CN1284140A - 中空截面复丝纱、其制法与由该纱线制得的织物 - Google Patents

中空截面复丝纱、其制法与由该纱线制得的织物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及其中单丝具有中空截面的复丝纱,所述中空纱的制造方法,以及由所述纱制得的织物。本发明更具体地涉及含中空单丝的复丝纱制造方法,所述单丝通过熔纺聚酰胺组合物获得,各单丝的纱线支数小于10分特,并且其中中空截面单丝的空心表面占所述单丝横截面总面积的至少5%。其特征在于,该纱线的乌斯特系数(U%)小于3%并且圆弧形截面单丝的数目少于中空截面单丝总数的30%。变形加工用原丝、加检纱和变形纱尤其被用于制造例如机织物或针织物的纺织品。

Description

说明书 中空截面复丝纱、其制法与由该纱线制得的织物
本发明涉及一种其中单丝具有中空横截面的复丝纱,该中空纱线的制法及用该种纱线制得的织物。
本发明更具体地涉及含有通过熔纺聚酰胺组合物而获得的中空单丝的复丝纱的制造方法。
为了制造更轻和更隔热的服装,很长时间以来,人们一直寻求中空纱线在纺织品制造中的应用。然而业已证明,尤其当纺丝速度和单丝支数适合工业生产和特别适合纺织应用时,非常难于制造含高中空体积并呈现良好均匀度的丝。
1956年提出过聚酰胺中空纱线的制造方法。在专利GB 843,179中描述了该方法。该方法在于在下述喷丝板中纺制聚酰胺,该喷丝板形状只有一个圆弧形喷丝孔,所述圆弧的端头被0.05~0.3毫米的距离隔开。
该专利描述以700米/分钟的纺丝速度制造聚酰胺-6丝。接着该丝经历拉伸步骤以便得到所需要的支数。
与当前工业生产中常常大于3000米/分钟的纺丝速度相比,该纺丝速度是非常低的。另外,目前方法中,拉伸步骤常常合并到纺丝过程中,不对该丝进行中间的再加工。
在专利申请WO95/25188中也已提出用高速(大于1500米/分钟)纺丝工艺获得中空横截面聚酰胺丝的方法。然而,该方法要求用高粘度(VR大于50并优选大于60)的聚酰胺纺丝。该粘度高于制造常规纱线所采用的聚酰胺粘度(其通常小于50)。该文献说明根据所述方法用VR小于50的聚酰胺不可能制造中空单丝。因此,该文献所述的方法需要旨在提高聚酰胺粘度的附加步骤,例如通过后缩聚或通过使用催化剂。该文献中所用的喷丝板具有由数个(至少2个)圆弧构成的喷丝孔,这些圆弧的端部间距很小。
本发明的目的之一是提出一种复丝纱,其中单丝具有通过纺丝或纺丝-拉伸方法获得的中空横截面,该方法具有目前纺制实心横截面丝工业方法的优点,即通过使用VR与纱线制造中所用聚酰胺VR相似的聚酰胺得到的纱线性能:生产率和均匀度。
为此,本发明提出一种其中单丝支数小于10分特,并且其中单丝的中空横截面含有占所述单丝横截面总面积至少5%的空心面积的聚酰胺复丝纱,其特征在于该纱线的乌斯特系数(U%)小于3%并且横截面为圆弧形的单丝数目少于中空横截面单丝总数的30%。
术语“具有中空横截面的单丝”应理解为从圆弧形喷丝孔获得的所有单丝,如下所述。换言之,中空单丝是横截面为开口或闭环形的丝。
根据本发明,复丝纱的乌斯特系数U%小于2%,优选小于1%。
另外,圆弧形单丝的数目有利地少于中空横截面单丝总数的20%,优选少于10%。
术语U%或乌斯特系数代表连续纱线的均匀度。因此,该系数是在乌斯特仪(Zellweger)上通过测量连续纱线的支数变化而确定的。
为了进行该测试,将保持一定张力的纱线,以恒速从电容器的板极之间通过,由于纱线质量变化,纱线形成的非传导性因素发生变化,从而导致电容器的电容变化,以此表示单丝支数不匀率。
绘制显示支数不匀率或沿纱线的质量变化的图形,乌斯特系数(U%)代表质量的平均变化,表示为平均质量%。
根据本发明的另一优选特征,单丝横截面上空心面积百分数大于每一单丝横截面的10%,优选大于15%,有利地,该值在15%和50%之间。
根据本发明的另一特征,该复丝纱使用基于相对粘度VR大于40,并优选在40~55之间,有利地在40~50之间的聚酰胺的组合物的喷丝板经纺制获得。
聚酰胺的相对粘度VR用8.4%聚合物甲酸溶液测定。
适于本发明的聚酰胺有利地选自聚酰胺-6、聚酰胺-6,6,含至少80重量%聚酰胺-6,6或聚酰胺-6的聚酰胺共混物以及含至少80数目%聚酰胺-6,6或聚酰胺-6单元的共聚多酰胺。
本发明的纱线呈现出色均匀度并且没有开口的丝或横截面为圆弧形的丝,也就是说,在喷丝板的出口处没有聚结,并且避免了下游纱线处理如变形、染色、织造或针织中的断裂和翘曲问题,以及纺织品的不均匀性。
本发明还涉及具有上述特征的复丝纱的制造方法。
根据本发明,含中空横截面丝的聚酰胺复丝纱的制造方法在于,经至少一个含有多个喷丝孔的喷丝板挤出聚酰胺组合物以便形成单丝,使至少一部分所述丝在远离喷丝板的一点汇集以便形成所述复丝纱,然后将所述纱线卷绕在纱框上,其特征在于每个喷丝孔由圆弧形狭缝构成,在该圆弧形端头隔开一定长度,该长度最多等于露在该喷丝板出口面上所述狭缝平均宽度的5倍,该丝在离开喷丝板时被冷却,并以大于3000米/分钟,优选大于3500米/分钟的速度卷绕该纱线。
根据本发明的另一特征,在喷丝板出口表面上形成喷丝孔的狭缝宽度有利地为0.05毫米~0.12毫米。
根据本发明的新特征,形成每个喷丝孔的圆弧形端头在所述圆弧总长度的至少5%之上,优选至少15%之上是对称的。
该喷丝板用标准技术,如放电加工技术制作。
有利地,喷丝板上孔的密度在0.25孔/cm2~3孔/cm2
冷却离开喷丝板的纱线。从离开喷丝板到开始冷却的距离尽技术可能缩短。因为在喷丝板出口处立即冷却会导致聚合物在喷丝板的表面上沉积,该沉积会导致断丝的后果,所以在喷丝板出口处马上冷却可能难以实施。
根据本发明,用选自空气、非氧化气体或惰性气体如氮气的冷却流体可完成冷却。优选,该流体未被水蒸气饱和。
在本发明的优选实施方案中,冷却流体是空气或惰性气体。
如此形成的纱线的处理方法是那些用于聚酰胺纱线制造的常规方法。因此,可施加用于改进表面润滑性以及用于改变表面亲水性或疏水性的浆纱组合物。
通常,这些纱线在有或无蒸汽存在下经受冷拉伸或热拉伸步骤。该拉伸通常并入纺丝步骤中,也就是说在该纱线卷绕之前进行拉伸。然而,在不脱离本发明范围的条件下,纱线也可在独立于纺丝步骤的拉伸步骤中通过将卷绕的纱线再加工而进行拉伸。
也可交缠该丝以便增加纱线的抱合力。常常在拉伸步骤前实施该交缠,但也可在拉伸步骤中或之后进行。
接着,可在进行纱框卷绕之前松弛该聚酰胺纱线。
本发明的复丝纱可经历卷曲步骤或变形步骤,这取决于应用领域。
因此,这些纱线可作为变形加工用原丝或加捻纱或变形纱使用,例如,在织造加工中被用作经纱或纬纱。
本发明的纱线也可用于制造针织纺织品。使用至少一种本发明纱线机织或针织的这些纺织品也是本发明的主题。
通过对至少一个参照附图给出的纯粹说明性实施方案的详细描述,本发明的进一步细节和优点将变得更加明了,其中:
图1为显示本发明喷丝孔形状的草图;并且
图2为本发明复丝纱的截面照片。
实施例1
通过将含有相对粘度VR为49的PA-6,6聚酰胺和由浓度为0.3重量%的二氧化钛构成的消光剂的组合物纺丝得到本发明的纱线。
将该组合物喂入常规纺丝装置中,该装置包括适于纺中空纱线的喷丝板。
因此,参考图1,该喷丝板含40个喷丝孔(喷丝孔的密度为0.8孔/cm2),该喷丝孔具有圆弧形轮廓1,圆弧的外径为1.5毫米。该圆弧的端头1a、1b被0.15毫米的距离e隔开。该狭缝的宽度l在举例说明的此实施例中是固定的并等于0.08毫米。但是,当该狭缝的端部满足如上所述的对称特性时,沿该狭缝长度上该宽度在不脱离本发明范围的条件下可以不同。
纺丝条件如下:
-压力:250巴
-温度:280℃
-聚合物的流速:2.3克/分钟/孔。
当丝束离开喷丝板时用以基本上与该丝束行进方向垂直的方向喂入的冷却流体流冷却。该冷却流体的喂入位置位于距离喷丝板出口表面30毫米处。在此举例说明的实施例中,冷却流体为温度22℃的空气。当然,以不扰乱该丝束行进的速度喂入该冷却流体流。
接着,使该丝在距离喷丝板出口130厘米的点汇集。用常规的方法和装置向这样形成的纱线上沉积浆纱组合物。
接着,将该纱线以4500米/分钟的卷绕速度卷绕到纱框上。
所得纱线总支数为165分特并包括40根单丝(165F40纱支数)。
图2描绘所得纱线的横截面形状,显示出环状丝的中空横截面。空隙的百分数大于15%。具有圆弧形横截面的,也就是说其端头在喷丝板出口没有聚结的单丝数目在本实施例中为0。
所得纱线的特征如下:
-乌斯特系数(U%):0.9(该值是通过积分测定)
-断裂伸长:45%
-抗断强度:35cN/特
-SBw(沸水收缩率):10%
-抱合系数(通过手工纤维弯钩试验(hook)方法测定):15结/米。
把通过上述方法得到的且支数为165F40的纱线织造成织物。该织物在剑杆织机上织造,并且经过轧光处理。
用具有圆形和实心横截面的常规纱线织造同一织物。其经纱和纬纱的支数为235F34。
这两种织物的性能如下表所示:
    特征 本发明纱线的织物 实心横截面纱线织物
    克数(g/m2)     95     136
透气性(l/m2/s) 压力:100Pa     79.8     72.9
压力160Pa     114     111
热性能△T=10°KG=200g 厚度(毫米)     0.1872     0.1456
热阻系数(Km2/W)     0.00638     0.00606
传导系数(W/m2K)     0.02834     0.0241
这些测试是在VoltaS.P.A公司销售的ALAMBETTAT675仪器上进行的。
这些测试显示使用本发明纱线织造的织物与使用常规纱线织造的织物相比在克数少30%的条件下具有等价的透气性。另外,使用本发明纱线织造的织物其热传导系数明显要低,因此有可能用更轻或等价重量的材料制造更隔热的服装。
实施例2
以纺丝/拉伸合为一体的方法,通过将含有相对粘度VR为50的PA-6聚酰胺和由浓度为0.4重量%的二氧化钛构成的消光剂的组合物纺丝获得本发明纱线。
将该组合物喂入常规纺丝装置中,该装置包括适于纺中空纱线的和实施例1所用一致的喷丝板,但每个喷丝板上有20个喷丝孔。
纺丝条件如下:
-压力:220巴
-温度:272℃
-聚合物的流速:1.75克/分钟/孔。
当丝束离开喷丝板时用冷却流体流冷却,该冷却气流以和该丝束行进方向接近垂直的方向喂入。该冷却流体的喂入位置位于距离喷丝板出口表面40毫米处。在此举例说明的实施例中,冷却流体为温度20℃的空气。当然,以不影响该丝束行进的速度喂入该冷却流体流。
接着,使该丝在距离喷丝板出口130厘米的点汇集。用常规方法和装置向这样形成的纱线上沉积浆纱组合物。
接着,将该纱线以4500米/分钟的卷绕速度卷绕到纱框上。
所得纱线总支数为78分特并包括20根单丝(78F20纱支数)。
所得纱线的空隙百分数大于15%。具有圆弧形横截面的,也就是说其端头在喷丝板出口处没有聚结的单丝数目为0。
所得纱线的特征如下:
-乌斯特系数(U%)为:1(该值通过积分测定)
-断裂伸长:35%
-抗断强度:38cN/特
-抱合系数:10结/米
(通过手工纤维弯钩试验方法测定)。

Claims (23)

1.聚酰胺复丝纱,其中单丝支数小于10分特并且其中具有中空横截面的单丝的空心面积占所述单丝横截面总面积的至少5%,其特征在于该纱线的乌斯特系数U%小于3%并且横截面为圆弧形的单丝数目少于中空横截面单丝总数的30%。
2.按照权利要求1的纱线,其特征在于它的U%小于2%。
3.按照权利要求2的纱线,其特征在于它的U%小于1%。
4.按照权利要求1至3中任一项的纱线,其特征在于相对于所述纱线中中空横截面的单丝数目,横截面开口的单丝或横截面为圆弧形的单丝少于20%,优选少于10%。
5.按照前述权利要求中任一项的纱线,其特征在于单丝中空横截面的空心面积占所述单丝总横截面的至少10%。
6.按照前述权利要求中任一项的纱线,其特征在于所述聚酰胺包括聚酰胺6、聚酰胺66、含至少80重量%聚酰胺66或聚酰胺6的聚酰胺共混物以及其中至少80数目%为含聚酰胺66或聚酰胺6单元的共聚多酰胺。
7.按照前述权利要求中任一项的纱线,其特征在于所述聚酰胺的相对粘度VR介于40和55之间。
8.按照权利要求7的纱线,其特征在于所述相对粘度介于40和50之间。
9.制造含中空横截面单丝的聚酰胺复丝纱的方法,其中包括经至少一喷丝板挤出聚酰胺组合物,该喷丝板含多个喷丝孔以便形成单丝,使至少一部分所述单丝在远离该喷丝板的一点汇集以便形成所述复丝纱,然后将所述纱线卷绕在纱框上,其特征在于每个喷丝孔由圆弧形狭缝构成,在该圆弧形端头隔开一定长度,该长度最多等于露在该喷丝板出口表面上所述狭缝平均宽度的5倍,在单丝离开喷丝板时被冷却,并以大于3000米/分钟的速度卷绕该纱线。
10.按照权利要求9的方法,其特征在于每根单丝横截面的中空面积等于该单丝横截面总面积的至少5%。
11.按照权利要求10的方法,其特征在于所述中空面积值等于该单丝横截面积的至少10%。
12.按照权利要求9至11中任一项的方法,其特征在于所述狭缝的平均宽度为0.05毫米~0.12毫米。
13.按照权利要求9至12中任一项的方法,其特征在于在喷丝板下方用于冷却单丝的冷却流体选自空气或惰性气体。
14.按照权利要求9至12中任一项的方法,其特征在于所述纱线中横截面为圆弧形的单丝数目相对于闭合中空横截面单丝的数目最多为30%。
15.按照权利要求9至14中任一项的方法,其特征在于该纱线的乌斯特系数小于3%。
16.按照权利要求9至14中任一项的方法,其特征在于形成每个喷丝孔的圆弧的端头在所述圆弧长度的至少5%之上是对称的。
17.按照权利要求16的方法,其特征在于每个圆弧的对称端头的长度等于圆弧总长度的至少15%。
18.按照权利要求9至17中任一项的方法,其特征在于所述聚酰胺的相对粘度为40~55。
19.按照权利要求18的方法,其特征在于所述聚酰胺的相对粘度为40~50。
20.按照前述权利要求中任一项的方法,其特征在于所述聚酰胺选自聚酰胺-6、聚酰胺-6,6、含至少80重量%聚酰胺-6,6或聚酰胺-6的聚酰胺共混物以及含至少80数目%聚酰胺-6,6或聚酰胺-6单元的共聚多酰胺。
21.按照权利要求9至20中任一项的方法,其特征在于该纱线在其被卷绕之前经历拉伸操作。
22.由权利要求1至8中任一项的复丝纱制备的变形加工用原丝变形纱或加捻纱。
23.由权利要求1至8或22中任一项的至少一种纱线制备的机织或针织纺织品。
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