пряжа из текстильных многоволоконных пустотелых нитей, способ изготовления указанных нитей и текстильные полотна большой протяженности, изготовленные из указанных нитей

Формула изобретения

1. Многоволоконная текстильная пряжа, состоящая из полиамидных волокон калибром менее 10 децитекс и имеющих полое сечение, причем площадь центральной полой части волокон составляет, по меньшей мере, 5% общей площади поперечного сечения волокна, отличающаяся тем, что пряжа имеет коэффициент УСТЕРа - показатель % U менее 3%, а число волокон с сечением дугообразной формы составляет менее 30% от общего числа волокон с полым сечением.

2. Пряжа по п.1, отличающаяся тем, что она характеризуется показателем % U менее 2%.

3. Пряжа по п.2, отличающаяся тем, что она характеризуется показателем % U менее 1 %.

4. Пряжа по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что число волокон, имеющих открытое сечение или дугообразное сечение, составляет менее 20%, предпочтительно менее 10%, относительно числа волокон, имеющих полое сечение.

5. Пряжа по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что площадь полого пространства в полом сечении волокна составляет, по меньшей мере, 10% от общего поперечного сечения волокна.

6. Пряжа по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что полиамид, используемый для изготовления пряжи, выбирают из группы, состоящей из полиамида 6, полиамида 66, смесей полиамидов, содержащих, по меньшей мере, 80% по весу полиамида 66 или полиамида 6 и сополиамидов, содержащих, по меньшей мере, 80 численных % звеньев полиамида 66 или полиамида 6.

7. Пряжа по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что используемый полиамид имеет относительную вязкость _R от 40 до 55.

8. Пряжа по п.7, отличающаяся тем, что полиамид имеет вязкость V_R от 40 до 50.

9. Пряжа по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что она выполнена плоской, текстурированной или перекрученной.

10. Текстильное полотно, отличающееся тем, что оно является тканым или вязаным и изготовлено из, по меньшей мере, одной пряжи по любому из пп.1-9.

11. Способ изготовления многоволоконной текстильной пряжи из полиамидных волокон, имеющих полое сечение, включающий экструдирование полиамидной композиции через, по меньшей мере, одну нитеобразующую фильеру, содержащую несколько фильерных отверстий для формирования волокон или жил; сведение, по меньшей мере, части полученных волокон вместе в точке, отстоящей от фильеры для формирования многоволоконной пряжи, и наматывание полученной пряжи на катушку, отличающийся тем, что каждое фильерное отверстие выполнено в форме дугообразной щели, концы которой отстоят друг от друга на расстоянии, которое не более чем в 5 раз превышает среднюю ширину щели, заканчивающейся на выходной стороне фильеры, причем полученные волокна подвергают охлаждению на выходе из фильеры, а полученную пряжу наматывают на катушку со скоростью, превышающей 3000 м/мин.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что площадь полого пространства в сечении каждого волокна составляет, по меньшей мере, 5% от общей площади поперечного сечения волокна.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что площадь полого пространства в сечении каждого волокна составляет, по меньшей мере, 10% от общей площади поперечного сечения волокна.

14. Способ по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что щель имеет среднюю ширину в пределах от 0,05 до 0,12 мм.

15. Способ по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что текучую среду для охлаждения волокон, выходящих из фильеры, выбирают из воздуха или инертного газа.

16. Способ по любому из пп. 11-14, отличающийся тем, что пряжа содержит не более 30 численных % волокон, имеющих дугообразное сечение, по отношению к числу волокон, имеющих замкнутое полое сечение.

17. Способ по любому из пп. 11-16, отличающийся тем, что пряжа имеет коэффициент УСТЕРа менее 3%.

18. Способ по любому из пп.11-16, отличающийся тем, что концы дуги окружности, образующей каждое фильерное отверстие, расположены симметрично на, по меньшей мере, 5% длины дуги окружности.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что симметрично расположенные концы каждой дуги окружности имеют длину, равную, по меньшей мере, 15% общей длины дуги окружности.

20. Способ по пп. 11-19, отличающийся тем, что используемый полиамид имеет относительную вязкость от 40 до 55.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что используемый полиамид имеет относительную вязкость от 40 до 50.

22. Способ по любому из пп.11-21, отличающийся тем, что полиамид, используемый для изготовления пряжи, выбирают из группы, состоящей из полиамида 6, полиамида 66, смесей полиамидов, содержащих, по меньшей мере, 80 вес. % полиамида 6 или полиамида 66 и сополиамидов, содержащих, по меньшей мере, 80 численных % звеньев полиамида 66 или полиамида 6.

23. Способ по любому из пп.11-22, отличающийся тем, что перед намоткой на катушку пряжу подвергают вытягиванию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пряже, состоящей из текстильных нитей, образованных множеством волокон, имеющих полое сечение, к способу изготовления таких полых нитей и к текстильным полотнам с протяженной поверхностью, изготовленным из указанных нитей.

Более конкретно, изобретение относится к изготовлению пряжи, состоящей из множества полых волокон, полученных прядением из расплава полиамидной композиции.

Применение полых текстильных нитей для изготовления протяженных текстильных полотен с очень давних пор является объектом исследований, т.к. из такого текстиля можно было бы изготовить более легкую одежду, обладающую большей теплоизолирующей способностью. Однако изготовление волокон, которые обладали бы достаточной пустотелостью и были бы при этом равномерными, оказалось очень трудным делом, в особенности при тех скоростях прядения и калибрах волокон, которые совместимы с промышленным производством и пригодны для применения в качестве текстильных материалов.

В 1956 г. был предложен способ изготовления пустотелых волокон из полиамида. Этот способ описан в патенте GB 843 179. Этот способ заключается в том, что полиамидную нить получают прядением через нитеобразователь (фильеру), содержащий множество фильерных отверстий в форме одной дуги окружности, причем концы дуги отстоят друг от друга на расстоянии 0,05-0,3 мм.

Указанный патент описывает способ получения волокон из полиамида марки 6 со скоростью прядения 700 м/мин. Полученные волокна подвергают вытягиванию для достижения требуемого калибра волокон. Указанная скорость прядения очень мала по сравнению со скоростями прядения ныне существующими промышленными способами, которые часто превышают 3000 м/мин. Кроме того, в существующих способах операция вытягивания волокон зачастую интегрирована в операцию прядения и таким образом отпадает необходимость в прерывании процесса.

В международной публикации WO 95/25188 предложен способ получения полиамидных волокон полого сечения прядением с повышенной скоростью (более 1500 м/мин). Однако для осуществления этого способа требуется полиамид с повышенной относительной вязкостью V_R (показатель V_R превышает 50, и предпочтительно превышает 60). Такая вязкость слишком высока по сравнению с вязкостью полиамидов, используемых для изготовления традиционных текстильных нитей, вязкость которых обычно ниже 50. В указанной заявке указывается, что получение полых волокон предложенным способом невозможно из полиамида с вязкостью менее 50. Следовательно, способ, предложенный в указанной заявке, требует введения дополнительной операции увеличения вязкости полиамида, например, последующей конденсацией или использованием катализаторов. Нитеобразователь, используемый в указанном способе, имеет фильерные отверстия в форме нескольких дуг окружности (по меньшей мере 2), причем концы дуг отстоят друг от друга на незначительном расстоянии.

Одна из целей настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить пряжу из текстильных многоволоконных нитей, состоящих из волокон полого сечения, полученных прядением или прядением-вытягиванием, причем эта пряжа была бы получена способом, совмещающим в себе все преимущества ныне существующих промышленных способов прядения волокон сплошного сечения, а именно высокую производительность и равномерность свойств пряжи. Предлагаемое изобретение позволяет достичь указанной цели путем использования полиамида, относительная вязкость (V_R) которого подобна V_R полиамидов, используемых для изготовления текстильной пряжи.

Для достижения вышеуказанной цели предложена текстильная многоволоконная пряжа из полиамидных нитей, состоящих из волокон калибром менее 10 децитекс, причем волокна имеют полое сечение, центральная полая часть которого составляет, по меньшей мере, 5% общей площади поперечного сечения указанного волокна. Кроме того, предлагаемая пряжа состоит из нитей, имеющих коэффициент УСТЕРа (или показатель % U) менее 3% и состоящих из волокон с сечением в форме дуги окружности менее 30% от общего числа волокон полого сечения.

Термин "волокно полого сечения" в контексте данного изобретения означает любые волокна, нити и жилы, полученные из фильерного отверстия в форме дуги окружности методом, который будет описан ниже. Иными словами, полые волокна - это такие волокна, поперечное сечение которых имеет форму закрытого или открытого венца.

Согласно предлагаемому изобретению многоволоконная пряжа имеет показатель % U менее 2%, предпочтительно менее 1%.

Кроме того, предпочтительно, чтобы число волокон в форме дуги окружности составляло бы менее 20% от общего числа волокон полого сечения, предпочтительно менее 10%.

Показатель % U или коэффициент УСТЕРа является характеристической величиной, отражающей равномерность (правильность) непрерывной нити. Свое название этот коэффициент получил от того, что его определяют посредством измерений колебаний калибра непрерывной нити на приборе УСТЕР (фирма-изготовитель ЦЕЛЛЬВЕГЕР). Это определение проводится по следующей методике: нить, поддерживаемую под некоторым напряжением, пропускают с постоянной скоростью между пластинами конденсатора. Колебания диэлектрического элемента, образованного пропускаемой нитью, вследствие колебаний массы нити вызывают колебания емкости конденсатора, причем эти колебания отражаются в форме неравномерности калибра нити. Далее составляют график, отражающий неравномерности калибра нити или колебания массы (веса) вдоль нити, причем коэффициент УСТЕР (показатель % U) отражает средние колебания массы (веса), выраженные в процентах средней массы.

Согласно другой предпочтительной характеристике настоящего изобретения процент полой ("пустой") площади в поперечном сечении волокон превышает 10%, предпочтительно 15% поперечного сечения каждого волокна. Предпочтительно эта величина составляет от 15 до 50%.

Согласно другой характеристике настоящего изобретения предлагаемую много волоконную пряжу получают посредством прядения через нитеобразователь-фильеру исходной композиции на основе полиамида, имеющего относительную вязкость V_R выше 40, предпочтительно от 40 до 55, еще более предпочтительно 40-50.

Определение относительной вязкости V_R полиамида проводят на 8,4%-ном растворе полимера в муравьиной кислоте.

Для осуществления целей настоящего изобретения пригодны полиамиды, предпочтительно выбранные из числа полиамида марки 6 (полиамида 6), полиамида 66, смесей полиамидов, содержащих, по меньшей мере, 80 вес.% полиамида 6 или полиамида 66, а также из числа сополиамидов, содержащих, по меньшей мере, 80 численных процентов звеньев полиамида 6 или 66.

Пряжа, полученная согласно настоящему изобретению, характеризуется превосходной равномерностью (правильностью калибра), отсутствием волокон с открытым концом или с сечением дугообразной формы. Это означает, что нити, составляющие пряжу, не коалесцировали на выходе из фильеры, избежали проблем разрыва или забивания в ходе обработки при последующих операциях текстурирования, крашения, ткачества или вязки, причем протяженные текстильные полотна, полученные из таких нитей, не имеют неравномерность.

Настоящее изобретение относится также к способу получения многоволоконной пряжи, обладающей вышеуказанными характеристиками.

Согласно настоящему изобретению способ получения пряжи, состоящей из множества полиамидных волокон с полым сечением, заключается в следующем. Полиамидную композицию экструдируют через, по меньшей мере, один нитеобразователь-фильеру, имеющий несколько фильерных отверстий, для получения волокон; собирают воедино, по меньшей мере, часть указанных волокон в точке, отдаленной от нитеобразователя-фильеры с целью формирования указанной многоволоконной пряжи, а затем наматывают указанную пряжу из нитей на катушку (бобину). Предлагаемый способ отличается тем, что каждое фильерное отверстие представляет собой щель дугообразной формы, причем концы щели отстоят друг от друга на расстоянии, которое не превышает в 5 раз среднюю ширину указанной щели на выходной стороне нитеобразователя-фильеры. Способ отличается также тем, что волокна на выходе из фильеры подвергают охлаждению и наматывают на катушку со скоростью, превышающей 3000 м/мин, предпочтительно превышающей 3500 м/мин.

Согласно другой характеристике предлагаемого изобретения ширина щели, образующей фильерное отверстие на выходной стороне фильеры, предпочтительно равна от 0,05 до 0,12 мм.

Согласно еще одной характеристике изобретения, концы дуги окружности, образующей каждое фильерное отверстие, расположены симметрично на, по меньшей мере, 5% общей длины указанной дуги окружности, предпочтительно, на по меньшей мере, 15% указанной общей длины.

Указанные нитеобразователи-фильеры выполняются общеизвестными способами, например электроэрозионным способом.

Рекомендуется, чтобы плотность (кучность) фильерных отверстий в нитеобразователе-фильере была бы от 0,25 до 3 отверстий на квадратный сантиметр.

На выходе из фильеры волокно охлаждают. Из технологических соображений расстояние между точкой начала охлаждения и выходом из фильеры выбирают таким, чтобы оно было по возможности минимальным. Дело в том, что охлаждение волокон непосредственно у выхода из фильеры технически трудноосуществимо, так как оно может вызвать образование осажденных корок полимера на поверхности фильеры и тем самым вызвать разрыв волокон.

Согласно изобретению охлаждение достигается с помощью охлаждающей текучей среды, выбранной из числа таких сред как воздух, неокисляющий газ или инертный газ типа азота. Предпочтительно, чтобы эта текучая среда не была бы насыщена парами воды.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения охлаждающей текучей средой является воздух или инертный газ.

Способы обработки пряжи, используемые в рамках настоящего изобретения, это способы, обычно применяемые в производстве полиамидных текстильных материалов. Это означает, что можно применить операцию промасливания пряжи с целью смазывания ее поверхности и модифицирования в нужном направлении ее гидрофильных или гидрофобных свойств.

Как правило, полученные нити подвергают вытягиванию холодным или горячим способом в присутствии или отсутствии паров воды. Эту операцию вытягивания обычно совмещают с операцией прядения, т.е. ее проводят перед операцией намотки. Тем не менее, не выходя из рамок предлагаемого изобретения, следует указать, что полученные волокна можно подвергнуть вытягиванию посредством совершенно независимой операции затягивания, предшествующей операции намотки нитей.

В рамках настоящего изобретения можно также осуществить смешивание (или подмешивание) различных волокон для повышения сцепления (когезии) пряжи. Часто это смешивание волокон осуществляют перед операцией вытягивания, но можно также его проводить в процессе вытягивания или по окончании этого процесса.

Перед операцией намотки на катушку полиамидные нити подвергают затем операции релаксации, т.е. обработке с целью снятия внутренних напряжений.

В зависимости от предполагаемой области использования многоволоконную пряжу, полученную способом согласно данному изобретению, можно подвергнуть "завивке" или текстурированию. Так, полученную пряжу можно использовать как плоскую пряжу, перекрученную пряжу или текстурированную (структурированную) пряжу в ткацких процессах в качестве основной пряжи или уточных нитей.

Пряжу согласно настоящему изобретению можно также использовать для изготовления вязаных текстильных полотнищ большой протяженности. Такие текстильные тканые или вязаные полотна, содержащие, по меньшей мере, одну нить согласно настоящему изобретению, также являются объектом настоящего изобретения.

Прочие детали и преимущества предлагаемого изобретения станут более понятны при подробном описании, по меньшей мере, одного примера осуществления изобретения, который ни в коей мере не является ограничительным и в котором даны ссылки на следующие чертежи:

фиг. 1 схематически представляет форму фильерного отверстия согласно настоящему изобретению,

фиг.2 - фотографию разреза многоволоконной пряжи согласно изобретению.

Пример 1. Пряжу согласно изобретению получают прядением из исходной композиции, содержащей полиамид марки РА 66 и имеющей относительную вязкость V_R= 49. Кроме того, композиция содержит матирующий агент (т.е. агент, придающий матовость) в форме двуокиси титана в количестве 0,3 вес.%.

Указанную композицию загружают в прядильное устройство общеупотребительного типа, имеющее нитеобразователь-фильеру для получения полых волокон.

Со ссылкой на фиг. 1, нитеобразователь-фильера имеет 40 фильерных отверстий, расположенных с кучностью 0,8 отверстий на кв. см и имеющих дугообразный профиль 1, образованный дугой окружности с наружным диаметром 1,5 мм. Концы дуги 1а и 1в отстоят друг от друга на расстоянии 0,15 мм. В данном примере ширина дугообразной щели 1 равномерна и равна 0,06 мм. Однако в рамках настоящего изобретения ширина щели может быть неравномерна по длине щели, причем при этом сохраняется вышеуказанное требование соблюдения симметрии концов дуги щели.

Процесс прядения проводится в следующем режиме:

- давление 250 бар

- температура 280^oС

- расход полимера 2,3 грамм/минуту/отверстие

Пучок волокон, выходящий из фильеры, охлаждают потоком охлаждающей текучей среды, подаваемой в направлении, по существу перпендикулярном направлению пучка волокон. Охлаждение производят в точке, расположенной на расстоянии 30 мм от выходной стороны фильеры. В примере осуществления на фиг. 1 такой охлаждающей текучей средой является воздух при температуре 22^oС. Само собой разумеется, что поток охлаждающей среды подают со скоростью, не вызывающей нарушений в прохождении выходящего пучка волокон.

Охлажденные таким образом волокна сводят вместе в точке, отстоящей на 130 см от выхода из фильеры. На сформированные таким образом волокна наносят промасливающую композицию, используя общеупотребительные методы и оборудование.

Далее нити пряжи наматывают на катушку (бобину) со скоростью намотки 4500 м/мин. Полученное таким образом волокно имеет общий калибр, равный 165 децитекс (дтех), и состоит из 40 индивидуальных жил (калибр волокна 165 F 40).

Фиг.2 является видом в поперечной разрезе полученного волокна. На чертеже видно, что полое сечение волокна имеет форму венца (или "венчика" индивидуальных жил). Процент "пустотности" ("пустотелости") превышает 15%. В примере на фиг. 2 число волокон с сечением дугообразной формы, т.е. волокон, концы которых не коалесцировали на выходе из фильеры, равно нулю.

Нити, полученные вышеописанным способом, характеризуются следующими параметрами:

- коэффициент УСТЕРа (% U) 0,9 (величина определяется интегрированием),

- удлинение при разрыве 45%

- вязкая прочность 35 cN/Текс

- показатель R_ЕВ (усадка в кипящей воде) 10%

- показатель когезии (определяемый способом ручной вязки вязальным крючком-спицей) 15 узлов на метр.

Из полученных таким образом волокон изготовили тканую ткань (волокна имели калибр 165 F 40). Ткань изготовили на ткацком станке и подвергли обработке каландрированием.

Аналогичную ткань изготовили из традиционных волокон, имеющих сплошное и круглое сечение.

Эта контрольная ткань была изготовлена из основных и уточных нитей калибра 235 F 34. Свойства обеих указанных тканей представлены на нижеследующей таблице.

Измерения вышеприведенных параметров были проведены на приборе АЛАМБЕТТА Т 675, изготовленном фирмой ВОЛЬТА С.п.А.

Испытания обеих тканей показывают, что ткань, изготовленная из предлагаемой пряжи, демонстрирует проницаемость на воздухе, эквивалентную весу ткани на 30% меньшем, нежели при весе ткани, изготовленной из традиционных нитей. Кроме того, коэффициент удельной проводимости у предлагаемой ткани совершенно очевидно ниже, чем у традиционной ткани, и это обстоятельство позволяет изготовить из нее одежду, обладающую лучшими теплоизолирующими свойствами при меньшем или равном весе.

Пример 2. Пряжу согласно предлагаемому изобретению получили комбинированной операцией прядения/вытягивания с использованием композиции из полиамида РА 6 с относительной вязкостью V_R=50 и содержащей двуокись титана в качестве матирующего агента в количестве 0,4 вес.%.

Указанную композицию загрузили в общеупотребительный прядильный аппарат, содержащий нитеобразователь-фильеру, предназначенную для прядения полых волокон и идентичную фильере, использованной в примере 1, за исключением того, что она содержала 20 фильерных отверстий.

Прядение проводили в следующем режиме:

- давление 220 бар

- температура 272^oС

- расход полимера 1,75 грамм/минуту/отверстие

Пучок волокон охлаждали на выходе из фильеры потоком охлаждающей текучей среды, подаваемой в направлении по существу перпендикулярном направлению движения пучка волокон. Точка подачи охлаждающей среды располагалась в 40 мм от поверхности выходной стороны фильеры. В настоящем примере охлаждающей текучей средой являлся воздух с температурой 20^oС. Само собой разумеется, что поток охлаждающей текучей среды подавали с такой скоростью, которая не может вызвать нарушений в прохождении выходящего пучка волокон.

Далее волокна сводили вместе в точке, расположенной на удалении 130 см от выхода из фильеры. На сформированную таким образом пряжу наносили промасливающую композицию, используя при этом традиционные способы и оборудование.

Затем пряжу намотали на катушку со скоростью намотки, равной 4500 м/минуту. Полученная таким образом пряжа имела общий калибр 78 дтекс (децитекс) и состояла из 20 волокон (калибр пряжи 78 F 20).

Полученная пряжа имела процент "пустотности" более 15%. Число волокон дугообразного сечения, т.е. волокон, концы которых не сцепились (коалесцировали) на выходе из фильеры, было равным нулю.

Полученная пряжа характеризовалась следующими параметрами:

- коэффициент УСТЕРа (показатель % U) равен 1 (величина определена интегрированием),

- удлинение при разрыве 35%

- вязкая прочность 38 cN/Текс

- показатель когезии (сцепления) 10 узелков на метр (определен способом ручной вязки вязальным крючком-спицей).