仿羊毛合成复丝纱线
阅读说明：本技术 仿羊毛合成复丝纱线 (Wool-like synthetic multifilament yarn ) 是由 L·A·凯斯特纳 K·J·马利特 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：仿羊毛合成复丝纱线可用多根初级纱线和至少一根次级纱线产生。通常,所述初级纱线和所述次级纱线可由聚酰胺产生。仿羊毛复丝纱线可以通过以下方法产生：(1)对所述初级纱线和所述次级纱线进行熔融纺丝；(2)对所述初级纱线和所述次级纱线进行拉伸和变形处理；(3)使初级纱线和变形次级纱线缠结变形以形成本发明的纱线；(4)任选地对本发明的纱线进行热定形或热退火；以及(5)将所述纱线卷绕到包装上以进行分配。所述复丝纱线可用于产生地板覆盖物。(The wool-like synthetic multifilament yarn may be produced with a plurality of primary yarns and at least one secondary yarn. Typically, the primary yarn and the secondary yarn may be produced from polyamide. The wool-like multifilament yarn can be produced by: (1) melt spinning the primary yarn and the secondary yarn; (2) stretching and texturing the primary yarn and the secondary yarn; (3) entangling and texturizing the primary yarn and texturized secondary yarn to form the yarn of the invention; (4) optionally heat-setting or heat-annealing the yarn of the invention; and (5) winding the yarn onto a package for dispensing. The multifilament yarns may be used to produce floor coverings.)
相关申请
本申请要求于2018年9月10日提交的题为“仿羊毛合成复丝纱线(WOOL-LIKESYNTHETIC MULTIFILAMENT YARNS)”的美国临时专利申请第62,729,200的35U.S.C.§119(e)的优先权权益，所述美国临时专利申请的全部公开内容通过引用的方式并入本文中。
背景技术
1.发明领域
本发明涉及展示仿羊毛特性的复丝纱线和用于制造此类纱线的方法。更具体地说，本发明总体上涉及用于地板覆盖物应用的仿羊毛复丝纱线。
2.相关技术的描述
自史前时代以来，人类就已经知道并利用了天然纤维，特别是从绵羊、山羊、羊驼等获得的羊毛。除了控制火，以及使用木材、骨头和石头制造工具外，人类最早的技术突破之一就是发现羊毛的短纤维可以纺在一起形成连续的线或纱，而这些线或纱本身可以织成布。此类布被广泛地以毯子、衣物、壁毯以及编织或编束的地板覆盖物(如小地毯和地毯)的形式使用。多年来，此类纺织物的外观或美观性以及触感或手感总体上构成了纺织物的“黄金标准”。
随着二十世纪中期时熔融纺丝的人造纤维(尤其是聚酰胺)的发展，其似乎有可能替代羊毛。然而，聚酰胺的简单熔融纺丝产生非常笔直且相当粗糙的纱线，当将其用于地板覆盖物面纱线时，既不能提供令人满意的美观性，也不能提供合乎需要的手感。
至少从人类的观点看，羊毛具有良好的美观性和手感的原因在于羊毛纤维和由其制成的纱线的相当复杂的性质。羊毛纤维通常由中央纤芯和第三结构的外层或表层组成，所述中央纤芯本身由并排布置的不同结构的材料组成，所述外层或表层具有粗糙的表面。出于这些原因，羊毛自然地具有沿其长度具有螺旋形和倾斜形截面的纤维，并且表面粗糙度有助于将纺丝短纤维在纱线中保持在一起，并且有助于产生有用程度的弹性。另外，纱线包含短纤维，所述短纤维的末端可以从纱线表面突出，这也可以增强由纱线制成的纺织物的固有外观和触觉舒适性。
为了从熔融纺丝的聚酰胺生产仿羊毛纱线，已经尝试了许多不同的方式。
一种方式涉及将连续的熔融纺丝纤维切成较短的纤维，通常称为短纤维，并且将短纤维纺成纱线。但是，这种方法在纱线制造过程中涉及许多额外步骤，从而增加了制造复杂性和成本。此外，聚酰胺纤维表面的光滑性质使得难以产生具有合适特性的纱线。
各种替代方法用于赋予聚酰胺纤维某种形式的形状，如强加永久螺旋形式、环等，所述过程通常称为变形。开发了以拉紧、机械弯曲和流体射流弯曲的形式来施加物理力以产生称为膨化连续长丝(BCF)纱线的产物。尽管此类方法产生了有用的与羊毛有些相似的商品，但BCF方法仍展示了许多缺陷。
在稍后的阶段，尝试通过熔融纺丝双组分聚酰胺纤维来再生羊毛纤维的不对称结构，即以固定的构形将两种熔融组分纺丝在一起以提供最终产物中的“内置式”螺旋或环形形状。并排的和偏心的芯鞘构形是为人所熟知的，但是生产起来复杂且昂贵，并且仍不能提供具有所需美观性和手感的纱线。
因此，仍然需要基于聚酰胺的纱线，其提供基于羊毛的纱线的初始和长期外观和感觉。
发明内容
本发明的一个或多个实施例总体上涉及一种仿羊毛复丝纱线，其包含：(a)由第一成纤合成聚合物形成的多根变形初级纱线，其中所述变形初级纱线展示出在50％至700％范围内的根据ISO 2062测量的残余断裂伸长率；和(b)由第二成纤合成聚合物形成的至少一根变形次级纱线，其中所述变形次级纱线展示出在50％至700％范围内的根据ISO 2062测量的残余断裂伸长率。通常，变形初级纱线的旦尼尔大于变形次级纱线的旦尼尔。
本发明的一个或多个实施例还关注一种用于制造复丝纱线的方法。通常，所述方法包含：(1)对初级纱线和次级纱线进行熔融纺丝；(2)对所述初级纱线和所述次级纱线进行拉伸和变形处理；(3)使初级纱线和变形次级纱线缠结变形以形成本发明的纱线；(4)任选地对本发明的纱线进行热定形或热退火；以及(5)将所述纱线卷绕成包装以进行分配。
本发明的一个或多个实施例还关注一种包含仿羊毛复丝纱线的地板覆盖物纱线，所述仿羊毛复丝纱线包含：(a)由第一成纤合成聚合物形成的多根变形初级纱线，其中所述变形初级纱线展示出在50％至700％范围内的根据ISO 2062测量的残余断裂伸长率；和(b)由第二成纤合成聚合物形成的至少一根变形次级纱线，其中所述变形次级纱线展示出在50％至700％范围内的根据ISO 2062测量的残余断裂伸长率。通常，变形初级纱线的旦尼尔大于变形次级纱线的旦尼尔。
具体实施方式
本发明总体上涉及由如熔融纺丝聚酰胺纤维的熔融纺丝合成纤维形成的地板覆盖物面纱线的制造。在美观性和手感方面，本发明的纱线与基于羊毛的纱线非常相似。如下文更详细地讨论的，本发明的仿羊毛纱线可通过将多个熔融纺丝复丝纱线(即“初级纱线”)与第二单根纱线(即“次级纱线”)组合而产生。如下文所论述，初级纱线和次级纱线在多个方式彼此不同，如纤维束尺寸。在各种实施例中，初级纱线和次级纱线是可由如聚酰胺的各种成纤合成聚合物熔融纺丝的连续的复丝纱线。由于纱线的美观性和手感经改进，本发明的发明性仿羊毛复丝纱线可用于各种应用中，如地板覆盖物。
如下文更详细地论述，本发明的仿羊毛复丝纱线可通过以下方法产生：(1)对初级纱线和次级纱线进行熔融纺丝；(2)对所述初级纱线和所述次级纱线进行拉伸和变形处理；(3)使初级纱线和变形次级纱线缠结变形以形成本发明的纱线；(4)任选地对本发明的纱线进行热定形或热退火；以及(5)将所述纱线卷绕成包装以进行分配。
初级纱线和次级纱线
用于本发明方法的起始材料包括分为两种类型的连续长丝单根纱线：多根初级纱线和至少一根次级纱线。在一个或多个实施例中，本发明的纱线可包含多根初级纱线和至少一根次级纱线、基本上由其组成或由其组成。
本发明的纱线可由一根或多根初级纱线形成。在各种实施例中，本发明的纱线可包含至少2、3、4或5和/或少于20、15、10、8或6根初级纱线。
初级纱线可取向至一定程度，以使其具有至少为50％、100％、150％、200％、250％、300％、350％或400％和/或小于700％、650％、600％、550％、或500％的根据ISO2062测量的残余断裂伸长率。
在各种实施例中，初级纱线可包含或由实质上不交织的长丝组成。例如，初级纱线每米纱线可包含少于200、150、100、75、50或35个粘合点。
起始次级纱线可取向至一定程度，以使其具有至少为50％、100％、150％、200％、250％、300％、350％或400％和/或小于700％、650％、600％、550或500％的根据ISO 2062测量的残余断裂伸长率。
在各种实施例中，初级纱线的旦尼尔大于次级纱线的旦尼尔。在一个或多个实施例中，初级纱线的旦尼尔可为至少100、200、300、400或500和/或小于2,000、1,500、1,000或750。另外地或可替代地，初级纱线的单丝旦数可为至少2、3、4、5、6或7和/或小于50、40、30、25、20或15。
在各种实施例中，次级纱线的旦尼尔可为至少50、100、150、200或225和/或小于1,000、750、500、400、350或300。另外地或可替代地，次级纱线的单丝旦数可为至少2、4、5、6、7、8、9或10和/或小于50、40、30、25、20或15。
在各种实施例中，初级纱线和/或次级纱线可以包含具有相同或不同横截面形状的长丝或由其组成。示例性横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形、三角形、正方形、多叶形、不规则形和/或空心形。在一个或多个实施例中，初级纱线和次级纱线包含具有不同横截面形状的长丝或由其组成。在某些实施例中，初级纱线包含具有圆形横截面形状的长丝或由其组成，以及次级纱线包含具有多叶形横截面形状(如三叶形形状)的纤维或由其组成。
在各种实施例中，初级纱线和/或次级纱线可为低取向纱线(“LOY”)。更具体地，在各种实施例中，当在熔融纺丝步骤期间产生初级纱线和/或次级纱线时，其可经受极少或不经受拉伸。在此类实施例中，初级纱线和/或次级纱线可立即从熔融纺丝设备转移到变形(即卷曲)设备上，而不经受任何取向(即拉伸)。
初级纱线和次级纱线均可以是连续的长丝熔融纺丝纱线，其可以利用本领域技术人员已知的标准的熔融纺丝设备和方法来进行熔融纺丝。
初级纱线和次级纱线可以由本领域已知的任何合适的成纤合成聚合物熔融纺丝而成，所述成纤合成聚合物包括例如聚酰胺、聚酯或聚烯烃。在各种实施例中，初级纱线和次级纱线可由聚酰胺熔融纺丝而成，其中初级纱线和次级纱线由相同或不同的聚酰胺形成。示例性成纤聚酰胺包括但不限于尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙5,6、尼龙6,6、尼龙6,10、尼龙6,12、其共聚物和其共混物。在某些实施例中，初级纱线和次级纱线均由尼龙6,6熔融纺丝而成。在其它实施例中，初级纱线和次级纱线均由含有一种或多种磺化共聚单体的尼龙6,6共聚物熔融纺丝而成。
初级纱线和/或次级纱线可含有着色剂物质，优选地为在熔融纺丝阶段掺入的颜料。初级纱线和次级纱线可含有相同或不同的着色剂。
初级纱线和/或次级纱线可含有在熔融纺丝阶段掺入聚酰胺中的一种或多种活性添加剂。此类添加剂包括但不限于抗氧化剂、UV稳定剂、金属去活化剂、加工助剂、成核剂、抗微生物剂、阻燃剂和抗静电剂。
在各种实施例中，在熔融纺丝方法期间，初级纱线和/或次级纱线可能已经展示出极少的收缩或没有收缩。
如下文所论述，可利用单独的熔融纺丝和拉伸工序来进行熔融纺丝和拉伸方法。或者，在某些实施例中，熔融纺丝和拉伸方法可为组合的纺丝拉伸方法。在一个或多个实施例中，可使用相同或不同的方法将初级纱线和次级纱线熔融纺丝并拉伸。
产生本发明的纱线的方法
仿羊毛复丝纱线可以通过以下方法产生：(1)对初级纱线和次级纱线进行熔融纺丝；(2)对所述初级纱线和所述次级纱线进行拉伸和变形处理；(3)使初级纱线和变形次级纱线缠结变形以形成本发明的纱线；(4)任选地对本发明的纱线进行热定形或热退火；以及(5)将所述纱线卷绕成包装以进行分配。
如上所述，初级纱线和次级纱线可使用本领域中已知的任何熔融纺丝技术来产生。在各种实施例中，熔融纺丝方法可在至少100、200、300、400或500和/或小于2,500、1,500、1,000、750或600米/分钟(“MPM”)的速率下发生。此外，在各种实施例中，熔融纺丝可在250至350℉范围内的温度下发生。
可使用本领域中已知的任何合适的方法来对初级纱线进行变形处理。同样地，也可使用与初级纱线相同的方法来对次级纱线进行变形处理，或者，可使用不同的方法来进行变形处理。
在各种实施例中，对初级纱线同时且分别地进行变形处理，其中变形处理使用任何合适的方法进行，所述方法包括但不限于假捻变形、机械变形、摩擦变形和填塞盒卷曲。在一个优选的实施例中，使用填塞盒卷曲进行变形方法。在某些实施例中，变形方法不涉及假捻变形或摩擦变形。在一个或多个实施例中，还可以使用与应用于初级纱线的相同或不同的方法对次级纱线进行变形处理。在一个优选的实施例中，次级纱线是变形的。
在变形步骤期间，次级纱线可与初级纱线混合，从而使纱线具有“斑点”外观。
如上所述，当将初级纱线和/或次级纱线引入变形步骤中时，其可为低取向纱线。熔融纺丝步骤和变形步骤的分离允许具有低旦尼尔的纱线的组合和/或具有不同旦尼尔的纱线的组合。在变形步骤期间使用低取向纱线的另一个好处是，它可以在更高的机器产量下进行熔融纺丝步骤，从而降低了先前的熔融纺丝步骤的成本。可以在变形/拉伸步骤期间根据需要改变所得熔融纺纱纱线的旦尼尔。
另外，在各种实施例中，初级纱线和/或次级纱线也可以在变形步骤期间进行拉伸。在某些实施例中，此抽取在高于室温的高温下发生。或者，可在室温下进行拉伸。
在各种实施例中，变形/拉伸步骤减轻了初级纱线内的任何交织形成。这可以通过在变形步骤中不使用空气粘性喷射来实现。因此，在各种实施例中，在变形/拉伸步骤之后的变形初级纱线可包含基本上不交织的长丝或由其组成。例如，变形初级纱线每米纱线可包含少于200、150、100、75、50或35个粘合点。
变形初级纱线可以这样的方式产生，使得其具有至少为50％、100％、150％、200％、250％、300％、350％或400％和/或小于700％、650％、600％、550％或500％的根据ISO 2062测量的残余断裂伸长率。
变形次级纱线可以这样的方式产生，使得其具有至少为50％、100％、150％、200％、250％、300％、350％或400％和/或小于700％、650％、600％、550％或500％的根据ISO 2062测量的残余断裂伸长率。
在一个或多个实施例中，变形初级纱线的旦尼尔可为至少100、200、300、400或500和/或小于2,000。另外地或可替代地，变形初级纱线的单丝旦数可为至少2、3、4、5、6或7和/或小于50、40、30、25、20或15。
在各种实施例中，变形次级纱线的旦尼尔可为至少50、100、150、200或225和/或小于1,000、750、500、400、350或300。另外地或可替代地，变形次级纱线的单丝旦数可为至少2、4、5、6、7、8、9或10和/或小于50、40、30、25、20或15。
在某些实施例中，变形步骤不涉及任何空气膨化步骤。
接下来，在各种实施例中，可在缠结设备中将变形的初级纱线和次级纱线组合在一起，并且缠结在一起以形成面纱线。缠结设备可为本领域技术人员已知的任何这样的设备，包括但不限于电缆捻合设备或流体喷射缠结设备。在一个优选的实施例中，缠结方法使用Gilbos空气捻合设备进行。当在缠结设备中时，初级纱线和次级纱线可缠结以形成面纱线，所述面纱线可被卷绕成合适的包装。
在各种实施例中，变形初级纱线和单根次级纱线在被引入到缠结设备中之后可被一起卷绕成合适的包装。
在任选的步骤中，可在将其重新卷绕成包装之前，通过任何合适的方法对所得面纱线进行热定形或退火。在此类实施例中，可使用本领域技术人员已知的任何合适的设备和方法对面纱线进行退火或热定形。在一个或多个实施例中，可使用Superba或Suessen热定形方法对纱线进行热定形。
最后，可以将所得纱线卷绕成包装用于后续分配。
本发明的发明性纱线可展示出与基于羊毛的纱线非常相似的美观性特征。例如，本发明的纱线看起来像羊毛并且具有柔软的手感。
本发明的发明性纱线可用于生产各种制品，包括地板覆盖物(如小地毯和地毯)、纺织物和衣物。在某些实施例中，本发明的纱线用于制造地板覆盖物。
定义
应理解以下内容并非意图是所定义术语的排它性列表。在上述描述中可以提供其它定义，例如，当伴随上下文中所定义术语的使用时。
如本文中所使用，术语“一(a、an)”和“所述”意味着一个或多个。
如本文中所使用，当术语“和/或”用于两种或更多种项目的列表中时，其意指可以单独使用所列项目中的任一种，或可以使用所列项目中的两种或更多种的任何组合。例如，如果将组合物描述为含有组分A、B和/或C，则组合物可以仅含有A；仅含有B；仅含有C；含有A与B的组合；含有A与C的组合；含有B与C的组合；或含有A、B及C的组合。
如本文中所使用，术语“包含(comprising、comprises、comprise)”是开放式过渡术语，其用于从术语之前叙述的标的物过渡到术语之后叙述的一个或多个要素，其中过渡要素之后列举的一个或多个要素并不一定是构成标的物的仅有要素。
如本文中所使用，术语“具有(having、has、have)”与上文提供的“包含”具有相同的开放式意义。
如本文中所使用，术语“包括(including、include、included)”与上文提供的“包含”具有相同的开放式意义。
数值范围
本说明书使用数值范围来量化与本发明相关的某些参数。应理解当提供数值范围时，此类范围应被解释为提供文字支持以要求仅列举所述范围的下限值的限制以及要求仅列举所述范围的上限值的限制。例如，10至100的所公开的数值范围提供文字支持以要求列举“大于10”(不具有上限)和要求列举“小于100”(不具有下限)。
权利要求书不限于所公开的实施例
上文所描述的本发明的优选形式仅用作说明，并且不应用于以限制性意义来解释本发明的范围。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员将容易地作出对上文阐述的示例性实施例的修改。
本发明人特此将他们的意图陈述为依赖于等效物原则以确定和评估适当地公平的本发明的范围，因为它涉及实质上未背离但是在如所附权利要求书中阐述的本发明的文字范围之外的任何装置。