耐磨紗線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包含至少一種天然纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的紡絲紗線，其中，高強(qiáng)度聚乙烯纖維具有至少40GPa的初始模量和至少1.4GPa的拉伸強(qiáng)度，其中，該紗線包含以重量計1-4%的高強(qiáng)度聚乙烯短纖維。本發(fā)明還涉及一種包含該紡絲紗線的織物以及包含所述紡絲紗線或所述織物的制品。
【專利說明】耐磨紗線
[0001]本發(fā)明涉及一種包含棉短纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的紡絲紗線。本發(fā)明還涉及一種包含所述紗線的織物以及由所述紗線或所述織物制成的制品。
[0002]從例如W092/10600中已知一種包含棉短纖維和聚乙烯纖維的紗線。該文獻(xiàn)公開了一種包含棉纖維和聚乙烯切斷纖維(拉伸強(qiáng)度2.6GPa且模量87GPa)的紗線，其具有被聚乙烯纖維增強(qiáng)的芯部和主要由棉纖維構(gòu)成的鞘部的聚乙烯纖維的非均勻分布。這樣的紗線借助于轉(zhuǎn)杯紡紗箱由包含90質(zhì)量％棉纖維和10質(zhì)量％聚乙烯纖維的粗紗線制備，且具有15cN/tex的拉伸強(qiáng)度。
[0003]據(jù)觀察，已知的包含棉短纖維和聚乙烯纖維的紗線的耐磨性不足以承受長時間的機(jī)械作用，例如，摩擦、刮擦、侵蝕。另據(jù)觀察，這樣的紗線在常規(guī)使用和穿著條件下老化迅速。
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種沒有上述缺點或者在較小程度上具有上述缺點的紗線。
[0005]該目的通過一種包含至少一種天然纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的紗線被實現(xiàn)，其中，高強(qiáng)度聚乙烯纖維具有至少40GPa的初始模量和至少1.4GPa的拉伸強(qiáng)度，其特征在于，該紗線包含1-4質(zhì)量％的高強(qiáng)度聚乙烯短纖維。
[0006]令人驚奇地觀察到本發(fā)明的紗線具有最佳的耐磨性，與已知的紗線相比能夠長時間保持其本來的樣子和結(jié)構(gòu)。也令人驚奇地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的紗線具有最佳的彈性，能夠不失去其強(qiáng)度且不改變其形式地被多次變形和釋放。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點在于這種紗線提供了最佳的染色能力和最佳的穿戴舒適度。
[0008]纖維在此被理解為細(xì)長體，其長度尺寸遠(yuǎn)大于其寬度和厚度的橫向尺寸。纖維可以具有連續(xù)的長度，本領(lǐng)域公知為長絲，或不連續(xù)的長度，本領(lǐng)域公知為短纖維。短纖維通常通過切斷或拉斷長絲獲得，例如，見G.R.Wray, Modern composite yarnProduction, Columbine Press，Manchester&London，I960。
[0009]優(yōu)選地，本發(fā)明的紗線中高強(qiáng)度聚乙烯纖維的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(質(zhì)量％)相對于纖維的總質(zhì)量是1-3，更優(yōu)選為1-2.8，最優(yōu)選為1.5-2.5。據(jù)觀察，高強(qiáng)度聚乙烯纖維低于I質(zhì)量％時，本發(fā)明的紗線的優(yōu)點不明顯。高強(qiáng)度聚乙烯纖維高于4質(zhì)量％時，實現(xiàn)的耐磨性不明顯。
[0010]在優(yōu)選的實施方式中，紡絲紗線基本上由天然纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維構(gòu)成。
[0011]當(dāng)天然纖維的長度對于高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的長度的比例是1:2-2:1時，獲得好的結(jié)果，其中，纖維的長度被定義為相關(guān)纖維的算數(shù)平均長度。優(yōu)選地，天然纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維之間的長度比例是0.66-1.5，更優(yōu)選為0.75-1.33，進(jìn)一步優(yōu)選為0.8-1.25，最優(yōu)選為0.9-1.1。
[0012]高強(qiáng)度聚乙烯纖維的纖度優(yōu)選為至少0.1dpf,更優(yōu)選為至少0.5dpf,最優(yōu)選為至少l.0dpf。其優(yōu)點是包含較低dpf的聚乙烯纖維的紗線具有改進(jìn)的舒適度。優(yōu)選地，所述纖度至多是IOdpf,更優(yōu)選為至多7dpf,最優(yōu)選為至多5dpf。
[0013]在優(yōu)選的實施方式中，天然纖維的纖度對于高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的纖度的比例是
0.2-5，其中，纖維的纖度被定義為相關(guān)纖維的算數(shù)平均纖度。優(yōu)選地，天然纖維的纖度對于高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的纖度的比例是0.5-3，更優(yōu)選為1-2，最優(yōu)選為1.2-1.6。
[0014]當(dāng)本發(fā)明的紗線的纖度是至少IOdtex時，獲得好的結(jié)果，優(yōu)選的纖度為至少40dtex，更優(yōu)選為至少70dteX。紗線的最大纖度只被實際原因表達(dá)，并且優(yōu)選為至多7500dtex，更優(yōu)選為至多5000dtex，最優(yōu)選為至多2500dtex。優(yōu)選地，對該紗線進(jìn)行加捻(twist)，因為據(jù)觀察加捻紗線具有改善的機(jī)械穩(wěn)定性而不易磨損。
[0015]高強(qiáng)度聚乙烯纖維可以通過任何本領(lǐng)域公知的技術(shù)來制造，優(yōu)選地通過熔融紡絲或凝膠紡絲。如果使用熔融紡絲工藝，用于制造其的聚乙烯原料優(yōu)選地具有60000-600000的重均分子量(Mw)，更優(yōu)選為60000-300000。熔融紡絲工藝的一個例子被公開在EP1350868中，在此通過引用并入本文。
[0016]在本發(fā)明的一種實施方式中，高強(qiáng)度聚乙烯纖維可以是熔融紡絲高強(qiáng)度聚乙烯纖維。使用這樣的纖維的優(yōu)點在于本發(fā)明改進(jìn)的柔軟度和舒適度。
[0017]或者，高強(qiáng)度聚乙烯纖維是凝膠紡絲聚乙烯纖維。如果使用凝膠紡絲工藝制造所述纖維，優(yōu)選地使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。UHMWPE具有優(yōu)選為至少5dl/g、更優(yōu)選為7dl/g、最優(yōu)選為10dl/g的特性粘度(IV)。優(yōu)選地，IV是至多40dl/g，更優(yōu)選為至多25dl/g，更優(yōu)選為15dl/g。優(yōu)選地，UHMWPE纖維按照在許多出版物中描述的凝膠紡絲工藝來制造，所述出版物包括 EP0205960A，EP0213208A1, US4413110, GB2042414A, GB-A-2051667，EP0200547B1, EP0472114B1, W001/73173A1, EP1699954 和“Advanced Fibre SpinningTechnology”, T.Nakajima 編輯，Woodhead Pub 1.Ltd (1994), ISBN1855731827。已知凝膠紡
絲UHMWPE纖維的例子例如是被荷蘭的DSM N.V.以Dyneema?的名字商業(yè)化的那些。
[0018]凝膠紡絲UHMWPE纖維可以被用作聚乙烯纖維。使用凝膠紡絲UHMWPE纖維的優(yōu)點是本發(fā)明的紗線表現(xiàn)出進(jìn)一步改進(jìn)的耐磨性。當(dāng)使用凝膠紡絲UHMWPE短纖維時，獲得好的結(jié)果，特別是在紗線的壽命方面。
[0019]如果高強(qiáng)度聚乙烯短纖維具有IOmm-1OOmm的平均長度，能夠獲得好的結(jié)果，優(yōu)選平均長度為20mm-80mm,更優(yōu)選為30mm-60mm。
[0020]在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，天然纖維選自由棉和羊毛組成的組。優(yōu)選地，天然纖維是棉。棉是短纖維，其通常用于制造紡絲紗線。除了成本效率，棉具有好的吸收性，穿起來舒適，容易洗滌，并且趨向于相對耐用。
[0021]優(yōu)選地，棉短纖維具有至少20mm的長度，更優(yōu)選為30mm，棉短纖維優(yōu)選地具有至多50mm的長度，更優(yōu)選為至多40mm的長度。據(jù)觀察，所述的長度是用于紡絲本發(fā)明的紗線的最優(yōu)的長度。
[0022]紡絲紗線可以通過任何本領(lǐng)域公知的技術(shù)制造，例如環(huán)錠紡絲工藝或自由端紡絲工藝。本發(fā)明的紗線可以用環(huán)錠紡絲工藝由混合的棉纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維來紡絲。應(yīng)用環(huán)錠紡絲工藝的優(yōu)點是機(jī)械處理和工藝溫度更適合高強(qiáng)度短纖維。本發(fā)明的紗線也可以用自由端紡絲由混合的棉纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維來紡絲。應(yīng)用自由端紡絲工藝的優(yōu)點是這種工藝更高的生產(chǎn)力，而鑒于高生產(chǎn)率存在于本發(fā)明的紗線中的高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的量可以被最優(yōu)化。
[0023]適合紡絲的成品被商業(yè)化使用，并且本領(lǐng)域公知。在過去幾十年，紡絲工藝方面已經(jīng)在許多出版物中被被討論和描述。這樣的出版物的例子是美國專利4435955、4426840和4321788。[0024]優(yōu)選地，本發(fā)明的紗線每線性厘米被加捻1-6次，更優(yōu)選為每線性厘米2-5次，最優(yōu)選為每線性厘米3-4.5次。
[0025]本發(fā)明的紗線也可以包含其它天然和/或合成纖維。天然纖維的例子包括纖維素、大麻、蠶絲、黃麻、劍麻、椰子、亞麻等。合成纖維的例子包括那些由半結(jié)晶聚合物制造的，例如聚丙烯；聚甲醛；聚(偏二氟乙烯)?’聚(甲基戊烯)?’聚(乙烯-三氟氯乙烯)?’聚
酰胺和聚芳酰胺，例如(聚對苯二甲酰對苯二胺)(通常所說的Kevlar?);聚(四氟乙烯)(PTFE);聚{2，6- 二咪唑并-[4，5b-4，，5，e]吡啶-1,4(2, 5- 二羥基)苯撐}(通常所說的M5);聚(對亞苯基苯并雙惡唑)(PBO)(通常所說的Zylonsi);聚(己二酰己二胺)(通常 所說的尼龍6，6);聚丁烯；聚酯，例如聚(對苯二甲酸乙二醇酯)，聚(對苯二甲酸丁二醇酯)和聚(對苯二甲酸1，4亞環(huán)己基二亞甲基酯)；聚乙烯醇；以及熱致液晶高分子。合適的熱致液晶高分子的例子包括在熔融時顯示出液晶性能的并由芳香族二醇、芳香族羧酸、羥基羧酸和其它類似單體合成的芳香族聚酯。代表性的例子包括由對羥基苯甲酸(PHB)、對苯二甲酸和聯(lián)苯酚構(gòu)成的第一類；由PHB和6-羥基-2-萘甲酸構(gòu)成的第二類；以及由PHB、對苯二甲酸和乙二醇構(gòu)成的第三類。
[0026]紗線的制造工藝導(dǎo)致主要是均勻的紗線。因此本發(fā)明還涉及一種均勻的紗線。均勻的紗線被認(rèn)為是:在與紗線的縱向垂直的橫截面上不表現(xiàn)出高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的濃度梯度的紗線。均勻的紗線被進(jìn)一步認(rèn)為是:在所述橫截面上高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的最高和最低重量百分?jǐn)?shù)的比例至多是2，優(yōu)選為至多1.8，更優(yōu)選為至多1.5。具有更均勻的高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的分布的紗線表現(xiàn)出進(jìn)一步改善的耐磨性能。
[0027]本發(fā)明還涉及一種包含本發(fā)明的紡絲紗線的織物。
[0028]本發(fā)明的織物可以具有本領(lǐng)域中已知的各種結(jié)構(gòu)，諸如紡織、針織、摺疊、編織或非織或其組合。紡織織物可包括平紋、羅紋、席紋和斜紋織物等等。針織織物可以是緯編的織物(例如單面針織物或雙面針織物)或經(jīng)編的織物。非織物的例子是毛氈?！癏andbook ofTechnical Textiles”，ISBN978-1-59124-651-0 的第 4、5、6 章描述了紡織、針織或非織織物的其它例子及其制造方法，這些公開內(nèi)容通過引用并入本文。這本手冊的第11章(具體在第11.4.1段中)描述了編織織物的種類和例子，這些公開內(nèi)容通過引用并入本文。
[0029]優(yōu)選地，本發(fā)明的織物是針織的或紡織的織物。用圓筒針織物以及用經(jīng)編針織、橫編針織或平紋紡織物獲得好的結(jié)果。據(jù)觀察，這樣的織物表現(xiàn)出增加的程度的柔韌性和柔軟度，同時具有改進(jìn)的耐磨性，特別是在洗滌后。相反地，棉在洗滌后傾向于變硬，并且變成“木板狀”。當(dāng)用于制造手套時，橫編針織被證明是特別有利的。
[0030]本發(fā)明還涉及一種包含本發(fā)明的織物的制品。特別地，該制品用于服裝領(lǐng)域，例如外套、成衣和衣服等。這樣的制品的例子包括但不局限于手套、圍裙、皮套褲、褲子、襯衫、夾克、大衣、襪子、內(nèi)衣、背心、帽子等。
[0031]據(jù)觀察，這樣的制品由于其改進(jìn)的耐磨性適用于軍隊迷彩服。
[0032]本發(fā)明還涉及一種包含本發(fā)明的紗線的不同于上面具體提到的織物的制品。特別地，包含本發(fā)明的紗線的制品用于體育、醫(yī)療用途和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。這樣的制品的例子包括繩、網(wǎng)、釣魚線、繩索等。
[0033]本發(fā)明會在下面借助于大量的例子被說明。[0034]測試程序
[0035]制造的紗線的韌性、Fmax和斷裂伸長率(EaB)在茲維克(Zwick)拉伸測試儀上根據(jù) IS02062-93(A)測量。
[0036]織物根據(jù)ISO EN388經(jīng)受馬丁代爾(Martindale)耐磨測試。標(biāo)準(zhǔn)的砂紙型號已經(jīng)被微粒P240代替。
[0037]實驗細(xì)節(jié)
[0038]不同紗線的紡絲已經(jīng)通過環(huán)錠紡絲工藝使用棉短纖維來實現(xiàn)，其中任選地使用由Dyneema? i760-SK60idpf切斷成32mm短纖維制備的高強(qiáng)度聚烯烴短纖維。紗線的成分
以及機(jī)械性能被表示在表1中。
[0039]表1紗線的性能
【權(quán)利要求】
1.一種包含至少一種天然纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維的紡絲紗線，其中，所述高強(qiáng)度聚乙烯纖維具有至少40GPa的初始模量和至少1.4Gpa的拉伸強(qiáng)度，其特征在于，該紗線包含以重量計1-4%的高強(qiáng)度聚乙烯短纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的紡絲紗線，其特征在于，該紗線包含以重量計1-3%的高強(qiáng)度聚乙烯短纖維。
3.如權(quán)利要求1或2所述的紡絲紗線，其特征在于，該紗線包含以重量計1-2.8%的高強(qiáng)度聚乙烯短纖維。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的紡絲紗線，其特征在于，該紗線基本上由天然纖維和高強(qiáng)度聚乙烯短纖維構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的紡絲紗線，其特征在于，天然纖維的長度對于高強(qiáng)度纖維的長度的比例為I '2-2:1，其中，纖維的長度被定義為相關(guān)纖維的算數(shù)平均長度。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的紡絲紗線，其特征在于，天然纖維的纖度對于高強(qiáng)度聚乙烯纖維的纖度的比例為0.2-5，其中，纖維的纖度被定義為相關(guān)纖維的算數(shù)平均纖度。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的紡絲紗線，其特征在于，所述高強(qiáng)度聚乙烯纖維是凝膠紡絲聚乙烯纖維。
8.如權(quán)利要求7所述的紡絲紗線，其特征在于，所述聚乙烯是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的紡絲紗線，其特征在于，所述天然纖維選自由棉和羊毛組成的組。
10.一種織物，其包含權(quán)利要求1-9中任一項所述的紡絲紗線。
11.一種制品，其包括權(quán)利要求10所述的織物。
12.—種制品，其包括權(quán)利要求1-9中任一項所述的紡絲紗線。
【文檔編號】D02G3/44GK103732814SQ201280040154
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月18日
【發(fā)明者】佳瓦尼·約瑟夫·艾達(dá)·漢森 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司