专利名称：高强度牵切加工纱及其制造方法
技术领域：
本发明涉及牵切加工纱及其制造方法。更具体的说，本发明涉及原纱强度保持率高、且强度偏差小的牵切加工纱以及可稳定地生产该牵切加工纱的制造方法。
背景技术：
以对位型全芳族聚酰胺纤维为代表的高强度纤维具有高耐热性，并且耐切伤性也高，因此在衣料用途领域中，作为短纤纱在防护衣料用途方面得到应用。但是，使用以往的高强度纤维得到的短纤纱与加工前的原纱相比，加工纱的强度显著减小(强度保持率低)，并且还有短纤纱所特有的表面起毛多的缺点。因此，难以应用在需要高强度且表面起毛少的短纤纱的用途中。
通常，短纤纱的强度与构成该短纤纱的单纱(原纱)的强度和单纱的平均纱长成比例。但是，提高原纱的强度是有极限的，因此，延长构成单纱的平均纱长以提高原纱的强度保持率是合适的，但是对于以往的短纤纱，通常单纱长度为100mm或以下，由这样的短纤维构成的短纤纱的强度保持率最高为50％或以下。
但是，使用更长的单纱(短纤维)不仅在短纤纱的制造上困难，并且如果只是延长单纱长度，则会表现出高强度纤维所特有的硬挺度，无法均匀取向，因此，强度保持率反而降低。
为解决上述问题，日本特公平1-16932号公报中提出了一种具有抱合性的全芳族聚酰胺短纤纱样纱条，该纱条是通过拉断方式将连续纱条制成短纤维，含有平均单纱长度为130-600mm的纤维。但是，根据本发明人的研究，例如在上述公报中所述条件下制造聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的短纤纱样纱条时，强度保持率和表面起毛数容易发生变动。即，使用聚对苯二甲酰对苯二胺纤维作为全芳族聚酰胺纤维时，在牵切加工时，单纱之间磨擦产生静电，导致纤维束显著膨胀，并且其在辊上湍流，难以均匀地牵切。结果，单纱长的变动增大，强度保持率减小，因此，即使使用高强度纤维，该加工纱也会有强度降低、强度偏差增大、并且表面起毛显著增加的问题。
虽然延长平均单纱长度可改善上述强度保持率降低的问题，但是，为此必需延长牵切长度，纤维束在辊之间更容易膨胀，容易产生缠绕喂给辊、牵切辊的问题，难以稳定地进行牵切加工。
如上所述，对于使用像聚对苯二甲酰对苯二胺纤维那样的、单纱之间容易因磨擦而产生静电的纤维，尚未见可以得到平均单纱长度增加、且单纱长度偏差小的高品质高强度牵切加工纱，也未见其制造方法。
发明内容
本发明的目的是为了确决上述以往技术存在的问题，提供原纱的强度保持率高、且单纱长度偏差小的高品质高强度牵切加工纱、以及稳定制造该加工纱的方法。
本发明人为确决上述课题进行了深入地研究，从而完成了本发明。
即，本发明的目的通过高强度牵切加工纱实现，所述高强度牵切加工纱包含高强度短纤维，所述高强度短纤维含有选自聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对亚苯基苯并唑、聚乙烯、聚乙烯醇和全芳族聚酯中的至少一种聚合物，其强度为14cN/dtex或以上，其特征在于该高强度短纤维的平均单纱长度为50-90cm，且平均单纱长度的变异系数(CV)为50％或以下；本发明的目的还通过高强度牵切加工纱的制造方法实现，其特征在于将高强度纤维在其辊距为100-200cm的一对喂给辊和牵切辊之间在赋予湿度为80％或以上的湿润流体的条件下进行拉断，接着通过流体喷嘴使其抱合并牵引，所述高强度纤维含有选自聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对亚苯基苯并唑、聚乙烯、聚乙烯醇和全芳族聚酯中的至少一种聚合物，其强度为14cN/dtex或以上。
图1是表示本发明的高强度牵切加工纱制造中使用的牵切加工装置的一个例子的侧面图。
具体实施例方式
以下对本发明的实施方案进行详细说明。
本发明的牵切加工纱所含的高强度短纤维的强度必须为14cN/dtex或以上，优选18-50cN/dtex的范围。该强度低于14cN/dtex时，牵切加工纱的强度不足，无法实现本发明的目的。优选使用的高强度短纤维例如有聚对苯二甲酰对苯二胺短纤维、聚对亚苯基苯并唑短纤维、高强度聚乙烯短纤维、高强度聚乙烯醇短纤维、全芳族聚酯短纤维等，可以将它们中的两种或以上混合使用。其中优选聚对苯二甲酰对苯二胺短纤维。
如果高强度短纤维的单纱纤度过大，则牵切加工纱的构成单纱根数减少，单纱之间的缠绕减少，牵切加工纱的强度容易降低，因此希望为2.5dtex或以下，优选1.1dtex或以下，进一步优选0.8dtex或以下。
本发明的牵切加工纱所含的上述高强度短纤维的平均单纱长度必须在50-90cm的范围，特别是在60-80cm的范围。该平均单纱长度低于50cm时，则牵切加工纱相对于短纤维(原纱)的强度的强度保持率(牵切加工纱的强度/短纤维的强度)减小，无法充分发挥原纱的强度。而平均单纱长度超过90cm时，为了获得所述牵切加工纱，牵切加工时的牵切长度必须在2.0m或以上，结果牵切部分的纤维束显著开纤，时常缠绕在辊上，无法稳定地进行牵切加工。
本发明的高强度牵切加工纱的单纱长度变异系数(CV)必须为50％或以下，特别是40％或以下。如果该变异系数(CV)超过50％，则单纱长度的偏差过大，牵切加工纱的强度发生偏差，即强度的标准偏差增大，无法实现提供均匀、高品质牵切加工纱的本发明的目的。
本发明的高强度牵切加工纱优选其强度保持率在70％或以上。这里所述强度保持率是当牵切加工纱由多种短纤维构成时，相对于强度低的短纤维强度的保持率。该保持率低于70％时，不仅难以有效发挥短纤维(原纱)所具有的强度，而且构成单纱的长度也短，因此表面起毛增多，该牵切加工纱的利用用途受到限制。
使用附图对以上说明的本发明的牵切加工纱的优选制造方法进行详细说明。图1表示本发明的高强度牵切加工纱制造中优选使用的牵切加工装置。1为喂给夹持辊，2为喷箱(シユ一タ一)，3为牵切夹持辊，4为吸引性空气喷嘴，5为旋转性抱合喷嘴，6为送出辊，7为卷绕牵切加工纱，8为高强度纤维。
在喂给夹持辊之前将所需根数的高强度纤维并丝重叠，同时使其通过喂给夹持辊，然后在喷箱中进行牵切(拉断加工)。此时，向喷箱内供给湿度为80％或以上的湿润流体、例如湿润空气，赋予高强度纤维。接着，通过吸引性空气喷嘴由牵切夹持辊中拉出，接着，利用旋转性抱合喷嘴，通过缠绕或毛羽包缠，使其具有抱合性，然后通过送出辊牵引。
在此，所使用的高强度纤维通过上述牵切加工制成短纤维，因此其强度必须在14cN/dtex或以上，优选18-50cN/dtex的范围。该强度低于14cN/dtex时，牵切加工后的短纤维强度不足，无法获得本发明的牵切加工纱。优选使用的高强度纤维是如上所述的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚对亚苯基苯并唑纤维、高强度聚乙烯纤维、高强度聚乙烯醇纤维、全芳族聚酯纤维等，可以将它们中的两种或以上混合使用。其中优选使用聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
在本发明中，以纤维重量为基准，优选在上述高强度纤维上附着0.05-0.5重量％的油剂，而且，优选该附着油剂的水分含有率为7.0重量％或以下。油剂附着量低于0.05重量％，则在后述拉断加工时，纤维容易带电，由于静电相斥，纤维束松散，容易多发断纱，难以稳定地进行牵切加工。另一方面，油剂附着量超过0.5重量％，则由于油剂产生的纤维收束效果，牵切加工时纤维束不能充分开纤，构成牵切加工纱的单纱长度偏差容易增大。另外，附着油剂的水分含有率超过7.0重量％时，由于该水分导致的纤维集束效果，容易出现与油剂附着量超过0.5重量％时相同的现象。
在本发明中，在将上述高强度纤维在喂给辊和牵切辊之间通过拉断方式制成短纤维后，需要通过流体喷嘴使其抱合并牵引以防止该纤维序列混乱，同时使该短纤维纱条不会脱离长度方向(牵引方向)。进行该拉断处理时，要尽量使拉断的短纤维序列不混乱，因此优选采取通过漏斗状导引装置加以遮挡等手段。
在本发明中，进行该拉断处理时，赋予该高强度纤维以湿度为80％或以上、优选90％或以上、特别优选95％或以上的湿润流体，优选赋予湿润空气是非常重要的。该湿润流体的湿度低于80％时，纤维表面所带静电放电的效果减小，由于纤维之间的排斥导致纤维束松散，单纱容易缠绕喂给辊或牵切辊，无法进行稳定地牵切加工，因此不优选。为了减少牵切长度的偏差，必须使纤维在牵切辊表面均匀开纤，但过度开纤的话，单纱容易缠绕供给喂给辊或牵切辊，因此，赋予该湿润流体是非常重要的。
一对喂给辊和牵切辊之间的距离(牵切长度)必须在100-200cm的范围，优选120-175cm的范围。该牵切长度低于100cm时，则所得牵切加工纱的平均单纱长度低于40cm，原纱的强度保持率低于70％，太低，无法实现本发明的目的。另一方面，牵切长度超过200cm时，喂给辊和牵切辊之间的纤维束宽显著膨胀，单纱容易缠绕牵切辊，无法进行稳定地牵切加工，因此不优选。
以上说明的本发明的牵切加工纱可以进行适当加捻，然后将其用作经纱和/或纬纱，织成所希望密度，实施精练、热定形、松弛、轧光加工等，制成织物。
实施例以下给出实施例，进一步详细说明本发明的构成和效果。实施例中的各物性按以下方法求出。
(1)纤度、断裂强度、断裂伸长率、弹性模量按照JIS-L1013测定。捻数为250t/m。
(2)单纱长度由牵切加工纱中随机抽取120根单纱，使其不断裂，在伸展的状态下测定单纱的长度，求其值的平均值。
(3)单纱长度的变异系数(CV)由上述方法求出的120根单纱长度的标准偏差(σ)和其平均纱长(X)用下式算出。
单纱长度的变异系数(CV)(％)＝σ/X×100(4)断纱次数作为工艺情况的指标，以实施8小时牵切加工中的断纱次数(缠绕喂给辊或牵切辊，发生断纱)作为断纱次数。
使用图1所示装置，将两根具有表1的单纱纤度和油剂附着量、总纤度为1100dtex、强度为21cN/dtex的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(トワロンテイジントワロン制造)并丝，使辊间的距离(牵切长度)和湿润空气的湿度如表1所示变化，在喂给夹持辊、喷箱、牵切夹持辊之间，一边赋予湿润空气，一边以300m/分钟的速度拉断，牵切倍率约为10倍，制成短纤维束。
接着，在牵切夹持辊和送出辊的速度比为100∶99.5的条件下，使其通过具有吸引性的空气喷嘴和具有旋转流的抱合喷嘴，使纤维束缠绕，同时随机包缠短纤维的毛羽，得到约220dtex的牵切加工纱。所得加工纱的物性如表1所示。
使用图1所示装置，将2根单纱纤度为0.84dtex、总纤度为1100dtex、强度为25cN/dtex、油剂附着量为0.2重量％的共聚对亚苯基-3，4’-氧基二亚苯基对苯二甲酰胺纤维(copoly-p-phenylene-3，4’-oxydiphenylene terephthalamide)(テクノ一ラ帝人テクノプロダクツ制造)并丝，使辊间距离(牵切长度)为120cm，在喂给夹持辊、喷箱、牵切夹持辊之间，一边赋予湿度为50％的湿润空气，一边以300m/分钟的速度拉断，牵切倍率约为10倍，制成短纤维束。
接着，在牵切夹持辊和送出辊的速度比为100∶99.5的条件下，使短纤维束通过具有吸引性的空气喷嘴和具有旋转流的抱合喷嘴，使其缠绕，同时随机包缠短纤维的毛羽，得到约220dtex的牵切加工纱。所得加工纱的物性一并表示在表1中。
表1
表1(续)
产业实用性根据本发明，可以得到与以往的牵切加工纱比较，相对于高强度短纤维，加工纱强度保持率高、并且单纱长度偏差小的牵切加工纱，因此在防护衣料领域等中，可以提供高品质的防护衣料。另外，根据本发明的制造方法，可以稳定地生产上述高强度牵切加工纱。
权利要求
1.高强度牵切加工纱，该高强度牵切加工纱包含高强度短纤维，所述高强度短纤维含有选自聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对亚苯基苯并唑、聚乙烯、聚乙烯醇和全芳族聚酯中的至少一种聚合物，其强度为14cN/dtex或以上，其特征在于该高强度短纤维的平均单纱长度为50-90cm，且平均单纱长度的变异系数(CV)为50％或以下。
2.权利要求1的高强度牵切加工纱，牵切加工纱相对于高强度短纤维的强度保持率为70％或以上。
3.高强度牵切加工纱的制造方法，其特征在于将高强度纤维在其辊距为100-200cm的一对喂给辊和牵切辊之间在赋予湿度为80％或以上的湿润流体的条件下进行拉断，接着通过流体喷嘴使其抱合并牵引，所述高强度纤维含有选自聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对亚苯基苯并唑、聚乙烯、聚乙烯醇和全芳族聚酯中的至少一种聚合物，其强度为14cN/dtex或以上。
4.权利要求3的高强度牵切加工纱的制造方法，其中，高强度纤维的油剂附着量为0.05-0.5重量％。
全文摘要
本发明为一种牵切加工纱，该牵切加工纱包含高强度短纤维，所述高强度短纤维含有选自聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对亚苯基苯并捜唑、聚乙烯、聚乙烯醇和全芳族聚酯中的至少一种聚合物，其强度为14cN/dtex或以上，该高强度短纤维的平均单纱长度为50－90cm，且平均单纱长度的变异系数(CV)为50％或以下。
文档编号D02G1/16GK1977074SQ20058002134
公开日2007年6月6日 申请日期2005年4月21日 优先权日2004年4月26日
发明者山口顺久, 泷上康太郎 申请人:帝人高科技产品株式会社