具有改善的耐磨性的生態友好型車輛用簇絨地毯的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種車輛用簇絨地毯。通過將短纖紗植入到底布中來制造車輛用簇絨地毯，其中，短纖紗由約85wt%至約95wt%的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和約5wt%至約15wt%的聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的材料混合物形成。
【專利說明】具有改善的耐磨性的生態友好型車輛用簇絨地毯
【技術領域】
[0001]本發明涉及生態友好型車輛用簇絨地毯。更具體地，本發明涉及具有改善的耐磨性的生態友好型車輛用簇絨地毯，其向底布中引入紗線，該紗線具有一定含量比例的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的混合物。
【背景技術】
[0002]通常，由尼龍和PET制成的簇絨地毯已被廣泛地用于車輛。最近，提出了使用具有尼龍和聚酯兩者優勢的PTT來制造地毯的方法。例如，韓國專利第415731號描述了通過植入紗線來制造地毯的方法，其中PTT被紡成底布。
[0003]通過使乙二醇(EG)和1，3-丙二醇(PDO)聚合來制造PTT樹脂。由于Dupont Inc.開發了從玉米中提取1，3-丙二醇(PDO)的方法代替使用石油化學制造方法，因此1，3-丙二醇(PDO)作為生態友好型材料而顯得重要。
[0004]迄今為止，用于商業化車輛地毯紗線的原材料大多數是石油來源的聚合物樹脂。因為石油來源的聚合物樹脂在樹脂合成過程中需要高加工熱，所以此過程中釋放出大量的CO20釋放到大氣的CO2引起環境污染和全球變暖。因日益上升的對環境改變的社會認知和對于遵守越來越嚴格的環境法規的需要，生態友好型材料的開發和使用已變成應予最優先考慮的事。應這些需求，已經作出用生態友好型材料代替常規車輛地毯材料的嘗試。然而，這些嘗試中的成功因生態友好型材料通常缺少耐久性而受到限制。具體而言，在車輛用地毯的情況下，地毯表面上的纖維因與乘客靴子的持續摩擦會容易被磨損，使得纖維長度變短，并且更嚴重地，因表面纖維的完全磨損而暴露出底布。因此，在用生態友好型材料替代車輛用地毯紗線時存在許多困難。
[0005]作為用于含有生物組分的紗線的原材料，已知如下合成紗，其中，對聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚乳酸(PLA)的混合物進行紡紗。由于PTT和PLA樹脂兩者可以紡紗成膨體連續長絲(BCF)形式并且包括生態友好型組分，所以它們在用于衣服和家用的紗線中用作原材料。然而，PTT和PLA樹脂都具有低耐磨性，因此它們在車輛用地毯中的使用受到限制。為了讓PTT和PLA樹脂可適當地用于車輛用地毯，它們需要具有至少1000次的耐磨度。然而，PTT和PLA樹脂因低耐久性而表現出低于300次的耐磨度，所以它們不能成功地用于車輛用地毯，該低耐久性是生物樹脂的特性和局限。
[0006]韓國專利第587121號描述了一種通過對含有70wt%至95wt%特性粘度為0.50至
0.65的PET和5wt%至30wt%特性粘度為0.80至1.0的PTT的材料混合物進行紡紗來制造具有可染性、優異的柔軟度、和優異的染色均勻性的聚酯纖維的方法。然而，盡管聚酯纖維適用于匹染內衣產品和在低染色溫度條件下具有優異的柔軟性的衣服，其在與粗糙表面(例如，鞋)出現連續摩擦的車輛中不適于用作地毯用材料。例如，使用廣泛用于纖維磨耗測試的泰伯爾磨耗測試儀的磨輪，通過旋轉表面柔軟的CS-10磨輪300次對磨損程度進行檢測，來測試聚酯纖維作為衣服材料的使用。另一方面，通過旋轉表面非常粗糙的H-18磨輪1000次以上來測試車輛用地毯的磨損程度。相應地，聚酯纖維在其耐受車輛的嚴苛摩擦環境的能力方面有限。與衣服用纖維不同，車輛用地毯由膨體連續長絲(BCF)型紗線形成，并且需要通過進行卷曲化來增加塊狀感。而且，與衣服纖維明顯的不同在于，通過添加色母料(color master batch)的紡紗工藝來形成顏色，以便補充因染色之后的堆絨(lying ofpiles)引起的耐磨損性弱化。
[0007]因此，需要這樣的地毯紗線用材料，其使用具有充分耐磨損性的生態友好型材料，且適用于制造在嚴苛環境條件下使用的車輛用地毯。
[0008]上述在該【背景技術】部分公開的信息僅用于增強對本發明背景的理解，因此其可能含有不構成在該國本領域普通技術人員已經知曉的現有技術的信息。

【發明內容】

[0009]本發明提供具有改善的耐磨損性的生態友好型車輛用簇絨地毯。
[0010]一方面，本發明提供制造車輛用簇絨地毯的方法，包括:通過將約85wt%至約95wt%的PET與約5wt%至約15wt%的PTT混合來形成材料混合物；通過在約270°C至約300V的溫度熔融該材料混合物并對其進行紡紗來形成紗線；通過在搶機(cabIe twister)中將該紗線捻成2或3股紗線而形成加捻紗；將加捻紗植入到初級底布中，其中該初級底布可以選自PET和PP膜，并進行簇絨使得紗線的重量在約IOoz / yd2至約90oz / yd2的范圍內，從而形成簇絨地毯；以及將簇絨地毯貼合并背襯到次級底布，其中該次級底布可以選自PET和PP膜。
[0011]另一方面，本來明提供車輛用簇絨地毯，其包括植入到底布中的短纖紗，其中該短纖紗由PET和PPT的材料混合物形成，具體地由約85wt%至約95wt%的PET和約5wt%至約15wt%的PTT的混合物形成。根據各個實施方式，底布選自PET和PP膜。
[0012]下面討論本發明的其它方面和示例性實施方式。
【具體實施方式】
[0013]下面將詳細地參照本發明的各個實施方式，其實施例在下文加以描述。盡管將結合示例性實施方式描述本發明，但應當理解，本說明書無意將本發明局限于這些示例性實施方式。相反，本發明不僅要涵蓋這些示例性實施方式，還要涵蓋由權利要求所限定的本發明的精神和范圍內的各種替代形式、修改、等效形式和其它實施方式。
[0014]應理解，本文使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種船只和船舶的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
[0015]本文使用的術語僅僅是為了說明【具體實施方式】，而不是意在限制本發明。如本文所使用的，單數形式“一個、一種、該(a、an、the)”也意在包括復數形式，除非上下文中另外清楚指明。還應當理解的是，在說明書中使用的術語“包括(compr i s e s和/或compr i s i ng ) ”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項的任何和所有組合。[0016]除非具體說明或從上下文明顯得到，否則本文所用的術語“約”理解為在本領域的正常容許范圍內，例如在均值的2個標準偏差內。“約”可以理解為在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%內。除非另外從上下文清楚得到，本文提供的所有數值都由術語“約”修飾。
[0017]本文中提供的范圍應理解為該范圍內所有值的簡略表達。例如，1飛0的范圍應理解為包括來自 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、
25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、或50的任何數字、數字的組合、或子范圍、以及所有介于上述整數之間的小數值，例如，1.1、
1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8、和1.9。關于子范圍，具體考慮從范圍內的任意端點開始延伸的“嵌套的子范圍”。例如，廣50的示例性范圍的嵌套子范圍可以包括一個方向上的I?10、I?20、I?30和I?40，或在另一方向上的50?40、50?30、50?20和50?10。
[0018]下面討論本發明的上述和其它特征。
[0019]下文將詳細描述本發明的示例性實施方式。
[0020]本發明提供具有改善的耐磨性的生態友好型車輛用簇絨地毯。
[0021]在本發明的實施方式中，使用生態友好型材料PTT和PET的組合來形成地毯紗線。具體地，使用PTT作為地毯紗線的原材料，并且PET與PTT —起使用以克服PTT的低耐磨性和低耐久性，PTT的低耐磨性和低耐久性是PTT的固有局限。根據示例性實施方式，提供地毯紗線，其使用約85wt%至約95wt%的PET和約5wt%至約15wt%的PTT的混合物作為原材料。地毯的耐久性質量可取決于PTT和PET的混合比例，因此，可以改變混合比例以便獲得理想的特性。隨著紗線中PTT含量的增加，耐磨性變得更弱。如此，根據優選實施方式，為提供具有適用于車輛的耐久性的地毯，PTT的含量限制到不大于約15wt%。當PTT的含量超過約15被％時，耐久性可能達不到車輛用地毯的耐久性要求。更優選地，PET的含量可以保持在約90wt%至約95wt%的范圍內，余量為PTT。
[0022]在本發明的實施方式中，PET具有約1.3至約1.5的比重、約225°C至約233°C的熔點、約45°C至約55°C的玻璃轉化溫度、約163°C至約180°C的結晶溫度、和約0.9至約1.0的特性粘度。根據優選實施方式，PET具有高粘度。具體地，紗線的強度和耐磨性因高粘度而增加，因此，提供具有適當高粘度的紗線可以對紗線提供滿足車輛的嚴苛磨損要求的耐久性。
[0023]在本發明的實施方式中，用作地毯紗線的材料的PTT具有與PET的特性粘度相似的特性粘度。具體地，根據示例性實施方式，PTT具有約0.9至約1.0的特性粘度。當PET與PTT之間的粘度差增加時，可能消極地影響且較大程度地影響紡紗特性。因而，優選使PET與PTT之間的粘度差最小化。
[0024]根據本發明的實施方式，通過對具有上述條件的材料混合物進行紡紗所獲得的紗線具有約3.3gf / d至約4.3gf / d的強度。
[0025]根據本發明的另一實施方式，提供了用于制造具有改善的耐磨性的生態友好型車輛用簇絨地毯的方法。下文將分階段地詳細描述根據本發明實施方式的制造簇絨地毯的方法。
[0026]i )通過將適當量的PET和PTT，具體為約85wt%至約95wt%的PET和約5wt%至約15wt%的PTT進行混合，來制造材料混合物。在該材料混合物中還可包括色母料，以對地毯提供理想的顏色。根據各個實施方式，對于100重量份的材料混合物(PET和PTT)，可以添加范圍為從約0.01重量份至約5重量份的色母料。
[0027]ii)在適當的溫度，具體地在約270°C至約300°C，將可包括或可不包括色母料的材料混合物熔融。然后對熔融的材料混合物進行紡紗以制造紗線。可以通過任何常規方法例如使用紡絲頭對熔融的材料混合物進行紡紗，并且可以在室溫下通過干法或在本領域已知的任何其它適當條件下進行樹脂固化。根據示例性實施方式，紗線的卷繞速度在約
I,500m/min至約2，000m/min的范圍內。為提供具有膨體連續長絲(BCF)紗線特性的卷曲，可以使用約200°C至約250°C的熱空氣，從而按不規則的三維圖案卷曲長絲。可以改變卷曲率，例如，卷曲率可以在約10%至約50%的范圍內(其中，卷曲率是在松弛時和在適當張力下伸直時長絲上兩點之間的距離間的差，表示為松弛距離的百分比)。制造出的紗線的強度可以保持在約3.3gf/d至約4.3gf/d的范圍內。
[0028]iii)然后可以通過在捻機或其它適當裝置中將在ii)中形成的紗線捻成2股或3股紗線來制造加捻紗。在該實施方式中，可以在捻機中進行若干次捻合和系結(tying)，以提高紗線的束紗強度(bundling strength)。根據示例性實施方式,每米進行約10次至約40次的捻合和系結。
[0029]根據本發明的實施方式，當在聯鎖機中提供低于10次的聯鎖(interlocking)時,束紗強度可能減小，導致大量線頭(lint)產生。如本領域所理解的，“聯鎖”通常是通過將空氣注入到紗線之間從而在捻合時產生人造纏結的紗線編織方法。
[0030]因而，在布線過程中在捻機中可能出現大量的絨毛纖維。而且，在隨后的對加捻紗進行的簇絨步驟中，紗線的特性可能在切割過程中劣化。因此，例如，由于通過剪切工序進行最終處理的地毯的絨頭解開，紗線的外部可能劣化，并且耐久性可能降低。另一方面，當聯鎖高于40次時，甚至在通過染色和后加工進行處理時聯鎖也可能保持在解開的部分，由此損壞地毯的外表。
[0031]iv)然后可將加捻紗植入到初級底布中用于簇絨。根據各個實施方式，加捻紗可以按一定的量植入到底布中，并且使用典型的地毯紗線編織機進行縫綴，以提供理想的特性。如果需要，可以通過切割機對具有環形形狀的植入纖維在其端部切割一定長度。隨后可以通過剪切對割絨之后的表面在其端部進行最終修剪，這可以對切割纖維提供均勻的長度。根據本發明的實施方式，初級底布可以包括常規底布，并且具體包括PET或PP膜。
[0032]V)然后可以將通過iv)形成的簇絨地毯貼合并背襯到次級底布，以制造車輛用地毯。根據示例性實施方式，可以通過膠乳涂布來處理簇絨地毯，然后可以將簇絨地毯貼合并背襯到次級底布。該次級底布可以是任何常規的底布，例如，PET或PP膜。根據各個實施方式，作為輔助墊，聚乙烯基碳酸酯(PVC)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)樹脂也可用作背襯加強材料。
[0033]如上所述，本發明提供簇絨地毯，該簇絨地毯是使用生態友好型材料的生物墊，并且具有優異的耐磨性。
[0034]實施例
[0035]以下實施例示例說明本發明，并且并不意在限制本發明。
[0036]實施例f 3和比較例I
[0037]在紡絲拉伸紡紗機中，將PET片、PTT片、和色母料放到真空旋轉型干燥機中，并且在約150°C的溫度混合約10小時。PET片和PTT片的特性及其混合比例在下表I中示出。
[0038]在約290°C的溫度熔融材料混合物，然后通過紡絲頭以約0.4m/min的速度對其進行紡紗并且冷卻到約17°C的溫度。將變形裝置(texturing unit)的內部溫度調整到約200°C的溫度，并且在約IOOpsi的壓力下進行卷曲。之后，在冷卻筒中在約15°C的溫度進行冷卻，并且通過捆扎機(bundling machine)在約4.0kg/m2的壓力下每分鐘進行20次捆扎。通過讓紗線經過兩個導絲輥來使其松弛，其中在第二導絲輥中以約2，543m/min的速度運轉，該第二導絲輥的速度比第一導絲輥的速度小約20%，并且纏繞機的速度為約2，600m/min,由此制造復合BCF。
[0039]通過在捻機中進行Z捻對復合BCF進行2股捻合，然后通過蒸汽定型機對其進行熱固定。在1/10規格的簇絨機中將熱固定的加捻紗植入到PP底布中以進行簇絨。在這種情況下割絨，高度為約12mm并且針腳數(stitch)為約13/英寸。紗線的重量為約32oz /yd2。
[0040]在膠乳涂布之后，將簇絨地毯貼合并背襯到用作次級底布的PET。之后，用螺旋刀進行修剪以制造最終的簇絨地毯。
[0041]使用ISO 5470-1測試儀和Ikg重量的磨輪H_18來評價通過上述制造方法制造的簇絨地毯的耐磨性。測試結果在下表I中示出。
[0042]表I
【權利要求】
1.一種車輛用簇絨地毯，包括:植入到底布中的短纖紗，所述短纖紗由材料混合物形成，所述材料混合物包括約85wt%至約95wt%的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和約5至約15wt%的聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)0
2.如權利要求1所述的簇絨地毯，其中，基于100重量份的所述材料混合物，所述短纖紗還包括約0.01至約5重量份的色母料。
3.如權利要求1所述的簇絨地毯，其中所述聚對苯二甲酸乙二醇酯具有約0.9至約1.0的特性粘度，并且所述聚對苯二甲酸丙二醇酯具有約0.9至約1.0的特性粘度。
4.如權利要求1所述的簇絨地毯，其中所述聚對苯二甲酸乙二醇酯具有約1.3至約1.5的比重、約225°C至約233°C的熔點、約45°C至約55°C的玻璃轉化溫度、和約163°C至約180 C的結晶溫度。
5.如權利要求3所述的簇絨地毯，其中所述聚對苯二甲酸乙二醇酯具有約1.3至約1.5的比重、約225°C至約233°C的熔點、約45°C至約55°C的玻璃轉化溫度、和約163°C至約180 C的結晶溫度。
6.如權利要求1所述的簇絨地毯，其中所述短纖紗的強度在約3.3gf / d至約4.3gf /d的范圍內。
7.—種制造車輛用簇絨地毯的方法，包括:通過將約85wt%至約95wt%的聚對苯二甲酸乙二醇酯和約5wt%至約15wt%的聚對苯二甲酸丙二醇酯混合而形成材料混合物；通過在約270°C至約300°C的溫度熔融所述材料混合物并對其進行紡紗而形成紗線；通過在捻機中將所述紗線捻合成2或3股紗線來形成加捻紗；將所述加捻紗植入到選自PET和PP膜的初級底布；以及進行簇絨，使得所述紗線的重量在約IOoz / yd2至約90oz / yd2的范圍內。
8.如權利要求7所述的方法，還包括在簇絨之后將簇絨后的植入紗線貼合并背襯到選自PET和PP膜的次級底布。
9.如權利要求7所述的方法，其中所述聚對苯二甲酸乙二醇酯具有約0.9至約1.0的特性粘度，并且所述聚對苯二甲酸丙二醇酯具有約0.9至約1.0的特性粘度。
10.如權利要求7所述的方法，其中所述聚對苯二甲酸乙二醇酯具有約1.3至約1.5的比重、約225°C至約233°C的熔點、約45°C至約55°C的玻璃轉化溫度、和約163°C至約180°C的結晶溫度。
11.如權利要求9所述的方法，其中所述聚對苯二甲酸乙二醇酯具有約1.3至約1.5的比重、約225°C至約233°C的熔點、約45°C至約55°C的玻璃轉化溫度、和約163°C至約180°C的結晶溫度。
12.如權利要求7所述的方法，其中所述加捻紗的強度在約3.3gf / d至約4.3gf /的范圍內。
【文檔編號】D01F1/10GK103451877SQ201210369874
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年6月4日
【發明者】徐源振, 李廷勖, 李東昱, 樸鳳鉉, 鄭基然 申請人:現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社