專利名稱：等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯雙組份纖維,其制造方法和由其制造的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維、纖維的制造方法和纖維產(chǎn)品。具體地說，本發(fā)明涉及聚丙烯纖維，這種聚丙烯纖維的制造方法和這種聚丙烯纖維的制品。更具體地說，本發(fā)明涉及包含等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯的纖維，此類包含等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯纖維的制造方法和由此類包含等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯的纖維制造的產(chǎn)品。更具體地說，本發(fā)明涉及等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯雙組份纖維，其制造方法和由其制造的產(chǎn)品。
聚丙烯因其高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、抗應(yīng)變性和低成本而具有廣泛的用途。聚丙烯纖維已被用于合成纖維地毯、土工布和紡織布等。但是，雖然聚丙烯纖維被廣泛地用作地毯紗線，但是它缺乏其它地毯纖維例如尼龍所具有的彈性和回彈性。如果例如家具的腳之類的負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間地加在聚丙烯地毯上，然后移去，它們會(huì)在地毯上留下被壓實(shí)的印記?；貜椥圆钍沟帽粔簩?shí)的纖維無法恢復(fù)到它們?cè)瓉淼男螤睢?br> 雙組份纖維包含第一聚合物組份和第二組份，并且沿著纖維的軸向相互熔結(jié)。第一和第二組份的的關(guān)系可以是皮芯型、并列型、復(fù)葉型、微纖型和混合纖維型，這些纖維通常是利用特殊的纖維紡絲機(jī)生產(chǎn)的。雙組份纖維有例如尼龍和聚氨酯的，以及聚丙烯和乙烯共聚物的。
本領(lǐng)域中還沒有等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯雙組份纖維。
人們?cè)缫阎谰郾┯卸喾N存在形式。一般認(rèn)為等規(guī)聚丙烯(iPP)內(nèi)連續(xù)單體單元的叔碳原子上的甲基位于一個(gè)假設(shè)的聚合物主鏈平面的同一側(cè)。而間規(guī)聚丙烯的甲基則交替位于聚合鏈的兩側(cè)。
已經(jīng)有多種間規(guī)聚丙烯和等規(guī)聚丙烯的組合形式被提及過。
Maletsky等在1990年7月3日的美國(guó)專利4，939，202上公開了一種包含等規(guī)和間規(guī)聚丙烯的阻擋防護(hù)層，防濕粘結(jié)劑涂層。據(jù)說，在用已知的立體選擇性催化劑生產(chǎn)結(jié)晶丙烯時(shí)會(huì)生成少量的無定形聚丙烯。
Atwell等在1992年6月23日的美國(guó)專利5，124，404上公開了將溴化了的單體單元接枝到間規(guī)或等規(guī)聚丙烯上形成阻燃聚合物。
Liu等在1993年12月14日的美國(guó)專利5，269，807上公開了由間規(guī)和等規(guī)聚丙烯的混合物制成的縫線。
1994年11月2日發(fā)布的歐洲專利申請(qǐng)0622410A1提出了將間規(guī)聚丙烯和等規(guī)聚丙烯熔混成有用的醫(yī)用制品。
1995年5月3日發(fā)布的歐洲專利申請(qǐng)0650816A1提出了間規(guī)聚丙烯和等規(guī)聚丙烯的注塑混合物。該混合物是將間規(guī)聚丙烯和等規(guī)聚丙烯熔混而成的。
1995年5月3日公開的歐洲專利申請(qǐng)0650818A1提出了一種通過管狀薄膜擠壓法把包含間規(guī)聚丙烯和等規(guī)聚丙烯的聚丙烯樹脂制成薄膜的方法。該混合物是將間規(guī)聚丙烯和等規(guī)聚丙烯熔混而成的。
Tomita等在1995年8月22日的美國(guó)專利5，444，125上公開了層型烯烴聚合物，它們是通過在具有末端不飽和烯鍵的末端不飽和等規(guī)或間規(guī)α烯烴聚合物上引入氨基而得到的。
Galambos在1995年10月3日的美國(guó)專利5，455，305上公開了由間規(guī)聚丙烯和等規(guī)聚丙烯混合物制得的紗線。
Ewen在1995年10月17日的美國(guó)專利5，459，117上公開了用于制備立構(gòu)選擇性聚合物的雙構(gòu)象固定的立體剛性催化劑。具體地說，一種雙構(gòu)象固定的金屬茂，即，鏈末構(gòu)象位于環(huán)戊二烯遠(yuǎn)側(cè)的環(huán)碳原子上的兩個(gè)不同立構(gòu)取代基構(gòu)所固定。該催化劑通過改變遠(yuǎn)側(cè)的環(huán)碳原子上的取代基，可使生成的聚合物具有各種立構(gòu)規(guī)整度。
但是本領(lǐng)域仍然存在對(duì)等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯雙組份纖維的需求。
通過本發(fā)明的說明書、包括附圖和權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的看到存在于本領(lǐng)域中的此類需求。
本發(fā)明的目的是提供等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯雙組份纖維。
通過本發(fā)明的說明書、包括附圖和權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的看到本發(fā)明的這些和其他目的。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，它提供了一種具有第一組份和第二組份的雙組份纖維，其中的第一組份和第二組份熔結(jié)在一起，而且，第一組份包含等規(guī)聚丙烯而第二組份包含間規(guī)聚丙烯。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，它提供了一種制造雙組份纖維的方法，該方法包括擠壓出第一纖維組份和第二組份，然后將第一組份和第二組份熔結(jié)在一起，所述的第一組份包含等規(guī)聚丙烯而第二組份包含間規(guī)聚丙烯。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1顯示了本發(fā)明各種有用的雙組份纖維。
圖2A和2B分別顯示了將組份結(jié)合成并列型和皮芯型所用的紡絲箱。
圖3纖維紡絲機(jī)100的示意圖。
圖4是5份樣品在130℃的熱封溫度進(jìn)行的實(shí)施例1的結(jié)果圖。即iPP／sPP薄膜的應(yīng)力-伸長(zhǎng)關(guān)系。
圖5是實(shí)施例2的結(jié)果圖，即聚合物(iPP和sPP纖維)在130℃、拉伸比為3和3．6時(shí)的收縮特性。
iPP和sPP間良好的熱封合特性和收縮差異證明它們是生產(chǎn)雙組份纖維的合適原料。
本發(fā)明的纖維是等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯雙組份纖維。
等規(guī)結(jié)構(gòu)通常被描述成連續(xù)單體單元的叔碳原子上的甲基位于一個(gè)假設(shè)的聚合物主鏈的平面的同一側(cè)，例如，這些甲基都在平面上或者都在平面下。利用Fischer投影式，等規(guī)聚丙烯的立體化學(xué)序列如下所示
描述結(jié)構(gòu)的另一種方法是通過NMR譜。Bovey NMR對(duì)等規(guī)五價(jià)物的命名是…mmmm…，每個(gè)“m”代表一個(gè)“內(nèi)消旋”二價(jià)物或位于平面同側(cè)的連續(xù)甲基。正如已知的，鏈結(jié)構(gòu)中的任何偏離或逆轉(zhuǎn)都將降低聚合物的立構(gòu)規(guī)整度和結(jié)晶度。
與等規(guī)結(jié)構(gòu)相反，間規(guī)聚合物內(nèi)與鏈內(nèi)連續(xù)單體單元的叔碳原子連接的甲基交替位于聚合物平面的兩側(cè)。利用Fischer投影式，間規(guī)聚丙烯的立體化學(xué)序列如下所示
在NMR命名中，以上五價(jià)物被描述成…rrrr…，其中每個(gè)“r”代表一個(gè)“外消旋”二價(jià)物，即位于平面兩側(cè)的連續(xù)甲基。鏈內(nèi)r二價(jià)物的百分比決定了聚合物的間規(guī)立構(gòu)程度。間規(guī)聚合物是結(jié)晶型的，而且和等規(guī)聚合物一樣是不溶于二甲苯的。該結(jié)晶度將間規(guī)聚合物和等規(guī)聚合物二者與可溶于二甲苯的無規(guī)聚合物區(qū)分開來。
聚烯烴行業(yè)的技術(shù)人員都知道適合用在本發(fā)明混合物中的等規(guī)聚丙烯及其制備法。有關(guān)合適的等規(guī)聚丙烯及其制備方法和催化劑可參見美國(guó)專利4，794，096和4，975，403。
較好的是，本發(fā)明使用的等規(guī)聚丙烯包含至少80％等規(guī)分子。更好的是，本發(fā)明使用的等規(guī)聚丙烯包含至少85％等規(guī)分子，至少90％等規(guī)分子的還要好，至少約95％等規(guī)分子的還要好。最好的是，本發(fā)明使用的等規(guī)聚丙烯全部是等規(guī)分子。
本發(fā)明使用的等規(guī)聚丙烯一般仍以包含約80％至99％等規(guī)分子為好，約90％至99％等規(guī)分子更好，最好的是約95％至約98％的等規(guī)分子。
本發(fā)明使用的等規(guī)聚丙烯一般具有約4至1800的熔流指數(shù)。較好的是，如果用于紡織用途，等規(guī)聚丙烯具有約4至約40的熔流指數(shù)，約8至約30則更好，如果用于非紡織用途，等規(guī)聚丙烯具有約30至1800的熔流指數(shù)。
聚烯烴行業(yè)的技術(shù)人員都知道適合用在本發(fā)明混合物中的間規(guī)聚丙烯及其制備法。有關(guān)合適的間規(guī)聚丙烯及其制備方法和催化劑可參見美國(guó)專利3，258，455，3，305，538，3，364，190，4，852，851，5，155，080，5，225，500，5，334，677和5，476，914，本文參考了全部以上文獻(xiàn)。
較好的是，本發(fā)明使用的間規(guī)聚丙烯包含至少70％間規(guī)分子。更好的是，本發(fā)明使用的間規(guī)聚丙烯包含至少75％間規(guī)分子，至少80％間規(guī)分子還要好，至少約83％間規(guī)分子還要好。最好的是，本發(fā)明使用的間規(guī)聚丙烯基本上全部是間規(guī)分子。
本發(fā)明使用的間規(guī)聚丙烯一般仍以包含約83％至95％間規(guī)分子為宜，約85％至95％間規(guī)分子更好，最好的是約89％至約95％的間規(guī)分子。
本發(fā)明使用的間規(guī)聚丙烯一般具有約4至1000的熔流指數(shù)。較好的是，如果用于紡織用途，等規(guī)聚丙烯具有約4至約40的熔流指數(shù)，約8至約40則更好。如果用于非紡織用途，等規(guī)聚丙烯以具有約30至1000的熔流指數(shù)為宜。
本發(fā)明的雙組份纖維包含等規(guī)聚丙烯組份和間規(guī)聚丙烯組份，兩組份沿軸向彼此熔結(jié)。
本發(fā)明的雙組份纖維可以是任何一種雙組份纖維類型?？梢杂迷诒景l(fā)明中的雙組份纖維的部分實(shí)例包括皮芯型、并列型、復(fù)葉型、微纖型和混合纖維型。參見附圖1，其中顯示了可用于本發(fā)明的部分雙組份纖維實(shí)例。
雙組份纖維的組份可以對(duì)稱或不對(duì)稱地結(jié)合在一起。簡(jiǎn)而言之，雙組份纖維的紡絲包括將兩種不同的聚合物擠壓成多根單一的長(zhǎng)絲。雙組份纖維擠壓設(shè)備用來將兩組份的熔體按預(yù)先設(shè)定的排列方法合并在一起。這種雙組份纖維擠壓設(shè)備在本領(lǐng)域中是已知的，任何合適的此類設(shè)備都可以使用。
參見附圖2A和2B，其中分別顯示了用來以并列方式和皮芯方式將組份合并的紡絲箱。
通過調(diào)節(jié)紡絲箱中分隔元件與噴絲孔的關(guān)系可以調(diào)節(jié)兩組份之間分界線的形狀。纖維內(nèi)的組份之比可以通過調(diào)節(jié)各組份的計(jì)量泵來調(diào)節(jié)。用于雙組份紡絲的紡絲箱比用于單組份紡絲的復(fù)雜。這類紡絲箱在本領(lǐng)域中是已知的，任何合適的此類紡絲箱都可以用來實(shí)施本發(fā)明。
例如，參見附圖3，其中顯示了纖維紡絲機(jī)100的示意圖。纖維紡絲機(jī)在本領(lǐng)域中是已知的，本發(fā)明并不局限于任何特定的纖維紡絲機(jī)。如圖3所示，兩種不同的聚合物分別在兩個(gè)擠壓機(jī)102A和102B中熔化，然后經(jīng)過各自的計(jì)量泵103A和103B送入雙組份紡絲箱105。然后通過噴絲板107形成長(zhǎng)絲111，并通過驟冷室108固化。長(zhǎng)絲111然后通過紡絲給油機(jī)114，通過導(dǎo)絲器118，通過導(dǎo)絲輥121和123，通過導(dǎo)絲器125，通過變形機(jī)126到達(dá)卷繞機(jī)127上。
本發(fā)明的纖維可以取代已有技術(shù)中的纖維。部分合適的用途包括例如用于地毯、土工布和織物。
本發(fā)明的纖維還可以含有本領(lǐng)域熟知的常規(guī)成份。這類常規(guī)成份包括防粘劑、抗靜電劑、抗氧化劑、發(fā)泡劑、結(jié)晶助劑、色素、染料、阻燃劑、填料、抗沖擊改進(jìn)劑、脫模劑、油、其它聚合物、顏料、加工助劑、強(qiáng)化劑、穩(wěn)定劑、抗UV劑、防霧劑、潤(rùn)濕劑等。
以下實(shí)施例只是用來說明本發(fā)明，而不是限定本發(fā)明權(quán)利要求的范圍。
實(shí)施例1為了測(cè)試兩種聚合物即iPP和sPP之間的粘合力，在Theller熱系統(tǒng)中將兩種聚合物的薄膜樣品封合，然后夾住薄膜二末端并以30cm／min的速度將它們分開。反作用力表示出兩種聚合物之間的粘合情況。曲線顯示在圖4中，系統(tǒng)顯示如下所示。這是5份樣品在130℃的熱封溫度下進(jìn)行的結(jié)果。聚合物薄膜對(duì)沒有從封合處被剝離開來。平均最大力經(jīng)計(jì)算為21N。
實(shí)施例2對(duì)分別制成的sPP和iPP纖維進(jìn)行了收縮測(cè)試。圖5顯示了兩種聚合物在130℃、拉伸比為3和3．6時(shí)的收縮特性。sPP和iPP在收縮特性上的差異可以用來使纖維卷曲。例如，以sPP為內(nèi)芯，以iPP為外皮的雙組份纖維，收縮率高的sPP就會(huì)拉伸iPP，并由此增加纖維的卷曲度。
以上雖然具體說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看出，還有許多的修改形式也屬本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。所以，后文權(quán)利要求的范圍不應(yīng)該理解成局限于以上說明和實(shí)施例，而應(yīng)該被理解成函概了本發(fā)明所有的特征和具有專利性的新穎性，其中包括在本領(lǐng)域技術(shù)人員看來與本發(fā)明所述特征等同的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1．一種包含第一組份和第二組份的雙組份纖維，其中的第一組份和第二組份熔結(jié)在一起，其中的第一組份和第二組份是選自等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯的不同材料。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中的第一組份是纖維的內(nèi)芯，第二組份是纖維的外皮。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維，其中的內(nèi)芯占纖維重量的20％至80％，其中的外皮占纖維重量的80％至20％。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維，其中的第一組份和第二組份具有不同的熔流指數(shù)。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維，其中第一組份與第二組份具有不同的顏色。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中的第一組份構(gòu)成纖維的主體部分而且具有幾個(gè)由主體向外伸展的部分，其中的第二組份構(gòu)成伸展部分的頂端。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維，其中主體的橫截面是具有三個(gè)外展部分的三葉形狀。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維，其中主體的橫截面是具有四個(gè)外展部分的十字形狀。
9．根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維，其中的第一組份和第二組份具有不同的熔流指數(shù)。
10．根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維，其中的第一組份和第二組份具有不同的顏色。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中的第一組份構(gòu)成纖維的主體部分，其中的第二組份構(gòu)成分布在主體內(nèi)的許多小纖維。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的纖維，其中的第一組份和第二組份具有不同的熔流指數(shù)。
13．根據(jù)權(quán)利要求11所述的纖維，其中的第一組份和第二組份具有不同的顏色。
14．一種制造纖維的方法，它包括(a)擠壓出第一纖維組份和第二纖維組份；(b)將第一組份和第二組份熔結(jié)在一起形成雙組份纖維；其中的第一組份和第二組份是選自等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯的不同材料。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中第一組份構(gòu)成纖維的內(nèi)芯，第二組份構(gòu)成纖維的外皮。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中的內(nèi)芯占纖維重量的20％至80％，其中的外皮占纖維重量的80％至20％。
17．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中的第一組份和第二組份具有不同的熔流指數(shù)。
18．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中第一組份與第二組份具有不同的顏色。
19．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中的第一組份構(gòu)成纖維的主體部分而且具有幾個(gè)由主體向外伸展的部分，其中的第二組份構(gòu)成伸展部分的頂端。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中主體的橫截面是具有三個(gè)外展部分的三葉形狀。
21．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中主體的橫截面是具有四個(gè)外展部分的十字形狀。
22．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中的第一組份和第二組份具有不同的熔流指數(shù)。
23．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中的第一組份和第二組份具有不同的顏色。
24．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中的第一組份構(gòu)成纖維的主體部分，其中的第二組份構(gòu)成分布在主體內(nèi)的許多小纖維。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中的第一組份和第二組份具有不同的熔流指數(shù)。
26．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中的第一組份和第二組份具有不同的顏色。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯雙組分纖維,其制造方法和由其制造的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)D01F8/06GK1206757SQ98116700
公開日1999年2月3日 申請(qǐng)日期1998年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月28日
發(fā)明者M·R·高恩德 申請(qǐng)人:弗納技術(shù)股份有限公司