СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ ПРЯЖИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК D02G3/04 D02G3/44 D02G3/12 

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается способа изготовления трехкомпонентной пряжи с антистатическими свойствами с использованием технологии прядения с помощью воздушной струи при скоростях прядения, превышающих 70 м в 1 мин, предпочтительно изменяющихся от 150 до 220 м в 1 мин.

Известен способ изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающийся в образовании смеси штапельных волокон трех компонентов, первый из которых содержит штапельные волокна, имеющие электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера, а второй и третий компоненты содержат термостойкие штапельные волокна, в формировании из смеси штапельных волокон волокнистой ленты и прядении из нее пряжи.

Известен также способ изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающийся в формировании первого жгута из множества термостойких волокон, формировании второго жгута с множеством термостойких волокон и множеством волокон, содержащих электропроводящую сердцевину из технического углерода с оболочкой из непроводящего полимера, извивании жгутов по отдельности с 3-6 извитками на 1 см, соединении жгутов, их резке для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон, формировании из смеси штапельных волокон волокнистой ленты и прядении из нее пряжи.

Кроме того, известен способ изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающийся в формировании нити первого компонента из множества волокон первого компонента, каждое из которых имеет электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера, формировании из множества волокон второго компонента из непроводящего поли(п-фенилен терефталамида) нити второго компонента, соединении нитей первого и второго компонентов в первый жгут, извивании первого жгута с 3-6 извитками на 1 см, формировании второго жгута с волокнами третьего компонента из поли(м-фенилен изофталамида), извивании второго жгута с 3-6 извитками на 1 см, соединении первого и второго жгутов, резке соединенных жгутов для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон, формировании из нее волокнистой ленты и прядении из волокнистой ленты пряжи.

В получаемой данными известными способами пряже не исключается возможность расположения электропроводящих волокон с оболочкой из непроводящего полимера со смещением к наружной поверхности пряжи, что ухудшает ее внешний вид и выработанных из нее тканей.

3адачей группы изобретений является создание способов изготовления трехкомпонентной пряжи, обеспечивающих получение технического результата, состоящего в осуществлении высокоскоростного формирования пряжи с расположенными внутри нее электропроводящими волокнами, имеющей улучшенный внешний вид.

Этот технический результат в способе изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающемся в образовании смеси штапельных волокон трех компонентов, первый из которых содержит штапельные волокна, имеющие электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера, а второй и третий компоненты содержат термостойкие штапельные волокна, в формировании из смеси штапельных волокон волокнистой ленты и прядении из нее пряжи, достигается тем, что денье волокна первого компонента выбирают превышающим денье волокон второго и третьего компонента не более чем в 2,5 раза, при этом при прядении для скручивания волокон в пряжу используют текучую среду.

Денье волокна первого компонента равно 3,0, денье волокна второго компонента составляет 1,5, а денье волокна третьего компонента составляет 1,7.

При прядении для скручивания волокон используют воздушную струю.

Прядение волокнистой ленты осуществляют при скоростях, превышающих 70 м в 1 мин.

Прядение волокнистой ленты осуществляют при скоростях, изменяющихся от 150 до 220 м в 1 мин.

Термостойкие штапельные волокна представляют собой поли(м-фенилен изофталамид) и поли(п-фенилен терефталамид).

Используемая для скручивания волокон текучая среда представляет собой воздух.

В способе изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающемся в формировании первого жгута из множества термостойких волокон, формировании второго жгута с множеством термостойких волокон и множеством волокон, содержащих электропроводящую сердцевину из технического углерода с оболочкой из непроводящего полимера, извивании жгутов по отдельности с 3-6 извитками на 1 см, соединении жгутов, их резке для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон, формировании из смеси штапельных волокон волокнистой ленты и прядении из нее пряжи, указанный технический результат достигается тем, что второй жгут формируют из множества термостойких волокон и множества содержащих электропроводящую сердцевину из технического углерода с оболочкой из непроводящего полимера волокон, денье которых превышает денье термостойких волокон обоих жгутов не более чем в 2,5 раза, при этом осуществляют кардочесание трехкомпонентной смеси штапельных волокон с последующим формированием из них волокнистой ленты, причем при прядении для скручивания волокон в пряжу используют текучую среду.

В другом варианте способа изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающемся в формировании нити первого компонента из множества волокон первого компонента, каждое из которых имеет электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера, формировании из множества волокон второго компонента из непроводящего поли(п-фенилен терефталамида) нити второго компонента, соединении нитей первого и второго компонентов в первый жгут, извивании первого жгута с 3-6 извитками на 1 см, формировании второго жгута с волокнами третьего компонента из поли(м-фенилен изофталамида), извивании второго жгута с 3-6 извитками на 1 см, соединении первого и второго жгутов, резке соединенных жгутов для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон, формировании из нее волокнистой ленты и прядении из волокнистой ленты пряжи, указанный технический результат достигается тем, что для формирования второго жгута образуют из волокон третьего компонента из поли(м-фенилен изофталамида) нить третьего компонента и формируют из нее второй жгут, а при прядении для скручивания волокон в пряжу, пригодную для изготовления постоянно антистатических нитей, используют воздух, при этом денье волокон нити первого компонента выбирают превышающим денье волокон нитей второго и третьего компонентов не более чем в 2,5 раза.

Прядение волокнистой ленты осуществляют при скоростях, превышающих 70 м в 1 мин и изменяющихся от 150 до 220 м в 1 мин.

Нить первого компонента составляет 1-5 вес. пряжи, нить второго компонента составляет 1-25 вес. пряжи, нить третьего компонента составляет по меньшей мере 70 вес. пряжи.

Используемая для скручивания волокон текучая среда представляет собой воздух.

Смесь волокон, используемую в способе по первому варианту, образуют из множества выбранных волокон. Один компонент смеси содержит штапельные волокна, изготовленные из волокон, имеющих электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера. Другие два компонента, являющиеся термостойкими, предпочтительно выполнены из волокон из поли(м-фенилен изофталамида) и из поли(п-фенилен терефталамида).

Денье электропроводящих волокон сердцевины и оболочки предпочтительно не более чем в 2,5 раза превышает денье остальных волокон. Это помогает предотвратить или уменьшает их смещение к поверхности витой пряжи в процессе операции прядения и тем самым улучшает внешний вид пряжи и ткани, вытканной из такой пряжи.

Согласно данному способу штапельные волокна, образованные из электропроводящих волокон первого компонента, имеющих сердцевину из технического углерода, перед прядением смешивают с термостойкими штапельными волокнами для придания желаемых антистатических свойств ткани или одежде, изготовленной из таких волокон.

Из смеси волокон сначала формируют волокнистую ленту, из которой вырабатывают скрученную пряжу, используя технологию высокоскоростного прядения, при которой для скручивания волокон используют текучую среду. Наиболее удобной текучей средой является воздух, однако можно использовать и другие текучие среды, такие как азот. Внешний вид ткани, изготовленной из пряжи такого типа, улучшается при условии, что денье электропроводящих волокон не более чем примерно в 2,5 раза превышает денье термостойких волокон.

Предпочтительно, если смесь помимо первого компонента из электропроводящих волокон состоит из не менее чем двух других компонентов. Предпочтительно, если эти компоненты представляют собой термостойкие волокна, образованные из элементарных волокон из поли(м-фенилен изофталамина) и поли(п-фенилен терефталамида).

В предпочтительном варианте способа денье волокон первого компонента, представляющих собой электропроводящие штапельные волокна, составляет около 3,0. Денье волокон второго компонента из поли(п-фенилен терефталамида) составляет около 1,5, а денье волокон третьего компонента из поли(м-фенилен изофталамида) составляет около 1,7. Волокнистая лента, образованная из трехкомпонентной смеси, подвергается прядению при высоких скоростях свыше 70 м в 1 мин, и предпочтительно прядение выполняется при скоростях от 150 до 220 м в 1 мин. Предпочтительная технология прядения воздухом, используемая для скручивания волокон, представляет собой прядение воздушной струей.

Способ изготовления трехкомпонентной пряжи по другому варианту содержит следующие операции:
образование первого жгута из множества термостойких волокон;
образование второго жгута из множества термостойких волокон и множества волокон, содержащих электропроводящую сердцевину из технического углерода с оболочкой из непроводящего полимера, причем денье электропроводящих волокон в жгуте не более чем в 2,5 раза превышает денье термостойких волокон в другом жгуте;
извивание этих жгутов по отдельности, при котором каждый жгут имеет от 3 до 6 извитков на 1 см;
соединение двух извитых жгутов и резку жгутов для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон;
кардочесание и формование волокнистой ленты из трехкомпонентной смеси штапельных волокон;
прядение волокнистой ленты в скрученную пряжу с использованием технологии прядения, при которой для скручивания волокон используют воздух или другие текучие среды.

Третий вариант выполнения способа изготовления пряжи включает следующие операции:
формование нити первого компонента из множества волокон, каждое из которых имеет электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера;
формование нити второго компонента из множества волокон из непроводящего поли(п-фенилен терефталамида);
формование нити третьего компонента из множества волокон из поли(м-фенилен изофталамида), причем денье волокон нити первого компонента превышает денье волокон второй и третьей нитей не более чем в 2,5 раза;
соединение нитей первого и второго компонента в первый жгут;
извивание первого жгута, при котором такой жгут имеет от 3 до 6 извивов на 1 см;
формирование из нити третьего компонента второго жгута;
извивание второго жгута, при которой такой жгут имеет от 3 до 6 извивов на 1 см;
соединение первого и второго извитых жгутов;
резку соединенных жгутов для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон;
формование из смеси штапельных волокон волокнистой ленты;
прядение волокнистой ленты, используя технологию прядения воздухом для скручивания волокон в пряжу, пригодную для изготовления постоянно антистатических тканей.

При этом способе нить первого компонента перед обработкой составляет от примерно 1 до 5 вес. витой пряжи, нить второго компонента составляет примерно от 1 до 25 вес. витой пряжи и нить третьего компонента составляет по меньшей мере около 70 вес. витой пряжи.

Трехкомпонентную смесь штапельных волокон согласно данному изобретению можно прясть при высоких скоростях, а из пряжи могут быть получены ткани с постоянными антистатическими свойствами. Волокна с оболочкой и сердцевиной придают ткани подобные свойства.

Волокна из РРД-Т и волокна из МРД-I являются термостойкими, т.е. они имеют или за счет присущих им свойств, или за счет химической или другой обработки значение ограничивающего кислородного индекса не менее 26,5.

Электропроводящие волокна имеют оболочку, которая может содержать добавки, такие как двуокись титана; получающиеся в результате штапельные волокна, как правило, имеют светло-серый цвет и трудно поддаются окрашиванию. После дальнейшей обработки такие волокна могут придать одежде желаемые антистатические свойства. Эта способность утрачивается или существенно уменьшается, если эти проводящие волокна в виде жгута подвергнуть извиванию отдельно от других волокон в машине для извивания с камерой перед переработкой в штапельные волокна. При совместном извивании их с непроводящими волокнами эта способность сохраняется. Если извивание происходит таким образом, то совместно извитый жгут имеет от 3 до 6 одинаковых извитков на 1 см. При таком диапазоне значений проводящие и непроводящие волокна эффективно удерживаются вместе на машине для извивания с камерой, в жгуторезке и при последующей обработке без повреждения сердцевины проводящих волокон.

При реализации данного способа на практике важно, чтобы денье волокон были по существу одного и того же порядка, более точно, денье электропроводящих волокон первого компонента не должны превышать денье термостойких волокон второго и третьего компонента более чем примерно в 2,5 раза.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения денье волокон из поли(п-фенилен терефталамида), используемых в высокоскоростном процессе, составляет около 1,5; денье волокон из поли(м-фенилен изофталамида) составляет около 1,7 и денье электропроводящих волокон с оболочкой составляет примерно 3,0.

Кроме того, предпочтительно, если электропроводящая первая нить, изготовленная из этих волокон, составляет примерно от 1 до 5% пряжи (по весу). Непроводящая нить второго компонента составляет примерно от 1 до 25% такой пряжи, а непроводящая нить третьего компонента составляет по меньшей мере около 70% пряжи.

Денье волокон имеет важное значение, поскольку волокна различного размера и веса стремятся по-разному вести себя при использовании технологии высокоскоростного прядения воздухом, которая играет ключевую роль при реализации данных изобретений на практике. Например, было замечено, что в тех случаях, когда денье электропроводящих волокон более чем в 2,5 раза превышает денье остальных волокон, некоторые из этих более тяжелых волокон не скручиваются внутрь и стремятся остаться на поверхности пряжи и соответственно ткани, изготовленной из такой пряжи. Это ухудшает эстетический вид ткани или в целом ее качество и приводит к тому, что ткань имеет вид ворсистой ткани или ткани с пухом. Кроме того, поскольку обработанные электропроводящие волокна трудно поддаются окрашиванию, то в большинстве случаев даже последующая операция окрашивания не может заметно улучшить внешний вид ткани, выполненной из такой пряжи.

Проблема внешнего вида наиболее часто имеет место при применении высокоскоростной технологии прядения для получения пряжи. Если процесс выполняется медленнее, используется технология кольцевого прядения, при которой денье волокон не имеет существенного значения, поскольку электропроводящие волокна, даже те, которые имеют денье, более чем в 2,5 раза превышающее денье остальных волокон, эффективно формуются в нить, например, при скоростях кольцевого прядения от примерно 20 до 30 м в 1 мин и не стремятся остаться на поверхности.

Предпочтительно, если применяемая технология прядения представляет собой процесс прядения струей и, более точно, используется технология прядения по способу Murata. Для скручивания пряжи также может применяться воздушная струя или вихрь.

Прядение струей представляет собой вид прядения воздухом, при котором сердцевины по существу параллельных штапельных волокон скрепляют вместе с помощью поверхностно намотанных волокон, которые обычно образуют меньшую часть общего количества волокон.

При прядении воздушной струей можно получить скорости от примерно 150 до 220 м в 1 мин при производстве пригодной витой пряжи согласно изобретению. Также можно использовать другие процессы прядения воздухом, скорость которых превышает 70 м в 1 мин для получения качественной пряжи, имеющей хороший внешний вид.

Пример 1. Смешанные жгуты из невытянутых электропроводящих волокон с оболочкой и сердцевиной и непроводящих волокон из поли(п-фенилен терефталамида) были извиты вместе и смешаны жгуторезкой с отдельно извитым жгутом из непроводящих волокон из поли(м-фенилен изофталамида).

Извитые жгуты были нарезаны на штапельные волокна и смешаны вместе для образования смеси штапельных волокон, состоящей из 93% волокон из поли(м-фенилен изофталамида), имеющих денье, равное 1,7, 5% волокон из поли(п-фенилен терефталамида), имеющих денье, равное 1,5 и 2% электропроводящих волокон с оболочкой и сердцевиной, имеющих денье, равное 9,3.

Из смеси штапельных волокон прядением была получена пряжа с номером 30/2 по хлопку, используя хлопкопрядильный процесс, который включает кардочесание смеси штапельных волокон в волокнистую ленту (ленты), используя кардочесальную машину для обработки штапельных волокон с неподвижной верхней частью, вытягивание волокон, подготовку ровницы, прядение ровницы в пряжу, используя кольцевой способ прядения (при скорости 25 м в 1 мин), которую затем тростят и скручивают в крученую пряжу.

Из этой пряжи была получена ткань простого полотняного переплетения плотностью 152,5757 г/м². Затем ткань подвергали окрашиванию катионными красителями.

Получающиеся в результате ткани отличались хорошим внешним видом, с точки зрения эстетического восприятия, т.е. ткань не выглядела "ворсистой" или тканью с пухом.

Пример 2. Была подготовлена смесь штапельных волокон, как в примере 1, и из нее прядением была получена пряжа с номером 30/2 по хлопку, используя машину для прядения воздушной струей (МТS Мurata Twin Spinner), в которой для скручивания волокон используется воздух и пряжа формируется из двух прядей. На этой машине пряжу получают непосредственно из волокнистой ленты и осуществляют процесс прядения при значительно более высоких скоростях прядения, чем скорости, используемые в примере 1, например, от 150 до 220 м в 1 мин. Скорость, используемая для подготовки образца пряжи, составляла 190 м в 1 мин. Волокна перед прядением были также подвергнуты кардочесанию при повышенных скоростях, используя кардочесальную машину для обработки штапельных волокон с вращающимися шляпками, и таким образом они подвергались более сильному механическому воздействию по сравнению с кардочесальной обработкой, применяемой в примере 1.

Из этой пряжи была выработана ткань простого полотняного переплетения плотностью 152,5757 г/м². Затем эту ткань подвергали окрашиванию катионными красителями. Получающиеся в результате ткани отличаются не очень приятным внешним видом, причем ткань выглядит как ткань с ворсом или с пухом. Анализ тканей показывает, что такой вид получается вследствие того, что электропроводящие волокна с оболочкой и сердцевиной выступают от поверхности ткани или остаются на ней.

Пример 3. Была подготовлена смесь штапельных волокон, как в примере 1, за исключением того, что электропроводящие волокна с оболочкой и сердцевиной вытягивались от 9,3 до приблизительно 3,0 денье.

Из этой смеси волокон прядением была получена пряжа с номером 30/2 по хлопку, используя технологическое оборудование для получения пряжи фирмы Мurata и скорости, описанные в примере 2, и применяя ту же высокоскоростную технологию прядения воздушной струей. Из этой пряжи была выработана ткань простого полотняного переплетения, имеющая плотность 152,5757 г/м².

Затем ткань подвергали окрашиванию катионными красителями. Получающиеся в результате ткани отличаются хорошим внешним видом, т.е. поверхность ткани имеет небольшую ворсистость или выглядит как поверхность ткани с небольшим количеством пуха.

Использование: производство трехкомпонентной пряжи с антистатическими свойствами. Сущность изобретения: согласно способу пряжу формируют из смеси штапельных волокон трех компонентов, первый из которых содержит штапельные волокна, имеющие электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера. Второй и третий компоненты содержат термостойкие штапельные волокна. Денье волокна первого компонента выбирают превышающими денье волокон второго и третьего компонентов не более чем в 2,5 раза. При прядении для скручивания волокон в пряжу используют текучую среду. 3 с. и 12 з.п.ф-лы.

1. Способ изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающийся в образовании смеси штапельных волокон трех компонентов, первый из которых содержит штапельные волокна, имеющие электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера, а второй и третий компоненты содержат термостойкие штапельные волокна, в формовании из смеси штапельных волокон волокнистой ленты и прядении из нее пряжи, отличающийся тем, что денье волокна первого компонента выбирают превышающим денье волокон второго и третьего компонентов не более чем в 2,5 раза, при этом при прядении для скручивания волокон в пряжу используют текучую среду. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что денье волокна первого компонента равно 3, денье волокна второго компонента 1,5, а денье волокна третьего компонента 1,7. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при прядении для скручивания волокон используют воздушную струю. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что прядение волокнистой ленты осуществляют при скоростях, превышающих 70 м/мин. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прядение волокнистой ленты осуществляют при скоростях, изменяющихся от 150 до 220 м/мин. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что термостойкие штапельные волокна представляют собой поли(м-фениленизофталамид) и поли(п-фенилентерефталамид). 7. Способ изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающийся в формировании первого жгута из множества термостойких волокон, формовании второго жгута с множеством термостойких волокон и множеством волокон, содержащих электропроводящую сердцевину из технического углерода с оболочкой из непроводящего полимера, извивании жгутов по отдельности с 3 6 извитками на сантиметр, соединении жгутов, их резке для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон, формовании из смеси штапельных волокон волокнистой ленты и прядении из нее пряжи, отличающийся тем, что второй жгут формируют из множества термостойких волокон и множества содержащих электропроводящую сердцевину из технического углерода с оболочкой из непроводящего полимера волокон, денье которых превышает денье термостойких волокон обоих жгутов не более чем в 2,5 раза, при этом осуществляют кардочесание трехкомпонентной смеси штапельных волокон с последующим формованием из них волокнистой ленты, причем при прядении для скручивания волокон в пряжу используют текучую среду. 8. Способ изготовления трехкомпонентной пряжи, заключающийся в формовании нити первого компонента из множества волокон первого компонента, каждое из которых имеет электропроводящую сердцевину из технического углерода и оболочку из непроводящего полимера, формовании из множества волокон второго компонента из непроводящего поли(п-фенилентерефталамида) нити второго компонента, соединении нитей первого и второго компонентов в первый жгут, извивании первого жгута с 3 6 извитками на сантиметр, формовании второго жгута с волокнами третьего компонента из поли(м-фениленизофталамида), извивании второго жгута с 3 6 извитками на сантиметр, соединении первого и второго жгутов, резке соединенных жгутов для образования трехкомпонентной смеси штапельных волокон, формовании из нее волокнистой ленты и прядении из волокнистой ленты пряжи, отличающийся тем, что для формования второго жгута образуют из волокон третьего компонента из поли(м-фениленизофталамида) нить третьего компонента и формуют из нее второй жгут, а при прядении для скручивания волокон в пряжу, пригодную для изготовления постоянно антистатических нитей, используют воздух, при этом денье волокон нити первого компонента выбирают превышающим денье волокон нитей второго и третьего компонентов не более чем в 2,5 раза. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что прядение волокнистой ленты осуществляют при скоростях, превышающих 70 м/мин. 10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что прядение волокнистой ленты осуществляют при скоростях, изменяющихся от 150 до 220 м/мин. 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что нить первого компонента составляет 1 5 мас. пряжи. 12. Способ по п.8, отличающийся тем, что нить второго компонента составляет 1 25 мас. пряжи. 13. Способ по п.8, отличающийся тем, что нить третьего компонента составляет по меньшей мере 70 мас. пряжи. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемая для скручивания волокон текучая среда представляет собой воздух. 15. Способ по п.7, отличающийся тем, что используемая для скручивания волокон текучая среда представляет собой воздух.