CN101522963A - 用于制备耐切割纱的喷丝头 - Google Patents

用于制备耐切割纱的喷丝头 Download PDF

Info

Publication number
CN101522963A
CN101522963A CNA2007800372055A CN200780037205A CN101522963A CN 101522963 A CN101522963 A CN 101522963A CN A2007800372055 A CNA2007800372055 A CN A2007800372055A CN 200780037205 A CN200780037205 A CN 200780037205A CN 101522963 A CN101522963 A CN 101522963A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spinning head
extrusion cavities
microns
long filament
yarn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007800372055A
Other languages
English (en)
Inventor
S·勒布伊拉
S·D·穆尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of CN101522963A publication Critical patent/CN101522963A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02—Spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/082—Melt spinning methods of mixed yarn
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/442—Cut or abrasion resistant yarns or threads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明提供了用于制备由不同平均直径的长丝制成的纱线的喷丝头。

Description

用于制备耐切割纱的喷丝头
发明领域。
本发明涉及喷丝头领域，所述喷丝头用于合成纤维的纺丝，具体地讲用于制备连续长丝纱线，所述连续长丝纱线具有不同旦尼尔数的长丝的混合物。
发明背景。
耐切割纱用于制备耐磨、耐切割、耐撕裂、耐穿透和耐刺穿的织物。此类织物可用于为下列人群制造防护服：工作中接触磨料或尖锐物体的各行业工人，以及需要防护穿刺性器具及抛射物的警察和军事人员。
耐切割纱可由玻璃、矿物纤维、钢制成，但是合成聚合物纤维正越来越多地被采用，因为它们可提供优异的耐切割性，同时还具有重量优势，并且成品织物的外观和手感与常规织物相近，或完全相同。用于耐切割纱的聚合物包括例如聚酰胺(如对位和间位芳族聚酰胺)、聚烯烃(如聚乙烯)和聚唑类(如PBO)、以及PIPD(聚-二羟基苯撑吡啶并二咪唑，“M5”)。
由合成聚合物纤维制成的纱线可使用多种纺丝工艺制备，所有这些工艺均涉及使用具有多个小孔的喷丝头，聚合物的浓缩溶液或悬浮液(或熔融聚合物)通过这些小孔喷出或挤出。挤出后，聚合物固化(和合并)为长丝，随后将其纺成复丝。
此类纺丝工艺的实例在现有技术中有所描述。美国专利4,078,034公开了一种称为“气隙纺丝”的方法，其中芳香族聚酰胺的溶液在进入凝固浴之前从喷丝头挤入气隙(大约9mm)中。就聚对苯二甲酰对苯二胺(对位芳族聚酰胺)而言，所述溶液包含溶于浓缩H2SO4的15重量％至25重量％的对位芳族聚酰胺，而所述凝固溶液包含小于20重量％的H2SO4水溶液，该骤冷步骤的温度调至低于35℃。
在用于间位芳族聚酰胺的纺丝方法中，溶于酰胺溶剂(例如N，N-二甲基乙酰胺(DMA))中的间位芳族聚酰胺的浓缩溶液从喷丝头挤出并进入水性凝固浴中。此类方法在美国专利4,073,837中公开。
选择喷丝头中的孔以制备所需数量和直径的长丝。长丝可在固化前于空气或气体中拉伸(常称为“纺丝拉伸”)，和/或在骤冷/固化处理期间于液体中拉伸，以及在许多产品中在长丝已初步骤冷或固化后牵拉。牵拉长丝将减小平均直径。将多根长丝纺在一起以制备具有最终线密度的纱线，所述最终线密度为各长丝线密度的总和。
尽管由常规纺丝工艺制备的现有合成纱具有优异的耐切割性，并且大多数时候具有适度耐磨性，但仍然需要具有优异的耐切割性和改善的耐磨性的纱线。
发明概述
本发明人发现，如果将具有不同旦尼尔的长丝纺在一起形成单纱，则所得的纱线具有优异的耐切割性和耐磨性。在第一方面，本发明提供一种纱线，所述纱线包含：
第一多根连续长丝，所述第一多根长丝中的每一根具有的平均直径范围为或约为2至25(优选4至10)微米/长丝；
至少第二多根连续长丝，所述第二多根长丝中的每一根具有的平均直径大于第一多根长丝的平均直径，并且其范围为或约为10至40(优选地10至32)微米/长丝；并且
第一和第二多根长丝由相同的聚合物制成，所述聚合物选自由芳香族聚酰胺、聚烯烃(优选具有高于等于或为约一百万Da的分子量，例如UHMWPE)、M5、以及芳族聚唑类组成的组。
在第二方面，本发明提供一种纱线，所述纱线包含：
第一长丝，其平均直径范围为或约为4至25微米；
第二长丝，其平均直径大于第一长丝的平均直径，并且其范围为或约为15至40微米/长丝；和
多根长丝，其具有分布在第一长丝平均直径和第二长丝平均直径之间的平均直径；
其中所有长丝均由相同的聚合物制成，所述聚合物选自由芳香族聚酰胺、聚烯烃(优选地具有高于等于或约为一百万Da的分子量，例如UHMWPE)、M5、以及芳族聚唑类组成的组。
在第三方面，本发明提供一种纱线，所述纱线包含：
第一多根连续长丝，所述第一多根长丝中的每一根具有在0.25至1.25单丝纤度范围内的第一标称线密度；
至少第二多根连续长丝，所述第二多根连续长丝中的每一根具有大于第一标称线密度的第二标称线密度，并且在1.25至6单丝纤度的范围内；并且
第一和第二多根长丝由相同的聚合物制成，所述聚合物选自由芳香族聚酰胺、聚烯烃(优选地具有至少一百万Da的分子量)、M5、以及芳族聚唑类组成的组。
在第四方面，本发明提供包含本发明纱线的耐切割性织物。
在第五方面，本发明提供使用本发明的耐切割性织物制成的耐切割衣服。
在第六方面，本发明提供制备耐切割纱的方法，所述方法包括以下步骤：
从包括第一平均直径和第二平均直径的挤出孔的喷丝头挤出聚合物，所述聚合物选自由芳香族聚酰胺、聚烯烃(优选地具有至少一百万Da的分子量)、M5、以及芳族聚唑类组成的组，其中第一和第二平均直径的差异因子为至少1.2。
在第七方面，本发明提供用于制备耐切割纱的喷丝头，所述喷丝头包括第一、较小平均直径和第二、较大平均直径的挤出孔，其中第一和第二平均直径的差异因子为至少1.2。
优选实施方案的发明详述
附图简述
图1为用于制备本发明的纱线的方法的示意图。
图2A-D示出根据本发明的具有多种毛细管图案的喷丝头。
图3示出喷丝头组件的一个实施方案。
图4示出根据本发明的用于实施例的喷丝头。
缩写
UHMWPE：超高分子量聚乙烯
M5：聚苯撑吡啶并咪唑，由以下化学式表示：
Figure A200780037205D00071
dpf：单丝纤度
Da：道尔顿，分子量单位
定义
针对本文，术语“长丝”定义为相对柔韧的、宏观上均匀并且在垂直于其长度的横截面上具有高的长宽比的主体。长丝横截面可为任何形状，但通常为圆形。本文中，术语“纤维”可与术语“长丝”互换使用。
当用于指长丝或多根长丝时，术语“较大”、“较小”、“最大”、“最小”和“中等”是指长丝或多根长丝的平均直径或线密度。
当用于指长丝时，“直径”为可画出的外切长丝的整个横截面的最小圆周的直径。当用于指喷丝头中的孔时，其是指可画出的外切孔的最小圆周的直径。
“旦尼尔”为每9,000米长度的长丝或纱线的以克为单位的重量。
“特克斯”为1000米长丝或纱线的以克为单位的重量。
“分特”为特克斯的十分之一。
“毛细管”和“挤出孔”两种表达可互换使用，其是指聚合物以长丝形式穿过它而被挤出的孔。
纱线
与包含单一平均直径的长丝的常规纱线相比，用本发明的喷丝头制备的纱线(具有混合平均直径长丝)表现出更强的耐切割性和耐磨性。据信，混合直径排列具有优异的耐切割性和耐磨性的主要原因有两个：
(1)同时包含细丝和粗丝的排列使得丝线可相对于彼此“滚动”，从而消散攻击力；
(2)同时包含细丝和粗丝的排列使得堆积度增加，因此增加了纱线的密度，从而提供更多的材料来抵抗攻击力。
本发明人选择将这些纱线描述为由不同平均直径的长丝制备。术语“平均直径”可由术语“线密度”替代，以另一种方式对所述纱线进行定义。同样可以将所述纱线描述为由线密度不同的长丝制备。所述纱线可称为“混合长丝纱线”、“混合旦尼尔纱线”和/或“混合分特纱线”。
对于对位芳族聚酰胺(如，长丝的平均直径可近似地转化成线密度，如下所示：
Figure A200780037205D00082
聚合物
使用本发明的喷丝头制备的纱线可由制备高强度纤维的任何聚合物形成的长丝制成，所述聚合物包括例如聚酰胺、聚烯烃、聚唑类、以及它们的混合物。
当聚合物为聚酰胺时，芳族聚酰胺是优选的。所谓芳族聚酰胺是指其中至少85％的酰胺基(-CONH-)连接键直接连接到两个芳环上的聚酰胺。适合的芳族聚酰胺纤维在“Man-Made Fibres-Science and Technology”，第2卷，标题为Fibre-Forming Aromatic Polyamides的部分，第297页，W.Black等人，Interscience Publishers，1968中有所描述。芳族聚酰胺纤维及其制备还公开于美国专利4,172,938、3,869,429、3,819,587、3,673,143、3,354,127和3,094,511中。
优选的芳族聚酰胺为对位芳族聚酰胺。优选的对位芳族聚酰胺为称为PPD-T的聚对苯二甲酰对苯二胺。所谓PPD-T是指由对苯二胺和对苯二甲酰氯的等摩尔聚合反应所得的均聚物，以及少量其他二胺与对苯二胺和少量其他二甲酰氯与对苯二甲酰氯结合所得的共聚物。作为一般原则，其他二胺和其他二甲酰氯的用量最多可为对苯二胺或对苯二甲酰氯的约10摩尔％，或者可能略高，前提条件是其他二胺和二甲酰氯不含干扰聚合反应的活性基团。PPD-T也指其他芳族二胺和其他芳族二甲酰氯例如2，6-萘亚甲基酰氯或者氯代或二氯对苯二甲酰氯或者3，4′-二氨基二苯醚结合所得的共聚物。
添加剂可用于芳族聚酰胺，并且已经发现，高达10重量％或更多的其他聚合材料可与芳族聚酰胺混合。可使用其中高达10％或更多的其他二胺取代了芳族聚酰胺的二胺或者其中高达10％或更多的其他二甲酰氯取代了芳族聚酰胺的二甲酰氯的共聚物。
当聚合物为聚烯烃时，聚乙烯或聚丙烯是优选的。所谓聚乙烯是指分子量优选地大于一百万的并主要为线性的聚乙烯材料，该材料可以包含每100个主链碳原子不超过5个修饰单元的少量链分支或共聚单体，而且还可以包含与其混合的不超过约50重量％的一种或多种聚合物添加剂，例如烯烃-1-聚合物，具体地讲低密度聚乙烯、丙烯等，或低分子量添加剂，例如经常掺入的抗氧化剂、润滑剂、紫外线屏蔽剂、着色剂等。此类即为通常所说的伸直链聚乙烯(ECPE)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。聚乙烯纤维的制备在美国专利4,478,083、4,228,118、4,276,348和日本专利60-047,922、64-008,732中有所讨论。高分子量直链聚烯烃纤维可商购获得。聚烯烃纤维的制备在美国专利4,457,985中有所讨论。
当聚合物为聚唑类时，适合的聚唑类为聚苯唑类、聚吡啶唑类和聚噁二唑类。适合的聚唑类包括均聚物以及共聚物。添加剂可与聚唑类一起使用，并且高达10重量％的其他聚合材料可与聚唑类混合。也可使用其中高达10％或更多的其他单体取代了聚唑类中单体的共聚物。适合的聚唑均聚物和共聚物可由已知的工序制成，例如在美国专利4,533,693(授予Wolfe等人，1985年8月6日)、4,703,103(授予Wolfe等人，1987年10月27日)、5,089,591(授予Gregory等人，1992年2月18日)、4,772,678(Sybert等人，1988年9月20日)、4,847,350(授予Harris等人，1992年8月11日)以及5,276,128(授予Rosenberg等人，1994年1月4日)中描述的那些。
优选的聚苯唑类为聚苯并咪唑、聚苯并噻唑和聚苯并噁唑。如果聚苯唑为聚苯并咪唑，优选地其为聚[5，5′-二-1H-苯并咪唑]-2，2′-二基-1，3-亚苯基，称为PBI。如果聚苯唑为聚苯并噻唑，优选地其为聚苯并二噻唑，更优选地其为聚(苯并[1，2-d：4，5-d′]双噻唑-2，6-二基-1，4-苯，称为PBT。如果聚苯唑为聚苯并噁唑，优选地其为苯并二噁唑，更优选地其为聚(苯并[1，2-d：4，5-d′]二噁唑-2，6-二基-1，4-亚苯基，称为PBO。
优选的聚吡啶唑类为刚性棒状聚吡啶并二唑类，包括聚(吡啶并双咪唑)、聚(吡啶并双噻唑)和聚(吡啶并二噁唑)。优选的聚(吡啶并二噁唑)为聚(1，4-(2，5-二羟基)亚苯基-2，6-吡啶并[2，3-d：5，6-d′]双咪唑，称为M5。适合的聚吡啶并二唑类可由已知的工序例如在美国专利5,674,969中描述的那些来制备。
优选的聚噁二唑类包括聚噁二唑均聚物和共聚物，其中至少50％摩尔浓度的偶合官能团间化学单元为芳香环单元或芳杂环单元。优选的聚噁二唑为
Figure A200780037205D00101
方法和喷丝头
虽然混合分特纱线可通过“离线组装”来制备，也就是说，可在纺丝后组装不同旦尼尔的长丝，但通过直接纺丝(即，使用具有不同尺寸孔的喷丝头直接制备具有混合分特长丝的纱线)制备的连续长丝纱线是优选的。离线组装与直接纺丝相比是次优选的，因为前者会导致不同直径的长丝发生离析，从而导致所得的非均匀纱线对攻击力的抵抗性较差。
连续长丝混合直径纱线使用具有不同直径的孔的喷丝头制成。较小直径的孔将产生较小直径的长丝，而较大直径的孔将产生较大直径的长丝。喷丝头中较大孔相对于较小孔的排列不是特别重要，然而有利的是使较小直径的长丝夹在较大直径的长丝之间，因为这将最大化长丝的滚动。一种优选的排列是，喷丝头中的孔以同心圆的形式排列，整体上形成大的圆形孔阵列。阵列中心附近的孔为较小直径的孔，而阵列外围附近的那些孔则为较大直径的孔。不同类型的喷丝头孔排列方式的实例在图2A-E和4中示出。在图4示出的排列中，长丝以同心的顺序排列，从中心向外，依次为：中等毛细管，然后是小毛细管，然后再次为中等毛细管，最后是位于周边的大毛细管。从加工期间的离析和稳定性方面来说，通过这种方式可提供非常稳定的纱线。较细的长丝被“挤”在两层较粗的长丝之间。该构型中的压力分布更有利于无滴落地纺丝。
用于混合分特纱线中的长丝的横截面可以为例如圆形、椭圆形、多叶形、“星形”(指具有从中心主体分出的多条臂的不规则形状)、以及梯形。喷丝头中的孔可根据所需的长丝直径和横截面进行选择。
长丝的“线密度”由以下两个比率的比值来决定：聚合物从喷丝头孔中挤出的挤出率(质量/时间)；长丝的制备率(速度，或直线距离/时间)。长丝的尺寸(直径)为聚合物密度和纤维“线密度”的函数。喷丝头(或喷丝头的截面)中的孔的数量由最终纤维束(其“线密度”为包含在其中的各长丝的线密度总和)中所需的长丝数决定。喷丝头中的各孔的尺寸和形状受以下因素影响：压降、剪切力、纺丝拉伸、以及生成所需长丝直径所需的取向。在对位芳族聚酰胺喷丝头的一个优选实施方案中，较小的孔的直径为或约为35至65微米，更优选为或约为50微米，而较大的孔的直径为或约为60至90微米，更优选为或约为64微米。优选的是，较大孔与较小孔之间的直径比率为1.2或约1.2至3或至约3，更优选为1.3或约1.3至2.5。要制备具有三种不同直径长丝的纱线，可使用例如孔径在以下范围内的喷丝头：最小孔径为35至65微米(优选45至55微米)、中等孔径为64至80微米、最大孔径为75至90微米。
喷丝头由适合被纺丝的聚合物或聚合物溶液或悬浮液的材料制成。对于从浓H2SO4纺丝的对位芳族聚酰胺而言，优选的材料为钽、钽钨合金和金铂(铑)合金。其他可以使用的材料包括高等级不锈钢[即，具有高铬(大于15重量％)和/或镍(大于30重量％)含量]，例如
Figure A200780037205D0011093344QIETU
 C-276，以及陶瓷和由陶瓷制成的纳米结构体。对位芳族聚酰胺喷丝头还可由混合材料制成，例如覆盖在钽钨合金上的纯钽。除钽之外的其他材料也可用于包覆层，只要它们具有所需的耐腐蚀性以及低于30,000psi(2,110kg/cm2)的退火屈服强度。在此类适合的材料中，以硬度渐增的顺序列出，分别为金、M金属(按重量计90％金/10％铑)、C金属(按重量计69.5％金/30％铂/0.5％铑)、D金属(按重量计59.9％金/40.0％铂/0.1％铼)、以及Z金属(按重量计50.0％金/49.0％铂/1.0％铑)。后者基本上具有与钽相同的硬度。适合的材料还有75％金/25％铂的合金。然而，所有这些金属都比钽昂贵得多。在使用中，除了Z金属，所有的金属都比钽更易于受损。然而，当要形成长径比相当高(如大于3.5)的毛细管时，较软的材料是有利的。
聚合物以溶液、悬浮液或熔体的形式从喷丝头挤出，所得的长丝被纺成纱线并以适合于特定聚合物的方式进行处理。
如果一组长丝中的任何一根的平均直径与平均值之间的偏差小于0.4微米或约为0.4微米，可将这组长丝归类为具有相同平均直径。
在一个优选的实施方案中，两种尺寸的长丝构成纱线。在这种情况下，优选的是较细长丝的平均直径的范围为或约为8至22微米，而较粗长丝的平均直径的范围为或约为16至32微米。虽然这些范围有所重叠，但应当理解，较细和较粗长丝被选择为具有不同的平均直径，以使得较细长丝的平均直径小于较粗长丝的平均直径。例如，本发明所包括的纱线可具有平均直径为或约为8微米的较细长丝和平均直径为或约为16微米的较粗长丝，以及平均直径为或约为22微米的较细长丝和平均直径为或约为32微米的较粗长丝。
在由两种尺寸的长丝组成的纱线中，优选的是较细长丝与较粗长丝的差异因子不超过2或约2，更优选的是差异因子不超过1.5或约1.5。如果长丝在尺寸上差异太大，则会发生离析，从而导致不均匀性并降低耐切割性。优选地，较粗长丝和较细长丝之间的直径比为或约为1.3至1.5。
在其中纱线由两种平均直径不同的长丝构成的实施方案中，纱中长丝的20％至60％或约20％至60％(按数量计)由第二多根长丝(即较大平均直径)构成，而纱中长丝的40％至80％或约40％至80％(按数量计)由第一多根长丝(即较小直径)构成。更优选地，纱中长丝的45％至55％或约45％至55％(按数量计)由较大直径长丝构成，而纱中长丝的45％至55％或约45％至55％(按数量计)由较小直径长丝构成。
在另一个优选的实施方案中，三种尺寸的长丝构成纱线。在这种情况下，优选的是最细长丝具有4至10微米或约4至10微米(更优选6至9微米或约6至9微米)的平均直径范围，中等长丝具有10至13微米或约10至13微米的平均直径范围，而最粗长丝具有14至18微米或约14至18微米的平均直径范围。例如，使用由具有以下平均直径的长丝构成的纱线可实现有利的结果：8、12和16微米。在具有三种尺寸长丝的那些纱线中，优选地，最小:中等:最大的平均直径的比率为或约为2:6:8，更优选为或约为2:3:4。
在其中纱线由三种平均直径(线密度)不同的长丝构成的实施方案中，纱中长丝的15％至35％或约15％至35％(按数量计)由第三多根长丝(即最粗)构成，纱中长丝的30％至45％或约30％至45％(按数量计)由第二多根长丝(即中等)构成，而纱中长丝的30％至45％或约30％至45％(按数量计)由第一多根长丝(即最细)构成。
在其他的优选实施方案中，纱线由四、五、六或更多种尺寸的长丝构成。
在另一个实施方案中，称为“连续”实施方案，纱线包含：最粗长丝或长丝组(如，平均直径为或约为15至40微米)和最细长丝或长丝组(如，平均直径为或约为4至25微米)，其中最粗长丝(或长丝组)与最细长丝(或长丝组)具有不同的平均直径；以及平均直径分布在最粗长丝和最细长丝平均直径之间的多根长丝。通过这样的排列，可实现非常高的堆积密度(大于90％)，从而获得高度耐切割的纱线。
喷丝头中的孔的尺寸会影响挤出的长丝的平均直径。用于牵拉长丝(拉伸)的张力也会影响长丝的平均直径以及成品纱的特性。牵拉将减小长丝的平均直径。
通过调整纤维离开凝固浴的速度，使其高于聚合物从喷丝孔挤出的速度，人们可以调整长丝的多种物理特性，例如其韧度、模量和伸长以及其直径。在此提及的两种速度的比率在对位芳族聚酰胺(其中长丝设置在凝固浴中)中称为纺丝拉伸比，以及在涉及纤维例如UHMWPE时称为牵拉比，所述纤维基本上在骤冷后被延伸。可通过UHMWPE实现的高牵拉比可达最多50至100倍。对于对位芳族聚酰胺，典型的纺丝拉伸比为大约2至14。
组成混合分特纱的长丝可具有基本上为圆形的横截面。圆形横截面可最大化长丝相对于彼此的“滚动”，从而最大化耐切割性。圆形横截面还可最大化堆积密度，这同样有利于耐切割性。在可供选择的实施方案中，长丝的横截面可以为椭圆形。还可能的是较细长丝的横截面为圆形，而粗丝的横截面则为椭圆形，反之亦然。长丝的横截面受喷丝头中的孔的形状影响，其中圆形孔将生成圆形横截面，而椭圆形孔则生成椭圆形横截面。其也受内部毛细管形状、平行或螺旋排列的槽和通道的影响。此外，其还受凝固处理影响；例如，间位芳族聚酰胺(如
Figure A200780037205D00141
)长丝在干纺时通常具有双叶形“狗骨”形状，或者在湿纺时为多叶形或“星形”，这是因为溶剂从芯中提取出来之前外皮固化，并且收缩的区域未“填充”周边。
纱线的韧度优选为或约为15至40克/旦尼尔，更优选为或约为25至35克/旦尼尔。
本发明的纱线的断裂伸长率优选为或约为1.5％至15％，更优选为或约为2％至4％。
纱线的弹性模量优选为或约为5至450N/特克斯，更优选为或约为50至400N/特克斯。
在一个优选的实施方案中，纱线的韧度为或约为25至35克/旦尼尔，断裂伸长率为或约为2％至4％，并且弹性模量为或约为50至400N/特克斯。
组成纱线的长丝的数量并无限制，其取决于最终用途以及最终纱线中所需的线密度。典型的纱线包括总共16至1500根长丝。在一个优选的实施方案中，纱线中的长丝的总数为276根，其中45％至55％(按数量计)为较细的长丝，45％至55％(按数量计)为较粗的长丝。
在本发明的具有第三多根长丝(平均直径大于第一和第二多根长丝)的纱线中，实例可以是在纱线中总共有276根的长丝，其中25％至50％(按数量计)为最细长丝、25％至50％(按数量计)为中等长丝，并且15％至35％(按数量计)为最粗长丝。
由本发明喷丝头制成的多分特纱线的最大可能堆积密度优选为或约为80％至95％，更优选为或约为90％至95％。横截面和堆积密度可按以下方法测量：在相对小的张力下将纤维固定在置于圆柱形模中的环氧树脂中，该圆柱形模的底部穿有孔以允许树脂的纤维流通过。随后，在室温下固化模制样本12小时。然后，将该样本在液氮中冷冻一分钟，并横向于纤维轴形成切口，以便在扫描电子显微镜的放大作用下实现图象分析和直径测量以及空隙率评估。扫描显微术中所使用的样本制备方法为人们所熟知，不同的是无需打磨。
堆积密度受到长丝的相对直径(即线密度)，以及第一多根长丝(即较细长丝)数量与第二多根长丝(即较粗长丝)的数量的比率影响。第一多根长丝与第二多根长丝的比率为或约为0.5(即50％数量的较细长丝和50％数量的较粗长丝)以及长丝之间平均直径差值较大(大:小比例为或约为2)的纱线通常具有较高的堆积密度(如优选地大于90％，通常为90％至95％)。此外，在“连续的”实施方案中制备的纱线也具有较高的堆积密度。
如果长丝混合物在中心有57根12微米的长丝，围绕第一层同心设置了115根8微米的长丝，然后围绕第二层同心设置了另外58根12微米的长丝，并且围绕第三层在外围设置了46根16微米的长丝，则可获得大约90％的堆积密度。
多分特纱线尤其适用于制备具有优异的舒适度特性的耐切割、耐磨和耐穿透织物。此类织物可通过本领域已知的编织、针织或机织技术制备。由本发明的纱线制成的织物可用于制作耐切割、耐磨和耐穿透的衣服，例如手套、鞋类、连体工装、裤子和衬衫，以及用作衣服中需要特定的耐切割、耐磨和耐穿透的部分，例如手套的掌面，裤子的翻边，连体工装或衬衫的翻边或袖口。此类制品可涂覆有各种树脂和弹性体。
此外，多分特纱线可结合到单向保护性结构中，其中主要是单向(平行)的纱线嵌入或部分嵌入到固定的介质中，例如树脂和弹性体。
实施例
温度：所有的温度均以摄氏度(℃)来测量。
旦尼尔根据ASTM D 1577来确定，并且为用9000米纤维的重量克数来表示的纤维的线密度。可在得自Textechno，Munich，Germany的Vibroscope上测量旦尼尔。旦尼尔乘以(10/9)等于分特(dtex)。
制备纱线的方法
参见图1，在(10)所述的方法中，使用含4.5kg聚合物的聚对苯二甲酰对苯二胺的间歇溶液作为聚合物来制备根据本发明的纱线。在氮气气氛下，将18.6kg的酸泵入搅拌器，并在搅拌的同时冷却至22℃以形成冷冻的浆液(12)。在将剩余量的聚合物加入之前，首先加入二分之一至三分之一的聚合物并混合10分钟。然后，将围绕搅拌器的夹套加热至87℃(14)。一旦溶液维持该温度达一个半小时，即关闭搅拌器和真空泵，并用氮气将搅拌器加压至1.7巴(绝对)。
在制备好聚合物溶液批料之后，使用5cm3的计量泵(16)来输送溶液，使其经过流动板(22)和过滤网组(20)(示于图3的(18))到达纺丝工序点，其运行速度为460m/min。使用图4所示的276孔的喷丝头(24)来纺纱。对于本实施例的纱线，纺丝头具有：毛细管直径为76μ的46个孔(24a)、毛细管直径为64μ的115个孔(24b)、毛细管直径为51μ的115个孔(24c)，孔的排列示于图4中。
参见图3，长丝穿过6mm的气隙(26)纺出，随后进入3℃的骤冷水浴(28)，再穿过骤冷射流口(30)(具有0.2mm间隙、6.4mm直径的径向射流口)。骤冷浴的射流和塔板流分别设置为2.3L/min和5.3L/min。参见图1，纱线在骤冷后被传送到水性酸洗液(32)。在一对直径为113mm、中心线间距为445mm的辊(34)上缠绕30圈。水的流速为15L/min，张力为0.7至1.0克/旦尼尔(0.8和1.1g/分特)。酸洗后，纱线前进到另一洗涤柜(36)，其中也将在一对具有与酸洗辊相同直径和中心线间距的辊上缠绕30圈。洗涤柜的第一半为碱洗(38)(由氢氧化钠溶液组成)，第二半为水洗(40)。碱洗的强碱液流速和稀碱液流速均为7.51/分钟，并且张力在0.5至0.8克/旦尼尔(0.55至0.89克/分特)之间。然后，于311℃下在一对直径为160mm、中心线间距为257mm的辊(42)上缠绕34圈对纱线进行干燥。纱线干燥后，在其上涂覆涂饰剂(44)，再卷绕到包装辊(46)上。
本发明样本
本发明样本由从图4所示的喷丝头中喷出的400旦尼尔的纱线制成，具体如下：
产生2-2.6dpf(直径约16微米)长丝的46根毛细管(24a)；
产生1.5dpf(直径约12微米)的长丝的115根毛细管(24b)；和
产生0.65-1dpf(直径约8微米)的长丝的115根毛细管(24c)。
将纱线织成面密度为约400g/m2的样本。
对照样本
使用严格按照上述方法制备的纱线来制备对照样本，但所用喷丝头仅具有一种尺寸的孔并且仅得到1.5dpf(直径约12微米)的长丝。所得的纱线为400旦尼尔，并且仅包含1.5dpf的长丝。将纱线织成面密度为约400g/m2的样本。
混合分特纱线的测试
耐切割性
磨切程序
磨切测试程序基于EN388:19941的现行程序，该程序在施加到圆形刀片上的重力方面进行了修改，即施加2.9N的等效力而不是5N的等效力，从而使得切割循环的次数增加，这将加强磨耗。
该程序在欧洲标准文献中有所描述。可对其总结如下：
对两层重叠放置的矩形样本(约80×100mm)同时进行测试。将2.9N而非5N的负荷施加在其指定位置。测试样本安放在支承体上，其上覆盖导电橡胶。圆形旋转叶片的水平运动为50mm长。所得的线性圆周速度为10cm/s。切割测试机配备有自动导电系统，该系统检测整个样品的切割。
根据EN388-1994程序的规定使用标准棉织物在开始时以及各样本测试之间检查刀片的锋利度。
根据EN388-1994提供的循环次数和推荐的算法，计算切割水平，从而确定0至5之间的切割水平，0为可实现的最低切割防护水平，5为最高。
结果
本发明样本需要超过300次循环才能切穿，而由100％相同的长丝制成的对照样本仅需不足150次循环即可切穿。

Claims (9)

1.制备耐切割纱的喷丝头，所述喷丝头包括第一、较小平均直径和第二、较大平均直径的挤出孔，其中所述第一和第二平均直径的差异因子为至少1.2。
2.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括具有两种不同平均直径的挤出孔，其中所述较小挤出孔具有35至65微米或约35至65微米的平均直径，所述较大挤出孔具有60至90微米或约60至90微米的平均直径。
3.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括具有三种不同平均直径的挤出孔，其中所述最小挤出孔具有35至65微米或约35至65微米的平均直径，所述中等挤出孔具有64至80微米或约64至80微米的平均直径，并且所述最大挤出孔具有75至90微米或约75至90微米的平均直径。
4.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括具有两种不同平均直径的挤出孔，其中所述第一多个挤出孔占所述喷丝头中的挤出孔数量的40％至80％或约40％至80％。
5.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括具有三种不同平均直径的挤出孔，其中所述最小挤出孔构成所述喷丝头中的挤出孔数量的30％至45％或约30％至45％，所述中等长丝构成所述喷丝头中的挤出孔数量的30％至45％或约30％至45％，并且所述最大挤出孔构成所述喷丝头中的挤出孔数量的15％至35％或约15％至35％。
6.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括两种不同平均直径的挤出孔，其中所述较大挤出孔的平均直径与所述较小挤出孔的平均直径的比率介于1.3至2.0或约1.3至2.0之间。
7.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括具有基本上为圆形形状的挤出孔。
8.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括按数量计16％或约16％的76微米或约76微米直径的挤出孔，按数量计42％或约42％的64微米或约64微米直径的挤出孔，以及按数量计42％或约42％的51微米或约51微米直径的挤出孔。
9.如权利要求1所述的喷丝头，所述喷丝头包括同心排列的挤出孔，其中所述较小挤出孔同心地排列在所述较大挤出孔之内。
CNA2007800372055A 2006-10-10 2007-10-09 用于制备耐切割纱的喷丝头 Pending CN101522963A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/545,285 US20080095875A1 (en) 2006-10-10 2006-10-10 Spinnerets for making cut-resistant yarns
US11/545,285 2006-10-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101522963A true CN101522963A (zh) 2009-09-02

Family

ID=39339737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007800372055A Pending CN101522963A (zh) 2006-10-10 2007-10-09 用于制备耐切割纱的喷丝头

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080095875A1 (zh)
EP (1) EP2074246A2 (zh)
JP (1) JP2010506063A (zh)
KR (1) KR20090063271A (zh)
CN (1) CN101522963A (zh)
WO (1) WO2008063298A2 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106984097A (zh) * 2017-05-24 2017-07-28 上海创治环境科技有限公司 一种多丝径纳米级pp熔喷过滤材料和用于制造该材料的喷丝板
CN109477247A (zh) * 2016-08-05 2019-03-15 泰科斯特科德-施泰因福特股份公司 用于橡胶结构、尤其是形式为轮胎帘线结构的增强材料和其制造方法
CN112442743A (zh) * 2019-09-05 2021-03-05 雅玛信过滤器株式会社 熔喷装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7638193B1 (en) * 2006-10-10 2009-12-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cut-resistant yarns and method of manufacture
KR20080074019A (ko) * 2007-02-07 2008-08-12 주식회사 코오롱 관형 편물 및 그를 이용한 복합 중공사막
KR101718346B1 (ko) * 2009-02-17 2017-03-21 데이진 아라미드 비.브이. 방향족 폴리아미드로부터 필라멘트 실을 제조하는 방법
KR101410542B1 (ko) * 2010-06-30 2014-06-20 코오롱인더스트리 주식회사 아라미드 섬유 및 그 제조방법
US10301746B2 (en) 2012-10-16 2019-05-28 Avintiv Specialty Materials, Inc. Multi-zone spinneret, apparatus and method for making filaments and nonwoven fabrics therefrom
MX346385B (es) 2013-02-14 2017-03-16 Nanopareil Llc Fieltros hibridos de nanofibras electrohiladas.
KR102034197B1 (ko) * 2014-03-27 2019-10-18 코오롱인더스트리 주식회사 합성섬유 방사구금
KR101975889B1 (ko) * 2014-06-13 2019-05-07 코오롱인더스트리 주식회사 합성섬유 방사구금
KR101975883B1 (ko) * 2014-06-24 2019-05-07 코오롱인더스트리 주식회사 합성섬유 방사구금
CN111433396B (zh) * 2017-11-21 2023-04-04 旭化成株式会社 聚氨酯弹性纤维和其卷纱体

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2194589A (en) * 1936-08-28 1940-03-26 Kunz Alfonz Extrusion mold
NL90134C (zh) * 1952-08-28 1900-01-01
BE549181A (zh) * 1955-06-30
US3335210A (en) * 1963-10-29 1967-08-08 Monsanto Co Filament yarn spinning apparatus and method
US3465618A (en) * 1966-12-23 1969-09-09 Monsanto Co Method of manufacturing a meltspinning spinneret
US3709970A (en) * 1969-07-01 1973-01-09 Fmc Corp Apparatus and method for quenching and stabilizing extruded molten filaments
US3787162A (en) * 1972-04-13 1974-01-22 Ici Ltd Conjugate filaments apparatus
US3825380A (en) * 1972-07-07 1974-07-23 Exxon Research Engineering Co Melt-blowing die for producing nonwoven mats
US3881850A (en) * 1974-01-02 1975-05-06 Eastman Kodak Co Melt spinning tower module and circular melt spin block therefor
US3963406A (en) * 1975-06-20 1976-06-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Spinneret assembly for multifilament yarns
US4283364A (en) * 1977-05-04 1981-08-11 Akzona Incorporated Melt spinning of synthetic yarns
JPS602405B2 (ja) * 1977-09-22 1985-01-21 三菱レイヨン株式会社 アクリロニトリル系異繊度単糸混合連続フイラメント糸の製造法
US4220616A (en) * 1978-08-30 1980-09-02 American Cyanamid Company Melt-spinning acrylonitrile polymer fiber using spinnerette of high orifice density
JPS5813714A (ja) * 1981-07-14 1983-01-26 Toho Rayon Co Ltd 湿式紡糸用ノズル
JPS6147815A (ja) * 1984-08-07 1986-03-08 Nippon Ester Co Ltd 異繊度混繊糸の溶融紡糸法
US4954061A (en) * 1987-08-28 1990-09-04 The Quaker Oats Company Multi-orifice coextrusion apparatus
US5162074A (en) * 1987-10-02 1992-11-10 Basf Corporation Method of making plural component fibers
DE3934592C1 (zh) * 1989-10-17 1990-10-11 Werner & Pfleiderer Gmbh, 7000 Stuttgart, De
US5256050A (en) * 1989-12-21 1993-10-26 Hoechst Celanese Corporation Method and apparatus for spinning bicomponent filaments and products produced therefrom
US5145689A (en) * 1990-10-17 1992-09-08 Exxon Chemical Patents Inc. Meltblowing die
IT1255891B (it) * 1992-10-19 1995-11-17 Testa di estrusione per filati bicomponenti con filiera ad alta densita' di fori
WO1997016585A1 (en) * 1995-10-30 1997-05-09 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Fiber spin pack
AR010847A1 (es) * 1997-01-20 2000-07-12 Rhone Poulenc Filtec Ag TEJIDO TÉCNICO EN PARTICULAR, PARA BOLSAS DE AIRE, Y METODO PARA LA FABRICACIoN DEL HILO DE FILAMENTO PARA EL TEJIDO.
US5965468A (en) * 1997-10-31 1999-10-12 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Direct formed, mixed fiber size nonwoven fabrics
US6164950A (en) * 1999-01-08 2000-12-26 Firma Carl Freudenberg Device for producing spunbonded nonwovens
JP4233181B2 (ja) * 1999-09-30 2009-03-04 新日本石油株式会社 横配列ウェブの製造方法および製造装置
US6855422B2 (en) * 2000-09-21 2005-02-15 Monte C. Magill Multi-component fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of manufacturing thereof
US6607374B2 (en) * 2001-04-03 2003-08-19 Arteva North America S.A.R.L. Apparatus for constant diagonal heterofil spinneret hole layout
MXPA04002719A (es) * 2001-09-28 2004-07-05 Du Pont Hebra hetero-compuesta, telas de la misma y metodos de fabricacion.
EP1424412A1 (de) * 2002-11-27 2004-06-02 Polyfelt Gesellschaft m.b.H. Spinnplatte
US20060012072A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-19 Hagewood John F Forming shaped fiber fabrics

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477247A (zh) * 2016-08-05 2019-03-15 泰科斯特科德-施泰因福特股份公司 用于橡胶结构、尤其是形式为轮胎帘线结构的增强材料和其制造方法
CN106984097A (zh) * 2017-05-24 2017-07-28 上海创治环境科技有限公司 一种多丝径纳米级pp熔喷过滤材料和用于制造该材料的喷丝板
CN112442743A (zh) * 2019-09-05 2021-03-05 雅玛信过滤器株式会社 熔喷装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090063271A (ko) 2009-06-17
EP2074246A2 (en) 2009-07-01
WO2008063298A2 (en) 2008-05-29
WO2008063298A3 (en) 2009-02-12
US20080095875A1 (en) 2008-04-24
JP2010506063A (ja) 2010-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101522963A (zh) 用于制备耐切割纱的喷丝头
CN101522970B (zh) 抗切割纱及制造方法
TWI752440B (zh) 耐切割聚乙烯紗線、製造該紗線的方法及使用該紗線製造的防護物品
JP5741434B2 (ja) 吸湿性繊維およびその製造方法
CN107083590A (zh) 耐切割的复合纱线
JP6687035B2 (ja) ポリアミドマルチフィラメントおよびそれを用いたレース編物、ストッキング
CN106149140A (zh) 聚烯烃纱线及其制造方法
JP6090546B1 (ja) 吸湿性芯鞘複合糸およびその製造方法
KR20070086810A (ko) 복합 섬유의 연속 제조 방법
KR20170067845A (ko) 높은 강인도 또는 높은 하중 지지 나일론 섬유 및 이의 얀 및 직물
US5330698A (en) Process for making high elongation PPD-T fibers
US6221491B1 (en) Hexagonal filament articles and methods for making the same
JP2018104839A (ja) 収縮特性に優れた仮撚用ポリアミドマルチフィラメント
KR940006372B1 (ko) 전방향족 폴리아미드계 장섬유 제조방법
KR101838500B1 (ko) 고강도 방향족 폴리아미드 멀티 필라멘트의 제조방법
TW202235708A (zh) 耐切割聚乙烯紗線、耐切割織物以及保護產品
JPS62125011A (ja) ポリ（ｐ−フエニレンテレフタルアミド）マルチフイラメントヤ−ンの製造方法
KR101427815B1 (ko) 산업용 아라미드 섬유
JPH07109616A (ja) ポリビニルアルコール系繊維とその製造方法及び乾湿式紡糸用紡糸口金
JP2009263831A (ja) 海島型複合断面繊維

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090902