CN1285794C - 赋予成形的非热塑性纤维材料永久性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种赋予成形的非热塑性纤维材料以永久性的方法，包括使成形的非热塑性纤维材料在低张力下经受由单模横磁010型圆筒形共振腔微波反应器产生的恒定和均匀分布的电磁场的作用，均匀分布的电磁场在5MHz～500GHz的频率下运行，成形的非热塑性纤维材料以0.01～1200m/min的速度通过均匀分布的电磁场进行处理，成形的非热塑性纤维材料的升温速度为300℃/s以下，成形的非热塑性纤维材料包含至少一种含有氨基基团的聚合物结构和至少0.05重量%含水组合物。本发明还涉及通过本方法得到的永久性成形的非热塑性纤维材料，特别是永久性加捻纤维，以及涉及包含这种成形的非热塑性纤维材料的结构。

Description

赋予成形的非热塑性纤维材料永久性的方法
发明领域
本发明涉及一种将永久性赋予含有氨基基团的成形的非热塑性纤维材料的方法。还涉及自这种方法得到的永久性成形的纤维材料。
现有技术
许多纺织品加工涉及复丝纤维的加捻工艺，此后制造成机织、针织或编结结构。加捻是通过将长丝按照螺旋方式进行排列使长丝组合成纱或者通过这种方法使两根或多根平行单根纱线组合成合股线或合股绳的工艺过程。一般将捻度表示为：每单位长度纤维围绕其纵轴转圈的数目，即每米的圈数，缩略为tpm。一般认为复丝纱加捻为一种有助于向纱线提供高抱合力的工艺。还认为它是对于最佳载荷分配而言的适宜的丝的排列形式。加捻还用于赋予纱线表面以均匀的形态，以便于基质如橡胶更好地粘结，进而有助于更有效地进行应力转递以及使基质和增强纤维之间的机械粘合性更好。所以一般说使用加捻工艺增加强度、平滑性和均匀性，或者，使纱线获得特定效果。
为此，感兴趣的是提供稳定在特定形状的纤维，例如，加捻的形式。美国专利5,794,428公开了一种使热塑性纤维捻度永久定形的方法。
但是，高模量、高强度非热塑性纤维材料，以及，更一般地说，结晶纤维如芳族聚酰胺纤维则难以稳定在中高档捻度水平上，因为其具有快速解捻的固有趋势。
对于低中挡捻度水平而言，已知应用所谓的S捻和Z捻排列，这是一种将S捻纱线和Z捻纱线相组合形成一种稳定的组合系统的二步工艺。然而，在包含氨基基团的非热塑性纤维的情况下，对于例如1670dtex纱线的每米一百捻以上的高tpm而言，应用这种工艺是不实用的，包括在生产能力和均匀度方面。
现在，已经发现，通过使成形的纤维材料经受特定微波产生的恒定和均匀分布的电磁场的作用，能够赋予所述成形的纤维材料以永久性能，即使该材料是高模量或高强度的含有氨基基团的非热塑性材料，也能这样。
微波加热是在工业及家庭应用方面的一种众所周知的工艺。US5,175,239和US 5,146,058公开了应用微波加热处理对位芳族聚酰胺纤维以便获得在丝的横截面具有内部龟裂的纤维。
发明概述
本发明的一个方面是一种赋予成形的非热塑性纤维材料以永久性的方法，包括使成形的非热塑性纤维材料在低张力下经受由单模横磁010型圆筒形共振腔微波反应器(single mode Transverse Magnetic 010mode cylindrical resonant cavity microwave reactor)产生的恒定和均匀分布的电磁场的作用，
-均匀分布的电磁场在5MHz～500GHz的频率下运行，
-成形的非热塑性纤维材料以0.01～1200m/min的速度通过均匀分布的电磁场进行处理，
-成形的非热塑性纤维材料的升温速度为300℃/s以下，
-成形的非热塑性纤维材料包含i)至少一种含有氨基基团的聚合物结构和ii)至少0.05重量％含水组合物。
本发明的另一方面是一种通过上述方法可得到的或得到的永久性成形的非热塑性纤维材料。
本发明的另一方面是一种包含本发明的永久性成形的非热塑性纤维材料的结构。该结构可以是机织、针织、偏结、螺旋式、毡制、单向铺层或非织造结构。非织造结构可以包括纤维网、填絮、毡。
本发明的另一方面是一种赋予成形的非热塑性纤维材料以永久性的方法，包括使所述成形的非热塑性纤维材料经受由单模横磁010型圆筒形共振腔微波反应器产生的恒定和均匀分布的电磁场的作用。
本发明的另一方面是一种赋予加捻的对位芳族聚酰胺纤维以永久性的方法，包括使所述纤维在0.2gpd以下的张力下经受由单模横磁010型圆筒形共振腔微波反应器产生的恒定和均匀分布的电磁场的作用，
-均匀分布的电磁场在5MHz～500GHz的频率下运行，
-纤维以0.01～1200m/min的速度通过微波反应器进行处理，
-纤维的升温速度为300℃/s以下，
-纤维包含至少0.05重量％含水组合物。
非热塑性纤维材料的永久性形状可以是为特别应用所需要的，例如，赋予纤维与其弹力性能无关的拉伸系数。例如，在橡胶复合材料中可以使用这种永久成形的纤维，以便减少纤维和橡胶之间的伸长差异。
关于本发明方法，能够赋予非热塑性纤维以永久性加捻直达最大捻度加工水平。一般认为最大捻度加工水平为不诱发构成加捻系统的丝断裂或破损的加捻水平。例如，该永久加捻水平，对于由对位芳族聚酰胺纤维制造的1670dtex纱线而言，能够达到1000tpm。这样纤维没有内部裂纹，例如，正如US 5,175,239中所述，在丝横断面能够出现的裂纹。该纤维具有高抱合力和高稳定性。特别是，对于本发明方法而言，能够以高度均匀的方式使加捻的非热塑性纤维稳定。这种高度稳定化可以以对于任何随后加工例如螺旋、针织、机织、编结、毡制等，或者，以对于嵌在弹性基质或复合基质中必须的任何加捻水平来进行。
这种永久性加捻非热塑性纤维可以用作缝纫线、增强各种基质或者机织或针织织物的纤维，使其能够在机织或针织结构中具有高抱合力和稳定性。由本发明永久性加捻非热塑性纤维制造的机织或针织结构是尺寸高度稳定的且不存在剩余扭矩作用。这种结构也是可拉伸的。
本发明方法还具有消除现有技术方法为维持纤维材料形状所必须的中间步骤的优点。
附图简述
图1是在纤维材料是纤维时按照本发明的方法的示意图。
图2示出具有线性轨迹纤维路线的微波反应器的透视图。
图2a示出通过按照图2微波反应器产生的恒定和均匀分布的电磁场。
图3示出具有正弦轨迹纤维路线的微波反应器的透视图。
图4是本申请实施例1的丝束的横断面的扫描电子显微照片。
图4a是图4的单丝的相关近视图。
图5是本申请实施例2的丝束的横断面的扫描电子显微照片。
图5a是图5的单丝的相关近视图。
图6是本申请实施例3的丝束的横断面的扫描电子显微照片。
图6a是图6的单丝的相关近视图。
图7是本申请实施例4的丝束的横断面的扫描电子显微照片。
图7a是图7的单丝的相关近视图。
图8是本申请实施例5的丝束的横断面的扫描电子显微照片。
图8a是图8的单丝的相关近视图。
附图详述
关于图1，自张力供给调节辊12的纤维11经滚动导丝辊13喂入，以保证纤维按需要排列。将纤维喂入预处理装置14，在其中浸水，这样纤维中水含量至少为0.05重量％。水的预处理在纤维是未进行干燥的、已经含水0.05重量％以上的情况下能够任选进行。预处理装置14，换种方式，能够是脱水装置，以使原料纤维11的含水量满足要求。它也能够是温度调节预处理和/或涂层或等离子体或任何适宜处理装置。任选，预处理装置能够是加捻装置或任何变形装置，赋予丝以形变。纤维自预处理装置14喂入张力控制辊15，然后进入微波共振腔反应器16。该过程能够改装成为包括几个共振腔反应器，可以采取串联或并联任何适宜的排列方式。微波电磁场通过微波控制器17来控制。保持纤维在腔内于较低张力下，优选张力适宜于保持纤维材料的形状，优选张力为0.2g/d以下。纤维自微波共振腔反应器出口喂入张力控制辊18，然后至导丝辊19。此后，将纤维喂入滚动导丝器20，以保证纤维按需要排列。纤维喂入后处理装置21，在其中能够进一步加热，干燥，或者进行表面处理，例如涂层或等离子处理，或者任何其它适宜的后处理。应用后处理装置是任选的。然后使纤维通过滚动张力导丝器22。最后，采用张力控制精络筒机23卷绕纤维。
图1工艺能够进行进一步改进，以便同时处理若干纤维。
观看图2，该图描述了适用于本发明的圆筒形微波共振腔反应器，表示为30。反应器包括由圆筒31所限定的腔，该圆筒设计成能支持TM010(横磁010)型和在中心频率的所要求的共振条件，中心频率对于工业应用而言一般设定在915MHz或2450MHz。图2提供915MHz共振条件所适宜的尺寸。典型装置为915MHz、400W放大器，其同28VDC、53A切换电源配合，或915MHz、800W放大器，其同28VDC、107A电源配合。
圆形横断面反应器将径向对称电磁场分布和界限分明的轴向电磁场分布相结合。所谓“圆形横断面”意指圆形或惰圆形断面。
微波源32激发微波。纤维11通过入口33进入，经出口34出来。纤维路线为直线形。
关于图3，描述了圆筒形微波共振腔反应器40，与图2所示相似，但是还包含使纤维路径为正弦的陶瓷导丝器41。
详述
本文所用术语“纤维材料”包括诸如长丝等未切断纤维、短纤维结构、短纤维、微纤维、复丝、帘子线、纱线、纤维、毡、织物、机织、针织、编结、螺旋式、毡制结构或非织造形式。可以将纤维制成纺成短纤维的短纤维结构纱线、未切断纤维纱线或者能够描述为短纤纱和长丝纱之间的中间纱的牵切纱。纱、纤维、机织、针织、编结、螺旋、毡制结构或非织造形式可以由长丝、短纤维或浆粕制造。
本文所用术语“成形的纤维材料”包括上文限定的、经受任何成形工艺如加捻、织造、编结、卷曲、合股、针织、螺旋、制毡、单向铺置或任何其它形变等的纤维材料制造的任何纤维、织物、纺织品、衣服、纤维结构或成品。
本文所用术语“含水组合物”包括水、溶剂和/或其混合物，其形式为溶液、乳液或分散体。其能够含有盐、聚合物或其它乳化的、分散的或溶解的化合物。优选，含水组合物是水。该含水组合物可以以游离形式和/或束缚形式存在于纤维材料中。在本发明的优选实施方案中，含水组合物以两种形式存在，即以游离形式和束缚形式存在。
本文所用术语“热塑性材料”意指在经受加热时是柔软的、当冷却到室温时又返回至其原来状况的材料。非热塑性材料在经受加热时不柔软。
适宜于本发明的非热塑性纤维材料包括任何包含至少一种含有氨基基团的聚合物结构的天然或人造非热塑性纤维材料。在本文中所用术语“氨基基团”包括胺基团、酰胺基团和/或氨基酸基团。人造和天然纤维材料包括聚酰胺、聚胺、聚酰亚胺和聚苯并咪唑(PBI)、聚亚苯基苯并双唑、天然蚕丝、蜘蛛丝、存在氨基酸序列的头发和所有天然纤维。这些基团能够是线形或支化、环状或杂环、饱和或非饱和、脂族或芳族化学结构的部分。优选的含有氨基基团的聚合物结构包括聚酰胺、聚胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺以及其共混物和混合物。优选，含有氨基基团的聚合物结构是芳族聚酰胺。
芳族聚酰胺是部分地、占优势地或全部地由芳族环组成的聚合物，所述环通过脲桥或任选另外还通过其它桥结构连接。这些芳族聚酰胺结构可以由如下通式的重复单元说明：
(-NH-A1-NH-CO-A2-CO)n
其中：A1和A2是相同的或不同的，表示芳族和/或多芳族和/或杂芳环，也可以是被取代的。典型地，A1和A2可以彼此无关地选自1，4-亚苯基、1，3-亚苯基、1，2-亚苯基、4，4’-亚联苯基、2，6-亚萘基、1，5-亚萘基、1，4-亚萘基、苯氧基苯基-4，4’-二亚基(diyelen)、苯氧基苯基-3，4’-二亚基(diylen)、2，5-亚吡啶基和2，6-亚喹啉基，它们可以或者不可以取代上一个或多个取代基，所述取代基可以包括卤素、C1～C4烷基、苯基、烷氧羰基、C1～C4-烷氧基、酰氧基、硝基、二烷氨基、硫代烷基、羧基和磺酰基。-CONH-基团也可以取代上羰酰肼(-CONHNH-)基团、偶氮或氧化偶氮基团。
这些芳族聚酰胺一般通过二酰氯，或相应二酸，和二胺进行聚合来制备。
芳族聚酰胺的例子是聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯二甲酰对苯二胺。
另外的适宜的芳族聚酰胺是如下结构：
(-NH-Ar1-X-Ar2-NH-CO-Ar1-X-Ar2-CO)n
其中，X代表O、S、SO2、NR、N2、CR2、CO。
R代表H、C1～C4-烷基，Ar1和Ar2可以是相同的或不同的，选自1，2-亚苯基、1，3-亚苯基和1，4-亚苯基，其中至少一个氢原子可以以卤和/或C1～C4-烷基取代。
另外的有用的聚酰胺公开在美国专利No 4,670,343中，其中芳族聚酰胺是下述的共聚酰胺，其中全部A1和A2的至少80mol％是1，4-亚苯基和苯氧基苯基-3，4’-二亚基(diylene)，其可以是或者可以不是被取代的，苯氧基苯基-3，4’-二亚基(diylene)含量为10～40mol％。
可以将添加剂与芳族聚酰胺一起应用，事实上，已经发现，可以将10重量％那么多的其它聚合物材料与芳族聚酰胺共混，或者可以应用下述的共聚物，即，含有10％那么多的取代芳族聚酰胺的二胺的其它二胺者，或者含有10％那么多的取代芳族聚酰胺的二酰氯的其它二酰氯。
除了至少一种含有氨基基团的聚合物结构之外，本发明的非热塑性纤维材料也可以包含至少一种热塑性聚合物。这类热塑性聚合物包括聚氯乙烯、尼龙、聚氟碳化合物、聚乙烯、聚丙烯和其混合物。
本文所用术语“恒定和均匀分布的电磁场”，意指径向对称而轴向不变的电磁场。这种电磁场可以通过微波反应器来产生。本文所用的术语“微波”意指频率范围为5MHz～500GHz的电磁辐射。因政府规定和磁控管动力源的目前可用性，对于工业应用而言，一般说频率为915或2450MHz。
适于本发明应用的微波反应器是具有圆筒几何形状的单模微波反应器。在这种几何形状下，当纤维材料是纤维时，电磁场是可预测的，均匀分布在纤维周围。
图2和3所描绘的这种圆形横截面反应器将径向对称电磁场分布和良好限定的轴向电磁场分布相结合。
特别适于本发明的反应器的例子是单模TM010(横磁010型)圆筒形共振腔，叙述在A.C.Metaxas和R.J.Meredith，工业微波加热(Industrial Microwave Heating)，Peter Peregrinus公司，伦敦；英格兰，1983，pp183～193，装有美国微波技术(AMT)固态放大器作微波动力源，波长为32.7cm，其动力来自28VDC电源，最大功率水平为400W，内长(L)为30cm，内半径(R)为12.5cm，产生的共振频率为915MHz。
前述腔的并联，或串联或任何适宜组装方式之组合体均认为是本发明范围的一部分。
本文所用术语“在低张力下”意指基本上很低的张力。当纤维材料是除了纤维之外的任何纤维结构时，优选完全不经受张力。当纤维材料是纤维时，优选张力为0.2gpd(g/d)以下。
本文所用术语“永久性”按照如下试验进行测定：将经过本发明方法得到的永久性成形的非塑性纤维材料去成形：换句话说，使包含永久性成形的纤维材料的基本纤维材料回到在曾赋予其某形状之前所具有的原有的线性状态。例如，如果永久性成形的纤维材料是加捻纤维，那么将其解捻；如果其是卷曲纤维，那么将其去卷曲；如果其是针织织物，那么将其拆开；如此纤维材料以其原有线性状态延展。这种“去成形的方法”必须在一定张力下进行，这是因为通过本发明方法的纤维材料具有固有弹性。在纤维材料是完全去成形的情况下，即，其回到它的原有线性状态的情况下，其不受任何张力并且可以自由复原到在“去成形”工艺之前其所具有的形状。通过比较纤维材料在“去成形”工艺前后的形状的相应水平，于是就能够测定纤维材料的形状保持的百分率。该百分率就是形状的永久性。对于本发明方法而言，永久性至少为30％，优选为至少50％，更优选为至少70％。这意味着，经受本发明方法的成形的纤维材料在“去成形”工艺之后保持其形状的至少30％。当成形的纤维是加捻纤维时，纤维保持所赋于的捻度的至少70％，优选至少80％，更优选至少90％，甚至更优选至少96％，所述捻度如在下述实施例中所叙述的进行测定。
本发明方法能够赋予对位芳族聚酰胺纤维以从前从未达到的永久性高捻度。例如，对于工业纤维而言，最佳捻度Tpm(每米捻数)可采用ASTM D 885-98中以式(10)给出的如下关系进行计算，该式用于一般可接受的捻度系数TM为1.1的情况。
              Tpm＝960(1.1)/(tex)-1/2
以1670dtex对位芳族聚酰胺纤维、TM为1.1为例，最佳计算捻度为约80tpm。该值按下述过程计算出：
         Tpm＝(1.1)960(tex)-1/2＝(1.1)960(167)-1/2
在1670dtex对位芳族聚酰胺纤维，初捻度为500tpm，然后经本发明方法的情况下，可观察到永久捻度为400tpm。
本发明的一个实施方案中，纤维材料是纤维。本文所用术语“纤维”意指长度至少为其直径或宽度的1000倍的纤维材料。优选所述纤维为聚酰胺纤维，更优选为芳族聚酰胺纤维。优选完全由芳族聚酰胺组成的纤维。更优选由聚对苯二甲酰对苯二胺形成的对位芳族聚酰胺纤维。
优选，纤维模量为约10～约2500g/d，更优选为约1000～约2500g/d，强度为约3～约50g/d，更优选为约3～约38g/d。所述模量和强度均按照ASTM D 885-98方法进行测定。
一般说，该纤维采用众所周知的气隙纺丝法自各向异性纺丝液进行纺丝，叙述在美国专利No 3,767,756或4,340,559。纤维制造过程为：在约80℃下自各向异性纺丝液进行纺丝，纤维经过气隙，进入约5℃水凝固浴，再经过水漂洗洗涤。所得纤维是所谓的“未干燥的”，含水至少0.05重量％，优选0.05～400重量％，该水含量按照ASTM D885-98回潮率进行测定。所含水沿纤维长度均匀分布。
能够应用未干燥的或部分干燥的或完全干燥的纤维作为本发明方法的纤维材料：在完全干燥的纤维的情况下，重要的是，在进行微波处理之前，将纤维浸在含水组合物中几小时，这样其含有含水组合物至少0.05重量％。
也能够应用包含上述材料混合物的纤维，包括多组分纤维、诸如天然纤维和人造纤维的不同纤维的共混物。另外，按照本发明也可以应用双组分纤维，例如，芯由不同于皮的材料组成的纤维，或者，其中各种丝具有不同特性的纤维。
适用于本发明的纤维可以是圆形的、扁平的，或者，可以具有其它形状的横断面，或者，它们可以是中空纤维。
在本发明的优选实施方案中，成形的纤维材料是加捻纤维。
成形的纤维材料，优选加捻纤维以下述速度经过恒定和均匀分布的电磁场进行加工，所述速度可以在0.01～2000m/min进行调节。纤维材料处理的典型速度为60m/min，这不同于纺丝过程者，在制造纤维材料期间的速度为800m/min。
在本发明工艺期间，纤维材料保持很低张力。优选完全不受张力作用。当纤维材料是纤维时，优选张力为0.2g/d以下。
非常重要的是，在本发明工艺期间纤维材料不降解。按此观点，在经受电磁场作用期间，纤维材料升温速度为300℃/s以下。在本发明优选实施方案中，纤维材料在微波反应器中的停留时间为0.1s以上，更优选停留时间为出口的纤维材料的温度和入口的纤维材料的温度差为300℃以下所必须的时间。
可以选择入口纤维材料的温度，该温度仅受组分耐温性的限制，这对很低或很高温度均适用。尽管如此，依然优选温度范围为10℃～100℃，更优选温度范围为15℃～45℃。
当纤维材料是纤维时，纤维路线可以是完全与反应器主中心轴一致的线性轨迹，如图2所示。纤维路线可以替代地为图3所示正弦轨迹，在这种情况下，电磁分布沿纤维周期性变化，这能够得到沿纤维长度均匀分布的特定的纤维机械性能和纤维化学性能。另外，正弦纤维路线能够偏离反应器的几何中心，也产生相似的效果。替代地能够设计适宜地置于反应器中的插入件，以产生相似的周期性的纤维处理效果。另外，能够应用具有诸如可变厚度的这种插入件，产生轴向电磁场的梯度分布，以与纤维在自反应器入口至其出口的吸收性的变化相匹配。后一种情况能够用于线性的纤维路线，仍在反应器的入口至出口产生梯度。其它变种，例如具有可变波幅的正弦纤维路线，或者，非圆形而是惰圆形腔横截面，能够在本发明范围之中，本发明范围不应限制在上述替代结构和纤维路线形状中。
在优选实施方案中，氮气或空气能够循环经过反应器以排出水蒸汽。
在微波反应器出口，出来的纤维材料的温度优选为100℃以下，更优选为45℃以下。
在微波反应器出口，纤维材料可以经受其它处理。例如，其可以进一步经受加热或表面处理或采用各种聚合物溶液涂布，例如，用于气流生产线的环氧胶乳配方。其也能经受等离子、静电放电或电晕处理。
通过对本发明方法反应器进行特定设计，将初始沿其长度具有固定微波损失率的纤维暴露于遍及其整个长度均相同的电磁场强度中，除了作为特定边界的入口和出口之外。所以，纤维沿其长度完全经受各向同性处理，因而纤维在强度、模量、残余水含量、捻度均匀性和永久性成形等方面均显示恒定性能。
经过本发明方法得到的永久性成形的纤维没有内部龟裂。其形态和密度几乎保持不变。它们在加工期间不收缩。其特定断裂强度通常为约2.65～约33.5cN/dtex(约3～约38g/d，优选约15～约38g/d)，特定模量约8.33～约2297cN/dtex(约10～约2500g/d，优选约1000～约2500g/d)。
现参见下列实施例更详细地解释本发明。
实施例
实施例1
将Kevlar29对位芳族聚酰胺纱线普通筒管用作下述所有实施例的原材料，该纱线由1000根1.5d/f的丝组成，其总线密度相当于1670dtex。此后该材料称作K29。采用ASTM D885-98测定K29的含湿量为5.9重量％。
采用SAURER ALLMA弹性加捻机(elasto-twister)AZB 200/240Kevlar，设定为500tpm，将足量K29纱加捻，直接卷绕在塑料圆筒纱管上，已知所述纱管耐水，在水中暴露没有发现可观的溶胀或收缩。下文将加捻500tpm的K29纱线称作M3D。采用计捻器Zeigle D311确认实际tpm为609tpm，相对于500tpm设定点这是相当普通的偏离，因为这是采用手工控制加捻机而得的高捻度。
使50cm M3D样品自由松驰，使其解捻至其自然平衡水平。采用计捻器，使M3D松驰样品完全解捻，测定残余捻度。通过驱使针穿过丝束中部并沿丝束轴运动确认零捻水平。针在轴向应该能够从样品的一个边界自由运动到另一个边界，不发生因针受到阻碍而停止运动的情况。残余捻度经测定为309tpm，即初始捻度的51％。所以永久性为51％。松驰样品的水含量没有变化，约为5.9重量％。
SEM(扫描电子显微)分析M3D样品的形态表明，丝没有发生变化，特别是未发现与丝的纵轴平行的龟裂。图4表示M3D丝束的横截面，而图4a表示M3D单根丝的没有发生变化的横截面。所谓没有发生变化的横截面意指横截面未受破坏，换句话说，横截面没有龟裂。
实施例2
采用SAURER ALLMA弹性加捻机(elasto-twister)AZB 200/240Kevlar，设定为500tpm，将足量K29纱加捻，直接卷绕在塑料圆筒纱管上，已知所述纱管耐水，在水中暴露没有发现可观的溶胀或收缩。下文将加捻500tpm的K29纱线称作M3D。采用计捻器Zeigle D311确认实际tpm为617tpm，相对于500tpm设定点这是相当普通的偏离，因为这是采用手工控制加捻机而得的高捻度。
将足够数量的M3D筒管在装有去离子水的容器中浸渍48hr，下文称所得纤维为M1-500。采用ASTM D885-98测定M1-500的湿含量为22.1重量％。
使50cm M1-500样品自由松驰，使其解捻至其自然平衡水平。采用计捻器，使M1-500松驰样品完全解捻，测定残余捻度。通过驱使针穿过丝束中部并沿丝束轴运动确认零捻水平。针在轴向应该能够从样品的一个边界自由运动到另一个边界，不发生因针受到阻碍而停止运动的情况。残余捻度经测定为409tpm，即初始捻度的66％。所以永久性为66％。
SEM(扫描电子显微)分析M1-500样品的形态表明，丝没有发生变化，特别是未发现与丝的纵轴平行的龟裂。图5表示M1-500丝束的横截面，而图5a表示M1-500单根丝的没有发生变化的横截面。
实施例3
采用SAURER ALLMA弹性加捻机(elasto-twister)AZB 200/240Kevlar，设定为500tpm，将足量K29纱加捻，直接卷绕在塑料圆筒纱管上，已知所述纱管耐水，在水中暴露没有发现可观的溶胀或收缩。下文将加捻500tpm的K29纱线称作M3D。采用计捻器Zeigle D311确认实际tpm为611tpm，相对于500tpm设定点这是相当普通的偏离，因为这是采用手工控制加捻机而得的高捻度。
将足够数量的M3D筒管在装有去离子水的容器中浸渍48hr。从容器中取出筒管，以6m/min喂入图1离线处理装置。在圆筒TM010共振腔的相应停留时间为3秒。图2描绘了共振圆筒腔，还提供了其尺寸。进入腔的纤维温度为约20℃，而排出腔的“处理了的”纤维为40℃以下。采用ASTM D885-98方法测定的进入腔的纤维的水含量为22.1重量％，而排出腔的“处理了的”纤维为18.8重量％。排出纤维此后称作M3A，卷绕在圆筒塑料纱管上。
使50cm M3A样品自由松驰，使其解捻至其自然平衡水平。采用计捻器，使M3A松驰样品完全解捻，测定残余捻度。通过驱使针穿过丝束中部并沿丝束轴运动确认零捻水平。针在轴向应该能够从样品的一个边界自由运动到另一个边界，不发生因针受到阻碍而停止运动的情况。残余捻度经测定为589tpm，即初始捻度的96％。所以永久性为96％。
SEM(扫描电子显微)分析M3A样品的形态表明，丝没有发生变化，特别是未发现与丝的纵轴平行的龟裂。图6表示M3A丝束的横截面，而图6a表示M3A单根丝的没有发生变化的横截面。
实施例4
采用SAURER ALLMA弹性加捻机(elasto-twister)AZB 200/240Kevlar，设定为500tpm，将足量K29纱加捻，直接卷绕在塑料圆筒纱管上，已知所述纱管耐水，在水中暴露没有发现可观的溶胀或收缩。下文将加捻500tpm的K29纱线称作M3D。采用计捻器Zeigle D311确认实际tpm为604tpm，相对于500tpm设定点这是相当普通的偏离，因为这是采用手工控制加捻机而得的高捻度。
M3D筒管以6m/min喂入图1离线处理装置。在圆筒TM010共振腔的相应停留时间为3秒。图2描绘了共振圆筒腔，还提供了其尺寸。进入腔的纤维温度为约20℃，而排出腔的“处理了的”纤维为40℃以下。采用ASTM D885-98方法测定的进入腔的纤维的水含量为5.9重量％，而排出腔的“处理了的”纤维为1.5重量％。排出纤维此后称作M3C，卷绕在圆筒塑料纱管上。
使50cm M3C样品自由松驰，使其解捻至其自然平衡水平。采用计捻器，使M3C松驰样品完全解捻，测定残余捻度。通过驱使针穿过丝束中部并沿丝束轴运动确认零捻水平。针在轴向应该能够从样品的一个边界自由运动到另一个边界，不发生因针受到阻碍而停止运动的情况。残余捻度经测定为483tpm，即初始捻度的80％。所以永久性为80％。
SEM(扫描电子显微)分析M3C样品的形态表明，丝没有发生变化，特别是未发现与丝的纵轴平行的龟裂。图7表示M3C丝束的横截面，而图7a表示M3C单根丝的没有发生变化的横截面。
实施例5
采用SAURER ALLMA弹性加捻机(elasto-twister)AZB 200/240Kevlar，设定为500tpm，将足量K29纱加捻，直接卷绕在塑料圆筒纱管上，已知所述纱管耐水，在水中暴露没有发现可观的溶胀或收缩。下文将加捻500tpm的K29纱线称作M3D。采用计捻器Zeigle D311确认实际tpm为583tpm，相对于500tpm设定点这是相当普通的偏离，因为这是采用手工控制加捻机而得的高捻度。
将足够数量的M3D筒管在装有去离子水的容器中浸渍48hr。从容器中取出筒管，以50m/min喂入图1离线处理装置。在圆筒TM010共振腔的相应停留时间为0.4秒。图2描绘了共振圆筒腔，还提供了其尺寸。进入腔的纤维温度为约20℃，而排出腔的“处理了的”纤维为40℃以下。采用ASTM D885-98方法测定的进入腔的纤维的水含量为22.1重量％，发现排出腔“处理了的”纤维的水含量重量百分数几乎没有变化。排出的纤维下文称作M4A，卷绕在塑料圆筒形纱管上。
使50cm M4A样品自由松驰，使其解捻至其自然平衡水平。采用计捻器，使M4A松驰样品完全解捻，测定残余捻度。通过驱使针穿过丝束中部并沿丝束轴运动确认零捻水平。针在轴向应该能够从样品的一个边界自由运动到另一个边界，不发生因针受到阻碍而停止运动的情况。残余捻度经测定为357tpm，即初始捻度的61％。所以永久性为61％。
SEM(扫描电子显微)分析M4A样品的形态表明，丝没有发生变化，特别是未发现与丝的纵轴平行的龟裂。图8表示M4A丝束的横截面，而图8a表示M4A单根丝的没有发生变化的横截面。
样品 初始 捻度 松驰残余捻度   永久性％残余捻度
  M3D对照实施例1   609   309   51
  M1-500实施例2   617   409   66
  M3A实施例3   611   589   96
  M3C实施例4   604   483   80
  MA4实施例5   583   357   61
这些结果表明经受本发明方法的纤维材料能够保持其形状的高达96％。

Claims (12)

1.赋予成形的非热塑性纤维材料以永久性的方法，包括使所述成形的非热塑性纤维材料在0.2g/d以下的张力下经受由单模横磁010型圆筒形共振腔微波反应器产生的恒定和均匀分布的电磁场的作用，
-恒定和均匀分布的电磁场在5MHz～500GHz的频率下运行，
-成形的非热塑性纤维材料以0.01～1200m/min的速度通过恒定和均匀分布的电磁场进行处理，
-成形的非热塑性纤维材料的升温速度为300℃/s以下，
-成形的非热塑性纤维材料包含i)至少一种含有氨基基团的聚合物结构和ii)至少0.05重量％含水组合物。
2.权利要求1的方法，其中含有氨基基团的聚合物结构包括聚酰胺、聚胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、其共混物和混合物。
3.权利要求2的方法，其中含有氨基基团的聚合物结构是芳族聚酰胺。
4.权利要求3的方法，其中芳族聚酰胺包括聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯二甲酰对苯二胺。
5.权利要求1的方法，其中非热塑性纤维材料还包含至少一种热塑性聚合物。
6.权利要求1的方法，其中含水组合物是以游离形式和束缚形式存在于纤维材料中的水。
7.权利要求1的方法，其中排出的纤维材料的温度为45℃以下。
8.权利要求1的方法，其中所述纤维材料是纤维。
9.权利要求8的方法，其中所述纤维是加捻了的。
10.通过权利要求1的方法得到的永久性成形的非热塑性纤维材料。
11.包含权利要求10的永久性成形的非热塑性纤维材料的结构。
12.赋予加捻的对位芳族聚酰胺纤维以永久性的方法，包括使所述纤维在0.2gpd以下的张力下经受由单模横磁010型圆筒形共振腔微波反应器产生的恒定和均匀分布的电磁场的作用，
-均匀分布的电磁场在5MHz～500GHz的频率下运行，
-纤维以0.01～1200m/min的速度通过微波反应器进行处理，
-纤维的升温速度为300℃/s以下，
-纤维包含至少0.05重量％含水组合物。
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