由自膨化性含PTT的双组分纤维制成的地毯的制作方法

由自膨化性含ptt的双组分纤维制成的地毯
技术领域
1.本公开涉及地毯，并且更具体地涉及面纤维包含自膨化性含聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)的双组分纤维的地毯。


背景技术：

2.在现代地毯的制造中，通常使用合成聚合物(例如尼龙、聚酯、聚丙烯)来制备具有高水平膨化度的纤维，所述高水平膨化度可被定义为与未膨化的或“扁平”纤维相比，纤维的覆盖能力或表观体积增强。这些膨化连续纤维(“bcf”)典型地是在纺丝机上制造的单组分纤维，所述纺丝机具有专门设计成以机械方式对纤维赋予膨化度的高温/高压射流和冷却圆筒。此工艺有几个缺点。射流中纤维的高温、高压和湍流可能损坏纤维长丝，并对纤维的物理特性产生不利影响。此外，与不需要机械膨化的其他纺丝工艺(即全拉伸纱线(“fdy”)或部分取向纱线(“poy”)扁平纱线)相比，对通过射流/圆筒工艺赋予膨化度的需求需要降低纤维生产速度。
3.表征纺织纤维的一种方式是通过它们的卷曲量。“卷曲”是指纤维的波纹度，并且可以表示为卷曲数量/单位长度。卷曲量，本文中也称为“卷曲收缩率”，可以通过比较纤维在负载下的伸展长度与纤维在无负载情况下的缩回长度来表示。纤维中的卷曲量可以是自然发生的(例如羊毛)，或在制造中赋予给合成纤维以适应所希望的最终用途。可以通过以下方式产生卷曲：使用膨化射流(bcf)中的空气和热量，在假捻变形机上对poy进行加捻/解捻以制成拉伸变形纱线(dty)，或通过并列或偏心皮/芯双组分纤维的差异收缩。低水平的卷曲对应于具有改善的松软度或膨化度的纺织纤维，并且当织物的不透明度或覆盖度很重要时，这是理想的。可替代地，高水平的卷曲导致纤维具有显著水平的拉伸和恢复，并且在服装应用中很有价值。
4.在地毯应用中，较低水平的卷曲对于在没有明显的拉伸展现的情况下赋予高膨化度是理想的。用于织物的包含双组分长丝的自卷曲性高膨化度纱线描述于美国专利号7,790,282中。在服装织物中，并列型和偏心皮/芯型双组分纤维卷曲特性典型地被最大化，以在纤维和所得织物中提供高水平的拉伸。2004年10月12日授予talley等人的美国专利号6,803,102 b1是生产具有不对称纤维横截面的双组分纤维的示例，并以其全文并入本文。
5.2000年12月12日授予talley等人的美国专利号6,158,204公开了一种由双组分纤维制成的自定型纱线，所述双组分纤维形成锁定捻度并形成膨化度的螺旋卷曲。还公开了在地毯和纺织品中使用此种纱线。公开了多种聚合物，诸如聚(对苯二甲酸亚乙酯)(“pet”)、聚(对苯二甲酸丁二酯)(“pbt”)、聚丙烯、尼龙等。然而，未公开聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)的用途。
6.美国专利号5,645,782 howell等人、6,109,015 roark等人和6,113,825 chuah；wo 99/19557 scott等人；h.modlich，
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experience with polyesters fibers in tufted articles of heat-set yarns[聚酯纤维在热定型纱线簇绒制品中的使用经验]，chemiefasern/textilind.[化学纤维/纺织工业]41/93，786-94(1991)；以及h.chuah，
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corterra poly(trimethylene terephthalate)-new polymeric fiber for carpets[corterra聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)-新型地毯用聚合物纤维]
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，the textile institute[纺织学会]tifcon
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96(1996)(可以在http://www.shellchemicals.com/corterra/0，1098，281，00.html上获得)，均通过引用并入本文，描述了用聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)单组分纤维(homofiber)而不是双组分纤维制成的地毯。
[0007]
本文公开了一种地毯，其面纤维包含双组分纤维，所述双组分纤维包含聚(对苯二甲酸亚乙酯)(pet)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物(co-pet)的一种组分以及聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)或ptt与pet均聚物或pet共聚物(co-pet)的共混物的第二组分，其中双组分纤维由于差异收缩而为自膨化性的，与面纤维由经过机械膨化的膨体连续单组分长丝(homofilament)制成的地毯形成对比。


技术实现要素：

[0008]
在第一实施例中，本文公开了一种地毯，其面纤维包含双组分纤维，所述双组分纤维包含聚(对苯二甲酸亚乙酯)(pet)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物(co-pet)的一种组分以及聚(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)的共混物的第二组分，其中双组分纤维由于差异收缩而为自膨化性的，与面纤维由经过机械膨化的膨体连续单组分长丝制成的地毯形成对比。
[0009]
在第二实施例中，双组分纤维可以是并列构型或偏心皮/芯构型。
[0010]
在第三实施例中，双组分纤维的第一组分和第二组分可以以80∶20至20∶80的重量比存在。
[0011]
在第四实施例中，本文公开的自膨化性双组分纤维具有的加热后卷曲收缩率如根据本文公开的卷曲收缩率方法所确定等于或小于30％。
[0012]
在第五实施例中，公开了一种用于制备纱线以生产地毯的改进的方法，所述地毯的面纤维包含自膨化性双组分纤维，所述双组分纤维包含聚(对苯二甲酸亚乙酯)(pet)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物(co-pet)的一种组分以及聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)或ptt与pet均聚物或pet共聚物(co-pet)的共混物的第二组分，所述方法包括：
[0013]
a)在能够产生两个或更多个独立熔体流的纺丝机上挤出两种组分；
[0014]
b)在适合制备双组分纤维的喷丝板中合并熔体流；
[0015]
c)在空气中骤冷步骤(b)中产生的自膨化性双组分纤维；
[0016]
d)对自膨化性双组分纤维进行拉伸和热定型；以及
[0017]
e)通过适合的手段卷绕自膨化性双组分纤维以用于后续加工成地毯，
[0018]
其中自膨化性双组分纤维消除了对机械膨化步骤的需要。
[0019]
在第六实施例中，双组分纤维可以是并列构型或偏心皮芯构型。
[0020]
在第七实施例中，双组分纤维的第一组分和第二组分可以以80∶20至20∶80的重量比安排。
[0021]
在第八实施例中，本文公开的自膨化性双组分纤维具有的加热后卷曲收缩率如根据本文公开的卷曲收缩率方法所确定等于或小于30％。
具体实施方式
[0022]
引用的所有专利、专利申请和出版物均通过引用以其全文并入本文。
[0023]
如本文所用，术语“实施例”或“公开”并不意指限制性的，而是通常适用于权利要求中限定的或本文描述的任何实施例。这些术语在本文中可互换使用。
[0024]
在本公开中，使用了许多术语和缩写。除非另有特别说明，否则适用以下定义。
[0025]
在元素或组分前的冠词“一个/种(a/an)”和“所述(the)”在关于所述元素或组分的实例(即，出现)的数目旨在是非限制性的。因此，“一个/种(a/an)”和“所述(the)”应理解为包括一个/种或至少一个/种，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。
[0026]
术语“包括”意指如权利要求书中所提及的说明的特征、整数、步骤或组分的存在，而并未排除一个或多个其他特征、整数、步骤、组分或其组的存在或添加。术语“包括”旨在包括由术语“基本上由
……
组成”和“由
……
组成”所涵盖的实施例。类似地，术语“基本上由
……
组成”旨在包括由术语“由
……
组成”所涵盖的实施例。
[0027]
在存在的情况下，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“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等范围。如本文与数值结合所用的，术语“约”是指数值的 /-0.5的范围，除非所述术语在上下文中另有具体定义。例如，短语“约6的ph值”是指ph值为5.5至6.5，除非所述ph值另有具体定义。在本说明书全文中给出的每一最大数值限度旨在包括每一较低数值限度，如同这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。在本说明书全文中给出的每一数值范围将包括落入这类较宽数值范围内的每一较窄数值范围，如同这类较窄数值范围在本文中全部明确写出一样。
[0028]
如本文所用，术语“双组分纤维”是指包含两种不同的聚合物组分的纤维，所述两种不同的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，所述两种不同的聚合物组分从同一喷丝板挤出，其中两种聚合物在同一长丝中。双组分纤维也可以称为复合纤维，并且这些术语可以可互换地使用。
[0029]
术语“bcf”是指膨体或膨化连续单组分长丝。它基本上是用来制备地毯的一束长的连续纤维束。术语“膨体”和“膨化”在本文中可互换地使用。
[0030]
如本文所用，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。如本文所用，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。
[0031]
术语“面”是指地毯的含有簇绒或机织纱线的一侧。
[0032]
如本文所用，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、环圈、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。
[0033]
术语“共聚物”是指由多于一种单体的组合组成的聚合物。共聚物可以形成一些人造纤维的基础。
[0034]
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。
[0035]
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。除非另有说明，否则本文公开的卷曲收缩率值是加热后卷曲收缩率值(cca)。
[0036]
术语“旦尼尔”是任何线性材料的单位长度重量量度。
[0037]
术语“纤维”是指形成织物和其他纺织品结构的基本元素的物质单位，或者是天然的或者是合成的。其特征是具有的长度至少是其直径或宽度的1000倍。典型地，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。纤维的特点是其旦尼尔(重量克数/9000米纤维)和纤维中所含的长丝数量。
[0038]“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(mono-filament)和多股长丝(multi-filament)。长丝的特点是其旦尼尔/长丝(“dpf”)。
[0039]
术语“单组分长丝”意指长丝由一种聚合物类型制成。
[0040]“短纤维”是指天然纤维或从长丝割断的长度。
[0041]
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。
[0042]
术语“簇绒化”是指在专用多针机上制造纺织品(诸如地毯)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。
[0043]
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”在本文中可互换地使用。
[0044]
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特性。
[0045]
术语“聚(对苯二甲酸亚乙酯)”或pet意指基本上仅由乙二醇和对苯二甲酸(或等效物，诸如对苯二甲酸二甲酯)衍生的聚合物，并且也称为聚(对苯二甲酸亚乙酯)均聚物。如本文所用，术语“聚(对苯二甲酸亚乙酯)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)的重复单元且还含有衍生自额外单体(诸如间苯二甲酸(ipa)或环己烷二甲醇(chdm))的至少一个额外单元的聚合物。聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物可以含有约1摩尔％至约30摩尔％的额外单体，例如约1摩尔％至约15摩尔％的额外单体。
[0046]
术语“聚(对苯二甲酸丁二酯)”或pbt意指基本上仅由1，4-丁二醇和对苯二甲酸衍生的聚合物，并且也称为聚(对苯二甲酸丁二酯)均聚物。如本文所用，术语“聚(对苯二甲酸丁二酯)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且还含有衍生自额外单体(例如本文公开的ptt共聚物的共聚单体)的至少一个额外单元的聚合物。
[0047]
术语“聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)”或ptt是指通过将1，3-丙二醇与对苯二甲酸聚合而制成的聚酯。它的特点是高弹性恢复(elastic recovery)和弹性(resilience)。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”意指基本上只有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共聚物意指包含衍生自1，3-丙二醇和对苯二甲酸(或等效物)
的重复单元且还含有衍生自额外单体的至少一个额外单元的聚合物。ptt共聚物的实例包括使用3种或更多种各自具有两个形成酯的基团的反应物制备的共聚多酯。例如，可使用共聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)，其中用于制备共聚多酯的共聚单体选自由以下组成的组：具有4-12个碳原子的线性、环状和分支的脂肪族二羧酸(例如丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸和1，4-环己烷二羧酸)；不是对苯二甲酸并且具有8-12个碳原子的芳香族二羧酸(例如间苯二甲酸和2，6-萘二羧酸)；具有2-8个碳原子的线性、环状和分支的脂肪族二醇(除1，3-丙二醇之外的，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个碳原子的脂肪族和芳香族醚二醇(例如，氢醌双(2-羟乙基)醚或具有低于约460的分子量的聚(亚乙基醚)二醇，包括二亚乙基醚二醇)。共聚单体典型地以约0.5摩尔％至约15摩尔％的水平存在于共聚多酯中，并且可以以最高达约30摩尔％的量存在。
[0048]
术语“triexta”是指聚酯的子类ptt的通用名称。术语triexta和ptt在本文中可以可互换地使用。
[0049]
聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)具有的特性粘度典型地为约0.5分升/克(d1/g)或更高，并且典型地为约2dl/g或更低。聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)优选地具有约0.7dl/g或更高、更优选0.8dl/g或更高、甚至更优选0.9dl/g或更高的特性粘度，并且典型地所述特性粘度为约1.5dl/g或更低、优选1.4dl/g或更低，并且目前可获得的商业产品具有1.2dl/g或更低的特性粘度。聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)可以商标从特拉华州威尔明顿的杜邦公司(e.i.du pont de nemours and company，wilmington，de)商购获得。
[0050]
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，以及这些纤维和纤维的制造描述于美国专利号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，
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experience with polyesters fibers in tufted articles of heat-set yarns[聚酯纤维在热定型纱线簇绒制品中的使用经验]，chemiefasern/textilind.[化学纤维/纺织工业]41/93，786-94(1991)；以及h.chuah，
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96(1996)中，所有参考通过引用并入本文。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，并且通常对于地毯是优选的。
[0051]
典型地，含ptt的双组分纤维用于制备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，用于制备地毯的纤维典型地是经过机械膨化的，以提供高水平的膨化度；此类纤维典型地称为“bcf”纤维。
[0052]
本文公开了一种地毯，其面纤维包含双组分纤维，所述双组分纤维包含聚(对苯二甲酸亚乙酯)(pet)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物(co-pet)的一种组分以及聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)或ptt与pet均聚物或pet共聚物(co-pet)的共混物的第二组分，其中双组分纤维由于差异收缩而为自膨化性的，与面纤维由经过机械膨化的膨体连续单组分长丝制成的地毯形成对比。
[0053]
还公开了一种用于制备纱线以生产地毯的改进的方法，所述地毯的面纤维包含自膨化性连续纤维，所述纤维包含聚(对苯二甲酸亚乙酯)(pet)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙
酯)共聚物(co-pet)的一种组分以及聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)或ptt与pet均聚物或pet共聚物(co-pet)的共混物的第二组分，所述方法包括：
[0054]
a)在能够产生两个或更多个独立熔体流的纺丝机上挤出两种组分；
[0055]
b)在适合制备双组分纤维的喷丝板中合并熔体流；
[0056]
c)在空气中骤冷步骤(b)中产生的自膨化性双组分纤维；
[0057]
d)对自膨化性双组分纤维进行拉伸和热定型；以及
[0058]
e)通过适合的手段卷绕自膨化性双组分纤维以用于后续加工成地毯.
[0059]
其中自膨化性双组分纤维消除了对机械膨化步骤的需要。
[0060]
本文所述的双组分纤维可以是并列(“s/s”)或偏心皮芯(“s/c”)构型。双组分纤维可以通过使用每种形状特定的喷丝板制成各种横截面形状，例如圆形、三角形、三叶形、扇形或其他形状，例如，如美国专利号6,803,102所公开的，其通过引用以其全文并入本文。
[0061]
典型地，用于地毯的纤维是在制造方法中经受机械膨化步骤的单组分纤维。相比之下，本文所述的其面纤维包含自膨化性连续纤维，所述纤维包含含有聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)的双组分纤维的地毯由于差异收缩而为自膨化性的。
[0062]
如上所述，自膨化性双组分纤维的组分中的一种是ptt或ptt与pet或与co-pet的共混物。由于ptt与其他可商购获得的聚酯相比具有独特的收缩特性，因此ptt可以非常有效地提供卷曲。自膨化性双组分纤维的另一组分是pet或co-pet，并且由于其收缩与ptt相比是最小的，所以此组分组合允许最大的收缩差异，并因此允许卷曲展现。相比之下，不太优选聚(对苯二甲酸丁二酯)(pbt)作为与ptt或ptt/pet共混物一起使用以制备自膨化性双组分纤维的组分，因为pbt、ptt和ptt/pet共混物将显著收缩，从而导致两种组分之间的差异收缩较低，并因此所得双组分纤维的卷曲展现也较低。例如，在并列或偏心皮/芯自膨化性双组分纤维中的聚合物重量比相等时，包含ptt和pet作为两种组分的双组分纤维将比包含pbt和pet作为两种组分的双组分纤维或包含各自具有不同的特性粘度(iv)的两种不同的pet作为两种组分的双组分纤维提供更高的膨化度。
[0063]
尼龙聚合物，包括尼龙6和尼龙66，也可以用作自膨化性双组分纤维的第一组分；然而，尼龙聚合物通常与作为第二组分的聚酯没有足够的粘附性，并且当受到应力时可能分裂和裂开。因此，包含尼龙和聚酯的双组分纤维可能不是地毯纱线的最佳选择。
[0064]
双组分pet或co-pet以及ptt或ptt与pet或copet的共混物，可以以80∶20至20∶80的重量比存在于自膨化性双组分纤维中。例如，第一组分和第二组分的重量比可以是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，或在此范围内的任何比率。在一个实施例中，第一组分和第二组分的重量比为约50∶50。
[0065]
为了用于地毯，自膨化性双组分纤维具有30％或更低的加热后卷曲收缩率值。加热后卷曲收缩率可以通过下面实例部分中公开的卷曲收缩率方法来测量。存在几种方式可以调整双组分纤维的两种组分，以实现所得双组分纤维中30％或更低的所希望的加热后卷曲收缩率。一种选择是调整每种组分相对于另一组分的聚合物特性粘度(iv)。例如，如果双组分纤维的两种组分之间的iv差很大，这两种组分之间就会发生高水平的差异收缩，从而导致不适合制备地毯的高卷曲值和纤维拉伸特性。相比之下，如果两种组分之间的iv差太小，这两种组分之间就不会发生实质性的收缩差异，从而导致几乎没有膨化度。
[0066]
生产具有优选卷曲水平的双组分纤维的另一种方式是改变两种组分的重量比。如
果双组分纤维含有显著比例的ptt，则所得纤维可以具有高卷曲值和纤维拉伸。相反，体积比中极低量的ptt可能不会提供足够的膨化度或加热后卷曲收缩率以实现所希望的水平。
[0067]
生产具有优选卷曲水平的双组分纤维的第三种方式是以固定比(例如ptt和pet的50/50重量比)使用pet/ptt共混物作为一种组分，并且pet作为第二组分。已发现，在一种组分中将pet与ptt共混可以用于单独改善ptt的高收缩特性。当用包含ptt和pet共混物的一种组分并且第二组分是pet来制造双组分时，则可以制备具有相等重量比(例如，50/50w/w组分1与组分2)的纤维，以提供所希望的卷曲水平，即30％或更低的加热后卷曲收缩率。在一些喷丝板设计中，可能需要制备具有重量比几乎相等的两种组分的双组分纤维，而将pet与ptt共混是实现此结果的一种方式。
[0068]
可替代地，如本文公开的有用的双组分纤维可以通过改变其中第二组分是pet或co-pet的双组分纤维的一种组分中ptt/pet共混物的组成来制备。此方法可以用于制备其中可能需要高水平的pet的有用的双组分纤维。综上所述，改变聚合物类型、iv、重量比和共混物组成是全部技术，通过这些技术可以设计自膨化性双组分纤维，以达到导致产生所希望的地毯膨化度的目标卷曲值。在纤维生产期间改变辊和/或卷绕机的相对速度也可能影响卷曲收缩率。
[0069]
本文公开的自膨化性双组分纤维中ptt的一个好处是与pet相比，它提供了高水平的收缩。相对少量的ptt可以用作自膨化性双组分纤维的一种组分，以产生具有所希望的膨化度的双组分纤维。然而，双组分纤维中太高水平的ptt内含物可能导致拉伸水平过高而不可用于地毯纱线并且将更适合服装用途。
[0070]
可以向一种或两种聚合物中添加各种添加剂。这些添加剂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。
[0071]
为了用于地毯，本文公开的自膨化性双组分纤维可以具有约300至约1400克/旦尼尔的旦尼尔。有用的旦尼尔/长丝可以为约2至约20。
[0072]
在其面纤维包含双组分纤维，所述双组分纤维包含pet均聚物或copet的一种组分和ptt或ptt与pet均聚物或copet的共混物的第二组分，其中所述双组分纤维由于差异收缩而为自膨化性的地毯的一个实施例中，所述一种组分包含具有约0.9dl/g至约1.25dl/g的特性粘度的ptt且所述第二组分包含具有约0.64dl/g的特性粘度的pet，并且两种组分的重量比为约50/50。
[0073]
在另一个实施例中，一种组分包含具有约0.9dl/g至约1.0dl/g的特性粘度的ptt且第二组分包含具有约0.5dl/g的特性粘度的pet，并且两种组分的重量比为约20/80至约30/70。
[0074]
在另一个实施例中，一种组分包含ptt和co-pet的50/50重量/重量共混物，其中ptt具有约0.9dl/g至约1.0dl/g的特性粘度且co-pet具有约0.75dl/g至约0.85dl/g的特性粘度，并且第二组分包含具有约0.5dl/g的特性粘度的pet，并且两种组分的重量比为约70/30至约30/70。
[0075]
在另一个实施例中，一种组分包含ptt和co-pet的共混物，其中ptt具有约0.9dl/g至约1.0dl/g的特性粘度且co-pet具有约0.75dl/g至约0.85dl/g的特性粘度，并且其中共混物中ptt和co-pet的重量比为约10/90至约90/10，并且第二组分包含具有约0.5dl/g的特
性粘度的pet，并且两种组分的重量比为约50/50。
[0076]
纤维可以通过将聚合物以所希望的体积或重量比递送到喷丝板而制成。虽然可以使用任何常规的多组分纺丝技术，但是用于制备双组分纤维的示例性纺丝设备和方法描述于hills的美国专利号5,162,074中。
[0077]
本文公开的自膨化性双组分纤维可以与用于制备地毯的所有其他类型的合成和天然的纤维一起使用。地毯可以通过机械或手工簇绒化、机织和手工打结制成。实例包括1)宽幅地毯(也称为全屋地毯)，其中簇绒地毯是以几米宽的长的连续长度制成的，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，其设计成在进入建筑物之前捕获脚下泥土。
[0078]
本领域已知的由纤维制备地毯的任何方法都可以用于制备本文所述的地毯。典型地，本文公开的自膨化性双组分纤维可以用于使用其他合成纤维和天然纤维的相同地毯制造方法中。双组分纤维可以自身用于地毯制造(即作为“单股(singles)”纱线)，或与更多相同的双组分纤维或其他纤维类型(例如尼龙、聚丙烯、聚酯)合股在一起以增加旦尼尔。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，并且也可以通过专门设计成使单股和簇绒纱线物理特性热定型的机器进行热定型。适合此目的的热定型机的一个实例是由(米卢斯，法国(muhouse，france))制造的。无论双组分纤维是任选地空气缠结的、合股的还是热定型的，这些纤维都可以被簇绒化成地毯工业典型的标准非机织或机织的背衬板。可以切断簇绒地毯中的面纤维环圈以提供割圈地毯。簇绒化后，常常向地毯背面(即与面纤维相反的一侧)施加粘合剂，以将簇绒保持在适当位置。也可以将额外的背衬层添加到地毯背面。粘合剂层可以含有填料或阻燃剂，这取决于具体的地毯最终用途。然后，可以通过地毯制造工业通用的标准工艺对地毯进行染色；可替代地，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。另外，可以使用被设计成赋予耐火性、抗静电特性或耐沾污和泥土性的材料对面纱线进行处理。常常将成品地毯干燥以除去染色工艺中残留的水。
[0079]
上述制造方法是用于宽幅簇绒地毯的典型方法。工业上已知的对此方法的变体可以用于小地毯、拼块地毯和车用垫子的生产。
[0080]
本文公开的双组分纤维的一个特征是通过将纤维的温度升高到至少75℃但低于200℃来展现卷曲和膨化度。在任选的热定型、染色和干燥步骤期间，双组分纤维将在地毯生产的标准过程中经受此温度范围。可替代地，可以使地毯经受单独的加热步骤以展现膨化度，或可以对双组分纤维(单股或合股的)进行热处理以展现膨化度。
[0081]
包含双组分纤维的面纤维可以具有圆形或非圆形横截面，诸如三叶形。它应具有等于或低于30％的加热后卷曲收缩率。
[0082]
本文公开的地毯的优点是，因为双组分纤维由于其差异收缩而为自膨化性的，所以不需要对用于制备地毯的纱线进行机械膨化。相比之下，由膨体连续单组分长丝制成的地毯纱线将需要机械膨化，因为它不能发生差异收缩。换句话讲，通过使用具有差异收缩的双组分纤维来制备地毯，消除了对连续单组分长丝的机械膨化的步骤。
[0083]
任选地，其面纤维包含本文公开的自膨化性双组分纤维的地毯可以进一步包含至少一种额外纤维。所述至少一种额外纤维可与自膨化性双组分纤维合股在一起以增加旦尼尔(例如)，或可在对地毯进行簇绒化时用作额外地毯纱线。所述至少一种额外纤维可以选
自膨化性的连续长丝(即单组分长丝)、合成短纤维和天然纤维。在一个实施例中，所述至少一种额外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。在另一个实施例中，所述至少一种额外纤维是合成短纤维，并且所述合成短纤维包含尼龙或聚酯。在另一个实施例中，所述至少一种额外纤维是天然纤维，并且所述天然纤维包含毛、丝或棉。
[0084]
本文公开的实施例的非限制性实例包括：
[0085]
1.一种地毯，其面纤维包含双组分纤维，所述双组分纤维包含聚(对苯二甲酸亚乙酯)(pet)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物(co-pet)的一种组分以及聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)或聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)(ptt)与聚(对苯二甲酸亚乙酯)(pet)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物(co-pet)的共混物的第二组分，其中双组分纤维由于差异收缩而为自膨化性的，与面纤维由经过机械膨化的膨体连续单组分长丝制成的地毯形成对比。
[0086]
2.如实施例1所述的地毯，其中双组分纤维可以是并列构型或偏心皮芯构型。
[0087]
3.如实施例1或2所述的地毯，其中双组分纤维的第一组分和第二组分以80∶20至20∶80的重量比存在。
[0088]
4.如实施例1、2或3所述的地毯，其中双组分纤维的加热后卷曲收缩率如根据卷曲收缩率方法所确定等于或小于30％。
[0089]
5.如实施例1、2、3或4所述的地毯，其中面纤维进一步包含选自以下的至少一种额外纤维：膨化连续长丝、合成短纤维和天然纤维。
[0090]
6.如实施例5所述的地毯，其中所述至少一种额外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。
[0091]
7.如实施例5所述的地毯，其中所述至少一种额外纤维是合成短纤维，并且所述合成短纤维包含尼龙或聚酯。
[0092]
8.如实施例5所述的地毯，其中所述至少一种额外纤维是天然纤维，并且所述天然纤维包含毛、丝或棉。
[0093]
9.一种用于制备纱线以生产地毯的改进的方法，所述地毯的面纤维包含自膨化性双组分纤维，所述双组分纤维包含聚(对苯二甲酸亚乙酯)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物的一种组分以及聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)或聚(对苯二甲酸三亚甲基酯)与聚(对苯二甲酸亚乙酯)均聚物或聚(对苯二甲酸亚乙酯)共聚物的共混物的第二组分，所述方法包括：
[0094]
a)在能够产生两个或更多个独立熔体流的纺丝机上挤出两种组分；
[0095]
b)在适合制备双组分纤维的喷丝板中合并熔体流；
[0096]
c)在空气中骤冷步骤(b)中产生的自膨化性双组分纤维；
[0097]
d)对自膨化性双组分纤维进行拉伸和热定型；以及
[0098]
e)通过适合的手段卷绕自膨化性双组分纤维以用于后续加工成地毯，
[0099]
其中自膨化性双组分纤维消除了对机械膨化步骤的需要。
[0100]
10.如实施例9所述的改进的方法，其中双组分纤维可以是并列构型或偏心皮芯构型。
[0101]
11.如实施例9或10所述的改进的方法，其中双组分纤维的第一组分和第二组分以80∶20至20∶80的重量比存在。
[0102]
12.如实施例9、10或11所述的改进的方法，其中双组分纤维的加热后卷曲收缩率如根据卷曲收缩率方法所确定等于或小于30％。
[0103]
实例
[0104]
本公开在下面的实例中进一步定义。应当理解，这些实例尽管说明了某些实施例，但仅以示例的方式给出。从以上的讨论和所述实例中，本领域的技术人员能够确定本公开的本质特征，并且在不脱离本公开的实质和范围的情况下，可进行各种变化和修改以使其适应各种用途和条件。
[0105]
如本文所用，“comp.ex.”意指对比实例；“ex.”意指实例；“no.”意指编号；“％”意指百分比或百分率；“wt％”意指重量百分比；“iv”意指特性粘度；“dl/g”是分升/克；“g”是克；“mg”是毫克；“℃”意指摄氏度；
“°
f”意指华氏度；“temp”意指温度；“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”意指分特克斯；“dn/tex”意指分牛顿/特克斯；“ml”意指毫升；“iv”意指特性粘度；
[0106]
除非另外指出，否则所有的材料按原样使用。
[0107]
加热后卷曲收缩率的测量(％cca)-卷曲收缩率方法
[0108]
根据本文所述的方法确定加热后卷曲收缩率(cca)值。在约0.1gpd(0.09dn/tex)的张力下利用摇纱绞机，将每个实例和对比实例的纤维独立地形成为约5000 /-5总旦尼尔(5550dtex)的绞纱。然后，通过将绞纱对折使绞纱的长度减半，以便适应热定型所用的烘箱内部。将折叠的绞纱在其中间部分处悬挂在钩子上，并在70 /-1
°
f(21 /-1℃)和65 /-2％的相对湿度下调节至少16小时。然后，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，并且将1.5mg/den(1.35mg/dtex)的砝码通过折叠的绞纱的两个环圈悬挂在绞纱的底部。然后，将加重的绞纱在250
°
f(121℃)的烘箱中加热5min，之后将架子和绞纱移出并使其冷却5分钟，然后将其在70
°
f /-1
°
f(21 /-1℃)和65％ /-2％的相对湿度条件下调节至少2小时，其中将1.5mg/den的砝码留在绞纱上以用于剩下的测试。将绞纱的长度测量到1mm内，并记录为“ca”。接着，从绞纱的底部悬挂1000g的砝码，使其达到平衡，并且在1mm内测量绞纱的长度，并记录为“la”。根据以下公式计算加热后卷曲收缩率“cca”值(％)：
[0109]
％cca＝100x(la-ca)/la
[0110]
特性粘度的确定
[0111]
特性粘度(iv)使用viscoteck y 501c强制流动粘度计(美国德克萨斯州休斯敦的马尔文公司(malvern corporation，houston texas，usa))进行确定。将0.15g样品称取到含有30ml溶剂(苯酚/1，1，2，2-四氯乙烷(60/40重量百分比))和搅拌棒的40ml玻璃瓶中。然后将样品放入100℃预热的加热模块(heat block)中，加热并搅拌30分钟，从模块中移出并冷却30至45分钟，之后放入粘度计的自动进样器架中。然后通过astm法d5225-92(standard test method for measuring solution viscosity of polymer with a differential viscometer[用差示粘度计测量聚合物溶液粘度的标准测试法])对样品进行分析。
[0112]
聚合物的制备
[0113]
从美国特拉华州威明顿的杜邦公司(e.i du pont de nemours and company，wilmington，delaware usa)获得两个等级的ptt均聚物颗粒。一个等级具有1.02dl/g的iv，
第二等级具有0.96dl/g的iv。从中国上海的中国石化上海石油化工股份有限公司(sinopec shanghai petrochemical company，ltd.shanghai，prc)获得pet均聚物颗粒，并且其具有0.50dl/g的iv。从杜邦获得pet均聚物颗粒并且其具有0.64dl/g的iv。从美国新泽西州利文斯顿的南亚塑胶工业股份有限公司(nanya plastics corporation，livingston new jersey，usa)获得具有0.82dl/g的iv的co-pet共聚物(含有1.9摩尔％的间苯二甲酸)颗粒。
[0114]
挤出之前由0.96iv ptt颗粒和0.82iv pet共聚物颗粒的物理共混物(“盐和胡椒”(s&p)共混物)制成聚合物共混物组合物。在纺丝期间，将这些颗粒共混物在挤出工艺过程中紧密混合。可替代地，在一些实例中，将ptt和pet共聚物颗粒用双螺杆挤出机混配，造粒并在纺丝期间直接使用，而无需制备盐和胡椒共混物。
[0115]
在准备进行熔体纺丝时，将颗粒在25英寸汞真空和120℃温度下的真空烘箱中、氮气下干燥15小时。将经干燥的颗粒直接转移到纺丝机的氮气吹扫的进料斗。
[0116]
纤维的制备
[0117]
将双组分纤维的两种组分使用通常适用于并列和偏心皮/芯双组分纤维的纺丝的工艺和设备进行熔体纺丝，例如，如美国专利号6,641,916b1、美国专利号6,803,102和美国专利号7,615,173 b2中所公开，这些专利通过引用并入本文。
[0118]
在对实例的双组分纤维进行纺丝时，将聚合物在一对维尔纳和普夫莱德雷尔(werner&pfleiderer)共旋转28mm双螺杆挤出机中熔融，所述双螺杆挤出机具有0.5至40磅/小时(0.23至18.1千克/小时)的容量。一台挤出机(本文中称为east挤出机)用于熔融pet均聚物(0.50iv和0.64iv)颗粒，并且第二挤出机(本文中称为west挤出机)用于熔融1)单独的ptt颗粒；2)ptt颗粒和co-pet共聚颗粒的盐和胡椒(“s&p”)共混物；或3)混配的ptt/co-pet颗粒。实例中列出了west挤出机、纺丝模块(spinning block)和east挤出机的温度。每台挤出机向含有凹形喷丝板的纺丝模块进料。所使用的喷丝板是后聚结、并列双组分喷丝板，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0.64mm，并且毛细管长度为4.24mm。
[0119]
使离开喷丝板的双组分长丝在标称上20℃和0.5mm/s面速度下通过叉流式骤冷空气进行冷却。然后将长丝推进到双进料辊，所述双进料辊根据拉伸比，以约800至1200米/分钟运行。在喷丝板与进料辊之间，使用整理剂施涂器向长丝束施涂润滑剂。为了影响拉伸，典型地将进料辊加热到70℃。然后将长丝束加速到退火辊，所述退火辊根据所希望的拉伸比，以约3000至3600m/min的速度运行，并且退火辊温度典型地为170℃。然后将经退火的双组分纤维推进到在室温下运行的两组双松弛(letdown)辊，之后在barmag sw6 600卷绕机上卷绕。纤维具有雪人(椭园形(oblong))横截面形状。
[0120]
实例1
[0121]
ptt特性粘度(iv)的变化
[0122]
实例1示出了使用具有不同iv的ptt颗粒来生产具有所希望的加热后卷曲收缩率(cca)值的双组分纤维。用于制备纤维的ptt颗粒的iv为1.25dl/g(1a)或1.02dl/g(1b)。两种情况下pet颗粒的iv都为0.64dl/g。对于每个实例，ptt与pet的重量比为50/50。实例1-a是115旦尼尔34长丝纤维。实例1-b是75旦尼尔34长丝纤维。
[0123]
表1.实例1a和1b的工艺条件和卷曲收缩率
[0124][0125]
实例2
[0126]
ptt/pet重量比的变化
[0127]
实例2示出了改变双组分纤维中ptt和pet组分的重量比如何改变加热后卷曲收缩率(cca)。双组分纤维是75旦尼尔，34长丝。在表2中，对比实例a、b和c展示出高cca水平，即高于30％，并且更适合于需要拉伸和恢复的服装产品。实例2a、2b和2c示出了导致产生具有30％或更低的加热后卷曲收缩率的高膨化度双组分纤维的工艺条件，所述纤维适用于制备地毯。对于对比实例a，卷绕机速度是3495m/min；并且对于对比实例b和c以及实例2a、2b和2c，卷绕机速度为3500m/min。
[0128]
表2.对比实例a、b和c以及实例2a、2b和2c的工艺条件和卷曲收缩率
[0129][0130]
注释：
[0131]
*在70℃下
[0132]
**在室温下
[0133]
实例3
[0134]
具有固定的ptt/co-pet共混物作为一种组分的两种组分之间重量比的变化
[0135]
表3示出了如何用ptt和co-pet的50/50共混物制备双组分的一种组分，以及如何由pet制备第二组分。在实例3a至3e中，将0.96iv dl/g ptt颗粒和0.82iv dl/g co-pet颗粒的50/50重量百分比“盐和胡椒”共混物混合在一起，直到颗粒被随机分散。干燥后，将颗粒混合物进料到west挤出机中。将干燥的0.50iv pet均聚物颗粒进料到east挤出机中。然后用包含如上所述的ptt/co-pet的50/50重量共混物的第一组分和是pet的第二组分制备
双组分纤维，其中两种组分之间的重量比有所变化。例如，实例3a以第一组分(即50/50的ptt/co-pet共混物)和第二组分(即pet)之间70/30重量比制备。在表3中的剩余实例中，聚合物保持不变且只改变两种组分之间的重量比。对于所有这些实例，卷绕机速度为3500m/min。
[0136]
表3.实例3工艺条件和获得的卷曲收缩率
[0137][0138]
实例4
[0139]
具有两种组分之间的固定重量比的一种组分中ptt/co-pet共混比的变化
[0140]
表4示出了如何用ptt和co-pet共混物制备双组分的一种组分，以及如何由pet制备第二组分。与表3相比，表4中所示的实例显示了在保持两种组分之间恒定的50/50重量比的同时改变第一组分内的ptt与co-pet共混比的效果。在表4中，通过改变0.96iv dl/g ptt和0.82iv dl/g co-pet的“盐和胡椒共混物”(“s&p”)中的颗粒比来制备实例4a至4d和实例4f至4g以及对比实例d。将颗粒混合在一起，直到被随机分散。干燥后，将颗粒混合物进料到west挤出机中。将干燥的0.50iv pet均聚物颗粒进料到east挤出机中。然后用包含如上所述的ptt/co-pet共混物的第一组分和包含pet的第二成员制备双组分纤维，其中两种成员之间的重量比固定在50/50。例如，在实例4a中，双组分的第一组分由10/90共混比的ptt/co-pet制成，并且双组分的第二组分由pet制成。两种组分之间的重量比为50/50。在实例4-e中，ptt和co-pet颗粒在双螺杆挤出机中预混配、骤冷、造粒并在使用前重新干燥。这与实例4d形成对比，在实例4d中组分由盐和胡椒共混物制成。还应注意的是，对比实例d含有较高的加热后卷曲收缩率值，％cca＝43.1，更适合于服装织物的高拉伸水平。
[0141]
对于实例4-a，卷绕机速度为3475m/min；对于实例4-b、4-c、4-d、4-e、4-f、4-g和对比实例d，卷绕机速度为3500m/min。
[0142]
表4.实例4a至4g和对比实例d的工艺条件和卷曲收缩率
[0143][0144]
实例5
[0145]
使用如实例2a中的自膨化性双组分纤维生产地毯
[0146]
可以使用上面实例2a中所述的聚合物、聚合物iv和纤维重量比，以1200旦尼尔-120长丝(10dpf)纺丝出包含自膨化性双组分纤维的地毯。与实例2a相比，这些双组分纤维将具有更高的旦尼尔和长丝数量。将调整纺丝速度(即拉伸比)，使得所得纤维具有30％或更低的加热后卷曲收缩率。如此制成的双组分纤维可以在标准加捻设备上与同一类型的第二双组分纤维进行合股。加捻后，可以通过执定型设备对纤维进行加工，所述设备将使双组分纤维卷曲充分展现并使合股的纱线中的捻度定型。然后，可以将热定型的双组分纱线在标准地毯簇绒机上与其他相同组成的热定型纱线一起簇绒化成非机织的聚丙烯背衬，以得到完全由热定型的、合股的双组分纱线组成的簇绒织物。然后，可以在地毯工业使用的标准加工设备上对簇绒织物进行加工，以在地毯的背面施加乳胶配制物，所述乳胶配制物将簇绒面纤维锁定在机织的地毯背衬中。然后将施加二次背衬以保护地毯的底面。坯布(未干燥的)地毯可以在标准的连续染色设备上进行加工，并且然后在连续烘箱中干燥以除去水分。然后将成品地毯卷到大管上用于现场安装。
[0147]
实例6
[0148]
使用如实例2a中的自膨化性双组分纤维生产地毯
[0149]
可以使用上面实例2a中所述的聚合物、聚合物iv和纤维重量比，以1200旦尼尔-120长丝(10dpf)纺丝出包含自膨化性双组分纤维的地毯。选择喷丝孔来制作并列的三叶形横截面，尽管可以选择对地毯制造有用的任何其他横截面形状。这些双组分纤维将具有与实例2a相比更高的旦尼尔和长丝数量以及三叶形横截面形状。将调整纺丝速度(即拉伸比)，使得所得纤维具有30％或更低的加热后卷曲收缩率。如此制成的双组分纤维可以在标准加捻设备上与同一类型的第二双组分纤维进行合股。加捻后，可以通过热定型设备对纤维进行加工，所述设备将使双组分纤维卷曲充分展现并使合股的纱线中的捻度定型。然后，可以将热定型的双组分纱线在标准地毯簇绒机上与其他相同组成的热定型纱线一起簇绒化成非机织的聚丙烯背衬，以得到完全由热定型的、合股的双组分纱线组成的簇绒织物。然后，可以在地毯工业使用的标准加工设备上对簇绒织物进行加工，以在地毯的背面施加乳胶配制物，所述乳胶配制物将簇绒面纤维锁定在机织的地毯背衬中。然后将施加
二次背衬以保护地毯的底面。坯布(未干燥的)地毯可以在标准的连续染色设备上进行加工，并且然后在连续烘箱中干燥以除去水分。然后将成品地毯卷到大管上用于现场安装。