專(zhuān)利名稱(chēng)：耐熱卷曲變形紗的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有耐熱高功能纖維如芳族聚酰胺等的耐熱卷曲變形紗的制造方法。更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有良好的拉伸伸長(zhǎng)率和良好外觀、能夠賦予機(jī)織物或針織物彈性和膨松性的耐熱卷曲變形紗的制造方法。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種方法，包括熱定形耐熱高功能纖維的加捻紗以制造卷曲值(snarl value)不超過(guò)6.5的熱定形紗，以及解捻該熱定形紗。
本發(fā)明還涉及一種用于以工業(yè)規(guī)模制造耐熱卷曲變形紗的方法，其特征在于，上述的特定加捻過(guò)程后，優(yōu)選在減壓下進(jìn)行高溫高壓水蒸汽處理或高溫高壓水處理。
另外，本發(fā)明涉及適于以工業(yè)規(guī)模制造由纖維如芳族聚酰胺纖維等制成的耐熱卷曲變形紗的筒管。
背景技術(shù)：
普通的熱塑性合成纖維如尼龍或聚酯纖維在約250℃左右熔融。但是，耐熱高功能纖維如芳族聚酰胺纖維、全芳香族聚酯纖維和聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維在250℃左右不熔融，這些纖維的分解溫度為約500℃左右。非耐熱普通纖維如尼龍或聚酯纖維的限氧指數(shù)(limitedoxygen index)為約20左右，并且這些纖維在空氣中燃燒良好。但是，耐熱高功能纖維如上述那些的限氧指數(shù)為至少約25，并且這些纖維當(dāng)與火焰熱源靠近時(shí)可以在空氣中燃燒，但是如果離開(kāi)火焰時(shí)不能持續(xù)燃燒。這樣，耐熱高功能性能具有優(yōu)良的耐熱和阻燃性。例如，作為一種耐熱高功能纖維，芳族聚酰胺纖維對(duì)在受到火焰和高溫的高危險(xiǎn)場(chǎng)合使用的衣物如消防服、賽手服、鋼鐵工人服、焊工服等是有利的材料。尤其是具有耐熱性和高韌性?xún)?yōu)點(diǎn)的對(duì)位芳族聚酰胺在運(yùn)動(dòng)服、工作服和其他需要具有高撕裂強(qiáng)度和耐熱的服裝中大量使用。另外，用刃具難以將其切斷，因此該纖維也在作業(yè)用的手套中使用。另一方面，間位芳族聚酰胺纖維不僅耐熱，而且具有良好的耐候性和耐化學(xué)品性，并且用于消防服、絕熱過(guò)濾器和電絕緣材料等。
迄今為止，當(dāng)耐熱高功能纖維制成織物如服裝時(shí)，僅僅是使用這種纖維的非卷曲長(zhǎng)絲紗或短纖紗形式。但是，當(dāng)將這樣的非卷曲長(zhǎng)絲紗或短纖紗機(jī)織或針織成織物，并用織物制成諸如消防服、賽手服和工作服的服裝時(shí)，所得到的服裝彈性很差，因?yàn)榧喚€本身是沒(méi)有彈性的。因此，當(dāng)服裝被穿著時(shí)，它們不適合運(yùn)動(dòng)和作業(yè)活動(dòng)。特別是由非卷曲長(zhǎng)絲紗和短纖紗制成的作業(yè)用手套不適合用在處理精密部件的飛行器工業(yè)領(lǐng)域和情報(bào)機(jī)工業(yè)領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈儾贿m合運(yùn)動(dòng)和作業(yè)活動(dòng)。在那些工業(yè)領(lǐng)域中使用上述的手套經(jīng)常造成生產(chǎn)率低。因此，希望對(duì)耐熱纖維制品的諸如在作業(yè)活動(dòng)中穿著感覺(jué)不舒服的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。
通過(guò)使用熱定形，很容易從諸如尼龍或聚酯纖維的普通熱塑性合成纖維制成高度卷曲的長(zhǎng)絲紗。例如，已知一種用于卷曲的假捻法，其中對(duì)熱塑性合成纖維加捻，熱定形，然后冷卻。還已知一種用于卷曲的填塞箱法(stuffing box method)，其中將熱塑性合成纖維強(qiáng)行塞入矩形空間中，然后熱定形。
另一方面，在與上述的假捻法或填塞箱法中相同的工藝條件和過(guò)程下，不可能或難以制作耐熱高功能纖維的卷曲長(zhǎng)絲紗，因?yàn)槟蜔岣吖δ芾w維是非熱塑性的，因此熱定形性差。適于耐熱高功能纖維的卷曲方法還沒(méi)有建立，因此耐熱高功能纖維僅僅是以非卷曲連續(xù)長(zhǎng)絲紗或短纖紗的形式使用。
但是，關(guān)于耐熱高功能卷曲變形紗和卷曲耐熱高功能纖維的方法的研究和提議很多。具體地，通過(guò)選擇紡紗條件，不使用特殊的卷曲方法和裝置從耐熱纖維如全芳香族聚酰胺纖維制作耐熱卷曲纖維的方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)19818/1973)；將諸如對(duì)位全芳香族聚酰胺等的光學(xué)各向異性紡絲液進(jìn)行干噴濕法紡絲法后，室溫下在填塞箱中進(jìn)行卷曲，然后以松弛狀態(tài)干燥的非加熱填塞箱法(日本專(zhuān)利公開(kāi)114923/1978)；將諸如對(duì)位芳族聚酰胺纖維的高彈性纖維與低彈性纖維混合，進(jìn)行卷曲的填塞箱法(日本專(zhuān)利公開(kāi)192839/1989)；通過(guò)將由芳族聚酰胺與硫酸構(gòu)成的光學(xué)各向異性紡絲液在特定條件下進(jìn)行濕-干式紡絲制作芳族聚酰胺自卷曲長(zhǎng)絲紗的方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)27117/1991)；還已知在不低于芳族聚酰胺纖維開(kāi)始分解的溫度、但低于纖維的分解點(diǎn)的溫度下(對(duì)于間位芳族聚酰胺纖維，該溫度為390℃或更高，但低于460℃)，通過(guò)非接觸式加熱器假捻和卷曲芳族聚酰胺纖維，然后進(jìn)行松弛熱處理的連續(xù)處理方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)280120/1994)。但是，所有的已知方法仍不能解決如何實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制容易性、簡(jiǎn)化生產(chǎn)線、高生產(chǎn)率和降低成本這些突出的技術(shù)問(wèn)題。因此，現(xiàn)狀是在制造過(guò)程中的品質(zhì)劣化盡可能地減少、并且在工業(yè)上成功地制作出了具有良好的拉伸伸長(zhǎng)率的耐熱卷曲變形紗的方法還沒(méi)有。
發(fā)明的公開(kāi)鑒于上述的相關(guān)技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造含有耐熱高功能纖維的卷曲變形紗的方法，從生產(chǎn)率、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)成本等方面考慮，該方法具有實(shí)用性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供彈性拉伸模量、耐熱性、韌性和外觀優(yōu)良，熱處理時(shí)纖維的品質(zhì)劣化盡可能地減少的卷曲變形紗。
本發(fā)明的部分發(fā)明者曾提供了一種制造耐熱卷曲變形紗的方法，該方法包括將耐熱高功能纖維如芳族聚酰胺等加捻，進(jìn)行高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水處理(以下總稱(chēng)為高溫高壓水蒸汽處理)，然后解捻(日本專(zhuān)利公開(kāi)361825/1999)。
我們，即本發(fā)明者為達(dá)到上述的目的進(jìn)行了刻苦研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在包括耐熱高功能纖維加捻、熱定形加捻的紗，然后對(duì)熱定形的紗解捻的耐熱卷曲變形紗制造方法中，當(dāng)熱定形紗的卷曲值不超過(guò)6.5時(shí)，產(chǎn)品的捻固定得很好。我們還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)上述方法制造的耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率足以提供有彈性的機(jī)織物或針織物，并且可以使用所述的織物獲得拉伸伸長(zhǎng)率良好、耐熱性?xún)?yōu)良、高韌性和良好外觀的理想服裝(例如，消防服、賽手服、鋼鐵工人服、焊工服等)。
本發(fā)明者為改進(jìn)上述方法從而以工業(yè)規(guī)模制造耐熱卷曲變形紗，進(jìn)一步進(jìn)行了研究。
具體地，在通過(guò)包括高溫高壓水蒸汽處理的方法以工業(yè)規(guī)模制造耐熱卷曲變形紗時(shí)，存在通過(guò)高溫高壓水蒸氣進(jìn)行的熱定形在筒管及其內(nèi)部間不均勻的問(wèn)題。即，在以工業(yè)規(guī)模制造耐熱卷曲變形紗時(shí)，為更有效、更便宜地制造產(chǎn)品，優(yōu)選通過(guò)增加筒管周?chē)募唽雍穸龋ㄟ^(guò)一次高溫高壓水蒸汽處理能處理盡可能多的紗線。但是，此時(shí)筒子紗(yarn cheese)或玉米狀筒子紗(yarn corn)內(nèi)部沒(méi)有供給高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水(以下僅稱(chēng)為“高溫高壓水蒸汽”)，并且筒子紗或玉米狀筒子紗的內(nèi)部紗(卷繞在靠近圓筒的部分上的紗)沒(méi)有充分熱定形。另一方面，當(dāng)高溫高壓水蒸汽充分透入筒子紗或玉米狀筒子紗的內(nèi)部區(qū)(以下稱(chēng)為內(nèi)部)并且通過(guò)延長(zhǎng)處理時(shí)間使內(nèi)部充分熱定形時(shí)，筒子紗或玉米狀筒子紗的表面紗(卷繞在遠(yuǎn)離圓筒的部分上的紗)因熱發(fā)生劣化。
為改善上面的問(wèn)題我們也進(jìn)行了刻苦的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在進(jìn)行高溫高壓水蒸汽處理前對(duì)蒸壓釜減壓，可以改善表面和內(nèi)部間通過(guò)高溫高壓水蒸汽進(jìn)行的熱定形的均勻性。我們還意外發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用所述的方法，可以縮短高溫高壓水蒸汽處理所需的時(shí)間。通過(guò)使用所述的方法不僅可改善該制造方法的效率，而且可防止高溫高壓水蒸汽處理引起的紗品質(zhì)劣化。
為解決與工業(yè)規(guī)模相伴的上述問(wèn)題我們進(jìn)行了刻苦的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在筒管的圓筒表面和/或凸緣設(shè)置孔徑約2-9mm的大量小通孔，可以向內(nèi)部有效供給高溫高壓水蒸汽，并可以改善表面和內(nèi)部間熱定形的均勻性。特別地我們發(fā)現(xiàn)，上述孔徑范圍是優(yōu)選的，原因在于通孔太小時(shí)，不能充分供給高溫高壓水蒸汽并且通孔有可能被阻塞，而通孔太大時(shí)，發(fā)現(xiàn)在耐熱卷曲變形紗上留有痕跡。
對(duì)于孔面積率我們也進(jìn)行了刻苦的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，孔面積率優(yōu)選在約1-20％左右的范圍內(nèi)。
通過(guò)進(jìn)一步研究，我們，即本發(fā)明者完成了本發(fā)明。
具體地，本發(fā)明涉及以下各項(xiàng)(1)一種制造耐熱卷曲變形紗的方法，包括將耐熱高功能纖維的紗加捻；通過(guò)熱處理對(duì)加捻紗進(jìn)行定捻；和對(duì)定捻的紗解捻，其中定捻的紗的卷曲值不超過(guò)6.5；(2)如上述(1)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率不小于6％；(3)如上述(1)或(2)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中對(duì)加捻紗施加的熱處理是通過(guò)將加捻紗與高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水接觸來(lái)進(jìn)行的；(4)如上述(3)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中用高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水對(duì)加捻紗進(jìn)行的處理在130-250℃范圍的溫度下進(jìn)行；(5)如上述(3)或(4)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其包括通過(guò)將耐熱高功能纖維的加捻紗卷繞在筒管上制作筒子紗或玉米狀筒子紗；將筒子紗或玉米狀筒子紗裝填到蒸壓釜中；降低蒸壓釜的壓力；通過(guò)將加捻紗與高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水接觸而將所述的筒子紗或玉米狀筒子紗的加捻紗定捻；和對(duì)定捻的紗解捻；(6)如上述(5)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中蒸壓釜中減壓后的壓力為5.0×103-5.0×104Pa；(7)如上述(5)或(6)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中用高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水對(duì)加捻紗的處理進(jìn)行0.5-100分鐘；(8)如上述(5)至(7)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中筒子紗或玉米狀筒子紗的紗層厚度不小于15mm，卷繞密度不小于0.5g/cm3；(9)如上述(1)至(8)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中耐熱高功能纖維被加捻到由下式表示的捻參數(shù)K值為5,000-11,000K＝t×D1/2式中t表示纖維的捻數(shù)(轉(zhuǎn)數(shù)/m)；D表示其細(xì)度(tex)；(10)如上述(1)至(9)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中耐熱高功能纖維選自對(duì)位芳族聚酰胺纖維、間位芳族聚酰胺纖維、全芳香族聚酯纖維和聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維；(11)如上述(10)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中對(duì)位芳族聚酰胺纖維是聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺纖維；(12)由上述(1)至(11)的任一項(xiàng)所述的方法制造的耐熱卷曲變形紗；由所述的耐熱卷曲變形紗制成的織物；和由所述的織物制成的服裝；(13)一種處理筒子紗或玉米狀筒子紗的方法，包括通過(guò)將耐熱高功能纖維的加捻紗卷繞到筒管上制作筒子紗或玉米狀筒子紗的步驟；將筒子紗或玉米狀筒子紗裝填到蒸壓釜中的步驟；將裝填了筒子紗或玉米狀筒子紗的蒸壓釜內(nèi)的壓力減至5.0×103-5.0×104Pa的步驟；和通過(guò)向所述的蒸壓釜內(nèi)供給高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水將蒸壓釜內(nèi)的溫度升至130-250℃的步驟；(14)一種耐熱筒管，在其圓筒的表面和/或凸緣上具有大量小通孔，其中小通孔的孔徑為2-9mm，孔面積率為1-20％；(15)如上述(1)至(11)所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中通過(guò)熱處理進(jìn)行的定捻是使用通過(guò)將耐熱高功能纖維的加捻紗卷繞到上述(14)所述的耐熱筒管上制作的筒子紗或玉米狀筒子紗進(jìn)行的；(16)如上述(13)所述的處理筒子紗或玉米狀筒子紗的方法，其中筒管是如上述(14)所述的耐熱筒管；(17)一種用于制造耐熱高功能纖維的耐熱卷曲變形紗的裝置，其包括用于密封蒸壓釜內(nèi)的密封裝置；將蒸壓釜內(nèi)的壓力減至5.0×103-5.0×104Pa的減壓裝置；用于向蒸壓釜內(nèi)供給高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水的供給裝置；用于控制高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水的溫度以保持130-250℃ 0.5-100分鐘的控制裝置；排出蒸壓釜內(nèi)的水的排水裝置和將高壓減至大氣壓的排氣裝置。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1表示測(cè)定熱定形紗卷曲值的試驗(yàn)器的構(gòu)造。圖1中，符號(hào)1表示掛鉤A，符號(hào)2表示掛鉤C，符號(hào)3表示針B，符號(hào)4表示負(fù)荷，符號(hào)5-a表示掛在掛鉤A、針B和掛鉤C上的紗，符號(hào)5-b表示從針B拿掉的紗，符號(hào)6表示刻度板。
圖2表示本發(fā)明的筒管，其上帶有小通孔。圖2中，符號(hào)11表示本發(fā)明的筒管，符號(hào)12表示圓筒，符號(hào)13表示凸緣，符號(hào)14表示小通孔。
圖3表示進(jìn)行高溫高壓水蒸汽處理時(shí)使用的蒸壓釜的示意圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式更具體地說(shuō)，首先將耐熱高功能長(zhǎng)絲紗進(jìn)行第1次加捻(此為初次加捻步驟，其中沿方向S或Z將紗加捻)；然后卷繞到鋁制等的耐熱筒管上；和熱定形定捻，優(yōu)選用高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水處理預(yù)定的時(shí)間。接下來(lái)，通過(guò)沿與初次加捻相反的方向(即，沿方向Z或S)二次加捻將熱定形紗解捻，得到耐熱卷曲變形紗。
在本發(fā)明方法中，初次加捻步驟后，由纖維制成的單纖維變形為具有螺旋狀的復(fù)雜形狀，并且通過(guò)熱處理，優(yōu)選用高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水處理將其形狀固定。然后，通過(guò)沿相反方向加捻而解捻的單纖維保持對(duì)其初次加捻步驟中得到的形狀的記憶，從初次加捻力釋放并試圖隨機(jī)形成其自己的形狀，結(jié)果由單纖維制成的纖維變成卷曲的形式。
優(yōu)選用于本發(fā)明的耐熱高功能纖維的限氧指數(shù)不低于約25，以及差式掃描量熱法測(cè)定的熱分解點(diǎn)不低于約400℃。纖維的實(shí)例有芳族聚酰胺纖維、全芳香族纖維(例如，Kuraray制、商品名Vectran)、聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維(例如，Toyobo制、商品名Zylon)、聚苯并咪唑纖維等。芳族聚酰胺纖維包括間位芳族聚酰胺纖維和對(duì)位芳族聚酰胺纖維。間位芳族聚酰胺纖維的實(shí)例有間位全芳香族聚酰胺纖維如聚間苯撐間苯二甲酰胺纖維(例如DuPont制、商品名Nomex)等。對(duì)位芳族聚酰胺纖維的實(shí)例有對(duì)位全芳香族聚酰胺纖維如聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺纖維(例如，Toray-DuPont制、商品名Kevlar)、對(duì)苯撐-3，4’-二苯醚-對(duì)苯二甲酰胺共聚纖維(例如，Teijin制、商品名Technora)等。
甚至更優(yōu)選的是對(duì)位芳族聚酰胺纖維，特別是聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺纖維。也更優(yōu)選間位芳族聚酰胺纖維。
在本發(fā)明的用于制造耐熱卷曲變形紗的方法中，由耐熱高功能纖維構(gòu)成的紗首先在初次加捻步驟中被加捻。
所述的由耐熱高功能纖維構(gòu)成的紗可以是以長(zhǎng)絲紗或短纖紗的任意形式。所述的紗可以是兩種或更多種不同的所述纖維的混紡紗(co-spun yarn)或合捻紗(co-twisted yarn)的形式。所述的纖維可以是耐熱高功能纖維與其他已知纖維如優(yōu)選的聚酯纖維或尼龍纖維的混紡紗或合捻紗。此時(shí)，優(yōu)選耐熱高功能纖維對(duì)其他纖維的重量百分比不低于約50重量％。
構(gòu)成耐熱高功能纖維的細(xì)絲優(yōu)選由極小直徑的單纖維構(gòu)成。例如，更優(yōu)選總細(xì)度為約22.4-44.4tex(特)，單纖維的細(xì)度為0.17tex，單纖維的數(shù)目為131-262的紗。
用于本發(fā)明的耐熱高功能紗的單纖維細(xì)度為約0.02-1.0tex左右，但優(yōu)選為約0.05-0.5tex左右。單纖維越細(xì)，紗越軟。因此細(xì)的單纖維對(duì)于服裝是優(yōu)選的，但另一方面，在制造耐熱卷曲變形紗的過(guò)程中，單纖維越細(xì)，耐熱卷曲變形紗起毛越多也越難以加工。因此在本發(fā)明中，如上所述，優(yōu)選單纖維的細(xì)度不低于0.02tex。單纖維越粗，越難用刀具將其切斷，粗的單纖維對(duì)于防護(hù)服的用途如作業(yè)手套是優(yōu)選的。但是另一方面，單纖維越粗剛性越高，因此使用粗單纖維時(shí)最終制品如服裝所必需的柔軟度降低。因此，在本發(fā)明中，如上所述，優(yōu)選單纖維的細(xì)度不超過(guò)1.0tex。由所述的單纖維制成的用在本發(fā)明的紗的總細(xì)度沒(méi)有特別的限定，只要紗的細(xì)度好至滿(mǎn)足加捻和解捻的程度即可。但是，紗的總細(xì)度優(yōu)選為約5-400tex左右，因?yàn)檫@樣的紗易于加工。
在加捻步驟，優(yōu)選紗被加捻至由式K＝t×D1/2(式中t表示纖維的捻數(shù)(轉(zhuǎn)數(shù)/m)，D表示其細(xì)度(tex))表示的捻參數(shù)K為約5,000-11,000左右，更優(yōu)選約6,000-9,000左右。希望紗被加捻至上面限定的這樣的合適程度，從而紗被適當(dāng)卷曲至實(shí)用的程度，并且紗的單纖維不會(huì)由于過(guò)度加捻而被切斷。捻參數(shù)K是表示纖維的加捻程度的指標(biāo)，與纖維的粗度無(wú)關(guān)。捻參數(shù)值越大，捻度越高。
作為對(duì)紗加捻的方法，可以使用任何公知的方法。例如，可以使用任何公知的捻絲機(jī)如環(huán)錠捻絲機(jī)、倍捻機(jī)、意式捻絲機(jī)等。
加捻既可以是Z方向也可以是S方向。
上面得到的加捻紗卷繞在由耐熱材料如鋁等制成的筒管上。這里所稱(chēng)的筒管通常是一種紗被卷繞上去的普通筒形繞芯。這里所稱(chēng)的筒子紗是指卷繞到筒管上的紗。特別地，當(dāng)筒管兩端的直徑不同，卷繞的紗的形狀象玉米時(shí)，將其稱(chēng)為玉米或玉米狀筒子紗。加捻絲卷繞到耐熱筒管上時(shí)，不必將其重繞。
優(yōu)選這里使用的筒管由耐熱材料制成，因?yàn)橥补芤艿綗崽幚怼Ｔ谶@里可使用任何公知的耐熱材料包括鋁等，優(yōu)選在本發(fā)明中使用鋁制筒管。
也優(yōu)選用于本發(fā)明的筒管被加工成具有許多小通孔，以使得用高溫高壓水蒸汽處理時(shí)，高溫高壓水蒸汽可以容易地通過(guò)。更優(yōu)選所述的筒管具有許多均勻設(shè)置的小通孔以滿(mǎn)足上述的目的。所述的筒管可以在其整個(gè)表面上即在圓筒的表面和凸緣上具有許多小通孔，或僅在圓筒的表面或凸緣具有。更優(yōu)選所述的筒管在圓筒的表面上具有許多小通孔。
小通孔的形狀沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選圓形。
小通孔的孔徑優(yōu)選為約2-9mm左右，更優(yōu)選約3-5mm左右。所述的孔徑優(yōu)選在所述的范圍內(nèi)，以向筒子紗或玉米狀筒子紗的內(nèi)部供給高溫高壓水蒸汽以及不阻塞這許多通孔，并且不在紗上留下痕跡。
這里，所述的孔徑指孔的最長(zhǎng)部分的寬度。例如，如果通孔為圓形，所述的孔徑指直徑。如果通孔為多邊形，所述的孔徑指最長(zhǎng)的對(duì)角線。如果通孔為橢圓形，所述的孔徑指長(zhǎng)軸。
在許多小通孔中，相對(duì)于簡(jiǎn)管的整個(gè)表面，孔面積率優(yōu)選為約1-20％左右，更優(yōu)選約1.5-10％左右。所述的孔面積率優(yōu)選在所述的范圍內(nèi)，以向筒子紗或玉米狀筒子紗內(nèi)部有效供給高溫高壓水蒸汽。
這里，所述的孔面積率是指許多小通孔的總面積與筒管表面積的比。更具體地，所述的孔面積率由下式計(jì)算。
孔面積率(％)＝{小通孔的總面積/(圓筒表面積+凸緣表面積×2)}×100通過(guò)將加捻紗卷繞到筒管上形成的筒子紗或玉米狀筒子紗的厚度不小于約15mm；其卷繞密度為約0.4-1.0g/cm3左右，更優(yōu)選為約0.5-0.9cm3左右，甚至更優(yōu)選約0.6-0.9cm3左右。優(yōu)選所述的厚度不小于約15mm，以用于工業(yè)規(guī)模制造。從處理后操作方便性的角度，即，為避免卷繞在筒管上的紗松開(kāi)或雜亂，優(yōu)選所述的密度在所述的范圍內(nèi)。
然后，所述的玉米狀筒子紗或筒子紗裝填到蒸壓釜中。
蒸壓釜可以具有內(nèi)部可供給高溫高壓水蒸汽的公知結(jié)構(gòu)。用于本發(fā)明的蒸壓釜的一個(gè)實(shí)例配備有；水蒸汽導(dǎo)管，通過(guò)它供給高溫高壓水蒸汽；排水閥；排氣閥，在處理后通過(guò)它為蒸壓釜放氣；入口嘴，通過(guò)它放入和取出所述的筒子紗或玉米狀筒子紗；和密封裝置，用于密封配有可開(kāi)閉的蓋子的容器。
裝填了所述的筒子紗或玉米狀筒子紗的蒸壓釜中的壓力可隨意降低。優(yōu)選減壓后的壓力為約5.0×103-5.0×104Pa左右，更優(yōu)選為約5.0×103-2.7×104Pa左右。壓力的下限值取決于諸如蒸壓釜的結(jié)構(gòu)這樣的因素，但優(yōu)選為約5.0×103Pa左右，以適應(yīng)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。
如上所述通過(guò)降低壓力除去透過(guò)卷紗層的空氣。結(jié)果，在接下來(lái)的高溫高壓水蒸汽處理過(guò)程中，高溫高壓水蒸汽可在短時(shí)間內(nèi)透入筒子紗或玉米狀筒子紗內(nèi)部，可以改善表面和內(nèi)部間熱定形的均勻性。因此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是包括降壓步驟的方法。
然后，進(jìn)行高溫高壓水蒸汽處理。高溫高壓水蒸汽處理可以任何公知的方式進(jìn)行。優(yōu)選向裝填了筒子紗或玉米狀筒子紗的蒸壓釜供給高溫高壓水蒸汽。
高溫高壓水蒸汽處理的溫度可以為約130-250℃左右，優(yōu)選約130-220℃左右，更優(yōu)選約140-200℃左右。為得到實(shí)用的卷曲變形紗并且不劣化構(gòu)成纖維的性質(zhì)，優(yōu)選上述溫度范圍。
說(shuō)明處理時(shí)的壓力。當(dāng)處理用的高溫高壓水蒸汽是飽和水蒸汽時(shí)，從物理化學(xué)角度來(lái)講，其壓力由其溫度決定。具體地，下限溫度130℃的飽和水蒸汽的壓力為2.70×105Pa，上限溫度250℃的為38.97×105Pa。但是，在本發(fā)明處理中使用的水蒸汽不是僅限定為飽和水蒸汽，其壓力可為約2.7×105Pa至39.0×105Pa左右。不用說(shuō)，水蒸汽壓力不能高于相同溫度的飽和水蒸汽壓力。
特別優(yōu)選高溫高壓水蒸汽處理在約130-250℃左右、優(yōu)選約130-220℃左右、更優(yōu)選約140-200℃左右的溫度，約2.7×105Pa至39.0×105Pa左右、優(yōu)選約2.7×105Pa至23.2×105Pa左右、更優(yōu)選約3.5×105Pa至23.2×105Pa左右的壓力下進(jìn)行。
在本發(fā)明中高溫高壓水可代替高溫高壓水蒸汽使用。此時(shí)，水溫可為約130-250℃左右(但優(yōu)選約130-220℃，更優(yōu)選約140-220℃左右)；水壓可為約2.7×105Pa至39.0×105Pa左右(但優(yōu)選約2.7×105Pa至23.2×105Pa左右，更優(yōu)選約3.5×105Pa至23.2×105Pa)。對(duì)于高溫高壓水處理，上文和下文的表達(dá)“高溫高壓水蒸汽”和“水蒸汽”可分別由“高溫高壓水”和“水”代替。
高溫高壓水蒸汽處理時(shí)間根據(jù)筒子紗或玉米狀筒子紗的纖維量而不同，但不是一概而論。將預(yù)定的溫度保持幾分鐘就足夠了。優(yōu)選處理時(shí)間為約2-100分鐘左右，更優(yōu)選約3-60分鐘左右。在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，特別是在進(jìn)行上述減壓步驟時(shí)，處理時(shí)間為約0.5-100分鐘左右，更優(yōu)選約0.5-60分鐘左右，甚至更優(yōu)選約0.5-30分鐘左右。為使卷繞在筒管上的纖維的表面和內(nèi)部間的熱定形更均勻并且不使構(gòu)成纖維產(chǎn)生任何實(shí)質(zhì)性的劣化，上述處理時(shí)間的限定范圍是優(yōu)選的。
在本發(fā)明中，特征在于熱定形處理(通過(guò)熱處理定捻)后的耐熱高功能卷曲變形紗的卷曲值不超過(guò)6.5。卷曲值的優(yōu)選范圍為約6.5-0左右。更優(yōu)選范圍為約6-0左右，最優(yōu)選范圍為約5-0左右。限定的卷曲值范圍對(duì)于通過(guò)熱處理充分定捻以及得到實(shí)用的卷曲變形紗是優(yōu)選的。
卷曲值由圖1所示的儀器測(cè)定。卷曲變形紗即通過(guò)熱處理定捻后的試樣在適當(dāng)?shù)呢?fù)荷(約(0.98-2.94)×10-2N){1-3gf}下懸掛在掛鉤A、針B和掛鉤C上，然后由掛鉤A和掛鉤C將試樣固定。將負(fù)荷的前端置于試樣與針B接觸的部分上。然后，從針B上拿掉試樣，結(jié)(snarl)靜止在一定的位置上。通過(guò)儀器的刻度讀取所述的位置。通過(guò)刻度讀取的值定義為卷曲值指數(shù)。重復(fù)測(cè)定30次，30次測(cè)定值的平均值定義為卷曲值(有效數(shù)字是小數(shù)第1位)。即，卷曲值是按照J(rèn)IS L 1095(1999)一般短張紗的試驗(yàn)方法9.17.2 B法測(cè)定的。
我們通過(guò)圖3更具體地說(shuō)明上述的高溫高壓水蒸汽處理。但下面的一個(gè)實(shí)施方案是本發(fā)明的實(shí)施方案之一，因此本發(fā)明不限于該實(shí)施方案。
如圖3所示的本發(fā)明的裝置包括蒸壓釜31，它可以被密封并且可以在其中裝填一次加捻的耐熱高功能纖維的筒子紗32。圖3中，符號(hào)33是真空泵，它通過(guò)減壓用的管子34和排氣管35與蒸壓釜31相連。符號(hào)36是供給高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水用的管子，它通過(guò)操作閥37與蒸壓釜31相連。
在本發(fā)明的裝置中，蒸壓釜31上配備有壓力計(jì)38、溫度計(jì)39、安全閥40、壓力傳感器41和溫度傳感器42。
另外，用于高溫高壓水蒸汽處理后排放蒸壓釜31內(nèi)的水的排放管43、和用于使蒸壓釜內(nèi)的壓力恢復(fù)大氣壓的排氣管35與上述的蒸壓釜31相連。減壓管34、排氣管35和排水管43分別配備有手動(dòng)閥44、45和46。
例如，高溫高壓水蒸汽處理可以使用上述的裝置按照下面的方法進(jìn)行。首先，將筒子紗32裝填到蒸壓釜31中，真空泵33開(kāi)始工作后，打開(kāi)減壓管34的手動(dòng)閥44，關(guān)閉排氣管35的手動(dòng)閥45和排水管43的手動(dòng)閥46。結(jié)果，排出了蒸壓釜31中的空氣，并且蒸壓釜31內(nèi)的壓力減至5.0×103Pa至5.0×104Pa。
接下來(lái)，關(guān)閉減壓管34的手動(dòng)閥44，打開(kāi)供給管36的自動(dòng)閥37。然后，向蒸壓釜31供給高溫高壓水蒸汽。分別由壓力傳感器41和溫度傳感器42測(cè)定壓力和溫度，以將供給蒸壓釜31的高溫高壓水蒸汽的溫度保持約130-250℃左右的范圍約0.5-100分鐘左右?？刂蒲b置47根據(jù)上述測(cè)定值控制供給管36的自動(dòng)閥37的開(kāi)閉。
這里，上述的控制可以根據(jù)壓力或根據(jù)溫度進(jìn)行。但是優(yōu)選上述控制根據(jù)壓力進(jìn)行，因?yàn)楦鶕?jù)壓力進(jìn)行控制的精度比根據(jù)溫度進(jìn)行控制的精度高。手動(dòng)閥44、45和46不僅可以手動(dòng)開(kāi)閉，而且通過(guò)變更自動(dòng)閥，可通過(guò)程序控制自動(dòng)開(kāi)閉這些閥。
高溫高壓水蒸汽處理后，關(guān)閉供給管36的自動(dòng)閥37和減壓管34的手動(dòng)閥44，然后將蒸壓釜通過(guò)排氣管35排氣，通過(guò)排水管43排水。這樣蒸壓釜內(nèi)的壓力返回至大氣壓后，從蒸壓釜31中取出筒子紗或玉米狀筒子紗。
高溫高壓水蒸汽處理后，通過(guò)沿與初次加捻方向相反的方向?qū)幽砑喸俅渭幽韺⑵浣饽?。在解捻步驟中，與初次加捻步驟一樣，也可使用任何公知的捻絲機(jī)。此時(shí)，優(yōu)選以使解捻后紗的捻數(shù)幾乎為0這樣的方式進(jìn)行解捻。具體地，盡管取決于紗的細(xì)度的解捻后的捻數(shù)不是一概而論，但優(yōu)選所述的捻數(shù)為約0±100(t/m)左右，更優(yōu)選為約0±50(t/m)左右。特別地，更優(yōu)選將紗解捻直到反方向的捻數(shù)超過(guò)0。具體地，更優(yōu)選解捻紗的捻數(shù)為約0-(-50)(t/m)左右。
通過(guò)這樣，可以制造本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗。通過(guò)本發(fā)明方法制造的耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率不低于約6％，優(yōu)選約10-50％左右。所述的耐熱卷曲變形紗的彈性拉伸模量為不小于約40％，優(yōu)選約50-100％左右。
本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗耐熱性和彈性?xún)?yōu)良，因此具有多種應(yīng)用。例如，通過(guò)用公知的方法機(jī)織或針織所述的耐熱卷曲變形紗可以制造具有耐熱性和彈性的織物。通過(guò)使用所述的織物，可以制造具有彈性和好的穿著感、可用于需要耐熱性和彈性的多種應(yīng)用的功能性服裝。服裝的實(shí)例有具有耐熱性的薄安全手套、消防服、賽手服、鋼鐵工人服和焊工服等。實(shí)施例通過(guò)以下的實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明。
所制試樣的物理性質(zhì)通過(guò)下面的方法測(cè)定和評(píng)價(jià)。
限氧指數(shù)按照J(rèn)IS K7201(1999)中基于限氧指數(shù)的高分子材料燃燒試驗(yàn)法進(jìn)行測(cè)定。
熱分解點(diǎn)
按照J(rèn)IS K7120(1987)中測(cè)定塑料的熱重?fù)p失的方法測(cè)定。
彈性按照J(rèn)IS L1013(1999)中化學(xué)纖維長(zhǎng)絲紗的試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)8.11.A節(jié)的“試驗(yàn)方法”，測(cè)定了各試樣的拉伸伸長(zhǎng)率。測(cè)定前的準(zhǔn)備如下進(jìn)行。將一束試樣用紗布包起來(lái)，用90℃溫水處理20分鐘，然后室溫下風(fēng)干。
彈性回復(fù)率按照J(rèn)IS L1013(1999)中化學(xué)纖維長(zhǎng)絲紗的試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)8.12節(jié)的“試驗(yàn)方法”，測(cè)定了各樣品的彈性回復(fù)率。測(cè)定前的準(zhǔn)備如下。將一束試樣用紗布包起來(lái)，用90℃溫水處理20分鐘，然后室溫下風(fēng)干。
細(xì)度按照J(rèn)IS L1013(1999)中化學(xué)纖維長(zhǎng)絲紗的試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)8.3節(jié)的“試驗(yàn)方法”，測(cè)定了基于各試樣的校正重量的細(xì)度。
拉伸強(qiáng)度按照J(rèn)IS L1013(1999)中化學(xué)纖維長(zhǎng)絲紗的試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)8.5.1節(jié)的“試驗(yàn)方法”，測(cè)定了各試樣的拉伸強(qiáng)度。為防止各試樣的單纖維雜亂并且對(duì)所有的構(gòu)成單纖維給予均勻的張力，試驗(yàn)前將試樣加捻到捻參數(shù)K為1000。
卷曲值按照J(rèn)IS L1095(1999)中普通短纖紗的試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)9.17.2.B節(jié)的“試驗(yàn)方法”，測(cè)定了各樣品的卷曲值。實(shí)施例1-4和比較例1、2使用限氧指數(shù)29、熱分解點(diǎn)537℃、拉伸強(qiáng)度2.03N/tex、拉伸模量49.9N/tex的聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲紗(Toray-DuPont制、商品名Kevlar)。該材料由131根細(xì)度為0.17tex的單纖維構(gòu)成，總細(xì)度為22.2tex。用倍捻機(jī)將紗第一次加捻至捻參數(shù)K為1937-9909。測(cè)定了所得加捻紗的卷曲值。接下來(lái)，將200克加捻紗卷繞在鋁制筒管上，形成了筒子紗。然后用200℃的飽和水蒸汽對(duì)筒子紗熱定形15分鐘。測(cè)定了所得熱定形紗的卷曲值。繼而，使用相同的捻絲機(jī)，沿與第一次加捻相反的方向?qū)喸俅渭幽碇聊頂?shù)為0，由此得到了本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗。測(cè)定了卷曲變形紗的物理性質(zhì)。結(jié)果如表1所示。實(shí)施例5使用細(xì)度為44.4tex的聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲紗(Toray-DuPont制的商品)。與實(shí)施例1同樣地對(duì)紗加捻、用飽和水蒸汽熱定形或干式熱處理，然后解捻，不同之處在于在第一次加捻步驟中的捻參數(shù)為7536。測(cè)定了所得的本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗的物理性質(zhì)。結(jié)果如表1所示。比較例3與實(shí)施例3同樣地對(duì)相同的紗加捻、用飽和水蒸汽熱定形或干式熱處理，然后解捻，不同之處在于熱定形在低溫下進(jìn)行，即，用120℃的飽和水蒸汽熱定形加捻紗15分鐘。測(cè)定了所得的耐熱卷曲變形紗的物理性質(zhì)。結(jié)果如表1所示。
表1

實(shí)施例1-4的捻參數(shù)是高水平的，定捻前紗的卷曲值低于9.5。所述的加捻紗通過(guò)用飽和水蒸汽處理定捻。如果，定捻后紗的卷曲值為4-6，這說(shuō)明捻被固定。因而，通過(guò)將定捻的紗解捻而得到的耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率為7-31.6％。所述的拉伸伸長(zhǎng)率水平對(duì)于作為可拉伸的優(yōu)良機(jī)織和針織織物的原料是足夠的。卷繞在筒管上的紗量小，因此沒(méi)有觀察到筒子紗表面和內(nèi)部之間熱定形的不均勻。
在實(shí)施例5中，定捻后紗的卷曲值為4-6，這說(shuō)明捻被充分固定。因而，所得的耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率為29.6％。所述的耐熱卷曲變形紗作為可拉伸的優(yōu)良織物的原料是令人滿(mǎn)意的。卷繞在筒管上的紗量小，因此沒(méi)有觀察到筒子紗表面和內(nèi)部之間熱定形的不均勻。
另一方面，在比較例1和2中，定捻后紗的卷曲值低，為2和3，這說(shuō)明捻被固定。但是初次加捻的捻參數(shù)低，因此所得的耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率低，為3.5和4％。因此，不能獲得可拉伸的優(yōu)良織物。
在比較例3中，定捻后紗的卷曲值為8.5，這說(shuō)明捻沒(méi)有充分固定。所得的耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率為4.9，因此所述的耐熱卷曲變形紗作為可拉伸的優(yōu)良織物的原料不能令人滿(mǎn)意。實(shí)施例6使用限氧指數(shù)28、熱分解點(diǎn)537℃、拉伸強(qiáng)度2.03N/tex、拉伸模量49.9N/tex的聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲紗(Toray-DuPont制、商品名Kevlar)。其細(xì)度為22.2tex。首先使用倍捻機(jī)將紗加捻至捻參數(shù)K為7539。將1kg加捻紗卷繞到可以卷繞1kg紗的鋁制筒管上，形成筒子紗。在筒子紗中，筒管圓筒的內(nèi)徑為84mm，筒管圓筒的外徑為90mm，筒子紗的寬度為164mm，其厚度為25mm，卷繞密度為0.7g/cm3。
將上述的筒管裝填到蒸壓釜中，用3分鐘將蒸壓釜的壓力減至2.7×104Pa。然后，向蒸壓釜內(nèi)供給180℃的飽和水蒸汽10分鐘。將蒸壓釜原樣放置30分鐘，排出蒸壓釜內(nèi)的水蒸汽，使蒸壓釜內(nèi)的壓力恢復(fù)至大氣壓，取出筒子紗。
接下來(lái)，使用相同的捻絲機(jī)，沿與初次加捻方向相反的方向再次對(duì)紗加捻至捻數(shù)為0，從而得到了本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗。
從熱定形時(shí)的筒子紗的最外部、中央部和最內(nèi)部取樣。測(cè)定了耐熱卷曲變形紗的物理性質(zhì)。結(jié)果如表2所示。卷曲值在熱定形后和解捻前測(cè)定，其他物理性質(zhì)在解捻后測(cè)定。比較例4與實(shí)施例6同樣地制得耐熱卷曲變形紗，不同之處在于高溫高壓水蒸汽處理蒸壓釜內(nèi)之前不減壓。從熱定形時(shí)的筒子紗的最外部、中央部和最內(nèi)部取樣。測(cè)定了耐熱卷曲變形紗的物理性質(zhì)。結(jié)果如表2所示。實(shí)施例7與實(shí)施例6同樣地制得本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗，不同之處在于將3kg加捻紗卷繞在可以卷繞3kg紗的鋁制筒管上。在筒子紗中，筒管圓筒的內(nèi)徑為64mm，筒管圓筒的外徑為70mm，筒子紗的寬度為170mm，其厚度為60mm，卷繞密度為0.7g/cm3。
從熱定形時(shí)的筒子紗的最外部、中央部和最內(nèi)部取樣。測(cè)定了耐熱卷曲變形紗的物理性質(zhì)。結(jié)果如表2所示。實(shí)施例8與實(shí)施例6同樣地制得本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗，不同之處在于向蒸壓釜內(nèi)供給200℃的飽和水蒸汽10分鐘，然后將蒸壓釜原樣放置15分鐘。
從熱定形時(shí)的筒子紗的最外部、中央部和最內(nèi)部取樣。測(cè)定了卷曲變形紗的物理性質(zhì)。結(jié)果如表2所示。
表2

如表所示，在實(shí)施例6-8中，本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗的最外部和最內(nèi)部的物理性質(zhì)沒(méi)有區(qū)別。另一方面，在比較例4中，最內(nèi)部的拉伸伸長(zhǎng)率比最外部的低，這說(shuō)明筒子紗的表面和內(nèi)部之間的熱定形存在不均勻。對(duì)于耐熱卷曲變形紗，拉伸伸長(zhǎng)率是最重要的。實(shí)施例9在鋁制耐熱筒管的表面上均勻地制作直徑4mm的圓形小通孔，其中筒管圓筒的內(nèi)徑為84mm，筒管圓筒的外徑為90mm，筒子紗的寬度為164mm。所述的通孔的數(shù)目為96個(gè)，具體來(lái)說(shuō)是垂直方向上8個(gè)、圓周方向上12個(gè)。此時(shí)，孔面積率為2.7％。
使用限氧指數(shù)28、熱分解點(diǎn)537℃、拉伸強(qiáng)度2.03N/tex、拉伸模量49.9N/tex的聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲紗(Toray-DuPont制、商品名Kevlar)。其細(xì)度為22.2tex。用倍捻機(jī)將紗第一次加捻至捻參數(shù)K為7539。將加捻紗卷繞在上述的筒管上，形成筒子紗。筒子紗的寬度為25mm，其卷繞密度為0.7g/cm3。
將上述的筒子紗裝填到蒸壓釜中。用180℃的飽和水蒸汽進(jìn)行熱處理30分鐘。
然后，使用相同的捻絲機(jī)，沿與初次加捻方向相反的方向再次對(duì)紗加捻至捻數(shù)為0，從而得到本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗。比較例5與實(shí)施例9同樣地制得耐熱卷曲變形紗，不同之處在于通孔的數(shù)目不同，且孔面積率小，為0.97％。小通孔數(shù)目為32個(gè)，具體來(lái)說(shuō)是筒管的垂直方向上8個(gè)、筒管的圓周方向上4個(gè)。此時(shí)，所述的通孔為直徑4mm的圓形小孔。
從熱定形時(shí)的筒子紗的最外部、中央部和最內(nèi)部取樣。測(cè)定了卷曲變形紗的物理性質(zhì)。比較例6與實(shí)施例9同樣地制得耐熱卷曲變形紗，不同之處在于通孔的尺寸不同。其數(shù)目為40個(gè)，具體來(lái)說(shuō)是筒管的垂直方向上8個(gè)、筒管的圓周方向上5個(gè)。其尺寸大，即其直徑為10mm。比較例7
與實(shí)施例9同樣地制得耐熱卷曲變形紗，不同之處在于通孔的尺寸不同。其數(shù)目為1482個(gè)，具體來(lái)說(shuō)是筒管的垂直方向上26個(gè)、筒管的圓周方向上57個(gè)。其尺寸小，即其直徑為1mm。
結(jié)果如表3所示。卷曲值在用高溫高壓水蒸汽熱定形后和解捻前測(cè)定，在解捻后測(cè)定了拉伸伸長(zhǎng)率和彈性回復(fù)率。
表3 從實(shí)施例9和比較例6的數(shù)據(jù)可以看出，為進(jìn)行充分的筒子紗熱定形，優(yōu)選孔面積率不低于1％。在實(shí)施例9中，筒管圓筒的孔面積率為2.67％，水蒸汽透入筒子紗的最內(nèi)部。因此，從卷曲值看出，所有的捻從最外部到最內(nèi)部被均勻地固定。因此，通過(guò)解捻所得的耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率和彈性回復(fù)率從筒子紗的最外部到最內(nèi)部是均勻的。這里，拉伸伸長(zhǎng)率是彈性指數(shù)，彈性回復(fù)率是收縮性指數(shù)。另一方面，在比較例5中，筒管圓筒的通孔面積率是0.97％，水蒸汽不能有效透入最內(nèi)部。因此，最內(nèi)部的紗的卷曲值高，在通過(guò)解捻所得的耐熱卷曲變形紗中，最內(nèi)部的紗的拉伸伸長(zhǎng)率和彈性回復(fù)率明顯比最外部的差。
在比較例5中，在耐熱卷曲變形紗上留有通孔的痕跡。因此為使得不在耐熱卷曲變形紗上留下痕跡，優(yōu)選通孔直徑小于9mm。
在比較例5中，通孔被纖維沉積物(廢纖維)阻塞。即，在加捻加工時(shí)，紗的單纖維接觸導(dǎo)紗器并被磨損。因此，產(chǎn)生了小纖維(細(xì)毛)，產(chǎn)生的小纖維變成沉積物(廢纖維)。防止纖維產(chǎn)生靜電的表面活性劑與那些纖維沉積物粘附在通孔的內(nèi)部，因此，通孔被阻塞。因此，為進(jìn)行高溫高壓水蒸汽處理而不阻塞通孔，優(yōu)選通孔的直徑大于約2mm。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的特征在于一種制造耐熱卷曲變形紗的方法，該方法包括對(duì)耐熱高功能纖維的紗進(jìn)行初次加捻；通過(guò)熱處理將加捻紗定捻；和將定捻的紗解捻，其中定捻的紗的卷曲值不超過(guò)6.5。在所述的制造方法中，例如可以使用任何普通的蒸壓釜等充分地將紗卷曲，其中可以把被熱定形的加捻紗在預(yù)定溫度下僅保持短時(shí)間。因此，所述的制造方法具有這樣的優(yōu)點(diǎn)任何普通設(shè)備的可用性、過(guò)程控制簡(jiǎn)易、低成本和高生產(chǎn)率等。通過(guò)使用所述的制造方法，可以得到具有良好彈性拉伸模量、耐熱性、強(qiáng)度和外觀好的耐熱卷曲變形紗。由于該方法中的熱定形處理是在低于耐熱高功能纖維的分解點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的，因此避免了紗受熱劣化。因此可以得到具有好的彈性拉伸模量和耐熱性的優(yōu)良實(shí)用的耐熱卷曲變形紗。并且通過(guò)使用所述的耐熱卷曲變形紗，可以制造彈性和耐熱性好的織物。通過(guò)使用所述的織物，可以制造彈性好、穿著感舒適的功能性服裝。
另外，在制造本發(fā)明的耐熱卷曲變形紗的方法中，通過(guò)降低蒸壓釜內(nèi)的壓力或使用具有小通孔的耐熱筒管，可以改善表面和內(nèi)部間通過(guò)高溫高壓水蒸汽進(jìn)行的熱定形的均勻性。因此，通過(guò)使用本發(fā)明方法，可以有效且以工業(yè)規(guī)模制造上述的耐熱卷曲變形紗。通過(guò)上述的改善，高溫高壓水蒸汽處理時(shí)間縮短。因此避免了紗因熱劣化，因此，可以得到具有好的彈性拉伸模量和耐熱性的耐熱卷曲變形紗。另外，可以一次卷曲大量的紗，因此可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種制造耐熱卷曲變形紗的方法，包括將耐熱高功能纖維的紗加捻；通過(guò)熱處理將加捻紗定捻；和將定捻的紗解捻，其中定捻的紗的卷曲值不超過(guò)6.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中耐熱卷曲變形紗的拉伸伸長(zhǎng)率不小于6％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中對(duì)加捻紗施加的用于熱定形的熱處理是通過(guò)將加捻紗與高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水接觸來(lái)進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中用高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水對(duì)加捻紗的處理在130-250℃的溫度下進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其包括通過(guò)將耐熱高功能纖維的加捻紗卷繞在筒管上制作筒子紗或玉米狀筒子紗；將筒子紗或玉米狀筒子紗裝填到蒸壓釜中；降低蒸壓釜內(nèi)的壓力；通過(guò)將加捻紗與高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水接觸將所述的筒子紗或玉米狀筒子紗的加捻紗定捻；和將定捻的紗解捻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中減壓后蒸壓釜中的壓力為5.0×103-5.0×104Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中用高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水對(duì)加捻紗的處理進(jìn)行的時(shí)間為0.5-100分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中筒子紗或玉米狀筒子紗的紗層厚度不小于15mm，其卷繞密度不小于0.5g/cm3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中耐熱高功能纖維被加捻到下式表示的捻參數(shù)K的值為5,000-11,000K＝t×D1/2式中t表示纖維的捻數(shù)(轉(zhuǎn)數(shù)/m)；D表示其細(xì)度(tex)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中耐熱高功能纖維選自對(duì)位芳族聚酰胺纖維、間位芳族聚酰胺纖維、全芳香族聚酯纖維和聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中對(duì)位芳族聚酰胺纖維是聚對(duì)苯撐對(duì)苯二甲酰胺纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11的任一項(xiàng)所述的方法制造的耐熱卷曲變形紗；由所述的耐熱卷曲變形紗制成的織物；和由所述的織物制成的服裝。
13.一種處理筒子紗或玉米狀筒子紗的方法，包括通過(guò)將耐熱高功能纖維的加捻紗卷繞到筒管上制作筒子紗或玉米狀筒子紗的步驟；將筒子紗或玉米狀筒子紗裝填到蒸壓釜中的步驟；將裝填了筒子紗或玉米狀筒子紗的蒸壓釜內(nèi)的壓力減至5.0×103-5.0×104Pa的步驟；和通過(guò)向所述的蒸壓釜內(nèi)供給高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水將蒸壓釜內(nèi)的溫度升至130-250℃的步驟。
14.一種耐熱筒管，在其圓筒的表面和/或其凸緣上具有許多小通孔，其中小通孔的孔徑為2-9mm，孔面積率為1-20％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-11所述的制造耐熱卷曲變形紗的方法，其中，通過(guò)熱處理進(jìn)行的定捻是使用通過(guò)將耐熱高功能纖維的加捻紗卷繞到權(quán)利要求14所述的耐熱筒管上制作的筒子紗或玉米狀筒子紗進(jìn)行的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的處理筒子紗或玉米狀筒子紗的方法，其中筒管是如權(quán)利要求14所述的耐熱筒管。
17.一種用于制造耐熱高功能纖維的耐熱卷曲變形紗的裝置，其包括用于密封蒸壓釜的密封裝置；將蒸壓釜內(nèi)的壓力減至5.0×103-5.0×104Pa的減壓裝置；用于向蒸壓釜內(nèi)供給高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水的供給裝置；用于控制高溫高壓水蒸汽或高溫高壓水的溫度以保持130-250℃ 0.5-100分鐘的控制裝置；排出蒸壓釜中的水的排水裝置和將高壓減至大氣壓的排氣裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造卷曲變形紗的方法，包括將耐熱高功能纖維的紗加捻；然后通過(guò)熱處理將加捻紗定捻；和將定捻的紗解捻，其中定捻的紗的卷曲值不超過(guò)6.5；并提供了一種制造耐熱卷曲變形紗的方法，該方法在生產(chǎn)率、必要設(shè)備和生產(chǎn)成本方面是實(shí)用的。
文檔編號(hào)D02G3/26GK1455831SQ01815555
公開(kāi)日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2001年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月14日
發(fā)明者波多野武, 小菅一彥, 棚橋光彥, 中林伊織, 小中拓, 伊藤高廣, 山田稔 申請(qǐng)人:杜邦-東麗株式會(huì)社, 東海染工株式會(huì)社