TWI630295B - 耐磨組成物及耐磨纖維 - Google Patents
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Abstract
提供一種耐磨組成物，其包括約40至98.9重量份之耐隆、約1至60重量份之耐隆和醚的共聚物以及約0.1至2重量份之含馬來酸酐的聚合物。另提供一種包括所述耐磨組成物的耐磨纖維。由本發明的耐磨纖維製得之織物於ASTMD4966測試下之耐磨耗次數超過200,000次。
Description
本發明是有關於一種紡織材料，且特別是有關於一種耐磨組成物及包括所述耐磨組成物的耐磨纖維。
在全球化的趨勢下，紡織產業正面臨強大的競爭壓力，紡織業者必須不斷地研發新的技術與多元化的產品，才能面對全世界的競爭。現代社會越來越多人挑戰登山、攀岩、滑雪等運動，為了提升於戶外活動或工作的保護功能，耐磨織物的研發已經成為業者亟待研究的課題之一。
有鑒於此，本發明提供一種組成物及包括所述耐磨組成物的耐磨纖維，其在低溫下具有高韌性以及高耐磨特性。
本發明提供一種耐磨組成物，其包括約40至98.9重量份之耐隆、約1至60重量份之耐隆和醚的共聚物以及約0.1至2重量份之含馬來酸酐的聚合物。
在本發明的一實施例中，上述耐隆包括耐隆6、耐隆6,6、
耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12或其組合。
在本發明的一實施例中，上述耐隆和醚的共聚物包括耐隆10和醚的共聚物(PA10-co-polyether)、耐隆11和醚的共聚物(PA11-co-polyether)、耐隆12和醚的共聚物(PA12-co-polyether)或其組合。
在本發明的一實施例中，上述耐隆和醚的共聚物包括耐隆11和醚的共聚物。
在本發明的一實施例中，上述含馬來酸酐的聚合物包括聚馬來酸酐、苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物((poly(styrene-co-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的交替共聚物((poly(styrene-alt-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的嵌段共聚物((poly(styrene-b-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的接枝共聚物((poly(styrene-g-maleic anhydride))或其組合。
在本發明的一實施例中，上述含馬來酸酐的聚合物包括苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物。
本發明另提供一種耐磨纖維，其包括芯以及用以包覆所述芯的鞘。所述鞘包括約40至98.9重量份之耐隆、約1至60重量份之耐隆和醚的共聚物以及約0.1至2重量份之含馬來酸酐的聚合物。
在本發明的一實施例中，上述鞘與芯的重量比為約70：30至30：70的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述鞘為單層或多層之包覆層。
在本發明的一實施例中，上述芯的材料包括耐隆6、耐
隆6,6、耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12或其組合。
在本發明的一實施例中，上述耐磨纖維製得之織物於ASTMD4966測試下之耐磨耗次數超過約200,000次。
在本發明的一實施例中，上述耐隆的材料包括耐隆6、耐隆6,6、耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12、或其組合。
在本發明的一實施例中，上述耐隆和醚的共聚物包括耐隆10和醚的共聚物、耐隆11和醚的共聚物、耐隆12和醚的共聚物、或其組合。
在本發明的一實施例中，上述耐隆和醚的共聚物包括耐隆11和醚的共聚物。
在本發明的一實施例中，上述含馬來酸酐的聚合物包括聚馬來酸酐、苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物、苯乙烯-馬來酸酐的交替共聚物、苯乙烯-馬來酸酐的嵌段共聚物、苯乙烯-馬來酸酐的接枝共聚物或其組合。
在本發明的一實施例中，上述含馬來酸酐的聚合物包括苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物。
基於上述，本發明利用含有長碳鏈之耐隆彈性體與耐隆主體，經由高效能雙螺桿混練加工技術以及相容劑之反應官能基之修飾，以製備紡絲級之具高磨耐特性的改質耐隆粒。本發明另採用熔融複合紡絲方式與延伸加工製程，使用常規耐隆作為芯，使用本發明的改質耐隆粒作為鞘，以製備高強力耐磨耐隆纖維，其將可增進耐隆織物之耐磨耗性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10、10a‧‧‧耐磨纖維
12‧‧‧芯
14、16‧‧‧鞘
圖1是依照本發明一實施例所繪示的一種耐磨纖維的剖面示意圖。
圖2是依照本發明另一實施例所繪示的一種耐磨纖維的剖面示意圖。
本發明提出一種耐磨組成物，其利用具有長碳鏈之耐隆彈性體來修飾耐隆主體，並配合添加適當的相容劑使其相容，以製備出具有高強力耐磨特性的改質耐隆粒。
具體地說，本發明之耐磨組成物包括約40至98.9重量份之耐隆(作為耐隆主體)、約1至60重量份之耐隆和醚的共聚物(作為耐隆彈性體)以及約0.1至2重量份之含馬來酸酐的聚合物(作為相容劑)。
作為耐隆主體之耐隆包括(但不限於)耐隆6、耐隆6,6、耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12或其組合。耐隆主體可為單一成分或多種成分之混合物。
作為耐隆彈性體之耐隆和醚的共聚物可為嵌段聚合物，其包括(但不限於)耐隆10和醚的共聚物(PA10-co-polyether)、耐隆11和醚的共聚物(PA11-co-polyether)、耐隆12和醚的共聚
物(PA12-co-polyether)或其組合。在一實施例中，上述耐隆和醚的共聚物包括耐隆11和醚的共聚物。
作為相容劑之含馬來酸酐的聚合物包括(但不限於)聚馬來酸酐、苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物((poly(styrene-co-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的交替共聚物((poly(styrene-alt-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的嵌段共聚物((poly(styrene-b-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的接枝共聚物((poly(styrene-g-maleic anhydride))或其組合。在一實施例中，含馬來酸酐的聚合物包括苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物。
耐磨組成物的製備方法為將上述成分放至雙螺桿押出機進行混合與造粒，以製備改質耐隆粒，其中加工溫度為200℃至300℃(例如220℃至265℃)之間，押出機長徑比(L/D)為30~50(例如40)，且螺桿轉速為200~300rpm(例如250rpm)。
本發明另提出一種具有芯鞘結構的耐磨纖維，其利用上述耐磨組成物作為鞘的主要成分，可使製備出的耐磨纖維同樣具有高強力耐磨特性。
具體地說，如圖1所示，本發明之耐磨纖維10包括芯12以及鞘14。鞘14用以包覆芯10。芯12的材料包括耐隆6、耐隆6,6、耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12或其組合。芯12的材料可為單一成分或多種成分之混合物。鞘14包括約40至98.9重量份之耐隆(作為耐隆主體)、約1至60重量份之耐隆和醚的共聚物(作為耐隆彈性體)、以及約0.1至2重量份之含馬來酸酐的聚合物(作為相容劑)。
在一實施例中，芯12的材料與鞘14的耐隆主體材料可相同，例如均為耐隆6。在另一實施例中，芯12的材料與鞘14的耐隆主體材料可不同，例如芯12可為耐隆6，而鞘14的耐隆主體可為耐隆12。
此外，在圖1的實施例中，是以鞘14為單層之包覆層為例來說明之，但並不用以限定本發明。在另一實施例中，鞘也可為多層之包覆層結構。如圖2所示，本發明之耐磨纖維10a包括芯12以及鞘14、16。鞘14用以包覆芯10，且鞘16用以包覆鞘14。鞘16與鞘14的厚度及材料可相同或不同。在一實施例中，鞘16與鞘14的材料不同，且外層鞘16比內層鞘14具有更高比例之本發明的耐磨組成物。
此外，不管是單層或多層鞘之芯鞘結構，鞘與芯的重量比(即鞘/芯比)在約70：30至30：70的範圍內，可兼顧成本與耐磨品質。具體地說，若鞘與芯的重量比太高，會使得成本增加。若鞘與芯的重量比太低，則製得的耐磨纖維的耐磨力不足。鞘與芯的重量比可例如在約70：30、65：35、60：40、55：45、50：50、45：55、40：60、35：65或30：70的範圍內，但本發明並不以此為限。
在圖1以及圖2的實施例中，是以同心芯鞘型的複合纖維為例來說明之，但並不用以限定本發明。在另一實施例中，本發明的耐磨纖維亦可為偏心芯鞘型的複合纖維。
耐磨纖維的製備方法為將特定重量比的芯材料與鞘材料使用芯鞘紡嘴進行熔融紡絲製程，而獲得半延伸絲，再利用加熱的熱輥延伸機將此半延伸絲束進行延伸，以製備改質耐隆纖維。然而，本發明不限於此，亦可使用芯鞘紡嘴直接進行具有大延伸比的熔融紡絲
製程，而獲得全延伸絲(FDY)之改質耐隆纖維。舉例而言，在上述熔融紡絲製程中，鞘的加工溫度為約260℃至280℃，芯的加工溫度為約280℃至300℃，且捲取機速度為大於等於約3000米/分鐘。
特別要注意的是，本發明之耐磨纖維的纖維纖度為215d/48f，且纖維強度為6.0~7.0g/d，相較習知的纖維更細更強韌，應用層面更廣。
以下，將列舉一個比較例以及多個實例來驗證本發明的功效。
依表一的實驗參數，將具有不同鞘/芯比之本發明的改質耐隆纖維於織布機中織出實例1~6的織物，而後進行耐磨耗測試。比較例1則是使用未改質的常規耐隆所織出的織物來進行耐磨耗測試。
如表一所示，使用本發明的耐磨纖維製得之織物於ASTMD4966測試下之耐磨耗次數均超過約200,000次，顯示耐磨效果佳。此外，隨著耐磨纖維的鞘/芯比增加，耐磨耗次數也會隨之增加。如實例3~6的結果顯示，當耐磨纖維的鞘/芯比等於或超過50/50時，耐磨耗次數會超過約230,000次。相反地，僅使用一般常規耐隆製得之織物於ASTMD4966測試下之耐磨耗次數小於45,000次。
綜上所述，本發明利用含有長碳鏈之耐隆彈性體與常規耐隆，並配合高效能雙螺桿混練加工技術以及相容劑之反應官能基之修飾，以製備紡絲級(spinning grade)的低溫高韌性之改質耐隆粒。另採用芯鞘型紡絲調控加工技術(鞘：低溫高韌性改質耐隆粒；芯：常規耐隆粒)紡出半延伸絲(partially oriented yarn；POY)或全延伸絲(fully oriented yarn；FOY)纖維後，再配合後段的加工製程，以製備具高強力耐磨之改質耐隆纖維。本發明的芯鞘型改質耐隆纖維可作為產業用纖維，其將可提高耐隆纖維材料在寒冷溫度環境下之應用性，此外，亦可增進織物之耐磨耗性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
Claims (12)
- 一種耐磨組成物，包括：40至98.9重量份之耐隆；1至60重量份之耐隆和醚的共聚物；以及0.1至2重量份之含馬來酸酐的聚合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之耐磨組成物，其中所述耐隆包括耐隆6、耐隆6,6、耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之耐磨組成物，其中所述耐隆和醚的共聚物包括耐隆10和醚的共聚物(PA10-co-polyether)、耐隆11和醚的共聚物(PA11-co-polyether)、耐隆12和醚的共聚物(PA12-co-polyether)或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之耐磨組成物，其中所述含馬來酸酐的聚合物包括聚馬來酸酐、苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物((poly(styrene-co-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的交替共聚物((poly(styrene-alt-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的嵌段共聚物((poly(styrene-b-maleic anhydride))、苯乙烯-馬來酸酐的接枝共聚物((poly(styrene-g-maleic anhydride))或其組合。
- 一種耐磨纖維，包括：芯；以及鞘，用以包覆所述芯，包括：40至98.9重量份之耐隆；1至60重量份之耐隆和醚的共聚物；以及0.1至2重量份之含馬來酸酐的聚合物。
- 如申請專利範圍第5項所述之耐磨纖維，其中所述鞘與所述芯的重量比為70：30至30：70的範圍內。
- 如申請專利範圍第5項所述之耐磨纖維，其中所述鞘為單層或多層之包覆層。
- 如申請專利範圍第5項所述之耐磨纖維，其中所述芯的材料包括耐隆6、耐隆6,6、耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12或其組合。
- 如申請專利範圍第5項所述之耐磨纖維，其中所述耐磨纖維製得之織物於ASTMD4966測試下之耐磨耗次數超過200,000次。
- 如申請專利範圍第5項所述之耐磨纖維，其中所述耐隆的材料包括耐隆6、耐隆6,6、耐隆6,10、耐隆6,12、耐隆10,10、耐隆11、耐隆12、或其組合。
- 如申請專利範圍第5項所述之耐磨纖維，其中所述耐隆和醚的共聚物包括耐隆10和醚的共聚物、耐隆11和醚的共聚物、耐隆12和醚的共聚物、或其組合。
- 如申請專利範圍第5項所述之耐磨纖維，其中所述含馬來酸酐的聚合物包括聚馬來酸酐、苯乙烯-馬來酸酐的無規共聚物、苯乙烯-馬來酸酐的交替共聚物、苯乙烯-馬來酸酐的嵌段共聚物、苯乙烯-馬來酸酐的接枝共聚物、或其組合。
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