專利名稱：：有三個主葉和三個小葉的六葉橫截面纖絲，由具有該纖絲的紗線簇絨成的地毯，和用于制...的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及有三個主葉和三個小葉的六葉橫截面形狀的合成聚合物纖絲(filament)。該纖絲特別適合制作成有弱的光彩、不閃光的柔和光澤、高的著色率、和優(yōu)良的抗沾污特性的地毯。
發(fā)明內容本發(fā)明是一種合成聚合物纖絲，它有六葉的橫截面包括在相對所述中心軸的主半徑(R,)內圍繞中心軸對稱布置的三個主葉和在相對所述中心軸的小半徑(R2)內每個對稱布置在主葉之間的三個小葉，其中主半徑(R，)對小半徑(R2)的比定義一個大于1的外修正比(R,/R2)。由按照本發(fā)明橫截面的合成聚合物纖絲構成的地毯有弱的光彩、不閃光的柔和光澤、高的著色率、和優(yōu)良的抗沾污，即隱藏塵土的性能。從下面與附圖一起的詳細描述將能更充分地理解本發(fā)明，附圖組成這個申請的一部分和附圖有圖1是按照本發(fā)明纖絲的橫截面圖2是對應本發(fā)明另一個實施例的纖絲的橫截面圖3是生產按照本發(fā)明纖絲的噴絲頭板的平面圖4是生產本發(fā)明另一個實施例的噴絲頭板的平面圖5是生產用于比較實例1的纖絲的噴絲頭板的平面圖6是用于比較實例1的3葉纖絲的橫截面圖7是用于生產比較實例4中纖絲的噴絲頭板的平面圖8是比較實例4中所用3葉纖絲的橫截面圖。具體實施例方式在本發(fā)明下面的整個詳細描述中，使用相同的參考數字表示在所有的附圖中相同的元件。本發(fā)明的纖絲有包含三個主葉和三個小葉大致均勻的實心六葉橫的頂點二在二個l施例;，直的側i部分的各側:是平行的。在另一個實施例中，直的側邊部分可以是向內逐漸變細，從寬變窄，從中心軸朝凸的頂點方向移動離開。在又一個實施例中，直的側邊部分可以向內逐漸變細，從寬變窄，從凸的頂點向中心軸的方向朝中心軸移動。橫截面的主葉相對纖絲橫截面的中心軸可以對稱或非對稱定位。從中心軸到凸的頂點測量的每個主葉的長度是大于每個小葉對應的長度尺寸。在葉片是對稱的各實施例中布置的葉片有兩條側邊是互相基本鏡像對稱的?，F在參考圖1,圖中表示按照本發(fā)明由參考數字IO整體表示的橫截面圖。中心軸，即縱向軸12通過纖絲伸展并作為它的幾何中心。從中心軸12到纖絲IO外輪廓的最外點的距離定義為纖絲的主半徑(&)。在每個主葉上這些點分別表示為16A、16B和16C。從中心軸12到小葉的最外點的距離定義為小半徑(R2),在每個小葉上這些點分別表示為17A、17B、和17C。用主頂點半徑R3表示從各自生成的中心18A、18B、18C到每個主葉的凸頂點16A、16B、16C的距離(為說明清楚起見在圖1中僅圖示說明其中一個)。用小頂點半徑R4表示從各自生成的中心19A、19B、19C到每個小葉的凸頂點17A、17B、17C的距離(為說明清楚起見在圖1中僅圖示說明其中一個)。如圖所示凸邊界22設置在每個主葉和每個小葉之間。按照一個實施例，纖絲IO有大于1的外修正比(R"R2)。換句話說，每個主葉從纖絲的中心軸到主葉頂點測量的長度(RJ大于每個小葉對應的長度(RJ。按照本發(fā)明另一個實施例，外修正比(R!/R2)是在1.2到約3.5的范圍內。在又一個實施例中，外修正比(Ri/R2)是在約1.5到約2.5范圍內。另外，主半徑(Rj對主頂點半徑(R3)之比定義為"主頂點比"(R"R3)，它是在約2.0到約10.0的范圍內。在按照本發(fā)明的另一個實施例中，主頂點比(R4/R0)是在約2.5到約4.0的范圍內。主半徑(R！)對小頂點半徑(R4)之比定義為"小頂點比，，(R,/R4),它是在約2.0到約40.0的范圍內。在另一個實施例中小頂點比(R"R4)是在約3.75到約14.0的范圍內。按照本發(fā)明的纖絲，即常產纖維或連續(xù)的纖絲，是用合成的熱塑可熔紡的聚合物或共聚物制備的。合適的聚合物和共聚的包括聚酰胺、聚酯、聚烯烴、和聚丙烯腈。這里下面所用的術語"聚合物"指的是聚合物、和無規(guī)和嵌段共聚物。將聚合物混合料熔融然后擠出(即"紡絲")通過如在圖3和圖4中所示的有合適尺寸的噴絲頭毛細孔54(下面將要描述)，在依據所用的各個聚合物混合料的物理特性和/或化學組成而改變的條件下生產有所需旦尼爾(denier)、外修正比、和主或小頂點比的纖絲10。接著纖絲被對著它流過的冷空氣急冷。然后纖絲在一個或多個加熱的拉伸絲架上通過。隨后通過先有技術中已知的任何方法可將纖絲皺縮并切割成短的長度以便制成常產的纖維，或者膨化變形制成膨化連續(xù)纖絲(BCF)。纖絲沿著它們長度的橫截面基本上是均勻的并可以有紋理，按照已知的方法也稱為膨化或皺縮的?？梢栽趲追N不同的應用中使用它們，包括地毯、織物或無紡布的使用?？蓪凑毡景l(fā)明生產的許多膨化連續(xù)纖絲匯編在一起組成膨化連續(xù)紗。由于所需纖絲的特定特性，相信由它生成的紗是特別有利于簇絨成地毯(如需要那樣，有或沒有其他類型的紗)，從而獲得特別希望的特性。如果需要，該紗可以包括其他形式的纖絲。包含按照本發(fā)明的纖絲結合的由紗地毯可在噴射染料的印花機下通過。使用設計的軟件，噴射器將染料噴到地毯上和形成無限種變化和顏色的設計和圖案。然后用蒸汽蒸烘地毯，接著充分漂洗，再將它轉動甩干。可以使用毛圈絨頭和割絨兩種地毯生產印花的地毯。圖3說明用于生產按照本發(fā)明纖絲IO，的噴絲頭板的一個例子。噴絲頭板是有上表面和下表面相對厚重的部件。如本發(fā)明所屬
技術領域：
普通技術人員所熟知的那樣，噴絲頭板上表面的一部分裝有孔槽(未表示)從而可將該板連接到聚合物源。取決被擠出聚合物的流變學，孔槽的下邊可以是傾斜的以便有利于聚合物從供給源到噴絲頭板的流動。許多毛細孔從凹的上表面穿過噴絲頭板到下表面。每個毛細孔54用于生成一根絲。在圖3中僅圖示說明一個這樣的毛細孔54。裝設在給定噴絲頭板中的毛細孔的數目因此對應于匯編生成預定數目紗的纖絲的數目。請注意，以任何常規(guī)的方式可將補充的纖絲(如果使用的話)插入到該紗中。如在圖3中清楚可見，在本發(fā)明中每個毛細孔54有6條腿，包括三個主腿62A、62B、62C和三個小腿63A、63B、63C。每個主腿62A、62B、62C有各自的縱軸64A、64B、64C從毛細孔的腿尖伸展到中心軸68。主軸64A、64B、64C相互分離120°角。每個小腿63A、63B、63C有各自的縱軸65A、65B、65C從腿尖伸展到纖絲的中心軸。小軸65A、65B、65C相互分離120°角。每個主軸與最接近的小軸分離約60°角。主腿62A、62B、62C的主軸64A、64B、64C和小腿63A、63B、63C的小軸65A、65B、65C在毛細孔的中心軸68處交叉。用各自的參考數B!、B2、B3表示主腿62A、62B和62C的寬度尺寸。用各自的參考數D!、D2、D3表示小腿63A、63B、63C的寬度尺寸。通常，主腿的寬度大于小腿的寬度。用各自的數ApA2和A3表示主腿62A、62B和63C的長度尺寸(為說明清楚起見，在圖3中僅表示一個)。用各自的參考數d、C2、C3表示小腿63A、63B和63C的長度尺寸(為說明清楚起見，在圖3中僅圖示一個)。通常，主腿的長度大于小腿的長度。每條腿的側邊是大體平行和向外伸出并終止在凸的頂點。另一種是，腿的寬度可逐漸變細，在從中心軸68到圓形頂點的方向上以寬到窄。在又一個實施例中，直的側邊部分寬度可逐漸變細，在從橫截面的圓形頂點到中心軸68的方向上從寬到窄。圖4說明用于生產按照本發(fā)明纖絲10的噴絲頭板的另一個例子。在圖4中表示的毛細孔54與圖3中的相同，只是每條腿的凸的頂點如圖所示有點擴大。參考數D表示位于每條主腿上放大的頂點的直徑。參考數d表示位于每條小腿上放大的頂點的直徑。噴絲頭板可用任何合適的方式制造，如使用在美國專利5,168,143中描述的激光技術?，F在將用下面非限定性的實例更詳細地描述本發(fā)明。實例試-驗方法相對粘度將尼龍6,6聚合物5.5克溶解在50立方厘米(50cc)的曱酸中測量相對粘度(RV)。RV是尼龍6，6/曱酸溶液的絕對粘度對曱酸的絕對粘度之比。在攝氏25。C下測量兩者的絕對粘度。地趙閃光效應在不知道用哪種紗制成哪個地趁的情況下用肩并肩的比較法目魂j比較不同割絨地毯樣品的閃光度。通過一組5個有經驗的測試者來測試各地逸，每人熟悉地毯的結構和表面織物組織。由測試者按"1"到"5"的等級測量閃光值，用"5"表示最大的閃光度。對每個樣品的閃光度等級進行平均并根據平均的等級給出各樣品的低、中間或高閃光度的等級。地毯的松密度用相同的方法評估。得到的閃光度列在表3中。實驗室沾污試驗在每個地趁樣品上用Vetterman鼓進行沾污試驗。用手抓握顏色測量儀器對樣品的底色進行測量，該儀器由Minolta公司出售，"Chromameter"(彩度4義)型號CR-210。將地趙樣品放到Vetterman鼓中。將200g清潔的尼龍101Zytel尼龍i朱和50克臟的珠(杜邦力口拿大，Mississauga,Ontario)》文在樣品上。臟的J朱是由10克AATCCTM-122合成地趙污物(由TextileInnovators公司，Windsor,N.C制造)與1000克新的尼龍101Zytel尼龍珠混合制成。將1600-1700克陶瓷圓筒形珠[110到130乂'直徑x^長的小珠和25到35《直徑，％"長(1.91cm直徑，1.91cm長)的大珠]加到Vetterman鼓中。將Vetterman鼓轉動500轉然后取出樣品。再測量樣品的顏色和記錄下由于沾污顏色改變對控制值(AE)的曲線。將樣品放回鼓中，放出50克沾污小球混合物并將50克新的沾污小球放入鼓中。重復上述的程序進行3次附加的500轉運轉。在總的2000轉之后，在抽真空之后測量和記錄顏色改變對控制值的曲線。有大數目AE的樣品其性能比有小數目AE的樣品差。通過腳步行走的沾污試驗在由本發(fā)明纖絲織成的毛圏地毯上進行腳步行走的沾污性能試驗。試驗包括通過實際的腳步行走試驗使地毯遭受足夠量的塵土。一般的腳步行走的程度在每星期約IOO，OOO到200,000次來回的速率下范圍在150,000到l,OOO，OOO)欠。地毯樣品的尺寸可以改變。為了復蓋走廊的寬度地毯樣品的寬度通常為約6英尺。地毯的長度通常在約12到18英寸范圍內，取決于現有的樣品數目。在這個實例中，商業(yè)水平的毛圈地毯測量值為12英寸x6英尺。在每次測量前將地毯抽真空。按每12小時使用MinoltaChromagraphMeterCR-210測量裝置在不同的地毯樣品上進行反射測量。CR-210是一種緊湊的三色顏色分析儀用于測量反射物體的顏色。在地毯樣品上三個不同區(qū)域讀取顏色的讀數。該ChromagraphMeter對每個讀數計算出AE、色差。AE色偏差代表總的色差。該方程式假定顏色空間是歐幾里德(三維)空間并計算的AE為代表樣品和標準的坐標之間的差的三個分量的平方和的平方一艮，如下面的7>式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中！^是亮度變量，和3*及15*是色度坐標。在進行沾污性能比較試驗時，重要的是要在同一時間試驗所有的樣品并試圖保持不變的地板位置。還使用臨時的墊子來防止最接近走廓入口的地毯樣品接受過度的塵土量。這可防止試驗中的偏差。一般認為在腳步行走后有低AE的試驗樣品比有高AE的樣品有較好的性能。實例1-3紡絲工藝在下面的實例中，生產有不同橫截面的尼龍6,6纖絲。從圖3、4和5所示類型的不同噴絲頭紡出尼龍6，6絲。在所有實例中所用的尼龍6，6聚合物是一種消光的聚合物，意味著聚合物纖絲原液含有0.15重量百分比的Ti02，和相對粘度(RV)68士3單位。將在噴絲頭組件之前的聚合物溫度控制在約285+/-rc。紡絲生產量是每小時70磅(701b;31.8kg)。通過不同的噴絲頭擠出聚合物并將其分成各為80根纖絲的2部分。噴絲頭板的毛細孔尺寸描述如下。然后在通風筒中將熔融的纖維迅速驟冷，通風筒中約9。C的冷卻空氣以每分鐘300立方英尺(300cfm;8.49米3/分鐘)的速度通過驟冷區(qū)吹過纖絲。接著用潤滑劑以每分鐘800碼(800yds/分鐘；731.52米/分鐘)的速度涂復纖絲用于拉伸和皺縮。4吏用一對加熱的拉伸輥以每分鐘2197碼(2009米/分鐘和2.75x拉伸比)的速度拉伸涂復的紗，拉伸輥的溫度是190°C。然后使纖絲進入到類似于美國專利3,525,134號描述的雙重沖擊膨化變形噴射器中(210。C熱空氣)，以便生成2組每根絲995旦尼爾(1106分特)和12.5旦尼爾(dpf)的紗(每根絲13.9分特)。將紡出、拉伸過，和皺縮的膨化連續(xù)纖絲(BCF)在纜捻機上纜捻到每英寸5轉并在Superba熱定形機上在給定溫度265度華氏(265。F;129.4°C)下熱定形。接著將試驗紗在1/10英寸規(guī)格(0.254cm)的簇絨機上簇絨成每平方碼55盎司(55oz/sq.yd;1865克/M2)有0.625英寸(5/8";1.59cm)絨高的割絨地毯、在連續(xù)幅度的染色機上將簇絨地毯染成毛本色的彩色地毯。由一組專家鑒定地毯的美觀。它們還要在Vetterman鼓中經受沾污試驗。實例1(比專交的)應用上述的方法制成如在圖6中所示的有波曲狀三葉橫截面的纖絲(美國專利5,108,838)。通過如在圖5中所示的噴絲頭毛細孔紡出纖絲。實例2(本發(fā)明)應用上述的方法制成如在圖1中所示的按照本發(fā)明的有六葉橫截面的纖絲。通過如在圖4中所示的噴絲頭毛細孔紡出纖絲。在表1和2中描述了毛細孔的尺寸。表1表示在圖3-4中的主腿的各種尺寸A!、A2、A3、BpB2、B3和D的大小。表2表示在圖3-4中小腿的各種尺寸d、C2、C3、DpD2、D3和d的大小。該尺寸是以厘米表示。表1主腿尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>紡絲方法在下面的各實例中，生產有各種橫截面的尼龍6,6纖絲。通過如在圖3、4、5和7中所示的不同的噴絲頭紡出尼龍6,6纖絲。所有的實例使用的尼龍6，6聚合物是消光的聚合物，這意味著該聚合物含有0.2重量百分比的Ti02和有相對粘度(RV)為68士3單位。在噴絲頭組件之前聚合物溫度控制在約286±rC。紡絲生產量是每小時75磅(75lb;34.1kg)。通過不同的噴絲頭擠出聚合物并將其分成各為64根的2部分。然后在通風筒中將熔融的纖維迅速驟冷，通風筒中約9。C的冷卻空氣以每分鐘300立方英尺(300cfm;8.49米3/分鐘)的速度通過驟冷區(qū)吹過纖絲。接著用潤滑劑以每分鐘715碼(715yds/min;654米/分鐘)的速度涂復纖絲用于拉伸和皺縮。使用一對加熱的拉伸輥以每分鐘1930碼(111米/分鐘和2.75x拉伸比)的速度拉伸涂復的紗。拉伸輥的溫度是190°C。然后使纖絲進入到類似于在Coon的美國專利3，525，134號描述的雙重沖擊膨化變形噴射器中(230。C熱空氣)，以便生成2組每根絲1245旦尼爾(1385分特)，和19旦尼爾(dpf)的紗(每根絲21.1分特)。通過在纜捻機上纜捻到每英寸4.5轉并在給定溫度為265°F(129.4°C)的Supreba熱定形機上熱定形，制備用于抗沾污試驗的地毯。然后將這些試驗紗在1/10英寸規(guī)格(0.254cm)的簇絨機上簇絨成每平方碼32盎司(32oz/sq.yd;1085克/m2)有0.25英寸(8/32";0.635cm)絨高的割絨地毯。將簇絨地毯在槽式染色機中染成近似L*=71的本色的彩色地毯。通過在纜捻機上纜捻到每英寸4.8轉(tpi)和在給定溫度為265°F(129.4°C)的Supreba熱定形機上熱定形，制備用于印花試驗的地毯樣品。然后將這些試驗紗在1/10英寸規(guī)格(0.254cm)的簇絨機上簇絨成每平方碼36盎司(36oz/sq.yd;1221克/m2)有0.31英寸(5/16";0.794cm)絨高的割絨地趁。實例4(比壽交的)使用上述熔紡的方法制成如在圖6中所示的有3葉橫截面的纖絲。通過如圖5中所示的噴絲頭毛細孔紡出纖絲。實例5(本發(fā)明)使用上述熔紡的方法制成如在圖2中所示的按照本發(fā)明的有六葉橫截面的纖絲。通過如圖3中所示的噴絲頭毛細孔紡出纖絲。毛細孔的尺寸描述在表1和2中。實例6(本發(fā)明)使用上述的熔紡方法制成如在圖2中所示的按照本發(fā)明有六葉橫截面的纖絲。通過如在圖4中所示的噴絲頭毛細孔紡出纖絲。毛細孔的尺寸描述在表1和2中。實例7(比較例)使用與前述熔紡方法類似的方法制成如在圖8中所示的有3葉橫截面的纖絲。通過如在圖7中所示的噴絲頭毛細孔紡出纖絲。將實例4-6轉換成1/10英寸規(guī)格、1/4英寸絨高、32盎司的毛圏絨頭地毯和分別染色到淺的原色(L*71)色彩。在這些樣品上使用腳步行走進行抗沾污試驗。在表4中列出沾污的數據。表4腳步行走的沾污試驗<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>將實例5-7轉換成1/10英寸規(guī)格、5/16英寸絨高、每平方碼36盎司的割絨地毯。用蒸汽處理地毯樣品并在Chromojet印花機上印花成多色的帶圖案地毯。所有的地毯樣品接受相同量的染料。然后用蒸汽處理印花的地毯使染料固定，和用水充分清洗以便除去還未用的染料。使用Minolta比色計測量地毯(僅為一部分)的色深度(LM直)。有低LM直的地毯比有印花質量的地毯有較深的顏色。其余的結果列在表5中。表5割絨印花地毯評估<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權利要求1.一種合成聚合物纖絲，其特征在于它的六葉橫截面有在相對所述中心軸的主半徑(R1)內對中心軸對稱布置的三個主葉和在相對所述中心軸的小半徑(R2)內每個對稱布置在主葉之間的三個小葉，其中主半徑(R1)對小半徑(R2)的比定義一個大于1的外修正比(R1/R2)。2.按照權利要求1所述的纖絲，其特征在于R,/R2之比是在約1.2到約3.5的范圍內。3.按照權利要求1所述的纖絲，其特征在于R"R2之比是在約1.5到約2.5的范圍內。4.按照權利要求1、2或3任一項所述的纖絲，其特征在于每個主葉終止在有頂點半徑(R3)的凸的頂點，和主半徑(R,)對頂點半徑(R3)之比定義一個主頂點比(R4/R3)在從2.0到IO.O的范圍內。5.按照權利要求4所述的纖絲，其特征在于主頂點比(R!/R3)是在從2.5到4.0的范圍內。6.按照權利要求1、2或3任一項所述的纖絲，其特征在于每個小葉有小頂點半徑(R4),主半徑(R!)對小頂點半徑(R4)之比是在從約2.0到約40.0的范圍內。7.按照權利要求6所述的纖絲，其特征在于R"R4之比是在從3.75到約14.0的范圍內。8.按照權利要求4所述的纖絲，其特征在于每個小葉有頂點半徑(R4),主半徑R!對頂點半徑(R4)的比是在從約2.0到約40.0的范圍內。9.按照權利要求5所述的纖絲，其特征在于頂點比Rt/R4是在從3.75到約14.0的范圍內。10.按照權利要求1所述的纖絲，其特征在于從一組包括聚酰胺、聚酯、聚烯烴、和聚丙烯腈的聚合物中選擇該合成的聚合物。11.一種地毯，包括簇絨在襯里中的許多膨化連續(xù)紗，每根紗包括許多膨化連續(xù)聚合物纖絲，每根所述膨化連續(xù)纖絲的特征在于其六葉橫截面有在相對所述中心軸的主半徑(R,)內圍繞中心軸對稱布置的三個主葉和在相對所述中心軸的小半徑(R2)內各個對稱布置在主葉之間的三個小葉，其中主半徑(R。對小半徑(R2)的比定義一個大于1的外修正比(R〃R2)。12.按照權利要求11所述的地毯，其特征在于地毯是印花地毯。13.—種毛細噴絲孔，包括三個相等間隔和徑向朝外伸出的相同的主腿，和三個相等間隔和徑向朝外伸出的相同的小腿，它們都起源于六葉中心區(qū)中的中心點，其特征在于2條腿基本是互相鏡像對稱和每條主腿的長度大于每條小腿的長度。14.按照權利要求13所述的毛細噴絲孔，其特征在于每條主腿的寬度大于每條小腿的寬度。15.按照權利要求13或14所述的毛細噴絲孔，其特征在于每條主腿有伸出的圓的頂點。16.按照權利要求13或14所述的毛細噴絲孔，其特征在于每條小腿有伸出的圓的頂點。17.按照權利要求15所述的毛細噴絲孔，其特征在于伸出的圓形頂點的直徑對主腿的寬度之比是在從約1.0到約4.0的范圍內。18.按照權利要求16所述的毛細噴絲孔，其特征在于伸出的圓形頂點的直徑對小腿的寬度之比是從約1.0到約4.0的范圍內。全文摘要一種纖(維)絲包含合成聚合物和其特征在于六葉的橫截面有三個主葉和三個小葉，以及主半徑(R<sub>1</sub>)和小半徑(R<sub>2</sub>)。每葉的橫截面有基本直的側邊部分向外伸出并在每一端與凸的頂點相切。主半徑(R<sub>1</sub>)對小半徑(R<sub>2</sub>)之比定義一個大于(1)的外修正比(R<sub>1</sub>/R<sub>2</sub>)。文檔編號D06N7/00GK101351581SQ200680046210公開日2009年1月21日申請日期2006年12月1日優(yōu)先權日2005年12月6日發(fā)明者S·K·施巴塔,W·-H·唐申請人:因維斯塔技術有限公司