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耐磨紗線.pdf

摘要
申請專利號:

CN201280040154.2

申請日:

2012.08.17

公開號:

CN103732814A

公開日:

2014.04.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):D02G 3/44申請日:20120817|||公開
IPC分類號: D02G3/44 主分類號: D02G3/44
申請人: 帝斯曼知識產權資產管理有限公司
發明人: 佳瓦尼·約瑟夫·艾達·漢森
地址: 荷蘭海爾倫
優先權: 2011.08.18 EP 11177994.8
專利代理機構: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258 代理人: 肖善強
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201280040154.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.02.23|||2014.09.03|||2014.04.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種包含至少一種天然纖維和高強度聚乙烯短纖維的紡絲紗線,其中,高強度聚乙烯纖維具有至少40GPa的初始模量和至少1.4GPa的拉伸強度,其中,該紗線包含以重量計1-4%的高強度聚乙烯短纖維。本發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。

權利要求書

權利要求書
1.  一種包含至少一種天然纖維和高強度聚乙烯短纖維的紡絲紗線,其中,所述高強度聚乙烯纖維具有至少40GPa的初始模量和至少1.4Gpa的拉伸強度,其特征在于,該紗線包含以重量計1-4%的高強度聚乙烯短纖維。

2.  如權利要求1所述的紡絲紗線,其特征在于,該紗線包含以重量計1-3%的高強度聚乙烯短纖維。

3.  如權利要求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%的高強度聚乙烯短纖維。

4.  如權利要求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度聚乙烯短纖維構成。

5.  如權利要求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度纖維的長度的比例為1:2-2:1,其中,纖維的長度被定義為相關纖維的算數平均長度。

6.  如權利要求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纖維的算數平均纖度。

7.  如權利要求1-6中任一項所述的紡絲紗線,其特征在于,所述高強度聚乙烯纖維是凝膠紡絲聚乙烯纖維。

8.  如權利要求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,其包括權利要求10所述的織物。

12.  一種制品,其包括權利要求1-9中任一項所述的紡絲紗線。

說明書

說明書耐磨紗線
本發明涉及一種包含棉短纖維和高強度聚乙烯短纖維的紡絲紗線。本發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。
從例如WO92/10600中已知一種包含棉短纖維和聚乙烯纖維的紗線。該文獻公開了一種包含棉纖維和聚乙烯切斷纖維(拉伸強度2.6GPa且模量87GPa)的紗線,其具有被聚乙烯纖維增強的芯部和主要由棉纖維構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杯紡紗箱由包含90質量%棉纖維和10質量%聚乙烯纖維的粗紗線制備,且具有15cN/tex的拉伸強度。
據觀察,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械作用,例如,摩擦、刮擦、侵蝕。另據觀察,這樣的紗線在常規使用和穿著條件下老化迅速。
本發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。
該目的通過一種包含至少一種天然纖維和高強度聚乙烯短纖維的紗線被實現,其中,高強度聚乙烯纖維具有至少40GPa的初始模量和至少1.4GPa的拉伸強度,其特征在于,該紗線包含1-4質量%的高強度聚乙烯短纖維。
令人驚奇地觀察到本發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構。也令人驚奇地發現本發明的紗線具有最佳的彈性,能夠不失去其強度且不改變其形式地被多次變形和釋放。
本發明進一步的優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。
纖維在此被理解為細長體,其長度尺寸遠大于其寬度和厚度的橫向尺 寸。纖維可以具有連續的長度,本領域公知為長絲,或不連續的長度,本領域公知為短纖維。短纖維通常通過切斷或拉斷長絲獲得,例如,見G.R.Wray,Modern composite yarn Production,Columbine Press,Manchester&London,1960。
優選地,本發明的紗線中高強度聚乙烯纖維的質量百分數(質量%)相對于纖維的總質量是1-3,更優選為1-2.8,最優選為1.5-2.5。據觀察,高強度聚乙烯纖維低于1質量%時,本發明的紗線的優點不明顯。高強度聚乙烯纖維高于4質量%時,實現的耐磨性不明顯。
在優選的實施方式中,紡絲紗線基本上由天然纖維和高強度聚乙烯短纖維構成。
當天然纖維的長度對于高強度聚乙烯短纖維的長度的比例是1:2-2:1時,獲得好的結果,其中,纖維的長度被定義為相關纖維的算數平均長度。優選地,天然纖維和高強度聚乙烯短纖維之間的長度比例是0.66-1.5,更優選為0.75-1.33,進一步優選為0.8-1.25,最優選為0.9-1.1。
高強度聚乙烯纖維的纖度優選為至少0.1dpf,更優選為至少0.5dpf,最優選為至少1.0dpf。其優點是包含較低dpf的聚乙烯纖維的紗線具有改進的舒適度。優選地,所述纖度至多是10dpf,更優選為至多7dpf,最優選為至多5dpf。
在優選的實施方式中,天然纖維的纖度對于高強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纖維的算數平均纖度。優選地,天然纖維的纖度對于高強度聚乙烯短纖維的纖度的比例是0.5-3,更優選為1-2,最優選為1.2-1.6。
當本發明的紗線的纖度是至少10dtex時,獲得好的結果,優選的纖度為至少40dtex,更優選為至少70dtex。紗線的最大纖度只被實際原因表達,并且優選為至多7500dtex,更優選為至多5000dtex,最優選為至多2500dtex。優選地,對該紗線進行加捻(twist),因為據觀察加捻紗線具有改善的機械穩定性而不易磨損。
高強度聚乙烯纖維可以通過任何本領域公知的技術來制造,優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 料優選地具有60000-600000的重均分子量(Mw),更優選為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。
在本發明的一種實施方式中,高強度聚乙烯纖維可以是熔融紡絲高強度聚乙烯纖維。使用這樣的纖維的優點在于本發明改進的柔軟度和舒適度。
或者,高強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,優選地使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。UHMWPE具有優選為至少5dl/g、更優選為7dl/g、最優選為10dl/g的特性粘度(IV)。優選地,IV是至多40dl/g,更優選為至多25dl/g,更優選為15dl/g。優選地,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,WO01/73173A1,EP1699954和“Advanced Fibre Spinning Technology”,T.Nakajima編輯,Woodhead Publ.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.以的名字商業化的那些。
凝膠紡絲UHMWPE纖維可以被用作聚乙烯纖維。使用凝膠紡絲UHMWPE纖維的優點是本發明的紗線表現出進一步改進的耐磨性。當使用凝膠紡絲UHMWPE短纖維時,獲得好的結果,特別是在紗線的壽命方面。
如果高強度聚乙烯短纖維具有10mm-100mm的平均長度,能夠獲得好的結果,優選平均長度為20mm-80mm,更優選為30mm-60mm。
在本發明優選的實施方式中,天然纖維選自由棉和羊毛組成的組。優選地,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。
優選地,棉短纖維具有至少20mm的長度,更優選為30mm,棉短纖維優選地具有至多50mm的長度,更優選為至多40mm的長度。據觀察, 所述的長度是用于紡絲本發明的紗線的最優的長度。
紡絲紗線可以通過任何本領域公知的技術制造,例如環錠紡絲工藝或自由端紡絲工藝。本發明的紗線可以用環錠紡絲工藝由混合的棉纖維和高強度聚乙烯短纖維來紡絲。應用環錠紡絲工藝的優點是機械處理和工藝溫度更適合高強度短纖維。本發明的紗線也可以用自由端紡絲由混合的棉纖維和高強度聚乙烯短纖維來紡絲。應用自由端紡絲工藝的優點是這種工藝更高的生產力,而鑒于高生產率存在于本發明的紗線中的高強度聚乙烯短纖維的量可以被最優化。
適合紡絲的成品被商業化使用,并且本領域公知。在過去幾十年,紡絲工藝方面已經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。
優選地,本發明的紗線每線性厘米被加捻1-6次,更優選為每線性厘米2-5次,最優選為每線性厘米3-4.5次。
本發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);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);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)、對苯二甲酸和聯苯酚構成的第一類;由PHB和6-羥基-2-萘甲酸構成的第二類;以及由PHB、對苯二甲酸和乙二醇構成的第三類。
紗線的制造工藝導致主要是均勻的紗線。因此本發明還涉及一種均勻的紗線。均勻的紗線被認為是:在與紗線的縱向垂直的橫截面上不表現 出高強度聚乙烯短纖維的濃度梯度的紗線。均勻的紗線被進一步認為是:在所述橫截面上高強度聚乙烯短纖維的最高和最低重量百分數的比例至多是2,優選為至多1.8,更優選為至多1.5。具有更均勻的高強度聚乙烯短纖維的分布的紗線表現出進一步改善的耐磨性能。
本發明還涉及一種包含本發明的紡絲紗線的織物。
本發明的織物可以具有本領域中已知的各種結構,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)或經編的織物。非織物的例子是毛氈。“Handbook of Technical 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,這些公開內容通過引用并入本文。
優選地,本發明的織物是針織的或紡織的織物。用圓筒針織物以及用經編針織、橫編針織或平紋紡織物獲得好的結果。據觀察,這樣的織物表現出增加的程度的柔韌性和柔軟度,同時具有改進的耐磨性,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”。當用于制造手套時,橫編針織被證明是特別有利的。
本發明還涉及一種包含本發明的織物的制品。特別地,該制品用于服裝領域,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、內衣、背心、帽子等。
據觀察,這樣的制品由于其改進的耐磨性適用于軍隊迷彩服。
本發明還涉及一種包含本發明的紗線的不同于上面具體提到的織物的制品。特別地,包含本發明的紗線的制品用于體育、醫療用途和農業領域。這樣的制品的例子包括繩、網、釣魚線、繩索等。
本發明會在下面借助于大量的例子被說明。
測試程序
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ISO2062-93(A)測量。
織物根據ISO EN388經受馬丁代爾(Martindale)耐磨測試。標準的砂紙型號已經被微粒P240代替。
實驗細節
不同紗線的紡絲已經通過環錠紡絲工藝使用棉短纖維來實現,其中任選地使用由1760-SK601dpf切斷成32mm短纖維制備的高強度聚烯烴短纖維。紗線的成分以及機械性能被表示在表1中。
表1紗線的性能

平紋單層編織面料(A、B、C和1)已經分別由紗線A、B、C和1的經紗線和緯紗線制造。對這些平紋布已經進行了配備P240砂紙的馬丁代爾磨損測試。織物(A、B、C和1)的磨損實驗結果能夠在表2中找到。
表2馬丁代爾測試結果

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