專利名稱：生物基纖維和紗線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物基纖維并涉及由生物基纖維形成的膨化連續(xù)長絲紗線。
背景技術(shù)：
隨著可利用和可獲取的石化資源的持續(xù)消耗，不斷需要開發(fā)利用源自可再生資源的材料。社會尤其需要得益于從聚酰胺制備而來的紗線和紡織品的供應(yīng)，但是至少部分采用來源于可再生資源的原材料來制造所述紗線或紡織品。
在本文中，生物基纖維被定義為由聚合物或者兩種或多種聚合物的混合物或合金而形成的纖維，其中一種或多種所述聚合物具有最終全部或部分地來自生物的、可再生的資源的物質(zhì)以作為至少一種形成其大分子的成分。這樣的來源可以是，例如，植物，或該植物的一部分，諸如根、莖、葉、花或種子。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種連續(xù)長絲或多個連續(xù)長絲，其由生物基聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其他聚合體的混合物形成。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供包含第一方面的多個連續(xù)長絲的膨化連續(xù)長絲紗線。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了制備生物基聚癸二酰己二胺膨化連續(xù)長絲(BCF)紗線的方法，其包括將包含聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其它聚合物的混合物的聚合物熔體熔融-紡絲以形成至少一種長絲，將所述至少一種長絲經(jīng)過拉伸階段，在該階段中所述長絲被拉伸并延長以產(chǎn)生部分取向的長絲或紗線，隨后使所述部分取向的長絲或紗線紋理化以產(chǎn)生膨化連續(xù)長絲紗線。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供由第三方面的方法制備的生物基聚癸二酰己二胺膨化連續(xù)長絲紗線。定義下述內(nèi)容是有助于理解本發(fā)明的描述的一些定義。這些定義意圖作為一般性定義，并且不應(yīng)以任何方式將本發(fā)明的范圍僅限于這些術(shù)語，而是為了更好地理解下述描述而提出這些定義。除非上下文另有所指或明確地相反規(guī)定，在本文中作為單個整體、步驟或元件而引用的本發(fā)明的整體、步驟或元件顯然包括單數(shù)和復(fù)數(shù)形式的所述整體、步驟或元件。在本說明書中，除非上下文另有所指，否者詞語“包括(comprise)”或其變型如“包括(comprises) ”或“包括(comprising) ”,應(yīng)理解為意指包括所述步驟或元件或整體或者所述步驟或元件或整體的集合，但是不排斥任何其他步驟或元件或整體或者元件或整體的集合。因此，在本說明書的語境中，術(shù)語“包括”表示“主要包括而不是必然唯一地包括”。單獨提供了本文所提供的信息和引用的參考文獻(xiàn)，以幫助讀者理解，但并非承認(rèn)，任何參考文獻(xiàn)或信息是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。術(shù)語“長絲(filament) ”或“長絲(filaments) ”是指最大長度或無限長度的線。術(shù)語“紗線”表示多個絲的集合，其可以是或可以不是纏繞的、加捻的或擰絞在一起的。術(shù)語“紋理化(texturing) ”表示絲的任何操作,其導(dǎo)致這種絲的卷曲、成環(huán)或其它修飾以增強(qiáng)覆蓋、回彈性或體積，或提供不同的表面紋理或手感。因此，“膨化連續(xù)長絲”就是經(jīng)歷一種或多個“紋理化”操作的長絲。“生物基”表示由來源于活物的物質(zhì)制成的相關(guān)材料。優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述·
本發(fā)明提供連續(xù)長絲或多個連續(xù)長絲，其由生物基聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其他聚合體的混合物形成。本發(fā)明還提供膨化連續(xù)長絲紗，其包含由生物基聚癸二酰己二胺聚合物或其混合物或合金的連續(xù)長絲或多個連續(xù)長絲形成的多個連續(xù)長絲。在這點上，生物基聚癸二酰己二胺聚合物適合地為來自BASF的UltramidBalance 6，10。這種材料是60%以上的基于源自蓖麻油的癸二酸的聚酰胺6，10，其本身是由蓖麻(Ricinus Communis)的種子獲得的可再生資源。適合地,聚合物為63%的生物基。在一個實施方案中，生物基聚癸二酰己二胺聚合物同高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種聚合物混合。與生物基聚癸二酰己二胺聚合物摻雜的適合的聚合物包括，但不限于尼龍6，6或尼龍6，12。還提供制備生物基聚癸二酰己二胺膨化連續(xù)長絲(BCF)紗線的方法，其包括將包含聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其他聚合物的混合物的聚合物熔體熔融-紡絲以形成至少一種長絲，將所述至少一種長絲經(jīng)過拉伸階段，在該階段中所述長絲被拉伸并延長，隨后紋理化。在一個實施方案中，該方法被連續(xù)地進(jìn)行。在另一個實施方案，該方法作為獨立的連續(xù)操作進(jìn)行。適當(dāng)?shù)?，在紡紗之前，聚合物熔體可具有在其中分散的著色劑，該著色劑選自至少一種顏料和/或聚合物可溶性染料?；蛘撸梢匀旧a(chǎn)生的初生長絲(spun filament),拉伸長絲或膨化連續(xù)長絲。至少一種分散的著色劑可以是任何適合的顏料，并且可以在有機(jī)和/或無機(jī)類別中選擇。在一個實施方案中，顏料為選自下述中的至少一種啶酮洋紅PR202、芘紅PR178、氧化鐵紅PR101、鋅鐵黃PY119、鎳絡(luò)偶氮黃PY150、酞菁綠PG7、酞菁藍(lán)PB15:1、二氧化鈦PW6以及碳黑PBIk7。著色劑范圍通常受功能最小值或功能最大值的限定，在功能最小值以下外觀或耐光性是不適合的，在功能最大值時實現(xiàn)彩色飽和。盡管對于上述各個無機(jī)和有機(jī)著色劑不同，但可能出現(xiàn)的典型最小值為O. 05%重量比，并且典型最大值為2. 5%重量比。聚合物熔體適合地包括至少一種穩(wěn)定劑。在這點上，穩(wěn)定劑可能是任何適合的穩(wěn)定劑。在一個實施方案中，穩(wěn)定劑是碘化亞銅、碘化鉀和溴化鉀的混合物或其它適合的穩(wěn)定齊U。其它適合的穩(wěn)定劑包括苯并三唑或受阻胺族的成員。在一個實施方案中，亞銅陽離子可以處于IOppm至IOOppm之間。在另一個實施方案中，鹵化物陰離子可以處于IOOppm至5000ppm之間。在另一個實施方案中，苯并三唑或受阻胺可以為O. 1%重量比至2.0%重量比?？梢员患又辆酆先垠w的其它任選的添加劑包括但是不限于，一種或多種的抗靜電劑、抗氧化劑、抗菌劑、阻燃劑、消光劑和潤滑劑。上述任何或全部的著色劑、穩(wěn)定劑和添加劑可以通過直接劑量而并入聚合物熔體。上述任何或全部的著色劑、穩(wěn)定劑和添加劑可以并入母體混合物形式的聚合物熔體，其對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。在母體混合物中使用的載體樹脂優(yōu)選地與聚合物相同，例如形成連續(xù)長絲的聚合物，但也可以是可與生物基聚癸二酰己二胺完全混合的任何形成纖維的聚合物。諸如功能修飾的聚酯的樹脂以及諸如尼龍6，6和尼龍6，12的功能修飾或未修飾的聚酰胺也可以被用作載體樹脂。適當(dāng)?shù)?，將著色劑?或穩(wěn)定劑和/或添加劑混合入載體以便其適合地分散。將著色劑和/或穩(wěn)定劑和/或添加劑以及制備的母體混合物適合地干燥至水分含量小于O. 2%重量比。適當(dāng)選擇制備工藝的速率和溫度來使所形成的纖維的物理性能最優(yōu)化，同時使生
產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)性最大化。適當(dāng)?shù)兀酆先垠w的紡絲速率為約400m/min至1500m/min,例如為約1100m/min。在一個實施方案中，擠出機(jī)將熔融的聚合材料供給至紡絲頭，該紡絲頭包括具有多個小孔的噴絲板，熔融的聚合物材料被擠出通過這些小孔以形成長絲，這些長絲隨后被適合地經(jīng)過淬火室，在該淬火室中提供淬火氣體(諸如空氣、蒸汽或如氮氣的惰性氣體)以將長絲冷卻并固化。適當(dāng)?shù)?，淬火氣體以垂直于長絲行程的方向而指向所述長絲。適當(dāng)?shù)?，將長絲匯聚成多絲紗線，隨后使紗經(jīng)過拉伸階段。適當(dāng)?shù)兀诮佑|點上或輥的周圍進(jìn)行拉伸。在這點上，拉伸通常在隔開的導(dǎo)絲輥對或以不同的旋轉(zhuǎn)速率運轉(zhuǎn)的對(二重)上進(jìn)行。以期望的拉伸比，在輥子之間拉伸所述長絲，這取決于速率差、紗線溫度和紗線速率。適當(dāng)?shù)兀瑢⑤佔蛹訜嶂料嗤蛳嗨频臏囟?，以在紋理化之前提高絲的溫度。在一個實施方案中，通過拉伸，并通過使晶體生長和形態(tài)取向，從而使纖維進(jìn)行定向，例如通過使纖維保持跨越至少一個輥子的重復(fù)瞬變停留，這可以各向異性地定向長絲中的分子，由此改善橫向強(qiáng)度。適合的拉伸比是2:1至4:1，更優(yōu)選地拉伸比為小于等于約3。適當(dāng)?shù)兀?500m/min或更低的速率使長絲進(jìn)入拉伸階段，以所描述的其多個速率離開，由此實際上完成紋理化。適當(dāng)?shù)?，通過流體噴射紋理化單元來進(jìn)行紋理化，并且以比拉出紋理化的紗線更快的速率將長絲供給所述單元?；蛘?，通過機(jī)械卷曲的方式進(jìn)行紋理化。適當(dāng)?shù)?，紋理化增加纖維的體積。給予的紋理化適當(dāng)?shù)刈阋哉T發(fā)干熱收縮，這超過了僅由定向所誘發(fā)的線性收縮。在紋理化之后，可以允許紗線自然地或通過應(yīng)用濕熱環(huán)境的加速方式進(jìn)行平衡。在上文所述工序過程中的某些合適的階段，使紗線與整理裝置(finishapplicator)接觸，由此按照需要,應(yīng)用液體整理(liquid finish)?？梢栽趩我稽c或多個階段應(yīng)用整理?？梢赃m當(dāng)?shù)貙⒓y理化的紗線或紋理化并整理的紗線與同類或不同類的其他紗線混合，通過空氣多色纏繞(如在Gilbos單元上或合適的設(shè)計之一)或通過纜捻、氣捻或編織形成所需設(shè)計和審美要求的整理的紗線，從而形成更大的部件。
然后，紋理化的或紋理化并整理的紗線可以纏繞在卷上。上述工序可以以連續(xù)的順序進(jìn)行或分別進(jìn)行。優(yōu)選地，該工序是以非連續(xù)的順序進(jìn)行。通常，但非限制地，紗線各自為15-21旦，韌性為2. 5-3. 5克/旦，并且具有大于30%的斷裂伸長率。還提供由該方法制備的生物基聚癸二酰己二胺膨化連續(xù)長絲紗線以及由該紗形成的諸如功能的或裝飾的紡織品和服飾的物品。
實施例實施例I將從BASF獲得的UItmnTid BalanC生物基尼龍6，10樹脂干燥、熔紡、拉伸并空氣吹射紋理化，從而產(chǎn)生1000旦的膨化連續(xù)長絲紗線，其包含60條三葉型(tri-lobe)橫截面的長絲。通過在熔融紡絲階段添加配制的含有各種顏料的母體混合物，產(chǎn)生4種著色紗線。四種顏色為暗褐色(“葡萄干色”)、淺灰色(“鷹灰色”)、中灰色(“象色”)以及暗灰色(“海豹色”)。紡絲速率為1100m/min，拉伸比為約2. 7:1。在紡絲階段將整理油劑(finish oil)涂覆于紗線，從而在紗線上產(chǎn)生約O. 45%重量比的整理劑。所產(chǎn)生的4種紗線的韌性和斷裂伸長如下
紗顏色韌性/g/旦斷裂伸長率葡萄干色3. 1976鷹灰色3. 1881象色3. 1573海豹色3. 0473實施例2使用與實施例I相似的方法來生產(chǎn)紗線，其包含90%重量比的在實施例I中使用的6，10樹脂和10%的尼龍6，6樹脂，并具有3. I的硫酸相對溶液粘度。在熔紡階段熔融混合尼龍6，10和尼龍6，6。所產(chǎn)生的膨化連續(xù)紗線具有600旦，并由三葉型橫截面的30條長絲形成。已經(jīng)通過優(yōu)選的實施方案描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于該優(yōu)選的實施方案，但意圖將各種修改的和等同的方案涵蓋在所附的權(quán)利要求的主旨和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.連續(xù)長絲或多個連續(xù)長絲，其由生物基聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其它聚合物的混合物形成。
2.膨化連續(xù)長絲紗線，其包含由權(quán)利要求I所述的連續(xù)長絲或多個連續(xù)長絲形成的多個連續(xù)長絲。
3.制備生物基聚癸二酰己二胺膨化連續(xù)長絲(BCF)紗線的方法，其包括將包含聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其它聚合物的混合物的聚合物熔體熔融-紡絲，以形成至少一種長絲，將所述至少一種長絲經(jīng)過拉伸階段，在所述拉伸階段中將所述長絲拉伸并延長以產(chǎn)生紗線。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述聚合物熔體包括至少一種顏料或聚合物可溶性 染料。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述聚合物熔體包括至少一種穩(wěn)定劑。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述拉伸和延長之后，使所述長絲紋理化以產(chǎn)生膨化連續(xù)長絲(BCF)紗線。
7.通過權(quán)利要求3所述的方法制備的生物基聚癸二酰己二胺膨化連續(xù)長絲紗線。
全文摘要
本文公開多組分纖維狀集合體，其包含多個連續(xù)長絲，所述連續(xù)長絲由生物基聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其他聚合物的混合物形成。還公開了制備生物基聚癸二酰己二胺膨化連續(xù)長絲(BCF)紗線的方法，其包括將包含聚癸二酰己二胺聚合物或生物基聚癸二酰己二胺聚合物和高至80%重量比的與所述生物基聚癸二酰己二胺聚合物相容的至少一種其它聚合物的混合物的聚合物熔體熔融-紡絲以形成至少一種長絲，將所述至少一種長絲經(jīng)過長絲拉伸階段，在該階段中所述長絲被拉伸并延長以產(chǎn)生紗線，隨后將所述紗線紋理化。
文檔編號D02G3/04GK102959145SQ201080055024
公開日2013年3月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者拉里·艾倫·凱斯特納, 祖爾費卡·安瓦爾·坎 申請人:澳大利亞界面有限公司, 環(huán)球化纖公司