專利名稱：增強(qiáng)用復(fù)合紗及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強(qiáng)(用)復(fù)合紗及其生產(chǎn)方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種主要由基本無捻的復(fù)合紗組成的增強(qiáng)復(fù)合紗，該復(fù)合紗包含高機(jī)械強(qiáng)度和高彈性模量復(fù)絲紗和短纖維紗，短纖維紗包含纖維長(zhǎng)度彼此不同的短纖維，在該短纖維紗中，部分短纖維以圍繞著復(fù)合紗周圍纏繞從而將復(fù)合紗捆扎起來的形式存在，還涉及生產(chǎn)該復(fù)合紗的方法。
本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗表現(xiàn)出對(duì)各種各樣基質(zhì)樹脂的優(yōu)異增強(qiáng)效果。
背景技術(shù)：
具有高機(jī)械強(qiáng)度、高彈性模量和高耐熱的功能纖維，例如，對(duì)位芳族聚酰胺纖維，在工業(yè)實(shí)踐中被廣泛用作包含作為基質(zhì)的橡膠、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂的樹脂復(fù)合物的增強(qiáng)材料。這些功能纖維的缺點(diǎn)在于對(duì)基質(zhì)樹脂粘合性能低，因?yàn)楣δ芾w維的表面具有高光滑度，并且構(gòu)成功能纖維的聚合材料表現(xiàn)出低化學(xué)活性，因而功能纖維的增強(qiáng)作用不如根據(jù)功能纖維的高機(jī)械強(qiáng)度，例如，高抗張強(qiáng)度所預(yù)期的那樣高。
已知，由功能纖維生產(chǎn)的紡(制)短纖維紗和牽切纖維紗之所以具有對(duì)各種類型基質(zhì)樹脂的優(yōu)異粘合性能是因?yàn)?，存在于紗線周圍表面或附近的短絨為其提供錨固作用，因而表現(xiàn)出對(duì)基質(zhì)樹脂的優(yōu)良增強(qiáng)效果。
然而，紡短纖維紗和牽切纖維紗是通過切斷或拉斷連續(xù)長(zhǎng)絲制成的短長(zhǎng)度纖維構(gòu)成的，因此，所獲得的紡短纖維紗和牽切纖維紗表現(xiàn)出與根據(jù)原來長(zhǎng)絲的機(jī)械強(qiáng)度所預(yù)期的數(shù)值相比明顯低的機(jī)械強(qiáng)度，例如，抗張強(qiáng)度。因此，紡短纖維紗和牽切纖維紗不具有從原來長(zhǎng)絲機(jī)械強(qiáng)度預(yù)期得那樣高的增強(qiáng)效果。
為解決上面提到的傳統(tǒng)增強(qiáng)紗的問題，曾提供一種在增強(qiáng)纖維成形用聚合物中引入提高對(duì)各種類型基質(zhì)樹脂粘合性能的官能團(tuán)的方法，以及一種加大牽切纖維的拉斷長(zhǎng)度以提高原長(zhǎng)絲機(jī)械強(qiáng)度對(duì)制成的牽切纖維紗機(jī)械強(qiáng)度貢獻(xiàn)份額的方法。
然而，在前一種方法中，要引入的官能團(tuán)類型必須隨基質(zhì)樹脂類型改變，而此種要求不僅導(dǎo)致增強(qiáng)紗生產(chǎn)率的降低，而且增加增強(qiáng)紗的成本。
在后一種方法中，原長(zhǎng)絲機(jī)械強(qiáng)度對(duì)制成牽切纖維紗機(jī)械強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可得到提高。然而，由于形成紗線的纖維是通過將連續(xù)長(zhǎng)絲拉斷而制成的短長(zhǎng)度纖維，因此無法達(dá)到由原長(zhǎng)絲機(jī)械強(qiáng)度(抗張強(qiáng)度)所預(yù)期的那樣高的增強(qiáng)效果。
鑒于上述情況，迫切需要一種新型增強(qiáng)紗，其中復(fù)絲紗的機(jī)械強(qiáng)度能得到高效利用，對(duì)基質(zhì)樹脂的粘合效果令人滿意且生產(chǎn)成本比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)用復(fù)合紗，其中復(fù)絲紗的高機(jī)械強(qiáng)度得到高效地利用，該復(fù)合紗表現(xiàn)出對(duì)各種基質(zhì)樹脂令人滿意的粘合效果并因此可達(dá)到對(duì)基質(zhì)樹脂卓越的增強(qiáng)效果；還涉及該復(fù)合紗的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗主要由一種基本無捻復(fù)合紗組成，后者包含至少一種含多根連續(xù)長(zhǎng)絲的基本無捻復(fù)絲紗和平行排列的至少一種包含多根短纖維的基本無捻短纖維紗，其中該復(fù)絲紗表現(xiàn)出13cN/dtex(厘牛/分特)或更高的抗張強(qiáng)度以及300cN/dtex或更高的初始模量；該短纖維紗包含一種短纖維部分，其纖維長(zhǎng)度是短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度的1.5倍或更高，以及另一種短纖維部分，其纖維長(zhǎng)度是短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度的0.5倍或更低，每部分的含量至少是15質(zhì)量％；以及短纖維紗中部分短纖維以圍繞平行排列的復(fù)合紗的周圍纏繞的形式存在，從而將復(fù)絲紗與短纖維紗捆扎成一根復(fù)合紗。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，短纖維紗中的短纖維優(yōu)選具有5.5分特或更低的單纖維纖度。
本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗優(yōu)選具有11.5 cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，復(fù)絲紗優(yōu)選具有相當(dāng)于復(fù)合紗總纖度10～90％的纖度。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲優(yōu)選具有0.1～22分特的單絲纖度。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲優(yōu)選地選自聚-對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺長(zhǎng)絲、共聚對(duì)亞苯基-3，4’-氧基二亞苯基對(duì)苯二甲酰胺(即共聚對(duì)苯二胺-3，4’-聯(lián)苯醚二胺對(duì)苯二甲酰)長(zhǎng)絲、聚對(duì)亞苯基苯并噁唑長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯醇長(zhǎng)絲、全芳族聚酯長(zhǎng)絲和碳長(zhǎng)絲。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，短纖維紗中的短纖維具有35～150cm的平均纖維長(zhǎng)度。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，短纖維紗中的短纖維優(yōu)選地選自尼龍6短纖維、尼龍66短纖維、間位芳族聚酰胺短纖維和對(duì)位芳族聚酰胺短纖維。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，大部分單根連續(xù)長(zhǎng)絲優(yōu)選分布在復(fù)合紗的芯區(qū)。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，優(yōu)選地，至少一部分單根連續(xù)長(zhǎng)絲與至少一部分單根短纖維彼此纏結(jié)。
本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法包括將至少一種含多根連續(xù)長(zhǎng)絲的基本無捻復(fù)絲紗與至少一種含多根短纖維的基本無捻短纖維紗平行排列(或并線)，該復(fù)絲紗具有13cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度和300cN/dtex或更高的初始模量，且短纖維紗包含至少15質(zhì)量％纖維長(zhǎng)度是短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度1.5倍或更高的短纖維部分以及至少15質(zhì)量％纖維長(zhǎng)度是短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度0.5倍或更低的短纖維部分，平行排列的紗線不加捻在一起；以及將該不加捻平行排列復(fù)合紗送過一股沿與平行排列復(fù)合紗縱軸方向交叉的平面呈渦流吹拂的空氣，從而導(dǎo)致平行排列復(fù)合紗內(nèi)部分短纖維纏繞在平行排列的復(fù)合紗周圍，進(jìn)而將平行排列復(fù)合紗捆扎。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，短纖維紗中的短纖維優(yōu)選具有5.5分特或更低的單纖維纖度。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，復(fù)合紗優(yōu)選具有11.5cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，復(fù)絲紗優(yōu)選具有相當(dāng)于復(fù)合紗總纖度10～90％的纖度。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲優(yōu)選具有0.1～22分特的單絲纖度。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲優(yōu)選地選自聚-對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺長(zhǎng)絲、共聚對(duì)亞苯基-3，4’-氧基二亞苯基對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲、聚對(duì)亞苯基苯并噁唑長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯醇長(zhǎng)絲、全芳族聚酯長(zhǎng)絲和碳長(zhǎng)絲。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，短纖維紗中的短纖維優(yōu)選具有35～150cm的平均纖維長(zhǎng)度。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，短纖維紗中的短纖維優(yōu)選地選自尼龍6短纖維、尼龍66短纖維、間位芳族聚酰胺短纖維和對(duì)位芳族聚酰胺短纖維。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，空氣渦流吹拂程序優(yōu)選地導(dǎo)致大部分單根連續(xù)長(zhǎng)絲分布在復(fù)合紗的芯區(qū)。
在本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法中，空氣渦流吹拂程序優(yōu)選地導(dǎo)致至少一部分單根連續(xù)長(zhǎng)絲與至少一部分單根短纖維彼此纏結(jié)。


圖1是顯示本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗一種實(shí)施方案?jìng)?cè)視圖的照片，圖2是顯示本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗另一種實(shí)施方案?jìng)?cè)視圖的照片，以及圖3是展示本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗方法的一種實(shí)施方案的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗是由至少一種含多根連續(xù)長(zhǎng)絲的復(fù)絲紗與至少一種含多根短纖維的短纖維紗平行排列組成的復(fù)合紗。該復(fù)絲紗和短纖維紗各自基本無捻，并且，形成的平行排列復(fù)合紗基本無捻。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，復(fù)絲紗具有13cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度，和300cN/dtex或更高的初始模量，而短纖維紗包纖維長(zhǎng)度彼此不同的短纖維部分，其中如上所述，包含一種短纖維部分(1)，具有短纖維紗中短纖維平均纖維長(zhǎng)度的1.5倍或更高的纖維長(zhǎng)度，以及另一短纖維部分(2)，具有短纖維紗中短纖維平均纖維長(zhǎng)度的0.5倍或更低的纖維長(zhǎng)度，其含量分別占到短纖維紗總質(zhì)量的至少15質(zhì)量％。
另外，在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，重要的是短纖維紗中的部分短纖維以圍繞平行排列復(fù)合紗周圍的形式存在，從而將平行排列復(fù)絲紗和短纖維紗捆扎成復(fù)合紗。
參看圖1，即，顯示本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗的一種實(shí)施方案的側(cè)視圖的照片，在包含彼此平行排列的復(fù)絲紗和短纖維紗的復(fù)合紗中，部分短纖維以螺旋形式圍繞復(fù)合紗周圍纏繞，從而將復(fù)絲紗與短纖維紗捆扎成復(fù)合紗。
參看圖2，即，顯示本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗的另一種實(shí)施方案的側(cè)視圖的照片，部分短纖維圍繞包含彼此平行排列的復(fù)絲紗與短纖維紗的復(fù)合紗周圍纏繞，從而將這兩根紗線彼此捆扎，一部分纏繞短纖維伸出到復(fù)合紗周圍表面以外，從而給形成的復(fù)合紗提供一種膨體紗的外觀。
本發(fā)明生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法包括下列步驟將至少一種基本無捻并具有13cN/dtex或更高抗張強(qiáng)度和30cN/dtex或更高初始模量的含多根連續(xù)長(zhǎng)絲的復(fù)絲紗，與至少一種基本無捻并具有纖維長(zhǎng)度是短纖維紗中短纖維平均纖維長(zhǎng)度1.5倍或更高的短纖維部分和具有纖維長(zhǎng)度是如上所述平均纖維長(zhǎng)度0.5倍或更低的另一短纖維部分，每部分的含量至少是15質(zhì)量％的短纖維紗，平行排列，不將平行排列的紗線加捻在一起。
將不加捻、平行排列的復(fù)合紗送過一股沿與平行排列復(fù)合紗縱軸方向交叉的平面呈渦流吹拂的空氣流，從而導(dǎo)致復(fù)合紗內(nèi)一部分短纖維纏繞到平行排列復(fù)合紗周圍，借此將平行排列復(fù)合紗捆扎。
本發(fā)明方法可采用例如圖3所示的設(shè)備來實(shí)施。
在圖3中，一種牽伸、無捻復(fù)絲紗2從筒管1喂入到拉斷機(jī)中，拉斷機(jī)包括一對(duì)喂入輥3和一對(duì)，例如距喂入輥3恰好1000mm并以比喂入輥3的喂入速度大的圓周速度旋轉(zhuǎn)的拉斷輥4；紗線2中的單根長(zhǎng)絲在布置在喂入輥3與拉斷輥4之間的喇叭形拉斷器5中被拉斷，從而提供具有不均一纖維長(zhǎng)度的無捻、拉斷短纖維束2a。在此階段，另外地，另一牽伸、無捻復(fù)絲紗9從筒管9a上退繞并喂入到拉斷輥4中，從而使復(fù)絲紗9與無捻、拉斷短纖維束2a平行排列，從而提供一種復(fù)合紗，形成的平行排列復(fù)合紗10被送過假捻空氣噴嘴7。在假捻空氣噴嘴7中，平行排列、無捻復(fù)合紗受到圍繞平行排列、無捻復(fù)合紗吹拂的空氣渦流的處理，從而導(dǎo)致一部分平行排列、無捻復(fù)合紗中的短纖維紗圍繞復(fù)合紗周圍纏繞，借此將復(fù)絲紗與短纖維紗結(jié)合成復(fù)合紗。在此種空氣渦流處理中，通過對(duì)施加在復(fù)合紗上的張力或松弛(量)的控制和/或?qū)諝鉁u流速度的控制，有可能導(dǎo)致部分短纖維圍繞復(fù)合紗周圍纏繞從而將復(fù)絲紗與短纖維紗捆扎成復(fù)合紗，并進(jìn)而使部分圍繞復(fù)合紗纏繞的短纖維朝外伸出，從而賦予制成的復(fù)合紗一種膨體紗樣的外觀，和/或部分單根短纖維和部分單根長(zhǎng)絲彼此纏結(jié)。
短纖維纏繞的復(fù)合紗由一對(duì)張力輥8從假捻空氣噴嘴7中拉出并纏繞在卷取筒管11上。
在由無捻短纖維紗與無捻復(fù)絲紗平行排列組成的復(fù)合紗中，復(fù)絲紗可構(gòu)成復(fù)合紗的芯區(qū)，而短纖維紗可圍繞復(fù)絲紗芯區(qū)排列。在此種情況下，外面纏繞著短纖維的復(fù)合紗的結(jié)構(gòu)被做得很緊密，且制成的復(fù)合紗表現(xiàn)出提高的抗張強(qiáng)度和初始模量。
還有，當(dāng)復(fù)合紗中至少部分單根長(zhǎng)絲與至少部分單根短纖維彼此纏結(jié)時(shí)，復(fù)合紗中單根長(zhǎng)絲與單根短纖維之間的滑移得到防止，于是制成的復(fù)合紗表現(xiàn)出提高的增強(qiáng)作用。
沿復(fù)合紗周圍纏繞和伸出到外面的短纖維部分具有錨固作用，由于這種作用，復(fù)合紗粘合時(shí)其粘合強(qiáng)度得到提高。
除圍繞復(fù)合紗纏繞以包纏復(fù)合紗的以及任選地從復(fù)合紗朝外伸出的短纖維部分以外的短纖維部分，必須基本上處于無捻狀態(tài)。倘若有捻，則制成的復(fù)合紗機(jī)械強(qiáng)度將趨于降低。另外，倘若復(fù)合紗不被部分短纖維纏繞和捆扎，即便當(dāng)部分短纖維和部分長(zhǎng)絲彼此纏結(jié)時(shí)，短纖維也容易滑脫，長(zhǎng)絲與短纖維之間也容易出現(xiàn)滑移。于是，制成的復(fù)合紗將無法表現(xiàn)出滿意的增強(qiáng)效果。
在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，其中包含的復(fù)絲紗必須具有13cN/dtex或更高，優(yōu)選17.5cN/dtex或更高，更優(yōu)選26.5cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度，才能表現(xiàn)出作為各種各樣基質(zhì)樹脂的增強(qiáng)材料足夠的增強(qiáng)作用。如果復(fù)絲紗的抗張強(qiáng)度低于13cN/dtex，則制成的復(fù)合紗將不具有令人滿意的斷裂抗張強(qiáng)度并表現(xiàn)出增強(qiáng)作用不足，于是復(fù)合紗對(duì)由復(fù)合紗與各種類型基質(zhì)樹脂組成的最終復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度-增加效果將不充分。
對(duì)復(fù)絲紗的抗張強(qiáng)度不存在上限，抗張強(qiáng)度越高，制成的復(fù)絲紗越可心。然而，當(dāng)抗張強(qiáng)度過高時(shí)，制成的復(fù)絲紗可能表現(xiàn)出過低的最終伸長(zhǎng)，于是制成的復(fù)合紗當(dāng)作為增強(qiáng)材料時(shí)可能表現(xiàn)出不令人滿意的增強(qiáng)效果。替代地，制成的復(fù)合紗可能表現(xiàn)出過高細(xì)纖化性質(zhì)，因而在實(shí)際使用中制成的復(fù)合紗可能耐久性差。進(jìn)而替代地，制成的復(fù)絲紗成本過高，因此經(jīng)濟(jì)上不利。綜上所述，復(fù)絲紗的抗張強(qiáng)度優(yōu)選不大于50cN/dtex，更優(yōu)選不大于40cN/dtex。
可用于本發(fā)明復(fù)合紗的復(fù)絲紗必須具有300cN/dtex或更高，優(yōu)選400cN/dtex或更高，更優(yōu)選500cN/dtex或更高的初始模量。上面提到的初始模量使得用本發(fā)明復(fù)合紗增強(qiáng)的最終復(fù)合物產(chǎn)品能顯示出滿意的剛度和尺寸穩(wěn)定性。倘若初始模量低于300cN/dtex，則制成的復(fù)合紗將表現(xiàn)出增強(qiáng)作用不足，用該復(fù)合紗增強(qiáng)的最終復(fù)合物產(chǎn)品表現(xiàn)出不令人滿意的剛度且尺寸穩(wěn)定性不夠。
構(gòu)成復(fù)絲紗的連續(xù)長(zhǎng)絲的單絲纖度不存在任何特定限制。然而，倘若纖度過大或過小，將難以生產(chǎn)出具有上面提到的抗張強(qiáng)度和初始模量的復(fù)絲紗。生產(chǎn)復(fù)合紗的工藝穩(wěn)定性可能下降，制成的復(fù)合紗可能表現(xiàn)出操作性能很差。一般而言，復(fù)絲紗的單絲纖度優(yōu)選介于0.1～22分特。
對(duì)構(gòu)成本發(fā)明復(fù)合紗用長(zhǎng)絲的聚合物類型不需要具體加以限制，任何類型的長(zhǎng)絲都可使用，只要制成的復(fù)絲紗滿足上面提到的要求。復(fù)絲紗的長(zhǎng)絲例如包括，聚-對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺長(zhǎng)絲、共聚對(duì)亞苯基-3，4’-氧基二亞苯基對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲、聚對(duì)亞苯基苯并噁唑長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯醇長(zhǎng)絲、全芳族聚酯長(zhǎng)絲和碳長(zhǎng)絲。
可用來構(gòu)成本發(fā)明復(fù)合紗用短纖維紗的短纖維是纖維長(zhǎng)度不均一的。當(dāng)短纖維具有用L代表的平均纖維長(zhǎng)度時(shí)，短纖維紗包含纖維長(zhǎng)度為1.5L或更高的短纖維部分(1)和纖維長(zhǎng)度為0.5L或更低的另一短纖維部分(2)，部分(1)和(2)都以1 5質(zhì)量％或更高，優(yōu)選15～20％的含量存在。倘若纖維長(zhǎng)度1.5L或更高的短纖維部分(1)的含量低于15質(zhì)量％，則制成的復(fù)合紗將表現(xiàn)出機(jī)械強(qiáng)度不足。同樣，倘若纖維長(zhǎng)度0.5L或更低的短纖維部分(2)的含量低于15質(zhì)量％，則短纖維表現(xiàn)出圍繞復(fù)合紗周圍成絨不足，并從而無法顯示出足夠錨固作用。于是，制成的復(fù)合紗不能表現(xiàn)出足夠增強(qiáng)效果。
當(dāng)短纖維平均長(zhǎng)度過短時(shí)，制成的復(fù)合紗可能表現(xiàn)出低機(jī)械強(qiáng)度。同樣，如果平均纖維長(zhǎng)度過長(zhǎng)，它可能導(dǎo)致圍繞制成的復(fù)合紗形成的短絨數(shù)量減少，因此復(fù)合紗的增強(qiáng)效果下降。一般而言，短纖維的平均纖維長(zhǎng)度優(yōu)選介于35～150cm。
當(dāng)短纖維的單纖維纖度過大時(shí)，則圍繞制成的復(fù)合紗周圍形成的短絨數(shù)量變少，形成的短纖維表現(xiàn)得過分剛挺，并難以與復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲纏結(jié)和圍繞復(fù)合紗周圍纏繞以將它結(jié)合一體，并容易從復(fù)合紗中滑脫。于是，當(dāng)制成的復(fù)合紗分散和嵌入到基質(zhì)樹脂中時(shí)，復(fù)合紗表面的短絨的錨固作用變差，因而復(fù)合紗的增強(qiáng)作用不足。據(jù)此，短纖維的單纖維纖度優(yōu)選為5.5分特或更低，更優(yōu)選1.5分特或更低，進(jìn)一步優(yōu)選0.8分特或更低。然而，當(dāng)單纖維纖度過低時(shí)，細(xì)短纖維的生產(chǎn)將變得困難。因此，單纖維纖度優(yōu)選不小于0.1分特。
對(duì)于構(gòu)成可用于本發(fā)明復(fù)合紗的短纖維的聚合物類型不存在任何限制，該聚合物可選自傳統(tǒng)聚合物，只要制成的短纖維滿足上面提到的要求。用于短纖維的聚合物可與用于長(zhǎng)絲的聚合物相同或不同。因此，可用于本發(fā)明的短纖維可順應(yīng)對(duì)最終復(fù)合紗的性能要求，選自例如尼龍6短纖維、尼龍66短纖維、間位芳族聚酰胺短纖維和對(duì)位芳族聚酰胺短纖維。
當(dāng)短纖維選自對(duì)基質(zhì)樹脂，例如，熱塑性樹脂、熱固性樹脂和橡膠具有高粘合性能的那些時(shí)，例如用于增強(qiáng)橡膠材料，尼龍6或尼龍66能顯著提高制成的復(fù)合紗的增強(qiáng)效果。
還有，當(dāng)用于要求增強(qiáng)材料具有高耐熱的場(chǎng)合時(shí)，優(yōu)選使用阻燃短纖維，例如，間位芳族聚酰胺短纖維。再者，當(dāng)用于要求增強(qiáng)復(fù)合紗具有高機(jī)械強(qiáng)度和剛性時(shí)，使用高強(qiáng)度、高模量短纖維，例如，與復(fù)絲紗的長(zhǎng)絲相同類型的對(duì)位芳族聚酰胺短纖維。
在本發(fā)明復(fù)合紗中，復(fù)絲紗與短纖維紗就紗線纖度而言的混合比例是以復(fù)合紗的總纖度為基準(zhǔn)計(jì)算的。優(yōu)選的是，復(fù)絲紗的比例介于10～90％，更優(yōu)選40～60％。當(dāng)復(fù)絲紗比例過低時(shí)，制成的復(fù)合紗的機(jī)械強(qiáng)度可能不足，因此表現(xiàn)出不令人滿意的增強(qiáng)效果。當(dāng)復(fù)絲紗比例過高時(shí)，復(fù)絲紗表面的短纖維的錨固作用可能不足，因而制成的復(fù)合紗可能對(duì)基質(zhì)樹脂粘合性能不夠，且可能表現(xiàn)出不令人滿意的增強(qiáng)效果。
在本發(fā)明復(fù)合紗中，優(yōu)選的是，復(fù)絲紗的長(zhǎng)絲位于復(fù)合紗的芯區(qū)，而短纖維紗的短纖維則包圍著由長(zhǎng)絲形成的芯區(qū)，從而形成復(fù)合紗的皮區(qū)。在此種情況下，部分長(zhǎng)絲與部分短纖維可能在芯區(qū)與皮區(qū)之間的界面部分彼此纏結(jié)。該纏結(jié)限制了長(zhǎng)絲與短纖維之間的滑移，從而提高復(fù)合紗的增強(qiáng)作用。如果長(zhǎng)絲位于皮區(qū)而不是芯區(qū)，對(duì)提高復(fù)合紗與基質(zhì)材料的粘合性能起顯著作用的短絨數(shù)量將減少，因此，不僅復(fù)合紗表面短纖維的錨固作用將減弱，而且制成的復(fù)合紗可能表現(xiàn)出抗張強(qiáng)度和初始模量不足。還有，復(fù)合紗表面短纖維的纏繞和結(jié)合作用也將變得不足。
實(shí)施例下面的實(shí)施例將進(jìn)一步說明本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗及其生產(chǎn)方法。
實(shí)施例1～3在實(shí)施例1～3的每一個(gè)中，平行的4根芳族共聚酰胺長(zhǎng)絲紗，每一根由25mol％對(duì)苯二胺組分、25mol％3，4’-二氨基聯(lián)苯醚組分和50mol％對(duì)苯二甲酸組分制成(商品名TECHNORA，由TEIJIN公司制造，且每根具有24.7 cN/dtex的抗張強(qiáng)度、520 cN/dtex的初始模量、4.6％的最終伸長(zhǎng)和440分特/267根絲的紗線支數(shù))，喂入到如圖1所示的設(shè)備中，該復(fù)絲紗中的單絲按表1所示拉伸比進(jìn)行拉斷，制成的牽切纖維紗(短纖維紗)與如上面提到的相同芳族共聚酰胺復(fù)絲紗(440分特/267根絲)在圖1所示設(shè)備上進(jìn)行并線，結(jié)果提供一種平行排列的前體復(fù)合紗。在拉斷輥4的出口，制成的紗條具有平均短纖維長(zhǎng)度L，并包含短纖維長(zhǎng)度1.5L或更高的短纖維部分(1)與短纖維長(zhǎng)度0.5L或更低的另一短纖維部分(2)，每部分的含量如表1所載。在平行排列前體復(fù)合紗穿過假捻空氣噴嘴7之后，復(fù)絲紗的長(zhǎng)絲主要位于制成復(fù)合紗的芯區(qū)。復(fù)合紗中的部分長(zhǎng)絲與部分短纖維彼此纏結(jié)，還有一部分短纖維圍繞復(fù)合紗周圍纏繞，從而將復(fù)合紗牢固地結(jié)合。于是，在實(shí)際使用期間，由纏繞短纖維在復(fù)合紗周圍形成的短絨未從復(fù)合紗上滑脫。表1顯示該復(fù)合紗的纖度、抗張強(qiáng)度、最終伸長(zhǎng)和初始模量、以復(fù)合紗總纖度為基準(zhǔn)的復(fù)絲紗纖度比例，以及抗張強(qiáng)度貢獻(xiàn)，即指制成復(fù)合紗相對(duì)于，按本發(fā)明，與短纖維紗結(jié)合前原長(zhǎng)絲紗抗張強(qiáng)度而言的抗張強(qiáng)度比例。
實(shí)施例4和5在實(shí)施例4和5每一個(gè)中，復(fù)合紗按照與實(shí)施例1相同的程序生產(chǎn)，不同的是，拉斷程序中的拉伸比改變?yōu)楸?所示數(shù)值以及，作為準(zhǔn)備與牽切短纖維紗并線的復(fù)絲紗，采用一種芳族共聚酰胺復(fù)絲紗(商品名TECHNORA，由TEIJIN公司制造，且具有24.7cN/dtex的抗張強(qiáng)度、520cN/dtex的初始模量、4.6％的最終伸長(zhǎng)和220分特/133根絲的紗線支數(shù))。
結(jié)果載于表1。
對(duì)比例1實(shí)施與實(shí)施例1中相同的拉斷和空氣假捻變形程序，不同的是，喂入到拉斷程序中的復(fù)絲紗由8根聚酰胺復(fù)絲紗通過彼此并線制成，以及該牽切短纖維紗不與芳族聚酰胺復(fù)絲紗并線。獲得一種牽切芳族共聚酰胺短纖維紗。該牽切短纖維紗接受與實(shí)施例1相同的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果載于表1。
對(duì)比例2按照與實(shí)施例1相同的程序生產(chǎn)一種復(fù)合紗，不同的是，不是用復(fù)絲紗與牽切短纖維紗并線，而是與纖度440分特、包含纖維長(zhǎng)度51mm的芳族共聚酰胺短纖維的紗條并線。制成的芳族共聚酰胺復(fù)合紗接受與實(shí)施例1相同的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果載于表1。
表1 [注](*)1——纖維長(zhǎng)度1.5L或更高的短纖維部分(1)在短纖維紗中的質(zhì)量比例(*)2——纖維長(zhǎng)度0.5L或更低的短纖維部分(2)在短纖維紗中的質(zhì)量比例(*)3——復(fù)合紗相對(duì)于與短纖維紗結(jié)合前復(fù)絲紗抗張強(qiáng)度的抗張強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)。
隨后，實(shí)施例1以及對(duì)比例1和2的每一種復(fù)合紗接受粘合劑處理，其間一種環(huán)氧樹脂組分在第一處理浴中施加到復(fù)合紗上，然后，RFL(間苯二酚甲醛膠乳)組分在第二處理浴中施加到復(fù)合紗上?？倶渲M分的施涂量為約2.5質(zhì)量％。
繼而，所獲粘合劑處理的簾子線樣品彼此間隔7mm、平行地嵌入到4mm厚NB/SBR(天然橡膠/丁苯橡膠)橡膠板的中心部分內(nèi)，所獲增強(qiáng)橡膠板沿平行于嵌入簾子線樣品縱向切割成7mm寬的條形樣品。
針對(duì)每種試樣條中增強(qiáng)紗對(duì)橡膠基質(zhì)的粘合強(qiáng)度，測(cè)定簾子線從橡膠基質(zhì)中的拉出強(qiáng)度和沿垂直于橡膠板中簾子線縱向的方向?qū)⒑熥泳€從橡膠基質(zhì)上剝離的強(qiáng)度。結(jié)果載于表2。
表2 工業(yè)應(yīng)用在本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗中，一種基本無捻的復(fù)絲紗與一種基本無捻的短纖維紗彼此不加捻地并線，該短纖維紗中部分短纖維圍繞復(fù)合紗周圍纏繞從而將其中的復(fù)絲紗與短纖維紗牢固地結(jié)合，因此復(fù)絲紗和短纖維紗對(duì)復(fù)合紗的強(qiáng)度貢獻(xiàn)，特別是抗張強(qiáng)度，很高。再有，部分短纖維圍繞復(fù)合紗周圍形成短絨，于是該短絨在被增強(qiáng)基質(zhì)材料中使復(fù)合紗具備高錨固作用。于是，復(fù)合紗對(duì)基質(zhì)材料的增強(qiáng)作用得以進(jìn)一步提高。據(jù)此，本發(fā)明的增強(qiáng)復(fù)合紗表現(xiàn)出對(duì)被增強(qiáng)基質(zhì)材料(例如，樹脂或橡膠材料)的高增強(qiáng)作用，因此頗具實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)復(fù)合紗，主要由一種基本無捻復(fù)合紗組成，后者包含至少一種含多根連續(xù)長(zhǎng)絲的基本無捻復(fù)絲紗和平行排列的至少一種包含多根短纖維的基本無捻短纖維紗，其中該復(fù)絲紗表現(xiàn)出13cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度以及300cN/dtex或更高的初始模量；該短纖維紗包含一種短纖維部分，其纖維長(zhǎng)度是短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度的1.5倍或更高，以及另一個(gè)短纖維部分，其纖維長(zhǎng)度是短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度的0.5倍或更低，每部分的含量至少是15質(zhì)量％；以及短纖維紗中部分短纖維以圍繞著平行排列復(fù)合紗的周圍纏繞的形式存在，從而將復(fù)絲紗與短纖維紗捆扎成一根復(fù)合紗。
2.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中短纖維紗中的短纖維具有5.5分特或更低的單纖維纖度。
3.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，它具有11.5cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度。
4.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中復(fù)絲紗具有相當(dāng)于復(fù)合紗總纖度10～90％的纖度。
5.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲具有0.1～22分特的單絲纖度。
6.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲選自聚-對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺長(zhǎng)絲、共聚對(duì)亞苯基-3，4’-氧基二亞苯基對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲、聚對(duì)亞苯基苯并噁唑長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯醇長(zhǎng)絲、全芳族聚酯長(zhǎng)絲和碳長(zhǎng)絲。
7.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中短纖維紗中的短纖維具有35～150cm的平均纖維長(zhǎng)度。
8.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中短纖維紗中的短纖維選自尼龍6短纖維、尼龍66短纖維、間位芳族聚酰胺短纖維和對(duì)位芳族聚酰胺短纖維。
9.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中大部分單根連續(xù)長(zhǎng)絲分布在復(fù)合紗的芯區(qū)。
10.權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)復(fù)合紗，其中至少部分單根連續(xù)長(zhǎng)絲與至少部分單根短纖維彼此纏結(jié)。
11.一種生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，包括將至少一種含多根連續(xù)長(zhǎng)絲的基本無捻復(fù)絲紗與至少一種含多根短纖維的基本無捻短纖維紗平行排列，該復(fù)絲紗具有13cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度和300cN/dtex或更高的初始模量，且短纖維紗包含至少15質(zhì)量％纖維長(zhǎng)度是該短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度1.5倍或更高的短纖維部分以及至少15質(zhì)量％纖維長(zhǎng)度是該短纖維紗平均纖維長(zhǎng)度0.5倍或更低的短纖維部分，平行排列的紗線不加捻在一起；以及將該不加捻、平行排列復(fù)合紗送過一股沿與平行排列復(fù)合紗縱軸方向交叉的平面呈渦流吹拂的空氣流，從而導(dǎo)致平行排列復(fù)合紗內(nèi)一部分短纖維纏繞在平行排列的復(fù)合紗周圍，進(jìn)而將平行排列復(fù)合紗捆扎。
12.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中短纖維紗中的短纖維具有5.5分特或更 低的單纖維纖度。
13.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中復(fù)合紗具有11.5 cN/dtex或更高的抗張強(qiáng)度。
14.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中復(fù)絲紗具有相當(dāng)于復(fù)合紗總纖度10～90％的纖度。
15.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲具有0.1～22分特的單絲纖度。
16.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中復(fù)絲紗中的連續(xù)長(zhǎng)絲選自聚-對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺長(zhǎng)絲、共聚對(duì)亞苯基-3，4’-氧基二亞苯基對(duì)苯二甲酰胺長(zhǎng)絲、聚對(duì)亞苯基苯并噁唑長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯長(zhǎng)絲、高強(qiáng)度聚乙烯醇長(zhǎng)絲、全芳族聚酯長(zhǎng)絲和碳長(zhǎng)絲。
17.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中短纖維紗中的短纖維具有35～150cm的平均纖維長(zhǎng)度。
18.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中短纖維紗中的短纖維選自尼龍6短纖維、尼龍66短纖維、間位芳族聚酰胺短纖維和對(duì)位芳族聚酰胺短纖維。
19.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中空氣渦流吹拂程序?qū)е麓蟛糠謫胃B續(xù)長(zhǎng)絲分布在復(fù)合紗的芯區(qū)。
20.權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合紗的方法，其中空氣渦流吹拂程序?qū)е轮辽俨糠謫胃B續(xù)長(zhǎng)絲與至少部分單根短纖維彼此纏結(jié)。
全文摘要
一種對(duì)被增強(qiáng)基質(zhì)具有高增強(qiáng)作用的復(fù)合紗，是由至少一種抗張強(qiáng)度為13cN/dtex或更高且初始模量300cN/dtex或更高的實(shí)際上不加捻復(fù)絲紗和至少一種實(shí)際上不加捻短纖維紗組成的平行排列復(fù)合紗，該短纖維紗具有分別占至少15質(zhì)量％、纖維長(zhǎng)度為短纖維平均纖維長(zhǎng)度1.5倍或更高的短纖維部分(1)，和纖維長(zhǎng)度為短纖維平均纖維長(zhǎng)度0.5倍或更低的短纖維部分(2)，其中短纖維紗中的部分短纖維圍繞著平行排列復(fù)合紗表面纏繞，從而在保持實(shí)際上不加捻的同時(shí)將復(fù)絲紗和短纖維紗捆扎在一起。
文檔編號(hào)D02G3/44GK1473216SQ02802833
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月7日
發(fā)明者瀧上康太郎 申請(qǐng)人:帝人株式會(huì)社