[发明专利]包覆高模量材料的纱线和由其形成的织物

说明书

发明领域

本发明领域是涉及高模量材料，例如聚合物材料，被第二种材料包覆的纱线。该纱线可被用于构成使用在造纸机网布中的织物和其它工业上使用的织物。

发明背景

造纸机网布是对使用于造纸机之成形，压制和干燥部分中的工业织物的专用术语。其通常用聚酯或是聚酰胺复合丝和/或单线在普通的大型纺织机上织造而成。这些织物一般由传统的纺织技术织造而成。

所有造纸机网布(PMC)的主要功能是从纸张片材中去除水。由于造纸机的制造厂和造纸者二者都要增加造纸工艺过程的速度和改善纸张质量，而对PMC织物已发现一些新的障碍，因而需要改善材料和织物结构。此外，PMC制造厂也寻求更有效的PMC织物产品和增强其关键的质量特性。

现今，造纸机有着非常快的速度，以致于使织物结构厚度首先限定了除水速率，尤其是在成形部分中，未充分的除水造成片材的低强度。而片材的强度对于输送并保持片材特性经过下一步骤，亦即更有危害性的片材去水步骤是十分关键的。一种可能的解决方法是加长机器的成形部分的长度，但这种方法相当的不经济并因此减少其使用寿命。另一解决方式是PMC制造厂生产更薄的织物，但在织造工艺过程中，尽可能最小尺寸是使用在经纱和纬纱方向上的长丝的混合直径。一些标准如尺寸稳定性，织物强度和织物寿命实际上造成对于长丝直径细度及织物的整体厚度的限定。在许多PMC配置中，其特性的折衷方案是不适宜的或不实际的，而事实上现今较高的机器速度还要求其特性更进一步增强。

因此，比较于目前现有的网布无疑需要高强度，低重量，相对更薄的网布。

PMC织物的表面外形是影响纸张产品质量的因素之一。已做了大量工作以使得形成一个与纸张片材相接触的较光滑的表面。然而，PMC机织织物的表面光滑度要受到由织物组织图和长丝物理特性形成的外形之限制。在机织织物(或针织织物)中，光滑度受到形成在交叉纱线的交点上之结节的固有限制。

高模量材料是供应用于要求高机械性能和轻质量使用的潜在材料。在重量特性的基础上，高模量聚合物比起金属和陶瓷来具有一特殊的优点。

高模量聚合物是高异向性的，并且高模量是仅在分子链取向方向上获得的。事实上，垂直于分子轴的特性比在纵向方向上表现的特性显示出非常低的值。因此，低的剪切变形和压缩特性呈现在垂直于分子轴的方向上。

为了补偿特性上的差异，在本技术领域中已知一些组合设计原理。其代表是US4,927,698，该专利揭示了这样的纱线，即在可收缩的短纤维外层内有例如是Kevlar^和Nomex^的阻燃长丝的芯，其外层纱线通过在第一交联树脂，第二交联树脂，Kevlar^和Nomex^组分和短纤维组之间的反应而呈现出以化学方式粘合到阻燃芯部上。

发明概述

本发明针对一种包覆有高模量长丝材料的纱线及由该纱线形成的织物。本发明目的是用来提供一种复合长丝材料，其表现出了高模量材料的一些优点，同时为补偿在垂直分子链取向方向上由此纤维表现出的被减少的特性提供一种方法。

本发明为一种复合长丝结构，其中高模量长丝材料被双组分长丝所包覆。复合长丝结构具有高模量长丝材料的第一内层和双组分纤维的第二外层，双组分纤维的第二外层围绕着高模量材料的第一内层并沿着其整个长度而进行包覆。。高模量材料的整个表面区域应被包覆。

本发明的双组纤维既可以是皮芯型排列的或是并列排列的，而被优选的是采用皮芯型的。更好的是皮组分具有比芯组分低的熔点。

相适应的双组分纤维包括如下的一些皮芯型组合：共聚多酯/聚(对苯二甲酸乙二酯)，聚酰胺/聚(对苯二甲酸乙二酯)，聚酰胺/聚酰胺，聚乙烯/聚(对苯二甲酸乙二酯)，聚丙烯/聚(对苯二甲酸乙二酯)，聚乙烯/聚酰胺，聚丙烯/聚酰胺，热塑性聚氨基甲酸酯/聚酰胺和热塑性聚氨基甲酸酯/聚(对苯二甲酸乙二酯)。

在此所使用的“模量”表示如由在室温下一变形的样品的负荷拉伸特性曲线(应力-应变曲线)之初始线性部分的斜度而确定的抗拉模量。

在此所使用的高模量材料包括高模量聚合物，其表现出抗拉模量大于理论的约25％。换句话说，高模量聚合物就是一种具有抗拉模量大于约25GPA的聚合物，(见聚合物学百科全书2d ed.Vol 7.PP.699-722.)。应当注意的是，高取向聚合物结构是非均质的，而作为模量随着提高分子链聚向度而增加，而在其它方向模量成适应比例地减小。