地毯及地毯纱的制作方法

专利名称：地毯及地毯纱的制作方法
背景技术：
由合成纤维制成的传统地毯产品包括用于“墙到墙”铺设的地毯、区域地毯、浴室地毯以及零散地毯。这些产品典型地由合成地毯纤维，例如尼龙6、尼龙66、聚烯烃或聚酯纤维，附在底布材料上构成。近年来，开发出各式各样的地毯产品，提供了耐久性、质地及脚感的理想性能组合。
用在可能暴露于高湿度区域，例如住宅浴室内的地毯产品存在的一个缺点是其纤维会被打湿或浸透。如果让地毯产品慢慢地变干，就可能发霉。另外，湿地毯的脚底触感是不适意的。
许多传统的合成地毯纤维，例如由尼龙聚合物制成的纤维，对液态水分的吸收性及其表面的防水倾向很小。此外，曾建议使用带有拒水整理剂的地毯纤维。但是，由于液态水分仍旧呆在这些纤维的纤维表面，地毯的脚底触感还是湿的。而当由于潮湿的脚踩在或在地毯上行走，液态水分被压入到地毯纤维里面时，地毯底布就可能吸饱了水。
市场上曾出售过浴室用的由吸水纤维，例如棉纤维制成的地毯。一般而言，这类地毯不具备采用诸如尼龙聚合物合成纤维制成的地毯所特有的蓬松性，例如这种地毯的绒头易倒伏。而尽管这种地毯纤维能够吸水，从而防止水渗入到地毯底布中去，但这类地毯纤维干得很慢，故脚底触感仍然是湿的。
发明简述本发明提供一种地毯产品，它包括底布材料和绒面纱，其中绒面纱含有合成地毯纤维以及具有有效传输水分特性的合成纤维—辅助纤维。
本发明还涉及一种优选的绒面纱，它由包含上述合成地毯纤维与具有水分传输性能的合成纤维多股并合而成的组合纱构成。
该地毯产品具有类似于传统合成纤维绒面层的质地和手感，却能有效地传输水分，故而在暴露于潮湿之后地毯的脚感较为干爽。
优选实施方案详述用于本发明地毯产品中的绒面纱包含合成地毯纤维以及具有水分传输性能的合成纤维。
这里使用的术语“地毯纤维”是指传统地用于地毯绒面纱中的纤维，包括用在“墙到墙”铺设的地毯、区域地毯、浴室地毯以及零散地毯中的纱线纤维。该地毯纤维的特征是赋予地毯绒面层以蓬松性。地毯纤维包括用尼龙聚合物制成的纤维，例如尼龙6及尼龙66纤维，聚烯烃制成的纤维，例如聚丙烯纤维，以及用聚酯制成的纤维。
辅助纤维具有比该地毯纤维高的水分传输性能。这里使用的术语“水分传输性能”是指纤维将水分从该纤维一部分暴露于其中的潮湿源有效地疏散出去的能力。尽管商业地毯纤维具有有限的传输水分的能力，但是本发明所使用的这类辅助纤维则不包括传统地毯纤维，而是以其更大的水分传输能力区别于后者，这一点下面还要更详细地讨论。
合适的辅助纤维包括许多已知具有“芯吸作用”的合成纤维。例如，纺织服装业现有一些因其具有的芯吸作用而被开发并销售的商业纤维，因为合成纺织服装业所青睐的一种性能就是吸汗的能力。
首先优选的一类辅助纤维包括能够沿着纤维长度输运水分的那些。举个例子，有一类具有某种特殊构型的纤维，这种构型赋予纤维从湿源依靠毛细作用将液态水分沿纤维长度输运的能力。
这类已知的纤维包括那些带有沿纤维表面轴向延伸的渠道或沟槽的纤维，借此液态水分可沿着这些渠道或沟槽输运。
一种据信带有表面渠道并作为纺织产品销售的商业纤维的例子，就是杜邦公司(Wilmington，Delaware，美国)用聚酯制成并以商品名COOLMAX出售的疏水性纤维。
另外，美国专利5,057,368(Largman等)公开由合成纤维构成的三叶或四叶纤维，其中纤维截面是由一个带有3个或4个大致呈T字形叶片的中心核构成。这些T字形叶片构成了渠道，从而使纤维具有了良好的吸液性能。欧洲专利0,600,331-A(Dugan等)也公开了一类合成纤维，其中该纤维带有T字形叶片，这些叶片构成用于吸液的纵向开放渠道。该欧洲专利’331还公开报道，这些渠道的表面可借助例如亲水纺丝油剂处理而具有亲水性。
具有适当水分传输性能的其他纤维包括纺织服装业中使用的合成微纤维。这里使用的术语“微纤维”是指由单丝旦数小于2，更优选地小于1的许多单根长丝构成、总旦数为约70～约120，更优选地约80～约100的纤维。微纤维通常由尼龙聚合物制成。由于单根细旦的丝的数量比较大，故微纤维在其单丝之间具有较大量的间隙，因此微纤维具备依靠毛细作用沿纤维长度输运水分的能力。
按照本发明的优选实施方案，辅助纤维包括亲水性纤维，它们不仅具有沿纤维长度输运水分的能力，而且还具有将水分从纤维表面疏散掉的能力。
更具体地说，这类中优选的纤维包含由尼龙，尤其是尼龙6，与亲水性部分的共聚物构成的纤维。这类共聚物由于包含亲水性部分而具有比尼龙聚合物更高的亲水性。举个例子，这类纤维可由尼龙与聚(氧化乙烯)二胺(PEOD)的嵌段共聚物构成。这类纤维公开在美国专利4,919,997(Teilley等)以及R.A.Lofquist等人的，“改善服装舒适性的亲水性尼龙”，《纺织研究杂志》第55卷，第六期，325～333页(1985)。再一个例子，这类纤维可通过低分子量聚(二甲基丙酰胺)接枝到尼龙链上生成的接枝共聚物构成。这类纤维公开在美国专利4,458,053(Lofquist等)，以及Lofquist等人的上述文章中。
特别优选的是由尼龙6与PEOD的嵌段共聚物构成的纤维，以商品名HYDROFIL销售(联合信号公司，Morris镇，新泽西，美国)。这类纤维具有有效传输水分的能力，从而赋予在绒面纱中包含该纤维的地毯以较为干爽的脚感。另外，这类纤维吸收水分的能力与湿度条件有关，因此，在高湿度条件下，例如当暴露于液态水分源时，纤维具有较高的吸收速率，从而有助于迅速地吸收或传输液态水分。在较低的湿度条件下，纤维倾向于脱湿，从而使纤维变干。
上面已经提到，地毯纤维包括由尼龙聚合物，例如尼龙6及尼龙66构成的纤维，由聚烯烃，例如聚丙烯构成的纤维，以及由聚酯构成的纤维。地毯纤维作为原料可以短纤维或蓬体连续长丝(BCF)的形式提供。
虽然可以设想将地毯纤维和具有水分传输性能的纤维分别加到地毯底布上面，但是优选的是将地毯纤维与辅助纤维首先结合成组合纱。这样做能使两类纤维更均匀地分布。另外，这样做能保证制成的组合纱更容易通过传统的簇绒或织造植入地毯底布中去。将两种纤维结合在一起的方法在技术上是已知的，各种各样的方法可见诸于欧洲专利0,324,773(Hackler)，该文收作本文的参考。兹将有代表性的方法叙述如下。
关于由切断的地毯纤维制成的组合纱，此种组合纱可通过将切断的地毯纤维与辅助纤维按传统的混合方法掺混在一起，通常得到的混合纤维随后经过梳理、针梳并纺成单根的纱线。这种“组合”单纱可直接加到地毯上，或任选地，可将这种纱线加捻并与其他的单纱合股，制成2股或3股的结构。一般而言，得到的纱线经过定捻，然后将多根此种所需纱线通过簇绒或织造植入地毯底布中。
关于由BCF纱线加工成的组合纱，可将BCF地毯长丝纤维及辅助纤维通过传统方法再结合成组合纱。举个例子，地毯纤维和辅助纤维可通过直接并捻或加捻的方法结合起来，以便将两种纤维多股并合成组合纱。可将这种组合股纱直接制成为地毯，或任选地，这种纱线可经过加捻并与其他纱线合股，制成2股或3股的结构。一般而言，得到的纱线经过定捻，然后将多根此种所需纱线通过簇绒或织造植入地毯底布。
按照优选的实施方案，BCF地毯纤维与辅助纤维是通过按照已知方法的空气交络而并合在一起的。更具体地说，两种纤维由一种交络喷嘴吸入，一股高速气流冲击到穿过该喷嘴运动着的纱线上，从而使纱线发生交络(或并合)。
BCF地毯纤维一般的总旦数为约800～约3900，而单丝旦数为约6～约28。优选的辅助纤维一般总旦数为约20～约400，更优选为约40～约200。辅助纤维的单丝旦数不大于约5旦/根。该地毯纤维一般的总旦数为约800～约3900，单丝旦数为约6～约28。优选的辅助纤维一般总旦数为约20～约400，更优选为约40～约200。辅助纤维的单丝旦数不大于约5旦/根。
本发明的组合纱线能够比其中绒面纱基本上全部由传统地毯纤维构成的地毯更有效、更迅速地将水分从潮湿源传开。这就为暴露于潮湿后的绒面纱提供了较为干爽的脚感。举例说，组合纱的芯吸速率至少为约1.0厘米/分(根据用下面实施例中所描述的方法在5分钟的间隔内垂直芯吸测定)。相比之下，传统尼龙地毯纤维一般的芯吸速率不超过约0.5厘米/分钟。可以设想，造出这样的地毯，其中基本上所有的绒面层纤维均由各种所描述的辅助纤维构成。但是，这样的地毯通常将会缺乏由合成地毯纤维制成的传统地毯那样的蓬松和质地。
一般而言，本发明的组合纱将包含至少约50％(重量)合成地毯纤维以保证由此种组合纱构成的绒面层纤维具有足够的蓬松度，以及至少约3％(重量)具有水分传输性能的辅助纤维以保证由其构成的绒面层纤维具有要求的水分传输能力。因此，优选的组合纱包含约50～约97％(重量)合成地毯纤维，以及约3～约50％(重量)辅助纤维。更优选的是，组合纱包含约70～约95％(重量)合成地毯纤维，以及约5～约30％(重量)辅助纤维。尤其优选的是含有约80～约92(重量)合成地毯纤维，以及约8～约20％(重量)辅助纤维的组合纱。对于一种需要，本领域技术人员通过常规试验就能容易地确定纤维任何特定组合成分的最佳数量。
该组合纱可通过传统的方法结合到地毯产品中去。例如，该组合纱可经过簇绒或织造植入到较为柔顺的底布中。有代表性的基底布包括诸如聚丙烯之类的合成材料织造布以及诸如黄麻之类的天然材料织造布。
用于诸如墙到墙铺设或区域地毯的地毯产品时，基底布的非磨损面通常涂以粘合材料，例如胶乳，以固着纤维并防止纤维被拉离基底布。一般而言，在基底布的背面加上第二层底布(背衬)，其上施涂了附加的粘合材料以防止基底布与第二底布脱层。第二底布增强了地毯并保证粘合材料不与地面接触。
用于诸如带有防滑背面的浴室地毯或零散地毯的地毯产品时，该纱线可簇绒或织造植入基底布中去，继而按照传统的方法加上一层厚厚的弹性体背面涂层，例如胶乳。该弹性体背面涂层为地毯提供防滑性。
纱线被簇绒或织入到地毯底布中去之后，将该组合纱染色。正如技术上已知的，当基底布由聚丙烯制成时，可在绒面纱簇绒或织入之前采用针刺操作在该聚丙烯底布上加上相对少量的基本上由染成与组合纱相吻合颜色的地毯短纤维纱构成的蒙面层(capcoat)。由于聚丙烯的上染率不及组合纱好，蒙面层起着当地毯正面绒头倒伏时遮盖聚丙烯底布的作用。替代地，组合纱可在簇绒或织入地毯底布之前染色，或者采用溶液纺丝-染色纱。
下面的实例展示了本发明的各种优选实施方案。
实例1～4在所有下面的实例纱线及对比例纱线中，使用了由尼龙6聚合物制成的蓬体连续长丝(BCF)纱，它是由三叶形截面的单丝组成的。该BCF纱线的旦数为1202，单丝旦数为9.1。
在所有下面的实例纱线中，使用了尼龙6(约85％)与聚(氧化乙烯)二胺(约15％)的嵌段共聚物制成的辅助纱线。该纱线的旦数为90，其单丝旦数为2.65，由联合信号公司供应，商品名HYDROFIL。
为制备对比例样品，通过将两根BCF纱线捻在一起(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻制备成绒面纱。
作为实例1的绒面纱，通过一根BCF纱线与四根辅助纱线进行空气交络，制成组合纱单纱。将两根这种单纱卷绕，加捻(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻。结果制成的组合纱含有约23％(重量)的辅助纱线。
作为实例2的绒面纱，通过一根BCF纱线与两根辅助纱线进行空气交络，制成组合纱单纱。两根这种单纱经过卷绕，加捻(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻。结果制成的组合纱含有约13％(重量)的辅助纱线。
作为实例3的绒面纱，通过一根BCF纱线与一根辅助纱线进行空气交络，制成组合纱单纱。两根这种单纱经过卷绕，加捻(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻。结果制成的组合纱含有约7.5％(重量)的辅助纱线。
作为实例4的绒面纱，通过一根BCF纱线与一根辅助纱线进行空气交络，制成组合纱，然后得到的纱线进行定捻。这样制成的组合纱含有约3.6％(重量)的辅助纱线。
通过簇绒将实例纱或对比例纱植入带有蒙面层短纤维的聚丙烯底布中，然后在簇绒后的底布上施加一层胶乳背衬，从而制成地毯样品。该地毯样品的毛圈高度为0.7英寸，毛圈重量为36盎司/平方码。
芯吸速率按照如下程序对实例1～4纱线样品以及对比例纱线样品中的每一个进行了试验。将长度为12英寸的纱线样品从量杯托盘的固定支架侧臂这边夹紧，并加上2克的坠重。纱线样品的下端浸入到盛有红色染料水溶液的250毫升烧杯中，将初始竖直位置记作高度0。维持竖直纱线样品旁边的竖直标尺位置不变，测量5分钟后纱线样品中的红色溶液竖直位置。对多根样品重复进行这一程序，然后求得记录高度的平均值。表1所总括的结果是通过将5分钟间隔内走过的总竖直距离除以5分钟得到的。
表1样品 芯吸速率对比例(0％辅助纤维) 0.48厘米/分实例4(3.6％辅助纤维) 1.00厘米/分实例3(7.5％辅助纤维) 2.20厘米/分实例2(13％辅助纤维) 2.00厘米/分实例1(23％辅助纤维) 1.80厘米/分这些数据显示，本发明的组合纱具有明显优于完全由传统合成地毯纤维制成的纱的芯吸能力。
干爽性试验对由实例1和2的纱线制成的地毯样品以及由对比例纱线制成的地毯样品按照下述方法进行了试验。20毫升水喷洒在地毯表面上，喷洒范围局限在4英寸直径的面积上，然后让湿地毯放置5分钟。随后，4×4英寸见方的平纹细布经过称重，然后折叠成2×2英寸见方，用5磅重量固定在地毯样品的每一打湿的区域上。在地毯样品上停留5分钟之后，棉布被拿下并称重。由布在加到湿地毯上去之前的重量以及加到湿地毯上之后的重量，可计算出从地毯样品转移到与样品接触的棉布中去的水量。结果载于表2。
表2地毯样品 转移水量对比例(0％辅助纤维) 0.77克实例2(13％辅助纤维) 0.49克实例1(23％辅助纤维) 0.22克表2的结果显示，由本发明组合纱制成的地毯当吸饱水分时向与之接触的布转移了较少的水分。该试验定量地显示，本组合纱将具有比对比例纱更为干爽的脚感。
干燥试验用实例1及2的纱以及对比例纱制成的地毯样品接受了按照如下方式进行的试验。在第一组试验中，首先称量了每个样品的重量，然后让每个样品在洗涤机中经历整个洗涤循环。从洗涤机中取出之后，再次称量样品的重量。将样品转移到洗衣用干燥机中并以4分钟的间隔进行干燥。在每4分钟的终点将样品取出并称重，然后再放回干燥机中对样品进行另一个4分钟干燥。计算出每个间隔的残余含湿百分率，结果归纳于表3。
表3地毯样品％残余含湿(％辅助纤维)0分钟 4分钟 8分钟 12分钟 16分钟 20分钟对比例(0％) 100 70.0 49.1 34.7 22.7 78.0实例2(13％) 100 65.9 41.1 27.29.11.8实例1(26％) 100 54.5 34.5 25.3 15.90.0按照第一组试验那样进行了第二组试验，但是让样品在环境条件下自然变干，每隔1小时称量一次重量。计算出每个间隔的残余含湿百分率，结果归纳于表4。
表4地毯样品 ％残余含湿(％辅助纤维)0小时 1小时 2小时 3小时 4小时 5小时 6小时 7小时对比例(0％) 100 75.5 563825156.8 5.1实例2(13％) 100 73.6 523522147.2 2.4实例1(26％) 100 76.9 59412717104.3表3中的数据显示，用本发明的纱线制成的地毯在洗衣用干燥机的低湿度条件下干燥效率比用传统地毯纱制成的地毯高。(要指出的是，表3中所载结果可能为本发明的该优选实施例所特有，其中辅助纤维具有显著的亲水性。)表4中的数据显示，用本发明的纱线制成的地毯在环境条件下一般地能够干燥到与由传统地毯纤维制成的地毯相当的水平，尽管本发明的纱线使用了亲水性较高的辅助纤维。
根据上面的说明，本领域的技术人员很容易判定本发明的根本特征，而且能够在不偏离本发明的精神和范围的前提下很容易提出属于本发明的各种变换和修改方案。
权利要求
1.一种包含底布材料及绒面纱的地毯产品，该绒面纱含有合成地毯纤维及辅助纤维，其中所述辅助纤维是具有高于所述合成地毯纤维的水分传输性能的合成纤维。
2.权利要求1的地毯产品，其中绒面纱包含一种含有合成地毯纤维及辅助纤维的组合纱。
3.权利要求2的地毯产品，其中该组合纱包括空气交络的合成地毯纤维及辅助纤维。
4.权利要求1的地毯产品，其中辅助纤维由尼龙与亲水部分的共聚物制成。
5.权利要求4的地毯产品，其中该纤维由尼龙与聚(氧化乙烯)二胺的嵌段共聚物制成。
6.权利要求1的地毯产品，其中绒面纱包含约50～约97％(重量)合成地毯纤维及约3～约50％(重量)辅助纤维。
7.权利要求1的地毯产品，其中绒面纱包含约80～约92％(重量)合成地毯纤维及约8～约20％(重量)辅助纤维。
8.一种包含地毯纤维与辅助纤维多股并合而成的组合纱，其中辅助纤维具有比所述合成地毯纤维高的水分传输性能。
9.权利要求8的组合纱，其中合成地毯纤维的芯吸速率低于0.6厘米/分，而组合纱的芯吸速率至少是1.0厘米/分。
10.权利要求8的组合纱，它包括空气交络的合成地毯纤维与辅助纤维。
11.权利要求8的组合纱，其中辅助纤维由尼龙与亲水部分的共聚物制成。
12.权利要求11的组合纱，其中该纤维由尼龙与聚(氧化乙烯)二胺的嵌段共聚物制成。
13.权利要求8的组合纱，它包含约50～约97％(重量)合成地毯纤维及约3～约50％(重量)辅助纤维。
14.权利要求8的组合纱，它包含约80～约92％(重量)合成地毯纤维及约8～约20％(重量)辅助纤维。
15.权利要求8的组合纱，其中合成地毯纤维的总旦数为约800～约3900，而辅助纤维的总旦数为约20～约400。
全文摘要
一种包括底布材料和绒面纱的地毯产品,其中绒面纱包含合成地毯纤维及具有高水分传输性能的合成纤维。优选的绒面纱由一种组合纱构成,该组合纱包含合成地毯纤维与具有水分传输性能的合成纤维,二者多股并合。该地毯产品具有近似于传统合成纤维绒面层的质地和脚感,却又能有效地传输水分,故而在暴露于潮湿之后该地毯脚感较为干爽。
文档编号D03D11/00GK1192253SQ96195893
公开日1998年9月2日 申请日期1996年5月29日 优先权日1995年6月7日
发明者J·M·施维哈尔德特, D·P·帕拉迪斯, C·J·科勒, D·A·汉格 申请人:联合讯号公司