并且二元醇组分是1，2-亚乙基二醇。所有二酸组分的摩尔百分比合计为100摩尔％，并且所有二元醇组分的摩尔百分比合计为100摩尔％。
在聚酯组分是由除1，2-亚乙基二醇外的一种或多种二元醇组分改性的情况下，所述的聚酯的适宜二元醇组分可以选自1，4-环己烷二甲醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，6-己二醇、1，2-环己二醇、1，4-环己二醇、1，2-环己烷二甲醇和在链中包含一个或多个氧原子的二元醇例如二甘醇、三甘醇、双丙甘醇、三丙二醇、或这些的混合物等。通常，这些二元醇包含2至18个，优选2至8个碳原子。脂环族二醇可以使用于它们的顺式或反式结构或两种形式的混合物。优选的改性二元醇组分是1，4-环己烷二甲醇或二甘醇，或这些的混合物。
在聚酯组分是由除对苯二甲酸外的一种或多种酸组分改性的情况下，线性聚酯的适宜酸组分(脂族、脂环族或芳族二羧酸)可以选自例如间苯二甲酸、1，4-环己烷二羧酸、1，3-环己烷二羧酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、1，12-十二烷二羧酸、2，6-萘二甲酸、联苯甲酸或这些酸的混合物等。在聚合物的制备中，通常优选使用官能酸衍生物，例如二羧酸的二甲酯、二乙酯或二丙酯。在实践中，还可以采用这些酸的酐或酰卤。
其它热塑性聚合物是聚(α)烯烃，包括通常是固体的脂族单-1-烯烃(α烯烃)均聚物、共聚物和三元共聚物，因为它们在本领域中通常被认可。通常，在制备这种聚(α)烯烃中使用的单体每个分子含有2至10个碳原子，尽管有时将更高分子量的单体用作共聚单体。还可以使用机械或现场制备的聚合物和共聚物的共混物。在本发明中可以使用的单体的实例包括单独或混合物形式的或在顺序聚合体系中的乙烯、丙烯、丁烯-1、戊烯-1、4-甲基-戊烯-1、己烯-1和辛烯-1。优选的热塑性聚(α)烯烃聚合物的实例包括聚乙烯、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、聚丁烯和其共混物。在本发明中特别优选使用聚丙烯。
适合本发明的典型聚酰胺是尼龙6和尼龙66。
制备可以用于本发明的聚合物的方法是周知的，并且本发明不限于用特定的催化剂或方法制备的聚合物。
熔融纺丝复丝的方法在本领域是周知的。通过挤出机，在高压下将熔融的聚合物输送到容纳纺丝的加热套中。强制熔融的聚合物通过在喷丝头中提供的大量纺丝口。长丝从喷丝头以束的形式出来。长丝束可以在进入骤冷区之前通过延迟区(加热的或未加热的)，其中用室温的空气冷却该束，所述的空气从束运动方向的横向吹在长丝上。接着，将长丝束与整理计量单元接触，其中以通常的方法向束中的长丝涂布适宜的润滑剂。然后，复丝束首先到达赋予纱束恰当速度的一套前进辊。进料辊的圆周速度是纺长丝速度的决定因素，因此称为纺丝速度。在纺丝的复丝离开辊后，将它卷为卷装。卷纱的速度约等于纺丝速度。在纱卷起后，将其在单独的机器上拉伸至适宜的比率。但是，原则上，拉伸还可以以连续纺丝-拉伸方法在纺丝机器中进行。如果采用本身已知的纺丝-拉伸方法，在第一驱动辊和卷绕筒管之间提供由一个或多个驱动辊组成的拉伸设备。
除了上面用于制备本发明适宜的聚合物使用的原材料外，还可以加入塑料添加剂。这些塑料添加剂可以是抗静电剂、杀菌剂、着色剂(染料和颜料)、偶合剂、阻燃剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、增塑剂和多种这些试剂的混合物。
氟碳化合物基表面活性剂是包含疏油和疏水性全氟化尾和亲水性头的两性分子材料。它们有效降低表面的表面张力，因为疏油性尾粘合到聚合物表面上，并且该分子垂直于表面定向。不同氟碳化合物基表面活性剂中的关键变量是在化合物的全氟化尾中碳原子的数量。通常认为更长链(C8)含氟化合物尾得到比短链更低的表面还原电位。在它们作为纤维的纺丝整理剂的使用的情况下，重要的是含氟化合物的表面覆盖度高，从而没有裸露的区域，沿着所述的裸露区域，水可以芯吸。虽然不受理论的束缚，但是相信短链需要更长的时间组织，因此在聚合物纤维表面上流动更好。
在本发明中使用的水性分散体氟碳化合物是已知的，它们的商品名是由Clariant制备的Afilan 5248A和Afilan 5284B。此外，由Goulston制备的商品名Lurol FC-L575和FC-L790同样是令人满意的。上面提及的水性分散体氟碳化合物对本发明是适合的，并提供这些性能。已经测试过许多其它水性分散体氟碳化合物(Mitsubishi Chemical Company(Repearl F89，一种聚丙烯酸全氟烷基酯共聚物乳剂)、3M(F359，全氟辛烷基表面活性剂))，但是发现缺乏和不能提供小于或等于约6mm的芯吸、约65°或更大的接触角(通过麦秆方法确定)和小于或等于+/-400伏的静电压。因为这些是专利纺丝整理剂，不知道详细的区别。令人惊讶的是不同氟碳化合物基整理剂之间有差异。
例如，向纤维中涂布作为纺丝整理剂的水性分散体氟碳化合物。制备水分散体，得到约15重量％的固体，余量是水。向纤维涂布纺丝整理剂的已知方法适合于本发明。
测试程序
芯吸
芯吸是由染料溶液向上芯吸垂直悬挂纱的距离确定的。制备0.5重量-％的Palanil Cerise NSL 200(BASF Corporation)染料水溶液。将纸夹(0.5g)打结在纱的一个末端和悬于50ml的烧杯中。向烧杯中加入染料溶液以便刚好盖住结。45分钟后，将纱从烧杯中提起，并且使其干燥。测量由染料线显示的结以上的芯吸量。
接触角
接触角是通过如在由Dr.Rulison.在期刊号404中的AugustineScientific of Newbury，OH解释的麦秆方法确定的。接触角是固体表面被液体湿润的湿润能力的定量度量，其范围从0(完全浸润)至180°(完全不浸润)。使用麦秆方法的接触角是通过使用每根长度为约7.5cm的数根纤维测量的，所述的数根纤维放在一起。将细的挠性铜丝在纤维周围绕成环，并且该铜丝的两端穿过小片的导管(″麦秆″)。典型地，使用约1mm小内径和约25mm长的Teflon导管。拉动铜丝，以便强迫纤维自身对折并进入该管。使用足够多的纤维，以便该管用纤维填得相当紧密。在该管的底端上均匀修剪纤维，并且从在该管的顶端上产生的纤维环上去除铜线。使用穿过纤维的吊钩或备选的箝位技术，将包含纤维的管附着到用于实验的天平(krüss Processor Tensiometer K12)。将液体正-己烷升高，直到它刚好接触到纤维。随着液体渗透样品，收集质量相对于时间的数据。使用Washburn等式，用该数据计算接触角。
静电压
通过用约65g的预张力以每分钟300米的纱速度使纱围绕约6.35mm直径的陶瓷(氧化铝)销钉运行半转，测量静电压。用Monroe Electronics静电压计离丝条48mm测量产生的静电。测试条件的温度为70，相对湿度为40％。
实施例
比较一系列不同整理剂类型的聚酯工业纱。所有的纱是通过向纺丝纱涂布纺丝整理剂(15％的乳剂，水中)而制备的，并且使用纺丝-拉伸方法。纱上的目标最终整理剂为0.4至0.6重量％。纱分特数为140根长丝1100分特。纱的韧度为70cN/tex、断裂伸长率为25％，并且热空气(177℃，30分钟)收缩率为3.5％。对照(非抗芯吸整理剂)是商用Type 787(INVISTA，Salisbury NC，美国)，其使用由热稳定性多元醇酯、乙氧基化非离子乳化剂和阴离子抗静电剂的共混物组成的整理剂。
表1
  样品   芯吸(mm)   接触角度数(°)   静电伏
  Type 787对照   80.8   57   18
  3M F359碳氟化合物整理剂   7.8   61.35   72
  3M F359碳氟化合物(无乳化剂或抗静电剂)   2.6   69.25   2362
  Mitsubishi Repearl F89碳氟化合物   30.2   59.65   208
  Afilan 5248A   2.6   73.75   225
  Afilan 5284B   3.1   82.35   216
  Lurol FC-L565   3.3   68.4   119
  Lurol FC-L790   5.0   n.m.   280
n.m.-未测量
因此，显然，根据本发明提供了一种完全满足上面提出的目的、目标和优点的连续长丝。虽然本发明结合其具体实施方案进行了描述，但对本领域的技术人员而言，根据前述描述，许多备选方案、修改和变化是明显的。因此，它意在包含落入后附权利要求的精神和广泛范围的所有这些备选方案、修改和变化。

Claims (1)

  1. (1)一种长丝纱，其芯吸低于约6mm，静电压为+/-400伏并且水接触角大于或等于约65°但小于约90°。
    (2)根据权利要求1的长丝纱，其中所述的长丝涂覆有水性碳氟化合物。
    (3)根据权利要求1的长丝纱，其中所述的长丝纱选自聚酯、聚(α)烯烃、聚酰胺和聚丙烯酸酯类。
    (4)根据权利要求1的长丝纱，还包括抗静电剂、杀菌剂、着色剂(染料和颜料)、偶合剂、阻燃剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、增塑剂和多种这些试剂的混合物。
    (5)一种织物，其包含机织长丝纱，所述的机织长丝纱的芯吸小于约6mm，静电压为+/-400伏，和水接触角大于或等于约65°但小于约90°。
    (6)根据权利要求5的织物，其中所述的长丝涂覆有水性碳氟化合物。
    (7)根据权利要求6的织物，其中所述的长丝纱是选自聚酯、聚(α)烯烃、聚酰胺和聚丙烯酸酯类。
    (8)根据权利要求5的织物，其用于标语、旗帜、遮阳蓬或帐篷。
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