專利名稱：含氟聚合物混紡紗的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及含氟聚合物紗和其它紗的混紡物。
2.相關(guān)技術(shù)描述美國(guó)專利公開2002/0079610A1公開了在高于含氟聚合物熔點(diǎn)的高溫熔融紡絲含氟聚合物紗以相對(duì)于現(xiàn)有含氟聚合物紗和方法的高生產(chǎn)速率生產(chǎn)高韌度紗。公開了在形成紗前將著色劑加入至含氟聚合物中，即在熔融紡絲前將顏料加入至共聚物中以使熔紡紗具有顏料的顏色，取決于顏料濃度。熔融紡絲之前將著色劑(顏料)加入至含氟聚合物的原因是含氟聚合物紗的化學(xué)惰性使得實(shí)際上用傳統(tǒng)的紡織纖維染色方法和紡紗后染色不能染色。通過(guò)提供能夠?qū)⑽慈旧募嗈D(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N各樣顏色的更大通用性，染料優(yōu)于顏料。含氟聚合物紗沒(méi)有提供這種通用性。因此，不用顏料染色，含氟聚合物顯示的是本色，其從白色至乳白色(半透明)到透明。含氟聚合物紗的另一個(gè)問(wèn)題是它們不具有普通高韌度合成紡織纖維紗，即聚酯和聚酰胺通常大于5.9gpd(克/旦)的強(qiáng)度。如上述專利公開的實(shí)施例9中公開的，在不同速率下熔紡PFA聚合物(四氟乙烯/全氟(丙基乙烯醚))共聚物以生產(chǎn)韌度/伸長(zhǎng)率為0.94-1.10gpd/68-80％伸長(zhǎng)率和1.41gpd/25％伸長(zhǎng)率的紗，顯示出通常隨韌度增加伸長(zhǎng)率下降的情況。專利公開中制備的最大韌度紗公開于實(shí)施例26，其中乙烯/四氟乙烯共聚物紗具有2.44gpd的韌度和18.8％的伸長(zhǎng)率。
發(fā)明概述本發(fā)明一方面解決了為含氟聚合物提供顏色的問(wèn)題，該含氟聚合物沒(méi)有加入顏色，即它既沒(méi)有著色也沒(méi)有染色，后者因?yàn)楹酆衔锊荒苡脗鹘y(tǒng)的紡織纖維染料和染色方法染色。解決該問(wèn)題的實(shí)施方案可以描述為至少第一和第二紗的混紡紗，所述第一紗包括含氟聚合物纖維，而所述第二紗包括至少一種包含聚酯、聚酰胺或丙烯酸類染色或可染色的纖維。盡管第一和第二紗可以通過(guò)在一起捻線而混合成混紡紗，但混合紗的優(yōu)選方法是通過(guò)空氣噴射混紡方法多根并合的。在與第一紗混合的時(shí)候第二紗可以是未染色的，隨后對(duì)混紡紗染色，其僅染色第二紗。替代地，可以在與第一紗結(jié)合之前染色第二紗。在二者之一的實(shí)施方案中，混紡紗呈現(xiàn)第二紗的顏色，當(dāng)通過(guò)多根并合混合紗時(shí)顏色最均勻?；旒徏喌暮酆衔锛喗M分的耐候性(化學(xué)穩(wěn)定性、潮濕、日光、高低溫度暴露)使得它特別對(duì)室外應(yīng)用有用。特別優(yōu)選的應(yīng)用是包含多根混紡紗的縫紉線，以實(shí)現(xiàn)所需斷裂韌度?？p紉線可有多種顏色供使用，以匹配可用的多種顏色織物。借助于構(gòu)成第二紗的聚酯、聚酰胺和/或丙烯酸類纖維的可染性，本發(fā)明縫紉線具有可被多種顏色染色的通用性。優(yōu)選本發(fā)明的縫紉線包括粘合劑。第二紗的粘合劑不是正常地粘著于含氟聚合物，因?yàn)橐阎暮酆衔锞哂胁徽承再|(zhì)。令人驚訝地，對(duì)混紡紗施用粘合劑起到將含氟聚合物和第二紗粘結(jié)在一起的作用，以便通過(guò)使用傳統(tǒng)的工業(yè)縫紉裝置，得到的粘結(jié)縫紉線可以提供最可靠(沒(méi)有缺陷)的縫紉。
本發(fā)明的另一個(gè)方面解決了含氟聚合物紗本身韌度小于某些應(yīng)用所需韌度的問(wèn)題。通過(guò)如上所述的第一和第二紗的混紡紗解決該問(wèn)題，其中所述第二紗的伸長(zhǎng)率和韌度使得所述混紡紗的整體韌度比第一紗本身的大至少1gpd。聚酯和聚酰胺紗一般具有高伸長(zhǎng)率，以便如果在對(duì)混紡紗施加的張力下第二紗勉強(qiáng)伸長(zhǎng)而第一紗的伸長(zhǎng)過(guò)大，導(dǎo)致第一紗斷裂，僅比第一紗更強(qiáng)的第二紗不產(chǎn)生更強(qiáng)的混紡紗。因此，優(yōu)選第二紗的伸長(zhǎng)率應(yīng)不大于第一紗的伸長(zhǎng)率。然而這難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楦唔g度第二紗具有高伸長(zhǎng)率，例如大于20，而高韌度第一紗通常具有較低的伸長(zhǎng)率，例如小于15％。令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)雖然第二紗比第一紗具有更高的伸長(zhǎng)率，但第二紗仍然可以增加混紡紗的韌度。優(yōu)選，第二紗的伸長(zhǎng)率比第一紗的高10％以下，即，如果第一紗具有10％的伸長(zhǎng)率，則第二紗的伸長(zhǎng)率應(yīng)該小于20％。
優(yōu)選含氟聚合物紗盡可能強(qiáng)，以便在室外應(yīng)用中當(dāng)?shù)诙喌膹?qiáng)度因?yàn)樘鞖鉁p低時(shí)，混紡紗的第一紗組分提供特定應(yīng)用需要的足夠殘余強(qiáng)度。因此，優(yōu)選混紡紗中第一紗具有至少2gpd的韌度，而所述第二紗的韌度是至少5.9gpd，第二紗具有前段所述的伸長(zhǎng)率。通常第一紗的韌度不超過(guò)5gpd。
令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)混紡紗中存在的含氟聚合物紗增加了第二紗的耐候性，使得當(dāng)就第二紗本身暴露至相同天氣時(shí)其韌度惡化而言，第二紗是聚酯或聚酰胺時(shí)，由于其存在而升高的混紡紗的較高韌度令人驚訝地高。
發(fā)明詳述首先描述構(gòu)成本發(fā)明混紡紗的紗，可以制成第一紗的含氟聚合物下實(shí)例可以包括下列聚合物(A)不可熔融制造的聚四氟乙烯，包括改性聚四氟乙烯，即其中少量共聚單體與四氟乙烯共聚和(B)可熔融制造的含氟聚合物，包括不同于聚四氟乙烯(PTFE)的均聚物，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)和全氟共聚物，例如由包括全氟烯烴和全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)的共聚單體制備的四氟乙烯(TFE)共聚物，其中烷基包含1至6個(gè)碳原子，并且PAVE可以是一種以上的PAVE，或該聚合物的混紡物。本發(fā)明中術(shù)語(yǔ)″共聚物″是指包括在單一聚合物中包含兩種或更多種共聚單體的聚合物。全氟烯烴的代表是六氟丙烯。代表性全氟(烷基乙烯基醚)是全氟(甲基·乙烯基醚)(PMVE)、全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)和全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE)。優(yōu)選高度氟化聚合物是由四氟乙烯和一種或更多種全氟代(烷基乙烯基醚)制備的共聚物和由四氟乙烯和六氟丙烯制備的共聚物。最優(yōu)選的共聚物是TFE與1-20mol％全氟烯烴共聚單體，優(yōu)選3-10mol％六氟丙烯或3-10mol％六氟丙烯和0.2-2mol％PEVE或PPVE，通常稱為FEP，和TFE與0.5-10mol％全氟(烷基乙烯基醚)的共聚物，包括0.5-3mol％PPVE或PEVE，通常稱為PFA，或包括PMVE和一種或多種PEVE和PPVE的這類共聚物，通常稱為MFA。如上所述含氟聚合物(B)優(yōu)選顯示出在372℃根據(jù)ASTM D2116、D3307、D1238或相應(yīng)用于其它高度氟化熱塑性聚合物的試驗(yàn)測(cè)定的為1至約50g/10min的熔體流動(dòng)速率(MFR)。聚偏二氟乙烯優(yōu)選具有根據(jù)ASTMD 3222測(cè)量的為1至4×103Pa·s的熔體粘度。
除如上所述氟化熱塑性塑料四氟乙烯共聚物(B)之外，在本發(fā)明中也可以使用諸如乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)和乙烯/三氟氯乙烯(ECTFE)的氟化熱塑性塑料(可熔融制造)聚合物，優(yōu)選ETFE。這種ETFE是乙烯和四氟乙烯的共聚物，優(yōu)選包含微量比例的一種或更多種附加的單體以改善共聚物性能，例如抗應(yīng)力開裂。美國(guó)專利3,624,250公開了這種聚合物。E(乙烯)與TFE(四氟乙烯)的摩爾比為約40∶60至約60∶40，優(yōu)選約45∶55至約55∶45。共聚物也優(yōu)選包含約0.1至約10mol％至少一種提供包含至少2個(gè)碳原子側(cè)鏈的可共聚乙烯基單體。全氟烷基乙烯是這種乙烯基單體，全氟丁基乙烯是優(yōu)選的單體。聚合物具有約250℃至約270℃的熔點(diǎn)，優(yōu)選約255℃至約270℃。根據(jù)ASTM 3159的方法測(cè)定熔點(diǎn)。根據(jù)該ASTM方法，熔點(diǎn)是從熱分析儀得到的吸熱峰值。優(yōu)選，在本發(fā)明中使用的ETFE具有使用5kg載荷根據(jù)ASTM D 3159測(cè)定的小于45g/10min的熔體流動(dòng)速率(MFR)，其中熔融溫度規(guī)定為297℃。更優(yōu)選，ETFE的MFR是至多35g/10min，至少是15g/10min，優(yōu)選至少是20g/10分鐘。隨著聚合物分子量降低導(dǎo)致MFR從35g/10min增加，熔紡速率較高的優(yōu)點(diǎn)由于聚合物分子量降低導(dǎo)致的紗強(qiáng)度(韌度)降低被抵銷，因此在MFR達(dá)到45g/10min時(shí)，韌度降低勝于生產(chǎn)率上升。隨著MFR從20g/10min降低，擠出更粘稠增加聚合物的難度增加，導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)的熔紡速率，直至達(dá)到15g/10min的MFR，在此MFR以下的聚合物幾乎不可通過(guò)紗所需要的小擠出孔熔紡。
同樣適用于本發(fā)明實(shí)踐的是包括TFE共聚物的混紡物的高度氟化熱塑性聚合物的混紡物。
含氟聚合物(A)可以通過(guò)已知方法形成紗，包括紡紗含氟聚合物成為紗或形成含氟聚合物的薄片或股線，隨后從中切割長(zhǎng)絲。優(yōu)選通過(guò)美國(guó)專利公開2002/0079610A1中公開的方法可以將含氟聚合物(B)熔紡為紗。ETFE共聚物紗可以具有至少2gpd的韌度，優(yōu)選至少2.5gpd。使紗具有至少3gpd韌度的優(yōu)選方法描述于以下實(shí)施例中。通常，用于生產(chǎn)本發(fā)明混紡紗的含氟聚合物紗具有8至25％的伸長(zhǎng)率，優(yōu)選8至15％，以提供較高的韌度。
根據(jù)ASTM D 1577的方法測(cè)定在此公開的紗的旦，并根據(jù)ASTM 2256中公開的方法測(cè)定拉伸性能(斷裂伸長(zhǎng)率(伸長(zhǎng)率)和韌度)。
聚酯、聚酰胺、丙烯酸類聚合物的紗是可商購(gòu)的，并可以用作用于生產(chǎn)本發(fā)明混紡紗的第二紗。該紗和其生產(chǎn)方法及其染色方法公開于Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第四版，(1994)卷10，559-565頁(yè)、576-581頁(yè)(丙烯酸類)和662-667、670-677頁(yè)(聚酯)，和卷19，519-522、528、530-539和543-544頁(yè)(聚酰胺)。通過(guò)熔紡生產(chǎn)聚酯和聚酰胺紗，而聚丙烯酸類紗通常通過(guò)濕或干紡生產(chǎn)。用于生產(chǎn)紗的聚酯、聚酰胺和丙烯酸類聚合物可以是均聚物或共聚物，并具有足夠高的分子量以提供本發(fā)明混紡紗所需的韌度?？梢允褂玫暮线m均聚物和/或共聚物包括例如聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)、聚(對(duì)苯二甲酸丙二酯)、聚[對(duì)苯二甲酸乙二酯/間苯二甲酸(5-磺基鈉)酯]。聚六亞甲基己二酰胺、包含磺基或氨基的聚六亞甲基己二酰胺能分別接受陽(yáng)離子或隱蔽的酸性染料等和其混合物。丙烯酸類聚合物的實(shí)例包括丙烯腈均聚物和共聚物，包括聚丙烯腈纖維，即包含35至85wt％丙烯腈單元的丙烯腈共聚物。
第二紗的韌度將取決于生產(chǎn)它的聚合物和形成紗時(shí)為增加韌度所進(jìn)行的拉伸程度。韌度也將取決于第二紗是否為連續(xù)長(zhǎng)絲或切斷纖維。對(duì)于給定的聚合物，連續(xù)的長(zhǎng)絲紗具有比切斷纖維紗更高的韌度。對(duì)于解決提供包括未染色含氟聚合物紗的染色紗的問(wèn)題，第二紗的韌度不太重要。因此，可以使用僅以切斷纖維紗供應(yīng)并具有2至3gpd韌度的丙烯酸類聚合物紗。聚酯切斷纖維紗通常顯示出2.4至7gpd的韌度，聚酰胺切斷纖維紗顯示出2.9至7.2gpd的韌度。然而在更高的韌度水平，即使對(duì)于丙烯酸類聚合物紗，切斷纖維紗可以提供含有含氟聚合物紗的混紡紗，其顯示出比含氟聚合物紗本身更大的韌度。對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)絲聚酯和聚酰胺紗通常也如此，其顯示出至少3.5gpd的韌度。然而，為了提供比含氟聚合物紗組分的韌度更大韌度的混紡紗，優(yōu)選使用高韌度聚酯和聚酰胺紗作為第二紗。這種紗顯示出至少5.9gpd的韌度，優(yōu)選至少6.5gpd。通常聚酯和聚酰胺紗的韌度不超過(guò)9gpd。
通常，第二紗具有15至30％的伸長(zhǎng)率。優(yōu)選，第二紗的伸長(zhǎng)率比第一紗的高8％以下，更優(yōu)選比第一紗的高5％以下，最優(yōu)選比第一紗的高2％以下。伸長(zhǎng)率的這些差異適用于在此描述的每個(gè)第一和第二紗。還優(yōu)選混紡紗中第一紗具有至少2.5gpd的韌度，更優(yōu)選至少3gpd。還優(yōu)選第二紗的韌度比第一紗的韌度大至少2gpd。
本發(fā)明第一紗可以是單絲或復(fù)絲。當(dāng)該紗是單絲時(shí)，它通常具有50至1000微米的直徑。當(dāng)該紗是復(fù)絲時(shí)，單根長(zhǎng)絲通常具有8至30微米的直徑，并且該紗通常為30至5000旦，優(yōu)選100-1000旦并包含20至200根長(zhǎng)絲。在復(fù)絲情況下，單根長(zhǎng)絲優(yōu)選各自是2至50旦，優(yōu)選5至40旦/絲，最優(yōu)選10-30旦/絲，對(duì)于沒(méi)有過(guò)度硬度的最高斷裂韌度，20-30旦/絲是優(yōu)選的。第二紗優(yōu)選是復(fù)絲，可以用與這一段較早表征復(fù)絲第一紗相同的參數(shù)表征該復(fù)絲。第一和第二紗還可以由切斷纖維而不是連續(xù)長(zhǎng)絲構(gòu)成，以增強(qiáng)外觀，本發(fā)明混紡紗可以是連續(xù)絲和切斷纖維紗的混合物。在用于本發(fā)明混紡紗中的切斷纖維第一和/或第二紗的情況下，切斷纖維通常為1-10旦，優(yōu)選1至5旦/纖維(或生產(chǎn)纖維的長(zhǎng)絲)。
可以用傳統(tǒng)的紡織纖維方法混紡第一和第二紗，例如捻線，并且可以進(jìn)一步以相反捻線方向?qū)⒁粚?duì)捻線混紡紗捻合在一起以形成繩。該紗可以作為紡紗即直絲紗或用傳統(tǒng)的方法構(gòu)造以增加紗體積。在形成混紡紗之前或之后染色第二紗將把第二紗的顏色賦予混紡紗、混紡紗扭絞線對(duì)和混紡紗繩，即使第一紗是未染色的。
混紡第一和第二紗的優(yōu)選方法是多根并合，例如描述于“Air-JetTexturing & Mingling”，由Loughborough University，作為1989年9月在該大學(xué)召開的國(guó)際會(huì)議論文集出版(1989)，其包括A.Demic的論文“Intermingling/InterlacingA Broad Survey”(41-60頁(yè))?；セ烀枋鰹槭故杷傻谋馄交蚺蛩杉喪耘c紗路徑成某一角度經(jīng)歷擾動(dòng)冷氣噴射沖擊(混合噴射)，以展開長(zhǎng)絲部分，在長(zhǎng)絲展開部分鄰近，長(zhǎng)絲變得彼此纏繞并互混形成緊密部分。多根并合描述為對(duì)兩種紗進(jìn)行互混過(guò)程，從而纏繞并互混兩種紗的長(zhǎng)絲。得到的多根并合紗是內(nèi)聚的紗，即兩種紗合并成單紗(混紡紗)，得到的混紡紗呈開口斷面周期性交替的交織部分的形式。該描述和制備方法適用于本發(fā)明多根并合混紡紗。本發(fā)明多根并合混紡紗類似于Demic論文59頁(yè)圖5中描述為“混紡物”的混紡紗。用于多根并合的空氣射流和進(jìn)行多根并合過(guò)程的條件是公知的，例如描述于Demic論文和美國(guó)專利4,025,595公開為互混的。當(dāng)給料至多根并合噴射的紗被構(gòu)造時(shí)，織物構(gòu)造可以包括不同類型的織物結(jié)構(gòu)例如空氣噴射織物結(jié)構(gòu)、假捻織物結(jié)構(gòu)和熱流體織物結(jié)構(gòu)。本發(fā)明多根并合混紡紗優(yōu)選具有3至50個(gè)纏結(jié)每米(按照美國(guó)專利4,025,595中第3欄公開的方法測(cè)量)以獲得紡織加工所需的內(nèi)聚性。沿著混紡紗長(zhǎng)度的纏結(jié)是結(jié)節(jié)，該結(jié)節(jié)有時(shí)稱為軋點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)，這些纏結(jié)為混紡紗提供完整性。即使當(dāng)?shù)谝患喪菃谓z或切斷纖維時(shí)，第二紗長(zhǎng)絲也將與單絲或切斷纖維紗交織以提供具有完整性的混紡紗。當(dāng)一種或兩種紗是切斷纖維紗時(shí)同樣如此。在優(yōu)選的混紡紗中，第一和第二紗兩種都是復(fù)絲，其為混紡紗提供最高的韌度以及混紡紗的最均勻顏色外觀，這是第二紗的染色顏色。
另一種本發(fā)明優(yōu)選的混紡紗是包含芯和皮的混紡紗，第二紗存在于芯中，而第一紗存在于皮中?？梢酝ㄟ^(guò)在第二紗周圍纏繞第一紗生產(chǎn)該混紡紗，但是優(yōu)選通過(guò)多根并合生產(chǎn)，其中相對(duì)于進(jìn)料至射流的第二紗過(guò)量進(jìn)料第一紗至多根并合射流，易于導(dǎo)致第一紗長(zhǎng)絲纏繞在第二紗周圍，同時(shí)通過(guò)多根并合方法使每個(gè)紗的長(zhǎng)絲變得相互交織。通過(guò)以比從射流向下游卷繞混紡紗快的速度將第一紗進(jìn)料至多根并合射流實(shí)現(xiàn)第一紗的過(guò)量進(jìn)料。本發(fā)明混紡紗的結(jié)構(gòu)具有更好地利用第二紗的較大強(qiáng)度以增加混紡紗的強(qiáng)度超過(guò)第一紗的強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)中皮紗，即第一紗的性質(zhì)沒(méi)有完全覆蓋芯紗，即第二紗，從而第二紗的染色顏色仍然提供混紡紗顏色。通過(guò)選擇第二紗的顏色，第一紗有助于混紡紗顏色，一些通過(guò)反射，一些通過(guò)光透射，以致通過(guò)第一紗長(zhǎng)絲的厚度可見第二紗顏色。
混合第一和第二紗成為本發(fā)明混紡紗的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是混紡紗所需的旦。通過(guò)選擇第一和第二紗的旦并通過(guò)選擇混紡紗中每種這類紗的數(shù)量獲得該旦?；旒徏喛梢杂上嗟葦?shù)量的第一和第二紗組成。替代地，第一紗的數(shù)量可以超過(guò)第二紗的數(shù)量或反之亦然。優(yōu)選混紡紗具有兩種第一紗和一種第二紗，另一種優(yōu)選混紡物具有兩種第二紗和一種第一紗。第一種提及的優(yōu)選混紡紗最大化含氟聚合物紗含量，以最大化殘留室外氣候強(qiáng)度。第二種提及的優(yōu)選紗最大化初始混紡紗強(qiáng)度和顏色均勻性。還可以由第一和第二紗的相對(duì)旦實(shí)現(xiàn)這些目的。例如，當(dāng)僅存在一種第二紗時(shí)，較高旦的第二紗傾向于最大化顏色均勻性和高的初始混紡紗韌度，取決于第一和第二紗之間的旦差異。在本發(fā)明多根并合混紡紗情況下，當(dāng)一種或兩種第一和第二紗是切斷纖維紗時(shí)，優(yōu)選使用眾多切斷纖維紗以增加紗之間和每個(gè)紗中切斷纖維之間的互混幾率。
可以通過(guò)傳統(tǒng)的紡織纖維染色方法并使用傳統(tǒng)的紡織纖維染料染色第二紗，取決于第二紗是否由聚酯、聚酰胺或丙烯酸類纖維構(gòu)成。上述Kirk-Othmer中公開了這種染色方法和染料以及構(gòu)成紗的改性聚合物的進(jìn)一步描述。在混合成為混紗紗之前或之后可以染色第二紗?；旒徏喨旧粝碌谝患單慈旧?。
優(yōu)選的混紡紗包含至少兩種第二紗，其中一種是丙烯酸類切斷纖維，另一種是聚酯或聚酰胺或兩者。該混紡紗特別可用于暴露至氣候的應(yīng)用，其中丙烯酸類纖維的染色牢度保持混紡紗的顏色，同時(shí)含氟聚合物紗提供待久強(qiáng)度。
實(shí)施例實(shí)施例中使用的紗是TefzelETFE含氟聚合物，其是乙烯、四氟乙烯和少于5mol％全氟烷基乙烯三單體的三元共聚物，具有258℃的熔融溫度(峰值)和29.6g/10min的熔體流動(dòng)速率，兩者均按照ASTM 3159測(cè)定，使用5kg重量用于MFR測(cè)定。
熔融紡絲后用于涂布紗的潤(rùn)滑劑如下88.9wt％CariantAfilanPP多元醇聚酯、5wt％UniqemaG-1144多元醇乙氧基化封端的酯油乳化劑、0.67wt％Cytek AerosolOT磺基琥珀酸二辛酯潤(rùn)濕劑(75wt％水溶液)、5wt％Cognis Emersol 871脂肪酸表面活性劑、0.26wt％Uniroyal NaugardPHR亞磷酸鹽抗氧化劑、0.67wt％用于脂肪酸的氫氧化鈉(45wt％水溶液)穩(wěn)定劑和0.04wt％DowCorning聚二甲基硅氧烷(操作助劑-最小化熱軋機(jī)上潤(rùn)滑劑沉積)。
含氟聚合物和潤(rùn)滑劑在環(huán)境溫度分別具有25達(dá)因/厘米和23.5達(dá)因/厘米的表面張力。
使用如美國(guó)專利公開2002/0079610A1的圖9中所示設(shè)備進(jìn)行含氟聚合物的熔融紡絲，但不存在吻涂輥112和導(dǎo)輥111，使用位于退火器110下方、在方向?qū)л佔(zhàn)兓纳嫌蔚耐坎计鲗?dǎo)輥涂布潤(rùn)滑劑。涂布導(dǎo)輥類似于Luro-Jet涂布器導(dǎo)輥，它具有V形縫，使縫內(nèi)擠出長(zhǎng)絲陣列相互接觸，并且其在V形底部包括涂布器，該涂布器依次包括潤(rùn)滑劑從中泵送(計(jì)量)進(jìn)入紗的小?？?，當(dāng)潤(rùn)滑劑橫穿過(guò)涂布器時(shí)。
擠出機(jī)是與齒輪泵連接的1.5英寸(3.8厘米)直徑HastelloyC-276單螺桿擠出機(jī)，其又通過(guò)模頭接套連接至噴絲板組件，該組件包括過(guò)濾網(wǎng)組以過(guò)濾熔融聚合物。噴絲板組件是美國(guó)專利公開圖8的組件70并且包括圖8中分別描繪為元件78和75的輸送管路和噴絲面板。噴絲面板具有在直徑為2英寸(5.1厘米)的圓內(nèi)排列的30個(gè)孔，每個(gè)孔(擠壓?？?具有30密耳的直徑和90密耳的長(zhǎng)度。退火器是實(shí)施例12和美國(guó)專利公開的

圖10A和10B中的。
操作溫度如下擠出機(jī)在擠出機(jī)區(qū)的進(jìn)料、#1和#2分別為250℃、265℃、270℃輸送管路317℃噴絲面板350℃，退火器在#1、#2和#3位置分別為204℃、210℃和158℃。
通過(guò)齒輪泵設(shè)定含氟聚合物通過(guò)量(排出噴絲板的含氟聚合物)為最大值，即剛好沒(méi)有導(dǎo)致擠出長(zhǎng)絲中熔體破裂，該最大值是50.5g/min鐘(6.7lb/hr)。得到的紗在離噴絲板一定距離處凝固，該距離比擠出模孔直徑大50倍。將上述潤(rùn)滑劑涂布在恰好退火器正下方的紗上，并且進(jìn)料輥在約180℃溫度下，表面速度為309m/min。在150℃加熱拉伸輥并以1240m/min的表面速度旋轉(zhuǎn)以提供4.01的拉伸比。使用Leesona繞線器將紗纏繞到線軸上。得到的紗具有下列性質(zhì)韌度-3.45gpd，伸長(zhǎng)率7.7％，抗拉模量-55gpd。當(dāng)通過(guò)將拉伸輥表面速度降低至1140m/min而使拉伸比降低至3.69時(shí)，得到下列紗性質(zhì)韌度-3.14gpd，伸長(zhǎng)率-9.4％，模量51gpd。紗旦從374增加到407。
紗旦的偏差系數(shù)小于2％。偏差系數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)偏差除以5個(gè)連續(xù)十米長(zhǎng)的紗的平均重量(×100)。
實(shí)施例1該實(shí)施例中使用的含氟聚合物紗是通常用上述方法制備的紗，除了拉伸比稍微降低以得到具有較低韌度的較高伸長(zhǎng)率的紗。紗為400旦，包含13根長(zhǎng)絲，并具有2.9gpd的韌度和14.3％的伸長(zhǎng)率。該實(shí)施例中使用的其它紗是聚酯紗。一種該紗具有100根長(zhǎng)絲，拉伸后是633旦(初始為640旦)，并具有7.89gpd的韌度和24％的伸長(zhǎng)率(PET Yarn A)。PET Yarn A是染白色的，并且得自DuPontCompany，Wilmington，DE。另一種該紗具有108根長(zhǎng)絲，拉伸后是885旦并且染色(初始旦是840)，并具有7.49gpd的韌度和20％的伸長(zhǎng)率(PET Yarn B)。PET Yarn B是得自United Yarn Co.，Wayne，NJ的Akra Company的紗，并且染藍(lán)色。
通過(guò)空氣噴射混紡(多根并合)如下所述生產(chǎn)一根(end)ETFE共聚物紗和一根PET Yarn A的混紡紗使用FOO纏繞機(jī)。該機(jī)器利用得自International Machinary Sales(IMS)inc.，Winston-Salem，N.C.的空氣交織射流IMS型3-2。通過(guò)以5克紗線張力噴射而過(guò)量進(jìn)料含氟聚合物紗，通過(guò)以20克紗線張力射流提供PET Yarn A，適用于多根并合這些紗的氣壓是40psi，纏繞速率是250ypm。得到的多根并合混紡紗是皮/芯混紡紗，其中含氟聚合物紗占據(jù)混紡紗表面，并具有1070的旦、4.45gpd的韌度和21.83％的伸長(zhǎng)率。
通過(guò)相同的空氣噴射多根并合方法生產(chǎn)另一種混紡紗，使用相同的ETFE共聚物紗和PET Yarn B，每種紗一根，以獲得多根并合皮/芯混紡紗，具有1326的旦、5.5gpd的韌度和21.5％的伸長(zhǎng)率，并顯示出均勻的藍(lán)色。
通過(guò)相同的空氣噴射多根并合方法生產(chǎn)另一種混紡紗，使用兩根相同的ETFE共聚物紗和一根PET Yarn B，兩根ETFE紗以相同的張力5g通過(guò)噴射進(jìn)料，并且PET Yarn張力是20g，以獲得1728旦、3.93gpd韌度和16.24％伸長(zhǎng)率的混合紗。ETFE與PET Yarn A的混紡紗是白色的，由于使用藍(lán)色PET Yarn B，ETFE與PET YarnB的混紡紗是藍(lán)色的。
當(dāng)用聚酰胺或丙烯酸類紗代替PET紗時(shí)獲得類似的結(jié)果。
實(shí)施例2紗的縫紉線由實(shí)施例1制備的多根并合紗使用一根ETFE共聚物紗和一根PET Yarn B制成，通過(guò)(a)對(duì)混紡紗施加一個(gè)捻線/厘米的捻線，(b)以1個(gè)/厘米捻線絞合該紗的三個(gè)末端，但與紗中捻線成相反的方向，和(c)在140-150℃在張力下熱固定得到的線。得到的縫紉線具有3978的旦。如果需要，然后可以對(duì)線施加粘合劑或末道漆。得到的縫紉線是平衡的捆扎在一起的結(jié)構(gòu)，具有均勻的旦，并顯示出優(yōu)異的縫合環(huán)形式，沒(méi)有任何結(jié)節(jié)或纏結(jié)傾向。
實(shí)施例3將一根400旦的Kynar710(PVDF紗)和一根885旦的PETYarn B如實(shí)施例1所述空氣噴射多根并合在一起，對(duì)PVDF紗使用過(guò)量進(jìn)料條件，產(chǎn)生的藍(lán)色混紡紗為1290旦、5.56gpd的韌度、20.0％的伸長(zhǎng)率。Kynar710PVDF連續(xù)長(zhǎng)絲本身具有3.1gpd的韌度和39.1％的伸長(zhǎng)率。
實(shí)施例4將一根885旦的PET Yarn B和一根20s/2絞合(512旦)深藍(lán)色丙烯酸類短纖維紗及一根400旦的ETFE紗如實(shí)施例3所述空氣噴射多根并合，以相同的張力過(guò)量進(jìn)料ETFE和丙烯酸類紗，產(chǎn)生的藍(lán)色混紡紗為1885旦，韌度為3.97gpd，伸長(zhǎng)率為20.5％。從PharrYarns Inc.得到512旦丙烯酸類切斷纖維，并具有1.7gpd的韌度和38.34％的伸長(zhǎng)率。
實(shí)施例5如實(shí)施例3所述空氣噴射多根并合一根840旦(840-140-400T)的來(lái)自DuPont Co.的白色高韌度尼龍和一根400旦的ETFE，產(chǎn)生1263旦的白色混紡紗，韌度為6.15gpd，伸長(zhǎng)率為25.5％。840旦尼龍長(zhǎng)絲具有9.30gpd的韌度，和25.5％的伸長(zhǎng)率。
實(shí)施例6該實(shí)施例描述了其中混紡紗包含第二紗粘合劑的實(shí)施方案，該粘合劑實(shí)例是聚氨酯或硅氧烷基聚合物。這些粘合劑沒(méi)有粘附至含氟聚合物，但確實(shí)用于粘結(jié)復(fù)合紗。對(duì)紗施加粘合劑(粘結(jié)劑)的一般程序是形成包含粘合劑的液體介質(zhì)，并通過(guò)傳統(tǒng)的方法例如通過(guò)使用吻涂輥將粘合劑介質(zhì)浸軋到紗上或通過(guò)浸漬或噴霧將介質(zhì)施加至紗而將它施加至紗，隨后熱固定并纏繞到最終的外包裝上。
例如，多根并合紗由一根400旦的13dpf ETFE紗和一根220旦的3.25dpf聚酯紗組成。單紗由9S捻表征(9匝/英寸(每英寸匝數(shù))，9匝/2.54厘米)，即“S”方向9匝。這些紗的兩種絞合在一起，絞合由7Z表征(7每英寸匝數(shù)，7匝/2.54cm)，即“Z”方向7匝。粘合劑是含水基聚氨酯，以NuBondUVRH(Synthetic Thread，Bethlehem，PA)供應(yīng)，并且用吻涂輥施加至總測(cè)量1450旦的合股紗，熱定形并卷起到最終的外包裝上。得到的粘結(jié)紗在工業(yè)縫紉中性能較好，能夠在比使用相同紗但是沒(méi)有粘合劑時(shí)長(zhǎng)得多的時(shí)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行縫紉。因此，使用粘合劑導(dǎo)致較少紗斷裂或紗纏繞，后者是導(dǎo)致機(jī)器停機(jī)的一般原因。該改進(jìn)縫紉性能類似于使用的聚酯紗本身和相同粘合劑一起的縫紉性能。粘合劑對(duì)聚酯紗本身的影響類似于粘合劑對(duì)組合物EFTE/聚酯紗的影響。絞合在一起的相同紗的混紡物得到類似的改進(jìn)縫紉性能，以生產(chǎn)測(cè)量為2572旦的復(fù)合紗，其上施加聚氨酯粘合劑并熱定形。
實(shí)施例7該實(shí)施例涉及下述實(shí)施方案其中當(dāng)與含氟聚合物紗締合成為復(fù)合紗時(shí)，第二紗耐候性比紗本身的耐候性好，即混紡紗中第二紗的強(qiáng)度惡化較少，從而混紡紗的拉伸韌度比預(yù)期的高。當(dāng)?shù)诙喪蔷埘セ蚓埘０窌r(shí)得到該結(jié)果。該實(shí)施例中的紗是實(shí)施例6中描述的。
根據(jù)SAE J1960使用氙弧加速老化裝置(可以從Atlas Company，Chicago，Illinois獲得)測(cè)定加速老化性能。在暴露至450千焦耳能量之前或之后(相當(dāng)于在佛羅里達(dá)州以45°面對(duì)南方戶外暴露四個(gè)月以上)測(cè)定紗的韌度和伸長(zhǎng)率。該暴露足以導(dǎo)致ETFE紗本身伸長(zhǎng)率縮小34％，聚酯紗本身伸長(zhǎng)率縮小63％。與此相反，復(fù)合ETFE紗/聚酯紗的伸長(zhǎng)率縮小僅為37％，其幾乎與ETFE紗本身相同，其降低比聚酯紗本身少得多。另外，暴露后，ETFE紗本身的韌度(gpd)幾乎未受影響，同時(shí)聚酯紗本身僅保持其初始韌度的43％。與此相反，復(fù)合絲保持其初始韌度的91％。
權(quán)利要求
1.至少第一和第二紗的混紡紗，所述第一紗包括含氟聚合物纖維，且所述第二紗包括至少一種染色或可染色的包含聚酯、聚酰胺或丙烯酸類的纖維。
2.權(quán)利要求1的混紡紗，其中所述紗是多根并合的。
3.權(quán)利要求2的混紡紗，其中所述第一紗是未染色的，而所述第二紗是染色的，多根并合所述紗以形成所述混紡紗，賦予所述混紡紗所述第二紗的顏色外觀。
4.權(quán)利要求1的混紡紗，其中所述第一和第二紗是捻合在一起的。
5.權(quán)利要求4的混紡紗，其中多根所述混紡紗被捆扎在一起。
6.包含權(quán)利要求1的多根所述混紡紗的縫紉線。
7.權(quán)利要求1的混紡紗，其中所述第二紗的伸長(zhǎng)率和韌度使得所述混紡紗的整體韌度比第一紗本身大至少1gpd。
8.權(quán)利要求7的混紡紗，其中所述第一紗的韌度是至少2gpd，而所述第二紗的韌度是至少5.9gpd，所述第二紗具有大于所述第一紗伸長(zhǎng)率的伸長(zhǎng)率。
9.權(quán)利要求8的混紡紗，其中所述第二紗的伸長(zhǎng)率比所述第一紗的伸長(zhǎng)率大10％以下。
10.權(quán)利要求1的混紡紗，其中所述第一紗是韌度至少為2gpd的乙烯/四氟乙烯共聚物。
11.權(quán)利要求10的混紡紗，其中所述第一紗的韌度是至少2.5gpd。
12.權(quán)利要求1的混紡紗，包含比第二紗更多數(shù)量的第一紗。
13.權(quán)利要求1的混紡紗，具有比第一紗更多數(shù)量的第二紗。
14.權(quán)利要求1的混紡紗，其中所述第二紗的韌度是至少6.5gpd。
15.權(quán)利要求1的混紡紗，其中所述第一和第二紗選自連續(xù)長(zhǎng)絲紗和切斷纖維紗。
16.權(quán)利要求1的混紡紗，包含至少兩種所述第二紗，一種所述第二紗是丙烯酸類切斷纖維，而另一種所述第二紗選自聚酯和聚酰胺。
17.權(quán)利要求1的混紡紗，包含芯和皮，所述第二紗存在于所述芯中，所述第一紗存在于所述皮中。
18.權(quán)利要求6的紗，另外包含粘合劑。
19.權(quán)利要求1的紗，其中所述第二紗是聚酯或聚酰胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及含氟聚合物紗和聚酯、聚酰胺或丙烯酸類纖維紗的混紡紗，當(dāng)染色時(shí)后者為混紡紗提供顏色，即使含氟聚合物紗未被染色。當(dāng)聚酯、聚酰胺或丙烯酸類纖維紗比含氟聚合物強(qiáng)時(shí)，該纖維紗強(qiáng)化混紡紗。
文檔編號(hào)D02G3/46GK1771360SQ200480009403
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者Y·V·維諾德, E·W·托卡斯基 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司