用于对加捻的蓬松丝纱进行热定形的方法与流程
本发明涉及一种用于对纱进行热定形的设备和方法。更具体地，本公开涉及一种用于对缆捻的蓬松丝(bcf)纱进行热定形的设备和方法。
背景技术
用于制造用于地毯的bcf纱的背景技术方法通常包含加捻、热定形、簇绒和整理步骤。具体地讲，加捻纱的热定形是将bcf纱转换成地毯的重要步骤。热定形发展卷曲并且锁定bcf纱中的捻度记忆。卷曲和捻度记忆的发展对纱蓬松性和成品地毯的保持永新具有显著影响。
两种类型的热定形方法用于背景技术的持续热定形机器中。第一种类型使用加压蒸汽，所述加压蒸汽可以是饱和的或接近饱和的蒸汽。背景技术中最常见的加压蒸汽热定形机器被称为如由americansuperba,inc生产的superbartm机器。
第二种类型的热定形方法使用热大气空气。背景技术中最常见的热大气空气热定形机器被称为如由美国的power-heat-set生产的那些“suessen”机器或“power-heat-set”机器。
热定形纱的结晶结构和由热定形纱生产的成品地毯的最终使用性能主要取决于生产所述纱使用的热定形方法。本行业技术人员将更好理解的是，由热大气空气热定形机器(例如，seussen)生产的地毯纱具有比由加压蒸汽热定形机器(例如，superbartm)生产的地毯纱更高的蓬松性和更好的耐沾污性。
应该更好理解的是，所使用的热定形方法对尼龙地毯色斑性能具有巨大影响。由阳离子可染色的聚合物制成并且使用热大气空气进行热定形的溶液染色尼龙(sdn)地毯具有更长的内在耐沾污性。然而，发现由阳离子可染色的聚合物制成并且用饱和蒸汽进行热定形的sdn尼龙地毯具有不可接受的耐沾污性。
目前，所使用的大多数热定形机器是加压蒸汽热定形机器，如superbartm机器。正是这种商业环境在将sdn尼龙地毯纤维的使用仅限制于将使用suessen或powerheat-set方法进行热定形的那些纱簇绒和加工设施中起作用。
已经存在在背景技术中公开的改进的热定形方法。例如，美国专利号7,073,318公开了一种用于在热空气热定形机器中使热定形蓬松丝(bcf)纱变形的设备和方法，所述设备和方法包含使用蒸汽和大气空气的混合物来预加热加捻bcf纱束以发展卷曲记忆并且提供与加捻bcf纱束的抱合的预热装置/步骤。
美国专利公开20070137166涉及对已知纱变形工艺的流控制改进并且涉及用于在热定形室中进行处理之前在一个或多个变形装置与一个或多个卷绕装置之间积聚一根或多根纱的装置和方法。
美国专利号7,543,463涉及一种用于对纱，主要地但非排他性地地毯纱，进行热定形的机器和方法。机器用饱和蒸汽养护加捻纱以增大纱的结晶度并且将捻度或卷曲锁定到纱中。机器是持续过程机器，其中纱进入机器的一端，向下游移动穿过机器，并且离开恰当处理的下游端并且准备进行下一个生产步骤。
因此，仍对用于使用引起需要的卷曲保持、纱表面绒尖整列和耐沾污特性的加压蒸汽来处理变形的bcf纱的热定形方法和设备具有强烈需求。
技术实现要素：
本公开涉及用于对加捻的蓬松丝(bcf)纱进行热定形的方法和设备。还公开了使用这三个方法或设备形成的包含地毯的制品。
在本发明的一个非限制性方面，公开了一种用于对加捻的蓬松丝(bcf)纱进行热定形的多步骤方法，所述多步骤方法包括(a)在热大气空气下在所述纱中发展卷曲和(b)通过饱和的蒸汽处理来对所述纱进行热定形的步骤。
在一个非限制性实施例中，步骤(a)是在约140℃到约210℃的范围内的温度下在热空气下进行的。在一个非限制性实施例中，所述纱在步骤(a)中处理约3秒或更多的时间段。在另一个非限制性实施例中，所述纱在步骤(a)中处理约3秒到约7秒的时间段。
在一个非限制性实施例中，步骤(b)是在约110℃到约130℃的范围内的温度下用饱和蒸汽来实现的。在一个非限制性实施例中，所述纱在步骤(b)中热定形约25秒到约60秒的时间段。
在另一个非限制实施例中，所述纱由合成聚合物形成，所述合成聚合物选自由以下组成的组：尼龙、聚酯、聚烯烃及其共聚物和共混物。在另一个非限制性实施例中，所述纱由尼龙6,6或尼龙6聚合物形成。
在另一个非限制性实施例中，所述纱由阳离子可染色的尼龙聚合物制成。在另一个非限制性实施例中，所述阳离子可染色的尼龙聚合物包括能够使所述聚合物中的酸性染料晶点失效的色斑阻断添加剂。在另一个非限制实施例中，所述色斑阻断添加剂以按重量计约1％到10％的范围存在。在另一个非限制实施例中，所述色斑阻断添加剂是芳香族磺酸盐或其碱金属盐。在另一个非限制实施例中，所述纱是溶液染色尼龙纱。
在本发明的另一方面，公开了由通过如上所述的方法中的任一方法处理的所述纱形成的制品。在本发明的另一方面，公开了由通过如上所述的方法中的任一方法处理的所述纱形成的地毯。在一个非限制性实施例中，根据24小时色斑试验，所述地毯具有8或更高的色斑等级。在另一个非限制性实施例中，根据waqe色斑试验，所述地毯具有7或更高的色斑等级。
在本发明的另一方面，公开了一种用于对加捻的蓬松丝(bcf)纱进行热定形的设备，所述设备包括：蓬松设备，其被配置成用热大气空气使所述纱蓬松以发展卷曲；和热定形隧道，其被配置成通过蒸汽喷射来对所述纱进行热定形。
附图说明
图1描绘了根据本发明的实施例和比较实例制成的地毯样本的24小时色斑试验结果。
图2描绘了根据本发明的实施例和比较实例制成的地毯样本的waqe色斑试验结果。
具体实施方式
本公开涉及用于对加捻的蓬松丝(bcf)纱进行热定形的方法和设备。还公开了使用这三个方法或设备形成的包含地毯的制品。
在一个非限制性实施例中，公开了一种用于对加捻的蓬松丝(bcf)纱进行热定形的多步骤方法，所述多步骤方法包括(a)在热大气空气下在所述纱中发展卷曲和(b)通过饱和蒸汽处理来对来自步骤(a)的所述纱进行热定形的步骤。
在一个实施例中，所述加捻的蓬松丝(bcf)纱在步骤(a)之前被变形处理。热空气处理是用于在纱中发展卷曲的有效方法。在一个非限制性实施例中，步骤(a)是在约140℃到约210℃的范围内的温度下在热空气下进行的。应当理解的是，可以应用本领域技术人员已知的任何方法进行热空气处理以在bcf纱中发展纱卷曲。可以应用热空气处理必要的持续时间以在所述纱中实现期望的卷曲发展。在一个非限制性实施例中，所述纱在步骤(a)中处理约3秒或更多的时间段。在另一个非限制性实施例中，所述纱在步骤(a)中处理约3秒到约7秒的时间段。
为了使地毯中使用的纱具有住宅应用的必要的美观和地板性能，需要在纱中发展表面绒尖整列。在本发明的一个非限制性实施例中，表面绒尖整列是通过用饱和蒸汽处理来自步骤(a)的bcf纱来实现的。在另一个实施例中，可以用接近饱和水平的加压蒸汽进行步骤(b)。在另一个非限制性实施例中，步骤(b)是在约110℃到约130℃的范围内的温度下用饱和蒸汽来实现的。步骤(b)中的蒸汽处理可以进行必要的任何持续时间以实现期望的表面绒尖整列。在一个非限制性实施例中，所述纱在步骤(b)中热定形约25秒到约60秒的时间段。
本发明的实施例可以用由合成聚合物形成的纱进行，所述合成聚合物选自由以下组成的组：聚酰胺、聚酯、聚烯烃及其共聚物和共混物。
聚酰胺纤维的非限制性实例包含包括以下各项的纤维：尼龙5,6；尼龙6/6；尼龙6；尼龙7；尼龙11；尼龙12；尼龙6/10；尼龙6/12；尼龙dt；尼龙6t；尼龙6i；及其共混物和共聚物。聚烯烃纤维的非限制性实例包含包括聚丙烯的纤维。聚酯纤维的非限制性实例包含包括以下各项的纤维：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸(pla)及其共混物和共聚物。
在一个非限制性实施例中，所述纱由尼龙6,6或尼龙6聚合物形成。
不受任何具体理论束缚，据信使用加压蒸汽处理来发展纱卷曲防止由聚酰胺制成的纱中的聚合物晶体结构打开或变得更易受酸性染色剂的影响。本领域中众所周知的是，这种现象防止使用具有内在耐沾污性的大多数聚酰胺纱与热定形过程一起使用。通过过度实验，发明人已经发现，使用多步骤方法，加捻的bcf纱可以被热定形以实现卷曲发展、表面绒尖整列，而不打开聚合物结构到纱变得更易受酸性染色剂的影响的点。本发明的实施例因此允许具有内在耐沾污性的聚酰胺纱与使用加压蒸汽或饱和蒸汽的热定形机器一起使用以创建表面绒尖整列。
在一个非限制性实施例中，所使用的纱由阳离子可染色的尼龙聚合物制成。如本文所使用的，阳离子可染色的尼龙聚合物是尼龙聚合物，所述尼龙聚合物被改性为使它们可接受阳离子染料。在一个非限制性实施例中，所述阳离子可染色的尼龙聚合物包括能够使酸性染料晶点失效的色斑阻断添加剂。
适合的内在色斑阻断添加剂包含已知使酸性染料晶点失效的那些添加剂。例如，在如尼龙6,6或尼龙6等聚酰胺中，酸性染料晶点是指与导致着色的酸性染料起反应或缔合的胺端基或酰氨基键合。色斑阻断添加剂与这些酸性染料晶点起反应或缔合以防止酸性染料晶点与酸性染料起反应或缔合。美国专利号5,155,178中讨论了用于聚酰胺中的适合的色斑阻断添加剂，所述专利通过引用结合在此。适合的色斑阻断添加剂包含但不限于芳香族磺酸盐及其碱金属盐，如5-磺酸基间苯二甲酸、钠盐和二甲基-5-磺基间苯二酸、钠盐。在一个非限制性实施例中，色斑阻断添加剂是5-磺酸基间苯二甲酸、钠盐(ssipa)。在一个非限制实施例中，所述色斑阻断添加剂以按重量计约1％到10％的范围存在。在另一个非限制实施例中，所述色斑阻断添加剂以按重量计约1％到5％的范围存在。
在另一个非限制实施例中，所述纱是溶液染色尼龙(sdn)纱。
在本发明的另一方面，公开了由通过本文中公开的方法中的任一方法处理的所述纱形成的制品。在本发明的另一方面，公开了由通过本文中公开的方法中的任一方法处理的所述纱形成的地毯。如实例2和3中所示出的，在非限制性实施例中，根据24小时色斑试验，所公开的地毯具有8或更高的色斑等级。如实例2和3中所示出的，在非限制性实施例中，根据waqe色斑试验，所公开的地毯具有7或更高的色斑等级。
在本发明的另一方面，公开了一种用于对加捻的蓬松丝(bcf)纱进行热定形的设备，所述设备包括：蓬松设备，其被配置成用热大气空气使所述纱蓬松以发展卷曲；和热定形隧道，其被配置成通过蒸汽喷射来对所述纱进行热定形。
适合的蓬松设备可以是本领域技术人员已知的可以在加捻的bcf纱中发展卷曲的任何设备。在一个非限制性实施例中，适合的蓬松设备包含利用循环热空气来发展纱卷曲的那些蓬松设备。在一个非限制性实施例中，蓬松设备能够在约140℃到约210℃的范围内的温度下在热空气下发展卷曲。应当理解的是，可以应用本领域技术人员已知的任何方法进行热空气处理以在bcf纱中发展纱卷曲。可以应用热空气处理必要的持续时间以在所述纱中实现期望的卷曲发展。在一个非限制性实施例中，蓬松设备能够发展卷曲约3秒到约7秒的时间段。
适合的热定形隧道可以是本领域技术人员已知的可以在加捻的bcf纱中发展表面绒尖整列的任何设备。如本文所使用的，表面绒尖整列限定地毯纱中簇绒的尖端之间的差别水平。如果簇绒之间存在清晰的尖端分离，则表面绒尖整列被认为是极好的。在本发明的一个非限制性实施例中，热定形隧道被配置成通过具有饱和蒸汽的加压蒸汽喷射来处理来自蓬松设备的bcf纱。在另一个非限制性实施例中，热定形隧道被配置成用接近饱和水平的加压蒸汽来处理bcf纱。在另一个非限制性实施例中，热定形隧道被配置成在约110℃到约130℃的范围内的温度下通过具有饱和蒸汽的加压蒸汽喷射来处理。热定形隧道可以被配置成喷射加压蒸汽任何必要的持续时间以实现期望的表面绒尖整列。在一个非限制性实施例中，在热定形隧道中对纱进行热定形约25秒到约60秒的时间段。
本发明的实施例可以用由合成聚合物形成的纱进行，所述合成聚合物选自由以下组成的组：聚酰胺、聚酯、聚烯烃及其共聚物和共混物。
聚酰胺纤维的非限制性实例包含包括以下各项的纤维：尼龙5,6；尼龙6/6；尼龙6；尼龙7；尼龙11；尼龙12；尼龙6/10；尼龙6/12；尼龙dt；尼龙6t；尼龙6i；及其共混物和共聚物。聚烯烃纤维的非限制性实例包含包括聚丙烯的纤维。聚酯纤维的非限制性实例包含包括以下各项的纤维：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸(pla)及其共混物和共聚物。
在一个非限制性实施例中，所述纱由尼龙6,6或尼龙6聚合物形成。
在一个非限制性实施例中，所使用的纱由阳离子可染色的尼龙聚合物制成。如本文所使用的，阳离子可染色的尼龙聚合物是尼龙聚合物，所述尼龙聚合物被改性为使它们可接受阳离子染料。在一个非限制性实施例中，所述阳离子可染色的尼龙聚合物包括能够使酸性染料晶点失效的色斑阻断添加剂。
适合的内在色斑阻断添加剂包含已知使酸性染料晶点失效的那些添加剂。例如，在如尼龙6,6或尼龙6等聚酰胺中，酸性染料晶点是指与导致染色的酸性染料起反应或缔合的胺端基或酰氨基键合。色斑阻断添加剂与这些酸性染料晶点起反应或缔合以防止酸性染料晶点与酸性染料起反应或缔合。美国专利号5,155,178中讨论了用于聚酰胺中的适合的色斑阻断添加剂，所述专利通过引用结合在此。适合的色斑阻断添加剂包含但不限于芳香族磺酸盐及其碱金属盐，如5-磺酸基间苯二甲酸、钠盐和二甲基-5-磺基间苯二酸、钠盐。在一个非限制性实施例中，色斑阻断添加剂是5-磺酸基间苯二甲酸、钠盐(ssipa)。在一个非限制实施例中，所述色斑阻断添加剂以按重量计约1％到10％的范围存在。在另一个非限制实施例中，所述色斑阻断添加剂以按重量计约1％到5％的范围存在。
在另一个非限制实施例中，所述纱是溶液染色尼龙(sdn)纱。
在本发明的另一方面，公开了由通过本文中公开的设备中的任一设备处理的所述纱形成的制品。在本发明的另一方面，公开了由通过本文中公开的设备中的任一设备处理的所述纱形成的地毯。如实例2和3中所示出的，在非限制性实施例中，根据24小时色斑试验，所公开的地毯具有8或更高的色斑等级。如实例2和3中所示出的，在非限制性实施例中，根据waqe色斑试验，所公开的地毯具有7或更高的色斑等级。
以下部分提供本发明的方法和设备的进一步说明。这些工作实例仅是说明性的并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。
实例
试验方法
酸性染料色斑试验：使用根据美国纺织化学师与印染师协会(aatcc)方法175-2003“耐沾污性：绒毛地板覆盖”进行修改的程序来评估耐酸性染料沾污性。根据制造商的指导，通过混合樱桃味
waqe洗涤剂试验：如美国专利号5,853,814和5,948,480中所引用和描述的，将duponolwaqe用作清洁剂，通过洗涤剂清洗耐久性试验来试验地毯清洗耐久性。目测根据这个方法试验的每个样本并且根据aatcc方法175-2003中描述的fd&credno.40着色级别来评定着色等级。
地毯耐久性试验：基于vetterman转鼓纹理保持试验(astmd5417)中描述的程序来评估测试地毯耐久性。
实例1(比较实例)
由阳离子可染色的尼龙66聚合物制成的997旦尼尔古董白溶液染色的bcf(由英威达公司(invista)生产的997-h2779)首先被转换成每英寸6.0捻度的加捻纱，并且随后使用不同的方法设定在superba上进行热定形。缆捻和热定形的纱被转换成45oz地毯以进行着色和地板性能试验。
使用现有技术方法在superba上对这个物品进行热定形。缆捻纱的十二端首先通过变形单元进行处理，在预膨化机中用99℃大气饱和蒸汽加热约5秒，并且放置在具有130℃加压饱和蒸汽的隧道中约60秒。经处理的纱在1/10ga.机器上被转换成45oz/yd、19/32英寸绒毛高度割绒地毯。用胶乳涂覆簇绒地毯以使用现有技术背胶方法防护簇绒。成品地毯具有极好的表面绒尖整列。
对这个物品进行着色和纹理保持试验。24小时耐沾污性得分为6(1到10等级，10无染色)，并且waqe洗涤剂耐沾污性得分为5。它未能满足高级地毯的色斑性能要求。纹理保持很好。在vetterman转鼓上试验五千个循环之后，这个物品的地毯耐久性被评级为3.8(1到5级别)。
实例2(本发明)
缆捻纱的十二端首先通过变形单元进行处理，在预膨化机中用200℃干空气加热约5秒，并且放置在具有115℃加压饱和蒸汽的隧道中约60秒。经处理的纱在1/10ga.机器上被转换成45oz/yd、19/32英寸绒毛高度割绒地毯。用胶乳涂覆簇绒地毯以使用现有技术背胶方法防护簇绒。成品地毯具有极好的表面绒尖整列。
对这个物品进行染色和纹理保持试验。24小时耐沾污性得分为8(1到10等级，10无色斑)，并且waqe洗涤剂耐沾污性得分为8。它明显比实例1中描述的地毯表现更好。纹理保持很好。在vetterman转鼓上试验5千个循环之后，它的地毯耐久性也被评级为3.8(1到5级别)。
实例3(本发明)
缆捻纱的十二端首先通过变形单元进行处理，在预膨化机中用190℃干空气加热约5秒，并且放置在具有115℃加压饱和蒸汽的隧道中约60秒。经处理的纱在1/10ga.机器上被转换成45oz/yd、19/32英寸绒毛高度割绒地毯。用胶乳涂覆簇绒地毯以使用现有技术背胶方法防护簇绒。成品地毯也具有极好的表面绒尖整列。
对这个物品进行染色和纹理保持试验。24小时耐沾污性得分为8(1到10等级，10无色斑)，并且waqe洗涤剂耐沾污性得分为7。它明显比实例1中描述的地毯表现更好。纹理保持很好。在vetterman转鼓上试验5千个循环之后，它的地毯耐久性也被评级为3.8(1到5级别)。
实例4(比较实例)
缆捻纱的十二端首先通过变形单元进行处理，在预膨化机中用200℃干空气加热约5秒，并且穿过存在供应蒸汽或热空气的隧道。这个物品用于准确指出隧道中的蒸汽对色斑和纹理保持的影响。经处理的纱在1/10ga.机器上被转换成45oz/yd、19/32英寸绒毛高度割绒地毯。用胶乳涂覆簇绒地毯以使用现有技术背胶方法防护簇绒。成品地毯具有不佳的表面绒尖整列。它不是引人注目的地毯。
对这个物品进行染色和纹理保持试验。24小时耐沾污性得分为8(1到10等级，10无色斑)，并且waqe洗涤剂耐沾污性得分为9。它明显比实例1表现更好。纹理保持是可接受的，但没有前述实例好。在vetterman转鼓上试验5千个循环之后，它的地毯耐久性被评级为3.2(1到5级别)。虽然它通过最终使用试验，但是由于不佳的表面绒尖整列，它不能作为高级商品销售。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！