本申請(qǐng)涵蓋由聚合物共混物制備的長(zhǎng)絲和由該長(zhǎng)絲組成的特定制品。該長(zhǎng)絲包括脂族尼龍和半芳族尼龍的共混物。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年1月31日提交的題為“用于纖維和長(zhǎng)絲的改善的機(jī)械性能的新型尼龍共混物”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/933,997的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用并入本文。

背景

目前，全世界存在對(duì)尼龍纖維和長(zhǎng)絲材料的大量使用。每年消耗約六百萬(wàn)磅來(lái)制造服裝、地毯、繩索、行李箱、安全帶、過(guò)濾織物、樂(lè)器弦、釣魚(yú)線和帳篷，舉幾項(xiàng)來(lái)說(shuō)。但是，許多尼龍長(zhǎng)絲材料遭受低強(qiáng)度、可變形性和高成本之苦。因此，存在以低成本生產(chǎn)具有改善的熱性能和機(jī)械性能的尼龍長(zhǎng)絲的需要。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N獨(dú)特的尼龍共混物長(zhǎng)絲，其具有令人驚訝地增強(qiáng)的機(jī)械性能例如模量、極限強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，以及在降低的成本下具有改善的加工性能和降低的直徑可變性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

公開(kāi)了一種包括脂族尼龍和半芳族尼龍的共混物的長(zhǎng)絲。脂族尼龍是該共混物的主要組分，而半芳族尼龍是該共混物的次要組分。一方面，脂族尼龍是尼龍612且半芳族尼龍是6I/6T共聚物。另一方面，長(zhǎng)絲是尼龍66且半芳族尼龍是6I/6T共聚物。

附圖簡(jiǎn)述

圖1例示如由應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積定義的韌性的圖。

詳述

本申請(qǐng)考慮一種由尼龍共混物制備的新型長(zhǎng)絲和由該長(zhǎng)絲組成的特定制品。更準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，所述長(zhǎng)絲包括脂族尼龍和半芳族尼龍的尼龍共混物。令人驚訝地，與脂族尼龍長(zhǎng)絲相比較，本文描述的新型纖維和長(zhǎng)絲已增強(qiáng)了物理性能和機(jī)械性能。另外，與脂族尼龍相比較，半芳族尼龍成本要低30-40%，所以本文描述的長(zhǎng)絲的生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)。

所述共混物中的主要組分是脂族尼龍，且次要組分是半芳族尼龍。脂族尼龍可為尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍12及其混合物。半芳族尼龍可為6I/6T、6T/6I及其混合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，半芳族尼龍是6I/6T。在另一實(shí)施方式中，半芳族尼龍是6T/6I。6I/6T共聚物或6T/6I共聚物不能單獨(dú)地被拉伸成為纖維或長(zhǎng)絲，但是與脂族尼龍的共混物可容易被拉伸并進(jìn)行加工。

脂族尼龍以所述共混物的約70-94重量%的范圍存在。在另一實(shí)施方式中，脂族尼龍的量在約87-91重量%的范圍內(nèi)。半芳族尼龍以所述共混物的約6-30重量%的范圍存在。在另一實(shí)施方式中，半芳族尼龍的量在約9-13重量%的范圍內(nèi)。

所述尼龍共混物長(zhǎng)絲還可含有在擠出之前或在擠出期間混合的添加劑，例如染料、顏料、熒光增白劑、穩(wěn)定劑及其混合物。在尼龍共混物長(zhǎng)絲中不存在玻璃或碳纖維。所述長(zhǎng)絲可具有在約0.0025至約0.032英寸范圍內(nèi)的直徑。所述長(zhǎng)絲可為取向或部分取向的。另外，所述長(zhǎng)絲可具有在約2.7至約9范圍內(nèi)的拉伸比。

此外，可由尼龍共混物長(zhǎng)絲制備制品，其包括脂族尼龍和半芳族尼龍的共混物。所述制品可由單絲或復(fù)絲纖維制備。所述制品可為編織或針織制品。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述制品可由單絲或復(fù)絲纖維制備，所述單絲或復(fù)絲纖維由尼龍66和尼龍6I/6T的共混物組成。

實(shí)施例-尼龍樹(shù)脂的共混物：

實(shí)施例1

樹(shù)脂1-HG264SI，高粘度尼龍612, (Jarden Applied Materials)

樹(shù)脂2-AR190SI，尼龍6I/6T共聚物, (Jarden Applied Materials)

在V型摻和機(jī)中由87份的尼龍612和13份的尼龍6I/6T制備尼龍共混物并將其擠出成為單絲。用于該過(guò)程的設(shè)備為1?"單螺桿擠出機(jī)，其具有兩階段拉伸和松弛容量，以及三個(gè)獨(dú)立控制的加熱爐。制備具有5.5的拉伸比和27的最終長(zhǎng)絲尺寸的圓形單絲。水驟冷設(shè)置在75 °F下。

表1

如在表1中所顯示的，尼龍共混物長(zhǎng)絲的一個(gè)突出的性能是增強(qiáng)的初始模量和屈服應(yīng)力。該尼龍共混物長(zhǎng)絲具有比尼龍612對(duì)照長(zhǎng)絲高20-40%的屈服應(yīng)力。具有增加的屈服應(yīng)力使得這些長(zhǎng)絲或纖維在像過(guò)濾織物、樂(lè)器弦、有彈性的(lively)釣魚(yú)線和用于行李箱和背包中的高性能織物的應(yīng)用中是理想的。除了屈服應(yīng)力增加，尼龍共混物長(zhǎng)絲的機(jī)械性能，例如初始模量和拉伸強(qiáng)度，比脂族尼龍長(zhǎng)絲對(duì)照的那些顯著更佳。

相同的長(zhǎng)絲還顯示直徑均勻性的改善。與尼龍612對(duì)照長(zhǎng)絲相比較，實(shí)現(xiàn)大于約60%的長(zhǎng)絲圓度改善。改善的加工性能和長(zhǎng)絲橫截面均勻性對(duì)于用尼龍生產(chǎn)的很多類型的纖維來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，包括安全帶、過(guò)濾織物、輪胎增強(qiáng)材料、縫紉長(zhǎng)絲(sewing filament)和高性能箱包面料(luggage fabrics)。此類制品可為針織或編織的。

尼龍共混物長(zhǎng)絲的另一增強(qiáng)的性能是高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度意味著長(zhǎng)絲不容易變形并且很好地保持其形狀。在長(zhǎng)絲制造期間，可通過(guò)空氣噴射、編織物(knit)的填充和解編織過(guò)程的作用來(lái)制造長(zhǎng)絲中的卷曲。此類卷曲可為故意或非故意的。若是非故意的，則必須通過(guò)將長(zhǎng)絲加熱接近至該長(zhǎng)絲的結(jié)晶溫度來(lái)除去長(zhǎng)絲中的卷曲。

脂族尼龍通常具有在約10-45°C范圍內(nèi)的玻璃化轉(zhuǎn)變(溫度)，取決于尼龍的水分含量。但是，6I/6T共聚物具有介于130-135°C之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，其允許尼龍共混物長(zhǎng)絲維持其形狀直至達(dá)到比僅由脂族尼龍組成的長(zhǎng)絲高得多的溫度。此外，與脂族尼龍長(zhǎng)絲相比較，尼龍共混物長(zhǎng)絲中保持更高卷曲的能力大大增強(qiáng)。

用于地毯的膨化變形長(zhǎng)絲和用于織物的尼龍長(zhǎng)絲將受益于較高水平的卷曲。在這些過(guò)程的每一個(gè)中，開(kāi)發(fā)并保持高水平的卷曲的能力或甚至替代類型的卷曲可能是合意的。在地毯中，較高的卷曲保持性和穩(wěn)定性可導(dǎo)致較低的覆蓋重量(cover weight)，而不犧牲表面覆蓋率。在尼龍織物的情況下，較高的卷曲可提供更合意的手感(織物感)。

除了尼龍612共混物長(zhǎng)絲之外，6I/6T共聚物與尼龍66或尼龍6的共混物還可滿足大市場(chǎng)像安全帶紗線(seat belt yarn)、膨化變形長(zhǎng)絲和行李箱紗線(luggage yarn)的需求。

實(shí)施例2

由Nilit Ltd制造的名為Polynil P60的商業(yè)擠出級(jí)尼龍66和Shakespeare的名為AR190SI的尼龍6I/6T共聚物用于制備兩種尼龍共混物。通過(guò)以規(guī)定的重量比率在V型摻和機(jī)中將兩種樹(shù)脂共混來(lái)制備共混物。使用具有以下詳述的工藝參數(shù)的單螺桿擠出機(jī)、裝水的驟冷槽、3個(gè)加熱爐和4個(gè)輥架將共混物擠出成為8密耳的單絲(340旦尼爾)。

表2

表3

與在相同條件下加工的對(duì)照相比較，在兩個(gè)樣品共混物中觀察到出人意料的機(jī)械性能的改善。下圖1中描繪的應(yīng)力-應(yīng)變曲線顯示與含有100%的尼龍66樹(shù)脂的對(duì)照相比較，由尼龍66和尼龍6I/6T共聚物的90/10共混物組成的樣品的模量、強(qiáng)度(tenacity)和斷裂伸長(zhǎng)率增加。由75/25共混物組成的第二樣品展現(xiàn)出甚至更高的斷裂伸長(zhǎng)率?？偟貋?lái)說(shuō)，對(duì)于90:10共混物而言，如由應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積定義的韌性相對(duì)于尼龍66對(duì)照提高了64%，而75:25共混物提高了75%，如下圖1中所示。

實(shí)施例4

所述尼龍共混物長(zhǎng)絲可用于制造很多不同的制品。這些制品中的幾個(gè)列在下表4中。

表4

dpf: 單絲旦數(shù)；密耳= .001英寸。