TWI656251B - 生產具高回潮率之合成紗線的方法以及所獲得之紗線 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種生產具有高回潮能力之基於聚醯胺之合成紗線的方法，其包含以下步驟：使聚醯胺與分子量為至少1500之聚醚胺反應以獲得含有聚醚胺之經改質聚醯胺，從而增加該聚醯胺之回潮率；及自該經改質聚醯胺之熔融物質生成紗線。

Description

生產具高回潮率之合成紗線的方法以及所獲得之紗線

本發明係關於紡織品之生產且特定言之針織紡織物、編織紡織物、非編織紡織物及任何其他使用紗線、長絲或纖維之紡織物產品之生產的領域。

更特定言之，本發明係關於生產基於聚醯胺之合成紡織品之方法的改良。

合成纖維及紗線之生產為當前聚合物工業之極重要領域。合成纖維及紗線用於生產用於工業用途之紡織物，例如在汽車及家居工業中。合成纖維亦廣泛用於服裝領域中，例如用於生產諸如短襪及褲襪之針織品。於紡織物領域中尤其廣泛使用之纖維為基於聚醯胺之纖維，典型地為耐綸6(在下文中亦為「聚醯胺6」)及耐綸6,6(在下文中亦為「聚醯胺6,6」)。此等纖維相對於天然纖維亦具有相當大的優勢，諸如更低生產成本、在生產及轉化期間及於最終使用中均增加之強度。此外，合成纖維之生產過程更加環境友好，因為來源於合成纖維之生產的環境影響相對於因天然來源纖維之生產所致的影響更低。特定言之，相對於天然來源纖維之生產，合成纖維之生產需要更低的能量消耗及更低的用水量。

儘管如此，相對於天然纖維，合成纖維具有一些缺點，特定言之其觸感較不合意，在許多情況下其導致消費者選擇天然來源纖維，尤其對於彼等與身體直接接觸之產品。

歷經數年，已進行若干嘗試以改良合成纖維之此方面，尤其針對藉由增加其回潮率來增加其親水性。

舉例而言，已進行一些嘗試以將聚醚片段併入聚醯胺中，其目的在於提高藉由擠壓此等聚合物所獲得之纖維或紗線之品質。

目前經由將氧基伸乙基(-OCH₂CH₂-)併入聚醯胺中來賦予用於服裝領域之耐綸(聚醯胺)紗線所需的親水性特性。以此方式改質之聚醯胺可能需要聚合條件中之改變且可能於擠壓及紡絲步驟中存在問題。

因此，需要提供具有經改良回潮能力之合成紗線或纖維，其易於紡絲且隨後轉化用於生產多種類別之紡織品。

本發明係關於生產具有高回潮能力(亦即高親水特性)之基於聚醯胺之合成纖維、紗線或長絲的方法。

在本說明書及所附申請專利範圍之上下文內將頻繁地使用術語「紗線」。此術語意欲表示可包含連續紗線或非連續紗線(亦即切段纖維)之通用紡織品或藉由將纖維(亦即非連續成分)紡絲所獲得之連續紗線。可自處理藉由擠壓獲得之連續紗線來按順序獲得切段纖維。

紡織品可為單絲或多絲，亦即藉由一或多根長絲所形成。

紡織品可為單組分，亦即由形成紗線之整個橫斷面之單個組分組成。紡織品亦可為多組分，尤其雙組分，亦即由兩個不同組分之組合 組成，例如將一者排列於另一者內，其中纖芯由一個組分製成且表皮或外層由不同組分製成。雙組分紗線亦可包含並排而非一者在另一者內置放之兩個組分。

實質上，本文所描述之生產具有高回潮能力之基於聚醯胺之合成紗線的方法包含以下步驟：使聚醯胺與分子量為至少1500的聚醚胺反應以獲得含有聚醚胺之經改質聚醯胺，從而增加聚醯胺之回潮率；及自該經改質聚醯胺之熔融物質產生紗線。實際上，經改質聚醯胺具有至少一些經聚醚胺取代之羧基。

如下文將更詳細地描述，生產經改質聚醯胺及生產紗線之兩個步驟可分開進行，首先生產經改質聚醯胺(視情況以碎片形式)，且隨後於不同操作步驟中，於紗線擠壓及生產過程中使用該等碎片。在其他具體實例中，兩個步驟可組合且於單個系統或設備中進行，將聚醯胺與聚醚胺(視情況與其他組分組合)饋入至具有紡絲頭之擠壓系統，用於生產合成紗線之一或多根長絲自該紡絲頭產生。

可使用一或多種添加劑促進反應，諸如增鏈劑、接枝劑或其類似物。反應可於分開的生產步驟中進行。隨後可將經改質聚醯胺供應至擠壓製程以轉化成單絲或多絲紗線，例如使用技術藉由熔融呈碎片形式之經改質聚醯胺且擠壓熔融材料穿過適合之紡絲頭，該等技術實質上來源於生產用於紡織物用途的合成紗線之技術。

已發現具有此結構之經改質聚醯胺具有實質上高於先前技術聚醯胺之回潮程度。至少部分由用本文所描述之方法所獲得的經改質聚醯胺組成之單絲或多絲紗線具有類似於或大於用天然纖維(例如棉)獲得 之紗線的回潮率以及技術、機械、可染性及其他特徵，以便使其與用於生產紡織品之用途相容，用於服裝領域中及於其他諸如家居、汽車工業及其類似者之領域中。

在一些具體實例中，方法提供使聚醯胺與聚醚胺於擠壓裝置中直接接觸。擠壓裝置可包含一或多個串聯擠壓機。以此方式，在擠壓期間兩個組分與彼此反應，在出口處自擠壓裝置獲得經改質聚醯胺之紗線或複數個長絲，該經改質聚醯胺產生自組分之間的反應。

聚醚胺之胺氫當量(Amine Hydrogen Equivalent Weight；AHEW)較佳不超過聚醚胺之理想化AHEW多於10%。術語(AHEW)定義為聚醚胺之分子量除以每分子有效胺氫之數目。舉例而言，平均分子量為2000且其中聚醚之所有末端為胺末端從而貢獻4.0個有效胺氫每分子的理想化聚醚胺應具有500g每當量之AHEW。若末端之10%為羥基而非胺，將存在僅3.6個有效胺氫每分子且聚醚胺將具有556g每當量之AHEW。

可根據先前技術及習知技術來計算給定聚醚胺之每分子有效胺氫之數目，且從而計算其AHEW，例如藉由使用由標準ISO 9702所描述之程序計算胺基氮含量。

在尤其有利具體實例中，聚醚胺為聚醚二胺，較佳具有等於或大於1500之分子量及不超過此聚醚胺之理想化AHEW多於10%之AHEW。

聚醯胺一般可為可染性酸(陰離子)或鹼(陽離子)聚合物。在尤其有利具體實例中，聚醯胺可例如為耐綸6,6(聚六亞甲基己二醯胺)。在其他具體實例中，聚醯胺可為耐綸6，亦即聚(ε-己內醯胺)。在其他具體 實例中，聚醯胺可為耐綸6及耐綸6，6之共聚物。

如通常用於基於耐綸之合成紗線之生產中，聚醯胺可例如以碎片形式計量進入擠壓裝置。聚醚二胺可以液體形式計量。

有利地，計量前述兩個組分之量以使得聚醯胺之量較佳包含在50wt%與98wt%之間。在其他具體實例中，聚醯胺之百分比可包含在50wt%與95wt%之間，例如在70wt%與95wt%之間。在有利具體實例中，聚醯胺之百分比包含在85%與93%之間。必須理解在上文所界定之區間內之所有值及上文所界定之區間中所含有的各子區間包括在本發明中。

理論上，若所有聚醯胺與聚醚胺反應，將在製成品中存在類似百分比。可藉由聚醚胺之不完全反應或不同於經改質聚醯胺的副產物之形成來測定最終產物中與上文所指示之計量區間的偏差。

在一些具體實例中，聚醚胺可為烷基聚醚胺。

在一些具體實例中，聚醚胺為聚醚二胺，諸如由Huntsman International有限公司生產及出售之Elastamine® RE-2000。此聚醚二胺具有2000之平均分子量及505g每當量之AHEW，從而在500g每當量之此情況下未超過理想化AHEW多於10%。

根據一些具體實例，聚醚二胺為氧化丙烯與氧化乙烯之共聚物，其具有如下結構：

其中y39為氧化乙烯分子之數目，及x+z6為氧化丙烯分子之數目。

在其他具體實例中，聚醚胺可為α,ω-二胺聚(氧基伸烷基-共-氧基伸烷基醚)之共聚物，例如描述於US 2012/0065362中之類型，其內容併入本發明中。

聚醚胺之分子量可視例如在聚醯胺與聚醚胺之間的反應之後擠壓聚合物中所獲得之所需特性而定。在一些具體實例中，聚醚胺之分子量為1500或1500以上。在一些具體實例中，聚醚胺之分子量可等於1800或等於2000。在其他具體實例中，分子量可大於2000，例如等於或大於2200、等於或大於2500及甚至高達至少5000。

藉由擠壓所獲得之最終聚合物中聚醚胺之量可包含在1%與30%之間，例如在2%與20%之間，較佳在5wt%與15wt%之間，例如在8%與12%之間。應理解本發明亦包含在上文所界定之區間內的所有值及上文所界定之區間中所含有之各子區間。

可用於所描述方法中之聚醯胺的分子量可例如包含在8,000與18,000之間。在一些具體實例中，聚醯胺之分子量包含在9,000與15,000之間，例如在10,000UMA與14,000UMA之間。

在可能具體實例中，聚醯胺可具有等於羧基端基(COOH)之數目的胺端基(NH₂)之數目，例如在兩種情況下均等於47。

根據一些具體實例，所描述之方法可使用具有低於羧基端基之數目的胺端基之數目之聚醯胺。在一些具體實例中，胺端基(amine end group，AEG)之量包含在5meq/kg與60meq/kg之間。在較佳具體實例中，聚醯胺具有低於55meq/kg、有利地包含在5meq/kg與45meq/kg之間之AEG。在一些具體實例中，聚醯胺以在5與35之間之AEG為特徵。在一些 具體實例中，羧基端基(carboxyl end group，CEG)之數目包含在40meq/kg與200meq/kg之間。在一些尤其有利具體實例中，使用具有包含在80與100之間之CEG的聚醯胺。

端基之總數(total number of end groups，TEG)有利地包含在5meq/kg與155meq/kg之間。

根據一些具體實例，聚醯胺可具有包含在2與3之間且較佳在2.2與2.8之間之相對黏度(於95.7%硫酸中量測)。

如在下文中將顯而易見，羧基端基之數目大於胺端基之數目可使得最終聚合物中更大量之聚醚胺分子能夠結合。

在有利具體實例中，聚醚胺與聚醯胺之間的反應可在包含在220℃與350℃之間之溫度下於視情況加壓的反應容器中進行。若反應直接在一或多個擠壓機中進行，此等擠壓機可於進行聚醚胺與聚醯胺之間的接觸及反應之區域中出現包含在上文所指示之值之間的內部溫度。

自擠壓根據本文所描述之方法之聚合物所獲得的紗線可為低順向度紗線(low orientation yarn；LOY)、半延伸紗線(Partially Oriented Yarn；POY)或全拉伸紗線(Fully Drawn Yarn；FDY)類型之多絲紡織紗線。

如所提及，長絲可為連續的且照此使用或分成切段纖維，例如具有包含在10mm與100mm之間的長度。

可使用已知紡絲方法將切段纖維轉化成連續紗線。

根據另一態樣，切段纖維可用於生產非編織織物，形成纖維網，隨後對該等纖維網進行機械、液壓、化學或熱黏合製程或其組合。

紗線可用於編織製程、針織製程或其他用途。

隨後可處理用本文所描述之程序生產之紗線以改質其物理及機械特徵。在一些具體實例中，紗線可與其他紗線組合以獲得複合物件。在一些具體實例中，獲自紡絲頭之紗線可例如經由交錯或覆蓋噴射器或其他適合之裝置而變形或塔斯綸化(taslanized)、拉伸、與彈性紗線組合。

如上文所指示，紗線可為單組分。在此情況下，形成其之長絲由同一物質組成。在其他具體實例中，紗線可為多組分，例如雙組分。在此情況下，形成紗線之一根、一些或每一長絲包含藉由兩種不同聚合物所形成的兩個部分。在一些具體實例中，長絲包含以不同聚合物生產之內芯與外包層(「纖芯-表皮」雙組分纖維)。根據可能具體實例，包圍內芯之外部或表皮可用具有高回潮含有聚醯胺與聚醚胺之聚合物來生產，而纖芯可用不同聚合物來生產，例如不含聚醚胺分子之聚醯胺。在一些具體實例中，耐綸6或耐綸6，6纖芯可與如本文所描述生產之聚醯胺與聚醚胺表皮一起擠壓。

在一些具體實例中，雙組分纖維可具有第二組分，其由熱塑性聚丙烯或聚胺甲酸酯或聚酯(例如聚對苯二甲酸伸乙酯或聚對苯二甲酸伸丁酯)組成或包含以上各項。

在其他具體實例中，形成每一長絲之兩種組分可彼此並排排列(「並排」雙組分纖維)，而非將一種插入於另一種內。

用於生產多組分纖維，尤其雙組分纖維之擠壓頭為已知的且可有利地用於本方法之情形下。

在一些具體實例中，可生產雙組分紗線，其中組成雙組分紗線之聚合物之10wt%至95wt%、較佳50wt%至80wt%為含有聚醯胺與聚醚 胺之聚合物，而其餘部分由聚醯胺或另一種類之聚合物(例如聚丙烯)組成。

在一些具體實例中，用包含在1與300之間之數目的長絲擠壓紗線。

根據一些具體實例，紗線之線性密度包含在5分德士與6000分德士之間。在有利具體實例中，紗線之DPF(分德士每長絲)包含在0.5與20之間。

在一些尤其有利具體實例中，紗線具有包含在1(單個長絲)與100之間、較佳在30與60之間之數目的長絲及包含在7分德士與140分德士之間、較佳在40分德士與60分德士之間的線性密度。在一些具體實例中，以在20cm/s與80cm/s之間之擠壓速度擠壓聚合物。離開紡絲頭之長絲適宜以已知方式冷卻，例如在空氣流中冷卻。

在此步驟中單個長絲係使用橫向空氣流冷卻且使其朝向及通過注油器聚集從而由此組合以形成多絲紗線。在下游可圍繞一或多個拉伸及/或鬆弛及/或穩定輥饋入紗線，機動且控制在可不同於彼此之圓周速度以向紗線提供所要求及所需要的拉伸程度及/或定向。

在一些具體實例中，對紗線進行包含在20%與60%之間之伸長。

最後，捲繞紗線以形成捲軸或封裝。捲繞速度可為例如包含在1,000m/min與5,500m/min之間。

本發明之另外的有利特徵及具體實例於下文中描述且於形成本說明書之整體部分的所附申請專利範圍中指明。上文所提供之簡要描 述標識本發明之多個具體實例之特徵以使得可更好地理解以下詳細描述且因此可更好地理解本發明對此項技術之貢獻。自然地，存在本發明之其他特徵，其將在下文描述且將列舉於所附申請專利範圍中。為此，在詳細說明本發明之不同具體實例之前，必須理解本發明之多個具體實例不限制於其對於結構細節及以下實施方式中所描述或圖式中所說明之組件之排列的應用中。本發明可在其他具體實例中實施且以多種方式實施及實行。此外，必須理解在本文中所採用之成語及術語純粹出於描述性目的且不應視為限制性的。

因此，熟習此項技術者將理解該實施方式所基於之概念可易於用作設計其他結構、其他方法及/或其他系統以實施本發明之多個目標之基礎。因此，申請專利範圍視為將彼等不背離本發明之精神及範疇之等效結構包含在內至關重要。

藉由以下實施方式及隨附圖式將更好地理解本發明，該圖式展示根據本發明之單元之非限制性實際具體實例。更特定言之，在圖式中：

圖1至圖6展示在六個具體實例中使用本說明書之方法生產紗線之系統的圖式。

具體實例之實施例之以下實施方式參照附圖。不同圖式中之相同參考編號標識相同或類似的成分。另外，圖式不必按比例。此外，以下實施方式並不限制本發明。確切地說，本發明之範疇藉由所附申請專利範圍界定。

整個說明書中提及「一具體實例」或「該具體實例」或「一些具體實例」意謂相對於具體實例所描述之特定特徵、結構或成分包括於所描述之標的物之至少一個具體實例中。因此，遍及本說明書多點中之短語「在一具體實例中」或「在該具體實例中」或「在一些具體實例中」不必指代相同具體實例。另外，在一或多個具體實例中特定特徵、結構或成分可以任何適合之方式組合。

圖1之圖式展示根據本發明之方法之一具體實例生產合成紗線之系統或裝置。編號1指示整個系統。其包含第一擠壓機3，沿著饋料管線4將來自貯槽5之聚合物饋入第一擠壓機3。

聚合物可為聚醯胺(耐綸)6,6、聚醯胺6或另一如上文所定義之聚合物。在下文中，4中饋入之聚合物僅指示耐綸或聚醯胺6，6，應理解在其他具體實例中可使用其他聚合物。

在一些具體實例中，擠壓機3可包含單個螺桿。在其他具體實例中，可使用雙螺桿擠壓機3。

沿著聚合物之饋料路徑饋入聚醚胺，例如式(I)之聚醚二胺。編號6一般指示聚醚胺之貯槽，該聚醚胺藉助於泵7計量且沿著管線8、8A、8B、8C饋入至擠壓機。

有利地，在聚合物饋料點之下游區域中，相對於擠壓機中聚合物之饋料方向將聚醚二胺注入至擠壓機。在一些具體實例中，在擠壓機之單個點中注入聚醚胺。在改良具體實例中，在沿著擠壓路徑依序排列之複數個點或位置中將聚醚胺注入至擠壓機中。以此方式，聚合物在接觸聚醚胺之前至少部分溶解。圖1之圖式指示具有三個聚醚胺進入擠壓機腔室 之注入點之系統，但必須理解此僅為一個可能的示例性具體實例且聚醚胺之注入點之數目可不同。

在擠壓機3末端區域中將聚醯胺與聚醚胺混合。

將所獲得之混合物沿著管線9饋入至第二擠壓機11。在一些具體實例中，將來自第一擠壓機3之聚醚胺與聚醯胺之混合物沿著第二擠壓機之饋料路徑在一個或較佳複數個點或位置中注入，如於圖1中之9A、9B、9C中示意性地表示。聚醯胺與聚醚胺進入第二擠壓機之注入點或位置之數目可變化。在示意性表示之實施例中，提供三個注入位置，但必須理解此僅為系統之可能組態中之一者。

藉助於計量系統15將另一計量劑量之聚醯胺自第二貯槽13饋入至第二擠壓機11。

在一些具體實例中，自貯槽13饋入至第二擠壓機11之聚醯胺與貯槽5之聚醯胺相同。在此情況下，可提供單個貯槽且視情況可提供雙計量系統至兩個擠壓機3、11。

在其他具體實例中，饋入至第二擠壓機11之聚醯胺不同於饋入至第一擠壓機3之聚醯胺。舉例而言，饋入至第一擠壓機3之聚醯胺可具有大於1、較佳等於或大於1.5、甚至更佳大於1.8(例如大約2)之羧基端基比胺端基比率。因此，此聚醯胺具有大於胺端基之數目的羧基端基之數目。在一些具體實例中，羧基端基之數目包含在80與100之間且胺端基之數目包含在40與50之間。

饋入至第一擠壓機3之聚醯胺之黏度可包含在10Pa*s與100Pa*s之間。在一些具體實例中，饋入至擠壓機3之聚醯胺之黏度可包含在 15Pa*s與70Pa*s之間，且尤其在20Pa*s與50Pa*s之間。

使用毛細管流變儀在290℃之溫度及一般包含在10s^-1與10,000s^-1之間的不同速度梯度(s^-1)下量測熔融物之黏度(Pa*s)。

饋入至第二擠壓機11之聚醯胺可具有大約1之羧基端基比胺端基比率。在一些具體實例中，饋入至第二擠壓機11之聚醯胺可具有包含在30meq/kg與60meq/kg之間(例如在40meq/kg與50meq/kg之間)的羧基端基之數目及胺端基之數目。

在一些具體實例中，饋入至第二擠壓機11之聚醯胺之黏度可大於饋入至擠壓機3之聚醯胺之黏度。舉例而言，饋入至擠壓機11之聚醯胺之黏度可包含在30Pa*s與150Pa*s之間，較佳在50Pa*s與100Pa*s之間。

在一些具體實例中，添加劑之容器17及計量系統19可與第二擠壓機11關聯，以計量添加劑且在擠壓機11中將其與來自貯槽13之聚醯胺混合。在一些具體實例中，兩個計量系統19及15分別將添加劑及聚醯胺饋入在將其饋入擠壓機11之前混合之料斗中。

貯槽17之添加劑可包含用於熱塑性聚合物且尤其用於聚醯胺之增鏈劑或接枝劑，以適於與羧基及胺基反應。在一些具體實例中，添加劑可為由BASF生產之增鏈劑Joncryl® ADR-3400。其他適合之添加劑可為由DuPont生產之Fusabond N493、由Athochem生產之Orgalloy R 6000-6600及由Ciba Specialty Chemicals生產之Irgarod RA20。

如在下文中將更詳細說明，擠壓機11可配備有動態混合器21及脫氣系統23，以消除由於擠壓機11內之化學反應形成之蒸汽。藉助於 泵31將所獲得之聚合物饋入至用於生產長絲F之紡絲頭33，以隨後在捲軸B中捲繞之紗線Y形式收集。

在一些具體實例中，藉由紡絲頭33生成之長絲F1在冷卻區域35中冷卻，例如藉助於冷空氣之噴射器。在冷卻區域35之下游可提供在收集以形成單個紗線F之前長絲F1所通過之注油器37。

在注油器37與捲繞捲軸之間可排列一或多個導絲輥或成對之導絲輥B，以賦予紗線F一定的拉伸程度。圖1之圖式展示三個導絲輥39、41及43，各包含一對輥。紗線沿路徑前進，沿著該路徑紗線形成一或多個圍繞形成導絲輥之每對輥之轉動。控制導絲輥之速度以便賦予紗線所要求之拉伸程度，且因此視需要定向該紗線。

在一些具體實例中，控制導絲輥以便生成不超過10之拉伸及不超過0.5g/DPF(DPF=分德士每長絲)之紗線之收線張力。舉例而言，在具有54分德士之線性密度及40根長絲、具有1.35(54/40=1.35)之DPF的紗線中，捲繞張力等於或低於10g。

導絲輥可具有逐漸提高之饋入速度。在一些具體實例中，如所示使用三個導絲輥，可自導絲輥39之3,600m/min、導絲輥41之3,800m/min及導絲輥43之4,000m/min提高圓周旋轉速度，其將與捲軸B上之收線速度相同。

在一些具體實例中，沿著紗線之路徑可提供交錯噴射器45。

在另一具體實例中，未圖示，可將聚醚胺(尤其例如聚醚二胺)及接枝劑及/或增鏈劑或有助於聚醚胺與聚醯胺之間的反應之其他添加劑饋入至擠壓機3。可藉助於代替容器5之容器或貯槽將添加劑饋入至擠壓 機。接枝劑或其他添加劑及聚醚胺之注入點之位置可轉換。可將聚醯胺僅饋入至第二擠壓機11。在另外具體實例中，亦可將聚醯胺連同聚醚胺及與接枝劑或其他添加劑一起饋入至第一擠壓機。

在經改質具體實例中，可將聚醚胺及/或聚醯胺分別或組合饋入至第一擠壓機及/或第二擠壓機，不含接枝劑、增鏈劑或其他添加劑。

圖2示意性展示根據本文所描述之方法生產紗線之系統之第二示例性具體實例。相同參考編號指示參考圖1所描述者之相同或等效部分且將不再次描述。在此具體實例中，提供單個擠壓機101。在一些具體實例中，擠壓機101可為單螺桿擠壓機。在其他具體實例中，擠壓機101可為雙螺桿擠壓機。

將例如自貯槽113遞送之聚醯胺饋入至擠壓機101。舉例而言，貯槽113可含有呈碎片形式之聚醯胺6,6或聚醯胺6。可藉助於計量系統115將聚醯胺饋入至擠壓機101。在一些具體實例中，將接枝劑、增鏈劑或有助於最終聚合物之形成的其他額外組分饋入至擠壓機101。在容器或貯槽117中可含有接枝劑或其他添加劑。可提供計量系統119以將接枝劑或其他添加劑饋入至擠壓機101。在其他具體實例中，可省去接枝劑。

在一些具體實例中，系統可包含含有聚醚胺之貯槽106，例如藉助於泵107可將聚醚胺饋入至擠壓機101。在一或多個點或位置將聚醚胺饋入至擠壓機腔室中，較佳在聚醯胺及接枝劑(若使用)之饋入點之下游。所說明之具體實例顯示(純粹藉助於實施例)四個聚醚胺饋入點或位置。

脫氣系統、紡絲頭及用於冷卻及收絲長絲之系統以及用此等 長絲所形成之紗線F實質上可類似於參考圖1所描述者。

圖3展示用於實施本文所描述之方法之系統的另一具體實例。相同參考編號指示參考圖1之具體實例所說明者之相同或等效部分。在圖3之實施例中，提供依序或串級之第一擠壓機3及第二擠壓機11，伴以使得將擠壓自擠壓機3之聚合物在複數個饋入點9A、9B、9C中饋入至第二擠壓機11中之排列。

可將容器17與第一擠壓機3關聯，容器17具備用於計量添加劑(例如接枝劑或增鏈劑)至第一擠壓機3之計量裝置19。添加劑可呈顆粒或粉末形式且可與聚醯胺顆粒組合饋入，例如與計量系統15關聯之容器13中所含有之聚醯胺6或聚醯胺6,6。在一些具體實例中，將來自容器13之聚醯胺及來自容器17之添加劑在擠壓機3之單個點中饋入。在其他具體實例中，可沿著藉由擠壓機3之螺桿所界定的擠壓路徑在不同點中饋入兩個組分。

將擠壓機3中之熔融聚合物經過管線9在一或多個點9A、9B、9C中饋入至第二擠壓機11中。在一些具體實例中，可計量聚醚胺至第二擠壓機11。舉例而言，聚醚胺可容納於經過管線8連接至第二擠壓機11之容器6中。

在一些具體實例中，可在來自第一擠壓機之聚合物的連續注入點之間之中間位置中饋入聚醚胺。

在其他具體實例中，未圖示，可沿著第二擠壓機之延伸在一個以上注入點中饋入來自容器6之聚醚胺。

在另外具體實例中，相對於來自管線9之熔融聚合物之一或 多個饋入點，來自容器6之聚醚胺之饋入點可皆在下游。

對應於已參考圖1描述者之與第二擠壓機11關聯之其餘組件用相同參考編號標記且將不再次描述。

圖4展示用於實施本文所描述之方法之系統的經改質具體實例。相同參考編號指示參考圖1及圖3所說明者之相同或等效部分。在此情況下第一擠壓機3及第二擠壓機11亦依序或串級排列。聚醯胺之第一容器13可與第一擠壓機3關聯，可藉助於計量裝置15計量該聚醯胺至擠壓機3。聚醯胺可呈顆粒形式。

增鏈劑、接枝劑或其他添加劑之容器亦可與擠壓機3相關聯，可根據特定的操作條件及技術設計選項藉助於計量裝置19或在不同點(例如在來自貯槽13之聚醯胺之饋入點之下游或其上游)中計量增鏈劑、接枝劑或其他添加劑連同容器13之聚醯胺。

第一擠壓機3與第二擠壓機11之間的連接管線9將來自第一擠壓機3之熔融聚合物輸送至第二擠壓機11。必要時，聚醯胺之另一貯槽或容器13A可與此後者關聯。計量裝置15A將來自容器13A之第二聚醯胺計量至例如料斗中。聚醯胺可呈顆粒形式。

在此示例性具體實例中，正如在本文所描述之方法及系統之其他實施形式中，其中以串聯形式提供兩個擠壓機，饋入至第一擠壓機3之聚醯胺及饋入至第二擠壓機11之聚醯胺可由一或多個特徵或特性而與彼此不同，例如其可具有不同密度或不同分子量、不同數目之胺基及羧基、不同黏度等。

在一些具體實例中，相對於來自第一擠壓機3之熔融聚合物 之注入點在上游饋入容器13A之聚醯胺。可在單個點中或在與彼此隔開之複數個位置中注入來自第一擠壓機3經過管線9之熔融物質。在一些具體實例中，可將來自第一擠壓機3之熔融物質在複數個饋入點中饋入至第二擠壓機11中，相對於來自容器13A之聚醯胺之饋料點一些在上游而其他在下游。

在可能具體實例中，可將容納於容器或貯槽6中聚醚胺通過管線8在一或多個位置中饋入至第二擠壓機11中，例如用8A、8B及8C指示之三個位置，較佳在來自第一擠壓機3之熔融聚合物之注入點之下游。在其他具體實例中，未圖示，可將聚醚胺饋入至第一擠壓機3。

系統亦可包含類似於已參考前述圖所描述者之組件，在圖4中用相同參考編號標記，且未描述。

圖5說明用於實施本文所描述之方法之系統的另一具體實例。相同參考編號指示前述圖中所說明者之相同或等效部分。

在圖5中提供第一擠壓機3及第二擠壓機11。聚醯胺(例如呈顆粒形式)之第一容器13可與第一擠壓機3關聯，可藉助於例如計量裝置15計量該聚醯胺。在來自容器13之聚醯胺之各別位置中或相同饋入位置中，可將容納於容器或貯槽17中且藉助於例如計量裝置19計量之接枝劑或增鏈劑或其他等效添加劑饋入至擠壓機3中。在一些具體實例中，可提供藉助於管線8連接至擠壓機3之聚醚胺6之第一容器或貯槽，將聚醚胺在複數個位置8A、8B、8C或者中在單個位置中饋入至擠壓機3中。

可將來自第一擠壓機3之聚合物經過管線9饋入至第二擠壓機11中。可在更上游位置(實線)中或在更下游位置(用9X指示之虛線) 中或在複數個位置中將此連接至擠壓機11。另一添加劑之容器17A及另一聚醯胺之容器13A以及對應的計量裝置15A及19A可與第二擠壓機11關聯。來自貯槽13A之聚醯胺及來自容器17A之添加劑之饋入點可重合或隔開。另外，來自容器13A之聚醯胺及來自容器17A之添加劑的饋入點可在來自第一擠壓機3之聚合物的饋入點之上游及/或下游。

在一些具體實例中，亦可提供藉助於管線8X連接至第二擠壓機11之第二聚醚胺容器6X，可將來自貯槽6X之聚醚胺在單個位置中或在複數個相異位置(如在圖5中用8A、8B、8C示意性指示)中饋入至第二擠壓機11中。

在圖5之系統中，另外的組件亦與擠壓機11關聯，與已參考前述圖所描述之組件相同或等效，用相同參考編號指示且未再次描述。

在其他具體實例中，可於與擠壓製程分開之製程中獲得經由與聚醚胺反應而改質之聚醯胺，例如呈顆粒形式。在此情況下，在具有或不具有諸如適合之接枝劑或增鏈劑之相容劑之情況下使聚醯胺與聚醚胺於容器中在適合之溫度及壓力下接觸。下文所描述之置放於容器中之組分之間的反應引起用聚醚胺分子取代聚醯胺之羧基。最終產物轉化成顆粒。隨後，將顆粒饋入至擠壓機中用於生產紗線。在一些具體實例中，在擠壓步驟中可添加另外的組分或添加劑以改良聚合物之物理、化學或流變性特徵。

在其他具體實例中，可使聚醯胺與聚醚胺(在具有或不具有諸如接枝劑或增鏈劑以促進反應之情況下)於相對於擠壓機分開的容器中接觸，反應以獲得呈熔融狀態之經改質聚醯胺且可將此後者直接饋入至擠壓機。

圖6展示用於實施本文所描述之方法之系統之具體實例，其中類似於圖2之具體實例使用單個擠壓機101，將經聚醚胺改質之聚醯胺饋入至其中。

在一些具體實例中，具有計量裝置123之容器121與擠壓機101關聯。容器121含有經由與聚醚胺反應而改質之聚醯胺。容器121之經改質聚醯胺可呈顆粒形式且可於先前轉化步驟中已獲得，例如於貯槽中在具有或不具有接枝劑或其他相容添加劑之情況下聚醯胺6，6或聚醯胺6與聚醚胺反應之溫度及壓力下。

將計量至擠壓機101中之來自容器121之呈顆粒形式的聚醯胺熔化且擠壓向饋料紡絲頭33用於生產長絲F1之泵31，隨後藉助於展示於圖6中且已參考前述圖描述並用相同參考編號指示之部件來收集長絲F1。

在一些具體實例中，可將其他組分饋入至擠壓機101，在一起或於分開位置中，在來自貯槽121之經改質聚醯胺之上游或下游。

在其他具體實例中，經改質聚醯胺可呈熔融而非顆粒形式存在，例如若非自其遞送聚醯胺之簡單容器，容器121由反應貯槽組成，在該反應貯槽中在具有或不具有接枝劑或其他適合之添加劑之情況下使聚醯胺與待與其反應之聚醚胺接觸。

實施例1：

在添加式(I)之聚醚二胺之情況下生產聚醯胺6,6。

為了在添加聚醚二胺而不使用接枝劑或增鏈劑之情況下生產聚醯胺6,6，將兩個組分饋入至擠壓機，於擠壓步驟中獲得以下反應：

聚醯胺6,6之部分羧基末端與聚醚二胺之胺末端結合，釋放水且獲得經改質聚醯胺。

實施例2：在添加式(I)之聚醚二胺之情況下生產聚醯胺6。

為了在添加聚醚二胺而不使用接枝劑或增鏈劑之情況下生產聚醯胺6，將兩個組分饋入至擠壓機，於擠壓步驟中獲得以下反應

聚醯胺6之部分羧基末端與聚醚二胺之胺末端結合，釋放水且獲得經改質聚醯胺6。

實施例3

在增鏈劑存在下生產用聚醚二胺改質之聚醯胺6,6。

為了有助於使用圖1或圖2之系統形成基於經改質聚醯胺之聚合物鏈，在擠壓步驟期間添加有助於在聚醚二胺分子與聚醯胺分子之間形成鍵之增鏈劑或接枝劑。可使用基於苯乙烯之共聚物作為增鏈劑，諸如BASF Performance Chemical之Joncryl FA11_010增鏈劑，具有式

在第一步驟中根據以下反應增鏈劑與聚醯胺6,6反應：

與可按順序與對應的聚醚二胺分子反應之兩個基團OH形成分子，形成以下反應產物釋放水：

在其他反應模式中，增鏈劑與聚醚二胺反應且所獲得之化合物隨後與聚醯胺6,6反應，產生經改質聚醯胺作為反應產物，根據以下順序：

自其獲得

其與聚醯胺6,6反應生成以下反應產物連同水：

實際上，兩種反應順序均可發生，以及第一或第二之佔有率取決於特定的操作條件。使用上文所描述之方法對多絲紗線進行之測試已顯示經聚醚胺改質之聚醯胺紗線具有遠高於根據當前技術之聚醯胺的回潮率，與棉紗線相同或甚至高於棉紗線。紡織物處理之其他相關特徵類似於習知聚醯胺紗線之彼等。

所使用之增鏈劑可不同於上文純粹藉助於實施例所指示者。舉例而言，在一些具體實例中，可使用由BASF生產之增鏈劑Joncryl 3400，其具有下式：

其產生類似於上文用經改質聚醯胺之形成所指示者之反應。

下表彙總對兩個參考樣品(樣品A及H)及對使用本發明之方法所獲得之紗線的六個樣品(樣品B-G)所進行之測試之結果。更特定言之，樣品A為由Invista生產及經銷之聚醯胺6,6之樣品，其具有以下特徵：

分子量PA66：14,000-15,000UMA

相對黏度RV 2.49(在硫酸中量測)

胺NH2=45(AEG)且羧基COOH=84.5端基

樣品H為具有線性密度132Ne(對應於44.7分德士)之棉紗線。

樣品B-G係藉由以下之組合而獲得：

於H₂SO₄中之聚醯胺6,6 Invista CE黏度2.49，TEG 129.5聚醚胺：由Huntsman生產具有式(I)之Elastamine® RE2000

增鏈劑：Joncryl(BASF)

如自上表可觀察到的，使用本文所描述之方法所獲得之紗線 (樣品B、C、D、E、F、G)具有稍高至遠高於習知聚醯胺6，6(樣品A)之回潮率(亦即吸濕能力)。隨著添加至最終聚合物之聚醚胺之量而增加的吸濕能力增加且相對於增鏈劑或接枝劑之存在實質上為恆定的。使用包含在8wt%與12wt%之間的聚醚胺之量可獲得高於不含聚醚胺之聚醯胺多於兩倍且在某些情況下三倍之回潮率。已使用8wt%之聚醚胺之添加獲得類似於或稍高於天然棉纖維(樣品H)之回潮率值。使用較大量之聚醚胺之情況下回潮率明顯優於天然纖維(樣品H)。使用以下測試獲得上文所指示之回潮率值：

- 使用石油醚完整抽取紗線樣品(40-60℃)

- 使用壓力計測定濕度

- 在無水條件下冷卻樣品15分鐘

- 實施第一稱重(W1)

- 在16℃及90%之相對濕度下調節三個小時

- 實施第二稱重(W2)

藉由樣品之第一稱重(W1)及第二稱重之兩個值確定回潮程度：M.R.%=[(W2-W1)/W1]*100

儘管在前文中已參考附圖描述本發明之特定具體實例，熟習此項技術者將理解在不顯著背離創新教示、上文所列舉之原理及概念以及在所附申請專利範圍中所界定的主題之優勢的情況下可能有許多改良、改變及省略。因此，所描述之創新之有效範疇必須僅基於所附申請專利範圍之最廣泛解釋來確定，以便包含所有改良、改變及省略。另外，方法或製 程之次序或順序或任何步驟可根據替代具體實例變化或重排。提供所附申請專利範圍中之任何參考編號以有助於參考實施方式及圖式閱讀申請專利範圍，且並不限制藉由申請專利範圍所表示的保護之範疇。

Claims (40)

1. 一種生產具有高回潮能力之基於聚醯胺之合成紗線的方法，其包含以下步驟：使聚醯胺與重量平均分子量至少為1500之聚醚胺在添加劑存在下反應以獲得含有聚醚胺的經改質聚醯胺從而增加該聚醯胺之回潮率，該添加劑能夠與該聚醯胺之胺基且與該聚醚胺之胺基反應；及自該經改質聚醯胺之熔融物質生成紗線。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該紗線之回潮率包含在6%與15%之間。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚醚胺之AHEW不超過該聚醚胺之理想化AHEW多於10%。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚醚胺為聚醚二胺。
5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該聚醚胺為聚醚二胺。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚醚胺之分子量等於或大於2000。
7. 如申請專利範圍第2項至第5項中任一項之方法，其中該聚醚胺之分子量等於或大於2000。
8. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之方法，其中該聚醯胺為脂族聚醯胺。
9. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之方法，其中該聚醯胺包含耐綸6,6及/或耐綸6。
10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚醚胺為具有下式之聚醚二胺
11. 如申請專利範圍第2項至第6項中任一項之方法，其中該聚醚胺為具有下式之聚醚二胺
12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該聚醚二胺之氧化乙烯分子之數目包含在30與45之間。
13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該聚醚二胺之氧化乙烯分子之數目包含在30與45之間。
14. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該聚醚二胺之氧化丙烯分子之數目包含在5與8之間。
15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該聚醚二胺之氧化丙烯分子之數目包含在5與8之間。
16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該聚醚二胺之氧化丙烯分子之數目包含在5與8之間。
17. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該聚醯胺與該聚醚胺在包含在220℃與350℃之間之溫度下接觸。
18. 如申請專利範圍第1項至第6項、第10項、第12項、第14項及第16項中任一項之方法，其中該添加劑為接枝劑及/或增鏈劑。
19. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該聚醯胺之胺端基之數目包含在5meq/kg與60meq/kg之間。
20. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該聚醯胺之羧基端基之數目包含在40meq/kg與200meq/kg之間。
21. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該聚醯胺與該聚醚胺於至少一個擠壓機中在熔融狀態下接觸，將聚合物自該擠壓機饋入至紡絲頭用於生產該紗線。
22. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該聚醯胺與該聚醚胺於至少兩個串級排列之擠壓機中在熔融狀態下接觸，且其中將自下游擠壓機離開之聚合物饋入至紡絲頭用於生產該紗線。
23. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該紗線之DPF包含在0.5與20之間。
24. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該聚醯胺之分子量包含在8,000UMA與18,000UMA之間。
25. 如申請專利範圍第1項至第6項及第10項中任一項之方法，其中該紗線為多組分紗線，該紗線之該等組分中之至少一者係藉由該經改質聚醯胺形成。
26. 一種如申請專利範圍第1項至第25項中任一項之方法製造的紗線，其包含至少一個藉由經重量平均分子量為至少1500之聚醚胺改質之聚醯胺形成之部分，該聚醯胺之至少一些羧基經該聚醚胺取代。
27. 如申請專利範圍第26項之紗線，其中該聚醚胺之重量百分比包含在1%與30%之間。
28. 如申請專利範圍第26項之紗線，其中該聚醚胺之重量百分比包含在5%與15%之間。
29. 如申請專利範圍第26項之紗線，其回潮率包含在6%與15%之間。
30. 如申請專利範圍第27項之紗線，其回潮率包含在6%與15%之間。
31. 如申請專利範圍第26項之紗線，其具有多組分結構，其中該等組分中之至少一者包含該經改質聚醯胺，該至少一個組分形成該紗線之表面之至少一部分。
32. 如申請專利範圍第27項之紗線，其具有多組分結構，其中該等組分中之至少一者包含該經改質聚醯胺，該至少一個組分形成該紗線之表面之至少一部分。
33. 如申請專利範圍第29項之紗線，其具有多組分結構，其中該等組分中之至少一者包含該經改質聚醯胺，該至少一個組分形成該紗線之表面之至少一部分。
34. 如申請專利範圍第26項至第33項中任一項之紗線，其中該聚醯胺為脂族聚醯胺。
35. 如申請專利範圍第26項至第33項中任一項之紗線，其中該聚醯胺包含耐綸6及/或耐綸6,6。
36. 如申請專利範圍第26項至第33項中任一項之紗線，其DPF包含在0.5與20之間。
37. 如申請專利範圍第26項至第33項中任一項之紗線，其中該聚醚胺為具有下式之聚醚二胺
38. 如申請專利範圍第37項之紗線，其中該聚醚二胺之氧化乙烯分子之數目包含在30與45之間。
39. 如申請專利範圍第38項之紗線，其中氧化丙烯分子之數目包含在5與8之間。
40. 一種紡織品，其係用如申請專利範圍第26項至第39項中任一項之紗線或用獲自此紗線的纖維來生產。