專利名稱：一種高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)及其制造方法和該高強(qiáng)共軛纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于各種工業(yè)用途的纖維結(jié)構(gòu)，特別是高強(qiáng)高柔軟性的纖維結(jié)構(gòu)，并且并能被熔融紡和織造，而不發(fā)生困難，如不產(chǎn)生毛絲和斷絲。進(jìn)一步地，本發(fā)明還涉及減小漏氣性的纖維結(jié)構(gòu)，其主要用于氣袋的基底織物和類似物。
由合成纖維制成的廣泛用于各領(lǐng)域材料的纖維結(jié)構(gòu)包括有橡膠增強(qiáng)材料，如輪胎，V型皮帶，傳送帶和軟管等產(chǎn)品；機(jī)織物和針織物，如象，粗帆布，帳篷布，油布，蓋布，座位帶和氣袋織物；魚網(wǎng)，繩和縫紉線。
已知上述構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)的紗線的單絲細(xì)度為5旦或更高。這就限制了所要求的單絲細(xì)度，以完成某種功能，一方面如獲得一種高強(qiáng)紗線，及縮小纖維結(jié)構(gòu)的特定表面退化的區(qū)域，及另一方面，適于生產(chǎn)的需要，如避免生產(chǎn)上發(fā)生困難如發(fā)生毛絲和斷絲，主要是指熔融紡絲過程中。
然而，由于新近的工業(yè)上使用的纖維結(jié)構(gòu)是與各種紡織物相關(guān)，如粗帆布，帳篷布，油布，和氣袋織物，因而要求纖維結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度，低重量和高柔軟性。
為了達(dá)到上述各領(lǐng)域的要求，進(jìn)行了各種改進(jìn)，如織物中減小纖維的總旦數(shù)，或單纖旦數(shù)。
當(dāng)用于氣袋的基底織物時，首先要考慮的是低漏氣性以及高機(jī)械強(qiáng)度，從而使當(dāng)沖擊時氣袋能迅速展開。另外，還要求，當(dāng)氣袋充氣時，將不會擦傷司機(jī)和乘客，尤其是其臉部，氣袋是壓縮存放的，并且在汽車本身的貯箱中不會有大的尺寸變化。
然而，達(dá)到所有這些要求是困難的，例如，當(dāng)織物用于氣袋的基底織物時，其漏氣性的降低將引起織物變得太厚，從而使在折疊時缺乏緊湊度，另一方面還將增加人與袋接觸時的沖擊力，從而使當(dāng)氣袋充氣時將司機(jī)或乘客擦傷，總之，作為氣袋的這些要求都是被希望的但又是彼此矛盾的。
因此提出了各種適用于氣袋的基底織物，例如，日本未審查的專利公開物NO3-243442提出了一種未涂層的尼龍紗線制成的基底織物。其單纖旦數(shù)為4-7旦，總旦數(shù)為400-1000旦(下面的；未涂層型)，以及相同結(jié)構(gòu)的經(jīng)樹脂涂層的基底織物，樹脂如氯丁二烯，硅樹脂。(下面的；涂層型)。
不管有低漏氣性，這樣織物作為氣袋也是有缺陷的，因?yàn)闃?gòu)成紗線的長絲總旦數(shù)較大以及單纖旦數(shù)也大，因而織物的柔軟性差，致使緊密性變差。另一方面，當(dāng)充氣時，人體與氣袋接觸的沖擊增加。另外，就涂層基底織物而言，相同的生產(chǎn)工藝變得復(fù)雜并且要想獲得基底織物表面樹脂涂層的厚度均勻也是很困難的。
為了克服上述的缺點(diǎn)，提出了各種的改進(jìn)，例如，日本未審查的專利公開物NO.1-104848提出了一種基底織物，它由復(fù)絲紗制成該復(fù)絲紗，具有較小的總旦數(shù)，從而減小織物的厚度，因而使得基底織物更柔軟，另外，在折疊時織物更緊密。
然而，僅減小總旦數(shù)將引起漏氣性的大大增加，這將不可避免地要進(jìn)行樹脂涂層，則又使織物的緊密性變差。為了同時獲得低漏氣性和好的緊密性，一個方法是可以將總旦數(shù)減小同時提高機(jī)織物密度。然而，單纖的旦數(shù)通常在4-7旦范圍內(nèi)將限制通過減小總旦數(shù)來改善織物的柔軟性，因而得到希望的柔軟性是困難的。
另外，為了獲得涂層型產(chǎn)品的可折疊結(jié)構(gòu)，日本經(jīng)審查的專利公開物NO.64-41438提供了一種氣袋基底織物，其中復(fù)絲紗的強(qiáng)度為8.5克/旦，或更高，單纖旦數(shù)為3旦或更小。另外，日本專利公開物NO4-214437公開了一種未涂層型的聚對苯二甲酸乙二酯的復(fù)絲紗制成的氣袋基底織物，其單纖旦數(shù)為4旦或更小，總旦數(shù)在250-400旦之間。
然而，在上述的已有技術(shù)實(shí)例中，單纖旦數(shù)最以多限定在約2旦。因此，當(dāng)并股時這僅能改善基底材料的柔軟度和凈度(neatness)，而并不能獲得上述的氣袋基底織物的各種要求。另外，這些公開文獻(xiàn)中的紗線均可由直接紡紗方法獲得。這種直接紡存在著缺陷，即單纖旦數(shù)越小，在紡絲和織造過程越經(jīng)常發(fā)生毛絲和斷絲。另外，工業(yè)上所用的制造氣袋基底織物的織物的織造工藝通常是在無上漿和無加捻的情況下進(jìn)行的，從而更容易產(chǎn)生毛絲和斷絲。另外，當(dāng)紗線過細(xì)，即單纖細(xì)度為1.0旦或更低的情況下，甚至在紡絲過程中之毛絲和斷絲發(fā)生，而在織造過程中也容易產(chǎn)生毛絲和斷絲。因而，工業(yè)上說有上述公開的方法生產(chǎn)單纖旦數(shù)小于0.8旦的超細(xì)絲的氣袋基底織物是有困難的，即紡絲過程和織造過程操作不良(低的可織性)。
進(jìn)一步地，日本未審查專利公開物NO，1-122752公開了一種方法，其中高密織物進(jìn)行收縮工藝處理，然后進(jìn)行熱定型工藝，之后進(jìn)行軋光工藝，從而獲得高尺寸穩(wěn)定性的氣袋基底織物。在這些先有技術(shù)中，其中所用紗線的單纖細(xì)度為1旦或更高。而軋光工藝并不能有效地改善柔軟度達(dá)到所希望的水平。
另外的先有技術(shù)，日本未審查專利NO，4-2835公開了一種未涂層型基底材料，其用于制作氣袋，它是由聚對苯二甲酸乙二酯組成，為低重量和小厚度。它具有漏氣性為0.5cc/sec/cm2或更小。斷裂伸長率為650psi，或更高，強(qiáng)度為300lb或更高，梯形試驗(yàn)片的斷裂強(qiáng)度為40lb或更高。該已有技術(shù)，單紗細(xì)度被限定在約1旦，并且上述的軋光處理是必不可少的，因而降低漏氣性，從而上述問題并未被解決。
在另一先有技術(shù)中，日本未審查的專利公開物NO.5-213131中，使用細(xì)度為1旦或更低的超細(xì)纖維織成布。然而，用于該布的超細(xì)纖維是由特性粘度范圍為0.6-0.7的聚合物制成的，因此紗的強(qiáng)度值低至2.5-4.5克/旦。從而獲得氣袋要求的強(qiáng)度是困難的。從這點(diǎn)看，要求使超細(xì)紗與傳統(tǒng)的高強(qiáng)和常規(guī)細(xì)度的紗相結(jié)合使用，以避免強(qiáng)度上的缺陷。然而，這種紗線的結(jié)合使得使用超細(xì)纖維的優(yōu)越性被降低、即高柔軟性被降低了。
如上所述，這些已有技術(shù)中的使用超細(xì)纖紗(0.8旦或更低的單纖細(xì)度)并獲得所要求的強(qiáng)度的嘗試未能成功。
就超細(xì)纖維來說，日本未審查的實(shí)用新型NO 56-56500中提供了一種用于降落傘的可展開織物的超細(xì)纖維，然而在該申請中，僅提及了單纖維細(xì)度，并未提及強(qiáng)度。換言之，沒有聲明這種已有的超細(xì)纖維具有高強(qiáng)度。
總之，長期以來就期望能夠提供一種工業(yè)用的纖維結(jié)構(gòu)，其能具有所希望的機(jī)械強(qiáng)度和柔軟性，以及低漏氣性，如需要，同時控制毛絲的發(fā)生，以及獲得所希望的質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)用纖維結(jié)構(gòu)，它能克服上述的各種缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于工業(yè)材料的纖維結(jié)構(gòu)，其能夠提供所要求的機(jī)械特性，及所要求的柔軟度，同時可以減少起毛單纖的數(shù)量，并且當(dāng)需要將該纖維結(jié)構(gòu)織造成織物時，可以減少其織物的透氣性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制造這種纖維結(jié)構(gòu)的方法，并且可減少在加工包括紡絲，織造過程中的起毛和斷裂單纖的數(shù)量。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)超細(xì)纖維的結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)復(fù)絲，其中超細(xì)單纖的細(xì)度小于0.8旦，強(qiáng)度為6.5克/旦或更多些，斷裂伸長率為15％或更大些。
根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中高強(qiáng)度復(fù)絲最好是聚酯纖維，更好可以是特性粘度(IV)為0.8或更大的聚對苯二甲酸乙二脂纖維。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)中，較好的是，它由聚酰胺纖維制成，其聚合度是相應(yīng)于3.0或更高的硫酸相對粘度。
根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)是利用將雙組份聚酯經(jīng)一噴絲板同時擠出而制造的，從而得到斷面形狀為天星狀或分隔型的共軛長絲其單纖細(xì)度為3.0旦或更大些，形成的復(fù)絲是由120根單纖組成，并用這種結(jié)構(gòu)的復(fù)絲在基本上無捻無上漿狀態(tài)下制成織物，將構(gòu)成織物的復(fù)絲中的單纖細(xì)度減至0.8旦或更小的辦法是情況下去除天星狀截面的長絲中的天的部分，或在分割型的共軛纖維的是將長絲進(jìn)行剖分處理。
本發(fā)明最重要的特征是高強(qiáng)度超細(xì)纖維的單絲是很容易通過紡制隨后被可溶的共軛長絲制取的，或是通過隨后被剖分的共軛長絲制得。從而獲得一種高機(jī)械特性以及高柔韌性的高質(zhì)量纖維結(jié)構(gòu)。同時還減少了起毛及斷裂單絲的根數(shù)。進(jìn)一步地，在機(jī)織物中，由于具有了上述的特征，從而可以要求保持單位長度緯紗的引緯數(shù)目或單位寬度的經(jīng)紗的特定的次數(shù)，并同時獲得了降低的透氣性。
根據(jù)本發(fā)明，其中纖維結(jié)構(gòu)涉及任何的物品，其可以是一部分或全部均由纖維材料構(gòu)成。其中的纖維材料是指它的高與直徑之比為10或更大(當(dāng)其基本呈圓柱形的情況下)，(以下簡稱為縱橫比)。這種纖維結(jié)構(gòu)的典型例子為織物，如象機(jī)織物，針織物和無紡織物，及繩，如繩索和縫紉線。在這種纖維結(jié)構(gòu)中，纖維材料可以是連續(xù)的或不連續(xù)的狀態(tài)。進(jìn)一步地，除織物和繩以外，帶有涂層或浸漬的樹脂的組合結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)范圍之中。纖維結(jié)構(gòu)可以是三維的，其中結(jié)構(gòu)是由樹脂制成的，并在其內(nèi)側(cè)成外表面由加強(qiáng)材料進(jìn)行了加強(qiáng)?？傊?，高強(qiáng)度超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)涉及的纖維結(jié)構(gòu)是其中至少部分使用了上述的高強(qiáng)超細(xì)纖維。
使用本發(fā)明高強(qiáng)超細(xì)纖維的纖維結(jié)構(gòu)可以用作各種各樣的結(jié)構(gòu)，如一維結(jié)構(gòu)，如象繩；二維結(jié)構(gòu)的織物，如象機(jī)織物，針織物和無紡織物；三維的結(jié)構(gòu)，包括組合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是由樹脂制造的，并且樹脂中加入用不同的樹脂制成的增強(qiáng)材料。然而其對于二維結(jié)構(gòu)織物是更為理想的，這是由于這種結(jié)構(gòu)可以最有效地提供所要求的柔軟度，輕度和手感。
在高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)絲中，其單絲細(xì)度必須小于0.8旦。
當(dāng)復(fù)絲中的單絲細(xì)度為0.8旦或更大些時，則不能獲得所要求的柔軟度，甚至在減少整個復(fù)絲的總旦數(shù)的情況下，也不能獲得。然而過份地減少單絲的細(xì)度則要求要增加紗線中的單絲的根數(shù)，以保證工業(yè)用纖維材料所必須有的強(qiáng)度。這樣就必須在共軛紡絲之后將多股紗集合在一起，但這種系統(tǒng)在實(shí)際工業(yè)上是不適宜的，換句話說，這將造成質(zhì)量的低下。這樣看來，細(xì)度最好是在0.1-08旦之間，更好是0.1-0.5旦之間。
用于本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)絲，其強(qiáng)度必須為6.5克/旦或更高些，更好是7.5克/旦或更高些。這種強(qiáng)度特性是必需的以便滿足對高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的使用要求。換句話說，如果強(qiáng)度低于上述的范圍，則滿足實(shí)際要求的機(jī)械強(qiáng)度是很困難的。由于使用了本發(fā)明的高強(qiáng)度超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，則在不使用增加的單絲的細(xì)度的紗線情況下便可獲得所要求的機(jī)械特性。
另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)絲必須具有良好的斷裂延伸率，為15％或更高，更好為18％或更高些。如果斷裂延伸率小于15％將造成柔軟性變差，即變得較硬，并且在紡絲或機(jī)織過程中將容易發(fā)生纖維起毛或斷裂。相反的，如果斷裂伸長過份的高，則將引起纖維結(jié)構(gòu)自身的過份伸長，因而導(dǎo)致其尺寸穩(wěn)定性和形狀穩(wěn)定性變差。這樣，一般要求斷裂延伸率為40％或更小些。另外，當(dāng)使用本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)作為氣袋的基底織物時，從透氣性的限止的觀點(diǎn)來看，延伸率大于40％是不適宜的。
應(yīng)注意，上述的強(qiáng)度和斷裂延伸率值是指連續(xù)的纖維結(jié)構(gòu)的紗線具有的值，而不是紗線在制造過程中的值，即，不是在纖維結(jié)構(gòu)形成以前更具有的數(shù)值。換句話說，上述的強(qiáng)度和延伸率的數(shù)值范圍是纖維超細(xì)化后具有的值，而不是在天組份未去除前或共軛纖維被分隔前所具有的數(shù)值。從有效的和易操作的觀點(diǎn)看，在除天組份或分隔的處理應(yīng)通過適當(dāng)?shù)姆椒ǎ诶w維結(jié)構(gòu)成形之后進(jìn)行，這些方法包括，溶解處理或非溶解過程。在這種纖維細(xì)化處理過程中，纖維自身發(fā)生收縮，從而在超細(xì)纖維實(shí)際獲得以前，纖維的延伸略有增加。
用于構(gòu)成本發(fā)明高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)絲并不限于典型的聚合物，而且可以用各種傳統(tǒng)類型的聚合物來生產(chǎn)，只要該超細(xì)纖維能利用去除天組份或分隔方法制造便可。也就是說，這些聚合物例如聚酯，如象聚對苯二甲酸乙二酯，聚萘二甲酸乙二酯；聚酰胺、如聚己二酰己二胺，聚己二酰二胺丁二酯和聚己內(nèi)酰胺；聚烯烴，如象，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚乙烯，聚丙烯；芳族聚酰胺；和芳族聚酯。
為了改進(jìn)任何所要求的特性，如可紡性，在不破壞原特性的條件下，可以在聚合物中添加共聚物組分或活性劑。另外，為了改進(jìn)織物的性質(zhì)，只要保證不破壞可紡性，允許添加活性劑如象抗氧劑和顏料。
從利用共軛法紡制超細(xì)纖的生產(chǎn)容易性的角度看，以及考慮到纖維的尺寸穩(wěn)定性和纖維結(jié)構(gòu)的機(jī)械特性，使用聚酯和聚酰胺是更好的。特別是，使用含聚對苯二甲酸乙二酯85％(按重量份比)或更多的聚對苯二甲酸乙二酯纖維是更好。
當(dāng)超細(xì)纖維是對苯二甲酸乙二酯的情況下，使用高粘度的聚合物將很容易地獲得所要求的強(qiáng)度以及延伸性。這樣，使最終獲得的超細(xì)纖維特性粘度為0.8或更高性是合適的。如果最終獲得的超細(xì)纖維的特性粘度低于0.8，則要想獲得希望的強(qiáng)度是有困難的另一方面將減小熱阻性和尺寸穩(wěn)定性。
另外，根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，當(dāng)構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)超細(xì)紗維是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的情況下，最好是，利用廣角X-射線衍射測量其微晶體積(C)為8×1043，和/或，利用小角X-射線衍射測量，其子午線方向的長度周期為120或更長，和/或，利用廣角X-射線衍射測量微晶取向度(FC)為0.90或更高。當(dāng)微晶體積(C)低于8×1043或長周期(DM)短于120?；蛭⒕∠蚨?FC)小于0.90時，想要獲得高強(qiáng)度是困難的，另一方面，由于極易發(fā)生水解，其耐用性會降低。
另外，在高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)中，當(dāng)構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維是聚對苯二甲酸乙二脂的情況下，最好是，非晶態(tài)取向度(Fb)為0975或更高些。當(dāng)非晶態(tài)取向度(Fb)低于0.975時，則尺寸穩(wěn)定性和熱阻性就要降低，這將使用于工業(yè)材料的纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生困難。
另外，根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)中，當(dāng)構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維是由聚酰胺制成的，如聚己二酰己二胺，或聚己內(nèi)酰胺時，能獲得較大的柔軟度，這是由于這種聚酰胺纖維所固有的較小的初始模量與由超細(xì)纖維的自身所獲得的柔軟度相結(jié)合。這種情況下，當(dāng)使用高粘度聚合物時，也可很容易地獲得上述的強(qiáng)度和延伸率的范圍。并可以使用3.0或更高性的硫酸相對粘度(ηrn)在根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成高強(qiáng)復(fù)絲的超細(xì)纖維可全部由相同的聚合物組份構(gòu)成，或由兩種或多種組份構(gòu)成。
從容易獲得高強(qiáng)纖維和紡絲簡便的角度考慮，希望構(gòu)成高強(qiáng)復(fù)絲的超細(xì)纖維最好是同一種或基本上是同一種聚合物組份。為了獲得構(gòu)成高強(qiáng)復(fù)絲的超細(xì)纖維全部或基本上為同一單一聚合物組份，除直接紡絲外，還可以使用共軛紡絲工藝，其包括，天星狀共軛紡絲和分隔型紡絲，以及混合紡絲工藝。在共軛紡絲工藝和混合紡絲工藝中，為獲得超細(xì)纖維，最終僅留下一種組份。從易于生產(chǎn)的角度看，使用天星狀共軛紡絲是適合的，其中，在共軛紡絲后，紗線進(jìn)行天組份的去除工序，從而獲得超細(xì)纖維。對于要求高強(qiáng)復(fù)絲總的旦數(shù)很高，而要求超細(xì)纖維單絲旦數(shù)較小的情況下，天星狀共軛紡絲是尤為適合的。
另外，在織物為使用本發(fā)明高強(qiáng)超細(xì)纖維的纖維結(jié)構(gòu)時，為了獲得由超細(xì)纖維帶來的良好的柔軟性，輕度和手感，復(fù)絲總旦數(shù)最好為1000旦或更小。同時考慮到工業(yè)使用的強(qiáng)度要求，總旦數(shù)應(yīng)在100旦至1000旦之間。當(dāng)織物是由總旦數(shù)超過1000旦的紗線織造的情況下，甚至單絲是細(xì)度小于0.8旦的超細(xì)纖維則織物的厚度也要增加，因此柔軟性變差。
根據(jù)織造密度，上述生產(chǎn)的機(jī)織物能夠改善其特性，即拉伸強(qiáng)度為100kg/3cm或更多(樣品長度)更好150kg/3cm或更多，更好些的是170kg/3cm或更多，并且，用懸臂式方法測量的柔軟度數(shù)值為60mm或更小，更好為45mm或更小，當(dāng)拉伸強(qiáng)度小于100kg/3cm時當(dāng)用于工業(yè)使用，其機(jī)械強(qiáng)度則太低。另外，不希望柔軟度大于60mm，這是由于增加本發(fā)明效果的柔軟度并未提供。
使用本發(fā)明高強(qiáng)超細(xì)纖維的織物可以用于各種工業(yè)應(yīng)用。其中，由于柔軟度和輕度較高和低氣體滲透性通過適當(dāng)設(shè)計織物的結(jié)構(gòu)易于獲得，將其作為氣袋的基底織物是很好的。
氣袋的基底織物所具有的各種特性，除機(jī)械特性如拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度外，還有柔軟度，輕度，緊密度(當(dāng)并股時的凈度)以及低氣體滲透性。為了使氣袋的基底材料滿足這些要求，要求高強(qiáng)超細(xì)復(fù)絲的總旦數(shù)在180-450旦范圍內(nèi)。當(dāng)總旦數(shù)大于450旦時，并在不涂任何樹脂的情況下具有相當(dāng)?shù)偷臍怏w滲透性的增加的織物的密度將大大增加織物的厚度，因而柔軟度和輕度降低。另外當(dāng)存貯氣體后，其袋的緊密性要變差。相反的，如果總旦數(shù)小于180旦，則織物的機(jī)械強(qiáng)度同樣變差，甚至在將織物的密度盡可能提高的情況下也不會有所改善，這是由于當(dāng)充入氣體后，氣袋有可能破裂。這樣，總旦數(shù)最好是在200旦至375旦范圍內(nèi)。
其它的用于構(gòu)成氣袋基底織物的復(fù)絲當(dāng)滿足上述條件的情況下也是允許使用的。也就是說，當(dāng)高強(qiáng)超細(xì)復(fù)絲織造成織物時，其織物的復(fù)蓋系數(shù)(K)為1,900或更高些，或者更好是2,000或更高些時，其甚至在不涂層的情況下，也能使氣袋的基底織物具有所要求的特性。復(fù)蓋系數(shù)K如果小于1,900，在不涂層的情況下漏氣太嚴(yán)重，以致于不能膨脹，另一方面其機(jī)械性能很差，使得織物不適用。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)基底織物的拉伸強(qiáng)度為100kg/3cm或更高，柔軟度數(shù)值是60mm或更小些(用懸壁測量法)，在1.27cm壓降壓力下通過織物的氣體的量是5.0cm3/sec/cm2或更小的情況下，氣袋的基底織物的特性有所改進(jìn)。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的氣袋基底織物具有較低的漏氣性及較高的柔軟度。
符合上述條件的織物，在使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)-L-1018A(馬倫方法)進(jìn)行測試，其具有撕裂強(qiáng)度為8kgf或更高，和頂破強(qiáng)度40kg/cm2或更高。
通過使用根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維，即通過使用該纖維作緯和經(jīng)紗來構(gòu)成氣袋織物，可獲得這樣的高強(qiáng)超細(xì)纖維紗線，該紗線生產(chǎn)是這樣的，在其共軛紡絲之后，進(jìn)行溶解去除工藝，或分隔工藝而形成超細(xì)紗維，并可獲得良好的強(qiáng)度值，總旦尼爾數(shù)和單絲的旦尼爾數(shù)以及高質(zhì)量的氣袋基底織物，其中，除機(jī)械特性改善外，還獲得了低氣體漏透性和在織造過程中單絲起毛和斷裂數(shù)量的減少。應(yīng)該注意到，使用本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維的氣袋基底織物可以作為不涂層的織物。在其上沒有任何的樹脂涂層，盡管在必要的情況下，這些樹脂涂層是可被使用的。
本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)是由高強(qiáng)超細(xì)纖維制成的。其纖維是使用共軛紡絲法生產(chǎn)的，如上所述，包括天星狀和分隔型。當(dāng)然，這種高強(qiáng)超細(xì)纖維可以由下列方法很容易地生產(chǎn)。
在天星狀形情形中，首先進(jìn)行天星狀共軛紡絲，其中兩種聚合物同時由一個噴絲板擠出，從而獲得共軛的單纖細(xì)度為3.0旦或更高些的復(fù)絲。
這時，對于星的部分，使用為最終形成織物的聚合物，而天的部分所使用的聚合物，其具有比構(gòu)成星部分的第一聚合物更高的溶解性(在特定的溶劑中)。構(gòu)成星組份的第一聚合物必須是高強(qiáng)和高延伸性聚合物，從而使纖維具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，其中該第一聚合物最好要有高聚合度。特別地，如上所述，當(dāng)用聚對苯二甲酸乙二酯的情況下，超細(xì)纖維的特性粘度為0.8或更高，并在在使用聚酰胺的情況下，超細(xì)纖維的硫酸相對粘度為3.0或更高。因此，為了獲得上述的高強(qiáng)度和大延伸率的特性，其用于熔紡的切片聚合物粘度最好是，當(dāng)使用聚對苯二甲酸己二脂時，特性粘度為1.0或更高些，當(dāng)使用聚己二酰己二胺時，硫酸相對粘度為3.0或更高。
當(dāng)需去除的天的部分的比率下降時，則纖維的生產(chǎn)率將提高。天部分比率的減少將導(dǎo)致織物密度的增加及漏氣性的減小。從這點(diǎn)來看，通常，天部分的比率應(yīng)盡量的小，也就是說，最好天的部分的比率為20％或更小，最好是10％或更少些。過份低的天部分的比率將引起星部分的相互粘連，從而給共軛纖維的平滑的牽伸，特別是高牽伸率的牽伸造成困難，并且很難獲得所希望的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度和延伸性的特性，這樣就要求天的部分的比率至少要為5％。
在傳統(tǒng)的熔紡工藝中，在一噴絲板中，天部分的聚合物與星部分的聚合物形成一般熔流從噴絲板中擠出形成復(fù)絲紗，其截面呈天星狀。為了避免聚合物在紡絲時的熱降解，希望聚合物在紡絲設(shè)備中停留的時間應(yīng)盡可能的短。換句話說，滯留時間最好小于10分鐘，更好為1至5分鐘。
二種聚合物從噴絲板中擠出，其共軛絲的單絲根數(shù)為120根或更少，最好是20至90根，如果根數(shù)超過120根，由于噴絲板構(gòu)面積的限制，噴絲孔間的間隙就要減小，這將引起擠出的絲間的相互粘連。從而獲得紡絲的穩(wěn)定是困難的。根據(jù)本發(fā)明的共軛纖維，由于噴絲板截面的復(fù)雜形狀，聚合物從板中擠出時稍有些彎曲，這使絲易于相互接觸。
在天星狀共軛紡絲中，共軛纖維的數(shù)量(噴絲板上的孔數(shù))和單一共軛纖維中星的數(shù)量是取決于該噴絲板所得的總的復(fù)絲旦數(shù)和高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)中單纖的旦數(shù)。當(dāng)共軛紗中的單絲數(shù)量較小時，相應(yīng)的星的數(shù)量就要增加，同時單一共軛絲的細(xì)度增加，從而導(dǎo)致紗的冷卻不太均勻，使紗的可紡性變差。相反的，當(dāng)共軛紗中的長絲的數(shù)量過高時，單一共軛絲噴絲板的一個組中的星的數(shù)量減少，將引起單一共軛絲的旦數(shù)變小。在后種情形中，在紡絲冷卻中單絲與單絲之間將發(fā)生接觸，從而產(chǎn)生絲起毛和斷裂，這將失去使用共軛紗線的優(yōu)越性。這就要在噴絲板噴出的共軛復(fù)絲的根數(shù)與單絲中星的數(shù)量之間取一平衡值，這種情況下，其共軛長絲在牽伸后的旦數(shù)為3-10旦。
最好是，經(jīng)噴絲板后的加熱區(qū)長度為10-100cm，并且溫度控制在200℃至350℃之間。該加熱管的長度和溫度可根據(jù)各種紡絲因素進(jìn)行優(yōu)選。如象所用的兩種聚合物的特性，共軛絲的旦尼爾數(shù)以及復(fù)絲中共軛絲的數(shù)量。使用加熱管對延遲熔融的聚合物的固化是有好處的，從而有益于獲得高強(qiáng)度絲。另外，為避免高溫下的熱降解，加熱管中的空氣由高溫惰性氣體封閉。
熔紡的紗經(jīng)過高溫氣體區(qū)后由冷氣流進(jìn)行冷卻，然后上油處理，然后由控制紡速的卷繞輥卷繞。
最好是，經(jīng)輥?zhàn)泳砣〉奈礌可斓募喸谖淳砝@的狀態(tài)下直接進(jìn)行牽伸工藝。然而，未牽伸紗也可以先進(jìn)行一次卷繞，絲后再在后繞的獨(dú)立階段進(jìn)行牽伸過程。紡絲速度通常為1500m/min或更小。牽伸通常是熱牽伸，并且二級牽伸為最好。牽伸要根據(jù)聚合物種類和紡絲速度來進(jìn)行確定。牽伸率的確定要考慮各種因素，如，未牽伸條件下的雙折射率，牽伸溫度，當(dāng)多級牽伸的情況下，牽伸率的分配，并且牽伸率通常是確定為3.0或更高，更好為3.0-6.5，最好是4.0-6.0。
這種經(jīng)牽伸的共軛紗其單絲的旦數(shù)為3旦或更多，更好為5旦或更多。當(dāng)單絲的旦數(shù)小于3旦時，由于紡絲時紗在加熱管中的擺動，可能引起稍許的細(xì)度不勻，這種細(xì)度的不勻?qū)⒃斐呻y以獲得均勻的牽伸，另一方面，還會引起纖維起毛和斷裂，因而難以獲得要求的紗的特性。
牽伸后已牽伸的紗被進(jìn)行熱定型處理。這種熱定型處理通常方法這樣進(jìn)行的，將紗與熱輥或熱板相接觸，或者將紗穿過一高溫?zé)釟怏w。通常調(diào)節(jié)熱處理時的張力與溫度，可以對干熱收縮值進(jìn)行控制。例如，當(dāng)織物要求具有低漏氣性時，最好是，經(jīng)150℃30分鐘的干熱處理，干熱收縮為1％至10％，更好為3％至8％，這是由于收縮是在天部份從織物中去除發(fā)生的，因而在去除天部份時可獲得低的漏氣性。實(shí)際要求的收縮水平是根據(jù)以下因素確定的，即，織造時的經(jīng)紗緯紗密度，要求的最終的透氣性和機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的天星狀共軛紡絲制造的高強(qiáng)超細(xì)纖維，在牽伸和熱定型過程中還能進(jìn)行長絲交纏工藝處理。為了有效地進(jìn)行交纏，可采用已知的噴氣交纏，空氣壓力可根據(jù)紗的旦尼爾數(shù)和張力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以便獲得所希望的交纏程度。這種情況下，交纏度一般為20或更高，更好是50或更高些。
經(jīng)過牽伸，可獲得單纖細(xì)度為3-8旦的共軛復(fù)絲，其強(qiáng)度7.0克/旦或更高，更好為8.0克/旦或更高斷裂伸長為13.5％或更高。
為了獲得使用上述復(fù)絲制得的高強(qiáng)度超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，要用共軛紗制造纖維結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)是機(jī)織物的纖維結(jié)構(gòu)時，使用共軛絲作為經(jīng)紗和緯紗，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的織造過程?？椩焓窃跓o捻和無上漿情況下進(jìn)行的。然而，加捻和上漿如需要也可以進(jìn)行。對于不同的目的，可以對織造的工藝條件進(jìn)行選擇，如象平紋組織或斜紋組織?？椩烀芏纫部蛇M(jìn)行選定。特別地，當(dāng)是氣袋基底織物的情況時，為了獲得希望的確定織物漏氣性的復(fù)蓋系數(shù)K，織造密度的選擇要同時考慮纖維的旦數(shù)和收縮度，該收縮度取決于去除處理過程中所去除的天部分的量和去除處理的加熱溫度。
根據(jù)本發(fā)明的共軛紡絲方法，為了獲得由單纖細(xì)度為0.8旦或更小的超細(xì)纖維制成的纖維結(jié)構(gòu)，首先用單絲旦數(shù)為3.0或更高的較大旦數(shù)的纖維紗形成纖維結(jié)構(gòu)的所希望的形狀，然后再進(jìn)行超細(xì)纖維的處理工藝。這樣，紡絲過程中的長絲斷裂和起毛以及形成纖維結(jié)構(gòu)過程中的纖維起毛和斷裂都將被避免，反之，如果從紡絲開始就將纖維制成這種細(xì)度，并在制造織和的過程中也使用同樣的細(xì)度，則上述的起毛和斷裂將是不可避免的。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，織造時使用的含有單絲細(xì)度3.0旦或以上的較大旦數(shù)的纖維紗可無需上漿和加捻，并且可以進(jìn)行有效的織造工藝，另外，所得的織物具有較高的柔軟度和捻度。
這種用于纖維結(jié)構(gòu)的機(jī)織物然后進(jìn)行去除天部分的處理，從而使構(gòu)成織物的長絲成為超細(xì)纖維。根據(jù)天部分的聚合物特性，去除天部分的處理可以選擇水溶解，各種溶液進(jìn)行溶解，如酸性溶液，堿性溶液或用有機(jī)溶劑進(jìn)行溶解。另外，象日本未審查的專利分開物NO.56-118961公開的已知的去除處理，對聚合物進(jìn)行預(yù)處理，使其破碎去除也是可以的。
這些加熱加壓下進(jìn)行的處理均要保證構(gòu)成纖維結(jié)構(gòu)的星部分的特性不被破壞。當(dāng)作氣袋用的基底織物時，需要限制漏氣性，則希望在去除天部分的同時，其原先天部份所占有的空間要由織物的收縮來減小。從這點(diǎn)來看，在溶解去除天部份時需要同時進(jìn)行加熱。另外，加熱溫度為70℃或更高將有助于收縮的發(fā)生。
作為天部份的聚合物可以是各種傳統(tǒng)的聚合物，例如，就可進(jìn)行溶劑溶解來說，可用聚苯乙烯。就可用水溶解或水溶液分解來說，具有5個間苯二酸鈉的異分子聚合聚酯是適用的。另外，其它的水溶聚合物都是可用的。作為可水洗提的聚合物的例子，在日本未審查的專利公開物NO.-4-361659號公開的可水溶的聚酯包括作為主要的酸的成份，為對苯二甲酸，含有5-硫化酸鈉間苯二酸8-16mo1％及間苯二酸5-40mol/％，以及作為主要的二醇成份，乙二醇，含有分子量為5000或更小的共聚的聚乙二醇，共聚比率為10％(按重量計)或更小。可以水洗提的這種聚合物從在去除工藝中對星部分的損傷極小的觀點(diǎn)來看是更好的。
經(jīng)去除天部分處理后的纖維結(jié)構(gòu)中，其復(fù)絲僅由高強(qiáng)超細(xì)纖維構(gòu)成，其單纖細(xì)度為0.8旦或更小，強(qiáng)度為6.5g/d，或更高，復(fù)絲的斷裂延伸率是15％或更高。
當(dāng)使用天星狀共軛紡絲法時，甚至在共軛紡絲時其延伸度低至約13％，但在去除纖維結(jié)構(gòu)的天的部分時，其長絲延伸度會增加，從而仍然可以獲得15％或更高的延伸率。
從保持生產(chǎn)高強(qiáng)超細(xì)纖維的天星狀紡絲的穩(wěn)定性來看，較最好的是最終構(gòu)成超細(xì)纖維的星的部分是由單一聚合物構(gòu)成的長絲。
根據(jù)本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)，其超細(xì)纖維的總旦數(shù)和單一纖絲的旦數(shù)需要協(xié)調(diào)選擇。對于使用噴絲板的紡絲，在天星狀共軛紡絲中由共軛紗獲得的超細(xì)長絲數(shù)量(星的數(shù)量)要大于分隔型共軛紡絲中所獲得的分割的數(shù)量。也就是說，在分割型共軛紡絲中，當(dāng)單一共軛長絲的旦數(shù)減小時，分隔的次數(shù)將受到限制，也即，由于分隔型共軛紡絲的分隔次數(shù)受到限制，從而將減少單一共軛長絲的旦數(shù)，以獲得分隔處理后所要求的細(xì)度。這種單一共軛長絲旦數(shù)的減少，將導(dǎo)致紡絲工藝穩(wěn)定性變差。總之，考慮到紡絲的穩(wěn)定性和獲得希望的超細(xì)纖維，使用天星狀共軛紡絲法要優(yōu)于使用分隔型共軛紡絲。
最后在保證本發(fā)明的特性不被破壞的條件下，本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行熱定型處理。
下面將對本發(fā)明的實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的各種特性測試如下a，聚酯的特性粘度(IV)使用奧氏粘度計，將2克樣品放入25ml的鄰氯苯酚，在25℃溫度下測量溶液相對粘度ηrp，再利用下列近似等式計算出特性粘度IV=0.0242ηrp＋0.2634，其中，ηrp=t×dto×do]]>t溶液滴落時間(秒)t0鄰氯苯酚的滴落時間(秒)d溶液的濃度(g/cc)d0鄰氯苯酚的濃度(g/cc)b聚酰胺的硫酸相對粘度(ηrn)取1％重量的樣品溶于98％的硫酸，用奧氏粘度計在25℃溫度下測量相對粘度。
c共軛紗的強(qiáng)度和斷裂延伸率。
測量使用JIS-L-1017的方法d超細(xì)纖維的強(qiáng)度和斷裂延伸率。
測試是從纖維結(jié)構(gòu)取下紗線來進(jìn)行的，換句話說，當(dāng)是機(jī)織物時，紗的樣品是從織物上拆下來的。當(dāng)是針織物或無紡織物時，作為樣品的長絲從中取出時應(yīng)避免損壞紗線。
拆下的長絲被切成25cm長，然后施加一載荷，載荷重量為紡絲時所得的長絲旦數(shù)乘上1/3。然后再測量上述長度的樣品重量。利用該重量計算出所拆來的纖維的旦尼爾數(shù)，即9000米的重量。然后，利用Orientic公司制造的RTM-100型張力測試儀，對15cm長的樣品進(jìn)行張力測試，測量速度為30mm/min，并讀出最大強(qiáng)度點(diǎn)的強(qiáng)度值。利用所得的強(qiáng)力值除以拆下的長絲的旦數(shù)來計算出強(qiáng)度值，并且計算出5個樣品的平均數(shù)值。
e纖維的微晶體積(C)使用由Rigku Denki K.K.生產(chǎn)的廣角X-射線衍射儀。使用帶有Ni過濾器的Cuka作為X-射光源，輸出功率為35KV及15mA，孔經(jīng)為2mm(φ)。攝象條件為平分線(2θ)方向?yàn)?0°-35°以0.05 °為一級，子午線方向(2θ)也為10°-35°以0.05°為一級，及圓周方向(2θ)為90°-270℃以0.5為一級，測量累積時間為2秒鐘。
下面描述測量樣品的準(zhǔn)備將共軛紗切成20cm長，10-20根平行地集在一起，為防止紗線散開用紗布將其包起來，然后，進(jìn)行天的去除處理或分隔處理制得超細(xì)纖維，并注意避免紗的折疊和卷曲。
微晶尺寸是由平面量數(shù)一半高的位置(010)，(100)和(-105)的波峰寬度通過下列的Scherree等式計算出來的，其中，所述平面量數(shù)分別通過傳送方法獲得，L(hkl)=KλβoCOSθB,]]>其中L(hkl)微晶平面的橫向尺寸，K1.0λX-線的波長βo(βE2-βl2)1/2βE觀察時的上述一半高度的峰寬(測量值)βl1.05×10-2半徑βBBragg角通過下式使用所得的2值計算微晶體積(C)。
C=L(010)×L(100)×L(-105)(3)f.纖維的子午線方向(Dm)的長度周期。
使用Rigakn Denki K.K.生產(chǎn)的小角X-線發(fā)生器(RU200型)，使用具有Ni過濾器的Cuka作為X-射線光源，輸出功率50KV，200MA，孔逢寬1mm(φ)，攝象條件為，攝象半徑400mm，用Kodak DEF-5膠片，曝光時間120分鐘。
根據(jù)上述的小角X-線散射照片上的距離(r)通過Bragg等式計算出長周期(J)。
J=(λ/2)Sin(tan-1(r/R))R攝象半徑
λX-線波長J長周期本發(fā)明的高強(qiáng)超細(xì)纖維具有在層狀形狀4個點(diǎn)上的散射圖象。這樣，根據(jù)與纖維軸線相應(yīng)的散射點(diǎn)間的距離?？梢岳靡粋€定義算出長周期Dm()，該定義在L.E.Alex-Ander的“KOBUNSHINO X-SEN(用于高聚物的X線)”一文的第2部分第5段，并且由Hamda和Jajii翻譯，由Sakarada監(jiān)管，1973年由Kagaku Dojin(出版者)公開。
g纖維的微晶取向度(FC)利用廣角X-線測試儀獲得的圖譜上的峰值寬度H°通過下列等式可計算出微晶的取向度(FC)Fc=(180°-H°)/180°。其中S峰值寬度是取自平面(010)上強(qiáng)度分布曲線一半高度的位置，該曲線沿Debye環(huán)在平分線上干涉。
h纖維的非結(jié)晶的取向度(Fb)使用偏振熒光的方法，儀器為Nippon Bunko Kogyo K.K.生產(chǎn)的FOM-1型儀器，并利用透射光法，其中輻射器的光波長為365nm，熒光波長420nm，其結(jié)果用樣品S的平均數(shù)值進(jìn)行表示。
上述(e)段描述中所得的超細(xì)纖維或常規(guī)纖維在未并股和未卷曲的條件下浸泡于含約0.2％的熒光劑的溶液中，溫度55℃，浸泡時間4小時然后用水進(jìn)行沖洗，空氣干燥，從而制得一種要試驗(yàn)的纖維樣品。
i.織物的拉伸強(qiáng)度根據(jù)JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-K-6328(條法)，對3cm長的樣品進(jìn)行測試。其結(jié)果用經(jīng)紗和緯紗方向上的測量值的平均值來表示。
j.織物的撕裂強(qiáng)度根據(jù)JIS-L-1096(梯形試樣法)進(jìn)行測試。結(jié)果用經(jīng)紗和緯紗方向上的測量值的平均值來表示。
K.纖維的柔軟度。
結(jié)果用根據(jù)JIS-L-1096(45度的懸臂式方法)測量的柔軟度和剛度來表示。
1.織物的透氣性。
其由透過織物的氣量來表示，條件是，通過織物的氣體壓力降為1.27cm水柱。該試驗(yàn)是根據(jù)JIS-L-1096的A方法進(jìn)行的。結(jié)果(透氣量)用單位為cm3/sec/cm2表示。
m.紗線制造的容易程度。
制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的處理的操作容易程度由相應(yīng)的發(fā)生纖維起毛和斷裂的根數(shù)來表示。
n.復(fù)蓋系數(shù)織物的復(fù)蓋系數(shù)K由下式計算K=Nw×Dw1/2＋NF×DF1/2，其中Nw是徑密(每英寸的經(jīng)紗根數(shù))Dw是緯密(每英寸的緯紗根數(shù))NF是經(jīng)紗旦數(shù)，DF是緯紗旦數(shù)例1采用特性粘度(IV)與1.20的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)作為星組份，以及與5.0mol％的5-硫化鈉間苯二酸(Co-PET)共聚的聚對苯二甲酸乙二酯作為天組份，其特性粘度(IV)為0.70。二種聚合物用通常的天星狀方法進(jìn)行雙組份共軛紡絲，噴絲孔數(shù)為60孔，單一共軛絲中的星數(shù)為16。天與星的比為91/9，即91個星，9個天。紡絲溫度為290℃。加熱管長300mm加熱溫度320℃，其正好位于噴絲板下方，紡絲速度為600米/分。
這種熔融紡出的絲不經(jīng)卷繞，絲束直接連續(xù)地進(jìn)行二次熱牽伸，總牽伸率5.5，最后一個牽伸輥溫度為215℃，然后經(jīng)回縮工藝，回縮率為3.0％，從而獲得總旦數(shù)335旦的天星狀共軛復(fù)絲，其長絲根數(shù)為60根，穩(wěn)定的紡絲和牽伸將不出現(xiàn)大量的斷絲和毛絲。
在所得的復(fù)絲紗中，作為共軛長絲的單纖的旦數(shù)為5.58旦，強(qiáng)度為8.6克/旦，延伸率為14.8％，紗的天組份經(jīng)陽離子染料進(jìn)行著色，然后用掃描電子、顯微鏡觀察紗的截面。觀察結(jié)果表明，天星狀結(jié)構(gòu)是高質(zhì)量的。
然后用這種長絲紗作經(jīng)紗和緯紗進(jìn)行平紋織造，其經(jīng)密為每英寸62，緯密為每英寸61。盡管織造是在無上漿和無加捻的條件下進(jìn)行的，但在織造過程中并沒有產(chǎn)生毛絲和斷絲。
然后織得的織物在松施狀態(tài)下進(jìn)行水溶液煮處理，其中含有1％的硫酸，煮的時間為60分鐘，然后該織物再通過一個氫氧化鈉水溶液，其溫度為90℃，從而將天組份(與5-硫化鈉間苯二酸共聚的聚對苯二甲酸乙二酯去除掉。
然后織物進(jìn)行通常的干燥和熱定型處理。
構(gòu)成織物的長絲是比原始的共軛長絲的細(xì)度減小了。從織物口拆下來的紗總旦數(shù)為310旦，長絲根數(shù)為960根(為60孔×16個星)，單一長絲旦數(shù)為0.32旦，強(qiáng)度為7.6克/旦，斷裂延伸率為19.5％。
在熱定型處理后的織造密度為經(jīng)密每英寸63，緯密每英寸61，織物的復(fù)蓋系數(shù)為2183。
例2如例1，但改變了第一實(shí)施例中的噴出總量并在卷繞并進(jìn)行空氣交纏，從而得到天星狀的總旦數(shù)為235旦，60根的已牽伸的共軛復(fù)絲紗。星與天的比例為90/10(90個星，10個天)所得長絲的特性是這樣的，單纖旦數(shù)為3.92旦，強(qiáng)度8.5克/旦，斷裂延伸率16.7％，交纏度為60。用該紗作經(jīng)紗和緯紗，進(jìn)行平紋織造，織造密度為經(jīng)密每英寸71，緯密每英寸70。織造是在無上漿和無加捻條件下進(jìn)行的，并且無毛絲和斷絲發(fā)生。
如例1，織物在松施狀態(tài)下用1％的硫酸水溶液進(jìn)行煮沸，然后通過80℃的氫氧化鈉水溶液，從而去除天組份。然后織物進(jìn)行常規(guī)的干燥和熱定型處理。
構(gòu)成織物的長絲比共軛纖維的細(xì)度要小。從織物上拆下的紗，其總旦數(shù)為222旦，長絲根數(shù)為960根，單纖旦數(shù)為0.23，強(qiáng)度為7.4克/旦，斷裂延伸率為20.0％。
熱定型后的織物密度為經(jīng)密每英寸73，緯密每英寸72，織物復(fù)蓋系數(shù)為2160。
例3如例1，使用90孔噴絲板，單一共軛長絲中有12個星，但與例1的區(qū)別是總擠出量發(fā)生了變化，制得牽伸的天星狀共軛復(fù)絲紗總旦數(shù)為855旦，且具有90根長絲。星與天的比率是87/13(87個星、13個天)。
所得長絲的特性是單纖的旦數(shù)為9.50旦，強(qiáng)度8.9克/旦，斷裂伸長率16.5％。
使用該紗作經(jīng)紗和緯紗進(jìn)行平紋織造，織造密度為，經(jīng)密每英寸28，緯密每英寸28?？椩焓窃跓o上漿和無加捻的情況下進(jìn)行的，并且無毛絲和斷絲發(fā)生。
如例1，織物在松施狀態(tài)下用1％的硫酸水溶液煮沸，然后通過80℃的氫氧化鈉水溶液從而去除掉天組份，然后織物進(jìn)行常規(guī)的干燥和熱定型的處理。
構(gòu)成織物的長絲比共軛纖維的細(xì)度小。從織物口拆下的紗，其總旦數(shù)為774旦，長絲1080根單纖旦數(shù)0.73旦，強(qiáng)度7.4克/旦，斷裂延伸率21.2％。
經(jīng)熱定型的織物密度為經(jīng)密每英寸30，緯密每英寸29，織物復(fù)蓋系數(shù)為1641。
例4使用硫酸相對粘度(ηm)為3.2的聚己二酰己二胺(N66)代替例1中的聚對苯二甲酸乙二酯作為星組份。并且用與5.0mol％的-硫化鈉的間苯二酸共聚的聚對苯二甲酸乙二酯作為天組份，其特征粘度為0.70。噴絲板孔數(shù)為60，單根共軛絲中星的個數(shù)為16，星與天的比率為90/10(90個星，10個天)。熔融溫度為290℃，加熱管長300mm，加熱溫度320℃其正好位于噴絲板的下方。紡絲速度為700米/分。
這種熔紡成的紗，在不卷繞的情況下，連續(xù)地直接進(jìn)行二次熱牽伸裝置處理，在加熱條件下牽伸?？偁可炻蕿?.0。最后牽伸輥的溫度為215℃，然后進(jìn)行回縮處理，回縮率為3.0％，并再進(jìn)行空氣交纏，從而使天星狀共軛長絲紗的總旦數(shù)為345旦，共60根，其交纏度為50。穩(wěn)定的紡絲和牽伸將不引起大量斷絲和毛絲。
所得的纖維紗，共軛單纖的旦數(shù)為5.75旦，強(qiáng)度為8.8克/旦，延伸率為21.5％。紗的天部分用陽離子染料進(jìn)行著色，然后在掃描電子顯微下觀察紗的截面。結(jié)果表明，具有高質(zhì)量的天星狀結(jié)構(gòu)。
然后使用這種長絲紗作經(jīng)紗和緯紗，進(jìn)行平紋織造，織造密度為經(jīng)密每英寸60，緯密每英寸59。盡管織造是在無上漿和無加捻情況下進(jìn)行的。并不產(chǎn)生毛絲和斷絲。
然后，機(jī)織物在松施狀態(tài)下通過95℃的氫氧化鈉水溶液，從而去除天組份(與5-硫化鈉間苯二酸共聚的聚對苯二甲酸乙二酯)。
然后織物進(jìn)行常規(guī)的干燥和熱定型處理。
構(gòu)成織物的長絲比共軛的原始纖維要細(xì)。從織物上拆下來的紗其總旦數(shù)為330旦，根數(shù)為960根，單纖旦數(shù)為0.34旦，強(qiáng)度為8.2克/旦，斷裂延伸率為24.5％。
熱定型后的織物密度為經(jīng)密每英寸62，緯密每英寸61，織物復(fù)蓋系數(shù)為2234。
對比例1如例1，使用特性粘度為1.20的聚對苯二甲酸乙二酯為星組份，用與5.0％5-硫化鈉間苯二酸共聚的聚對苯二甲酸乙二酯為天的組份，其特性粘度為0.70。二種組份通過傳統(tǒng)的天星狀共軛紡絲法進(jìn)行共軛熔融紡絲。噴絲板中的孔板數(shù)為60，每孔中(共軛長絲)中星的數(shù)量為6。星與天的比率為91/9(91星，9個天)。紡絲溫度為290℃，熱管長300mm，加熱溫度320℃，并剛好置于噴絲板下方，紡絲速度為600米/分。
這種熔紡，在不卷繞的情況下，連續(xù)地直接地進(jìn)行二級熱牽伸，最后牽伸輥的加熱溫度215℃，二次牽伸的總牽伸率為5.5，然后回縮處理，回縮率為3.0％。從而使天星狀共軛長絲紗的總旦數(shù)為340旦，長絲根數(shù)為60。穩(wěn)定的紡絲和牽伸將不引起大量的毛絲和斷絲。
所得的長絲紗，共軛長絲的單纖細(xì)度為5.67旦，強(qiáng)度為8.6克/旦，延伸率為17.5％。
然后，使用該長絲紗作經(jīng)紗和緯紗進(jìn)行平紋織造，其經(jīng)密為每英寸57，緯度為每英寸56。盡管紡絲是在無上漿和無加捻情況下進(jìn)行的，在織造過程中也不發(fā)生毛絲和斷絲。
與例1相同的方法進(jìn)行天組份的去除，然后織物進(jìn)行常規(guī)的干燥和熱定型處理。
構(gòu)成織物的長絲的細(xì)度比原生的共軛纖維的細(xì)度要小。從織物上拆下來的紗總旦數(shù)為320旦，360根，(60個孔×6星)。單纖細(xì)度為0.89旦，強(qiáng)度為7.6克/旦，斷裂伸延率為19.4％。
熱定型處理后的織物密度為經(jīng)密每英寸58，緯度每英寸57，織物復(fù)蓋系數(shù)為2058。
對比例2除聚對苯二甲酸乙二酯切片的特性粘度為0.70以外，其它用同例1相同的方法進(jìn)行天星狀共軛紡絲。噴絲板孔數(shù)為60，每孔(共軛長絲)的星數(shù)為16、星與天的比率為91/9(91星、9個天)，紡絲溫度280℃，無熱管，紡絲速度為600米/分。
這種熔紡出的紗，在無卷繞的情況下，連續(xù)直接地進(jìn)行一次一級牽伸裝置牽伸，牽伸率為3.3，然后進(jìn)行回縮工序，回縮率為3.0％，從而得到天星狀共軛長絲紗，總旦數(shù)235旦，絲根數(shù)為60。穩(wěn)定的紡絲和牽伸將不產(chǎn)生大量斷絲和毛絲。
所得的長絲紗，共軛纖維的單絲細(xì)度為3.92旦，強(qiáng)度為3.9克/旦，并且延伸率為24.0％。紗的天組份用陽離子染料進(jìn)行著色，并用掃描電子顯微鏡觀察其橫截面。結(jié)果表明，具有高質(zhì)量的天星狀結(jié)構(gòu)。
然后，使用該長絲紗作為經(jīng)紗和緯紗，織造平紡織物，經(jīng)密為每英寸71，緯密為每英寸70。盡管織造是在無上漿無加捻情況下進(jìn)行的，但在織造過程中也無毛絲和斷絲發(fā)生。
然后，織物在松施狀態(tài)下經(jīng)硫酸水溶液煮沸，然后再通過-80℃的氫氧化鈉水溶液，從而將天組份去掉(與5-硫化鈉間苯二酸共聚的聚對苯二甲酸乙二酯)。最后織物進(jìn)行常規(guī)的干燥和熱定型處理。
構(gòu)成織物的長絲細(xì)度要比原始共軛纖維的細(xì)度小。從織物上拆下來的紗的總旦數(shù)為222旦，根數(shù)為960根纖維。單纖細(xì)度為0.23旦，強(qiáng)度為3.4克/旦，斷裂延伸率為27.2％。
經(jīng)熱定型的織物密度為，經(jīng)密每英寸73，緯密每英寸73，織物復(fù)蓋系數(shù)為2175。
對比例3織物的織造如對比試驗(yàn)2，但織造密度為經(jīng)密每英寸52，緯密每英寸52。
熱定型后的織物密度為經(jīng)密每英寸53，緯度每英寸53，且織物復(fù)蓋系數(shù)為1579。
對比例4使用特性粘度為1.20的聚對苯二甲酸乙二酯切片，經(jīng)60孔噴絲板進(jìn)行常規(guī)的直接紡的熔融紡絲。紡絲溫度300℃。熱管長300mm，加熱溫度為300℃，并設(shè)置在噴絲板下方。紡絲速度為500米/分。這種熔紡出的紗，在無卷繞的情況下，直接進(jìn)行熱牽伸，牽伸率為5.9。溫度為220℃(最終輥)，然后經(jīng)回縮工藝，回縮率為3.0％，并同時進(jìn)行空氣交纏處理，從而制得總旦數(shù)420旦，60根絲的已牽伸的紗。在這種情況下，穩(wěn)定的紡絲和牽伸將不產(chǎn)生大量的毛絲和斷絲。
卷繞的長絲紗，單絲細(xì)度為7.00旦，強(qiáng)度為9.5克/旦，延伸率為17.2％。
然后，使用這種紗作經(jīng)紗和緯紗，織造平紋織物，經(jīng)密為每英寸54，緯密每英寸為54，盡管織造是在無上漿和無加捻情況下進(jìn)行的，但在織造過程中也不產(chǎn)生毛絲和斷絲。
經(jīng)熱定型處理的織物密度為，經(jīng)密每英寸56，緯密每英寸55，織物的復(fù)蓋系數(shù)2275。
對比例5用特性粘度為1.20的聚對苯二甲酸乙二酯切片經(jīng)240孔噴絲板，進(jìn)行常規(guī)的直接紡熔融紡絲。紡絲溫度為300℃，加熱管長300mm，加熱溫度300℃，并其位于噴絲板3下方。紡絲速度為600米/分。這種熔紡出的紗，在不卷繞的情況下，連續(xù)地直接地進(jìn)行熱牽伸，牽伸率為5.4，最后的牽伸輥溫度為220℃，然后進(jìn)行回縮工藝，回縮率為3.0％，同時進(jìn)行空氣交纏處理，從而制得420旦的牽伸紗，其中纖維根數(shù)為288根。
這種情況中，由于紗在熱管中的擺動，有纖維之間的粘連，因而牽伸過程中頻繁產(chǎn)生斷絲。
卷繞的長絲紗，其單纖細(xì)度為1.46旦，強(qiáng)度為8.6克/旦，延伸率為15.2％。用例1同樣的條件進(jìn)行織造。然后由于總是出現(xiàn)毛絲而不能有穩(wěn)定的操作。
對比例6如例1，通過增加擠出量和將牽伸率定為6.1進(jìn)行紡絲，制得總旦數(shù)為335旦的共軛復(fù)絲，具有60根長絲，其共軛單纖細(xì)度為5.58旦，強(qiáng)度為10.2克/旦，斷裂延伸率為10.5％，紡絲中產(chǎn)生的毛絲和斷絲較少。
然后，用該長絲紗作經(jīng)紗和緯紗織造平紋織物，經(jīng)密為每英寸62，緯密為每英寸61，其織造是在無上漿和無加捻的情況下進(jìn)行的，但在織造過程中產(chǎn)生了大量的毛絲和斷絲。
然后機(jī)織物在松馳狀態(tài)下，于1％的硫酸的煮沸的水溶液中進(jìn)行處理60分鐘。然后，該織物通過90℃的氫氧化鈉水溶液，因而去除天組份(與5-硫化鈉間苯二酸共聚的聚酯)。
然后，織物進(jìn)行常規(guī)的干燥和熱定型處理。
構(gòu)成織物的長絲的細(xì)度比初生共軛長絲要小。從織物上拆下的紗的總旦數(shù)為310旦，共960根纖維，單纖旦數(shù)為0.32旦，強(qiáng)度為9.1克/旦，斷裂延伸率為12.1％。
經(jīng)熱定型處理的織物密度為經(jīng)紗每英寸63，緯紗每英寸61，計算所得的織物復(fù)蓋率為2183。然而由于有毛絲，從而織物的質(zhì)量較差。
表I
表I(續(xù))
表II<
<p>如表I和表II所示，根據(jù)本發(fā)明(例1-6)使得纖維結(jié)構(gòu)能夠具有改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度及柔軟度的特性，并且紗線可容易地不產(chǎn)生毛絲和斷絲地進(jìn)行織造。另外，在例1、例2和4、5、6，中織造密度有所增加，從而獲得織物的復(fù)蓋系數(shù)為1900或更高，而且除了改善了機(jī)械強(qiáng)度、柔軟度和織造操作之外，可以獲得低的透氣性，這使織物可適用于作氣袋的基底織物。
相反的，參看對比例1，在經(jīng)去除工藝將單纖的細(xì)度減小之后，單纖的旦數(shù)仍然較大，因而柔軟性差。
對比例2中，共軛紗及去除天部分或分隔處理后的超細(xì)纖維的強(qiáng)度均較低。這樣與本發(fā)明的例2相對照，機(jī)械特性變差，由其制造的纖維結(jié)構(gòu)不適合工業(yè)上使用。要想使這種紗適合工業(yè)使用，必須通過增加紗數(shù)，從而增加總旦數(shù)來達(dá)到，或增加織物的密度。然而這必將引起柔軟度變差。
對比例3中，織造密度比對比例2中還小，其機(jī)械特性更差。
在對比例4中，最終得到的單纖旦數(shù)大的至7.0旦，這將引起柔軟性變差。
在對比例5中，由直接紡所得的紗的單纖細(xì)度僅為1.46旦，因而造成大量的斷絲和毛絲，換言之，由于操作困難，紡絲不能進(jìn)行。
在對比例6中，熔紡中的牽伸率大大增加，從而使得紗的延伸率降低，因而在織造過程中時常發(fā)生毛絲，從而質(zhì)量變差。
相關(guān)例1和3，及對比例2下面的表III表示了微晶體積V，子午線方向長度范圍(Dm)，微晶取向度(Fc)和非微晶取向度(Fb)
表III
表III清楚地表明，根據(jù)本發(fā)明，所有的微晶體積(V)值、子午線方向長周期(Dm)和微晶取向度(Fc)及非微晶取向度(Fb)均有改善的值。結(jié)果顯示機(jī)械強(qiáng)度和耐久性均被改善(從X-線微結(jié)構(gòu)看)。
與此相反，在對比例2中所列的特性均要比本發(fā)明的例1和例3要低。這表明其不適合工業(yè)使用。
總之，根據(jù)本發(fā)明的由高強(qiáng)復(fù)絲構(gòu)成的超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中超細(xì)纖維的單纖旦數(shù)在一特定數(shù)值范圍內(nèi)，且增強(qiáng)的強(qiáng)度在一特定數(shù)值范圍內(nèi)，從而使纖維具有所要求的機(jī)械特性，而且能夠使超細(xì)纖維充分地發(fā)揮其設(shè)定的功能。作為纖維結(jié)構(gòu)的織物可以達(dá)到所有要求的特性，如強(qiáng)度的增加，高柔軟性，及并股時的凈度增加(neatness when folded)，以及較低的漏氣性。另外，根據(jù)本發(fā)明的制造超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的方法，其中在熔融紡絲過程中和纖維結(jié)構(gòu)成形過程中，可限制任何毛絲和斷絲發(fā)生。換句話說，這一產(chǎn)品將在無任向操作問題的情況下進(jìn)行生產(chǎn)。否則生產(chǎn)率將較低。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，包括一高強(qiáng)復(fù)絲紗，該紗的超細(xì)纖維單纖細(xì)度為小于0.8旦，復(fù)絲紗的強(qiáng)度為6.5克/旦或更高，復(fù)絲紗的斷裂延伸率為15％或更高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所說的高強(qiáng)復(fù)絲紗包括聚酯纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所說的聚酯纖維為特性粘度(IV)0.8或更高的聚對苯二甲酸乙二酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所說的聚酯纖維的微晶體積(C)的數(shù)值是8×1043或更高。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的高強(qiáng)度超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所說的聚酯纖維的子午線方向的長周期是120?；蚋?。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所說的聚酯纖維的微晶取向值(FC)為0.90或更高。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所說的聚酯纖維的非結(jié)晶取向度(Fb)為0.975或更高。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所說的高強(qiáng)復(fù)絲紗為聚酰胺纖維，其硫酸相對粘度(ηrn)為3.0或更高。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，單纖細(xì)度為0.1-0.8旦。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，所有構(gòu)成高強(qiáng)復(fù)絲的超細(xì)長絲都由大致相同的聚合物成份構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)。其中，所說的高強(qiáng)復(fù)絲具有超細(xì)長絲，是通過去除天星狀共軛纖維中天部分而制得的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，纖維結(jié)構(gòu)為織物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，織物為由復(fù)絲機(jī)織物或針織的織物，其中的復(fù)絲紗總旦數(shù)為100-1000旦。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，織物的拉伸強(qiáng)度為100kgf/cm，柔軟度為60mm或更小，其柔軟度是用懸臂法測量的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中織物為氣袋的基底織物，其中的復(fù)絲紗總旦數(shù)為180-450旦。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，作為氣袋的基底織物的復(fù)蓋系數(shù)K為1900或更高，并且織物表面無樹脂涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的高強(qiáng)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，其中，作氣袋的基底織物在127cm水柱的壓降下，氣體通過速率為5.0cm3sec/cm2，并且織物表面無樹脂涂層。
18.一個制造高強(qiáng)超細(xì)織物的方法，包括下列步驟通過一個噴絲板同時擠出星組份和天組份二種熔融的聚合物，從而制得 具有天星狀長絲的共軛復(fù)絲，其中共有少于120根纖維，且單纖旦 數(shù)為3.0旦或更高；用無捻和無上漿的這種復(fù)絲制成織物；去除天組份的聚合物，以使構(gòu)成織物的復(fù)絲紗成為高強(qiáng)復(fù)絲紗，其中單纖細(xì)度為0.8旦，強(qiáng)度為6.5克/旦或更高，斷裂延伸率15％或更高。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的制造高強(qiáng)超細(xì)織物組織的方法，其中構(gòu)成星組份的聚合物為高粘度的聚合物，如特性粘度為1.0或更高的聚對苯二甲酸乙二酯，或硫酸相對粘度為3.0或更高的聚酰胺，其經(jīng)熔紡成纖。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的制造高強(qiáng)超細(xì)織物結(jié)構(gòu)的方法，其中，還包括一個在噴絲板下提供熱空氣以獲得紗線漸進(jìn)冷卻的步驟，其空氣溫度為200℃-350°，以及進(jìn)行3.0倍的牽伸的步驟，從而制得天星狀共軛長絲紗。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的制造高強(qiáng)超細(xì)織物結(jié)構(gòu)的方法，其中星組份為同一聚合物構(gòu)成。
22.一種具有強(qiáng)度為7.0克/旦或更高的高強(qiáng)超細(xì)天星狀共軛纖維。
全文摘要
有高強(qiáng)復(fù)絲紗的超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，長絲的單纖細(xì)度為小于0.8旦，強(qiáng)度為6.5克/旦或更高；復(fù)絲紗的斷裂延伸率為15％或更高。首先進(jìn)行天星狀或分隔型共軛紡絲，從而制得共軛復(fù)絲紗制成織物，去除天組份處理或分隔處理而制得高強(qiáng)超細(xì)纖維。減少透氣性是很容易做到的，所希望的機(jī)械特性及柔軟度均可獲得，毛絲和斷絲數(shù)量減少，作為氣袋的纖維結(jié)構(gòu)可以具有如下特性，高機(jī)械強(qiáng)度，大柔軟度，并股凈度及低漏氣性。
文檔編號D01F8/12GK1115342SQ95102918
公開日1996年1月24日 申請日期1995年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月7日
發(fā)明者水木達(dá)郎, 田原昭夫, 高橋洋 申請人:東麗株式會社