CN104630919B - 微纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了微纤维。本发明涉及具有在0.6和0.9分特之间的单根纤维纤度的高韧性纤维素再生纤维以及含有这一类型的再生纤维的纱和平面纺织品结构。
Description
本申请是以下申请的分案申请：申请日2008年12月5日，申请号200880124429.4，发明名称“微纤维”。
技术领域
本发明涉及具有在0.6和0.9分特之间的单根纤维纤度的高强度纤维素再生纤维以及含有这一类型的再生纤维的纱和平面纺织品结构。
背景技术
今天尤其是根据粘胶法获得的纤维已知为纤维素再生纤维并且这些是在全世界范围内生产的。为了在纺织品和无纺织物领域中的标准应用，这些纤维是以在0.9和16分特之间的单根纤维纤度来使用的。具有较小的单根纤维纤度的纤维通常被指定为微纤维，其中表达词“微纤维”一般表示具有小于1.0分特的纤度的纤维，或取决于材料密度，具有9-10μm的直径的纤维(“Lexikon der Textilveredlung”，H.K.Rouette，1995，Volume 2，p.1250ff；Laufman Verlag，Duelman)。此外，已知的是，微纤维的织物基本上比较粗纤维的织物更软。
今天消费者和制衣业对于穿着舒适感和纺织品的各种设计可能性有着各种需求。在这方面尤其重要的是，甚至薄的和柔软的织物具有高强度并且是回弹性和尺寸稳定的，而且在长时间使用之后外观尽可能保持无变化。因此之故，今天仅仅加工具有小纤度的纤维但不注意纤维韧性和尤其不注意在润湿状态下的纤维韧性不再是足够的。
同时必须还有可能加工这一类型的纤维，但是没有在纺织品(生产)链中的任何问题。尤其必须确信该纤维就纤度和切断长度而言具有高的规则性和均匀性。
文献中已知有各种方法生产纤维素微纤维。这些方法中的一些是从基于纤维素黄原酸酯(cellulose xanthogenate)溶液的标准粘胶纤维延伸的：
原苏联专利SU 759627建议了有机酸在有机溶剂中的纺丝浴代替稀硫酸水溶液用于生产粘胶微纤维，据此应该可能生产出具有至多0.05分特的纤维。对于以这种方法生产的纤维的韧性，没有提供细节。
FR 2764910要求了一种方法，其中以液压方式而不是以机械方式进行拉伸。获得了具有0.3分特的纤度的粘胶纤维。对于纤维的韧性，没有提供细节。
US 6197230和在其中引证的参考文献建议了为了纤维和微纤维的混合物的生产，纤维素纺丝溶液利用空气、氮气或喷水嘴来进行喷雾。所获得的纤维主要是超细的并且揭示了多得多的不规则物直径。该方法的结果对于纺织品应用既无法预见，也没有看起来似乎适合于它。对于这些纤维的韧性，没有提供细节。
US 3785918同样披露了粘胶纤维和微纤维的混合物的生产，其中根据喷射器原理使用纺丝设备。所获得的微纤维将用来生产纸。它们是非常不均匀的和因此不适合于纺织品应用。
US 4468428公开了使用具有20μm的喷射孔直径的喷丝板生产8μm直径的粘胶纤维的方法。该喷射孔直径不能在大规模技术操作中以足够的生产安全性来操作，因为在短时间内在喷射孔的纺丝浴侧上形成了沉积物，后者有害于纤维直径的规则性和纺丝安全性和/或整个喷射通道被污物的颗粒阻塞和因此该纤维纤度在甚至更大的程度上波动。
CN 1418990公开了由于拉伸力的特殊调节和因此调节的喷嘴孔直径所导致的超细粘胶纤维的生产。以这种方式获得的纤维具有0.56-0.22分特的纤度。这些纤维获得的韧性无法在文件中找到。
JP2005187959建议使用加利福尼亚雪松的纸浆生产粘胶短纤维。以这种方法应该有可能获得在0.2和30旦尼尔之间的宽的纤度范围的纤维，它也包括微纤维。在1.5和10旦尼尔之间的范围然而是优选的，即在微纤维范围之外。没有给出关于纤维韧性的指示。
JP 58089924公开了具有0.05-2μm的单根纤维直径的超细纤维的无纺织物。该纤维能够通过使用粘胶纤维，铜铵或醋酸纤维方法来生产。似乎更重要的是这些能够被燃烧。这一类型的细纤维不再特别适合于纺织品应用。
US 3539678描述了改性粘胶方法，利用该方法获得了具有“高湿模量”的纤维，所谓HWM纤维。这些是以0.7-5.0旦尼尔的纤度范围生产的。样品仅仅含有具有1.0旦尼尔(对应于1.1分特)的纤度和最高2.93g/旦尼尔(对应于25.9cN/tex)的干燥韧性的纤维。
除该粘胶法外，现有技术还建议了其它本身众所周知的用于生产纤维素微纤维的方法：
GB 310944披露了使用铜铵溶液方法生产具有最高1旦尼尔的单根纤维纤度的长丝纱的方法。例如能够获得具有0.7旦尼尔和2.64g/旦尼尔(对应于23.3cN/tex)的干燥韧性的纤维。该铜铵溶液方法暴露出较大的环境问题并且因此不再在全球范围内使用，仅仅有一个或两个例外。
WO 98/58102建议用于纤维素微纤维的生产的莱赛尔(Lyocell)方法。在这一方面应该特意强调的是，在该申请中莱赛尔(Lyocell)方法无法获得纤维素再生纤维，因为在溶解性纤维方法中，纤维素仅仅是以物理方式溶解和沉淀，而当生产纤维素再生纤维时，首先生产纤维素衍生物例如纤维素黄原酸酯或-与铜铵法中一样-生产纤维素金属配合物，后者在该方法的过程中再生成纯的、未溶解的纤维素。由于使用具有特殊分子量分布(它例如通过纸浆的电子辐照来实现)的特殊纸浆的结果，纤维能够根据WO 98/58102，以0.3-1.0分特、优选0.8-1.0分特的单根纤维纤度来生产。然而没有公开关于用该方法获得的纤维韧性的任何信息，并且由于使用特殊纸浆而提高了生产成本。
WO 2005/106085，US 2005-056956，US 2002-148050，WO 01/86043和在它中引证的参考文献都描述了，通过使用熔喷纺丝或离心纺丝来改性莱赛尔(Lyocell)方法，生产纤维素微纤维的各种方法。然而，以这种方法获得的纤维显示出不规则纤度和纤维长度分布，因此它们不适合于高质量纺织品和技术应用。与通常的莱赛尔(Lyocell)方法相比，该方法至少需要崭新的纺丝装置。
DE 19622476和DE 19632540披露了将胺氧化物纤维素溶液与粘胶去溶剂化介质混合以及不同的剪切场对于该混合物的后续影响。然而，在这种情况下，同样地获得不规则纤度和纤维长度分布，因此这些纤维也不适合于高质量纺织品和技术应用。关于所能够达到的纤维韧性没有披露任何信息。此外，由于去溶剂化介质所需要的后处理，该方法是极其复杂的并且不能在常规的莱赛尔(Lyocell)生产线上进行。
US 6153136和US 6511746披露了经由改进莱赛尔(Lyocell)方法生产纤维素微纤维的方法，它采用喷丝板几何结构的特殊设计，这会引起在纤维素和溶剂之间的相分离。关于用该方法所能够达到的纤维韧性没有公开任何信息。
总之，现有技术因此仅仅公开了用一些方法制得的细的到超细的纤维素纤维，它们无法以经济和/或生态上有意义的方式获得、不具有足够的韧性和/或关于该韧性没有任何细节或因为它们的生产方式而不能用于纺织品目的。实际上，一些出版物公开了无非是能够(也)生产细纤维素纤维的作者意愿。
短纤维能够通过使用各种纺丝方法被加工成纱。这些纺丝方法披露了各种优点和缺点。“传统的”环锭纺纱方法因为其灵活性而为大家熟知，它能够加工出不同的细度和纤维长度的纤维。取决于各自的原材料，环锭纺纱机或改进的环锭纺纱方法，例如COMPACT和SIRO方法，能够生产出最高细度的纱。在实践中能够假定环锭纱必须在纱的横截面中具有至少50根纤维。然而，该环锭纺丝方法的一个较大缺点是它的低生产能力，这能够追究到环锭纺丝方法的技术上。由于环锭纺丝方法的基本技术原理-该纺丝过程的生产能力是由纱线捻度和锭速所决定的-随着纱细度提高，纱生产成本显著地增加。使用环锭纺丝方法的细或超细纱的生产因此是高成本的。纱的细度表示为纱线支数。纱线支数越高，它越细。在公制测量系统中，纱线支数表示为Nm(“number metric”)和在国际上也表示为Ne(“numberEnglish”)。
与环锭纺丝方法相比，从约1970年以来已经众所周知的气流纺纱方法具有高得多的生产能力。对于具有Ne 30(Nm 50)的细度的纱，可以假设现代的气流纺纱机的生产能力比环锭纺纱机的生产能力超出了6倍。与环锭纺丝方法相比，由于纱生产的基本技术原理，气流纺纱方法显示出下列缺点：
a)与环锭纺丝方法相比，气流纺纱方法要求在纱横截面上有显著更高的纤维数。在实践中能够假定，气流纱必须在纱的横截面中具有至少100根纤维。
b)气流纱显示出比相同纱细度的环锭纱显著更低的纱强度。
c)与环锭纺丝方法相似，纱生产的能力是由纺纱杯速度(speed of the rotor)和纱线捻度的水平决定的。
归因于以上所述的基本技术原理，然而气流纺纱机不能生产出具有与环锭纺纱机相同的细度和强度的细纱线。
在由Messrs.Murata开发的Murata涡流纺纱方法(MVS方法)，它属于空气喷射纺丝方法的类别，纺丝过程的生产能力显著地高于环锭纺丝和气流纺纱方法的生产能力。对于Ne 30(Nm 50)的细度的纱，该纺丝方法的生产能力比气流纺纱法高2.5倍。与环锭纺丝方法相比，该方法的生产能力事实上高了15倍。基于Murata涡流原理的纺丝方法在纱的横截面上需要大约75-80根纤维。这意味着该纺丝系统能够纺丝出比气流纺纱方法更细的纱。与气流纺丝纱相比，使用MVS方法制造的纱的强度处于显著更高的水平。
与气流纺纱方法相似，MVS纺丝方法需要具有一定韧性的纤维，它允许生产出具有一定的纱线强度的纱，当进一步被加工成针织或机织织物时该强度可保证高的生产率。
前面所述的纤维素微纤维不适合于在高性能纺丝方法中的加工，这归因于它们较低的绝对细度。因此之故，迄今不可能从这些纤维生产出超细的纱，该超细纱是为了通过使用现代高性能的纺丝方法生产纤维素纤维的轻质纺织品(市场上越来越需求)所需要的。
发明内容
与现有技术相比，任务是制造可获得的纤维素纤维，后者满足今天对于经济和生态上负责任的生产方法的需要以及对于增强穿着舒适感和从该纤维制造的服装制品的改进外观的需要。此外，还需要极细的纱，它能够以有利的成本从这一类型的纤维生产。
该任务的技术方案是高韧性纤维素再生纤维，它具有在0.6和0.9之间和优选在0.6和0.8之间的单根纤维纤度T(dtex)，Bc(cN)≥1.3√T+2T的在调理状态下的韧性(Bc)和Bm(cN)≥0.5*√T的在湿状态下有5％的伸长率时的湿模量(Bm)。优选，根据本发明的纤维具有至少34.5cN/tex的在调理状态下的相对于细度的强度。纤维的相对于细度的湿模量优选是至少5.6cN/tex。
50.00cN/tex的韧性和优选10.0cN/tex的湿模量是根据本发明的性能的上限。
根据本发明的纤维能够按照与在AT 287905中所述方法相类似的方法生产。然而，纺丝参数如纺丝质量输出量/每个喷嘴孔以及牵引速度必须根据所需要的单根纤维纤度来调整。令人吃惊地发现，根据本发明的纤维的韧性和模量显著地高于从在AT 287905中给出的细节所预期的值。
根据本发明的纤维优选是是短纤维的形式，即它在生产过程中被裁切成标准化长度。纺织品领域的短纤维的通常的切断长度是在约25和90mm之间。仅仅全部纤维的该标准化长度允许以高生产率在常用于当前的纺织品(生产)链中的机器上顺利地加工。
本发明的主题还是根据本发明的纤维的纱。与具有粗纤度的纤维的纱相比，这一类型的纱体现特征于较高的柔软度。与现有技术中已知的纤维素微纤维的纱相比，根据本发明的纱具有更高的强度。为了具有为各自应用所需要的合适性能，纱(如本发明的纱)还能够含有除本发明的纤维之外的另一种来源的纤维，例如聚酯、聚酰胺或聚丙烯酸类(polyacrylic)、其它纤维素纤维(例如棉，尤其精梳棉，莱赛尔(Lyocell)，铜铵纤维(cupro)，亚麻，苎麻，木棉…)的合成微纤维，动物来源的细纤维如羊驼毛、安哥拉羊毛、山羊绒、马海毛和各种丝。这一类型的不同类型的纤维的混和物一般已知为均匀混和物(intimate blend)。
尤其令人惊讶的是，根据本发明的纱能够通过使用采用非常高的细度的空气喷射纺丝方法来生产。借助于根据本发明的纤维，有可能首次超越高性能纺丝方法的先前已知的纺丝限制。这同样适用于气流纺丝法以及空气喷射纺丝法和Murata涡流纺纱方法。在MVS纺丝方法中，有可能首次生产出比Ne 80(Nm 135)更细的纱，该纱的纱线支数允许无故障地进一步加工成纺织品。在气流纺纱方法中，通过使用本专利申请的纤维有可能首次纺丝得到比Ne 65更细的纱。与具有粗纤度的纤维的纱相比，较高细度的这些纱也总是显示出更少数量的细节(thin parts)和更高纱线均匀度(yarn regularity)。
本发明的优选实施方案是使用空气纺丝方法生产的，具有大于50Nm、优选大于85Nm和最优选大于100Nm的细度的纱。
根据本发明的纱能够包括100％纤维素再生纤维或另外以上列举类型的至少一种其它细纤维类型或几种其它细纤维类型的混和物。
具体实施方式
因为已经表明，根据本发明的纤维非常特别适合于具有特别舒适的穿着性能的高质量、细、柔软纺织品的生产，它与其它类型的纤维例如聚酯、聚酰胺或聚丙烯酸类的合成微纤维其它纤维素纤维(例如棉，尤其精梳棉，莱赛尔(Lyocell)，铜铵纤维，亚麻，苎麻，木棉…)，动物来源的细纤维如羊驼毛、安哥拉羊毛、山羊绒、马海毛、各种丝，之间的混和物是优选使用的。
对于MVS方法，也能够生产所谓的芯纱，它的内部“芯”是由呈现为外“壳”形式的另一种类型的纤维组成的。例如有可能生产出具有聚酰胺、聚酯或弹性纤维(elastane)的连续长丝(endless filament)的芯和本发明的纤维的皮的纱，因此兼顾了两种类型的纤维的机械和舒适性能。
同样地，平面纺织品结构是含有本发明的纤维的本发明主题。除根据本发明的纤维外，本发明的平面纺织品结构和纱能够含有其它纤维。该平面纺织品结构优选是机织或针织织物，然而也基本上是无纺织物。同样地对于高质量无纺织物，规则长度和直径和高韧性的纤维的使用具有决定性的重要性。
因为已经看出，根据本发明的纤维非常特别适合于具有特别舒适的穿着性能的高质量、细、柔软的纺织品结构的生产，具有低于150g/m2、尤其低于115g/m2的每单位表面积的质量的平面纺织品结构的生产，代表了本发明的优选实施方案。这些能够包括纤维素再生纤维100％或另外至少一种的其它细纤维类型。例如对于本发明的纤维，从高性能的方法如气流纺丝或空气喷射纺丝方法有可能获得具有低于100g/m2纱的每单位表面积质量的机织衬衫和衬衫织物。
由于上述原因，聚酯、聚酰胺或聚丙烯酸类的合成微纤维，其它纤维素纤维(例如棉，特别地精梳棉，莱赛尔(Lyocell)，铜铵纤维，亚麻，苎麻，木棉..)，动物来源的细纤维如羊驼毛、安哥拉羊毛、山羊绒、马海毛和各种丝，是用于轻质的非常细的纱和纺织品的生产中的优选的混纺伙伴。
实施例1：
根据BISFA规程所测量，根据AT 287905在工业生产线上生产的具有0.8分特的纤度的纤维素短纤维，具有在调理状态下36.3cN/tex的强度和5.9cN/tex的模量(5％伸长率)。含有100％的该纤维的纱是通过在MVS纺丝机上使用空气喷射纺丝技术生产的，具有Nm100(Ne 60)，Nm 135(Ne80)和Nm 180(Ne 100)。它们显示出比从正常Lenzing纤维生产的纱更高的柔软度。
此外，作为对比，实施例1的根据本发明的纤维用众所周知的环锭纺纱和双纱纺捻(siro spinning)方法来纺丝，得到细纱Nm 180(Ne 100)(表1)。可以清楚地确定，空气喷射纺丝纱显示出与环锭纺丝纱和/或双纱纺捻纱(它们实际上以高质量但是低得多的生产能力为大家公知)类似的韧性(断裂韧性)和伸长率(断裂伸长率)。
| 纺丝方法 | MVS | MVS | MVS | 环锭纺丝 | 双纱纺捻 | |
| 纱线支数 | Nm | 100 | 135 | 180 | 180 | 180 |
| Ne | 60 | 80 | 100 | 100 | 100 | |
| 断裂韧性 | cN//tex | 18.3 | 17.3 | 16.4 | 18.3 | 18.7 |
| 断裂伸长率 | EF(％) | 7.3 | 6.3 | 5.6 | 7.0 | 6.6 |
针织织物是从Nm 100和/或Nm 135的MVS纱制造的，具有在100-125g/m2范围内的每单位表面积重量。有可能没有任何困难地生产出这些针织物并且它们显示出优异的有用性能。
实施例2：
根据AT 287905也在试验装置上生产具有0.65分特的纤度的纤维素短纤维，该短纤维具有在调理状态下36.4cN/tex的韧性和6.3cN/tex的模量(5％伸长率)，根据BISFA规程所测量。由该纤维制造的纱也显示出比从普通Lenzing纤维生产的纱更高的柔软度。
Claims (24)
1.高韧性纤维素再生纤维，它具有在0.6和0.9分特之间的单根纤维纤度T，其特征在于它具有Bc cN ≥ 1.3√T+2T的在调理状态下的韧性Bc和Bm cN ≥ 0.5 *√T的在5%伸长率下的湿模量Bm，所述再生纤维的韧性Bc为34.5-50.0cN/tex，湿模量Bm为5.6-10.0cN/tex。
2.根据权利要求1的再生纤维，其中再生纤维具有在0.6和0.8分特之间的单根纤维纤度T。
3.根据权利要求1的再生纤维，其中再生纤维是短纤维。
4.纱，它含有权利要求1的纤维素再生纤维。
5.根据权利要求4的纱，它是使用空气纺丝方法生产的，具有大于50 Nm的细度。
6.根据权利要求5的纱，其中所述细度大于85 Nm。
7.根据权利要求5的纱，其中所述细度大于100 Nm。
8.根据权利要求4的纱，它包括100%纤维素再生纤维。
9.根据权利要求4的纱，它含有另外至少一种的其它细纤维类型。
10.根据权利要求9的纱，其中各其它类型的纤维选自合成微纤维，其它纤维素纤维，和动物来源的细纤维。
11.根据权利要求10的纱，其中所述合成微纤维选自聚酯、聚酰胺或聚丙烯酸类。
12.根据权利要求10的纱，其中所述其它纤维素纤维选自棉、莱赛尔、铜铵纤维、亚麻、苎麻和木棉。
13.根据权利要求12的纱，其中所述棉为精梳棉。
14.根据权利要求10的纱，其中所述动物来源的细纤维选自羊驼毛、安哥拉羊毛、山羊绒、马海毛和各种的丝。
15.平面纺织品结构，它含有权利要求1的纤维素再生纤维。
16.根据权利要求15的平面纺织品结构，它具有低于150 g/m2的每单位表面积重量。
17.根据权利要求15的平面纺织品结构，它具有低于115 g/m2的每单位表面积重量。
18.根据权利要求15的平面纺织品结构，它包括100%的纤维素再生纤维。
19.根据权利要求15的平面纺织品结构，它含有至少一种的其它细纤维类型。
20.根据权利要求19的平面纺织品结构，其中各其它纤维类型选自合成微纤维，其它纤维素纤维和动物来源的细纤维。
21.根据权利要求20的平面纺织品结构，其中所述合成微纤维选自聚酯、聚酰胺或聚丙烯酸类。
22.根据权利要求20的平面纺织品结构，其中所述其它纤维素纤维选自棉、莱赛尔、铜铵纤维、亚麻、苎麻和木棉。
23.根据权利要求22的平面纺织品结构，其中所述棉为精梳棉。
24.根据权利要求20的平面纺织品结构，其中所述动物来源的细纤维选自羊驼毛、安哥拉羊毛、山羊绒、马海毛和各种丝。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |