由拉伸及控制断裂长纤维所得短纤维制成的纱线及其制品制造技术

本发明专利技术提供一种由拉伸及控制断裂长纤维所得短纤维制成的纱线及其制品。单股纱线包含多根紧密结合的短纤维。多根紧密结合的短纤维由N股长纤维束通过拉伸以及控制断裂获得，再经一细纱制程而纺成，其中N为一自然数。根据本发明专利技术的单股纱线本身于等于或小于10米的取样长度内，多根短纤维中其长度等于或大于设定纤维长度的60％的短纤维根数与多根短纤维的总根数比例等于或大于60％。设定纤维长度等于或大于65mm。根据本发明专利技术的单股纱线的平均长度的重量分布离散度等于或小于60％。重量分布离散度等于或小于60％。

【技术实现步骤摘要】
由拉伸及控制断裂长纤维所得短纤维制成的纱线及其制品


[0001]本专利技术涉及一种由拉伸及控制断裂长纤维所得短纤维制成的单股纱线、合股纱线及由其织成的纺织制品，并且，尤其涉及一种由拉伸及控制断裂长纤维所得短纤维制成且具有高强力、高直径均匀度的单股纱线、合股纱线及由其织成的纺织品。

技术介绍

[0002]各种材料所制成的连续长纤维，因为应用与成本等的考虑，会进一步将连续长纤维截短成短纤并纺成纱线。这些由短纤维纺成的纱线相对于同直径同材料组成的连续长纤维束的性质，势必比较差，包含在强力、直径均匀度等方面。拉断法纺纱即为提升纺纱的技术以获得更接近于同细度同材料长纤维束的性质，尤其是对于高性能纤维而言，例如，碳纤维、金属纤维、芳香族聚酰胺纤维(aramid polyamide fiber)、超高聚合度聚乙烯(Ultra HighMolecular Weight Polyethylene,UHMWPE)纤维、聚苯并恶唑(Polybenzoxazol, PBO)纤维、聚芳酯液晶纤维或玻璃纤维等，更为重要。
[0003]以DuPont公司制造的纤维(芳香族聚酰胺类合成纤维)为例，其纱线的粗细度为350丹尼(Danier,D)单股长纤维束的强力高达10kg。但是， 350D单股长纤维束的价格非常昂贵，商业应用上极少采用此种价格昂贵的纱线来制造纺织品，反改采用传统将多根短纤维加捻成的纱线。粗细度与350D单股长纤维束相当的短纤维捻成的纱线为30英支双股纱线，但其强力仅为3.6～4kg。
[0004]由于纤维长丝与纱线形状不规则，且纱线表面有毛羽(伸出的纤维短毛)，因此，很少用直径表示其粗细。由长纤维束构成的纱线多以丹尼表示其粗细。丹尼的定义为在公定回潮率下，9000米长的纤维的重量的克数。由多根短纤维加捻而成的纱线多以英支(英制支数)或公支(公制支数)表示其细度。英支的定义为在公定回潮率下，每一磅(0.4536kg)重的纤维或纱线长度为840码为一英支。公支的定义为在公定回潮率下，每一克重纤维或纱线的长度米数。
[0005]为了提升由多根短纤维加捻而成的纱线的强力、直径均匀度，现有技术会采用拉断法将长纤维断裂成短纤维，再加捻成纱线。拉断法是将长纤维束原料喂入拉断机进而获得拉断纤维。现有技术的拉断机由多组上下成对组合、品字形上下组合或上下成对与品字组合复合的滚轴所组成。拉断机中多组滚轴的间距设定为拉断纤维的长度，利用多组滚轴的速度差将纤维拉断以获得一具有纤维长度分布的拉断棉条。拉断棉条具有一长度重量分布。拉断棉条接着喂入细纱机可以直接纺成单股纱线。
[0006]根据纺纱工程理论，单股纱线的强力均匀性主要取决于纱线内纤维的长度分布。并且，单股纱线的直径均匀性主要取决于纱线平均长度的重量分布： (1)在固定纱线长度下，由于拉断纤维长不是均匀等长，所以纱线内纤维的长度分布会产生一个离散度，拉断纤维的长度称为设定纤维长度(setup fiberlength)，设定纤维长度等于纺纱机前出口罗拉握持点至后罗拉握持点的距离，而纱线内纤维的长度分布离散度是指在固定纱线长度内多根短纤维的长度等于或大于设定纤维长度的60％的短纤维根数与多根短纤维的总根数的
比例，比例越低，离散度越大，代表单股纱线内的纤维长度均齐性越差，纤维长度均齐性越差则纤维彼此间的抱合力越差，抱合力越差会严重影响应力传递，导致强力均匀性越差，反之，纱线内纤维的长度分布离散度越小，纱线的强力均匀度越好；(2)在固定设定纤维长度下，单股纱线平均长度的重量分布也会产生一个离散度，平均长度的重量定义为每米长的单股纱线克重，单股纱线的平均长度的重量分布离散度是指在多取样下个别测量重量对平均重量的偏离范围，离散度越大代表在单股纱线的单位体积内纤维分布量差异越大，主要是因为游离纤维过多，游离纤维会在纺纱过程中自由迁移，这种自由迁移是不可控的，因此会在纺纱过程中形成粗细纱、棉节或硬结(knot)，严重影响纱线的直径均匀性，反之，纱线的平均长度的重量分布离散度越小，纱线的直径均匀性越佳。
[0007]所以，传统的纺纱工艺实际上是在控制短纤维的长度分布离散度与纱线的平均长度的重量分布离散度。因此，传统的纺纱技术需要经过清花制程、棉卷制程、并条制程、粗纱制程及细纱制程(spinning process)的过程以降低上述两种离散度。不同地，拉断法纺纱技术只需经过拉断制程、并条制程及细纱制程，由于制程缩短，所以拉断法纺纱技术反而是增加了上述两种离散度。因此，拉断法纺成的纱线其纤维的长度分布离散度与纱线的平均长度的重量分布离散度是远高于传统的纺纱技术所纺成的纱线。
[0008]此外，在传统的纺纱技术上，因为品管抽检效率上的要求，纱线的平均长度的重量分布与短纤维的长度分布在检测取样长度都偏长。一般检测取样长度是30～100m，这对已经取得离散度良好控制的传统纺纱技术影响不大，但是对只经过拉断制程、并条制程及细纱制程且离散度偏高的纱线，过长的取样长度反而会掩盖离散度的问题并无法呈现纱线的真实强力与直径均匀性，最后会导致统计数值与实际应用之间过大的落差。
[0009]目前，拉断法纺纱主要是应用在高性能纤维纺纱上，例如，碳纤维、金属纤维、芳香族聚酰胺(aramid polyamide)纤维、超高聚合度聚乙烯(UHMWPE) 纤维、聚苯并恶唑(PBO)、纤维聚芳酯液晶纤维或玻璃纤维等纤维的纺纱。因为，高性能纤维在细直径长纤维束的生产上成本很高，通过拉断法纺纱可以使用成本相对较低的粗直径高性能纤维长纤维束来纺成较细的高性能纤维短纤维纱线。同时拉断法纺纱可以较容易制造长型短纤维(long staple)纱线，相对于连续长纤维的强力而言，长型短纤维的长度越长，所形成的纱线强力会越接近连续长纤维的强力。所以就纱线的制造成本与强力考量，在纺织制造上，用拉断法纺纱生产的纱线有机会用来取代细直径长纤维束，例如，以50 英支双股的拉断法芳香族聚酰胺纤维纺成的纱线取代200D的芳香族聚酰胺长纤维束。然而，如果拉断的纤维的长度过短，将会让拉断法纤维纺成的纱线强力损失增加。因此，增加纤维的拉断长度对高性能纤维的拉断法成纱工艺非常重要。一般而言，拉断纤维长度越长则强力损失会越少，使用拉断法纺成的高性能纤维纱线甚至可以达到同直径高性能长纤强力的70％以上。除了拉断纤维长度控制之外，还需要把上述两种离散度控制越好，才有可能让拉断法成型的纱线在强力与直径均匀性上更接近于相同一细度的长纤维束。
[0010]关于采用拉断法高性能纤维成纱的现有技术，请参阅美国专利公告号第 482563号专利。美国专利公告号第482563号专利揭示采用拉断法来制成碳纤维纱线，并且控制拉断的碳纤维的平均长度。然而，依据纱线强力均匀性理论来判断，拉断法纤维的平均长度并不是影响拉断法纤维成纱的强力的关键因素，拉断法纤维成纱应该控制的是纱线长度分布的离散度。因为，现有技术的拉断法对纱线长度分布的离散度控制较差，所以美国专利公告
号第482563号专利揭示采用拉断法来制成碳纤维纱线无法只从拉断法的碳纤维的平均长度来保证碳纤维纱线的强力。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单股纱线，包含：多根短纤维，所述多根短纤维是紧密结合且由N股第一长纤维束通过拉伸以及控制断裂获得，再经细纱制程而纺成，N为自然数，其中所述单股纱线本身于取样长度内，所述多根短纤维中其长度等于或大于设定纤维长度的60％的短纤维根数与所述多根短纤维的总根数的比例等于或大于60％，所述取样长度等于或小于10米，所述设定纤维长度等于或大于65mm，并且，所述单股纱线的平均长度的重量分布离散度等于或小于60％，所述N股第一长纤维束由选自由铜、铜镍合金、铜镍硅合金、铜镍锌合金、铜镍锡合金、铜铬合金、铜银合金、银、金、铅、锌、铝、镍、黄铜、磷青铜、铍铜合金、镍铬合金、钨、铂、钯、铜钨合金、不锈钢系列、316L不锈钢、钛、钛合金系列、镍铬钼钨合金、锆、锆合金系列、钽、HASTELLOY合金系列、镍合金系列、MONEL合金系列、ICONEL合金系列、FERRALIUM合金、NITRONIC合金系列、CARPENTER合金、聚酯类材料、聚酰胺类材料、芳香族聚酰胺材料、聚丙烯腈类材料、聚乙烯类材料、超高聚合度聚乙烯纤维材料，聚丙烯类材料、纤维素类材料、蛋白质类材料、弹性纤维类材料、聚全氟乙烯类材料、聚苯并恶唑纤维材料、聚芳酯液晶材料、聚醚酮类材料、碳素类材料、竹炭以及玻璃所组成的群组中的至少一材料所形成。2.根据权利要求1所述的单股纱线，其中单股第二长纤维束由形成所述N股第一长纤维束的所述至少一材料所形成，所述单股纱线的第一细度与所述单股第二长纤维束的第二细度相同，所述单股纱线具有第一强力，所述单股第二长纤维束具有第二强力，所述第一强力等于或大于所述第二强力的70％。3.一种合股纱线，包含：M股单股纱线，合并或合捻在一起，M为等于或大于2的整数，每一股单股纱线包含：多根短纤维，所述多根短纤维是紧密结合且由N股第一长纤维束通过拉伸以及控制断裂获得，再经细纱制程而纺成，N为自然数，其中所述单股纱线本身于取样长度内，所述多根短纤维中其长度等于或大于设定纤维长度的60％的短纤维根数与所述多根短纤维的总根数的比例等于或大于60％，所述取样长度等于或小于10米，所述设定纤维长度等于或大于65mm，并且，所述单股纱线的平均长度的重量分布离散度等于或小于60％，所述N股第一长纤维束由选自由铜、铜镍合金、铜镍硅合金、铜镍锌合金、铜镍锡合金、铜铬合金、铜银合金、银、金、铅、锌、铝、镍、黄铜、磷青铜、铍铜合金、镍铬合金、钨、铂、钯、铜钨合金、不锈钢系列、316L不锈钢、钛、钛合金系列、镍铬钼钨合金、锆、锆合金系列、钽、HASTELLOY合金系列、镍合金系列、MONEL合金系列、ICONEL合金系列、FERRALIUM合金、NITRONIC合金系列、CARPENTER合金、聚酯类材料、聚酰胺类材料、芳香族聚酰胺材料、聚丙烯腈类材料、聚乙烯类材料、超高...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊荣，
申请(专利权)人：郭俊荣，
类型：发明
国别省市：