TW495514B - Composite high-nitrile filaments - Google Patents

Description

五 經免部中央榀準而員工消贽合作社卬製 A7 B7 、發明説明（

本發明係關於一種新穎的長絲及此等長絲之構形， 特別是有關於一種複合高腈長絲。長絲在此指的是由二或 多種呈鞘蕊構形的聚合物構成，其中鞘係由一不同於構成 蕊的聚合物之聚合物所形成。更進而言之，一種聚合物係 包括一無溶劑、無水、可熔融加工之丙烯腈烴烯系不飽和 聚合物，而另一種聚合物則包括一有機聚合物。 獨特的複合高腈長絲提供經改良之可染性；而且提 供經改良之抗磨蝕性、抗溶劑性、抗氣性及抗紫外線性。 高胯長絲係用來形成高腈複合纖維，該纖維進而可被用於 針織、織布或不織布品。 本技藝已知的雙組份丙烯系纖維之實例有USPN 3,547,763、USPN 4,〇2〇，139 以及日本專利中請案6[1994]_ 189,463。USPN 3,547,763係關於具有經改質之螺旋狀縐 折的雙組份丙烯系纖維。每個組份係選自一群包括聚 丙烯腈及（2)由至少88%之丙烯腈及12%之可共聚單體所構 成的共聚物。 USPN 4,020,139係關於一種熔融紡絲數個偏心狀鞘蕊 長絲的方法。該方法選擇欲被轉化成紗的長絲俾以避免在 轉化期間於長絲的薄鞘區域之間的接觸。 曰本專利申請案6[1994]-189,463揭示以溶液溶劑方 法製得之具鞘蕊結構的抗靜電丙烯系纖維。鞘組份係由以 丙稀腈為主的共聚物所組成，而蕊組份則尤以丙烯腈為主 的共聚物和一多官能度聚醚酯所組成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

495514 A7 _ B7 —_ --------------_______ - 五、發明説明（2 ) 〜— 在發展複合高腈長絲上的困難係在於不同組成類型 的聚合物時常為無法彼此相容。在複合長絲中使用二種不 同聚合物，即使是具有類似的化學特徵，也時常會有内應 力之產生’因而導致複合長絲撕裂。習知技藝之複合丙烯 系長絲由於纖維形成性很差而受限。另外，要炼融纺絲複 合長絲係困難的，因為許多聚合物對抗熱降解之抗性低。 製造内含有一種作為勒或蕊組份之聚合物係為無溶 劑、無水、可熔融加工之丙烯腈烴烯系不飽和聚合物的高 腈複合長絲是有利的。而且，本發明之高腈複合長絲具有 經改良的加工性，尤其是經改良的可紡性。這些及其它優 點將可從本發明之詳細說明而變得明顯易知。 發明之槪沭 本發明係關於一種複合高腈長絲，其包含有呈勒蕊 關係之二或多種聚合物。複合長絲中之一種聚合物係包括 一有機聚合物；而另外之聚合物則包括一無溶劑、無水、 "T 加工之丙稀勝煙婦系不飽和聚合物，該煙婦系不飽 和聚合物包括大約50重量％到大約95重量％可聚合之丙烯 腈單體及至少一種大約5重量％到大約50重量％可聚合之 烴烯系不飽和單體。鞘及蕊聚合物沿著長絲的長度係為連 續的。 埜ϋ的詳細說明 根據本發明，高腈複合長絲包含有呈蕊鞘構形之一 有機聚合物以及一無水、無溶劑、可熔融加工之丙烯腈烴 婦系不飽和聚合物。有機聚合物包括，但不限於，聚烴稀 - 5·· 本紙張尺國國家標準（CNS ) Α4^ ( 210X297公釐）' ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} Ι5-衣· 訂 A7 B7 發明説明（ 類’例如聚丙烯、聚乙烯及聚（4-甲基戊烯-1);聚酯類， 例如聚對苯二曱酸乙二酯（PET)，聚對苯二甲酸丁二酯 (PBT)及聚萘二曱酸乙二酯（pEN);聚醯胺（pA)類，包括脂 族及芳族酿胺類，例如耐龍；聚碳酸酯類，例如聚雙酚· A碳酸酯（PC);聚亞醯胺（PI)類，例如脂族聚醚亞醯胺及 芳族聚醚亞醯胺；聚（醯胺-亞醯胺）；聚（酯-亞醢胺）；聚 苯乙烯（ps);聚胺基甲酸酯；聚氣乙烯（pvc);聚_ ;聚 本撐氧(ppo);聚乙烯醇(PVA);聚颯；液態晶性聚合物， 例如羥基-苯甲酸與2, 6_萘曱酸的共聚酯（Vectra) ; KeWar@ (DuPont的產品）；含有丙烯腈的聚合物，包括無水、無溶 WJ、可熔融加工之丙烯腈烴烯系不飽和聚合物，或可溶於 /合劑之含有丙烯腈的聚合物；及類似之物。天然聚合物包 括’但不限於’羊毛、蠢絲、棉花、纖維質纖維及類似物。 用於有機聚合物的單體可以根據複合長絲最終用途 所要之性質而選擇是單一種單體或是單體之一組合。有機 聚口物係作為複合長絲之鞘或蕊組份，但非同時作為該兩 種組份。 斤用的I合物係為一種無水、無溶劑、可熔融 加工之丙稀腈煙烯系不飽和聚合物，該烴烯系不飽和聚合 物包括一種可與至少一 k佈系不飽和早體聚合之丙烯賸單 體（以下稱為”丙婦勝、^^ 工烯系不飽和聚合物，，）。丙烯腈烴烯 系不飽和聚合物係被用 、W驭鞘或疋兩者，然而，如果姑 用於蕊及鞘此二者時一 向如果被 . f鴒及鞘必須使用不同的聚合物組 成。丙烯腈煙烯系不飽 奶不t合物較佳由大約50重量％到大 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

495514 A7 ------------------------------- — B7 五、發明説明（4 ) ~ ~~~~ ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 約95重量％(更佳大約75重量％到大約％重量％，最佳為大 約85重量％到大約92重量％)之可聚合的丙稀晴單體以及 一至少大約5重量％到大約5〇重量％(較佳為大約7重量％到 大約25重量％，最佳大約8重量％到大約15重量之可聚 合的烴稀系不飽和單體所組成。 所用的烴烯系不飽和單體係為一或多種具可與丙烯 單體聚合之c=c鍵的烴烯系不飽和單體。烴烯系不飽和 單體可以是產生共聚物的單一種可聚合單體，或產生多聚 合物的可聚合單體的組合。烴烯系不飽和單體或單體組合 的選擇係視所得長絲及其纖維最終用途所要的性質而定。 烴烯系不飽和單體通常包括，但不限於，丙烯酸醋 類，例如丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯；甲基丙烯酸酯類，例 如曱基丙烯酸甲酯；丙烯醯胺類及甲基丙烯醯胺類及其等 各者之N取代的烧基及芳基衍生物，例如丙烯醯胺、甲基 丙烯醯胺、N-甲基丙稀醯胺、N，N-二甲基丙烯醢胺；順 式丁烯二酸及其衍生物，例如N-苯基馬來醯亞胺；乙烯 基酯類，例如乙酸乙烯酯；乙烯基醚類，例如乙基乙烯基 醚及丁基乙烯基鱗；乙稀基醯胺類，例如乙稀基吼P各烧酮； 乙婦基酮類，例如乙基乙烯基酮及丁基乙烯基酮；苯乙婦 類，例如甲基苯乙烯，苯乙烯及茚；含_素單體，例如氯 乙婦、漠乙稀及二氯乙稀；離子單體，例如乙稀基續酸鈉、 苯乙烯磺酸鈉及曱基磺酸鈉；含酸單體，例如衣康酸 (itaconic acid)、苯乙烯磺酸及乙烯基磺酸；含鹼單體， 例如乙烯基咄啶、2-胺基乙基-N-丙烯醯胺、3-胺基丙基- -7.- 本紙張尺度通ΪΪΓ中國國家標率（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 495514 經沪部中夾榀冬/gM工消抡合作ii卬製 A7 B7 五、發明説明 N-丙烯醯胺、2-胺基乙基丙烯醯胺、2-胺基乙基丙烯酸酯、 2-胺基乙基甲基丙烯酸酯；及烴烯類，例如丙稀、乙烯、 異丁烯。 製造可熔融加工的高腈多聚合物之一例示性方法描 述於USPN 560222,發明名稱為，，製造丙_胯/甲基丙烯腈/ 煙稀系不飽和單體之聚合物的方法，，，以及uSpN 5618901，發明名稱為，，從丙烯腈及烴烯系不飽和單體製造 高腈多聚合物的方法”，該兩案在此併入本案以為參考資 料。 蕊聚合物是一種在與鞘聚合物相較之下為不類似的 組成物。有機聚合物及丙烯腈烴烯系不飽和聚合物彼此之 間互有熱安定性。有機聚合物或丙烯腈烴烯系不飽和聚合 物不疋複合長絲的，從組份就是勒組份，此係視應用及視聚 合物之化學及物理性質（例如熔融流動特徵、分子量、組 成物及相似性質）而定。在本發明中，長絲中的蕊聚合物 佔長絲之大約1重量％到大約99重量％，較佳為大約5重量 %到大約95重量％，更佳大約1〇重量％到大約9〇重量％。 長絲中的鞘聚合物佔長絲之大約99重量％到大約i重量 %，較佳為大約95重量％到大約5重量％，更佳大約9〇重量 %到大約10重量％。鞘聚合物的最少數量係為不會使蕊聚 合物露出長絲之表面者。蕊聚合物及鞘聚合物的分佈係均 一而且均勻地分佈於整個複合長絲。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

鞘所用之聚合物的組成物以及蕊所用之聚合物的組 成物係分別製得。丙烯腈烴烯系不飽和聚合物係藉由已知

495514 A7 B7 五、發明説明（6 的聚和方法製得。有機聚合物係由已知的聚和方法製得。 丙烯胯不飽和聚合物係在無水、無溶劑系統中被溶 融加工；然而，如同雜質之水的痕量可以至多為3%而存 在’較佳1%或更少。製造本發明之高胯複合長絲的方法 包括擠製有機聚合物及丙烯腈烴烯系不飽和聚合物之每一 者。有機聚合物及丙烯腈烴烯系不飽和聚合物不是以共混 合物來擠製就是以各別混合物來擠製。這係由每個聚合物 的組成來決定；例如，如果鞘所用的聚合物組成物及蕊所 用的聚合物組成物由於分子量、熔融黏度或是化學或物理 性質所致而無法混合，則鞘聚合物及蕊聚合物被共同混合 並擠製至形成，游鞘構形的纺嘴内。如果勒聚合物及蕊聚合 物由於分子量、熔融黏度或是化學或物理性質所致而得以 充分相容交互作用，則聚合物在各別的擠製機裡加工。然 後每個聚合物流被分別擠製至一匯集每個各別聚合物流以 形成-蕊鞘構形的紡嘴内。在另一具體實施例裡，如果蕊 聚合物是-個預形成的纖維，則鞘聚合物被擠製並藉由使 用-包鞘該預形成的長絲蕊之紡嘴而在該預形成的纖維上 訪絲。紡嘴具有-到數千個孔，該等孔可以進一步被形成 特定的形狀，目而使得存在的蕊鞘長絲具有一異形形狀。 擠製及紡絲的每個區域裡的溫度係視鞘聚合物及蕊 聚合物之組成物的熱降解溫度而定。複合長絲可以具有任 -所欲的截面，此係視所用的紡嘴及纖維的最終用途而 定。 然後以一固定速度來收隼夾白 木队果木自紡嘴之如同一纖維束 ㈣乐尺姐财關家辟（

495514 五、發明説明（ 經沪部中夾樣^-^h-τ消卟合作凇卬^ A7 B7 的複合長絲成。複合長絲束進行其它的傳統加工步驟，例 如抽絲、加熱、冷卻、鬆弛、尾整等等，此依複合長絲之 最終產品用途所需而定。此等加工步驟可以被依序地或間 歇地進行。複合長絲可以置於一或多個滾筒上以加快的速 度將複合長絲定位。或者是，複合長絲可以利用重力或高 速氣體、空氣或類似物的鼓風作用來定位之。複合長絲可 以加熱硬化以緩和長絲的内應力。複合長絲可以在定位 後、在加熱硬化的同時或是在熱硬化之後被鬆弛之。複合 高腈長絲可以進一步地藉由使用各種染料、顏料、褪光劑 劑、潤滑劑、黏著劑、添加劑、安定劑及類似物來改質之。 可以使用另外的處理來進一步地改良複合長絲的特性，只 要該等步驟不會對複合高腈長絲產生負面影響即可。 鐘_定具體青施例 下列實施例係說明本發明之優點。 以一個具有四個區域及一個鑄模的i·25吋擠製機，將 使用大約85%丙烯腈及大約15%丙烯酸甲酯樹脂碎屑及聚 丙烯顆粒（由Fona製造且熔融流動指數為18)的丙烯腈烴烯 系不飽和聚合物擠製成一共混合物。區域溫度及鑄模溫度 笨設定在大約 185。(：/185。(：/185。(：/185。(：/185。(：。所得的擠 製物產生一由丙烯腈烴烯系不飽和聚合物鞘包覆的聚丙烯 〇 複合長絲係藉由使用設有Mettler熱階之Leitz交又極 化光學顯微鏡（Laboduxl2 pol)來作光學顯微鏡檢查。由 顯微鏡測得複合長絲具有蕊/鞘構形。鞘聚合物看來似是 _____ · 10- 本紙張尺度(CNS)纖格（21GX 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

495514 A7 __ B7 五、發明説明（8 ) 一個包覆著.翁聚合物的連續層。鞘被稍微地褪色而且在切 片後顯現出一個白色聚丙稀蕊。 鞘的組成物係經由一示差掃瞄卡計，使用設有電腦 化數據站的Perkin Elmer DSC7來確認。鞘的熱分析圖顯 示出其玻璃轉化溫度為大約84.3°C，熔融溫度為大約226 °C，及結晶溫度為大約186.9。(：，此等係為經聚合的丙烯 勝丙婦酸甲g旨聚合物的性質。 蕊的示差掃猫卡計分析顯示，材料在大約16 5 · i t下 熔融且在大約107.4°C下結晶，這些是聚丙烯的性質。， 結果顯示，一由鞘聚合物構成之連續層包圍住蕊聚 合物。此外，結果顯示，鞘聚合物係為丙烯腈丙烯酸甲酯 聚合物’而且顯示蕊聚合物係為聚丙稀。此外，結果顯示， 各個聚合物被均勻地分佈於一鞘/蕊構形内。 由本發明上述之說明與具體實施例，熟習該項技藝 者可了解到本發明中之改良、變化及修飾。該等落在熟習 該項技藝者可為範圍内之改良、變化及修飾係意欲被涵蓋 在隨文所檢附的申請專利範圍内。 本紙張尺度適州中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 495514 Λ v jC I B8 "«A u 令 C8 —_ 1_____ D8 六、申請專利範園 第087120644號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：91年5月 1 ·種複σ阿-賸長絲，其包括二或多種被配置成呈鞘蕊 構形的聚合物，其中鞘聚合物組合物不同於蕊聚合物組 合物，而且其中一種聚合物包含有一有機聚合物，而一 第一種t合物則包含有一無溶劑、無水、可炼融加工之 丙烯腈· fe烯系不飽和聚合物，該烴烯系不飽和聚合物包 含有50重量％到95重量％可聚合之丙烯胯單體及至少 一種5重量％到50重量％可聚合之烴烯系不飽和單體， 而且其中該有機聚合物及該丙烯胯烴烯系不飽和聚合 物彼此互有熱安定性。 2 ·如申請專利範圍第1項之長絲，其中鞘聚合物係選自於 下列群中：丙烯賸烴烯系不飽和聚合物、有機聚合物以 及此等之組合，而且其中鞘組份佔長絲之99重量％到1 重量％ 〇 3·如申請專利範圍第2項之長絲，其中鞘組份佔長絲之 95重量％到5重量％。 4. 如申請專利範圍第2項之長絲，其中鞘組份佔長絲之 90重量％到1〇重量％^ 5. 如申請專利範圍第1項之長絲，其中蕊聚合物係選自於 下列群中：丙烯腈烴烯系不飽和聚合物、有機聚合物以 及此等之組合，而且其中蕊組份佔長絲之1重量％到99 重量％。 6·如申請專利範圍第5項之長絲，其令蕊組份佔長絲之5 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂— 495514 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 重量％到95重量％。 7 ·如申凊專利範圍第5項之長絲，其中蕊組份佔長絲之 10重量％到90重量％ 8·如申請專利範圍第1項之長絲，其中該烴烯系不飽和單 體係選自於下列群中：甲基丙烯酸甲酯、丙婦醯胺、甲 基丙烯醯胺、N-甲基丙烯醯胺、N，N-二甲基丙稀醯胺、 N-苯基馬來醯胺、乙酸乙烯酯、乙基乙烯基醚及丁基乙 稀基键、乙婦基σ比σ各烧嗣、乙基乙烯基_、丁基乙稀基 酮、甲基苯乙烯、苯乙烯、茚、氯乙烯、溴乙稀、二氯 乙婦、乙稀基石黃酸納、苯乙烯確酸納、甲基續酸鈉、衣 康酸（itaconic acid)、苯乙稀石黃酸、乙烯基石黃酸、乙烤基 吡啶、2-胺基乙基-N-丙烯醯胺、3-胺基丙基-N-丙烯醯 胺、2 -胺基乙基丙稀醯胺、2 -胺基乙基甲基丙稀酸g旨、 丙烯、乙烯、異丁烯，以及此等之混合物。 9.如申請專利範圍第丨項之長絲，其中該有機聚合物係選 自於下列群中：聚烴烯類、聚酯類、聚亞醯胺類、聚碳 酸酯、聚醯胺類、聚醯胺-亞醯胺類、聚酯-亞醯胺類、 聚苯乙烯類、聚胺基甲酸酯類、聚氯乙烯、聚乙烯醇、 聚酮類、聚苯撐氧、聚颯、含丙烯腈聚合物、液晶性聚 合物、纖維質纖維、木材、蠶絲、棉花，及此等之混合 物。 10·如申請專利範圍第9項之長絲，其中該有機聚合物係選 自於下列群中：聚丙烯，聚乙烯及聚（4-曱基戊烯-1)， 聚對苯二曱酸乙二酯，聚對苯二甲酸丁二酯，聚萘二甲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· _·· -13- _ 495514 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 酸乙二酯，耐龍，聚雙酚-A碳酸酯，聚醚亞醯胺，_ 基-笨曱酸與2,6-萘甲酸的共聚酯，包含有無水、無溶 劑、可熔融處理之含丙烯賸的聚合物，以及此等之混人 物0 Π · —種製造一具有蕊組份被置放於鞘組份内之高胯複合 長絲的方法，該方法之步驟包括：（1)製備一有機聚合 物以及一無水、無溶劑、可熔融加工之丙烯勝烴烯系不 飽和聚合物；（2)擠製該有機聚合物及丙烯賸烴稀系不 飽和聚合物之每一者，其中擠製及紡絲步驟中的溫度係_ 視稍聚合物及蕊聚合物的組成物而定；及（3)將每個聚 合物擠製物紡絲以形成複合長絲。 12 ·如申請專利範圍第u項之方法，其進一步包括將熱安 定劑、處理助劑、，包含聚合物載體之顏色濃縮劑、顏料、 表面活性劑及此等之組合加入至擠製機内，而且其中該 顏色》農縮劑的添加量佔最終纖維重量之5%以下，而產 生一染色長絲，或是進一步包括在擠製步驟之前將顏料 加入至該等聚合物之至少一者内以產生染色複合長絲 的步驟。 13.如申請專利範圍第丨丨項之方法，其中紡絲步驟包括使 擠製物進入紡嘴，其中紡嘴具有一至數千個孔，而且其 中纺嘴孔具有特定形狀，然後使帶有一異形形狀之複合 長絲從紡嘴而出。 14·如申請專利範圍第丨丨項之方法，其進一步包括以共混 合物形式來製備鞘聚合物及蕊聚合物，然後將聚合物共 --- -14- 本紙張尺度適用中國國家標準公釐) .........Γ……·………………訂…·…，ί:·· (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁)

   σ物擠製至會形成蕊鞘構形之複合長絲的紡嘴内的 ν驟或疋包括以各別混合物形式來製備鞘聚合物及蕊 聚合物’然後分別將每個聚合物流擠製至紡嘴内，再將 每個各別聚合物流紡絲成蕊/鞘構形複合長絲的步驟。 15·如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包括在繞線 機上以固定速度來捲繞複合長絲而產生初生纖維的步 驟。 16·如申請專利範圍第11項之方法，其進一步視複合長絲 最終用途而包括抽絲、加熱、冷卻、鬆弛、添加尾整劑-之步驟及此等之組合，然後收集複合長絲，而且其中此 等選擇性步驟可以被依序地或間歇地進行之。 17·如申請專利範圍第1 5項之方法，其進一步包括將複合 長絲轉化成選自於包括紗、織布材料或針織紗、不織 布、織物或此等之組合中的材料的步驟。 -----1........Φ..... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂· -·· -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐）