專利名稱：地毯及地毯紗的制作方法
背景技術：
由合成纖維制成的傳統(tǒng)地毯產品包括用于“墻到墻”鋪設的地毯、區(qū)域地毯、浴室地毯以及零散地毯。這些產品典型地由合成地毯纖維，例如尼龍6、尼龍66、聚烯烴或聚酯纖維，附在底布材料上構成。近年來，開發(fā)出各式各樣的地毯產品，提供了耐久性、質地及腳感的理想性能組合。
用在可能暴露于高濕度區(qū)域，例如住宅浴室內的地毯產品存在的一個缺點是其纖維會被打濕或浸透。如果讓地毯產品慢慢地變干，就可能發(fā)霉。另外，濕地毯的腳底觸感是不適意的。
許多傳統(tǒng)的合成地毯纖維，例如由尼龍聚合物制成的纖維，對液態(tài)水分的吸收性及其表面的防水傾向很小。此外，曾建議使用帶有拒水整理劑的地毯纖維。但是，由于液態(tài)水分仍舊呆在這些纖維的纖維表面，地毯的腳底觸感還是濕的。而當由于潮濕的腳踩在或在地毯上行走，液態(tài)水分被壓入到地毯纖維里面時，地毯底布就可能吸飽了水。
市場上曾出售過浴室用的由吸水纖維，例如棉纖維制成的地毯。一般而言，這類地毯不具備采用諸如尼龍聚合物合成纖維制成的地毯所特有的蓬松性，例如這種地毯的絨頭易倒伏。而盡管這種地毯纖維能夠吸水，從而防止水滲入到地毯底布中去，但這類地毯纖維干得很慢，故腳底觸感仍然是濕的。
發(fā)明簡述本發(fā)明提供一種地毯產品，它包括底布材料和絨面紗，其中絨面紗含有合成地毯纖維以及具有有效傳輸水分特性的合成纖維—輔助纖維。
本發(fā)明還涉及一種優(yōu)選的絨面紗，它由包含上述合成地毯纖維與具有水分傳輸性能的合成纖維多股并合而成的組合紗構成。
該地毯產品具有類似于傳統(tǒng)合成纖維絨面層的質地和手感，卻能有效地傳輸水分，故而在暴露于潮濕之后地毯的腳感較為干爽。
優(yōu)選實施方案詳述用于本發(fā)明地毯產品中的絨面紗包含合成地毯纖維以及具有水分傳輸性能的合成纖維。
這里使用的術語“地毯纖維”是指傳統(tǒng)地用于地毯絨面紗中的纖維，包括用在“墻到墻”鋪設的地毯、區(qū)域地毯、浴室地毯以及零散地毯中的紗線纖維。該地毯纖維的特征是賦予地毯絨面層以蓬松性。地毯纖維包括用尼龍聚合物制成的纖維，例如尼龍6及尼龍66纖維，聚烯烴制成的纖維，例如聚丙烯纖維，以及用聚酯制成的纖維。
輔助纖維具有比該地毯纖維高的水分傳輸性能。這里使用的術語“水分傳輸性能”是指纖維將水分從該纖維一部分暴露于其中的潮濕源有效地疏散出去的能力。盡管商業(yè)地毯纖維具有有限的傳輸水分的能力，但是本發(fā)明所使用的這類輔助纖維則不包括傳統(tǒng)地毯纖維，而是以其更大的水分傳輸能力區(qū)別于后者，這一點下面還要更詳細地討論。
合適的輔助纖維包括許多已知具有“芯吸作用”的合成纖維。例如，紡織服裝業(yè)現(xiàn)有一些因其具有的芯吸作用而被開發(fā)并銷售的商業(yè)纖維，因為合成紡織服裝業(yè)所青睞的一種性能就是吸汗的能力。
首先優(yōu)選的一類輔助纖維包括能夠沿著纖維長度輸運水分的那些。舉個例子，有一類具有某種特殊構型的纖維，這種構型賦予纖維從濕源依靠毛細作用將液態(tài)水分沿纖維長度輸運的能力。
這類已知的纖維包括那些帶有沿纖維表面軸向延伸的渠道或溝槽的纖維，借此液態(tài)水分可沿著這些渠道或溝槽輸運。
一種據信帶有表面渠道并作為紡織產品銷售的商業(yè)纖維的例子，就是杜邦公司(Wilmington，Delaware，美國)用聚酯制成并以商品名COOLMAX出售的疏水性纖維。
另外，美國專利5,057,368(Largman等)公開由合成纖維構成的三葉或四葉纖維，其中纖維截面是由一個帶有3個或4個大致呈T字形葉片的中心核構成。這些T字形葉片構成了渠道，從而使纖維具有了良好的吸液性能。歐洲專利0,600,331-A(Dugan等)也公開了一類合成纖維，其中該纖維帶有T字形葉片，這些葉片構成用于吸液的縱向開放渠道。該歐洲專利’331還公開報道，這些渠道的表面可借助例如親水紡絲油劑處理而具有親水性。
具有適當水分傳輸性能的其他纖維包括紡織服裝業(yè)中使用的合成微纖維。這里使用的術語“微纖維”是指由單絲旦數小于2，更優(yōu)選地小于1的許多單根長絲構成、總旦數為約70～約120，更優(yōu)選地約80～約100的纖維。微纖維通常由尼龍聚合物制成。由于單根細旦的絲的數量比較大，故微纖維在其單絲之間具有較大量的間隙，因此微纖維具備依靠毛細作用沿纖維長度輸運水分的能力。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，輔助纖維包括親水性纖維，它們不僅具有沿纖維長度輸運水分的能力，而且還具有將水分從纖維表面疏散掉的能力。
更具體地說，這類中優(yōu)選的纖維包含由尼龍，尤其是尼龍6，與親水性部分的共聚物構成的纖維。這類共聚物由于包含親水性部分而具有比尼龍聚合物更高的親水性。舉個例子，這類纖維可由尼龍與聚(氧化乙烯)二胺(PEOD)的嵌段共聚物構成。這類纖維公開在美國專利4,919,997(Teilley等)以及R.A.Lofquist等人的，“改善服裝舒適性的親水性尼龍”，《紡織研究雜志》第55卷，第六期，325～333頁(1985)。再一個例子，這類纖維可通過低分子量聚(二甲基丙酰胺)接枝到尼龍鏈上生成的接枝共聚物構成。這類纖維公開在美國專利4,458,053(Lofquist等)，以及Lofquist等人的上述文章中。
特別優(yōu)選的是由尼龍6與PEOD的嵌段共聚物構成的纖維，以商品名HYDROFIL銷售(聯(lián)合信號公司，Morris鎮(zhèn)，新澤西，美國)。這類纖維具有有效傳輸水分的能力，從而賦予在絨面紗中包含該纖維的地毯以較為干爽的腳感。另外，這類纖維吸收水分的能力與濕度條件有關，因此，在高濕度條件下，例如當暴露于液態(tài)水分源時，纖維具有較高的吸收速率，從而有助于迅速地吸收或傳輸液態(tài)水分。在較低的濕度條件下，纖維傾向于脫濕，從而使纖維變干。
上面已經提到，地毯纖維包括由尼龍聚合物，例如尼龍6及尼龍66構成的纖維，由聚烯烴，例如聚丙烯構成的纖維，以及由聚酯構成的纖維。地毯纖維作為原料可以短纖維或蓬體連續(xù)長絲(BCF)的形式提供。
雖然可以設想將地毯纖維和具有水分傳輸性能的纖維分別加到地毯底布上面，但是優(yōu)選的是將地毯纖維與輔助纖維首先結合成組合紗。這樣做能使兩類纖維更均勻地分布。另外，這樣做能保證制成的組合紗更容易通過傳統(tǒng)的簇絨或織造植入地毯底布中去。將兩種纖維結合在一起的方法在技術上是已知的，各種各樣的方法可見諸于歐洲專利0,324,773(Hackler)，該文收作本文的參考。茲將有代表性的方法敘述如下。
關于由切斷的地毯纖維制成的組合紗，此種組合紗可通過將切斷的地毯纖維與輔助纖維按傳統(tǒng)的混合方法摻混在一起，通常得到的混合纖維隨后經過梳理、針梳并紡成單根的紗線。這種“組合”單紗可直接加到地毯上，或任選地，可將這種紗線加捻并與其他的單紗合股，制成2股或3股的結構。一般而言，得到的紗線經過定捻，然后將多根此種所需紗線通過簇絨或織造植入地毯底布中。
關于由BCF紗線加工成的組合紗，可將BCF地毯長絲纖維及輔助纖維通過傳統(tǒng)方法再結合成組合紗。舉個例子，地毯纖維和輔助纖維可通過直接并捻或加捻的方法結合起來，以便將兩種纖維多股并合成組合紗?？蓪⑦@種組合股紗直接制成為地毯，或任選地，這種紗線可經過加捻并與其他紗線合股，制成2股或3股的結構。一般而言，得到的紗線經過定捻，然后將多根此種所需紗線通過簇絨或織造植入地毯底布。
按照優(yōu)選的實施方案，BCF地毯纖維與輔助纖維是通過按照已知方法的空氣交絡而并合在一起的。更具體地說，兩種纖維由一種交絡噴嘴吸入，一股高速氣流沖擊到穿過該噴嘴運動著的紗線上，從而使紗線發(fā)生交絡(或并合)。
BCF地毯纖維一般的總旦數為約800～約3900，而單絲旦數為約6～約28。優(yōu)選的輔助纖維一般總旦數為約20～約400，更優(yōu)選為約40～約200。輔助纖維的單絲旦數不大于約5旦/根。該地毯纖維一般的總旦數為約800～約3900，單絲旦數為約6～約28。優(yōu)選的輔助纖維一般總旦數為約20～約400，更優(yōu)選為約40～約200。輔助纖維的單絲旦數不大于約5旦/根。
本發(fā)明的組合紗線能夠比其中絨面紗基本上全部由傳統(tǒng)地毯纖維構成的地毯更有效、更迅速地將水分從潮濕源傳開。這就為暴露于潮濕后的絨面紗提供了較為干爽的腳感。舉例說，組合紗的芯吸速率至少為約1.0厘米/分(根據用下面實施例中所描述的方法在5分鐘的間隔內垂直芯吸測定)。相比之下，傳統(tǒng)尼龍地毯纖維一般的芯吸速率不超過約0.5厘米/分鐘?？梢栽O想，造出這樣的地毯，其中基本上所有的絨面層纖維均由各種所描述的輔助纖維構成。但是，這樣的地毯通常將會缺乏由合成地毯纖維制成的傳統(tǒng)地毯那樣的蓬松和質地。
一般而言，本發(fā)明的組合紗將包含至少約50％(重量)合成地毯纖維以保證由此種組合紗構成的絨面層纖維具有足夠的蓬松度，以及至少約3％(重量)具有水分傳輸性能的輔助纖維以保證由其構成的絨面層纖維具有要求的水分傳輸能力。因此，優(yōu)選的組合紗包含約50～約97％(重量)合成地毯纖維，以及約3～約50％(重量)輔助纖維。更優(yōu)選的是，組合紗包含約70～約95％(重量)合成地毯纖維，以及約5～約30％(重量)輔助纖維。尤其優(yōu)選的是含有約80～約92(重量)合成地毯纖維，以及約8～約20％(重量)輔助纖維的組合紗。對于一種需要，本領域技術人員通過常規(guī)試驗就能容易地確定纖維任何特定組合成分的最佳數量。
該組合紗可通過傳統(tǒng)的方法結合到地毯產品中去。例如，該組合紗可經過簇絨或織造植入到較為柔順的底布中。有代表性的基底布包括諸如聚丙烯之類的合成材料織造布以及諸如黃麻之類的天然材料織造布。
用于諸如墻到墻鋪設或區(qū)域地毯的地毯產品時，基底布的非磨損面通常涂以粘合材料，例如膠乳，以固著纖維并防止纖維被拉離基底布。一般而言，在基底布的背面加上第二層底布(背襯)，其上施涂了附加的粘合材料以防止基底布與第二底布脫層。第二底布增強了地毯并保證粘合材料不與地面接觸。
用于諸如帶有防滑背面的浴室地毯或零散地毯的地毯產品時，該紗線可簇絨或織造植入基底布中去，繼而按照傳統(tǒng)的方法加上一層厚厚的彈性體背面涂層，例如膠乳。該彈性體背面涂層為地毯提供防滑性。
紗線被簇絨或織入到地毯底布中去之后，將該組合紗染色。正如技術上已知的，當基底布由聚丙烯制成時，可在絨面紗簇絨或織入之前采用針刺操作在該聚丙烯底布上加上相對少量的基本上由染成與組合紗相吻合顏色的地毯短纖維紗構成的蒙面層(capcoat)。由于聚丙烯的上染率不及組合紗好，蒙面層起著當地毯正面絨頭倒伏時遮蓋聚丙烯底布的作用。替代地，組合紗可在簇絨或織入地毯底布之前染色，或者采用溶液紡絲-染色紗。
下面的實例展示了本發(fā)明的各種優(yōu)選實施方案。
實例1～4在所有下面的實例紗線及對比例紗線中，使用了由尼龍6聚合物制成的蓬體連續(xù)長絲(BCF)紗，它是由三葉形截面的單絲組成的。該BCF紗線的旦數為1202，單絲旦數為9.1。
在所有下面的實例紗線中，使用了尼龍6(約85％)與聚(氧化乙烯)二胺(約15％)的嵌段共聚物制成的輔助紗線。該紗線的旦數為90，其單絲旦數為2.65，由聯(lián)合信號公司供應，商品名HYDROFIL。
為制備對比例樣品，通過將兩根BCF紗線捻在一起(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻制備成絨面紗。
作為實例1的絨面紗，通過一根BCF紗線與四根輔助紗線進行空氣交絡，制成組合紗單紗。將兩根這種單紗卷繞，加捻(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻。結果制成的組合紗含有約23％(重量)的輔助紗線。
作為實例2的絨面紗，通過一根BCF紗線與兩根輔助紗線進行空氣交絡，制成組合紗單紗。兩根這種單紗經過卷繞，加捻(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻。結果制成的組合紗含有約13％(重量)的輔助紗線。
作為實例3的絨面紗，通過一根BCF紗線與一根輔助紗線進行空氣交絡，制成組合紗單紗。兩根這種單紗經過卷繞，加捻(3.5×3.5捻/英寸)，然后定捻。結果制成的組合紗含有約7.5％(重量)的輔助紗線。
作為實例4的絨面紗，通過一根BCF紗線與一根輔助紗線進行空氣交絡，制成組合紗，然后得到的紗線進行定捻。這樣制成的組合紗含有約3.6％(重量)的輔助紗線。
通過簇絨將實例紗或對比例紗植入帶有蒙面層短纖維的聚丙烯底布中，然后在簇絨后的底布上施加一層膠乳背襯，從而制成地毯樣品。該地毯樣品的毛圈高度為0.7英寸，毛圈重量為36盎司/平方碼。
芯吸速率按照如下程序對實例1～4紗線樣品以及對比例紗線樣品中的每一個進行了試驗。將長度為12英寸的紗線樣品從量杯托盤的固定支架側臂這邊夾緊，并加上2克的墜重。紗線樣品的下端浸入到盛有紅色染料水溶液的250毫升燒杯中，將初始豎直位置記作高度0。維持豎直紗線樣品旁邊的豎直標尺位置不變，測量5分鐘后紗線樣品中的紅色溶液豎直位置。對多根樣品重復進行這一程序，然后求得記錄高度的平均值。表1所總括的結果是通過將5分鐘間隔內走過的總豎直距離除以5分鐘得到的。
表1樣品 芯吸速率對比例(0％輔助纖維) 0.48厘米/分實例4(3.6％輔助纖維) 1.00厘米/分實例3(7.5％輔助纖維) 2.20厘米/分實例2(13％輔助纖維) 2.00厘米/分實例1(23％輔助纖維) 1.80厘米/分這些數據顯示，本發(fā)明的組合紗具有明顯優(yōu)于完全由傳統(tǒng)合成地毯纖維制成的紗的芯吸能力。
干爽性試驗對由實例1和2的紗線制成的地毯樣品以及由對比例紗線制成的地毯樣品按照下述方法進行了試驗。20毫升水噴灑在地毯表面上，噴灑范圍局限在4英寸直徑的面積上，然后讓濕地毯放置5分鐘。隨后，4×4英寸見方的平紋細布經過稱重，然后折疊成2×2英寸見方，用5磅重量固定在地毯樣品的每一打濕的區(qū)域上。在地毯樣品上停留5分鐘之后，棉布被拿下并稱重。由布在加到濕地毯上去之前的重量以及加到濕地毯上之后的重量，可計算出從地毯樣品轉移到與樣品接觸的棉布中去的水量。結果載于表2。
表2地毯樣品 轉移水量對比例(0％輔助纖維) 0.77克實例2(13％輔助纖維) 0.49克實例1(23％輔助纖維) 0.22克表2的結果顯示，由本發(fā)明組合紗制成的地毯當吸飽水分時向與之接觸的布轉移了較少的水分。該試驗定量地顯示，本組合紗將具有比對比例紗更為干爽的腳感。
干燥試驗用實例1及2的紗以及對比例紗制成的地毯樣品接受了按照如下方式進行的試驗。在第一組試驗中，首先稱量了每個樣品的重量，然后讓每個樣品在洗滌機中經歷整個洗滌循環(huán)。從洗滌機中取出之后，再次稱量樣品的重量。將樣品轉移到洗衣用干燥機中并以4分鐘的間隔進行干燥。在每4分鐘的終點將樣品取出并稱重，然后再放回干燥機中對樣品進行另一個4分鐘干燥。計算出每個間隔的殘余含濕百分率，結果歸納于表3。
表3地毯樣品％殘余含濕(％輔助纖維)0分鐘 4分鐘 8分鐘 12分鐘 16分鐘 20分鐘對比例(0％) 100 70.0 49.1 34.7 22.7 78.0實例2(13％) 100 65.9 41.1 27.29.11.8實例1(26％) 100 54.5 34.5 25.3 15.90.0按照第一組試驗那樣進行了第二組試驗，但是讓樣品在環(huán)境條件下自然變干，每隔1小時稱量一次重量。計算出每個間隔的殘余含濕百分率，結果歸納于表4。
表4地毯樣品 ％殘余含濕(％輔助纖維)0小時 1小時 2小時 3小時 4小時 5小時 6小時 7小時對比例(0％) 100 75.5 563825156.8 5.1實例2(13％) 100 73.6 523522147.2 2.4實例1(26％) 100 76.9 59412717104.3表3中的數據顯示，用本發(fā)明的紗線制成的地毯在洗衣用干燥機的低濕度條件下干燥效率比用傳統(tǒng)地毯紗制成的地毯高。(要指出的是，表3中所載結果可能為本發(fā)明的該優(yōu)選實施例所特有，其中輔助纖維具有顯著的親水性。)表4中的數據顯示，用本發(fā)明的紗線制成的地毯在環(huán)境條件下一般地能夠干燥到與由傳統(tǒng)地毯纖維制成的地毯相當的水平，盡管本發(fā)明的紗線使用了親水性較高的輔助纖維。
根據上面的說明，本領域的技術人員很容易判定本發(fā)明的根本特征，而且能夠在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下很容易提出屬于本發(fā)明的各種變換和修改方案。
權利要求
1.一種包含底布材料及絨面紗的地毯產品，該絨面紗含有合成地毯纖維及輔助纖維，其中所述輔助纖維是具有高于所述合成地毯纖維的水分傳輸性能的合成纖維。
2.權利要求1的地毯產品，其中絨面紗包含一種含有合成地毯纖維及輔助纖維的組合紗。
3.權利要求2的地毯產品，其中該組合紗包括空氣交絡的合成地毯纖維及輔助纖維。
4.權利要求1的地毯產品，其中輔助纖維由尼龍與親水部分的共聚物制成。
5.權利要求4的地毯產品，其中該纖維由尼龍與聚(氧化乙烯)二胺的嵌段共聚物制成。
6.權利要求1的地毯產品，其中絨面紗包含約50～約97％(重量)合成地毯纖維及約3～約50％(重量)輔助纖維。
7.權利要求1的地毯產品，其中絨面紗包含約80～約92％(重量)合成地毯纖維及約8～約20％(重量)輔助纖維。
8.一種包含地毯纖維與輔助纖維多股并合而成的組合紗，其中輔助纖維具有比所述合成地毯纖維高的水分傳輸性能。
9.權利要求8的組合紗，其中合成地毯纖維的芯吸速率低于0.6厘米/分，而組合紗的芯吸速率至少是1.0厘米/分。
10.權利要求8的組合紗，它包括空氣交絡的合成地毯纖維與輔助纖維。
11.權利要求8的組合紗，其中輔助纖維由尼龍與親水部分的共聚物制成。
12.權利要求11的組合紗，其中該纖維由尼龍與聚(氧化乙烯)二胺的嵌段共聚物制成。
13.權利要求8的組合紗，它包含約50～約97％(重量)合成地毯纖維及約3～約50％(重量)輔助纖維。
14.權利要求8的組合紗，它包含約80～約92％(重量)合成地毯纖維及約8～約20％(重量)輔助纖維。
15.權利要求8的組合紗，其中合成地毯纖維的總旦數為約800～約3900，而輔助纖維的總旦數為約20～約400。
全文摘要
一種包括底布材料和絨面紗的地毯產品,其中絨面紗包含合成地毯纖維及具有高水分傳輸性能的合成纖維。優(yōu)選的絨面紗由一種組合紗構成,該組合紗包含合成地毯纖維與具有水分傳輸性能的合成纖維,二者多股并合。該地毯產品具有近似于傳統(tǒng)合成纖維絨面層的質地和腳感,卻又能有效地傳輸水分,故而在暴露于潮濕之后該地毯腳感較為干爽。
文檔編號D03D11/00GK1192253SQ96195893
公開日1998年9月2日 申請日期1996年5月29日 優(yōu)先權日1995年6月7日
發(fā)明者J·M·施維哈爾德特, D·P·帕拉迪斯, C·J·科勒, D·A·漢格 申請人:聯(lián)合訊號公司