CN1608153B - 复合纱及其制造方法和形成的纺织结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由连续长纱和聚合物材料组成的复合纱，所述连续长纱这样获得：将由有机或无机材料制成的纤维或天然纤维纺纱而得到。本发明的特征在于：所述纱线的连续纤维均匀地分散于所述聚合物材料内，使得每根纤维都被所述聚合物材料所包覆。本发明也涉及一种制造这样的复合纱的方法，还涉及一种纺织结构体，该结构体可以由至少一种本发明的复合纱得到。

Description

复合纱及其制造方法和形成的纺织结构体
技术领域
本发明涉及一种技术和产业上使用的复合纱，它能够组合入所有类型的纺织结构中，尤其组合入这样的织物网，它适于任何一种特定应用或任何规格，例如用于制备遮板或帘子的织物网。更具体地说，本发明涉及一种能够由包覆工艺获得的复合纱。
背景技术
众所周知，由本发明申请人制造和销售的技术复合纱包括：
-芯部，包含连续长纱，尤其是由无机材料例如玻璃、或有机材料例如聚酯、聚酰胺或聚乙烯醇制成的连续长纱；
-鞘部或套层，包含基质材料，该基质材料由加入到并分散在基质中的至少一种氯化聚合物材料例如聚氯乙烯(PVC)和阻燃矿物质填料，和增塑剂组成。
这样的纱线优选而非必需由包覆工艺这样制得：用含有氯化聚合物材料例如聚氯乙烯和增塑剂的塑溶胶包覆芯部至一层或多层，然后使塑溶胶在芯部周围凝胶化。
由这样的纱线得到的技术织物，当它们用于各种场合，尤其用于建筑物内部或外部，例如用作遮板时，必须满足国家或国际法规和/或民法或政府规章所规定的阻燃要求。
德意志联邦共和国的法规规定：根据火焰燃烧的样品长度，根据燃烧烟雾的温度，将这样的织物分为很多等级。这些等级用字母B1-B3表示，字母B1表示：能够由含有有机物质的材料得到的最好的阻燃性能。
法国的法规是：根据NF1601和NF P92503标准，将织物也分成各种等级。一方面，其特征在于：尤其根据放出的烟雾来分等级，并由字母F0-F5表示，F3表示：能够由含有卤化聚合物的材料得到的最好性能。另一方面，其特征在于：根据织物的残留起火温度来分等级，用字母M0-M4表示，字母M1表示：能够由含有有机物质的材料得到的最好性能。
已经做了多种尝试来提高这些复合纱的内在阻燃性能。例如采用特定的增塑剂如有机磷酸酯。但是，不幸的是，采用这样的增塑剂会劣化这些纱线的功能性性能(柔软性、滑脱性等)，这样会损害后续的织造，使后续加工更加困难。此外，加入这些增塑剂也增高了烟雾指数。
关于阻燃填料的性能，各种文献都提出了不同类型的化合物或组合物，它们都能够提高内部含有阻燃填料的塑料基质的阻燃性能，但是没有例如纱线形式的阻燃塑胶制备和应用的详细说明。
JP-A-58185637提出一种基于聚氯乙烯的基质的阻燃填料，它包含氯化聚乙烯和一种化合物，该化合物尤其选自锑和铝的氧化物和/或氢氧化物，它还优选含有另一种化合物，该化合物选自锌盐包括硼酸锌和锡基产物例如锡酸锌。
FR-A-2448554提出一种基于聚氯乙烯并加入有稳定剂的基质的增塑剂，该增塑剂由磷酸酯、氢氧化铝填料、阻燃填料组成，该阻燃填料含有氧化锑，任选与硼酸锌组合使用。
但是，上述阻燃填料都不适于将上述复合纱的阻燃性能提高至所需要的程度，同时又不降低其其他性能，例如力学性能。
大幅度提高阻燃填料的重量比也是不可能的，除非是以降低复合纱的功能性性能为代价。
发明内容
本发明的主题涉及一种有覆层的复合纱，它整体上和内在地都表现出提高的阻燃性能，由此有利于热量的耗散，并可以大大降低由本发明复合纱得到的任何织物根据NFP92503标准阻燃测试方法测得的火焰的无规蔓延。
耐温性能有所提高，这是由于纤维均匀地分散于聚合物覆层材料内，使热量被耗散，因为当纤维聚在一起时，它们就构成促使热量传播的择优通道。
本发明的主题是一种复合纱，它由连续长纱和聚合物材料组成，所述连续长纱这样获得：将由有机或无机材料制成的纤维，或天然纤维例如亚麻或棉纤维，纺成纱线。该复合纱的特征在于：所述连续长纱的纤维成分以这样的方式均匀地分散于所述聚合物材料内：使每根纤维都被所述聚合物材料包覆。
该复合纱自身能够单独使用，或作为芯，用于制备通过第二次用聚合物材料包覆而得到的复合纱。
本发明的主题还涉及一种能够由聚合物材料包覆方法而获得的被包覆的复合纱，其特征在于：它包含由上述复合纱组成的芯部；形成于该芯部周围的聚合物材料和芯部的聚合物材料成分具有相同的性质。
依赖于所要求的阻燃性能，该复合纱能够用作芯部，用于制备通过用含有阻燃填料的聚合物包覆而得到的阻燃复合纱。
由此，就可以获得这样的纱线：该纱线采用较少的阻燃填料，而在整体上和内在地表现出提高的阻燃性能。
本发明的主题还涉及这样一种被包覆的阻燃复合纱：它能由含有阻燃填料的聚合物材料进行包覆的方法而获得，其特征在于：它包含由上述复合纱组成的芯部；形成于该芯部周围的聚合物材料和芯部的聚合物材料成分具有相同的性质。
根据本发明，所述包覆能够采用液态单体或聚合物制品来实施。例如，液态聚合物制品通过熔融聚合物，或将聚合物以塑溶胶形式进行分散而获得。例如，液态单体制品由在热量或辐射例如紫外光辐射作用下发生聚合的液态单体组成。
本发明还涉及一种制备复合纱的方法，其特征在于：在采用聚合物材料进行包覆的同时或之前，将由有机或无机材料制成的纤维或天然纤维纺纱而获得的连续长纱，经受纱线的机械开松工序，使纤维分离。
本发明还涉及一种制备复合纱的方法，其特征在于：在采用液态的单体制品或聚合物制品进行初次包覆的同时或之前，将由有机或无机材料制成的纤维或天然纤维纺纱而获得的连续长纱，经受纱线的机械开松工序，使纤维分离。其特征还在于：将得到的复合纱经受用液态单体或聚合物制品进行第二次包覆的工序。
第二次包覆的单体或聚合物优选与第一次包覆的单体或聚合物性质相同。
本发明还涉及一种制备阻燃复合纱的方法，其特征在于：在采用不含阻燃填料的液态的单体制品或聚合物制品进行初次包覆的同时或之前，将由有机或无机材料制成的纤维或天然纤维纺纱而获得的连续长纱，经受纱线的机械开松工序，使纤维分离。其特征还在于：将得到的复合纱用含有阻燃填料的液态单体或聚合物制品进行第二次包覆。
“机械开松”术语应当理解为指：在包覆工序的同时或之前，任何将纤维开松的方法，例如通过施加喷射气流或水流、超声波处理、施加机械压力来将纤维开松，例如将纱线展平，或任何为了使聚合物材料渗入所述纱线的构成纤维内而分离纤维的方法。
本发明的纱线不会表现出从现有技术纱线中会看到的鞘层脱落并有深浅不一的现象。
在不损害织造纱线所要求的纱线实际的功能性性能的情形下，就可以获得上述结果。甚至这些性能还有提高。由此，通过织造这些复合纱而获得的织物由于毛细管虹吸作用的消除或减少，就能够更好地防恶劣气候，由于消除了切断时会发生的纤维脱离现象，它们更容易切断。
“液态单体或聚合物制品”应当理解为指：任何基于单体或聚合物的液态配制物。
“配制物”应当理解为指：任何含有至少一种物质的混合物，例如单体和/或低聚物的分散体、溶液或混合物。
“聚合物分散体”应当理解为指：任何含有有机液体形式或其他形式的添加剂的呈分散状态的聚合物制品。
“塑溶胶”应当理解为指：呈精细分散状态的聚合物、填料和其他添加剂分散在增塑剂内的分散体。
作为聚合物材料，可以使用氯化聚合物、聚硅氧烷、聚氨酯、丙烯酸类聚合物、乙烯/乙酸乙烯酯EVA共聚物、乙烯-丙烯-二烯单体EPDM三元聚合物。
根据本发明，作为氯化聚合物材料的一个例子，可以使用任何能够被增塑的PVC树脂，尤其是能够以塑溶胶形式使用的PVC树脂。
“氯化聚合物材料”术语应当被理解为指：纯的氯化聚合物，或氯乙烯与其他单体共聚的共聚物，或与其他聚合物形成合金的其他氯化聚合物。
在能够与氯乙烯共聚的单体中，尤其可以提到的有：烯烃例如乙烯；饱和羧酸的乙烯酯例如乙酸乙烯酯、丁酸或马来酸的乙烯酯；卤化乙烯的衍生物例如1，1-二氯乙烯；以及丙烯酸或甲基丙烯酸的酯例如丙烯酸丁酯。
作为氯化聚合物，尤其可以提到的有：聚氯乙烯、超氯化的PVC、聚1，1-二氯乙烯和氯化聚烯烃。
本发明的氯化聚合物材料的卤含量优选而不局限于40-70重量％。
根据本发明，作为聚硅氧烷聚合物材料，可以使用有机聚硅氧烷，尤其是含有或不含稀释剂的聚硅氧烷树脂和弹性体。
根据本发明，作为聚氨酯聚合物材料，可以使用任何由含有氨基甲酸乙酯或-NHCOO-单元的烃链形成的材料。
关于连续长纱，其自身由一种或多种连续长丝或纤维组成。其化学性质可以是有机的，例如由聚酯、聚酰胺、聚乙烯或丙烯酸类聚合物制成，由天然物质制成，例如亚麻或棉，或是无机的，例如由玻璃或二氧化硅制成。应当明白：其熔点必须高于聚合物材料的加工温度。
阻燃填料选自硼酸锌、氢氧化铝、三氧化锑和羟基锡酸锌、钼化合物、卤化的衍生物、含有活性卤原子的化合物、磷化合物和膨胀体系。
除了阻燃填料，其他填料也可以加入，并分散于液态单体或聚合物制品中。例如颜料填料、二氧化硅、滑石粉、玻璃珠和/或稳定剂。在该情形下，无机材料在复合纱重量中的总含量明显就变化了或受到影响。
在使用塑溶胶的情形下，本发明保留使用常规的增塑剂的可能性，例如这样的增塑剂，它含有至少一种邻苯二甲酸酯，由此不会损害纱线在后续织造过程中的功能性性能。
本发明也可以将阻燃填料的重量比限制到不超过塑性基质的50％。超过50％，就会损害复合纱的性能尤其是力学性能。
纱线的所有技术性能都有提高。更具体地说，应当注意并记录：形成于芯部周围的聚合物材料的均匀分散性、防毛细效应的性能、遮蔽的均匀性和鞘部对芯部的粘合性。
在使用PVC塑溶胶的情形下，不必加入异氰酸酯类型的粘合剂。
附图说明
图1显示了现有技术的阻燃复合纱的横剖面；
图2显示了本发明阻燃复合纱的横剖面。
具体实施方式
从附图中可以观察到：纤维1均匀地分散于以液态施加并随后冷却或聚合的单体或聚合物制品2中。根据本发明，第二覆层3也均匀地分散于复合纱上。
下面的表格示出了尤其采用氯化聚合物材料即PVC情形下的所有性能，并与常规包覆纱进行了对比。
 
标准包覆 本发明的包覆
纱线 加捻>40圈 采用加捻<40圈的可能性
第一覆层 1500mPa·s阻燃PVC塑溶胶：-PVC树脂＝100phr-填料(阻燃)含量＝15-25phr-增塑剂含量＝30-50phr-稳定剂＝2-10phr纱线直径：0.3mm           30mPa·s塑溶胶：-PVC树脂＝100phr-填料含量＝0-增塑剂含量＝60-70phr-稳定剂＝2-10phr施加程度＝65-90％    
第二覆层 阻燃PVC塑溶胶，与第一覆层相同 1500mPa·s阻燃PVC塑溶胶；施加程度＝30-50％：-PVC树脂＝100phr-填料(阻燃)含量＝15-25phr-增塑剂含量＝30-50phr-稳定剂＝2-10phr         
 
标准包覆 本发明的包覆
包覆纱的性能 LOI＝30.7％：-略微有深浅不一现象-略微有鞘部脱落现象-阻燃剂含量＝8-15％第一覆层：+45％PVC第二覆层：+24％PVC  LOI＝30％：-没有深浅不一现象-没有鞘部脱落现象-阻燃剂含量降低了约60％-阻燃剂含量＝10％-没有烟囱效应第一覆层：+41％PVC第二覆层：+30％PVC     
 
织物的性能 -M1 B1-略微有深浅不一现象-略微有鞘部脱落现象(鞘部在机械应力作用下破裂) -M1保持，而且更均匀-B1在应力作用下力学性能的稳定性(玻璃纱不会损害)-没有深浅不一现象-没有鞘部脱落现象-没有纤维脱离现象-没有毛细管效应         
施加程度是纱线的浸渍量--它由下式表示：
Figure S02826251419960424D000071
LOI表示有限氧指数，它由NF G07128标准确定。
要制备本发明的配制物，基于氯化聚合物例如PVC，采用下述成分，示例如下：
树脂：
a.PVC树脂
VINNOLIT P4472，VINNOLIT P70，VINNOLIT P70PS(Vinnolit)，SELIN372No.(Selvan)；
b.填料树脂
LACOVYL B1050(Atofina)，VINNOLIT C65V(Vinnolit)，VINNOLIT C66(Vinnolit)，C66W。
增塑剂：
DINP(JAYFLEX DINP，PALATINOL N(BASF)，VESTINOL9(Oxeno))，TXIB(Eastman TXIB)，DIDP(JAYFLEX DIDP(Exxon)，PALATINOL Z(BASF))，BBP(SANTICIZER 206)(Ferro)。
稳定剂：
a.热稳定剂
基于Pb(BAEROSTAB V220)(Baerlocher)
基于钡和锌的有机盐(LASTABDC 261GL(Lagor)，MARK BZ561(Witco))
基于硫代锡(BAEROSTAB M62A)(Baerlocher)
b.紫外光稳定剂
苯并三唑或苯并苯基酮(TINUVIN320，TINUVIN571，TINUVIN P(Witco))。
填料：
乳浊化填料：硫化锌ZnS(SACHTOLIT L(Sachtleben))，二氧化钛(Kronos)。
阻燃剂：
硼酸锌(FIREBREAK ZB(US Borax))
氢氧化铝(Alumina SH5)(Omya)
三氧化锑(锑的氧化物/TIMONOX)(Sica，Campine，plc)
羟基锡酸锌(STORMFLAM ZHS(Joseph Storey))
添加剂：
粘度调节剂/流变调节剂：VISCOBYK-4013，CAB-O-SIL，EXXSOL D80(Byk-Chemie，Cabot，Exxon)。
湿润剂：DISPERPLAST-1142(Byk-Chemie)
由于玻璃易于热量耗散，用通过织造本发明的阻燃纱线而获得的织物，在根据NF92503标准进行的阻燃测试中，火焰传播的现象被大大降低，因为聚合物材料更好地分散于纤维芯部，由此储存的热量能够更好地通过纤维被耗散。
该最佳的耗散就使它可以从整体上降低包覆的阻燃复合纱内的阻燃填料的含量。
下面的实施例具体示出了本发明，尤其是采用聚硅氧烷基聚合物材料的情形。
根据本发明方法，通过包覆矿物质纱线/连续的玻璃纤维/连续的玻璃长丝，也就是说，在用基于聚硅氧烷聚合物的液态聚合物制品进行包覆的同时或之前，通过机械开松纱线，使之敞开，就可以获得本发明的不含卤原子的包覆的阻燃复合纱。
进行包覆的配制物定义为：粘度为500-10,000mPa·s，优选为1000-5000mPa·s，采用RVT布氏粘度计在25℃温度下测得，该粘度计的转速为20rpm，用第4号轴。
包覆采用这样的配制物进行，它含有如下成分：
聚硅氧烷              100phr
溶剂/水               0-50phr
填料(颜料，阻燃剂等)  0-20phr
交联剂                2-6phr
添加剂                0-5phr
添加剂                0-5phr
采用的聚硅氧烷的例子如下所述。
ELASTOSIL RD6635，RD3151或45539 WP(Wacker)，RHODOSIL RTV1519(Rhodia)，DOW FC227TS(道氏康宁公司)，购自道氏康宁公司的9050/30P，购自Wacker的6600F，购自道氏康宁公司的SILASTIC LPX，购自罗迪阿公司的SILICOLEASE UV POLY200和UV CATA211。
稀释剂选自甲苯、二甲苯、白色酒精和水。
填料由例如以下成分组成：FIREBREAK ZB硼酸锌、氢氧化铝(Omya)、SH5n氧化铝、促进剂例如ELASTOSIL45568VP或HF86(Wacker公司)、阻滞剂HTV-SB(Wacker公司)、斥水剂WS60E(Wacker公司)或玻璃珠(Sovitec)、购自Wacker公司的RAL颜料糊。
通过包覆制成了以下本发明的配制物和复合纱。
实施例1
第一覆层：30％施加度
9050/30P购自道氏康宁公司(3000cp粘度)         100phr
第二覆层：30％施加度
9050/30P                                    100phr
SILASTIC(道氏康宁公司)                       2phr
实施例2
第一覆层：15％施加度
9050/30P购自道氏康宁公司                     100phr
第二覆层：15％施加度
RD3151(Wacker公司)                             100phr
HTV-SB Batch 2(Wacker公司)                     0.5phr
FIREBREAK硼酸锌                                5phr
RAL颜料糊(Wacker公司)                          2phr
ELASTOSIL W交联剂(Wacker公司)                 3phr
实施例3
单覆层：18％施加度
6600 F(Wacker公司)                             100phr
HTV-SB Batch 2(Wacker公司)                     1phr
ATH(Alcan)                                     20phr
ELASTOSIL W交联剂(Wacker公司)                  5phr
甲苯                                            20phr
实施例4
使用的聚硅氧烷是紫外光可交联型的
第一覆层：
SILICOLEASE UV POLY200(Rhodia)                100份
SILICOLEASE UV CATA211(Rhodia)                 2-5份
第二覆层：
SILICOLEASE UV POLY200(Rhodia)                100份
SILICOLEASE UV CATA211(Rhodia)                 2-5份
阻燃填料
颜料。
用本发明的复合纱得到的织物不需后续处理，来提高它们的阻燃性能。
本发明的复合纱在切断时没有纤维脱离现象，它憎水性更强，触感更“柔软”。通过织造而获得的织物具有耐污性。
本发明的复合纱能够加入到任何纺织结构中，或编织成任何所要求的纺织结构中，无论是二维(网、织物等)还是三维(例如编带)。
复合纱可以先切断，并分成初级纱，它们可以以非织造织物结构体的形式例如垫子，彼此混杂并固定。混杂的初级纱可以用合适的粘合剂物质浸渍而固定，或通过鞘部聚合物材料的热熔融而固定。
而且，复合纱自身可以编成任何合适的针织物结构，但是它也可以与其他纱线一同编织，无论是否根据本发明的方式，以便构成不同的两维或三维结构体。在后一种情形下，可以有网眼，其中本发明的纱线与无论是否是本发明的其他纱线交织并固定；也可以有织物，其中本发明的复合纱与无论是否是本发明的其他经纱和/或纬纱一同织造。
本发明的一个很具体的应用涉及一种制造这样的技术织物的方法，该织物用于制备内用和外用的两种遮板或帘子。
测试阻燃性能后，所有这些织物都表现出：既满足德国法规的B1级要求，又满足法国法规的M1和F3级的要求。

Claims (13)

1.一种能够由包覆方法获得的复合纱，所述包覆采用液态单体或含有聚合物材料的聚合物制品进行；其特征在于：该复合纱包含由连续长纱和聚合物材料组成的芯部；所述连续长纱这样获得：将由有机或无机材料制成的纤维或天然纤维纺纱而得到；所述连续长纱的纤维成分以这样的方式均匀地分散于所述聚合物材料内：使得每根纤维都被所述聚合物材料包覆，形成于该芯部周围的材料与芯部的聚合物材料成分具有相同的性质。
2.如权利要求1所述的复合纱，其特征在于，所述的液态单体或聚合物制品还含有阻燃填料。
3.如权利要求1-2中任一项所述的复合纱，其特征在于所述连续长纱的纤维由选自聚酯、玻璃或二氧化硅的无机或有机材料制成。
4.如权利要求1-2中任一项所述的复合纱，其特征在于所述聚合物材料选自氯化聚合物。
5.如权利要求4所述的复合纱，其特征在于所述氯化聚合物材料选自聚氯乙烯、超氯化PVC、聚1，1-二氯乙烯和氯化聚烯烃。
6.如权利要求1-2中任一项所述的复合纱，其特征在于所述聚合物材料选自有机聚硅氧烷。
7.如权利要求1-2中任一项所述的复合纱，其特征在于所述聚合物材料选自聚氨酯。
8.如权利要求2所述的复合纱，其特征在于所述阻燃填料选自硼酸锌、氢氧化铝、三氧化锑和羟基锡酸锌。
9.一种制备复合纱的方法，其特征在于：在采用液态的单体或聚合物制品进行初次包覆之前，将由有机或无机材料制成的纤维纺纱而获得的连续长纱，经受纱线的机械开松工序，使纤维分离；
将得到的复合纱采用液态单体或聚合物制品进行第二次包覆。
10.一种制备阻燃复合纱的方法，其特征在于：在采用不含阻燃填料的液态的单体或聚合物制品进行初次包覆之前，将由有机或无机材料制成的纤维纺纱而获得的连续长纱，经受纱线的机械开松工序，使纤维分离；
将得到的复合纱用含有阻燃填料的液态单体或聚合物制品进行第二次包覆。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的第二次包覆采用的单体或聚合物与第一次包覆采用的单体或聚合物具有相同的性质。
12.一种纺织结构体，其特征在于：它能够由至少一种如权利要求1-8中任一项所述的复合纱得到。
13.如权利要求12所述的纺织结构体，其特征在于，所述的纺织结构体为一种织物。
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