説明

複合撚りコアスパンヤーンならびにその製造方法および装置

実質的に無トルクの複合デュアルコアスパンヤーン(10)は、デュアルスパン繊維カバーリング(30)で被覆された実質的に非弾性の中央ハードコア(20)を有する。中央ハードコア(20)は、50%未満の破断伸びおよびZ撚りまたはS撚りを有し、繊維カバーリング(30)は、コアとは反対のS撚りまたはZ撚りで、コア(20)上で撚りが掛けられた繊維を含んでなる。コア(20)とカバーリング(30)の反対方向の撚りは、反対方向の実質的に等しいトルクを与える。このヤーンは、カバーリング(30)を形成する2本のスライバー(30A、30B)および中央(20)コアをスピニングトライアングル(40)に導入することによって製造される。コア(20)はSまたはZで供給されて過剰に撚りが掛けられ、スライバー(30A、30B)は、供給されて過剰に撚りが掛けられたコア(20)(これは、紡績の間に解撚される)の撚りの約30%〜70%に相当する反対のZ撚りまたはS撚りを有する。非弾性コア(20)は制御された速度で供給されて供給の角度を補償すると共に解撚を補償し、供給ローラ(50)の案内溝(52)によりスピニングトライアングル(40)に案内される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央「ハード」コアを有するタイプの複合撚りスパンヤーン(composite twist−spun yarn)、および複合デュアルコアスパンヤーンから織ったまたは編んだ布、ならびに該ヤーンの製造方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明は、特に、実質的に非伸張性、すなわち中央ハードコアが50%未満の破断伸びを有する撚りスパンヤーンの改善に関する。ヤーン試料の破断伸びは、破断力により生じる長さの増大であり、元の公称長さの百分率で表される。本開示における破断伸びの値は全て、方法論に基づくISO2062に従って立証された値であり、ISO2062に従ってヤーン試料は適切な機械装置により断裂するまで伸張され、そして破断伸びが記録される。1分あたり100%(試料の長さを基準として)の一定の試料伸張速度が用いられる。ISO2062は特定のヤーンへの適用に制限があるが、この方法は、ヤーンが50%未満の破断伸びを有するか、あるいは50%よりも大きい破断伸びを有するかを決定するためには十分である。
【0003】
デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央コアを有する撚りスパンヤーンは、2本の繊維スライバーを集束させてスピニングトライアングル(spinning triangle)を形成し、2本の繊維スライバーをコアに対して角度を付けて、コアを2本の繊維スライバーの間のスピニングトライアングルに供給し、そして集束させた繊維スライバーを、コアと同じであるかまたは反対のS撚りまたはZ撚りで、コアのまわりに紡績することによって製造される。
【0004】
「一段階」紡績法という利点を有するこのいわゆるサイロコアスパン(Siro−core−spun)方法は、特に、伸縮性の布を製造するために広く使用される伸縮性ヤーンの製造では成功を収めている。これらの伸縮性ヤーンは、例えば、米国デラウェア州ウィルミントンのE.I.デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E.I.du Pont de Nemours and Company,Wilmington,Delaware,U.S.A.)から商標ライクラ(LYCRA(登録商標))で入手可能なポリウレタン−エラステンから製造されたエラステンコアを有する。
【0005】
エラステンコアは、通常、400%以上の破断伸びを有する。紡績過程の間に、エラステンコアは250%〜350%にドラフトされるので、コアの弾性は繊維カバーリングを「巻取り(take up)」、一貫した伸縮性および繊維カバーリングによる被覆率を有する複合弾性ヤーンの製造がもたらされる。しかしながら、サイロコアスパン方法を実質的に非弾性のコア(50%未満の破断伸び、通常は50%よりも十分に低く、40%を超えることはほとんどない)に適用する場合には問題が生じる。紡績過程の間に、非伸張性のコアをスピニングトライアングルの集束点(convergence point)に案内することは困難であり、コアは飛びはね、破断しがちである。結果として得られる複合撚りスパンヤーンでは、コアは、ヤーンに沿った点で表面に出てくる傾向があり、「低い」コアの被覆率がもたらされる。非伸張性のコアの達成可能な最大被覆率は約70%である。コアの被覆率を評価する方法は以下に記載される。コアおよびカバーリングが対比色を有する場合には、これは、ヤーンから織ったまたは編んだ布に「シーヌ」として知られるまだらな外観をもたらし、これは常に望まれるとは限らない。これらの理由で、サイロコアスパン方法は、非弾性ハードコアのためにはあまり使用されておらず、使用される場合には、特別な予防措置をとることが必要とされ、製造されるヤーンには深刻な制限がある。
【0006】
特許文献1には、実質的に非伸張性の中央コアを有する撚りスパンヤーンを紡績するための異なる方法が提唱されている。これは、コアのねじれ係数がその臨界ねじれ係数よりもかなり低いコア、特にアラミドコアを供給し、紡績操作中に、ヤーンの総ねじれ係数がその臨界ねじれ係数よりも小さくなるようにコア上でカバーリング繊維に撚りを掛けることによって複合ヤーンを製造する方法を開示している。より正確には、コアのねじれ係数(以下でさらに説明される)は、複合ヤーン内のコアヤーンの割合をかけた複合ヤーンの総ねじれ係数の値を差し引いたヤーンの臨界ねじれ係数の値に等しい。特許文献1の方法は、製造されたコアヤーンが必然的に、結果として生じるトルクを有するという欠点がある。実質的に無トルクの最終ヤーンを得るためには、図3に関して以下に説明されるように、反対方向に一緒に撚ることによって、被覆ヤーンを2本組み合わせなければならない。これは二段階の紡績方法を意味し、あまり魅力的でない。
【0007】
【特許文献1】欧州特許第0271418号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、実質的にトルクが無く(本明細書では「実質的に無トルクの」と称される)、デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央ハードコアを有する複合撚りスパンヤーンを提供する。該中央ハードコアは、50%以下の破断伸びを有し、Z撚りまたはS撚りを有する。該繊維カバーリングは、コアと反対のS撚りまたはZ撚りで、コア上で撚りが掛けられたデュアルスパン繊維を含んでなる。コアとカバーリングの反対方向の撚りは、反対方向の実質的に等しいトルクを与える。
【0009】
本発明による複合ヤーンは、図1および図2を参照して以下でさらに説明されるように、コアおよびカバーの実質的に等しく反対方向のトルクの「相殺」によって、実質的に無トルクである。
【0010】
本発明のもう1つの主な態様は、デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央ハードコアを有する実質的に無トルクの複合撚りスパンヤーンの製造方法であり、該中央ハードコアは50%未満の破断伸びを有する。本発明による方法は、以下のステップ、2本の繊維スライバーを集束させてスピニングトライアングルを形成するステップと、2本の繊維スライバーを中央コアに対して角度を付けて、実質的に非伸張性の中央ハードコアを2本の繊維スライバーの間のスピニングトライアングルに供給するステップであって、供給されたコアがスピニングトライアングルに案内され、完成複合ヤーンの撚りに対して過剰に撚りが掛けられたZ撚りまたはS撚りを有するステップと、コアをスピニングトライアングルに供給する速度を制御して、スライバーとコアの間の角度を補償し、そしてコアの解撚の伸び(detwisting elongation)を補償するステップと、供給されて過剰に撚りが掛けられたコアの撚りの約30%〜約70%に相当するコアとは反対のS撚りまたはZ撚りで、コアのまわりに集束された繊維スライバーを紡績して、該実質的に無トルクの複合コアスパンヤーンを得るステップとを含んでなる。
【0011】
本発明の更なる主な態様は、デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央ハードコアを有する実質的に無トルクの複合撚りスパンヤーンを製造するための装置であり、該中央ハードコアは、50%未満の破断伸びを有し、コアはZ巻きまたはS巻きを有し、そして繊維カバーリングは、コアと反対のS巻きまたはZ巻きを有する。本発明による装置は、2本の繊維スライバーをスピニングトライアングルに集束させるための手段と、実質的に非伸張性の中央ハードコアを2本の繊維スライバーの間のスピニングトライアングルに供給するための手段であって、それによって、2本の繊維スライバーを中央コアに対して角度をつけてコアがスピニングトライアングルに案内され、完成複合ヤーンの撚りに対して過剰に撚りが掛けられたZ巻きまたはS巻きをコアが有する手段と、コアをスピニングトライアングルに供給する速度を制御して、スライバーとコアの間の角度を補償し、そしてコアの解撚の伸びを補償するための手段と、供給されて過剰に撚りが掛けられた中央ハードコアの撚りの約30%〜約70%に相当するコアとは反対のS巻きまたはZ巻きで、コアのまわりに集束された繊維スライバーを紡績して、該実質的に無トルクの複合コアスパンヤーンを得るための手段とを含んでなる。
【0012】
また本発明は、上記および以下に提示されるように、実質的に非伸張性のハードコアおよびデュアルスパン繊維カバーリングを有する本質的に無トルクの複合撚りスパンヤーンから織った布または編んだ布も包含する。
【0013】
添付図面が、例示として与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
実質的に非伸張性および無トルクの複合撚りスパンヤーン
本発明によると、実質的に非伸張性および無トルクの複合ヤーン10は、カバーリング30を有する本質的に非伸張性の中央ハードコア20を用いて加撚紡績される。
【0015】
コア20は、50%未満の破断伸びを有する。実質的に非弾性であるコア/ヤーンは、一般的には50%よりも十分に小さい破断伸びを有し、通常40%未満である。一方、コア/ヤーンが伸張性である場合には、その破断伸びは通常50%よりも十分に大きく、一般には数百%である。そのため、区別のための扱いやすい値として破断伸びの値「50%未満」を用いて、実質的に非弾性のコアと弾性コアとを区別することが容易である。
【0016】
コア20は、モノフィラメント、マルチフィラメント、スパンヤーンおよびこれらの複合体から都合よく選択される。コア20は、最終的な撚りスパン複合ヤーン10の所望される特性および意図される用途に従って、ガラス、金属、合成繊維およびフィラメント、炭素マルチフィラメントおよび繊維、人工繊維、天然繊維、帯電防止繊維、ならびにこれらの複合体から選択される材料で製造することができる。
【0017】
多くの用途では、アラミド繊維で製造されたコア20が有利である。市販されているメタ−アラミド繊維(例えば、米国デラウェア州ウィルミントンのE.I.デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーから商標ノーメックス(NOMEX(登録商標))で入手可能なもの)は、20〜30%の範囲の破断伸びを有する。市販のパラ−アラミド繊維(例えば、米国デラウェア州ウィルミントンのE.I.デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーから商標ケブラー(KEVLAR(登録商標))で入手可能なもの)は、0〜5%の範囲の破断伸びを有する。用途に応じてその他のコア材料を使用することができる。ガラス繊維で製造されたコアは、通常、0〜5%の破断伸びを有し、ポリエステルおよび綿で製造されたコアは、通常、5〜30%の破断伸びを有する。
【0018】
カバーリング30は、所望のヤーン特性および機能に従って選択される合成、人工または天然繊維で製造することができる。繊維カバーリング30は、高視認性(例えば、薄い色付きビスコース)、低摩擦(例えば、PTFE)、補強(例えば、パラ−アラミド)、耐光堅牢性(例えば、有色繊維)、美的外観(例えば、メタ−アラミドまたはビスコース)、UV保護(例えば、UV保護繊維)、コアの保護(例えば、ポリエステル、ポリアミド、ビスコース、PVA、またはポリビニルアルコール)、耐摩耗性(例えば、メタまたはパラ−アラミド)、熱に対する保護および熱性能(例えば、メタ−アラミド、PBI、ポリブチルイミド、PBO、ポリベンゾオキサゾール、POD、またはポリ−pフェニレン(phenyline)オキサジアゾール)、耐火性(例えば、メタ−アラミド、PBI、またはPBO)、耐切断性(例えば、パラ−アラミドまたはHPPE、高性能ポリエチレン)、溶融金属の付着に対する保護(例えば、羊毛およびビスコースのブレンド)、付着性(例えば、羊毛)、帯電防止効果(例えば、鋼、炭素、またはポリアミド繊維)、抗菌作用(例えば、銅、銀、またはキトサン)、ならびに快適性(例えば、羊毛、綿、ビスコース、メタ−アラミド、または米国デラウェア州ウィルミントンのE.I.デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーから商標クールマックス(Coolmax(登録商標))で入手可能な変性ポリエステル)のうちの少なくとも1つを提供する機能性カバーリングであり得る。引用されるカバーリング繊維は単に例として言及されており、カバーリングのために多くの異なるタイプの繊維を用いることができる。
【0019】
いくつかの用途、特に高視認性および審美性の用途では、カバーリング30は、ビスコース繊維で簡便に製造することができる。
【0020】
以下に詳細に説明される方法および装置を用いて、実質的に非伸張性で実質的に無トルクのヤーン10の中央ハードコア20は、意図される用途により必要とされる任意の適切な程度に被覆され得る。コア20の被覆%は、特にコアおよびカバーリングが対比色を有する場合には、複合繊維の視覚的な検査によって評価することができる。この評価は直接行なうこともできるし、あるいは以下の実施例の場合のように、写真またはビデオ画像を用いて行なうこともできる。通常、コア20の少なくとも70%は繊維カバーリング30で被覆されるが、本発明の特定の利点の1つは、少なくとも90%、さらには95〜100%の被覆を達成するのが可能なことであり、これは、実質的に非伸張性のコアスパン複合繊維のための従来技術の加撚紡績法によって達成するのは、はるかに困難であるか、あるいは不可能でさえあった。
【0021】
コア20は、通常、複合ヤーン10の総重量の10〜30重量%を構成する。コア20は、コア紡績方法に適切な任意の線質量(linear mass)を有することができる。その線質量は、通常、5〜20tex(tex=1000×質量(g)/長さ(m))である。コア質量は、標準ISO2060により記載されるようなスケイン法(skein method)で測定されるコア20の線密度(単位長さあたりの質量)によって定義される。カバーリング繊維質量は、最終ヤーンの線密度からコアの線密度を差し引いた差として定義される。複合ヤーンの線質量は、通常、20〜120texであり、カバーリングの線質量は通常15〜100texである。
【0022】
ヤーンのトルク
図1に概略的に示されるように、本発明による複合ヤーン10は、矢印で示されるように、実質的に等しく反対方向のコア20のトルクTとカバー30のTとの「相殺」によって実質的に無トルクである。実質的に無トルクである本発明の複合ヤーンは撚れにくい。さらに、2本の実質的に無トルクのヤーン10(またはヤーンの部分)が接触したときに、これらはしわになりにくい。
【0023】
ヤーンのトルクの有無は、以下のように簡単なテストで調べることができる。ある長さのヤーンを両腕を広げてほぼ水平に保持する。すなわち、水平のヤーンがその長さの100%を占める。次に、2本の手をゆっくり引き合わせ、ヤーンが垂れ下がるようにする。両手が近づくにつれて、もしヤーンが内在するトルクを有すれば、ヤーンは一緒になってらせん状に巻きつく。両手が合わさると、巻きついたヤーンは絡み合い、再度引き離すのは困難である。これに反してヤーンがトルクを持たないか、または実質的に持たない場合には、両手が近づくにつれてヤーンは絡み合わないままであるか、あるいは多くてもわずか数個の巻きを有するだけなので、両手が合わさった際、両手は容易に離れて、ヤーンをその最初の水平位置まで戻すことができる。
【0024】
ねじれ係数は、ヤーンの撚りレベルと、「綿メートル番手(Cotton metric count)」(「ナンバーメトリック(Number Metric)」Nmとも呼ばれる)で表されるその線密度の平方根との関係を与える因子αである。綿メートル番手は、1グラムのヤーンのメートルによる長さで定義される。撚り(1メートルあたりの回数)=α√Nmである。
【0025】
またトルクは、ヤーン内の合力としても定義され、この合力によって、ヤーンはそれ自体を解撚させる傾向がある。あるいは、もう1つの結果として、複数のヤーンではそれらの間で「しわになる(wrinkle)」傾向がある。
【0026】
図2は、本発明による無トルクの複合ヤーンを図式で示しており、そのコア20は直径dコアを有し、そのカバーリング30は、直径d合計を有する。コアスパンヤーン10の慣性モーメントJは、
コア=π/32dコアおよびJカバーリング=π/32(d合計−dコア
として定義することができる。
【0027】
ヤーンがコアおよびカバーリングにおいて異なる繊維で構成されている場合には、異なるトルク挙動を補償するために、補正因子G(材料の慣性率(Modulus of inertia))が導入されなければならない。
【0028】
最後に、前述のトルクは、加えられるねじれのモーメントT
(加えられるねじれのモーメント)=G(材料の慣性率)×J(慣性モーメント)×φ(1メートルあたりの回数)
によって生じる。
【0029】
式中、φは、ヤーン内の繊維に加えられる撚り(1メートルあたりの回数(tpm))である。
【0030】
本発明者らの目的は、コア20に加えられるねじれのモーメントとカバーリング30に加えられるねじれのモーメントを等しくすることである。これは、
φコア中に残存/φ最終ヤーン=Gカバーリング材料/Gコア材料×Jカバーリング/Jコア
によって達成される。
【0031】
これは、図2に図式で表されている。図2は、コア20の外周に作用し、コア20内で作用するトルク力fの合計Σfである力F1が、カバーリング30によりコア20の外周に加えられ、カバーリング30内で作用するトルク力fの合計Σfである力Fと同じであり、かつ反対方向であることを示す。
【0032】
本発明による複合ヤーン10の製造において、コア20は初めに過剰に撚りが掛けられ、紡績中に撚り戻されて、無トルクの複合ヤーン10が製造される。この撚り戻しはコア20の伸びをもたらし、これにより、コア20の供給速度は、補償因子kによって、この撚り戻しを補償するように調整されることが必要である。コア20の解撚の伸びを補償するこの因子kは、製造方法において使用される紡績機において試験するか、あるいは実験室用の撚り測定機を用いることによって、その寸法および物理特性を考慮して各コアに対して実験的に測定される。
【0033】
コア20は、好ましくは、70〜120回×g1/2×m−3/2の範囲の初期撚り係数αを有する。式中、
α=撚り/(1000/tex)−1/2、および
tex=1000×質量(g)/長さ(m)である。
【0034】
複合コアの撚り係数は、カバーの撚り係数と同一であり得る。しかしながら、1メートルあたりの回数における撚りは異なるであろう。
【0035】
例えば、100のNm値を有する初期コア20に対して80の撚り係数値をとれば、
撚り=α√Nm
撚り=80(100)1/2=800tpmである。
【0036】
最終ヤーン10のカバーリング30も80の撚り係数値を有するが、25のNm値を有するので、
撚り=80(25)1/2=400tpmである。
【0037】
結果として得られるスパンコア20の撚りは、従って、800Z−400S=400Zである。
【0038】
従来技術の比較
比較のために、図3は、欧州特許第0271418号明細書の方法で製造された複合撚りスパンヤーン10’を図式で示す。この方法で製造されたヤーン10’は、カバーリング30’を有するコア20’、特にアラミドコアを含んでなる。各ヤーンは、その臨界ねじれ係数よりもかなり低いコア20’のねじれ係数で紡績される。カバーリング繊維30’は、ヤーン10’の総ねじれ係数がその臨界ねじれ係数よりも小さくなるように、コア20’上に紡績される。これにより、撚りtで同一方向に撚りが掛けられたカバーリング30’によって包囲された撚りtのコア20’を有する撚りスパンヤーンがもたらされる。個々のヤーン10’はそれぞれ撚りが掛けられるので、中立的なトルクを有する複合ヤーンを製造するために、図3に示されるように、t、tとは反対に加えられた撚りTで反対方向に一緒に撚ることによって、紡績後に2本の被覆ヤーン10’を組み合わせなければならない。これは、無トルクである全体的なデュアルヤーンを生じるが、これは二段階の紡績方法を意味する。
【0039】
対照的に、本発明によれば、中立的なトルクを有する複合コアスパンヤーンが、一段階の紡績方法で得られる。
【0040】
本発明の加撚紡績方法および装置
上記の実質的に非伸張性で実質的に無トルクの撚りスパン複合ヤーン10の製造方法において、カバーリング30のための繊維供給物を構成する2本のスライバー30Aおよび30Bは、図4Aおよび4Bに示されるように、中央ハードコア20に対して角度θで傾斜したスピニングトライアングル40に供給される。スライバー30A、30Bは、速度Vでスピニングトライアングル40に供給され、コア20は、k.V.cosθに近い速度でスピニングトライアングル40に供給される。ここでkはコア20の解撚の伸びを補償する上記の因子である。
【0041】
この速度制御は、以下に記載されるコア20の正確な案内と組み合わさって、特にコア20の非伸張性およびその過剰な撚りに関連する問題を回避する最適な紡績条件下で、スライバー30A、30Bおよびコア20がスピニングトライアングル40の集束点41で出会うことを保証する。
【0042】
図示されるように、2本の傾斜したスライバー30A、30Bは、通常、2本の平行なロービング30C、30Dから供給することによって得られ、これは、上記で説明されたように、実質的に非伸張性の過剰に撚りが掛けられたハードコア20が制御された速度でスピニングトライアングル40内に案内および駆動されるように適合された既知の装置を用いて達成することができる。コア20のこの制御された速度は、コア20における正の駆動によって、あるいは過剰供給されたコア20を制動することによって設定される。正の駆動は、紡績フレームの運動学的連鎖にギア機構を挿入することによって、あるいは特別な制御を有する個々のモータを用いることによって提供することができる。コア20の制動は、制動ローラまたはその他の従来の手段によって達成することができる。
【0043】
2本の繊維スライバー30A、30Bは、スライバー30A、30Bのための側面の平滑案内表面51を有する供給ローラ50上を通過することによって、スピニングトライアングル40に集束され、この供給ローラ50は、図5に見られるように対向ローラ60と協働する。コア20は、供給ローラ50の中心に配置される案内溝52を通過することによって、スピニングトライアングル40に案内される。コア20の溝52内への正確な案内を保証するために、コアは、供給ローラ50と協働するセンタリングローラ55を越えて供給される。図6に示されるように、センタリングローラ55は、V形状の中央予備案内溝56を有する。
【0044】
案内溝52は、ほぼU形状の断面を有するのが有利であり、溝52の幅および深さはハードコア20を受け入れるのに十分である。しかしながら、ハードコア20をうまく案内し、ハードコア20が供給ローラ50の円筒形の表面51上を飛び越えるのを防止するとすれば、別の形状の溝52を使用することができる。溝52の幅は、供給ローラ50の大きさの関数として選択され、「自由に滑る」スライバー30A、30Bが供給ローラ50の平滑表面上を移動して、溝52に入る危険を回避するように十分に小さい。他方では、溝52は、コア20を受け入れて、ローラ50の動きとは無関係に、溝52内でのコア20の移動を可能にできるように十分に大きくなければならない。溝52の好ましい形状は、平坦な対向する側面と角が取られた縁部とを有するU形状である。通常、溝52は、幅1〜3mm、深さ1〜20mmである。溝の深さは、溝52の側面に対するコア20の摩擦を低減する必要性によって制限されるので、原則として、溝52が広いほど深くなり得る。
【0045】
センタリングローラ55のV形状の予備案内溝56は、溝52よりも広くてよい。予備案内溝56の寸法は重要ではなく、大切なのは、溝52の中央にコア20を正確かつ中心に供給してコア20と溝52の縁部との接触を回避するように、予備案内溝56の頂点を、案内溝の52の中心に正確にセンタリングすることである。予備案内溝56は、従来のサイロコアスパン方法においてエラストマーコアを溝のない供給シリンダ上に供給するために使用される既知のV形状の溝と同様であり得る。新しい方法では、V形状の溝56は新しい目的のために使用され、中央案内溝52におけるコア20の完全な位置決めを保証する。
【0046】
供給されるコア20は、コア20の低弾性により生じる張力および集束点41に作用する様々な力の結果として、飛びはねやすい。記載したようにコア20を中央溝52内に正確かつ中心に渡すことによって、コア20はしっかりと均等に保持および案内され、集束点41へのあそびがほとんどない。この結果、一方ではコア20および/またはスライバー30A、30Bの破断が少なくなり、他方では、得られる複合ヤーン10におけるそのカバーリング30によるコア20の被覆がより均等で完全になる。
【0047】
供給されるコア20は、最初に、完成複合ヤーン方向の撚りに対して過剰に掛けられた撚りで、SまたはZ方向に撚りが掛けられる。紡績操作中、集束されたスライバー30A、30Bは、過剰供給されるコア20の撚りの約30%〜70%に相当するコア20と反対の撚りで、コア20のまわりに紡績される。紡績中、コア20は、その元の撚りと反対の方向に撚ることが強いられ得る。この過程は、解撚と呼ばれる。解撚の間、個々の繊維の配向がヤーン軸に平衡に近づくのでコア20は自然に伸長し得る。このために、コア20の供給速度は、上記のようにこの伸びを補償するように調整される。
【0048】
紡績の間のコア20の解撚の結果、そしてスライバー30A、30Bの反対の撚りの程度を、コア20およびカバーリング30の相対的な質量および寸法の関数として選択することによって、得られる複合繊維10は中立的なトルクを有し、図2を参照して上記で説明されたように、コア20のトルクはカバーリング30のトルクによって相殺されている。
【実施例】
【0049】
本発明は、以下の実施例においてさらに説明されるであろう。
【0050】
実施例1
この実施例は、梳毛紡績とも呼ばれるロングステープル加工用に設計されたPK600型アームを備えた実験室用紡績機、スピンテスター(spinntester)SKF82において実施した。
【0051】
コアヤーン(20)は、100dtex(Nm100/1)を有するブラックケブラー(KEVLAR(登録商標))パラ−アラミドスパンヤーンであった。このコアヤーンは、約100mmの長さを有するストレッチブロークン(stretch−broken)ケブラー(KEVLAR(登録商標))繊維から紡績し、Z方向に800回/メートルで紡績した。ヤーンは、予め蒸気で処理した。
【0052】
カバーリング繊維(30)は、約100mmのカット長を有するノーメックス(NOMEX(登録商標))メタ−アラミド繊維であった。この繊維を、それぞれ6666dtex(Nm1.5)の2本のスライバーに調製した。サイロスパン紡績(Siro−spinning)のスペーサを使用した。機械は、プレドラフト設定を1.5、メインドラフトを22に設定した。これは、6666dtexから6666/1.5/22=202dtexまで減少するロービングスライバーのラミネーションを与える。
【0053】
ヤーン駆動制御システムを用いて、コアヤーンを16m/分の速度で正方向に供給した。このため、所与の速度で駆動される一組のロールと、ゴムで厚く被覆された金属ロールとの間にコアヤーンを通過させた。
【0054】
コアヤーンをセンタリングローラ(55)へ逸脱させ、供給ローラ(50)内の細い案内溝(52)に係合させた。この案内溝(52)は、ほぼU形状の断面、幅0.5mm、深さ1mmを有していた。供給ローラ(50)の速度は、17.5m/分に調整した。
【0055】
最後に、カバーリングにノーメックス(NOMEX(登録商標))メタ−アラミド繊維Ecru(ナチュラルカラー)を用いて得られた複合コアスパンヤーンを7500回/分の速度でS方向に紡績し、カバーリング繊維の得られた撚りは420tpmであり、Nm19.946の最終番手(501dtex)が達成された。最終ヤーンを蒸気処理した。
【0056】
図7Aは、得られた複合コアスパンヤーン(10)の、水銀ショートアークランプからの光を用いて顕微鏡下で撮られた写真である。図示されるように、コアは、事実上100%で、十分に被覆される。また得られた複合コアスパンヤーンは実質的に中立的、すなわち事実上トルクがゼロである。
【0057】
表Iは、上記の実施例1の条件、ならびに実施例2(比較)、実施例3および実施例4(比較)の対応する条件を要約する。
【0058】
【表1】

【0059】
実施例2(比較)
この比較例は、特別な溝付き供給ローラを標準的な溝のない供給ローラで置き換え、コアヤーンを正の駆動を用いて制御された速度で供給せず、通常の方法で供給ローラ(シリンダ)上でコアヤーンを供給した点を除いて、実施例1の条件を繰り返した。
【0060】
図7Bは、得られた比較ヤーンの図7Aと同様の写真である。図7Bから、得られたヤーンのブラック「コア」は、より薄い色のらせん状に巻かれた「カバー」でらせん状に巻きつけられることが理解され得る。らせん状のブラック「コア」がはっきりと分かる。得られたヤーンは、本発明によるものとは異なり、カバーリングで被覆された中央コアを有さないが、2本が一緒に巻きつけられて、複合撚りヤーンを形成する。この複合ヤーンのコアは、事実上、被覆されていない。カバーリングは、事実上は0%であると言うことができる。
【0061】
実施例3
実施例3は、コアがイエローケブラー(KEVLAR(登録商標))であったという事実を除いて、実施例1を繰り返す。メインドラフト値を28に調整した。また、異なるリングトラベラーを用いることによって、スパンヤーンのヤーン張力をわずかに増大させた。
【0062】
図8Aは、得られた複合ヤーンが十分に被覆されていることを示し、これも事実上100%である。
【0063】
実施例4(比較)
この比較例は、特別な溝付き供給ローラを標準的な溝のない供給ローラで置き換え、コアヤーンを正の駆動を用いて制御された速度で供給せず、通常の方法で供給ローラ(シリンダ)上でコアヤーンを供給した点を除いて、実施例3の条件を繰り返した。
【0064】
図8Bは、得られた比較ヤーンの図8Aと同様の写真である。図8Bから、得られたヤーンのイエロー「コア」は、より薄い色のらせん状に巻かれた「カバー」でらせん状に巻きつけられることが理解され得る。らせん状のイエロー「コア」がはっきりと分かる。得られたヤーンは、本発明によるものとは異なり、カバーリングで被覆された中央コアを有さないが、2本が一緒に巻きつけられて、複合撚りヤーンを形成する。この複合ヤーンのコアは、事実上、被覆されていない。カバーリングは、事実上は0%であると言うことができる。さらに、写真に撮られた部分は、撚りスパンヤーンから飛び出したイエロー「コア」を示す。
【0065】
実施例5
この実施例は、本発明に従って動作して、ポリ(メタフェニレンイソフタルイミド)(MPD−I)ステープル繊維のコア(20)と、商標「レンジング(Lenzing)FR」で入手可能な難燃性の無塩素リンおよび硫黄含有顔料を取り込んだ再生セルロース繊維である捲縮難燃性ビスコース(FRV)のカバーリング(30)とを有する高視認性の複合ヤーンを製造するように特別に適合されたフルサイズの市販の紡績機において実施した。
【0066】
FRV繊維は、約5〜9cmのステープルカット長、および6.8cmの平均測定ステープル長を有した。FRV繊維は、高視認性の黄色に個別にストック染色した。これらの繊維は、梳毛紡績とも呼ばれる従来のロングステープル加工に従って、それぞれ6666dtex(Nm1.5)の2本の細いロービングスライバーに調製した。サイロスパン紡績のスペーサを使用した。機械は、プレドラフト設定を1.5、メインドラフトを22に設定した。これは、6666dtexから6666/1.5/25=177dtexまで減少するロービングスライバーのラミネーションを与える。
【0067】
8〜12cmの範囲のカット長および10cmの平均測定ステープル長を有する捲縮非染色(ナチュラルカラー)100%ポリ(メタフェニレンイソフタルイミド)(MPD−I)ステープル繊維から、コアを紡績した。次に、従来のロングステープル梳毛加工装置を用いて、これらのステープル繊維をステープルヤーンにリング紡績した。
【0068】
コアヤーンは、10texの番手、およびZ方向の800tpmの撚りを有した。このステープルコアヤーンを蒸気で処理してヤーンを部分的に安定化し、蒸気処理したヤーンを、コアヤーンボビンを固定するための紡績フレーム上の装置と協働するように設計された特別なボビンに巻き戻した。正方向の供給装置に加えてヤーン制動装置を用いて、コアヤーンの張力を調節した。供給ロール(50)内の中央案内溝(52)の頂部の適切なセンタリングロール(55)を用いて、コアヤーンを紡績システムに供給した。供給ロールは、20m/分で作動した。コアヤーン速度は、値v=18.3m/分に調整した。
【0069】
カバーリング(30)を9000回/分の速度でS方向に紡績し、S方向に450tpmの撚りを加えた。
【0070】
得られた複合ヤーン(10)は、20/1の綿番手または450デニール(55dtex)の概算の線密度を有した。これは、本質的に中立、すなわち無トルクであった。
【0071】
得られた複合ヤーンを、Nm40/2のメタ−アラミドと組み合わせて、282グラム/平方メートル(8.3オンス/平方ヤード)の特別な織布(weave fabric)に高速で織った。織布において、本発明の複合撚りスパンヤーンを最上部にした。また、得られた複合ヤーンを、194グラム/平方メートルのジャージー布に編んだ。編布および織布はいずれも、EN471法を用いた高視認性試験、ならびにEN532で定義されるような「限定された火炎拡散(limited flame spread)」試験に合格した。
【0072】
この実施例は、本発明の方法が市販の高速紡績条件下で大規模で実施されて、完全に満足できる中立的なトルクの複合撚りスパンヤーンを一段階の紡績方法でもたらし得ること、そして得られた複合撚りスパンヤーンが大規模の製織方法で加工されて、望ましい特性の布を製造できることを立証する。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本発明による実質的に無トルクの複合撚りスパンヤーンの概略図である。
【図2A】本発明による撚りスパンヤーンの慣性モーメントの計算を示す線図である。
【図2B】本発明による撚りスパンヤーンの慣性モーメントの計算を示す線図である。
【図3】欧州特許第0271418号明細書の方法により製造される2本のヤーンを組み合わせて製造されたデュアルヤーンの概略図である。
【図4A】本発明による紡績装置の概略図である。
【図4B】図4Aに示される装置のスピニングトライアングルの線図である。
【図5】コアおよびスライバーをスピニングトライアングルに供給するためのローラの構成を示す線図である。
【図6】図5の線VI−VIに沿った断面図であり、コアを案内するための手段を示し、コアは図示されない。
【図7A】本発明に従って製造された複合コアスパンヤーンの一例の写真である。
【図7B】比較ヤーンの対応する写真である。
【図8A】本発明に従って製造された複合コアスパンヤーンのもう1つの例の写真である。
【図8B】もう1つの比較ヤーンの対応する写真である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央ハードコアを有する実質的に無トルクの複合デュアルコアスパンヤーンであって、中央ハードコアがISO2062の方法論に従って測定される50%未満の破断伸びを有すると共にZ撚りまたはS撚りを有し、繊維カバーリングが、コアと反対のS撚りまたはZ撚りで、コア上で撚りが掛けられた繊維を含んでなり、コアとカバーリングの反対方向の撚りが、反対方向の実質的に等しいトルクを与える複合デュアルコアスパンヤーン。
【請求項2】
コアが、モノフィラメント、マルチフィラメント、スパンヤーンおよびこれらの複合体よりなる群から選択される請求項1に記載の複合コアスパンヤーン。
【請求項3】
コアおよび繊維カバーリングが、それぞれ独立して、ガラス、金属、合成繊維およびフィラメント、炭素マルチフィラメントおよび繊維、人工繊維、天然繊維、帯電防止繊維ならびにこれらの複合体よりなる群から選択される材料で製造される請求項1または2に記載の複合コアスパンヤーン。
【請求項4】
コアが、アラミド繊維で製造される請求項3に記載の複合コアスパンヤーン。
【請求項5】
カバーリングが、ビスコース繊維で製造される請求項3または4に記載の複合コアスパンヤーン。
【請求項6】
コアが、カバーリングによって少なくとも90%被覆される請求項1〜5のいずれか一項に記載の複合コアスパンヤーン。
【請求項7】
コアが、ヤーンの10〜30重量%を構成する請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合コアスパンヤーン。
【請求項8】
繊維カバーリングが、高視認性、低摩擦、補強、耐光堅牢性、美的外観、UV保護、コアの保護、耐摩耗性、耐熱性、熱性能、耐火性、溶融金属の付着に対する保護、付着性、帯電防止効果、抗菌作用および快適性のうちの少なくとも1つを提供する機能性カバーリングである請求項1〜7のいずれか一項に記載の複合コアスパンヤーン。
【請求項9】
コアが、35〜60回×g1/2×m−3/2の範囲の撚り係数αを有し、式中、
α=撚り/(1000/tex)−1/2、および
tex=1000×質量(g)/長さ(m)
である請求項1〜8のいずれか一項に記載の複合ヤーン。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか一項に記載の複合コアスパンヤーンから織った布または編んだ布。
【請求項11】
デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央ハードコアを有する実質的に無トルクの複合デュアルコアスパンヤーンの製造方法であって、中央ハードコアがISO2062の方法論に従って測定される50%未満の破断伸びを有し、
(a)2本の繊維スライバーを集束させてスピニングトライアングルを形成するステップと、
(b)2本の繊維スライバーを中央コアに対して角度を付けて、中央ハードコアを2本の繊維スライバーの間のスピニングトライアングルに供給するステップであって、供給されたコアがスピニングトライアングルに案内され、完成複合ヤーンの撚りに対して過剰に撚りが掛けられたZ撚りまたはS撚りを有するステップと、
(c)コアをスピニングトライアングルに供給する速度を制御して、スライバーとコアの間の角度を補償し、そしてコアの解撚の伸びを補償するステップと、
(d)供給されて過剰に撚りが掛けられたコアの撚りの約30%〜約70%に相当するコアとは反対のS撚りまたはZ撚りで、コアのまわりに集束された繊維スライバーを紡績して、実質的に無トルクの複合コアスパンヤーンを得るステップと
を含んでなる方法。
【請求項12】
スライバーが、供給されるコアに対して角度θで傾斜され、スライバーが、速度Vでスピニングトライアングルに供給され、中央ハードコアがk.V.cosθ(式中、kはコアの解撚の伸びを補償する因子である)に近い速度でスピニングトライアングルに供給される請求項11に記載の方法。
【請求項13】
コアが、モノフィラメント、マルチフィラメント、スパンヤーンおよびこれらの複合体よりなる群から選択される請求項11または12に記載の方法。
【請求項14】
コアおよび繊維カバーリングが、それぞれ独立して、ガラス、金属、合成繊維またはフィラメント、炭素マルチフィラメントまたは繊維、人工繊維、天然繊維、帯電防止繊維およびこれらの複合体よりなる群から選択される材料で製造される請求項11、12または13に記載の方法。
【請求項15】
2本の傾斜したスライバーが、2本の平行なロービングから供給することによって得られる請求項11〜14のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
コアが、正の駆動によって、あるいは過剰供給されたコアを制動することによって制御された速度で駆動される請求項11〜15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
2本の繊維スライバーが、スライバーのための側面の平滑案内表面を有する供給ローラ上を通過することによってスピニングトライアングルに集束され、コアが、供給ローラの中心に配置された案内溝を通過することによってスピニングトライアングルに案内される請求項11〜16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
供給されるコアは、70〜120回×g1/2×m−3/2の範囲の撚り係数αを有し、式中、
α=撚り/(1000/tex)−1/2、および
tex=1000×質量(g)/長さ(m)であり、
複合デュアルスパンヤーン内のハードコアが、35〜60回×g1/2×m−3/2の範囲の撚り係数αを有する請求項11〜17のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
デュアルスパン繊維カバーリングで被覆された中央ハードコアを有する実質的に無トルクの複合デュアルコアスパンヤーンを製造するための装置であって、中央ハードコアが、ISO2062の方法論に従って測定される50%未満の破断伸びを有し、コアがZ巻きまたはS巻きを有し、そして繊維カバーリングがコアと反対のS巻きまたはZ巻きを有し、
(a)2本の繊維スライバーをスピニングトライアングルに集束させるための手段と、
(b)前記コアを2本の繊維スライバーの間のスピニングトライアングルに供給するための手段であって、それによって、2本の繊維スライバーをコアに対して角度をつけてコアがスピニングトライアングルに案内され、完成複合ヤーンの撚りに対して過剰に撚りが掛けられたZ巻きまたはS巻きをコアが有する手段と、
(c)コアをスピニングトライアングルに供給する速度を制御して、スライバーとコアの間の角度を補償し、そしてコアの解撚の伸びを補償するための手段と、
(d)供給されて過剰に撚りが掛けられたコアの撚りの約30%〜約70%に相当するコアとは反対のS巻きまたはZ巻きで、コアのまわりに集束された繊維スライバーを紡績して、前記実質的に無トルクの複合コアスパンヤーンを得るための手段と
を含んでなる装置。
【請求項20】
2本の繊維スライバーをスピニングトライアングルに集束させるための手段が、スライバーのための側面の平滑案内表面を有する供給ローラを含んでなり、コアをスピニングトライアングルに供給および案内するための手段が、供給ローラの中心に配置された案内溝を含んでなる請求項19に記載の装置。
【請求項21】
案内溝がほぼU形状の断面であり、案内溝の幅および深さが、コアをその中に受け入れるのに十分である請求項20に記載の装置。
【請求項22】
供給ローラと協働するセンタリングローラを含んでなり、センタリングローラが、コアを供給ローラの案内溝の中心に案内するように位置決めされた予備案内溝を有する請求項20または21に記載の装置。
【請求項23】
調整された速度でコアを正に駆動するための手段、あるいは過剰供給されたコアを調整された速度に制動するための手段を含んでなる請求項19〜22のいずれか一項に記載の装置。

【図1】
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【図2A】
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【図2B】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5】
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【図6】
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【図7A】
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【図7B】
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【図8A】
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【図8B】
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【公表番号】特表2007−506006(P2007−506006A)
【公表日】平成19年3月15日(2007.3.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−527008(P2006−527008)
【出願日】平成16年9月15日(2004.9.15)
【国際出願番号】PCT/US2004/030253
【国際公開番号】WO2005/028722
【国際公開日】平成17年3月31日(2005.3.31)
【出願人】(390023674)イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】E.I.DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
【Fターム(参考)】