具有大体为三角形横截面的聚对苯二甲酸丙二醇酯实芯抗原纤化长丝、用于制备所述长丝的喷丝板、以及由此制备的地毯本专利申请是2008年12月18日提交的、转让给本发明受让人的美国
专利申请序列号12/338,412的部分继续申请。
发明背景
发明领域本发明涉及聚对苯二甲酸丙二醇酯实芯抗原纤化合成长丝、
用于制备所述长丝的喷丝板，以及由此制备的地毯。
技术背景描述由合成聚合长丝制成的簇绒地毯在保持其纹理化外观或
“崭新”方面的能力往往随时间而退化。这种外观劣化的一个原因称为“原
纤化”，由地毯长丝在使用中的磨损造成。
不同工业标准测试方法，例如四撑点式地毯踩踏测试(ASTM
D5251)、六撑点式地毯踩踏测试(ASTM D5252)、Vetterman转鼓测试
(ASTM D5417)、椅脚轮测试以及Phillips转椅测试，可用于测定纹理保
留值。地毯样本在经受预设循环数的这些测试后，根据主观量表进行分级。
例如，在使用具有三叶形横截面和2.0的改性率以及26.5度臂角的石
油基聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维制成的地毯上进行测试，在Phillips转椅测
试20,000个循环后呈现显著原纤化损伤。从经过此类测试的磨损地毯中抽
出的已损伤的三叶形长丝表现出严重的变形。初始三叶形长丝的邻近圆形突
出部在相对彼此弯曲时表现出典型模式的变形，导致长丝具有细长紧凑的横
截面。
根据前述内容，希望制备这样的长丝，其横截面固有地更耐原纤化，
并且由此可在上述加速磨损测试中提供优异的纹理保留值，以及卓越的耐用
性。
发明概述
在第一个方面，本发明涉及具有三条大体上等长凸边的实芯抗原纤化
合成聚合长丝。每条边通过大体圆的尖端与邻边相接，所述尖端以相应曲率
的圆为中心，所述曲率的圆与长丝的轴线被距离“a”间隔。每个圆尖端具
有大体上等于长度“b”的半径。
每个尖端位于半径大体上等于长度(a+b)的外切圆上，并且每条边
的中点位于半径大体上等于长度“c”的内切圆上。长丝具有由外切圆半径
(a+b)与内切圆的半径(c)的比率限定的改性率(MR)，其中：
长丝具有10＜“dpf”＜35范围内的丹尼尔/长丝(“dpf”)；
距离“a”在0.00025英寸(6微米)＜“a”＜.004英寸(102微
米)范围内；
距离“b”在0.00008英寸(2微米)＜“b”＜.001英寸(24微米)
范围内；
距离“c”在0.0003英寸(8微米)＜“c”＜.0025英寸(64微米)
范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.1＜“MR”＜约2.0范围内。
更具体地讲，
长丝具有12＜“dpf”＜32范围内的丹尼尔/长丝(“dpf”)；
距离“a”在0.00035英寸(9微米)＜“a”＜.003英寸(76微米)
范围内；
距离“b”在0.00010英寸(3微米)＜“b”＜.00095英寸(25微
米)范围内；
距离“c”在0.0005英寸(10微米)＜“c”＜.002英寸(51微米)
范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.1＜“MR”＜约2.0范围内。
优选地，合成聚合物基本上为聚对苯二甲酸丙二醇酯，更优选地，聚
对苯二甲酸丙二醇酯具有生物作用产生的1，3-丙二醇。作为另外一种选择，
聚对苯二甲酸丙二醇酯可来自可再生资源途径。合成聚合物可纺前染色和/
或其中可具有去光剂。
长丝具有大于1.5克/旦尼尔的韧度。
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在另一方面，本发明涉及由如上所述的长丝制成的地毯。
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在又一个方面，本发明涉及用于形成实芯抗原纤化合成聚合长丝的喷
丝板，所述喷丝板具有多个在其中形成的喷丝孔。每个喷丝孔具有中心和三
边，每条边终止于第一和第二端点，并在它们之间具有中点。
在根据本发明这个方面的喷丝板的第一实施方案中，一边的第一端点
通过半径尺寸等于“C”的圆端部轮廓连接到邻边的第二端点。每个端部轮
廓的中心点设置在离喷丝孔中心的预设距离“D”的位置。
根据本实施方案：
距离“C”在0.0015英寸(38微米)＜“C”＜.0040英寸(102微
米)范围内；
距离“D”在0.0150英寸(381微米)＜“D”＜.0300英寸(762微
米)范围内；
并且更具体地讲：
距离“C”在0.0020英寸(51微米)＜“C”＜.0035英寸(89微
米)范围内；
距离“D”在0.0175英寸(445微米)＜“D”＜.0280英寸(711微
米)范围内。
在本发明这个方面的喷丝板的一个替代实施方案中，将一边第一端点
连接至邻边第二端点的端部轮廓由至少两条相交于顶点的线性边缘限定。
每条边的第一端点与邻边的第二端点被基线间隔，基线本身与从中心
点发出的基准半径相交。基线和基准半径间的交点位于沿基准半径离喷丝孔
中心距离“G”的位置。基线具有预设长度“2F”。顶点与基线和基准半径
的交点间隔的尺寸为“E”。
根据本实施方案：
距离“E”在0.0025英寸(64微米)＜“E”＜.0150英寸(381微
米)范围内；
距离“F”在0.0015英寸(38微米)＜“F”＜.0040英寸(102微
米)范围内；并且
距离“G”在0.0150英寸(381微米)＜“G”＜.0300英寸(762微
米)范围内；
并且更具体地讲：
距离“E”在0.0030英寸(76微米)＜“E”＜.0100英寸(254微
米)范围内；
距离“F”在0.0020英寸(51微米)＜“F”＜.0035英寸(89微
米)范围内；并且
距离“G”在0.0175英寸(445微米)＜“G”＜.0280英寸(711微
米)范围内。
无论端部轮廓采用何种形式，喷丝孔的每条边可为大体上凹的或大体
上线性的。
如果喷丝孔具有大体上凹的边，每条边位于半径尺寸为“B”的基准圆
上。基准圆的中心位于从喷丝孔中心点发出并通过边的中点的基准半径上。
基准圆的中心设置在沿基准半径离喷丝孔中心轴线的预设距离“A”的位
置。
每个圆端部轮廓的最远点位于以喷丝孔中心为圆心且具有半径
“(C+D)”(如上定义)的外切圆上。每条边的中点位于具有半径“H”
的内切圆上。[至于具有凹边的喷丝孔，半径“H”等于值(A-B)]。
喷丝孔具有由外切圆半径(C+D)与内切圆的半径“(A-B)”的比率
限定的改性率(“MR”)，因此，
“MR”＝(C+D)/“(A-B)”，其中
距离“A”在0.0300英寸(762微米)＜“A”＜.0900英寸(2286
微米)范围内；
距离“B”在0.0200英寸(508微米)＜“B”＜.0800英寸(2032
微米)范围内；
比率(A/B)在约1.0＜(A/B)＜约1.6范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.5＜“MR”＜约4.5范围内。
更具体地讲：
距离“A”在0.0300英寸(762微米)＜“A”＜.0700英寸(2032
微米)范围内；
距离“B”在0.0200英寸(508微米)＜“B”＜.0800英寸(1778
微米)范围内；
比率(A/B)在约1.1＜(A/B)＜约1.5范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.8＜“MR”＜约3.5范围内。
如果喷丝孔具有大体线性的边和圆端部轮廓，每个端部轮廓的最远点
位于以喷丝孔中心为圆心且具有半径“(C+D)”(如上定义)的外切圆
上，而每条边的中点位于以喷丝孔中心为圆心且具有半径“H”的内切圆
上。
至于具有线性边和圆端部轮廓的喷丝孔，距离“H”(即内切圆的半
径)在以下范围内：
0.0090英寸(229微米)＜“H”＜0.0190英寸(483微米)；
并且更优选地，在以下范围内：
0.0108英寸(274微米)＜“H”＜0.0175英寸(445微米)。
此类具有大体上线性的边的喷丝孔的改性率(“MR”)也是由外切圆
半径(C+D)与内切圆的半径“H”的比率限定，因此，
“MR”＝(C+D)/“H”。
改性率(“MR”)在约1.6＜“MR”＜约2.5范围内；并且更具体地
讲，改性率(“MR”)在约1.7＜“MR”＜约2.3范围内。
至于具有线性边和线性端部轮廓的喷丝孔，距离“H”(即内切圆的半
径)在以下范围内：
0.0088英寸(224微米)＜“H”＜0.0185英寸(470微米)
并且更优选地，在以下范围内：
0.0105英寸(267微米)＜“H”＜0.0170英寸(432微米)。
具有线性边和线性端部轮廓的喷丝孔的改性率(“MR”)也是由外切
圆半径(E+G)与内切圆的半径“H”的比率限定，因此，
“MR”＝(E+G)/“H”
改性率(“MR”)在约1.6＜“MR”＜约2.5范围内，并且更具体地
讲，改性率(“MR”)在约1.7＜“MR”＜约2.3范围内。
附图简述
通过下列发明详述并结合作为本专利申请一部分的附图，将会更全面
地理解本发明，其中：
图1为根据本发明的长丝沿垂直于长丝纵向轴线的平面截取的端视
图；
图2A为喷丝板第一实施方案的端视图，所述喷丝板具有经由其形成的
长丝成形喷丝孔，用于制备根据本发明的长丝，该视图截取自垂直于长丝成
形喷丝孔中心轴线的平面，所述喷丝孔具有圆端部轮廓区和凹边；
图2B为与图2A视图相似的端视图，示出了用于制备根据本发明长丝
的喷丝板的替代实施方案，所述长丝成形喷丝孔具有圆端部轮廓区和线性
边；
图3A为与图2A所示大体相似的喷丝板的替代实施方案的端视图，相
似处在于其喷丝孔具有凹边，但每个端部轮廓区包含至少两条线性边；
图3B为与图2B所示大体相似的喷丝板的替代实施方案的端视图，相
似处在于其喷丝孔具有线性边，但每个端部轮廓区包含至少两条线性边；
图4为纺丝配置的程式化简图，该纺丝配置利用如图2A、2B、2C、
3A或3B所示喷丝板来纺织根据本发明的长丝；
图5为使用本发明长丝制造的地毯的程式化简图；
图6A为用于测试本发明长丝的旋转球磨测试室的程式化的简略侧视
图；
图6B为示出测试本发明长丝时球磨测试操作的简略端视图；
图7A和7B为三叶形横截面长丝在使用图6A的旋转球磨测试室进行
原纤化测试前后的对比照片；
图8A和8B为圆形横截面长丝在使用图6A的旋转球磨测试室进行原
纤化测试前后的对比照片；并且
图9A和9B为根据本发明的长丝在使用图6A的旋转球磨测试室进行
原纤化测试前后的照片。
发明详述
在下列发明详述中，类似的附图标号表示所有附图中类似的元件。
图1为根据本发明一个方面的实芯抗原纤化合成聚合长丝10的横截面
视图，该图截取自大体垂直于长丝中心纵向轴线10A的平面。
长丝10优选地由聚对苯二甲酸丙二醇酯聚合材料制造。更优选地，聚
对苯二甲酸丙二醇酯聚合材料中1，3-丙二醇为生物作用产生的，但还应理解
到，通过石油途径衍生的1，3-丙二醇也可与基于生物学的1，3-丙二醇联合使
用。
可用溶液染色着色剂或去光剂(如TiO2)对聚合材料进行纺前染色。
作为另外一种选择，可不对聚合材料进行纺前染色，而是进行纺后染色。聚
合材料可含有紫外稳定剂、抗氧化剂和/或其他性能改进添加剂(包括阻燃
剂，如含磷和/或含氮化合物；增韧剂；和/或成核抑制剂)。
长丝还可由其他聚合材料(如聚酯、尼龙、聚丙烯以及它们的共混
物)制造。
从图1可见，长丝10在垂直于其轴线的横截面上为三边形式。边
121、122、123大体上等长。每条边121、122、123为大致凸形，并沿其自身
具有中点12M1、12M2、12M3。每条边121、122、123位于具有半径12R1、
12R2、12R3的相应曲率的圆上。每个曲率的圆以相应中心点12C1、12C2、
12C3为圆心。中心点12C1、12C2、12C3分别位于从长丝10的轴线10A发
出的相应基准半径上。
每条相应边121、122、123分别通过大体上圆的尖端141、142、143与邻
边相接。每个尖端141、142、143的圆轮廓位于以相应中心点161、162、163
为圆心的曲率的圆上。尖端141、142、143的曲率的圆的半径由参考字符
“b”标示。每个曲率中心161、162、163与长丝中心轴线10A间隔预设距离
“a”。为示例清楚起见，仅示出一个曲率的中心(161)。
长丝10的每个尖端141、142、143的最远点位于半径大体上等于长度
(a+b)的外切圆24上。每条相应的边121、122、123的中点12M1、
12M2、12M3位于以长丝10的中心轴线10A为圆心的内切圆26上。内切圆
26的半径大体上等于长度“c”。相应地，长丝10表现出由外切圆半径
(a+b)与内切圆的半径(c)的比率限定的改性率(“MR”)，因此，
MR＝(a+b)/c。
具有三叶形横截面的长丝的数学建模表明，圆形突出部和边在压力、
弯曲和/或扭转载荷下易失效。作用于长丝上的此类应力效应将导致原纤
化，以及磨损过程中相应的长丝纹理劣化。
分析还表明最大弯曲应力施加于长丝的端部轮廓区，而最大扭力和压
力基本上集中地沿长丝边施加。例如，已发现当长丝彼此平行时，两条邻近
长丝间的接触点处的压应力(“σ”)与长丝直径“d”的平方根成反比，
因此，σ＝d-1/2。
在长丝彼此垂直的情况下，压应力(“σ”)与长丝直径的2/3次方成
反比，因此，σ＝d-2/3。
如下文将阐述的，据信本发明所公开的纤维几何形状可降低这些应力
水平，从而使长丝具有改善的抗原纤化特性。据信根据本发明的长丝可克服
圆形和三叶形横截面在不同载荷条件下的弱点。
具体地讲，已发现形成具有更稳固的端部轮廓和更稳固的长丝尖端区
域的长丝将抵消施加到长丝上的弯曲应力。如果尖端141、142、143的曲率
的圆的半径较大，尖端的应力水平将降到存在于三叶形横截面的圆形突出部
处的应力水平以下。
同样，相对于具有圆横截面的长丝，将长丝配置成具有更平和凹度更
小的边，使得长丝在面对使用中受到的力时更能保持其形状。相对于具有相
等横截面积的圆长丝的直径，具有大半径12R1、12R2、12R3的长丝可导致
圆长丝上接触压应力的显著降低。
相应地，根据本发明的长丝表现出不同尺寸参数以及它们之间的特定
关系，如下所述：
长丝具有10＜“dpf”＜35范围内的丹尼尔/长丝(“dpf”)；
距离“a”在0.0003英寸(6微米)＜“a”＜.004英寸(102微
米)范围内；
距离“b”在0.00008英寸(2微米)＜“b”＜.0001英寸(24微
米)范围内；
距离“c”在0.0003英寸(8微米)＜“c”＜.0025英寸(64微
米)范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.1＜“MR”＜约2.0范围内。
在更优选的情况下：
长丝具有12＜“dpf”＜32范围内的丹尼尔/长丝(“dpf”)；
距离“a”在0.00035英寸(9微米)＜“a”＜0.003英寸(76微
米)范围内；
距离“b”在0.00010英寸(3微米)＜“b”＜.00095英寸(25微
米)范围内；
距离“c”在0.0005英寸(10微米)＜“c”＜.002英寸(51微
米)范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.1＜“MR”＜约2.0范围内。
优选地，长丝具有大于1.5克/旦尼尔的韧度。
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在另一方面，本发明涉及用于形成实芯抗原纤化合成聚合长丝的喷丝
板100。板100是相对较大的构件，具有多个经由其提供的长丝成形喷丝孔
102。每个喷丝孔具有中心102A。板100可由不锈钢等材料制造。合适不锈
钢等级包括440C、316、17-4PH、430或Carpenter 20。所选的钢等级应不
含内部缺陷。通常使用激光切割或电火花加工等加工技术，通过板100形成
喷丝孔。
图2A、2B、3A和3B示出了喷丝板100表面一部分和在其中形成的一
个喷丝孔102的放大视图。这些图的每一个示出了根据本发明不同实施方案
的单个喷丝孔102的不同替代构型中的一个。
一般来讲，对于本发明这个方面的每个实施方案，长丝成形喷丝孔102
是具有三条大体上等长的边1121、1122、1123的孔。每条边的中点112M1、
112M2、112M3位于以喷丝孔中心点102A为圆心且具有半径“H”的内切圆
113上。每条边1121、1122、1123终止于第一和第二端点，在图中分别以罗
马数字I、II标示。
任一边的第一端点I通过端部轮廓114、114’与邻边的第二端点II连
接。图2A、2B以及图3A和3B的每个实施方案的端部轮廓114、114’采用
供选择的替代形式。
在图2A和2B示出的实施方案中，端部轮廓114采用以中心点116为
圆心且半径尺寸为“C”的圆的形式。每个中心点116沿喷丝孔中心102A
发出的基准半径120相隔预设距离“D”。每个圆端部轮廓114的最远点位
于以喷丝孔中心102A为圆心且具有半径“(C+D)”的外切圆121上。任
一边的第一端点I与邻边的第二端点II通过圆端部轮廓的弦122彼此间隔。
每个端点I、II限定圆端部轮廓114的切点。
喷丝孔的改性率(“MR”)定义为喷丝孔外切圆半径与喷丝孔内切圆
的半径比率。
在图2A和2B所示本发明的该实施方案的优选具体实施中：
距离“C”在0.0015英寸(38微米)＜“C”＜.0040英寸(102微
米)范围内；
距离“D”在0.0150英寸(381微米)＜“D”＜.0300英寸(762
微米)范围内；
在更优选的情况下：
距离“C”在0.0020英寸(51微米)＜“C”＜.0035英寸(89微
米)范围内；
距离“D”在0.0175英寸(445微米)＜“D”＜.0280英寸(711
微米)范围内。
作为另外一种选择，在图3A和3B示出的实施方案中，每个端部轮廓
114’由至少两条线性边126A、126B限定。可使用任何合适数量的线性边缘
段限定端部轮廓114’。在这些实施方案中，任一边的第一端点I和邻边的第
二端点II被长度“2F”的基线128彼此间隔。每条基线128沿基准半径120
的预设距离为“G”。轮廓114’的线性边126A、126B在同样位于基准半径
120上的顶点130处彼此相交。顶点130与基线128之间有间隔距离
“E”。
每个端部轮廓114’的顶点130位于以喷丝孔中心102A为圆心的外切圆
121上。在这些图中，外切圆121具有半径“(G+E)”。
根据图3A和3B所示本发明的该实施方案：
距离“E”在0.0025英寸(64微米)＜“E”＜.0150英寸(381微
米)范围内；
距离“F”在0.0015英寸(38微米)＜“F”＜.0040英寸(102微
米)范围内；并且
距离“G”在0.0150英寸(381微米)＜“G”＜.0300英寸(762
微米)范围内。
更优选地：
距离“E”在0.0030英寸(76微米)＜“E”＜.0100英寸(254微
米)范围内；
距离“F”在0.0020英寸(51微米)＜“F”＜.0035英寸(89微
米)范围内；并且
距离“G”在0.0175英寸(445微米)＜“G”＜.0280英寸(711
微米)范围内。
如图2A和3A所示的喷丝孔102还与图2B和3B所示喷丝孔不同，不
同之处在于边112采用的形式。
在图2A和3A的实施方案中，边1121、1122、1123为大致凹形，并且
位于以相应曲率的中心112C1、112C2、112C3为圆心的曲率的圆上。每个曲
率的中心112C1、112C2、112C3位于从喷丝孔中心轴线102A径向发出的基
准线134上。曲率的圆的半径具有参考字符“B”标示的尺寸。每个曲率的
中心112C1、112C2、112C3位于离中心轴线102A预设距离“A”处。应当
指出的是，内切圆113的半径“H”等于(A-B)。
对于具有如图2A和3A所示凹边的喷丝孔，适用以下附加尺寸约束：
距离“A”在0.0300英寸(762微米)＜“A”＜.0900英寸(2286
微米)范围内；
距离“B”在0.0200英寸(508微米)＜“B”＜.0800英寸(2032
微米)范围内；
比率(A/B)在约1.0＜(A/B)＜约1.6范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.5＜“MR”＜约4.5范围内。
更优选地：
距离“A”在0.0300英寸(762微米)＜“A”＜.0800英寸(2032
微米)范围内；
距离“B”在0.0200英寸(508微米)＜“B”＜.0700英寸(1778
微米)范围内；
比率(A/B)在约1.1＜(A/B)＜约1.5范围内；并且
改性率(“MR”)在约1.8＜“MR”＜约3.5范围内。
对于具有凹边的喷丝孔(图2A和3A)，改性率(“MR”)在约2.0＜
“MR”＜约4.0范围内。更优选地，改性率(“MR”)在约2.2＜“MR”＜
约3.5范围内。
随喷丝孔的边的曲率的圆的半径的增大，边的轮廓逐渐变平，直到在
半径非常大时边变得接近线性。
对于具有线性边和圆端部轮廓的喷丝孔(图2B)，距离“H”(即内
切圆的半径)在0.0090英寸(229微米)＜“H”＜0.0190英寸(483微米)
范围内。改性率(“MR”)在约1.6＜“MR”＜约2.5范围内。更优选地，
距离“H”在0.0108英寸(274微米)＜“H”＜0.0175英寸(445微米)范
围内，并且改性率(“MR”)在约1.7＜“MR”＜约2.3范围内。
对于具有线性边和线性端部轮廓的喷丝孔(图3B)，距离“H”(即
内切圆的半径)在0.0088英寸(224微米)＜“H”＜0.0185英寸(470微
米)范围内。改性率(“MR”)在约1.6＜“MR”＜约2.5范围内。更优选
地，距离“H”在0.0105英寸(267微米)＜“H”＜0.0170英寸(432微
米)范围内，并且改性率(“MR”)在约1.7＜“MR”＜约2.3范围内。
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图4为用于制造本发明的膨化长丝的纺丝配置的程式化简图，所述配
置总体上由参考字符200标示。聚合物熔体通过纺丝组合件202泵送，所述
组合件包括具有多个根据本发明成型的喷丝孔102的喷丝板100。纺丝组合
件202还可含有过滤介质。
在聚合物通过喷丝板100挤出时，获得期望形状的长丝10，然后通过
喂料辊206将长丝拉伸穿过骤冷塔204。为了便于下游加工，通过位于喂料
辊206之前的给油辊208，将整理剂施用到长丝10上。喂料辊206保持在
室温下或维持在高于聚合物玻璃化转变温度的温度下，以便在拉伸过程中有
效拉伸和定向分子。拉伸辊210以快于喂料辊206的预设速度(按拉伸比率
的大小计)运行，将其加热到高于玻璃化转变温度并低于聚合物熔点的温
度，以对拉伸纤维进行热处理。此时可由络纱机212通过放长辊212收集长
丝，或继续进一步加工。在一个替代配置中，整理剂施用装置208和喂料辊
206之间可使用一组加热的预拉伸辊。该配置可提供对长丝赋予合适温度和
张力历程的附加柔韧性，以优化辊组206和210之间的拉伸。
通过使用热空气或蒸汽的膨化喷丝头220来为长丝赋予无规三维曲线
褶皱。将所得膨化长丝置于具有穿孔表面的转鼓224上。通过使用真空泵从
中抽取空气形成零张力，并冷却长丝。另外可将水雾化到转鼓224上的长
丝，以有利于冷却。长丝冷却到玻璃化转变温度以下后，将长丝拉离转鼓
224。如果需要，可通过给油辊226施用另一种用于研磨加工的整理剂。通
过置于牵引辊232和放长辊234之间的交缠喷嘴230周期性交织丝束，并通
过络纱机236收集。
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图5为由本发明长丝10制成的纱线302簇成的地毯的程式化简图，所
述地毯总体上由参考字符300标示。在示出的实施方案中，纱线302由两条
加捻和热成形的长丝形成。作为另外一种选择，纱线可由空气交络长丝10
形成，或者可直接将纱线簇成，而无需加捻或缠结。
通过初级背衬304将纱线簇成，以形成簇绒306。簇绒306可采用图5
所示平圈形式。作为另外一种选择，簇绒可为高低圈形式、羊羔绒形式、长
毛绒形式、萨克森绒线形式、起绒粗呢形式或剪绒形式。
使用粘合剂310将次级背衬308粘附到初级背衬304上以完成地毯
300。
本发明长丝的其他潜在最终用途包括行李箱、手提包、机动车织物。
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图6A为用于测试本发明长丝10的旋转球磨测试室400的程式化简图
(侧视图)。图6B为示出测试本发明长丝时球磨测试操作的简略端视图。
测试室400包括一端由整体基座404封闭的圆柱筒402。圆筒402的另
一端接纳封盖406。封盖406通过螺栓408固定到圆筒402的边框。基座
404和封盖406均具有一组在其中形成的轴向排列的安装孔410。
可通过封盖406中心设置的孔开口412进入圆筒402内部。孔开口412
由活动舱盖416封闭。舱盖416通过螺丝418固定到封盖406上。
为准备好测试室进行测试，使用安装孔410将被测试长丝10的丝束捆
扎于基座404和封盖406之间。可以例如用胶带将被测试长丝方便地固定到
基座404和封盖406的表面。通过孔开口412将任何合适数量的滚珠轴承
420(图6B)引入到测试室内，然后固定舱盖416。可使用九毫米(9mm)
不锈钢滚珠轴承。
图6B示出了使用测试室400进行长丝测试的动态图。测试室400置于
旋转研磨设备的两根驱动杆424A、424B上，例如由U.S.Stoneware(E.R.
Advanced Ceramics(East Palatine，Ohio)分公司)制造的设备。当杆424
以方向428旋转时，轴承420将对纵向穿过圆筒内部捆扎的长丝10造成冲
击。测试可以标称旋转速度100rpm进行任何合适时间，但在约30至约
120rpm范围内的其他速度亦可适用。
使用测试室400测试的长丝的纤维横截面图显示，长丝的原纤化损伤
类似于经由用于测量纹理保留值的任何不同工业标准测试方法测得的地毯长
丝的原纤化损伤。原纤化损伤的相似性为关于使用测试室400测试的长丝的
抗原纤化性的结论提供了可信度。
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实施例
实施例1(比较实施例)使用如图4所示的纺丝配置通过适于三叶形横
截面长丝的17孔喷丝板，来纺织具有1.02的特性粘度和小于50ppm水分的
生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯聚合物。下游的28mm Warner & Pfleiderer双
螺杆挤出机圆筒、传输线、泵、纺丝组件和模头的温度设定点在268-270℃
范围内。纺丝通量为60克/分钟。在骤冷塔内冷却熔融长丝，其中使用特征
性骤冷方式将室内空气吹过长丝，该特征性骤冷方式采用21-30英尺/分钟
范围内的气流速度，该气流速度随着离喷丝板板面的距离而变化，离喷丝板
越近，速度越高。通过一对喂料辊，在60℃以600米/分钟的表面速度将长
丝拉伸通过骤冷区域。用紧邻喂料辊前方的润滑剂涂覆长丝。以3的拉伸比
率拉伸涂覆的长丝，并通过一对加热到160℃的、表面速度为1800米/分钟
的辊进行热处理。然后缠绕长丝。
制得的长丝具有以下特性：
丹尼尔/长丝＝约18
MR＝2.1
臂角＝22°
由此制得的纱线的韧度为2.02克/旦尼尔。
穿过前述旋转球磨测试室400在约20g的张力下捆扎260条长丝，无需
对纱束进行任何实质的缠绕。将100个9mm不锈钢滚珠轴承置于测试室
内。以100rpm进行16小时测试。
使用Hardy板和光学显微镜在16小时测试前后得到纱束剖视图，并分
别示于图7A和7B中。
实施例2(比较实施例)使用如图4所示的纺丝配置，通过适于圆横截
面长丝的34孔喷丝板，来纺织具有1.02的特性粘度和小于50ppm水分的生
物基聚对苯二甲酸丙二醇酯聚合物。下游的28mm Warner & Pfleiderer双螺
杆挤出机圆筒、传输线、泵、纺丝组件和模头的温度设定点在268-270℃范
围内。纺丝通量为88.1克/分钟。在骤冷塔内冷却熔融长丝，其中使用特征
性骤冷方式将室内空气吹过长丝，该特征性骤冷方式采用21-30英尺/分钟
范围内的气流速度，该气流速度随着离喷丝板板面的距离而变化，离喷丝板
越近，速度越高。通过一对喂料辊，在60℃以415米/分钟的表面速度将长
丝拉伸通过骤冷区域。用紧邻喂料辊前方的润滑剂涂覆长丝。以3.25的拉
伸比率拉伸涂覆的长丝，并通过一对加热到160℃的、表面速度为1350米/
分钟的辊进行热处理。然后缠绕长丝。丹尼尔/长丝为约18。由此制得的纱
线的韧度为2.75克/旦尼尔。
穿过前述旋转球磨测试室400在约20g的张力下捆扎272条长丝，无需
对纱束进行任何实质的缠绕。将100个9mm不锈钢滚珠轴承置于装置内。
以100rpm进行16小时测试。使用Hardy板和光学显微镜在16小时测试前
后得到纱束剖视图，并分别示于图8A和8B中。
实施例3使用如图4所示纺丝配置，通过本发明的10孔喷丝板，来纺
织具有1.02的特性粘度和小于50ppm水分的生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯
聚合物，所述喷丝板具有以下尺寸(图3A)：
A＝0.066英寸，
B＝0.0554英寸，
F＝0.0028英寸，
G＝0.0225英寸，
E＝0.0047英寸，
A/B＝1.19，
2F/G＝0.249，
E/D＝0.21，
改性率MR＝2.6。
下游的28mm Warner & Pfleiderer双螺杆挤出机圆筒、传输线、泵、纺
丝组件和模头的温度设定点在268-270℃范围内。纺丝通量为30克/分钟。
在骤冷塔内冷却熔融长丝，其中使用特征性骤冷方式将室内空气吹过长丝，
该特征性骤冷方式采用21-30英尺/分钟范围内的气流速度，该气流速度随
着离喷丝板板面的距离而变化，离喷丝板越近，速度越高。通过一对喂料
辊，在60℃以500米/分钟的表面速度将长丝拉伸通过骤冷区域。用紧邻喂
料辊前方的润滑剂涂覆长丝。以3的拉伸比率拉伸涂覆的长丝，并通过一对
加热到160℃的、表面速度为1500米/分钟的辊进行热处理。然后缠绕长
丝。
制得的长丝具有以下特性：
丹尼尔/长丝＝约18
a＝0.00083英寸
b＝0.00025英寸
c＝0.00077英寸
MR＝1.406
由此制得的纱线的韧度为1.99克/旦尼尔。
穿过前述旋转球磨测试室400在约20g的张力下捆扎260条长丝，无需
对纱束进行任何实质的缠绕。将100个9mm不锈钢滚珠轴承置于装置内。
以100rpm进行16小时测试。使用Hardy板和光学显微镜在16小时测试前
后得到纱束剖视图，并分别示于图9A和9B。
通过对图9B的图像与图7B和8B所示比较实施例的图像进行比较，可
容易地看出根据本发明的长丝横截面的抗原纤化行为。通过对图7A和7B
进行比较，可容易地看出圆形突出部发生弯曲和断裂(指示过度原纤化)。
类似地，从图8A和8B可以看出，具有圆横截面的长丝存在过度变形。相
比之下，在与图9A所示球磨测试前的由此制得的长丝进行比较时，图9B
中只可看到极少变形。
实施例4(比较实施例)使用如图4所示的纺丝配置，通过适于三叶形
横截面的68孔喷丝板，来纺织具有1.02的特性粘度和小于50ppm水分的生
物基聚对苯二甲酸丙二醇酯聚合物。
下游的单螺杆挤出机圆筒、传输线、泵、纺丝组件和模头的温度设定
点在230-260℃范围内。纺丝通量为466.7克/分钟。在骤冷塔中冷却熔融长
丝，其中将16℃气流吹过长丝。通过一对喂料辊，在38℃以1900米/分钟
的表面速度将长丝拉伸通过骤冷区域。用紧邻喂料辊前方的润滑剂涂覆长
丝。通过一对50℃的、表面速度为1920米/分钟的辊以1.01的拉伸比率预
拉伸涂覆的长丝。然后以1.98的拉伸比率拉伸长丝，并通过另一对以3800
米/分钟的表面速度运行的在165℃下加热的拉伸辊进行热处理。使用喷气
温度为225℃的填塞-喷气膨化变形机对长丝进行变形处理，以3170米/分钟
交织和缠绕长丝。
制得的长丝具有以下特性：
丹尼尔/长丝＝约19.5
MR＝1.85的三叶形横截面
由此制得的纱线的韧度为2.2克/旦尼尔。
以4.75捻度/英寸加捻两端，并在簇绒和整理前热固化以稳定加捻结
构，从而制备基重为约24盎司/平方码的10号针距、0.22英寸绒头高度的
地毯。已进行磨损测试的地毯具有以下评定等级：
六撑点式(ASTM D5252)
4000个循环后为4.0，12000个循环后为2.3。
Vetterman转鼓(ASTM D5417)
5000个循环后为4.7，22000个循环后为2.8。
实施例5使用如图2B所示纺丝配置，通过本发明的70孔喷丝板，来
纺织具有1.02的特性粘度和小于50ppm水分的生物基聚对苯二甲酸丙二醇
酯聚合物，所述喷丝板具有以下尺寸(图2B)：
C＝0.0028英寸，
D＝0.0222英寸，
H＝0.0139英寸，
改性率MR＝1.8
下游的单螺杆挤出机圆筒、传输线、泵、纺丝组件和模头的温度设定
点在245-260℃范围内。纺丝通量为385克/分钟。在骤冷塔中冷却熔融长
丝，其中将17℃气流吹过长丝。通过一对喂料辊，在50℃以1180米/分钟
的表面速度将长丝拉伸通过骤冷区域。用紧邻喂料辊前方的润滑剂涂覆长
丝。通过一对55℃的、表面速度为1190米/分钟的辊以1.008的拉伸比率预
拉伸涂覆的长丝。然后以2.52的拉伸比率拉伸长丝，并通过另一对以3000
米/分钟的表面速度运行的在160℃下加热的拉伸辊进行热处理。使用喷气
温度为205℃的填塞-喷气膨化变形机对长丝进行变形处理，以2435米/分钟
交织和缠绕长丝。
制得的长丝具有以下特性：
丹尼尔/长丝＝约20
a＝0.00085英寸
b＝0.00029英寸
c＝0.00091英寸
MR＝1.41
由此制得的纱线的韧度为2.20克/旦尼尔。以4.75捻度/英寸加捻两
端，并在簇绒和整理前热固化以稳定加捻结构，从而制备基重为约24盎司/
平方码的10号针距、0.22英寸绒头高度的地毯。已进行磨损测试的地毯具
有以下评定等级：
六撑点式(ASTM D5252)
4000个循环后为4.5，12000个循环后为3.7。
Vetterman转鼓(ASTM D5417)
5000个循环后为4.5，22000个循环后为3.5。
实施例6使用如图2B所示纺丝配置，通过本发明的70孔喷丝板，来
纺织具有1.02的特性粘度和小于50ppm水分的生物基聚对苯二甲酸丙二醇
酯聚合物，所述喷丝板具有以下尺寸(图2A)：
A＝0.0759英寸，
B＝0.0637英寸，
C＝0.0032英寸，
D＝0.0222英寸，
改性率MR＝2.4
下游的单螺杆挤出机圆筒、传输线、泵、纺丝组件和模头的温度设定
点在245-260℃范围内。纺丝通量为385克/分钟。在骤冷塔中冷却熔融长
丝，其中将17℃气流吹过长丝。通过一对喂料辊，在50℃以1180米/分钟
的表面速度将长丝拉伸通过骤冷区域。用紧邻喂料辊前方的润滑剂涂覆长
丝。通过一对55℃的、表面速度为1190米/分钟的辊以1.008的拉伸比率预
拉伸涂覆的长丝。然后以2.52的拉伸比率拉伸长丝，并通过另一对以3000
米/分钟的表面速度运行的在160℃下加热的拉伸辊进行热处理。使用喷气
温度为205℃的填塞-喷气膨化变形机对长丝进行变形处理，以2435米/分钟
交织和缠绕长丝。
制得的长丝具有以下特性：
丹尼尔/长丝＝约20
a＝0.00087英寸
b＝0.00033英寸
c＝0.00084英寸
MR＝1.43
由此制得的纱线的韧度为1.95克/旦尼尔。
以4.75捻度/英寸加捻两端，并在簇绒和整理前热固化以稳定加捻结
构，从而制备基重为约24盎司/平方码的10号针距、0.22英寸绒头高度的
地毯。已进行磨损测试的地毯具有以下评定等级：
六撑点式(ASTM D5252)
4000个循环后为4.5，12000个循环后为3.7。
Vetterman转鼓(ASTM D5417)
5000个循环后为4.5，22000个循环后为3.8。
根据本发明的长丝横截面的抗原纤化行为通过本发明实施例5和6中
具有实施例4所述常用三叶形横截面的地毯的磨损性能对比进一步例证。六
撑点式和Vetterman转鼓测试均显示出根据本发明制备的地毯优异的长期性
能(分别为12000个循环和22000个循环)。如下表1所示，本发明实施例
5和6的六撑点式和Vetterman转鼓测试在12000和22000个循环测试点的
值之间的“差值”，均高于实施例4(比较实施例)在相同的12000和
22000个循环测试点的“差值”。这些数据显示实施例5和6比实施例4具
有更好的抗原纤化性。
表1