CN101633349B

CN101633349B - 四角形断面纤维、织物及其制造方法

Info

Publication number: CN101633349B
Application number: CN2009100058764A
Authority: CN
Inventors: 陈联泰; 萧凯仁; 郑淑蕙; 角志峰
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-10-18
Also published as: CN101633349A

Abstract

本发明是提供一种新颖的四角形纤维及其制法，该方法包括将一热可塑性原料加热熔融；将该加热熔融的热可塑性原料经由一纺口挤出并通过一无风带，喷出成为一丝状流体；冷却固化该丝状流体，以形成一四角形丝状物；卷取该丝状物并延伸加工以产生具有四角形断面的纤维。由本发明的纤维所制成的织物，可具有高气密性。

Description

四角形断面纤维、织物及其制造方法

本案为前案申请号为“20061011391741”、发明名称为“四角形断面纤维、织物及其制造方法”的分案申请

技术领域

本发明是关于一种新颖的纤维、高气密性织物及其制法，特别是一种四角形纤维的制法及由此种四角形纤维所制成的织物。本发明是由四角形纤维的紧密排列，而提供一种具有高气密性织物。

背景技术

高气密性织物是广泛应用于衣着类，例如：防水、防风与保暖性布料；而高气密性织物的产业应用则包括：休闲用品、包装材料、鞋材、传动用输送带、汽车安全气囊及其它纺织品。一般而言，用于高气密性织物的纤维须能产生高度致密性以降低纤维间的空隙，进而减少透气性。

传统的人造纤维是具圆形断面纤维，这些纤维在堆栈时，仍有许多空隙存在于纤维之间，而导致了较高的透气性。因此，为了制成高气密性织物，必须降低或缩小纤维间的空隙。一般已知技术常于织物表面涂布树脂，或利用高收缩性纤维编织，来达到减少纤维间空隙的效果；但使用树脂不仅会产生污染环境等环保问题，也会增加制造织物的成本。另一方面，利用高收缩性纤维所制造的织物，在进行收缩处理后，如何控制最终的织物密度或基准重量，也是可能必须克服的一大难题。此外，一般的高收缩性纤维亦不具备产业应用上所需的抗拉强度。

产业上应用严格条件的气密性织物的例子之一是为汽车安全气囊。汽车安全气囊除了必须具备低透气度之外，还必须具有尺寸稳定性及耐久性，以确保安全气囊袋在作用时能持续的高度膨胀；而一般产品的透气度须在1.0cc/cm².sec以下，且越小越好。

为了达到可能的最低透气度，设计时必须使纤维间的空隙尽可能达到最小。而四角形纤维，最好是正方形，是达到此目的最佳的选择。JP2002-129444及JP2003-183945两篇日本专利，是揭示一扁平纤维及其由此纤维所制成的气密性织物，但前述纤维却仅具有相对低度的抗拉强度。再者，于织造的过程中，控制纤维排列方向是必要却棘手的难题。

为改善上述制造高气密度织物的已知技术，研发低成本以及低污染的高气密性织物的制造方法为一值得研究的课题。

发明内容

由前述可知，制造高气密度织物的先前技术通常会利用涂布树脂的方法，往往会产生污染环境等环保问题，因此本发明提供新颖的四角形纤维，其主要目的是由将纤维断面由圆形改变为四角形，以及将具四角形断面的纤维紧密堆栈成织物，来达到使织物具有超高气密性的目的。而具有四角形的纤维可以是部分延伸丝(POY)、全延伸丝(FOY)或纺伸丝(SDY)。

利用四角形纤维断面本身的性质，可以最小纤维空隙的排列方式制成织物，以达到高气密性的目的。此外，该产品是直接使用无污染的涂布方式，因此，成本也可能较先前技术来的低。

本发明的另一目的是提供一种由四角形纤维所制成的织物，可用于制造安全气囊、安全带、帐棚及其它需要高气密度或高织物密度的商品。

为达到上述目的，本发明是提供一种安全气囊，其是由四角形断面纤维构成。

其中前述四角形断面纤维为部分延伸丝、全延伸丝或纺伸丝。

其中前述四角形纤维为矩形纤维。

其中前述矩形纤维为正四角形纤维。

其中前述四角形纤维断面的长边与宽边比例为1.0-2.0。

其中前述纤维的原料为一热可塑性高分子。

其中前述热可塑性高分子包括聚醯胺树脂、聚酯、聚烯烃、其共聚物或混炼物。

其中前述聚醯胺树脂包括尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙612、其共聚物或混炼物。

其中前述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚三甲基乙烯对苯二甲酸酯或聚丁烯对苯二甲酸酯、其它芳香族聚酯与脂肪族聚酯、其共聚物或混炼物。

其中前述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、其共聚物或混炼物。

本发明一种制造前述的安全气囊的制法，其特征在于，使用由四角形断面纤维所制得的织物来制造。

其中前述织物的经纬纤维可由单丝纤维或复丝纤维所组成。

其中前述织物的经纬密度为10-500根/英时。

其中前述织物的透气度为0.01-1.5cc/cm².sec。

其中前述织物包括梭织布、编织物或不织布的结构形式。

总而言之，本发明的四角纤维、织物及其制造方法是为一种制造气密性织物的新颖技术，可使未涂布织物达到前所未有的表现水准，这些高效能的气密性织物适合应用于衣料及工业上。

附图说明

本发明是如上所述，以下说明所结合的附图并未依比例绘制，其作用仅在阐释本发明的设备的设定，其中：

图1是为本发明所改良于冷却信道上具有较短无风带的纺织装置与传统纺织装置的比较。

图2是依本发明实施例一的方法所制作的纤维的断面实体图。

图3是为本发明实施例一(a)与传统方法制作的圆形纤维断面图(b)的比较图。

图4是为本发明实施例一(a)与传统方法制作的圆形纤维的断面堆栈型态实体图(b)的比较图。

具体实施方式

本发明是关于一种特殊四角形纤维及其由此种纤维所制成的高气密性织物，该气密性织物可应用于要求低透气性的用品，如：汽车安全气囊及其它物品。本发明的纤维是由加热熔融一热可塑性高分子形成熔融高分子，且将熔融高分子经由一纺口挤出，并通过一缩短的无风带，以加速丝状流体的固化而制得；而纺丝条件须进行调整，以形成及维持纤维的四角形断面。可用于本发明的纺口是任何可产生四角形断面纤维的纺口即可，较佳是为“类四角形”的纺口。

至于纺丝装置方面，图1仅绘示部分说明书中需对应说明的结构，更具体地说，是以图1(a)说明本发明的冷却信道具有一缩短的无风带；而图1(b)则显示传统装置中，相对应的冷却信道设计。参照图1(a)，本发明制造四角形纤维的方法所包含的步骤是为：加热熔融一热可塑性高分子；从一纺口挤出此熔融的热可塑性高分子，并通过一无风带，产生熔融的丝状流体；于冷却信道上冷却固化丝状流体；最后，将丝状流体延伸成具有理想物的四角形断面的纤维，并以卷线机卷取该纤维。

此处所指的四角形纤维较佳是为矩形纤维，更佳是为正四角形纤维。纺口的形状依所需的纤维形状决定的。更精确的说，四角形纤维是以一特殊形状纺口所制成；而前述加热熔融的高分子，于离开纺口后在适当条件控制下会自然膨胀形成四角形断面纤维。

本发明的其它重要特征在于控制断面的形成，其是利用冷却信道中较短的无风带来加速冷却，而固化成具有所需断面的高分子丝条。因为，相较于传统纺丝装置，本发明装置中的无风带较短，前述熔融的高分子，通过纺口后，会较快进入冷却信道。本发明中较佳的无风带长度是在0.1-15公分之间，更佳是在0.1-5公分之间；但传统无风带长度则在20-30公分之间，如图1(b)所示。

本发明制备气密纤维的方法是包括下列步骤：首先需将纤维原料加热熔融，熔融温度需视原料而定，一般为180-320℃，较佳是超过原料的熔点；以聚醯胺66为例，纺口温度设定为285-300℃。再者，加热熔融后的纤维原料经纺口挤出后，即于冷却信道中迅速冷却固化成丝状物。冷却固化的步骤是以15-23℃的冷风冷却丝状流体，并将其上油集束。前述冷却风速是为0.1-1.5m/sec，更佳是为0.5-1.0m/sec，纺丝张力为0.1-2.0g/d。该固化丝状物随后予以卷取或以加热的罗拉轮组延伸再进一步卷取，罗拉轮的延伸倍率为1-8倍，以便达到预定的纤维物性。

初纺纤维可再经过纱线加工制程，如：可进行直接延伸加工、假捻加工、空气捻加工及其它步骤，以增加纤维的物性或膨松度。应注意的是，在加工过程中，纤维形状必须尽量保持四角形纤维断面。经由上述制程所得的四角形纤维的长边与短边的比例是介于1.0至2.0之间。

由上述制程所制造的纤维可用以织造织物，其经纬密度为10-500根/英时。此处所指具有四角形断面的纤维可加工制成各种织物包括，但不限于，梭织布(woven)、编织物(knit)或不织布(non-woven)等的结构形式。将纤维织造成织物的方法无特别限制，且为熟悉纺织技术的人士所熟知。

由于四角形纤维的特性，纤维可以紧密的形式排列、堆栈而制造高气密性织物，而该织物可应用于需防风或保温的衣料、鞋材、帐棚、传动带、输送带及汽车安全气囊等。

以下是提供利用本发明的实施例详细说明书本发明的技术及特点，然本实施例并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。

实施例

实施例一、以正四角形纤维制造高气密性织物

利用本发明的方法，将纤维原料聚醯胺(Nylon 66；RV值100)置入挤出机，以290℃的温度加热熔融，并以72克/分钟的吐丝量从纺口挤出，以形成四角形断面的熔体丝条。该熔体丝条是通过冷却信道，该信道从上端往下起算5公分为无风带区域。冷却风信道中是以0.7m/sec的冷却风速冷却，并以集束油嘴以动摩擦系数为0.35(F/Uμd)的油剂上油，于距离纺嘴出口150公分处上油，将冷却后的丝束纤维导引进入加热延伸罗拉轮之间延伸5.0倍，控制卷取张力范围在0.15g/d之间，以3200公尺/分钟的卷取速度卷取。由上述方法制得的纤维的纤维强度为8.3克/丹尼及伸度19％，纤维断面结果如图2所示。

图3(a)为本发明实施例一的正四角形纤维断面堆栈形态的示意图，图3(b)为传统圆形纤维断面堆栈形态的示意图，图4(a)、图4(b)是为电子显微镜下的正四角形纤维断面与圆形纤维断面。而由图3与图4的比较可发现，由于本发明纤维断面为正四角形，空隙较少，因此织物密度较高、透气度较低；相较之下，传统圆形纤维所制成的织物，其空隙较多。

实施例二、以本发明的纤维制作高气密性织物

取由实施例一所制作的正四角形纤维制成织物以测试其气密性。两种编织密度不同的织物，其经纬密度各为49及55根/英时。实验的第一部份仅研究正四角形纤维的纬纱密度对透气度的影响；第二部分才研究经纬向都使用正四角形纤维对于织物气密性的影响。第一部份是使用杜邦圆形断面纤维为经纱(商品号码：T725 420d/68f M1V297)，以实施例一所制得的纤维及前述作为经纱的杜邦圆形断面纤维为纬纱，因此，织该物是由50％圆形纤维及50％正四角形纤维所构成，其透气度资料则如表一所示。对于65＊49＊49的织物密度而言，以正四角形纤维为纬纱所制成的织物，其透气度为0.335cc/cm².sec，比经纬纱都使用圆形纤维织物(控制组)的透气度(0.782cc/cm².sec)降低57％。对于65＊55＊55的织物密度而言，以正四角形纤维为纬纱所制成的织物，其透气度为0.117cc/cm².sec，比经纬纱都使用圆形纤维织物(控制组)的透气度(0.213cc/cm².sec)降低45％。

实验的第二部份则是经纬纱都使用正四角形纤维，在65＊49＊49及65＊55＊55的织物密度下，透气度可进一步降至0.168cc/cm².sec及0.057cc/cm².sec，其资料如表一所示。

制造前述织物时，在65＊49＊49及65＊55＊55的织物密度下，织造张力各控制在95及100kg，织造速度30m/min，并在185℃下加热定型。

表一、正四角形与圆形纤维织物的透气性比较

综上所述，本发明的方法所制作具有四角断面的纤维及其织物，是具有高于传统圆形纤维的高气密性。相较于先前技艺JP2002129444，其虽然亦可制得高气密度纤维，但在织造过程中张力不易控制，织布强力会有不均匀现象产生。此外，先前技艺JP2003-183945是在气密性织物表面涂布树脂，其所使用的化学品会导致环境污染；再者，使用织物时树脂可能会剥落而造成了更大的污染。相对而言，本发明的四角纤维，尤其是正方形纤维，仅利用物理原理即可将四角断面纤维紧密堆栈。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此，本发明的保护范围，当视后附的申请专利范围所界定的为准。

其它实施态样

本发明的实施方法已详述于前述实施例中，任何熟悉本技术领域的人士皆可依本发明的说明，在不背离本发明的精神与范围内视需要更动、修饰本发明，因此，其它实施态样亦包含在本发明的申请专利范围中。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此，本发明的保护范围，当视权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种安全气囊，其是由四角形断面纤维构成的织物所制得；其中，该四角形断面纤维由下述方法制备：

首先需将纤维原料加热熔融，熔融温度需视原料而定；

再者，加热熔融后的纤维原料经纺口挤出；

于冷却信道中迅速冷却固化成丝状物，冷却固化的步骤是以15-23℃的冷风冷却丝状流体，并将其上油集束，前述冷却风速是为0.1-1.5m/sec，纺丝张力为0.1-2.0g/d；

该固化丝状物随后予以卷取或以加热的罗拉轮组延伸再进一步卷取，罗拉轮的延伸倍率为1-8倍；

其中，前述织物的透气度为0.01-1.5cc/cm².sec，且经纬密度为10-500根/英时。

2.如权利要求1所述的安全气囊，其特征在于，其中前述四角形断面纤维为部分延伸丝、全延伸丝或纺伸丝。

3.如权利要求2所述的安全气囊，其特征在于，其中前述四角形纤维为矩形纤维。

4.如权利要求3所述的安全气囊，其特征在于，其中前述矩形纤维为正四角形纤维。

5.如权利要求2所述的安全气囊，其特征在于，其中前述四角形纤维断面的长边与宽边比例为1.0-2.0。

6.如权利要求2所述的安全气囊，其特征在于，其中前述纤维的原料为一热可塑性高分子。

7.如权利要求6所述的安全气囊，其特征在于，其中前述热可塑性高分子包括聚醯胺树脂、聚酯、聚烯烃、其共聚物或混炼物。

8.如权利要求7所述的安全气囊，其特征在于，其中前述聚醯胺树脂包括尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙612、其共聚物或混炼物。

9.如权利要求7所述的安全气囊，其特征在于，其中前述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚三甲基乙烯对苯二甲酸酯或聚丁烯对苯二甲酸酯、其它芳香族聚酯与脂肪族聚酯、其共聚物或混炼物。

10.如权利要求7所述的安全气囊，其特征在于，其中前述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、其共聚物或混炼物。

11.一种制造如权利要求1所述的安全气囊的制法，其特征在于，使用由四角形断面纤维所制得的织物来制造，该四角形断面纤维由下述方法制备：

首先需将纤维原料加热熔融，熔融温度需视原料而定；

再者，加热熔融后的纤维原料经纺口挤出；

该固化丝状物随后予以卷取或以加热的罗拉轮组延伸再进一步卷取，罗拉轮的延伸倍率为1-8倍。

12.如权利要求11所述的安全气囊的制法，其特征在于，其中前述织物的经纬纤维可由单丝纤维或复丝纤维所组成。

13.如权利要求11所述的安全气囊的制法，其特征在于，其中前述织物的经纬密度为10-500根/英时。

14.如权利要求11所述的安全气囊的制法，其特征在于，其中前述织物的透气度为0.01-1.5cc/cm².sec。

15.如权利要求11所述的安全气囊的制法，其特征在于，其中前述织物包括梭织布、编织物或不织布的结构形式。