RU2278187C2 - Improved synthetic fibers based on polyolefins and a method for fabrication thereof - Google Patents
Improved synthetic fibers based on polyolefins and a method for fabrication thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278187C2 RU2278187C2 RU2004113106/12A RU2004113106A RU2278187C2 RU 2278187 C2 RU2278187 C2 RU 2278187C2 RU 2004113106/12 A RU2004113106/12 A RU 2004113106/12A RU 2004113106 A RU2004113106 A RU 2004113106A RU 2278187 C2 RU2278187 C2 RU 2278187C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- yarn
- polyolefin
- polymer
- fibrils
- fibers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
Description
Область изобретенияField of Invention
Изобретение относится к синтетической пряже на основе полиолефина, характеризующейся улучшенными механическими свойствами, улучшенной окрашиваемостью, и способу получения пряжи для изготовления лицевой стороны ковров, текстильных изделий и обивочного материала.The invention relates to synthetic yarn based on a polyolefin, characterized by improved mechanical properties, improved dyeability, and a method for producing yarn for the manufacture of the front side of carpets, textiles and upholstery.
Известный уровень техникиPrior art
Данное изобретение относится к изобретению, описанному в заявке с регистрационным № 08/787241 на имя Mallonee, поданной 24 января 1997, теперь патент США № 5811040, которая является частичным продолжением заявки с регистрационным № 08/339336 на имя Mallonee, поданной 14 ноября 1994, теперь патент США № 5597650, и частичным продолжением заявки с регистрационным № 08/523470 на имя Mallonee, поданной 5 сентября 1995, теперь патент США № 5620797.This invention relates to the invention described in application with registration number 08/787241 in the name of Mallonee, filed January 24, 1997, now US patent No. 5811040, which is a partial continuation of the application with registration number 08/339336 in the name of Mallonee, filed November 14, 1994, now US patent No. 5597650, and a partial continuation of the application with registration number 08/523470 in the name of Mallonee, filed September 5, 1995, now US patent No. 5620797.
Изобретение относится также к заявке с регистрационным № 08/407507 на имя Mallonee, поданной 14 марта 1995, теперь патент США № 5587118.The invention also relates to application with registration number 08/407507 in the name of Mallonee, filed March 14, 1995, now US patent No. 5587118.
Пряжи на основе полиолефина характеризуются низкой стоимостью и химической стойкостью по отношению ко многим жидкостям и, следовательно, представляют интерес для изготовления ковров и текстильных изделий, в том числе пряжи для обивки, где проблемой является окрашивание. Пряжи на основе полиолефина являются также подходящими для технических применений, таких как фильтры. Однако имеется несколько недостатков у обычной пряжи и волокон на основе полиолефина. Например, температура стеклования (Tg) ниже комнатной температуры (т.е. между -5 и -15°С). Вследствие низкой Tg пряжи на основе полиолефинов устойчивость формы при внешней нагрузке при комнатной температуре является ограниченной. Пряжа на основе полиолефина имеет тенденцию адаптироваться к новой форме благодаря молекулярному движению в полимере. В результате этого эластичность ковров, изготовленных с пряжей на основе полиолефина, является нежелательно низкой для использования в качестве волокна для ковровых изделий. Эластичность и другие механические свойства пряжи являются низкими даже при температурах выше, чем комнатная температура. Отверждение при нагревании пряжи на основе полиолефина делает возможной релаксацию внутренних напряжений волокон пряжи и позволяет сохранять форму пряжи после кручения, но отверждение при нагревании не может приводить к устойчивой форме пряжи, если применяют достаточное внешнее напряжение.Polyolefin-based yarns are characterized by low cost and chemical resistance to many liquids and, therefore, are of interest for the manufacture of carpets and textile products, including upholstery yarn, where dyeing is a problem. Polyolefin-based yarns are also suitable for technical applications such as filters. However, there are several drawbacks to conventional yarn and polyolefin-based fibers. For example, the glass transition temperature (Tg) is lower than room temperature (i.e., between -5 and -15 ° C). Due to the low Tg of the polyolefin-based yarn, shape stability under external load at room temperature is limited. Polyolefin-based yarn tends to adapt to a new form due to molecular motion in the polymer. As a result, the elasticity of carpets made with polyolefin-based yarn is undesirably low for use as fiber for carpet products. The elasticity and other mechanical properties of the yarn are low even at temperatures higher than room temperature. Curing by heating the polyolefin-based yarn makes it possible to relax the internal stresses of the yarn fibers and allows the yarn to remain in shape after torsion, but curing by heating cannot result in a stable yarn shape if sufficient external stress is applied.
Другим недостатком пряж на основе полиолефина является то, что пряжа способна только слабо окрашиваться диспергированными красителями и совсем не способна окрашиваться реакционноспособными (активными) красителями. Цветостойкость таких пряж часто является неудовлетворительной даже при мойке пряжи при низкой температуре.Another disadvantage of polyolefin-based yarns is that the yarn is only slightly dyed by dispersed dyes and not at all dyed by reactive (active) dyes. The color fastness of such yarns is often unsatisfactory even when washing the yarn at low temperature.
Из других синтетических волокон найлон был основным вариантом волокон для изготовления ковров, где требуется высокое качество и эластичность. Однако найлон не является волокном без недостатков. Известно, что ковер, изготовленный с найлоновой пряжей, склонен к образованию статических электрических зарядов и поэтому должен быть химически или физически обработан для снижения образования статических зарядов. Другими недостатками найлонового ковра является то, что он легко пачкается. В соответствии с этим, найлоновый ковер обычно подвергают обработкам, которые снижают его тенденцию к загрязнению. Такая обработка, однако, не предотвращает все загрязнение, и обработка не будет эффективной для всего срока службы ковра.Of the other synthetic fibers, nylon was the primary fiber for carpet making, where high quality and elasticity are required. However, nylon is not a fiber without flaws. It is known that a carpet made with nylon yarn is prone to the formation of static electric charges and therefore must be chemically or physically processed to reduce the formation of static charges. Other disadvantages of nylon carpet are that it is easily dirty. Accordingly, a nylon carpet is usually subjected to treatments that reduce its tendency to become dirty. Such treatment, however, does not prevent all contamination, and treatment will not be effective for the entire life of the carpet.
С другой стороны, ковры, изготовленные из полиолефиновых материалов, таких как полипропилен, являются очень стойкими к загрязнению и по природе являются антистатическими. Однако, как указано выше, полипропилен является менее прочным волокном и не может сохранять внешний вид или форму при пролонгированном использовании или использовании в тяжелых условиях или после многократных деформаций.On the other hand, carpets made from polyolefin materials such as polypropylene are very resistant to contamination and are antistatic in nature. However, as indicated above, polypropylene is a less durable fiber and cannot retain its appearance or shape when prolonged use or use under severe conditions or after repeated deformations.
Аналогичные аргументы в отношении пряжи на основе полиолефина могут быть адресованы для текстильных изделий, в том числе пряжи для обивочного материала, где удаление грязи является особенно трудным. Использование пряжи на основе полиолефина может быть еще более благотворным вследствие низкой стоимости полимера и его превосходной водостойкости, прочности в сухом состоянии и устойчивости к загрязнению. К сожалению, использование пряжи на основе полиолефина ограничивается его низкими механическими свойствами и ограниченным сохранением формы вследствие низкой эластичности такой пряжи и тем фактом, что механические свойства такой пряжи при температурах, выше комнатной, имеют тенденцию быстро снижаться.Similar arguments for polyolefin-based yarns can be addressed to textiles, including upholstery yarns, where dirt removal is particularly difficult. The use of polyolefin-based yarn can be even more beneficial due to the low cost of the polymer and its excellent water resistance, dry strength and resistance to contamination. Unfortunately, the use of polyolefin-based yarns is limited by its low mechanical properties and limited shape retention due to the low elasticity of such yarns and the fact that the mechanical properties of such yarns at temperatures above room temperature tend to decrease rapidly.
Стандартные способы крашения с использованием красильной ванны невозможны для пряж на основе полиолефина, как возможны в случае полиэфирных или найлоновых волокон. В соответствии с этим полиолефиновые полимеры или сополимеры, такие как сополимеры этилена и акриловых мономеров, использовали в сочетании с пряжами на основе полиолефина. Были разработаны другие добавки с аналогичными свойствами для введения аминогрупп в полиолефиновый полимер во время фазы полимеризации. Для достижения окрашиваемости пряж на основе полиолефина дисперсными красителями использовали добавки на основе сложного полиэфира и полярные сополимеры. Крашение пряж на основе полиолефина лиганд-образующими красителями сделали возможным благодаря добавлению соединения никеля. Для стандартных полиолефиновых полимеров было предложено также крашение растворимыми в углеводородах красителями с длинными алкильными цепями. Окрашиваемый полипропиленовый полимер предложен посредством использования специальных дендримеров и сверхразветвленных полимеров. Плазменная обработка была предложена в лабораторном масштабе для введения реакционноспособных групп в поверхность пряжи.Standard methods of dyeing using a dye bath are not possible for polyolefin-based yarns, as are possible with polyester or nylon fibers. Accordingly, polyolefin polymers or copolymers, such as copolymers of ethylene and acrylic monomers, have been used in combination with polyolefin-based yarns. Other additives with similar properties have been developed for introducing amino groups into the polyolefin polymer during the polymerization phase. To achieve dyeability of polyolefin-based yarns with dispersed dyes, polyester additives and polar copolymers were used. The dyeing of polyolefin-based yarns with ligand-forming dyes is made possible by the addition of a nickel compound. For standard polyolefin polymers, hydrocarbon-soluble dyes with long alkyl chains have also been proposed. A dyed polypropylene polymer is proposed through the use of special dendrimers and hyperbranched polymers. Plasma treatment has been proposed on a laboratory scale for introducing reactive groups into the surface of the yarn.
Хотя предшествующие разработки имели ограниченный успех, все из указанных выше способов страдают повышением стоимости, которая снижает конкурентную способность полимера, снижением механических свойств полученной пряжи, формуемости пряж и могут неблагоприятным образом влиять на термическую стабильность пряжи. Свойства устойчивости к загрязнению такой пряжи и цветостойкость окрашенных волокон являются также неприемлемыми или находятся на уровне ниже требуемых величин.Although previous developments have had limited success, all of the above methods suffer from an increase in cost, which reduces the competitiveness of the polymer, a decrease in the mechanical properties of the obtained yarn, and the formability of the yarns and can adversely affect the thermal stability of the yarn. The stain resistance properties of such a yarn and the color fastness of the dyed fibers are also unacceptable or are below the required values.
Поэтому остается потребность в улучшенных пряжах и волокнах на основе полиолефина для использования в коврах, текстиле, обивочном материале и других применениях, где свойства полиолефиновых материалов могут быть благотворными.Therefore, there remains a need for improved polyolefin-based yarns and fibers for use in carpets, textiles, upholstery and other applications where the properties of polyolefin materials can be beneficial.
Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention
С точки зрения вышеуказанного и других задач, изобретение предлагает способ изготовления пряж и волокон, имеющих величину денье на элементарную нить (dpf) приблизительно от 1 до приблизительно 30 dpf и улучшенные механические свойства. Способ включает смешивание приблизительно от 55 до приблизительно 95 мас.% полиолефинового полимера и приблизительно от 5 до приблизительно 45 мас.% образующего фибриллы полимера для получения смеси полиолефина и образующих фибриллы полимеров. Экструдер для горячего расплава, в который подают смесь, используют для получения по существу гомогенной расплавленной смеси полиолефина и образующих фибриллы полимеров. Расплавленную смесь затем выдавливают через фильеру, имеющую отношение длины к диаметру (L/D), составляющее приблизительно от 3 до приблизительно 30 при скорости сдвига, составляющей приблизительно от 1000 до приблизительно 5000 обратных секунд, с получением волокна, имеющего полиолефиновую матрицу и удлиненные, по существу прерывные фибриллы образующего фибриллы полимера, диспергированные в полиолефиновой матрице, в результате чего наружная поверхность волокон по существу свободна от фибрилл.From the point of view of the above and other objectives, the invention provides a method for manufacturing yarns and fibers having a denier per filament (dpf) of from about 1 to about 30 dpf and improved mechanical properties. The method comprises mixing from about 55 to about 95% by weight of a polyolefin polymer and from about 5 to about 45% by weight of a fibril forming polymer to form a mixture of a polyolefin and fibril forming polymers. The hot melt extruder into which the mixture is fed is used to produce a substantially homogeneous molten mixture of the polyolefin and the fibril forming polymers. The molten mixture is then extruded through a die having a length to diameter ratio (L / D) of about 3 to about 30 at a shear rate of about 1000 to about 5000 reverse seconds to form a fiber having a polyolefin matrix and elongated in substantially discontinuous fibrils of the fibril forming polymer dispersed in the polyolefin matrix, whereby the outer surface of the fibers is substantially free of fibrils.
В другом аспекте изобретение относится к пряже, имеющей улучшенные механические свойства и повышенную окрашиваемость. Пряжа включает приблизительно от 55 до приблизительно 95 мас.% полиолефиновой непрерывной фазы и приблизительно от 5 до приблизительно 45 мас.% прерывной фазы фибрилл, диспергированных в полиолефиновой непрерывной фазе, причем фибриллы получены из образующего фибриллы полимера, выбранного из группы, состоящей из полиамидных полимеров и полимеров на основе сложных полиэфиров. Полиолефиновая непрерывная фаза по существу свободна от фибрилл на ее внешней поверхности, пряжа является окрашиваемой реакционноспособными красителями, такими как кислотные или катионные красители, и пряжа проявляет остаточную деформацию приблизительно при 25°С ниже, чем приблизительно 3%.In another aspect, the invention relates to yarn having improved mechanical properties and increased dyeability. The yarn comprises from about 55 to about 95 wt.% The polyolefin continuous phase and from about 5 to about 45 wt.% The discontinuous phase of the fibrils dispersed in the polyolefin continuous phase, the fibrils obtained from the fibril forming polymer selected from the group consisting of polyamide polymers and polymers based on polyesters. The polyolefin continuous phase is substantially free of fibrils on its outer surface, the yarn is dyed by reactive dyes, such as acidic or cationic dyes, and the yarn exhibits permanent deformation at about 25 ° C lower than about 3%.
В другом аспекте изобретение относится к способу улучшения механических свойств пряж, изготовленных из синтетических волокон при температуре выше, чем комнатная температура, включающему:In another aspect, the invention relates to a method for improving the mechanical properties of yarns made from synthetic fibers at a temperature higher than room temperature, including:
подачу смеси, содержащей приблизительно от 55 до приблизительно 95 мас.% полиолефинового полимера, приблизительно от 5 до приблизительно 45 мас.% образующего фибриллы полимера и приблизительно от 0 до приблизительно 20 мас.% полиолефинового агента совместимости, выбранного из группы, состоящей из малеатированного полипропилена, малеатированного сополимера этилена/пропилена, малеатированного сополимера стирола/бутадиена/стирола, малеатированного сополимера стирола/этилена/бутадиена/стирола, малеатированного сополимера этилена/пропилена/диенового мономера (EPDM) и малеатированного каучука из этилена/пропилена (EPR), к экструдеру горячего расплава с образованием по существу гомогенной расплавленной смеси полиолефина, образующего фибриллы полимера и агента совместимости;supplying a mixture containing from about 55 to about 95 wt.% polyolefin polymer, from about 5 to about 45 wt.% forming fibrils of the polymer and from about 0 to about 20 wt.% polyolefin compatibility agent selected from the group consisting of maleated polypropylene maleated copolymer of ethylene / propylene, maleated copolymer of styrene / butadiene / styrene, maleated copolymer of styrene / ethylene / butadiene / styrene, maleated copolymer of ethylene / propylene / ienovogo monomer (EPDM) rubber and maleatirovannogo of ethylene / propylene (EPR), a hot melt extruder to form a substantially homogenous molten mixture of polyolefin, fibril forming polymer and compatibilizer;
выдавливание расплавленной смеси через фильеру при скорости сдвига, составляющей приблизительно от 1000 до приблизительно 5000 обратных секунд, причем фильера имеет отношение длины к диаметру (L/D), выбранное между 1 и 3 для достижения повышенной окрашиваемости волокон катионными красителями, и отношение L/D, выбранное между 3 и 30 для достижения повышенной окрашиваемости волокон красителями в растворе, с получением волокна, имеющего полиолефиновую матрицу и удлиненные, по существу прерывные фибриллы образующего фибриллы полимера, диспергированного в полиолефиновой матрице.extruding the molten mixture through a die at a shear rate of about 1000 to about 5000 reverse seconds, the die having a length to diameter ratio (L / D) selected between 1 and 3 to achieve enhanced dyeability of the fibers with cationic dyes and an L / D ratio selected between 3 and 30 to achieve enhanced dyeability of the fibers with dyes in solution, to obtain a fiber having a polyolefin matrix and elongated, substantially discontinuous fibrils of the fibril forming polymer, dispersed in the polyolefin matrix.
Настоящее изобретение является усовершенствованием изобретения, описанного в родственных патентах США №№5587118, 5597650, 5620797 и 5811040 на имя Mallonee, в которых предложен способ смешения несмешиваемых полимеров для получения улучшенной пряжи для лицевой стороны ковров. Показано, что элементарные нити, изготовленные по изобретению, имеют по существу непрерывную полиолефиновую фазу и по существу прерывную фазу фибрилл, диспергированную в полиолефиновой фазе. Прерывная фаза фибрилл придает волокну для ковров на основе полиолефинов свойства типа полиамида и/или сложного полиэфира в терминах эластичности и цветостойкости, но без явных характерных недостатков материала, образующего фибриллы. То есть пряжа проявляет превосходные антизагрязняющие свойства полиолефина и его благоприятные свойства задерживать горение и антистатические свойства, но не проявляет недостатки обычных полиолефиновых волокон. Волокно имеет также меньшую стоимость при получении, чем многие полиамидные и сложные полиэфирные элементарные нити, так как полипропилен в настоящее время приблизительно до 60% дешевле на фунт, чем полиамид и приблизительно на 40% дешевле, чем сложный полиэфир.The present invention is an improvement on the invention described in related US Pat. Nos. 5,587,118, 5,597,650, 5,620,797 and 5,811,040 to Mallonee, which provide a process for blending immiscible polymers to provide improved yarn for the front of carpets. It is shown that the filaments made according to the invention have a substantially continuous polyolefin phase and a substantially discontinuous fibril phase dispersed in the polyolefin phase. The discontinuous phase of the fibrils gives the polyolefin-based carpet fiber properties such as polyamide and / or polyester in terms of elasticity and color fastness, but without the obvious characteristic drawbacks of the fibril forming material. That is, the yarn exhibits excellent anti-pollution properties of the polyolefin and its favorable properties to delay combustion and antistatic properties, but does not exhibit the disadvantages of conventional polyolefin fibers. Fiber is also less costly to produce than many polyamide and polyester filaments, since polypropylene is currently up to about 60% cheaper per pound than polyamide and about 40% cheaper than polyester.
Кроме указанных выше свойств, пряжа изобретения включает полиолефиновую матрицу и сложные полиэфирные фибриллы имеют матовое покрытие, таким образом снижающее необходимость добавления наполнителей, таких как диоксид титана, для снижения блеска пряжи, как это требуется для обычных полиамидных волокон для изготовления ковров.In addition to the above properties, the yarn of the invention includes a polyolefin matrix and polyester fibrils have a matte finish, thereby reducing the need to add fillers, such as titanium dioxide, to reduce the gloss of yarn, as is required for conventional polyamide fibers for making carpets.
Краткое описание графического материалаA brief description of the graphic material
Дополнительные преимущества изобретения станут очевидными при помощи ссылки на подробное описание при рассмотрении в сочетании с фигурами, где ссылочные цифры указывают одинаковые элементы в нескольких видах и где:Additional advantages of the invention will become apparent by reference to the detailed description when considered in conjunction with the figures, where reference numerals indicate the same elements in several forms and where:
Фиг.1 является иллюстрацией, но в другом масштабе, предпочтительной конфигурации отверстия фильеры для получения синтетических волокон по изобретению;Figure 1 is an illustration, but on a different scale, of a preferred configuration of a bore of a die for producing synthetic fibers of the invention;
Фиг.2 и 3 являются иллюстрациями поперечного сечения, но в другом масштабе, имеющих форму трех выступов или дельта-форму синтетических волокон, изготовленных по изобретению;FIGS. 2 and 3 are cross-sectional illustrations, but on a different scale, having the shape of three protrusions or the delta shape of synthetic fibers made according to the invention;
Фиг.4 является графическим сравнением предела прочности на разрыв для волокон, изготовленных из отдельных полимеров и смесей полимеров;Figure 4 is a graphical comparison of the tensile strength for fibers made from individual polymers and blends of polymers;
Фиг.5 представляет собой микрофотографию полиолефинового волокна после химического травления, полученного способом, в котором отношение L/D фильеры, использованной для получения волокна, меньше, чем 3;5 is a micrograph of a polyolefin fiber after chemical etching obtained by a method in which the L / D ratio of the die used to make the fiber is less than 3;
Фиг.6 представляет собой микрофотографию полиолефинового волокна после химического травления, полученного способом, в котором отношение L/D фильеры, использованной для получения волокна, равно 3;6 is a micrograph of a polyolefin fiber after chemical etching obtained by a method in which the L / D ratio of the die used to make the fiber is 3;
Фиг.7 представляет собой микрофотографию полиолефинового волокна после химического травления, полученного способом, в котором отношение L/D фильеры, использованной для получения волокна, равно 6;7 is a micrograph of a polyolefin fiber after chemical etching obtained by a method in which the L / D ratio of the die used to make the fiber is 6;
Фиг.8 представляет собой микрофотографию полиолефинового волокна после химического травления, полученного способом, в котором отношение L/D фильеры, использованной для получения волокна, равно 15;Fig. 8 is a micrograph of a polyolefin fiber after chemical etching obtained by a method in which the L / D ratio of the die used to make the fiber is 15;
Фиг.9а представляет собой дискретное изображение образца ткани, изготовленной из общепринятой полиэфирной пряжи, после 2500 циклов обработки щеткой;Fig. 9a is a discrete image of a fabric sample made from conventional polyester yarn after 2500 brushing cycles;
Фиг.9b представляет собой дискретное изображение образца ткани, изготовленной из общепринятой полиэфирной пряжи, после 10000 циклов обработки иFig. 9b is a discrete image of a fabric sample made from conventional polyester yarn after 10,000 processing cycles and
Фиг.10 представляет собой графическое сравнение механических свойств волокон, изготовленных по изобретению (кривые А и В) и чистых полиолефиновых волокон (кривые С и D) с термической обработкой (кривые В и D) и без термической обработки (кривые А и С).Figure 10 is a graphical comparison of the mechanical properties of the fibers made according to the invention (curves A and B) and pure polyolefin fibers (curves C and D) with heat treatment (curves B and D) and without heat treatment (curves A and C).
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments
Синтетические волокна и пряжи, изготовленные по изобретению с использованием смеси несмешивающихся полимеров, предпочтительно, имеют величину денье на элементарную нить (dpf) приблизительно от 1 до приблизительно 30. Поскольку полиолефин и образующий фибриллы полимер, не смешиваемый с полиолефином, смешивают в расплаве и выдавливают через капиллярные отверстия фильеры в виде расплавленной смеси, каждая из полученных элементарных нитей содержит по существу такое же количество полиолефина и образующего фибриллы полимера, как и расплавленная смесь.Synthetic fibers and yarns made according to the invention using a mixture of immiscible polymers preferably have a denier per filament (dpf) of from about 1 to about 30. Since the polyolefin and the fibril forming polymer that is not miscible with the polyolefin are melt blended and extruded through capillary holes of the die in the form of a molten mixture, each of the obtained filaments contains essentially the same amount of polyolefin and the fibril forming polymer as the molten Separated mixture.
Полученные волокна характеризуются полиолефиновой матрицей с непрерывной фазой, имеющей диспергированные в ней по существу совместно линейные, прерывные удлиненные фибриллы на всем протяжении матрицы. Важным признаком синтетической пряжи на основе полиолефина настоящего изобретения является то, что она имеет эластичность, аналогичную эластичности полиамидной пряжи, такой как найлон 6 и найлон 66, однако имеет устойчивость к загрязнению полиолефиновой пряжи, такой как полипропилен. Кроме того, синтетическая пряжа данного изобретения имеет значительно более высокую окрашиваемость, огнестойкость и механическую прочность при температурах выше, чем комнатная температура, чем чистый или исходный полиолефиновый полимер. Наконец, синтетическая пряжа настоящего изобретения является устойчивой к образованию статических электрических зарядов, обычных для пряжи для ковров на полиамидной основе.The resulting fibers are characterized by a continuous phase polyolefin matrix having substantially linearly discontinuous elongated fibrils dispersed therein throughout the matrix. An important feature of the polyolefin-based synthetic yarn of the present invention is that it has an elasticity similar to that of a polyamide yarn such as
Для обеспечения подходящей смеси несмешиваемых полимеров для изготовления синтетических волокон и пряжи смесь, содержащую приблизительно от 55% до приблизительно 95 мас.% полиолефина, смешивают с образующим фибриллы полимером в количестве приблизительно от 5 до приблизительно 45 мас.%. Предпочтительно, чтобы смесь полиолефина и образующего фибриллы полимера, используемая для изготовления волокон и пряжи данного изобретения, содержала приблизительно от 60 до приблизительно 95 мас.%, более предпочтительно, приблизительно от 70 до приблизительно 85 мас.% и, наиболее предпочтительно, 75 мас.% полиолефина. Образующий фибриллы полимер, предпочтительно, присутствует в смеси в количестве, составляющем приблизительно от 5 до приблизительно 40 мас.%, более предпочтительно, приблизительно от 15 до приблизительно 30 мас.% и, наиболее предпочтительно, 25 мас.% полимера, образующего фибриллы.To provide a suitable mixture of immiscible polymers for the manufacture of synthetic fibers and yarn, a mixture containing from about 55% to about 95% by weight of the polyolefin is mixed with the fibril forming polymer in an amount of from about 5 to about 45% by weight. Preferably, the mixture of the polyolefin and the fibril forming polymer used to make the fibers and yarns of the present invention contains from about 60 to about 95 wt.%, More preferably from about 70 to about 85 wt.% And, most preferably, 75 wt. % polyolefin. The fibril forming polymer is preferably present in the mixture in an amount of from about 5 to about 40 wt.%, More preferably from about 15 to about 30 wt.%, And most preferably 25 wt.% Of the fibril forming polymer.
Полиолефины, которые могут быть использованы для получения пряжи и волокон изобретения, включают, но не ограничиваются перечисленным, полиэтилен, полипропилен, как гомополимер, так и сополимеры, поли-(1-бутен), поли-(3-метил-1-бутен), поли-(4-метил-1-пентен) и тому подобное, а также комбинации или смеси двух или более из перечисленных выше. Из указанных выше полиолефиновых полимеров особенно предпочтительным является полипропиленовый гомополимер. Полипропилен в массе, подходящий для получения пряжи изобретения, доступен от, но без ограничения указанными источниками, Shell Chemical Company of Houston, Texas, под торговыми знаками NRDS-126-3, 5E40 и 5Е70, Basell Polyolefins Company N.V. of Brussels, Belgium, под торговыми знаками MOPLEN X69S, ADSTIF 855 ADXP, X500251, ADFLEX X102S и Aristech Chemical Company of Pittsburgh, PA, под торговыми знаками D-115-F и D-080-А.Polyolefins that can be used to make yarn and fibers of the invention include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, both homopolymer and copolymers, poly- (1-butene), poly- (3-methyl-1-butene) , poly- (4-methyl-1-pentene) and the like, as well as combinations or mixtures of two or more of the above. Of the above polyolefin polymers, polypropylene homopolymer is particularly preferred. Bulk polypropylene suitable for the yarn of the invention is available from, but not limited to, Shell Chemical Company of Houston, Texas, under the trademarks NRDS-126-3, 5E40 and 5E70, Basell Polyolefins Company N.V. of Brussels, Belgium, under the trademarks MOPLEN X69S, ADSTIF 855 ADXP, X500251, ADFLEX X102S and Aristech Chemical Company of Pittsburgh, PA, under the trademarks D-115-F and D-080-A.
Образующий фибриллы полимер, смешанный с полиолефином для получения элементарных нитей, может быть выбран из группы, состоящей из полиамида и/или сложного полиэфира. Полиамидные полимеры, которые могут быть использованы, включают продукт конденсации двухосновной кислоты и диамина, таких как адипиновая кислота и гексаметилендиамин (найлон 66) и продукты реакции присоединения мономеров, содержащих как кислотную группу, так и аминогруппу в молекуле, такие как продукт полимеризации ε-капролактама с образованием поликапроамида (найлон 6). Могут быть также использованы более высокие аналоги или смеси найлонов 6 и 66. Из указанного выше найлон 6 является наиболее предпочтительным полиамидом для использования при получении пряжи лицевой стороны ковров настоящего изобретения. Подходящие источники полиамидных полимеров включают, но не ограничиваются перечисленным, полимеры найлон 6, доступные от AQUAFIL S.P.A. of Arco, Italy, под торговым знаком AQ2700 и от BASF Corporation of Asheville, N.C. под торговым знаком Type 403. Могут быть подходящими также другие источники полиамидного полимера.The fibril forming polymer mixed with the polyolefin for the production of filaments can be selected from the group consisting of polyamide and / or polyester. Polyamide polymers that can be used include the condensation product of dibasic acid and diamine, such as adipic acid and hexamethylenediamine (nylon 66), and reaction products of the addition of monomers containing both an acid group and an amino group in the molecule, such as the product of the polymerization of ε-caprolactam with the formation of polycaproamide (nylon 6). Higher analogs or mixtures of
Сложные полиэфирные полимеры, которые могут быть использованы для изготовления пряжи изобретения, включают, но не ограничиваются перечисленным, продукты поликонденсации дикарбоновых кислот или их ангидридов с двухатомными спиртами и смеси продуктов поликонденсации. Дикарбоновые кислоты и их ангидриды, которые могут взаимодействовать с двухатомными спиртами, включают насыщенные или ненасыщеннные жирные кислоты и их ангидриды, такие как малеиновая, фумаровая, фталевая и адипиновая кислоты и ангидриды. Особенно предпочтительной дикарбоновой кислотой или ее ангидридом является фталевая кислота или ее ангидрид.Polyester polymers that can be used to make the yarn of the invention include, but are not limited to, polycondensation products of dicarboxylic acids or their anhydrides with dihydric alcohols and mixtures of polycondensation products. Dicarboxylic acids and their anhydrides that can interact with dihydric alcohols include saturated or unsaturated fatty acids and their anhydrides such as maleic, fumaric, phthalic and adipic acids and anhydrides. A particularly preferred dicarboxylic acid or its anhydride is phthalic acid or its anhydride.
Двухатомные спирты, которые подвергают взаимодействию с дикарбоновыми кислотами или их ангидридами с получением полиэфирных полимеров, включают, но не ограничиваются перечисленным, алкиленгликоли, имеющие приблизительно от 2 до приблизительно 10 атомов углерода. Предпочтительные двухатомные спирты включают этиленгликоль, пропиленгликоли, диэтиленгликоль и дипропиленгликоль. Особенно предпочтительные продукты поликонденсации дикарбоновых кислот или их ангидридов и двухатомных спиртов включают полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и политриметилентерефталат.Dihydric alcohols that are reacted with dicarboxylic acids or their anhydrides to produce polyester polymers include, but are not limited to, alkylene glycols having from about 2 to about 10 carbon atoms. Preferred dihydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycols, diethylene glycol and dipropylene glycol. Particularly preferred polycondensation products of dicarboxylic acids or their anhydrides and dihydric alcohols include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polytrimethylene terephthalate.
Подходящим источником сложного полиэфирного полимера является полиэтилентерефталатный полимер, доступный от Wellman Corporation, of Johnsonville, C,C. под торговым знаком PERMACLEAR PET. Другие источники полиэфирного полимера, которые могут быть использованы, включают полибутилентерефталатный полимер, доступный от Montefibre of Milano, Italy, под торговым знаком TQ9/04/N и от BASF Corporation of Portsmouth, Virginia под торговым знаком ULTRADUR B 4500. Другим источником является политриметилентерефталат, доступный от Du Pont Company of Wilmington, Delaware под торговым знаком 3GT или SONORA и политриметилентерефталат, доступный от Shell Chemical Company под торговым знаком CORTERRA, а также другие подходящие источники.A suitable source of the polyester polymer is a polyethylene terephthalate polymer, available from Wellman Corporation, of Johnsonville, C, C. under the trademark PERMACLEAR PET. Other sources of polyester polymer that can be used include a polybutylene terephthalate polymer available from Montefibre of Milano, Italy, under the trademark TQ9 / 04 / N and from BASF Corporation of Portsmouth, Virginia under the trademark ULTRADUR B 4500. Another source is polytrimethylene terephthalate, available from Du Pont Company of Wilmington, Delaware under the trademark 3GT or SONORA; and polytrimethylene terephthalate, available from Shell Chemical Company under the trademark CORTERRA, as well as other suitable sources.
Кроме полиолефина и образующих фибриллы полимеров, смесь может содержать приблизительно от 0 мас.% до 20 мас.% полиолефинового агента совместимости. Полиолефиновые агенты совместимости, которые могут быть использованы, могут быть выбраны из нескольких полиолефиновых полимеров, подвергнутых взаимодействию с кислотами или ангидридами, в том числе с фумаровой кислотой, акриловой кислотой или метакриловой кислотой, а также малеатированные полиолефины. Примеры малеатированных полиолефинов включают малеатированный полипропилен, малеатированный сополимер этилена-пропилена, малеатированный сополимер стирола-бутадиена-стирола, малеатированный сополимер стирола-этилена-бутадиента-стирола, малеатированный этилен-пропиленовый каучук (EPR), малеатированный этилен-пропилен-диеновый каучук (EPDM) и их смеси. Источники малеатированных полиолефинов включают, но не ограничиваются перечисленным, POLYBOND 3200, доступный от Uniroyal Chemicals of Middleburg, Connecticut, и EPOLENE E-43, доступный от Eastman Chemical Company of Kingsport, Tennessee.In addition to the polyolefin and the fibril forming polymers, the mixture may contain from about 0 wt.% To 20 wt.% Of the polyolefin compatibility agent. The polyolefin compatibility agents that can be used can be selected from several polyolefin polymers reacted with acids or anhydrides, including fumaric acid, acrylic acid or methacrylic acid, as well as maleated polyolefins. Examples of maleated polyolefins include maleated polypropylene, maleated copolymer of ethylene-propylene, maleated copolymer of styrene-butadiene-styrene, maleated copolymer of styrene-ethylene-butadiene-styrene, maleated ethylene-propylene rubber (EPR), ethylene-diene maleate and mixtures thereof. Sources of maleated polyolefins include, but are not limited to, POLYBOND 3200, available from Uniroyal Chemicals of Middleburg, Connecticut, and EPOLENE E-43, available from Eastman Chemical Company of Kingsport, Tennessee.
Синтетическая пряжа изобретения может содержать также любую одну или несколько добавок, выбранных из антипиренов, красителей, пигментов, антиоксидантов, наполнителей, антистатических агентов, веществ для улучшения технологических свойств расплава, УФ-стабилизаторов, термических стабилизаторов, пластификаторов и тому подобное. Особенным преимуществом изобретения является синергическое замедление возгорания пряжи и волокон. Даже если элементарные нити пряжи могут содержать негалогенированный, образующий фибриллы полимер и не содержат антипирены, пряжи по изобретению могут проявлять приблизительно от 45 до приблизительно 75% повышение замедления возгорания относительно чистой полиолефиновой пряжи. Чтобы далее увеличить замедление возгорания синтетической пряжи изобретения образующий фибриллы полимер может быть галогенированным. Например, одна или обе из дикарбоновой кислоты или ее ангидрида и двухатомных спиртов, используемых для получения полиэфирного полимера, могут быть галогенированными. Галогены, которые могут быть использованы, включают хлор, бром и фтор. Если нужно, галогенированные полиэфирные соединения, полученные из галогенированных кислот или спиртов, можно также смешать с другими хорошо известными галогенированными и негалогенированными антипиренами для дальнейшего повышения замедления возгорания волокон и пряжи изобретения.The synthetic yarn of the invention may also contain any one or more additives selected from flame retardants, dyes, pigments, antioxidants, fillers, antistatic agents, substances for improving the technological properties of the melt, UV stabilizers, thermal stabilizers, plasticizers and the like. A particular advantage of the invention is a synergistic retardation of the ignition of yarn and fibers. Even if the filaments of yarn may contain a non-halogenated fibril-forming polymer and do not contain flame retardants, the yarns of the invention can exhibit from about 45 to about 75% an increase in retardation of fire relative to pure polyolefin yarn. To further increase the retardation of the ignition of the synthetic yarn of the invention, the fibril forming polymer may be halogenated. For example, one or both of the dicarboxylic acid or its anhydride and dihydric alcohols used to make the polyester polymer may be halogenated. Halogens that may be used include chlorine, bromine, and fluorine. If desired, halogenated polyester compounds derived from halogenated acids or alcohols can also be mixed with other well-known halogenated and non-halogenated flame retardants to further increase retardation of the ignition of the fibers and yarns of the invention.
При желании, смесь полиолефин/образующий фибриллы полимер изобретения может содержать также другие антипирены. Антипирены, подходящие для использования с одним или обоими компонентами смеси, включают, но не ограничиваются перечисленным, бромированный полистирол, гексабромциклододекан, декабромдифенилоксид, этиленбис(тетрабромфталимид), этиленбис(дибромнорборандикарбоксамид), пентабромдифенилоксид, октабромдифенилоксид, декабромдифеноксиэтан, полидибромфениленоксид, галогенированный фосфатный эфир, тетрабромфталевый ангидрид, бис(трибромфталевый ангидрид), тетрабромбисфенол-А, бис-(2-гидроксиэтиловый эфир), тетрабромбисфенол-А, бис-(2,3-дибромпропиловый эфир), дибромнеопентилгликоль, тетрадекабромдифеноксибензол, тригидратрованный оксид алюминия, оксид сурьмы, антимонат натрия, борат цинка, диакрилатный эфир тетрабромбисфенола-А и тому подобное и их смеси.If desired, the polyolefin / fibril forming polymer blend of the invention may also contain other flame retardants. Flame retardants suitable for use with one or both of the components of the mixture include, but are not limited to, brominated polystyrene, hexabromocyclododecane, decabromodiphenyl oxide, ethylene bis (tetrabromophthalimide), ethylene bis (dibromonorboro diphenyl diphenyl dibenethoxy dibenethoxy dibenethoxy dibenethenyl dibenodoxybenzene diphenyl dibenodoxybenzene diphenyl dibenodoxybenzene dibenodibenoxide , bis (tribromophthalic anhydride), tetrabromobisphenol-A, bis- (2-hydroxyethyl ether), tetrabromobisphenol-A, bis- (2,3-dibr propyl ether), dibromneopentyl glycol, tetradecabromodiphenoxybenzene, trihydrated alumina, antimony oxide, sodium antimonate, zinc borate, tetrabromobisphenol-A diacrylate ester and the like, and mixtures thereof.
Предпочтительная система замедления возгорания обычно содержит галогенированное органическое соединение и синергист замедления возгорания, такой как оксид сурьмы. Общее количество антипирена в пряже может составлять приблизительно от 5 до приблизительно 15 мас.% общей массы волокон. Приблизительно при 10 мас.% антипирена часто наблюдается приблизительно 50% повышение замедления возгорания, как определено испытанием на замедление возгорания с панелью излучателя.A preferred fire retardant system typically comprises a halogenated organic compound and a fire retardant synergist such as antimony oxide. The total amount of flame retardant in the yarn can be from about 5 to about 15 wt.% The total weight of the fibers. At about 10 wt.% Flame retardant, an approximately 50% increase in ignition retardation is often observed, as determined by the ignition retardation test with the emitter panel.
Термические стабилизаторы, полезные с используемыми компонентами для получения волокон изобретения, включают, но не ограничиваются перечисленным, кальцевые порошки, стеарат кальция, фенолы и затрудненные фенолы, оксид цинка, ариловые сложные эфиры, гидроксибензофенон, гидроксибензотриазол и тому подобное.Thermal stabilizers useful with the components used to make the fibers of the invention include, but are not limited to, calcium powders, calcium stearate, phenols and hindered phenols, zinc oxide, aryl esters, hydroxybenzophenone, hydroxybenzotriazole and the like.
Добавки-антиокислители могут быть выбраны из алкилированных фенолов и бисфенолов, алкилиденбисфенолов, алкилидентрисфенолов, алкилиденполифенолов, тиофенолов, дитиобисфенолов, дитиотрисфенолов, тиополиалкилированных фенолов, продуктов конденсации фенолов, аминов, дилаурилтиодипропионата, дистеарилтиодипропионата, димиристилтиодипропионата, дитридецилтиодипропионата, тетракис(β-лаурилтиопропионата) пентаэритрита, п-бензохинона, 2,5-ди-трет-бутилгидрохинона и тому подобное.Additives, antioxidants may be selected from alkylated phenols and bisphenols, alkilidenbisfenolov, alkilidentrisfenolov, alkilidenpolifenolov, thiophenols, ditiobisfenolov, ditiotrisfenolov, tiopolialkilirovannyh phenols, condensation products of phenols, amines, dilauryl thiodipropionate, distearyl thiodipropionate, dimiristiltiodipropionata, ditridetsiltiodipropionata tetrakis (β-lauriltiopropionata) pentaerythritol, n -benzoquinone, 2,5-di-tert-butylhydroquinone and the like.
Могут также быть использованы антибактериальные добавки и добавки против клещей пыли. Среди них могут быть выбраны неорганические, имеющие стеклянную фазу добавки или добавки на основе цеолитов. Могут быть также использованы другие типы антибактериальных добавок и добавок против клещей пыли.Antibacterial and dust mite additives may also be used. Among them, inorganic glassy additives or zeolite-based additives can be selected. Other types of antibacterial and dust mite additives may also be used.
Полиолефин, образующий фибриллы полимер и необязательные добавки могут быть объединены различными путями, однако предпочтительным является сухое смешивание компонентов перед подачей смеси к экструдеру. В альтернативном варианте каждый из полиолефина, компонентов-полимеров, образующих фибриллы, и необязательных ингредиентов могут быть введены непосредственно в экструдер в любом порядке, при условии, что время пребывания в экструдере является достаточным, чтобы гарантировать по существу гомогенное смешивание компонентов. Должно быть понятно, что предварительно смешанная, по существу гомогенная смесь полиолефина и образующего фибриллы полимера может также быть введена в экструдер.The polyolefin, the fibril forming polymer, and optional additives can be combined in various ways, however, it is preferable to dry mix the components before feeding the mixture to the extruder. Alternatively, each of the polyolefin, fibril-forming polymer components, and optional ingredients can be introduced directly into the extruder in any order, provided that the residence time in the extruder is sufficient to ensure substantially homogeneous mixing of the components. It should be understood that a pre-mixed, essentially homogeneous mixture of the polyolefin and the fibril forming polymer can also be introduced into the extruder.
Что касается образующего фибриллы полиэфирного полимера, после объединения, смесь полиолефина и полиэфира смешивают в расплаве и экструдируют под давлением с получением по существу гомогенной смеси двух компонентов. Давление, составляющее приблизительно от 700 до приблизительно 2000 фунт/кв. дюйм (приблизительно от 4,8 МПа до приблизительно 13,8 МПа), предпочтительно, используют для получения гомогенной смеси компонентов перед экструзией. Расплавленную смесь выдавливают из фильеры экструдера при температуре в диапазоне от 240°С до приблизительно 300°С через фильерные отверстия. Используемая температура экструдера является функцией вязкости образующего фибриллы полимера в смеси. Когда образующий фибриллы полимер имеет более высокую вязкость, должны быть использованы более высокие температуры экструзии. Например, при использовании найлона 6 температура экструзии, предпочтительно, находится в диапазоне приблизительно от 250°С до приблизительно 290°С. При использовании полиэтилентерефталата температура экструзии, предпочтительно, находится в диапазоне приблизительно от 260°С до приблизительно 300°С.As for the fibril-forming polyester polymer, after combining, the mixture of the polyolefin and the polyester is melt-blended and extruded under pressure to obtain a substantially homogeneous mixture of the two components. A pressure of from about 700 to about 2000 psi. an inch (from about 4.8 MPa to about 13.8 MPa) is preferably used to obtain a homogeneous mixture of components before extrusion. The molten mixture is extruded from the extruder die at a temperature in the range of 240 ° C. to about 300 ° C. through the die holes. The extruder temperature used is a function of the viscosity of the fibril forming polymer in the mixture. When the fibril forming polymer has a higher viscosity, higher extrusion temperatures must be used. For example, when using
Нижеследующие фигуры могут быть использованы для иллюстрации других аспектов изобретения. На фиг.1 иллюстрировано капиллярное отверстие (10) для фильеры, используемое для получения элементарных нитей для изготовления волокон и пряжи по данному изобретению. Капиллярное отверстие имеет, предпочтительно, капиллярную конфигурацию с тремя выступами. Капиллярное отверстие (10) имеет выступы (12) по существу равной длины, так что расплавленная смесь течет через капиллярное отверстие (10) в выступы (12), тем самым повышая скорость смещения на расплавленной смеси и заставляя элементарную нить затвердевать по существу обычно в конфигурации с поперечным сечением с тремя выступами (14), как показано на фиг.2, или конфигурации с поперечным сечением в форме дельты (16), как показано на фиг.3. На фиг.2 и 3 полиолефин (18) образует объем элементарной нити с удлиненными, продольно ориентированными фибриллами (20), сделанными образующим фибриллы полимером, диспергированным в элементарной нити, и обычно концентрированными по направлению к центру элементарной нити.The following figures may be used to illustrate other aspects of the invention. Figure 1 illustrates a capillary hole (10) for a die used to make filaments for the manufacture of fibers and yarn of this invention. The capillary hole is preferably a capillary configuration with three protrusions. The capillary hole (10) has protrusions (12) of substantially equal length, so that the molten mixture flows through the capillary hole (10) into the protrusions (12), thereby increasing the bias rate on the molten mixture and causing the filament to solidify essentially usually in a configuration with a cross section with three protrusions (14), as shown in FIG. 2, or a configuration with a cross section in the form of a delta (16), as shown in FIG. 3. In FIGS. 2 and 3, the polyolefin (18) forms a volume of a filament with elongated, longitudinally oriented fibrils (20) made by a fibril forming polymer dispersed in the filament, and usually concentrated towards the center of the filament.
Скорость сдвига расплавленной смеси во время экструзии является другим важным фактором в практике настоящего изобретения для достижения оптимальных результатов. Предпочтительными являются скорости сдвига в диапазоне приблизительно от 1000 до приблизительно 5000 обратных секунд. Особенно предпочтительной является скорость сдвига в диапазоне приблизительно от 2000 до приблизительно 4000 обратных секунд, причем особенно предпочтительной является скорость сдвига приблизительно от 2500 до приблизительно 3800 обратных секунд. Посредством выбора множества капиллярных отверстий подходящего размера, имеющих форму с тремя выступами, может быть достигнута требуемая скорость сдвига для экструзии смеси.The shear rate of the molten mixture during extrusion is another important factor in the practice of the present invention to achieve optimal results. Shear rates in the range of about 1000 to about 5000 reverse seconds are preferred. Especially preferred is a shear rate in the range of from about 2000 to about 4000 reverse seconds, with a shear rate of from about 2500 to about 3800 reverse seconds being particularly preferred. By selecting a plurality of capillary holes of suitable size, having a shape with three protrusions, the desired shear rate for extrusion of the mixture can be achieved.
Особенно важным параметром, который нужно принимать во внимание, является отношение высоты или длины (L) отверстия капилляра к среднему гидравлическому диаметру (D) капилляра 10, через который принуждают проходить расплавленную смесь. Предпочтительное отношение L/D находится в диапазоне приблизительно от 3 до приблизительно 30, в зависимости от вязкости расплава полиолефина и образующего фибриллы полимера и от скорости сдвига в отверстии капилляра 10. Для минимализации или по существу исключения присутствия фибрилл на внешней поверхности, предпочтительно, используют отношение в диапазоне приблизительно от 6 до приблизительно 10. Реакционная окрашиваемость волокон с использованием кислотных или катионных красителей может быть повышена посредством использования отношения L/D, составляющего приблизительно от 1 до приблизительно 3. В соответствии с этим, подходящим образом выбранное отношение L/D повышает концентрацию образующего фибриллы полимера внутри полиолефиновой матрицы и снижает средний диаметр фибрилл.A particularly important parameter to take into account is the ratio of the height or length (L) of the capillary hole to the average hydraulic diameter (D) of the capillary 10 through which the molten mixture is forced to pass. The preferred L / D ratio is in the range of about 3 to about 30, depending on the viscosity of the melt of the polyolefin and the fibril forming polymer and on the shear rate in the hole of the capillary 10. To minimize or substantially eliminate the presence of fibrils on the outer surface, preferably use the ratio in the range of from about 6 to about 10. Reactive dyeing of fibers using acidic or cationic dyes can be enhanced by using a ratio of L / D of about 1 to about 3. Accordingly, a suitably selected L / D ratio increases the concentration of the fibril forming polymer within the polyolefin matrix and reduces the average diameter of the fibrils.
Не претендуя на конкретную теорию, считают, что свойства волокон и пряжи изобретения обусловлены, по меньшей мере, частично, образованием in-situ удлиненных, по существу прерывных фибрилл в непрерывной полиолефиновой фазе. Считается, что образование фибрилл in-situ промотируется несмешиваемостью средний диаметр фибрилл.Without claiming to be a specific theory, it is believed that the properties of the fibers and yarns of the invention are caused, at least in part, by the formation of in-situ elongated, substantially discontinuous fibrils in the continuous polyolefin phase. It is believed that in situ formation of fibrils is promoted by immiscibility of the average diameter of fibrils.
Не претендуя на конкретную теорию, считают, что свойства волокон и пряжи изобретения обусловлены, по меньшей мере, частично, образованием in-situ удлиненных, по существу прерывных фибрилл в непрерывной полиолефиновой фазе. Считается, что образование фибрилл in-situ промотируется несмешиваемостью компонентов смеси друг с другом и силой сдвига, воздействующей на расплавленную смесь, когда ее выдавливают через капиллярные отверстия 10 фильеры. Присутствие полиолефинового агента совместимости помогает повысить формуемость и механическую прочность границы между полиолефиновой матрицей и несмешиваемым полимером.Without claiming to be a specific theory, it is believed that the properties of the fibers and yarns of the invention are caused, at least in part, by the formation of in-situ elongated, substantially discontinuous fibrils in the continuous polyolefin phase. It is believed that in situ formation of fibrils is promoted by the immiscibility of the mixture components with each other and the shear force acting on the molten mixture when it is extruded through the capillary holes 10 of the die. The presence of a polyolefin compatibility agent helps to increase the formability and mechanical strength of the boundary between the polyolefin matrix and the immiscible polymer.
Во время экструзии образуемые полимером фибриллы концентрируются обычно с продольной, установленной в линию ориентацией по направлению к центру капиллярных отверстий 10 фильеры, где сила смещения наименьшая. В результате удлиненные фибриллы диспергируются в непрерывной полиолефиновой фазе, которая концентрируется около стенок отверстий капилляров фильеры, где сила смещения наибольшая. Полиамидные и/или полиэфирные фибриллы и/или фибриллы других полимеров, не смешиваемых с полиолефином, которые образуются силами сдвига, связанными с прохождением материала через отверстия капилляров 10, имеют диаметр в диапазоне от доли микрона до нескольких микрон и длину несколько десятков микронов, тогда как относящаяся к поперечному сечению общая длина каждой стороны содержащих фибриллы элементарных нитей с формой, имеющей три выступа, или дельта-формой, может составлять приблизительно от 1 до приблизительно 3 миллиметров. Фибриллы обычно имеют средний диаметр приблизительно от 0,1 до приблизительно 5 микрон и среднюю длину, составляющую приблизительно от 100 до приблизительно 1000 микрон, в зависимости от отношения вязкости и параметров формования.During extrusion, the polymer-formed fibrils are usually concentrated with a longitudinal, line-oriented orientation towards the center of the capillary holes 10 of the die, where the bias force is the smallest. As a result, elongated fibrils are dispersed in a continuous polyolefin phase, which is concentrated near the walls of the holes of the die capillaries, where the bias force is greatest. Polyamide and / or polyester fibrils and / or fibrils of other polymers not miscible with the polyolefin, which are formed by shear forces associated with the passage of the material through the openings of the capillaries 10, have a diameter in the range from a fraction of a micron to several microns and a length of several tens of microns, while related to the cross section, the total length of each side of the fibril containing filaments with a shape having three protrusions, or a delta shape, can be from about 1 to about 3 millimeters. Fibrils typically have an average diameter of about 0.1 to about 5 microns and an average length of about 100 to about 1000 microns, depending on the ratio of viscosity and molding parameters.
Хотя феномен не является полностью понятым, полиолефин превращается в непрерывную фазу, обеспечивая матрицу, капсулирующую полимерные фибриллы. Полимерные фибриллы обеспечивают упрочнение полиолефиновой матрицы, подобное упрочнению, обеспечиваемому стекловолокном в термопластичной или термореактивной смоле. В соответствии с этим, полимерные фибриллы, которые являются более эластичными, чем полиолефин, повышают эластичность пряжи и волокон по сравнению с обычными полиолефиновыми волокнами и пряжей, предоставляя тем самым превосходный материал для изготовления пряжи BCF,CF, применяемой в качестве пряжи для лицевой стороны ковров, пряжи POY, FDY или LDY, применяемой в качестве пряжи для текстиля, пряжи для обивочного материала или штапельную пряжу.Although the phenomenon is not fully understood, the polyolefin turns into a continuous phase, providing a matrix encapsulating polymer fibrils. Polymer fibrils provide hardening of the polyolefin matrix, similar to the hardening provided by fiberglass in a thermoplastic or thermosetting resin. Accordingly, polymer fibrils, which are more flexible than the polyolefin, increase the elasticity of yarn and fibers compared to conventional polyolefin fibers and yarns, thereby providing excellent material for the manufacture of BCF, CF yarn used as the yarn for the front side of carpets , POY, FDY or LDY yarn used as textile yarn, upholstery yarn or staple yarn.
Считается, что другим фактором, вносящим вклад в образование фибрилл в центре элементарной нити, является разность в вязкости расплава между фазами полиолефина и образующего фибриллы полимера. Обычно более низкая вязкость расплава полиолефина может заставить полиолефин протекать значительно более легко через отверстие капилляра 10 у стенок отверстия, где скорость смещения самая высокая, тогда как более вязкий, образующий фибриллы полимер концентрируется на площади отверстия капилляра 10 вдали от стенок. Например, при скорости сдвига 3800 обратных секунд полипропилен имеет вязкость расплава 240 пуаз при 280°С у стенки капилляра. Вязкость расплава при такой же температуре и скорости сдвига для сложного полиэфира, имеющего характеристическую вязкость 0,64, составляет 2600 пуаз и 7800 пуаз для полиэфира, имеющего характеритическую вязкость 0,81 при 280°С. В соответствии с этим, отношение вязкости расплава полиэфирного полимера к вязкости расплава полиолефина, предпочтительно, находится в диапазоне приблизительно от 10:1 до приблизительно 40:1 для получения элементарных нитей изобретения, содержащих полиэфирные фибриллы в полиолефиновой матрице.It is believed that another factor contributing to the formation of fibrils in the center of the filament is the difference in melt viscosity between the phases of the polyolefin and the fibril forming polymer. Typically, a lower melt viscosity of the polyolefin can cause the polyolefin to flow much more easily through the hole of the capillary 10 at the walls of the hole where the displacement rate is highest, while the more viscous, fibril forming polymer concentrates on the area of the hole of the capillary 10 away from the walls. For example, at a shear rate of 3800 reverse seconds, polypropylene has a melt viscosity of 240 poises at 280 ° C. at the capillary wall. The melt viscosity at the same temperature and shear rate for a polyester having an intrinsic viscosity of 0.64 is 2,600 poises and 7,800 poises for a polyester having an intrinsic viscosity of 0.81 at 280 ° C. Accordingly, the ratio of the melt viscosity of the polyester polymer to the melt viscosity of the polyolefin is preferably in the range of about 10: 1 to about 40: 1 to obtain filaments of the invention containing polyester fibrils in a polyolefin matrix.
При скорости сдвига 2500 обратных секунд полипропилен имеет вязкость расплава 330 пуаз при 260°С у стенки капилляра. Вязкость расплава для такой же температуры и скорости сдвига для найлона 6, имеющего относительную вязкость 2,4, составляет 700 пуаз и 1160 пуаз для найлона 6, имеющего относительную вязкость 2,7. В соответствии с этим, отношение вязкости расплава полиамидного полимера к вязкости расплава полиолефина находится, предпочтительно, в диапазоне приблизительно от 2:1 до приблизительно 3:1 для получения элементарных нитей, содержащих полиамидные фибриллы в полиолефиновой матрице.At a shear rate of 2500 reverse seconds, polypropylene has a melt viscosity of 330 poise at 260 ° C. at the capillary wall. The melt viscosity for the same temperature and shear rate for
После формования элементарные нити вытягивают один или несколько раз, предпочтительно, три раза и затем текстурируют либо соплом с горячим воздухом, либо паровым эжектором. Формование, вытягивание и текстурирование можно проводить как одностадийным, так и двустадийным способом, в зависимости от типа требуемого конечного продукта, подобного пряже BCF (объемная непрерывная пряжа, используемая для производства ковров), CF (непрерывная пряжа, используемая для производства ткани и обивочного материала), применяемой в качестве пряжи для лицевой стороны ковров, пряже POY (предварительно ориентированная пряжа, используемая для получения полностью ориентированной пряжи), FDY (полностью ориентированная пряжа), применяемой в качестве пряжи для текстиля, пряже для обивочного материала или штапельной пряже, и с параметрами, установленными в зависимости от используемого определенного для целей получения окрашенной пряжи для лицевой стороны ковров компоненты, которые объединяют для получения пряжи изобретения, могут, каждый, содержать пигменты или химические красители, или готовые пряжи или волокна могут быть окрашенными. Пригодные неорганические пигменты включают, но не ограничиваются перечисленным, кадмиевую ртуть, кадмиевую ртуть оранжевую, сульфид кадмия желтый, сульфоселенид кадмия, диоксид титана, титановый желтый, титановый зеленый, титановый синий, алюминат кобальта, марганцевый синий, марганцевый фиолетовый, ультрамарин красный, ультрамарин синий, ультрамарин фиолетовый и тому подобное. Органические пигменты включают, но не ограничиваются перечисленным, перманентный красный 2В, периленовый красный, хинакридоновый красный, диазооранжевый, отиазожелтый, изоиндолинон, ганза желтый, фталоцианин зеленый, фталоцианин синий, хинакридон фиолетовый, допамин фиолетовый и тому подобное.After molding, the filaments are pulled one or more times, preferably three times, and then textured with either a hot air nozzle or a steam ejector. Molding, drawing and texturing can be carried out in either a one-step or a two-step way, depending on the type of end product required, such as BCF yarn (bulk continuous yarn used to make carpets), CF (continuous yarn used to make fabric and upholstery) used as yarn for the front of carpets, yarn POY (pre-oriented yarn used to obtain a fully oriented yarn), FDY (fully oriented yarn), we use as yarn for textiles, yarn for upholstery or staple yarn, and with parameters set depending on the particular yarn used for producing dyed yarn for the front of carpets, the components that combine to produce the yarn of the invention may each contain pigments or chemical dyes, or finished yarns or fibers can be dyed. Suitable inorganic pigments include, but are not limited to, cadmium mercury, cadmium mercury orange, cadmium sulfide yellow, cadmium sulfoselenide, titanium dioxide, titanium yellow, titanium green, titanium blue, cobalt aluminate, manganese blue, manganese violet, ultramarine red, ultramarine red, ultramarine red, ultramarine red ultramarine violet and the like. Organic pigments include, but are not limited to, permanent red 2B, perylene red, quinacridone red, diazo orange, iazo yellow, isoindolinone, hansa yellow, phthalocyanine green, phthalocyanine blue, quinacridone purple, dopamine purple and the like.
Химические красители включают, но не ограничиваются перечисленным, моно- и дисульфированные кислотные красители, а также трифенилметановые, пиразолоновые, азиновые, хинолиновые красители и нитрокрасители. При использовании пигментные красители могут быть предварительно диспергированы в полиолефиновой ванне перед экструзией полиолефина и образующего фибриллы полимера или могут быть введены после процесса экструзии с использованием системы бокового экструдера.Chemical dyes include, but are not limited to, mono- and disulfonated acid dyes, as well as triphenylmethane, pyrazolone, azine, quinoline dyes and nitro dyes. In use, pigment dyes can be pre-dispersed in a polyolefin bath prior to extrusion of the polyolefin and the fibril forming polymer or can be introduced after the extrusion process using a side extruder system.
Так как элементарные нити из чистого полиолефина не могут обычно быть окрашены химическими кислотными или катионными красителями, пигментные красители обычно используют во время изготовления пряжи, получая при этом полиолефин, окрашенный способом, известным как «крашение в растворе». Крашение в растворе приводит к получению стойкого цвета, который очень устойчив к загрязнению или выцветанию вследствие УФ-лучей.Since filaments of pure polyolefin cannot usually be dyed with chemical acid or cationic dyes, pigment dyes are usually used during the manufacture of yarn, thus obtaining a polyolefin dyed in a manner known as “dyeing in solution”. Dyeing in solution results in a persistent color that is very resistant to fouling or fading due to UV rays.
В противоположность обычным полиолефиновым волокнам и пряжам, волокна и пряжи изобретения можно окрашивать дисперсными красителями помимо использования пигментных красителей во время изготовления, и после окрашивания волокна и пряжи изобретения, как было обнаружено, проявляют свойства устойчивости к загрязнению, аналогичные чистым полиолефиновым волокнам и пряжам.In contrast to the conventional polyolefin fibers and yarns, the fibers and yarns of the invention can be dyed with disperse dyes in addition to using pigment dyes during manufacture, and after dyeing the fibers and yarns of the invention, it has been found to exhibit pollution resistance properties similar to pure polyolefin fibers and yarns.
Кроме того, когда образующий фибриллы полимер, используемый с полиолефином для получения элементарных нитей, является полиамидом, пряжа по изобретению имеет улучшенную окрашиваемость кислотным красителем, цветостойкость и устойчивость к загрязнению, а также имеет улучшенную окрашиваемость катионным красителем, цветостойкость и устойчивость к загрязнению. Однако предпочтительным является использование смеси кислотного красителя и дисперсного красителя для окрашивания элементарных нитей. Смесь красителей может содержать от 0 до приблизительно 50 процентов дисперсного красителя и приблизительно от 50 до приблизительно 100 процентов кислотного красителя. Особенно предпочтительным красителем является смесь приблизительно 50 мас.% кислотного красителя и приблизительно 50 мас.% дисперсного красителя. Когда используемым полимером является сложный полиэфир, предпочтительно используют дисперсный краситель. Дисперсные красители обычно используют с жидкостью-носителем, которая является совместимой с конкретным красителем, подходящие жидкости-носители являются известными для специалиста в данной области. Количество красителя в жидкости-носителе, используемой для крашения элементарных нитей, может составлять приблизительно от 0,15 до приблизительно 0,7 мас.% красителя и жидкости-носителя, предпочтительно, от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,5 мас.% красителя и жидкости-носителя.In addition, when the fibril-forming polymer used with the polyolefin for producing filaments is polyamide, the yarn of the invention has improved acid dyeability, color fastness and pollution resistance, and also has improved cationic dye coloring, color fastness and pollution resistance. However, it is preferable to use a mixture of acid dye and dispersed dye for dyeing filaments. The dye mixture may contain from 0 to about 50 percent dispersed dye and from about 50 to about 100 percent acid dye. A particularly preferred colorant is a mixture of about 50 wt.% Acid dye and about 50 wt.% Dispersed dye. When the polymer used is a polyester, disperse colorant is preferably used. Dispersed dyes are usually used with a carrier fluid that is compatible with a particular dye, suitable carrier fluids are known to those skilled in the art. The amount of dye in the carrier fluid used for dyeing filaments can be from about 0.15 to about 0.7 wt.% Of the dye and carrier fluid, preferably from about 0.2 to about 0.5 wt.% Of the dye and carrier fluid.
Для крашения элементарных нитей одинарные нити, предпочтительно, сначала промывают горячей водой, обычно содержащей приблизительно 0,5 мас.% основания, такого как NaOH, KOH или NH3OH. Температура горячей воды для промывки составляет приблизительно от 60°С до приблизительно 80°С, и вода должна быть достаточно горячей для удаления любых остаточных масел отделки, которые могут быть на элементарных нитях.For dyeing filaments, the single filaments are preferably rinsed first with hot water, usually containing about 0.5% by weight of a base such as NaOH, KOH or NH 3 OH. The temperature of the hot wash water is from about 60 ° C to about 80 ° C, and the water should be hot enough to remove any residual finishing oils that may be on the filaments.
После промывания элементарные нити, предпочтительно, окрашивают в красильной ванне при температуре приблизительно от 90°С до приблизительно 100°С в течение, по меньшей мере, 15 минут или дольше. Волокно или пряжа, изготовленная из смеси полиолефин/сложный полиэфир, может быть окрашена с использованием приблизительно от 0,2 до приблизительно 0,6 мас.% дисперсного красителя при такой же температуре и давлении или при температуре, составляющей приблизительно от 115°С до приблизительно 120°С, при поддержании красителя при слабом давлении.After washing, the filaments are preferably dyed in a dye bath at a temperature of from about 90 ° C to about 100 ° C for at least 15 minutes or longer. A fiber or yarn made from a polyolefin / polyester blend may be dyed using from about 0.2 to about 0.6 wt.% Dispersible dye at the same temperature and pressure or at a temperature of from about 115 ° C. to about 120 ° C, while maintaining the dye at low pressure.
Когда используют образующий фибриллы полиамидный базовый полимер или любой другой полимер, содержащий реакционноспособные группы, подобные аминогруппе -NH2 или группе -СООН, полиолефиновую базовую синтетическую пряжу изобретения можно окрашивать кислотными или катионными реакционноспособными красителями с дисперсными красителями или без них, с использованием систем высокого давления с давлениями, составляющими приблизительно от 1 до приблизительно 5 бар. В данном случае можно получить очень стабильную окраску, устойчивую к действию промывания, шампуня, УФ-света и озона, в случае волокон и пряж, подвергнутых действию температур приблизительно до 100°С.When a fibril-forming polyamide base polymer or any other polymer containing reactive groups like the —NH 2 amino group or —COOH group is used, the polyolefin base synthetic yarn of the invention can be dyed with acid or cationic reactive dyes with or without dispersed dyes using high pressure systems with pressures of about 1 to about 5 bar. In this case, you can get a very stable color, resistant to the action of washing, shampoo, UV light and ozone, in the case of fibers and yarns, exposed to temperatures up to approximately 100 ° C.
Различные признаки и аспекты изобретения теперь будут иллюстрированы со ссылкой на следующие неограничивающие примеры.Various features and aspects of the invention will now be illustrated with reference to the following non-limiting examples.
Пример 1Example 1
Два типа полипропиленового полимера оценивали в сухой смеси, содержащей 15 мас.% гранул найлона 6, имеющего относительную вязкость 2,7 (типа BS-700 от BASF Corporation) и 85 мас.% гранул полипропилена, имеющего индекс расплава 20 (5-1466 из Union Carbide Corporation), и гранул полипропилена, имеющего индекс расплава 9 (5Е40 из Union Carbide Corporation). Гранулы 5Е40 имели коэффициент кристалличности 50-55%. Сухую смесь подавали из сырьевого бункера непосредственно в экструдер горячего расплава 1° дюйма, где получали гомогенную расплавленную смесь. 85 мас.% полипропиленовая часть состояла из 4 мас.% концентрата бежевого красящего вещества (SCC 13524 от Standridge Color Corporation) и 2 мас.% привитого малеинового ангидрида (POLYBOND 3200 от Uniroyal Chemical Company). Расплавленную смесь затем перекачивали через блок сит для удаления любых частиц, больше чем 20 микрон. Пропущенную через сито смесь выдавливали через фильеру, имеющую 67 капиллярных отверстий формы с тремя выступами, чтобы получить элементарные нити. Каждый капилляр с тремя выступами имел длину выступа 0,0205 дюйма и ширину выступа 0,008 дюйма. Скорость экструзии была 0,25 фунта в час на отверстие капилляра при 260°С, в результате чего получали скорость смещения 3245 обратных секунд. Пряжу для ковров пряли из образованных таким образом элементарных нитей одностадийным способом. Формование-вытяжку проводили с использованием условий экструзии найлона 6 при 1200 м/мин. Элементарные нити, имеющие форму с тремя выступами, пряли при 3900 денье на 67 элементарных нитей при температуре 256°С. Пряжу вытягивали три раза при 125°С и текстурировали через сопло с горячим воздухом при 150°С. Вытягивание давало текстурированную пряжу, имеющую 1150 денье на 67 элементарных нитей. Отношение релаксации было 0,71:1 и целевым денье после вытягивания было 1150 на 67 элементарных нитей. Физические свойства пряж, изготовленных по данному способу, и сравнительных пряж даны в следующей таблице 1.Two types of polypropylene polymer were evaluated in a dry mixture containing 15
опытаNo.
experience
15 мас.% РА (BS-700)85 wt.% PP (5-1466)
15 wt.% RA (BS-700)
15 мас.% РА (BS-700)85 wt.% PP (5E40)
15 wt.% RA (BS-700)
Как показано в указанных выше примерах, смеси полипропилена и найлона проявляли по существу более слабое удлинение, чем чистые полимеры либо полипропилена, либо найлона, тогда как другие свойства волокон были по существу одинаковыми. Волокно, изготовленное с найлоном 6 и полипропиленом, имеющее индекс расплава 9, проявляло самый высокий предел прочности на разрыв и удлинение при разрыве смешанных полимеров.As shown in the above examples, mixtures of polypropylene and nylon showed substantially weaker elongation than pure polymers of either polypropylene or nylon, while other properties of the fibers were essentially the same. A fiber made with
Пример 2Example 2
Пряжи для лицевой стороны ковров получали из волокон, образованных в примере 1. Для получения пряжи, подходящей для лицевой стороны ковров, элементарные нити смеси полиолефин/найлон (РР/РА) с 1150 денье скручивали и подвергали термической усадке. Скручивание элементарных нитей было 4,25Ч4,25 tpi (число кручений на дюйм) и пряжу подвергали термической усадке на камере для придания волокну извитости SUPERBA при туннельной температуре 132°С для полипропиленового контрольного образца и 121°С для найлонового контрольного образца.The yarns for the front side of the carpets were obtained from fibers formed in Example 1. To obtain yarn suitable for the front side of the carpets, the polyolefin / nylon (PP / PA) blend yarns were twisted and heat-shrinked from 1150 denier. The twisting of the filaments was 4.25 × 4.25 tpi (number of torsions per inch) and the yarn was heat-shrinked on a chamber to impart SUPERBA crimp fiber at a tunnel temperature of 132 ° C for a polypropylene control sample and 121 ° C for a nylon control sample.
После скручивания и термической усадки пряжу изобретения прошивали на широком ткацком станке в разрезном ворсе 28 унций, имеющем 24 шва и высоту ворса 21/32 дюйма. Оценку полового покрытия проводили после 20000 проездов.After twisting and heat shrinkage, the yarn of the invention was sewn on a wide loom in a split pile of 28 ounces, having 24 seams and a pile height of 21/32 inches. Sexual coverage was evaluated after 20,000 drives.
15 мас.% РА (BS-700)85 wt.% PP (5-1466)
15 wt.% RA (BS-700)
15 мас.% РА (BS-700)85 wt.% PP (5E40)
15 wt.% RA (BS-700)
Как показано указанными выше сравнениями, ковер, полученный из волокон РР/РА, проявлял оценку как половое покрытие Carpet Research Institute (CRI) на 29-62% лучше, чем пряжа из чистого полипропилена, и в опыте 4 проявлял оценку как половое покрытие на 18% лучше, чем пряжа из чистого найлона.As shown by the above comparisons, a carpet made from PP / PA fibers rated Carpet Research Institute (CRI) as 29–62% better than pure polypropylene yarn, and in
Пример 3Example 3
Были проведены испытания на формование с использованием нескольких типов полипропилена (РР), а именно UC 1465 и UC 5Е40 из Union Carbide и ХА16 из Amoco. Выбранный полипропилен и найлон 6 с относительной вязкостью 2,7 (AQ 27000 из Aquafil) по отдельности подавали из двух загрузочных ящиков в экструдер оборудования для формования с целью получения пряжи BCF для лицевой части ковров. Агент совместимости на основе полипропилена, содержащий малеиновый ангидрид, предварительно сшитый с молекулой полипропилена (РР-АМ), вводили при помощи третьего загрузочного ящика в систему экструзии. Во время испытаний использовали стандартный шнек с зоной гомогенизации Barmag.Molding tests were carried out using several types of polypropylene (PP), namely UC 1465 and UC 5E40 from Union Carbide and XA16 from Amoco. The selected polypropylene and
Использовали фильеру с 64 отверстиями, имеющими отношение L/D 3, со скоростью смещения у капилляра приблизительно 2900 обратных секунд. Смесь полимеров приводится в таблице 3. До подачи в экструдер как найлон 6 (РА6), так и РР-АМ сушили. Содержание влаги в РА6 было менее, чем приблизительно 500 частей на миллион (млн-1), а именно 300 частей на миллион.A die with 64 openings having an L /
Экструзию проводили в шнеке с зонной гомогенизацией 21/2 дюйма. Расплавленную смесь перекачивали в блок сит для удаления любых частиц, больших, чем 30 микрон. Просеянную смесь выдавливали через фильеру с 64 отверстиями с тремя выступами. Пряжу затем вытягивали с коэффициентом удлинения 4 и текстурировали горячим воздухом при 130°С. Обработку проводили при скорости вытягивания 2200 м/мин. Конечный номер пряжи был 1330 dtex. Свойства пряжи приводятся в следующей таблице 3 и предел прочности на разрыв иллюстрируется на фиг.4.The extrusion was carried out in a screw zone with homogenizing a 2 1/2 inches. The molten mixture was pumped into a block sieve to remove any particles larger than 30 microns. The sieved mixture was extruded through a 64-hole die with three protrusions. The yarn was then stretched with an elongation factor of 4 and textured with hot air at 130 ° C. The treatment was carried out at a drawing speed of 2200 m / min. The final yarn number was 1330 dtex. The properties of the yarn are given in the following table 3 and the tensile strength is illustrated in figure 4.
и РР и различных номеров пряжи. Результаты показаны в следующей таблице 4.and PP and various numbers of yarn. The results are shown in the following table 4.
Указанные выше результаты показывали, что физические свойства пряжи, изготовленной по данному изобретению, не изменяются значительно с изменением концентрации компонентов. Смеси, показанные в таблице 4, показывают применимость пряжи, изготовленной по настоящему изобретению в пределах широкого диапазона композиций.The above results showed that the physical properties of the yarn made according to this invention do not change significantly with a change in the concentration of the components. The mixtures shown in table 4 show the applicability of the yarn made according to the present invention within a wide range of compositions.
Пример 5Example 5
Чтобы оценить эффективность синтетической пряжи, в качестве пряжи для лицевой стороны ковров изготовили пряжу с воздушными переплетениями 1330/64Ч2. Пряжу прошивали на машине для выработки прошивных ковров 1/10 дюйма с высотой ворса 5 мм и двумя различными конструкциями, чтобы достичь плотности ворса 450 и 550 г/м2. Ковер окрашивали в ванне с использованием дисперсных красителей (дисперсные красители Dystar) и испытывали по способу касторового стула и способу испытания прочности в барабане Веттермана. Испытание по способу испытания прочности в барабане Веттермана проводили имитацией испытания на износ по ASTM D5417. Степень износа, проявляемую образцами, определяли визуальной оценкой относительно фотографических стандартов износа от The Carpet and Rug Institute (CRI Reference Scale, доступен от CRI, P.O. Box 2048, Dalton, Ga., USA). Каждый из обычных типов конструкции ковров имеет соответствующий комплект фотографических примеров неизношенных и изношенных образцов. Уровни износа составляли от 5 до 1, где 5 представляет собой отсутствие видимого износа и 1 представляет собой значительный износ.To evaluate the effectiveness of synthetic yarn, 1330 / 64CH2 yarn with air weaving was made as yarn for the front side of carpets. The yarn was stitched on a machine to produce 1/10 inch piercing carpets with a pile height of 5 mm and two different designs to achieve a pile density of 450 and 550 g / m 2 . The carpet was stained in a bath using dispersed dyes (Dystar dispersed dyes) and tested by the method of castor stool and the Vetterman drum strength test method. The test by the Vetterman drum strength test method was carried out by simulating a wear test according to ASTM D5417. The degree of wear exhibited by the samples was determined by visual assessment of photographic wear standards from The Carpet and Rug Institute (CRI Reference Scale, available from CRI, PO Box 2048, Dalton, Ga., USA). Each of the common types of carpet designs has a corresponding set of photographic examples of unworn and worn patterns. Levels of wear ranged from 5 to 1, where 5 represents the absence of visible wear and 1 represents significant wear.
Результаты испытания касторового стула и испытания на барабане Веттермана определяли на коврах 450 и 550 г/м2, изготовленных с пряжей, полученной по данному изобретению, по сравнению с ковром, изготовленным с использованием пряжи из 100 мас.% найлона 6 (РА) и пряжи из 100 мас.% РР, имеющих одинаковые характеристики. Результаты представлены в таблице 5 как функция плотности ковра и типа полимера.The test results of the castor chair and the Vetterman drum test were determined on carpets 450 and 550 g / m 2 made with the yarn obtained according to this invention, compared with a carpet made using yarn from 100 wt.% Nylon 6 (RA) and yarn from 100 wt.% PP having the same characteristics. The results are presented in table 5 as a function of carpet density and polymer type.
15 мас.% РА85 wt.% PP
15 wt.% RA
Как показано указанными выше сравнениями, пряжа, изготовленная по настоящему изобретению, проявляет поведение износа, которое лучше, чем поведение износа ковра из пряжи чистого РР и сравнимо с поведением износа ковра из пряжи чистого найлона 6.As shown by the above comparisons, the yarn made according to the present invention exhibits a wear behavior that is better than the wear behavior of a carpet from pure PP yarn and is comparable to the wear behavior of a carpet from
Пример 6Example 6
Формование смеси, содержащей 20 мас.% найлона 6 и 3 мас.% агента совместимости, проводили с использованием различных фильер, характеризующихся отношениями L/D, составляющими от 2 до 15. Фильеры были изготовлены различных размеров, чтобы поддерживать постоянную скорость сдвига приблизительно 2900 обратных секунд. Характеристики формования пряжи BCF 1330 dtex/64 элементарные нити были сходными с характеристиками примера 3.The molding of a mixture containing 20
После формования проводили металлографический анализ для оценки распределения найлона 6 в элементарных нитях. Поверхность элементарных нитей анализировали с использованием сканирующего электронного микроскопа Jeol (SEM) в лабораториях университета Тренто в Италии до и после их погружения в уксусную кислоту, чтобы удалить найлон 6 на наружной поверхности пряжи. Микрофотографии, обозначенные фиг. 5-8, показывают количество найлона 6, присутствующего на наружной поверхности элементарных нитей и доступного для общего загрязнения или загрязнения в виде темных областей или отверстий, где найлон 6 растворялся кислотой с поверхности элементарных нитей для каждого из использованных отношений L/D.After molding, a metallographic analysis was performed to evaluate the distribution of
Результаты анализа, проведенного на пряже BCF, полученной соответственно с использованием отношений L/D 2, 3, 6, 15, показали, что значительное количество полимера найлона 6 присутствовало на наружной поверхности элементарных нитей для отношения L/D меньше, чем 3. При отношении L/D 3 или выше поверхность элементарных нитей по существу лишена найлона 6.The results of the analysis carried out on BCF yarn obtained respectively using L / D ratios of 2, 3, 6, 15 showed that a significant amount of
Пример 7Example 7
Формование смеси проводили в соответствии с примером 3, но пряжа имела дельта-форму поперечного сечения, а не поперечное сечение с тремя выступами. Ванну для крашения на основе полипропилена использовали для получения раствора окрашенной пряжи. Использовали концентраты как бежевого, так и черного красящего вещества. Смесь имела следующий состав: 72 мас.% полипропилена (РР), 20 мас.% найлона 6 (РА6), 6 мас.% полипропилена с привитым малеиновым ангидридом (РР-АМ), 2 мас.% концентрата красящего вещества. Пряжу BCF экструдировали формованием через фильеру с отверстиями с поперечным сечением дельта-формы. Скорость сдвига внутри многоканального экструдера была 2900 обратных секунд и отношение L/D многоканального экструдера было равно 3. Скорость формования-вытягивания была 2500 м/мин. Текстурирование горячим воздухом проводили при 130°С. Степень вытяжки была 4,5. После формования полученная пряжа имела номер 650 dtex с 30 элементарными нитями. Пряжа имела предел прочности на разрыв 3,35 г/dtex (3,7 г/денье) с удлинением при разрыве 45% и повышение в пределе прочности на разрыв 15% по сравнению со 100 мас.% РР.The molding of the mixture was carried out in accordance with example 3, but the yarn had a delta cross-sectional shape, and not a cross-section with three protrusions. A polypropylene-based dyeing bath was used to prepare a dyed yarn solution. Concentrates of both beige and black dye were used. The mixture had the following composition: 72 wt.% Polypropylene (PP), 20 wt.% Nylon 6 (PA6), 6 wt.% Polypropylene with grafted maleic anhydride (PP-AM), 2 wt.% Dye concentrate. BCF yarn was extruded by molding through a die with holes with a cross section of a delta shape. The shear rate inside the multi-channel extruder was 2900 reverse seconds and the L / D ratio of the multi-channel extruder was 3. The molding-stretching speed was 2500 m / min. Hot air texturing was performed at 130 ° C. The degree of extraction was 4.5. After molding, the yarn obtained was numbered 650 dtex with 30 filaments. The yarn had a tensile strength of 3.35 g / dtex (3.7 g / denier) with an elongation at break of 45% and an increase in tensile strength of 15% compared with 100 wt.% PP.
Пряжу окрашивали с использованием машины Ahiba дисперсным красителем при 95°С в течение 30 минут. Затем определяли цветостойкость после промывания. Промывание проводили в течение 30 минут с использованием водного раствора с коммерческим шампунем при рН 7. Регистрировали температуру, при которой цвет начинал изменяться. Результаты показали, что только слабое изменение цвета имело место при промывании при температурах до 85°С.The yarn was dyed using an Ahiba machine with disperse dye at 95 ° C for 30 minutes. Then, color fastness was determined after washing. Washing was carried out for 30 minutes using an aqueous solution with commercial shampoo at pH 7. The temperature was recorded at which the color began to change. The results showed that only a slight color change occurred when washing at temperatures up to 85 ° C.
Пример 8Example 8
Формование смеси проводили по описанию примера 7 для получения окрашенной в растворе пряжи. Использовали концентраты как бежевого, так и черного красителя. Смесь имела следующий состав: 72 мас.% РР, 20 мас.% РА6, 6 мас.% РР-АМ, 2 мас.% концентрата красителя. Пряжу BCF экструдировали через фильеру с отверстиями, имеющими в поперечном сечении дельта-форму. Скорость сдвига внутри фильеры была 2900 обратных секунд и отношение L/D фильеры было равно 3. Скорость формования-вытягивания была 2500 м/мин. Текстурирование горячим воздухом проводили при 130°С. Степень вытяжки была 4,5. После формования полученная пряжа имела номер пряжи 650 dtex с 30 элементарными нитями.The mixture was formed as described in Example 7 to obtain a yarn dyed in solution. Used concentrates of both beige and black dye. The mixture had the following composition: 72 wt.% PP, 20 wt.% PA6, 6 wt.% PP-AM, 2 wt.% Dye concentrate. BCF yarn was extruded through a die with openings having a delta cross section. The shear rate inside the die was 2900 reverse seconds and the L / D ratio of the die was 3. The spin-draw speed was 2500 m / min. Hot air texturing was performed at 130 ° C. The degree of extraction was 4.5. After molding, the resulting yarn had a 650 dtex yarn number with 30 filaments.
Пряжа имела предел прочности на разрыв 3,05 г/dtex (3,4 г/денье) с удлинением при разрыве 45% и повышением в пределе прочности на разрыв 15% по сравнению со 100 мас.% РР.The yarn had a tensile strength of 3.05 g / dtex (3.4 g / denier) with an elongation at break of 45% and an increase in tensile strength of 15% compared with 100 wt.% PP.
Пряжу ткали для использования в качестве обивочного материала, половых покрытий, ткани для обивки сидений, ткани для отделки, панелей. Было изготовлено несколько тканей с различной плотностью как функцией конечного применения.The yarn was woven for use as upholstery, flooring, fabric for upholstery, fabrics for decoration, panels. Several fabrics with different densities were produced as a function of end use.
Получали характеристику износостойкости ткани с плотностью 11,6 нитей/см, общей плотностью 454 г/м2; содержание основы было 46,6% с сохраняемой плотностью по утку 53,3%. Испытание прочности на истирание ткани проводили с использованием найлоновой щетки с усилием 0,8 кг/см2 и данные сравнивали с прочностью стандартной ткани на основе сложного полиэфира с использованием такой же плотности после такого же типа испытания. Испытание полиэфирной ткани останавливали после 2500 циклов и после 10000 циклов для заявленной ткани. Результаты представлены на фиг.9а (полиэфирная ткань после 2500 циклов чистки щеткой) и фиг.9b (ткань изготовлена с волокном по примеру 8 после 10000 циклов чистки щеткой).Received the characteristic of wear resistance of the fabric with a density of 11.6 threads / cm, a total density of 454 g / m 2 ; the base content was 46.6% with a stored duck density of 53.3%. The abrasion test of the fabric was carried out using a nylon brush with a force of 0.8 kg / cm 2 and the data were compared with the strength of a standard fabric based on complex polyester using the same density after the same type of test. The polyester fabric test was stopped after 2500 cycles and after 10000 cycles for the claimed fabric. The results are shown in FIG. 9a (polyester fabric after 2500 brush cycles) and FIG. 9b (fabric made with the fiber of Example 8 after 10,000 brush cycles).
Пример 9Example 9
Заявленную синтетическую пряжу изготовляли на оборудовании формования POY. Смесь 83 мас.% РР, 15 мас.% РА6, 2 мас.% РР-АМ предварительно смешивали и пропускали в экструдер после сушки до содержания влаги ниже 300 м.д. Формование проводили при трех скоростях (2000, 2500 и 3000 м/мин). Было получена пряжа 100/24 POY. Полученные в результате механические свойства POY представлены в нижеследующей таблице. После формования получали FDY. Применяли коэффициент вытягивания 1,374 с использованием температуры прядильного диска 60°С. Результаты представлены в таблице 6.The claimed synthetic yarn was made using POY spinning equipment. A mixture of 83 wt.% PP, 15 wt.% PA6, 2 wt.% PP-AM was pre-mixed and passed into the extruder after drying to a moisture content below 300 ppm. Molding was carried out at three speeds (2000, 2500 and 3000 m / min). 100/24 POY yarn was obtained. The resulting mechanical properties of POY are presented in the table below. After molding, FDY was obtained. A draw coefficient of 1.374 was used using a spinning disk temperature of 60 ° C. The results are presented in table 6.
Эффективность заявленной синтетической пряжи в терминах эластичности и механических свойств как функцию температуры характеризовали при высоких температурах и сравнивали с эффективностью такого же волокна, полученного с использованием 100 мас.% РР. Испытывали также влияние тепловой обработки. Эластичность пряжи оценивали с использованием лабораторных испытаний приданием пряже деформации и оценкой ее способности возвращаться к прежнему состоянию после удаления нагрузки. Испытания проводили при комнатной температуре и при высоких температурах. В испытаниях, проведенных с использованием динамической аппаратуры в University of Trento, Department of Materials, максимальную деформацию 16 мм налагали на пряжу с частотой 5 Гц. Для испытания пряжи на одинарную элементарную нить налагали статическую нагрузку 0,05 N/dtex. Влияние температуры достигали повышением температуры во время испытания со скоростью 3°С/мин. Результаты представлены на фиг.10 для пряжи FDY, изготовленной при 3000 м/мин. На кривой (А) показано поведение пряжи по данному изобретению, полученной с 83 мас.% РР, 15 мас.% РА, тогда как на кривой (В) показано поведение такой же пряжи после термообработки при 130°С в течение 5 мин. Для сравнения на кривой (С) показана деформация пряжи из чистого РР без термообработки и с такой же термообработкой при 125°С в течение 5 мин (кривая D).The effectiveness of the claimed synthetic yarn in terms of elasticity and mechanical properties as a function of temperature was characterized at high temperatures and compared with the efficiency of the same fiber obtained using 100 wt.% PP. The effects of heat treatment were also tested. The elasticity of the yarn was evaluated using laboratory tests giving the yarn a strain and evaluating its ability to return to its previous state after removing the load. The tests were carried out at room temperature and at high temperatures. In tests conducted using dynamic apparatus at the University of Trento, Department of Materials, a maximum strain of 16 mm was applied to the yarn at a frequency of 5 Hz. To test the yarn, a static load of 0.05 N / dtex was applied to a single filament. The effect of temperature was achieved by increasing the temperature during the test at a rate of 3 ° C / min. The results are presented in FIG. 10 for FDY yarn made at 3000 m / min. Curve (A) shows the behavior of the yarn according to this invention obtained with 83 wt.% PP, 15 wt.% PA, while curve (B) shows the behavior of the same yarn after heat treatment at 130 ° C for 5 min. For comparison, curve (C) shows the deformation of yarn from pure PP without heat treatment and with the same heat treatment at 125 ° C for 5 min (curve D).
На фиг.10 показано, что пряжа, изготовленная по настоящему изобретению (кривая А), обеспечивала значительно более высокое сохранение формы при комнатной температуре, по сравнению с пряжей из 100 мас.% РР (кривая С), которая начиналась, имея необратимую деформацию при температуре выше -20°С, т.е. выше ее температуры стеклования. При 25°С деформация заявленной пряжи была ниже 3%, что указывало на превосходную эластичность, тогда как пряжа из 100 мас.% РР достигала уже 30% остаточной деформации.Figure 10 shows that the yarn made according to the present invention (curve A), provided significantly higher shape retention at room temperature, compared with a yarn of 100 wt.% PP (curve C), which began, having an irreversible deformation at temperature above -20 ° C, i.e. higher than its glass transition temperature. At 25 ° C, the deformation of the declared yarn was below 3%, which indicated excellent elasticity, while yarn from 100 wt.% PP already reached 30% residual deformation.
Испытания показали также значительно лучшие механические свойства пряжи, изготовленной по настоящему изобретению, даже при высокой температуре. Фактически, остаточная деформация пряжи, изготовленной по изобретению, при 50°С составляет только приблизительно 10% и только 20% (кривая В), если термическую обработку при 130°С проводили в течение 5 мин. Наоборот, более чем 60% остаточную деформацию наблюдали для пряжи из чистого РР (кривая С), которая превышала 100%, если пряжа была подвергнута термической обработке (кривая D).Tests also showed significantly better mechanical properties of the yarn made according to the present invention, even at high temperature. In fact, the residual deformation of the yarn made according to the invention at 50 ° C is only about 10% and only 20% (curve B) if the heat treatment at 130 ° C was carried out for 5 minutes On the contrary, more than 60% residual deformation was observed for pure PP yarn (curve C), which exceeded 100% if the yarn was subjected to heat treatment (curve D).
Примеры использования пряжи по изобретению включают, но не ограничиваются перечисленным: нижнее белье, верхняя одежда, спортивная одежда, шелк для кромок, носки, одежда, веревки, фильтры для химической промышленности.Examples of the use of yarn according to the invention include, but are not limited to: underwear, outerwear, sportswear, silk for edges, socks, clothing, ropes, filters for the chemical industry.
После описания и иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления изобретение должно быть понятно, что специалистом в данной области для данного изобретения могут быть сделаны различные модификации, перестановки и замены без выхода за пределы существа и объема предлагаемой формулы изобретения.After describing and illustrating preferred embodiments, the invention should be understood that various modifications, permutations, and replacements may be made by a person skilled in the art for this invention without departing from the spirit and scope of the proposed claims.
Claims (30)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113106/12A RU2278187C2 (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Improved synthetic fibers based on polyolefins and a method for fabrication thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113106/12A RU2278187C2 (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Improved synthetic fibers based on polyolefins and a method for fabrication thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004113106A RU2004113106A (en) | 2005-03-27 |
RU2278187C2 true RU2278187C2 (en) | 2006-06-20 |
Family
ID=35560359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004113106/12A RU2278187C2 (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Improved synthetic fibers based on polyolefins and a method for fabrication thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278187C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2533675C1 (en) * | 2011-09-26 | 2014-11-20 | Канека Корпорейшн | Fire resistant yarn, fabric, clothing and fire resistant workwear |
RU2541285C2 (en) * | 2009-05-18 | 2015-02-10 | Аутонойм Менеджмент Аг | Tufted carpet for automobile applications |
-
2001
- 2001-09-28 RU RU2004113106/12A patent/RU2278187C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541285C2 (en) * | 2009-05-18 | 2015-02-10 | Аутонойм Менеджмент Аг | Tufted carpet for automobile applications |
RU2533675C1 (en) * | 2011-09-26 | 2014-11-20 | Канека Корпорейшн | Fire resistant yarn, fabric, clothing and fire resistant workwear |
US9091000B2 (en) | 2011-09-26 | 2015-07-28 | Kaneka Corporation | Flameproof spun yarn, fabric, clothes and flameproof work clothes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004113106A (en) | 2005-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5811040A (en) | Process of making fiber for carpet face yarn | |
EP1869129B1 (en) | Dyed polyolefin yarn and textile fabrics using such yarns | |
AU666818B2 (en) | Process for producing phosphorescent yarn and yarn produced by the process | |
US5587118A (en) | Process for making fiber for a carpet face yarn | |
US5620797A (en) | Polypropylene and polyester conjugate carpet face yarn | |
KR102631592B1 (en) | Saltable polyolefin fibers and fiber structures made thereof | |
JP5105619B2 (en) | Original polyethylene terephthalate false twisted yarn, method for producing the same, and carpet using the same | |
US20040180200A1 (en) | Polyolefin-based synthetic fibers and method therefor | |
JP7081153B2 (en) | False twisted yarn made of dyeable polyolefin fiber | |
US5597650A (en) | Conjugate carpet face yarn | |
US6312783B1 (en) | Polypropylene-based carpet yarn | |
CA2461945C (en) | Improved polyolefin-based synthetic fibers and method therefor | |
RU2278187C2 (en) | Improved synthetic fibers based on polyolefins and a method for fabrication thereof | |
AU2001294875A1 (en) | Improved polyolefin-based synthetic fibers and method therefor | |
AU2015305567B2 (en) | Synthetic fibers with enhanced stain resistance and methods of making the same | |
JP2019127679A (en) | Dyeable polyolefin core sheath type composite fiber and fiber structure made thereof | |
PL200279B1 (en) | Improved polyolefin-based synthetic fibers and method therefor | |
ZA200403007B (en) | Improved polyolefin-based synthetic fibers and method therefor. | |
JP2738575B2 (en) | Polyamide thick and thin yarn | |
SA04250049B1 (en) | Process for Manufacturing Synthetc Fibers and Yarns with Improved Properties and Synthetic Yarn Obtained Thereby |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120929 |