[发明专利]高回弹性聚丙烯纤维

说明书

本发明涉及特别可用于地毯和室内装璜的高回弹性聚丙烯纤维。

另一方面，本发明涉及一种制造高回弹性聚丙烯纤维的方法。

聚丙烯是一种可用于地毯和室内装璜的理想的纤维，只是由于其回弹性较差而使其应用受到限制。回弹性是对于纤维在消除使其压缩的应力之后完全回复到其原来尺寸的能力的量度。对于聚丙烯地毯来说，雕花地毯上的行走频繁区的“蠕变”或平绒地毯上的行走区的消光最能说明其回弹性差这一缺点。含有聚丙烯纤维的室内装璜也具有这种消光现象。

因此最好能制造一种高回弹性聚丙烯纤维，当其用作雕花地毯时，其回弹性足以防止“蠕变”，或用于平绒地毯和室内装璜时，其回弹性足以防止滑光。

纤维的回弹性是通过压缩回复试验测定的，这是一种测定一束受压缩的粗梳纤维在规定时间内的高度回复率的非美国材料试验标准试验方法。

本发明的一个目的是提供用于地毯、室内装璜、其它织物和其它类似的最终用途的高回弹性聚丙烯纤维。

本发明的另一个目的是提供一种制造高回弹性聚丙烯纤维的方法。

本发明的还有一个目的是提供可用于制造不消光地毯和织物的纤维。

按照本发明，高回弹性纤维是用下述方法制造的，该方法包括下列步骤：

（a）纺丝;

（b）将纤维拉伸;

（c）使纤维产生锐角卷曲或所谓的二维卷曲;

（d）将纤维进行热处理以使卷曲永久定形;

（e）根据需要，将单根长纤维切成短纤维，这可以在热处理前进行，也可在热处理后进行。

在作为本专利申请说明书的组成部分的附图中：

图1表示纤维在不同热处理温度下均处理3分钟的情况下的压缩回复率数据;

图2表示在295°F热处理温度下处理不同时间的情况下的压缩回复率数据。

用于本发明的聚丙烯可以是任何基本上是线型的高度结晶的高分子量全同立构聚丙烯。通常这类聚合物的熔点为165℃（329°F）左右。这类聚合物可在市场上买到。虽然这类聚合物可用任何方法制造，但用于本发明的聚丙烯通常是用配位聚合法制造的。这种聚合方法采用再生过渡金属元素催化剂，通常采用其固体微粒在惰性介质中形成的淤浆形式。该方法在技术上是众所周知的。

在聚丙烯中可加入各种添加剂以使其改性，这些添加剂包括象多胺、聚乙烯吡啶之类的染料受体，象酞菁之类的有机颜料，象镉盐系列、炭黑之类的无机颜料以及稳定剂、增塑剂、阻燃剂等。

任何常用的纺丝方法都可用于使粒状聚丙烯转变为纤维状聚丙烯。由于聚丙烯能在适当温度的条件下熔融，因此制造聚丙烯纤维宜采用熔体纺丝法，而不是采用溶液纺丝法。纤维是在420～640°F左右（最好是450～625°F左右）的温度下进行熔体纺丝而制得的。

在熔体纺丝过程中，将聚合物在挤塑机内加热至熔点，并在高压下以恒定的速率将熔融的聚合物挤压通过有许多孔的喷丝头。液态聚合物流从喷丝头表面向下或向其它方向射出，通常是射入冷却气体流（一般为空气）中。熔融聚合物的射流由于受到冷却而凝固成单纤维，并被并集在一起，绕在筒管上。如果需要的话，可用蒸汽或惰性气体（如二氧化碳、氮等）保护挤塑机内的熔融聚合物，以防止其与氧接触。

单纤维的纤度为1～130旦/单纤维denier/filament左右，最好为18～18旦/单纤维左右。

制得纤维后将纤维进行拉伸，以使纤维的分子结构定向。拉伸时可采用任何方便的方法，如技术上熟知的采用加热辊、热循环煤气炉、蒸汽炉、辐射板式加热器、加热板、加热液体之类的工艺方法。方法本身并不重要，但温度必须足以使纤维在拉伸时产生一定的结晶度。虽然任何拉伸比（即拉伸后的长渡与未拉伸时的长度之比）均可采用，但一般采用的拉伸比约为3.0∶1以上，最好为3.5∶1～6∶1。

在纺丝和拉伸步骤中，要使纤维具有足够的结晶度，以使纤维能经受住热处理步骤。这就要求在纺丝过程中避免使所用的聚合物过热，而在拉伸过程中则要求提供足够的热量。

拉伸后的纤维可以具有任何强度，但一般用其单纤维测得的强度约为3～4.5克/旦，最好其强度约在3.5～4.4克/旦的范围内。

然后使纤维卷曲。纤维卷曲型式可以是锐角型或非螺旋型卷曲。这些型式都是所谓的二维卷曲或锯齿形卷曲。使纤维产生这种卷曲的最好方法是填塞箱卷曲法。

纤维的平均卷曲支数为4～20卷曲/英寸左右，宜为6～15卷曲/英寸左右，最好为6～10卷曲/英寸。