專利名稱：多絲紗線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多絲紗線結(jié)構(gòu)，例如繩索、纜繩或縫合線，所述結(jié)構(gòu)包含多根多絲紗線。更具體地，本發(fā)明涉及一種這樣的多絲紗線結(jié)構(gòu)，其具有在芯部分和編織的鞘部分中布置的紗線。此外，本發(fā)明涉及所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的用途。
背景技術(shù)：
多絲紗線芯/鞘結(jié)構(gòu)是已知的。所述結(jié)構(gòu)的實例為US2008/0009903A1。通常利用多絲紗線芯/鞘結(jié)構(gòu)以得到彎曲疲勞較 低的結(jié)構(gòu)。此外，多絲芯/鞘結(jié)構(gòu)在彎曲之后通常表現(xiàn)出塑性而沒有較多(如果有的話)的彈性變形。彎曲下的塑性通常與局部彎曲應(yīng)力有關(guān)。換句話說，抗彎曲變形性非常小。當(dāng)紗線為熱塑性紗線時，通過將多絲紗線結(jié)構(gòu)熱處理至其中至少部分紗線融合在一起形成單絲狀鞘(例如EP 1771 213中公開的)的程度，可以使多絲紗線結(jié)構(gòu)的剛度增大。然而，以較小的彎曲角度彎曲時，單絲和單絲狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出彈性，除去彎曲應(yīng)力之后沒有留下過多(如果有的話)的塑性變形。對于銳角的大彎曲來說，單絲和單絲狀結(jié)構(gòu)可能發(fā)生塑性變形，然而這種塑性變形將對單絲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的損害。US 3，968，725 (Holzhauer)、EP I 293 218 (Grafton 等人)和 W02009/142766 中公開了其他多絲芯/鞘結(jié)構(gòu)。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種多絲紗線結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)顯示出改善的性能。本發(fā)明的另一個目的是提供所述改善的多絲紗線結(jié)構(gòu)的用途。所述改善例如可以為根據(jù)本發(fā)明第一方面的結(jié)構(gòu)和包含該線段的紗線結(jié)構(gòu)的剛度、密實性和/或可操作性的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過如下的多絲紗線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，其中所述結(jié)構(gòu)包括芯部分和鞘部分。芯部分包含多根芯絲線。芯絲線可以以一個或更多個多絲紗線或單絲集合體的形式布置。芯絲線平行或基本上平行地布置可能很有利，這允許最有效地利用芯絲線的強(qiáng)度。如果芯由一根多絲紗線組成，優(yōu)選地該紗線以小于100匝/米的捻度水平來加捻。如果芯由不止一根多絲紗線(例如至少3根多絲紗線)或不止一根單絲組成，優(yōu)選地所述多絲紗線或所述單絲以編織、交織、層壓或加捻的結(jié)構(gòu)布置。最優(yōu)選的是編織芯結(jié)構(gòu)，例如4、6、8、12或16根紗線或單絲的一蓋一(one over one)的編織芯結(jié)構(gòu)(參見圖2)。已發(fā)現(xiàn)在芯中使用8根或16根多絲紗線的編織物很有利，因為其能提供非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在另一個實施方式中，優(yōu)選的是由基本上平行于結(jié)構(gòu)的長度來布置的一根或更多根多絲紗線組成的芯。鞘部分包含多根鞘絲線。鞘部分編織在芯部分上。鞘絲線可以以多絲紗線的形式布置或者鞘絲線可以是單絲，從而使鞘由多絲紗線和/或單絲紗線編織而成。優(yōu)選地，鞘絲線由多絲紗線構(gòu)成，因為其易于通過可輕易得到且價格合理的起始原料制成。編織物可以例如為4、6、8、12或16根紗線或單絲的一蓋一(參見圖2)、二蓋一(參見圖3)或三蓋一(未示出)的編織物。已發(fā)現(xiàn)在一蓋一的菱形編織物中使用8根或16根多絲紗線的編織物非常有利，因為其允許高的針腳水平(stitch level)并且鞘的紗線之間以高編織角和高填充系數(shù)的最好結(jié)合，并且已發(fā)現(xiàn)得到根據(jù)本發(fā)明的剛度最高的多絲紗線結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的多絲紗線結(jié)構(gòu)的鞘部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)橫截面的4-75面積％。“橫截面積”在本文中表示與多絲紗線結(jié)構(gòu)的長度正交的平面的面積。此外，鞘部分的編織角為至少30°。編織角是鞘絲線與垂直于根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的長度的平面之間的角度。按下面描述的方法計算編織角。US 3,968, 725 (Holzhauer)中的概述公開了節(jié)距為每英尺30的結(jié)構(gòu)(參見實驗部分中的數(shù)據(jù))。這相當(dāng)于對于O. 3英寸(=7. 6mm)的直徑，編織角為約35°，因此功能上絕非本發(fā)明要求保護(hù)的編織角，這同樣解釋了為什么Holzhauer沒有公開令人驚訝的剛度。 本發(fā)明的另一方面涉及一種多絲紗線結(jié)構(gòu)，其包括芯部分和鞘部分。芯部分包含多根芯絲線，并且鞘部分包含多根鞘絲線。鞘部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)橫截面的4-40面積％，并且鞘部分編織在芯部分上。此外，多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面積與多絲紗線結(jié)構(gòu)的理論橫截面積之比為至多I. 5，并且多絲紗線結(jié)構(gòu)的寬度介于O. 2-5mm之間。本發(fā)明的此方面提供了一種非常密實的多絲紗線結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一方面涉及一種多絲紗線結(jié)構(gòu)，其包括芯部分和鞘部分。芯部分包含多根芯絲線，并且鞘部分包含多根鞘絲線。鞘部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)橫截面的4-75面積％，并且鞘部分編織在芯部分上。此外，根據(jù)本發(fā)明第二方面的多絲紗線結(jié)構(gòu)的彎曲屈服應(yīng)力σ5%為至少3N/mm2。彎曲屈服應(yīng)力σ 5%為根據(jù)如ASTM D 790-07 (見下面)中所假設(shè)的彈性梁理論假設(shè)應(yīng)變?yōu)?%的多絲紗線結(jié)構(gòu)的表觀應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明此方面的多絲紗線結(jié)構(gòu)的寬度介于0.2-5_之間。任選地，本發(fā)明的本實施方式的鞘部分的編織角為至少30°。傳統(tǒng)的多絲紗線結(jié)構(gòu)是柔軟的，因為當(dāng)其彎曲時多根單絲可以相互移動。因此，非常令人驚訝的是，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)是剛性的并且發(fā)生彎曲行為時其基本上表現(xiàn)為固體棒。這表現(xiàn)為堅硬并且如果彎曲的話在新形狀下保持堅硬的趨勢。這是非常有利的性能，因為其允許例如使多絲紗線結(jié)構(gòu)繞過障礙物而不需要通過尖端來引導(dǎo)該結(jié)構(gòu)。這樣的一個實例是醫(yī)療程序，其中多絲紗線結(jié)構(gòu)用于醫(yī)用縫合線，該縫合線需要圍繞骨頭移動而沒有用于引導(dǎo)縫合線的空間。另一個實例是當(dāng)紗線結(jié)構(gòu)需要跟隨直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多絲紗線結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向管時，其中本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)降低了紗線在導(dǎo)向管內(nèi)折皺的風(fēng)險。


下面將參考示例性實施方式和附圖，來更充分地說明本發(fā)明，其中圖I示出了芯/鞘多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面的示意圖；圖2示出了具有一蓋一鞘編織物的彎曲的多絲紗線結(jié)構(gòu)；圖3示出了具有二蓋二鞘編織物的多絲紗線結(jié)構(gòu)；圖4示出了填充系數(shù)計算的詳情；圖5示出了鞘的編織角；圖6示出了樣品34的橫截面的洋情；
圖7示出了樣品35的橫截面的詳情；圖8示出了包含根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的構(gòu)件；圖9示出了包含根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的另一個構(gòu)件。所有圖都是高度示意性的，并不需要按比例，并且僅示出為了解釋本發(fā)明所需要的部分，其他部分被省略或僅僅提到而已。發(fā)明詳沭在圖I中，示出了芯/鞘多絲紗線結(jié)構(gòu)的示意橫截面30的實例。芯部分10包含多根芯絲線(未示出)，鞘部分20包含多根鞘絲線(未示出)。在一個實施方式中，芯部分或鞘部分可以被涂布，例如以增大結(jié)構(gòu)的剛度，在芯和鞘之間或多絲紗線結(jié)構(gòu)和周圍的環(huán)境之間引入電隔離，或者引入活性組分(例如抗微生物劑或生長因子)。所述涂層可以是覆 蓋物，其基本上沒有浸入絲線之間的空間中，和/或所述涂層可以是浸潰涂層，例如可以改善多絲紗線結(jié)構(gòu)的剛度?！皺M截面”在本文中表示與紗線結(jié)構(gòu)的長度方向正交的截面。“紗線結(jié)構(gòu)”在本文中表示以繩索狀結(jié)構(gòu)(例如繩索、纜繩、縫合線、繩、釣魚線)、紡織或無紡織物結(jié)構(gòu)、網(wǎng)或網(wǎng)膜布置的紗線的組合。在一個非常優(yōu)選的實施方式中，鞘部分的填充系數(shù)為至少7。填充系數(shù)是在芯部分的表面上絲線布置(通常為多絲紗線)的緊密性的指數(shù)。下面是本發(fā)明中填充系數(shù)的計算說明以及測定。已發(fā)現(xiàn)高填充系數(shù)往往增大多絲紗線結(jié)構(gòu)的剛度。較高的填充系數(shù)(例如為至少8或9的填充系數(shù))進(jìn)一步增強(qiáng)多絲紗線結(jié)構(gòu)的剛度，并且發(fā)現(xiàn)至少為10的填充系數(shù)特別有利。通常，發(fā)現(xiàn)填充系數(shù)越高，多絲紗線結(jié)構(gòu)的剛度越高。最大填充系數(shù)受到結(jié)構(gòu)限制的影響，并且取決于多個參數(shù)，例如編織角以及芯部分和鞘部分之間的面積比，并且可以針對各個多絲紗線結(jié)構(gòu)布置通過實驗來測定。然而，根據(jù)經(jīng)驗法則，填充系數(shù)通常(但不是必須)低于20。在大多數(shù)情況下，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面基本上為圓形。特別是在根據(jù)本發(fā)明的涉及高密實的實施方式方面的多絲紗線結(jié)構(gòu)的情況下。多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面積是由激光器ODAC 15XY通過雙軸測量測定的平均直徑來計算的。理論橫截面積是與多絲紗線所測的纖度(假設(shè)結(jié)構(gòu)中沒有孔隙)相對應(yīng)的面積。進(jìn)入結(jié)構(gòu)的多絲紗線的完美壓實相當(dāng)于比例a/A = I，這基本上表示紗線完全壓實并且結(jié)構(gòu)內(nèi)沒有夾帶空氣。根據(jù)本發(fā)明的此方面，比例a/A (多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面積a與多絲紗線結(jié)構(gòu)的理論橫截面積A)之比應(yīng)該為至多I. 5，然而已發(fā)現(xiàn)至多I. 3的a/A非常有利，更優(yōu)選該比例為至多I. 2，更優(yōu)選至多I. I。這可以通過編織角(優(yōu)選為如別處討論的高編織角)、填充系數(shù)(優(yōu)選為如別處討論的高填充系數(shù))、紗線的選擇(優(yōu)選為高模量(具有高縱向模量)、相對軟的橫向模量的纖維,例如凝膠紡絲的HPPE紗線)中的一個或更多個的組合而達(dá)到。高密實的多絲紗線結(jié)構(gòu)對于其中紗線結(jié)構(gòu)的低輪廓(直徑)很重要的應(yīng)用來說很有利，例如涉及最小侵入性技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的非常令人驚訝的特征是，重復(fù)彎曲之后，彎曲屈服應(yīng)力的減小有限并且多絲紗線結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度基本上不變。這些特征(重復(fù)彎曲之后的高強(qiáng)度和剛度)的組合是長期醫(yī)學(xué)應(yīng)用所需要的。因此，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的非常優(yōu)選的實施方式具有超過多絲紗線結(jié)構(gòu)的彎曲屈服應(yīng)力σ5%的45%的耗盡彎曲屈服應(yīng)力ο5%，5。特別優(yōu)選的是其中耗盡彎曲屈服應(yīng)力σ5%，5為多絲紗線結(jié)構(gòu)的彎曲屈服應(yīng)力σ5%的至少55%的多絲紗線結(jié)構(gòu)。芯和鞘的絲線可以選自廣范圍的天然和合成纖維，然而，優(yōu)選地，多絲紗線結(jié)構(gòu)的多根芯絲線的至少50重量％和/或多絲紗線結(jié)構(gòu)的鞘絲線的至少50重量％選自由合成纖維(例如聚丙烯、尼龍、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺和聚芳酰胺)組成的組。更優(yōu)選地，多絲紗線結(jié)構(gòu)的多根芯絲線的至少90重量％和/或多絲紗線結(jié)構(gòu)的鞘絲線的至少90重量％選自由合成纖維(例如聚丙烯、尼龍、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺和聚芳酰胺)組成的組。當(dāng)絲線選自高模量絲線(例如e-模量為至少5GPa、甚至更優(yōu)選e_模量為至少9GPa的絲線)時，發(fā)現(xiàn)得到最高的剛度。因此，在一個優(yōu)選的實施方式中，多絲紗線結(jié)構(gòu)的多根芯絲線的至少90重量％和/或多絲紗線結(jié)構(gòu)的鞘絲線的至少90重量％選自由高性能聚乙烯(HPPE)和高性能芳族聚酰胺組成的組?！癏PPE”在本文中理解為高性能聚乙烯，其為基于楊氏模量為至少30GPa的拉伸聚乙烯的紗線。HPPE可以例如通過熔融紡絲法(例如EP1445356中公開的)、固態(tài)法(例如 EP1627719中公開的)或者凝膠紡絲(例如WO 2005/066401中公開的)來制備。特別優(yōu)選的HPPE類型是凝膠紡絲的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，其中在135°C在十氫化萘溶液中測量時，UHMWPE的特性粘度(IV)為至少5dl/g，優(yōu)選至少10dl/g，更優(yōu)選至少15dl/g，最優(yōu)選至少21dl/g。優(yōu)選地,IV為至多40dl/g,更優(yōu)選至多30dl/g,甚至更優(yōu)選至多25dl/g。凝膠紡絲的UHMWPE通常具有至少50GPa的楊氏模量。特別有利的是HPPE，其為經(jīng)拉伸的聚乙烯。最優(yōu)選的HPPE是凝膠紡絲的UHMWPE，其結(jié)合了非常高的強(qiáng)度、模量和耐磨性。因此，在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式中，多絲紗線結(jié)構(gòu)的多根芯絲線的至少90重量％和/或多絲紗線結(jié)構(gòu)的鞘絲線的至少90重量％為凝膠紡絲的UHMWPE。在一個實施方式中，芯部分和/或鞘部分包含導(dǎo)電或?qū)Ч饨M分，從而使多絲紗線結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)電(例如電信號或電功率)或者導(dǎo)光(例如光信號或光功率，例如激光束)。在該實施方式中，非常優(yōu)選的是，芯絲線和/或鞘絲線中的至少之一為高性能聚乙烯(HPPE)，因為HPPE結(jié)合了高強(qiáng)度和耐磨性，從而降低了導(dǎo)電或?qū)Ч饨M分在使用過程中被損壞的風(fēng)險。芯部分和鞘部分的面積之間的比例可以較大地變化。通常還觀察到，當(dāng)芯部分和鞘部分的絲線由相同材料組成時，鞘部分所占的橫截面積的分?jǐn)?shù)越高，多絲紗線結(jié)構(gòu)的剛度越高。因此，在一個優(yōu)選的實施方式中，芯部分10占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至少25面積％，更優(yōu)選芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至少30面積％ ;并且當(dāng)多絲紗線結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特別重要時，優(yōu)選地，芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面30的至少35面積％。在強(qiáng)度特別高的多絲紗線結(jié)構(gòu)的一個優(yōu)選的實施方式中，芯部分覆蓋了大部分橫截面,例如芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至多96面積％。對于剛度高的多絲紗線結(jié)構(gòu)來說，已發(fā)現(xiàn)芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至多50面積％很有利，更優(yōu)選芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至多40面積％。對于剛度非常高的多絲紗線結(jié)構(gòu)來說,芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至多35面積％，例如占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至多30面積％。還觀察到，當(dāng)芯部分和鞘部分的絲線由相同材料組成時，芯部分所占的橫截面積的分?jǐn)?shù)越高，多絲紗線結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度越高。在另一個實施方式中，在根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a中，芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至少80面積％，更優(yōu)選占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至少85面積％。對于根據(jù)本發(fā)明的強(qiáng)度最高的多絲紗線結(jié)構(gòu)來說，已發(fā)現(xiàn)芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至少90面積％很有利，例如占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至少93面積％。為了確保根據(jù)本發(fā)明的強(qiáng)度最高的多絲紗線結(jié)構(gòu)具有一定的剛度，已發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選地芯部分占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至多96面積％，更優(yōu)選占多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的橫截面30的至多94面積％。取決于多絲紗線結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的直徑可以變化。對于大多數(shù)應(yīng)用來說，介于O. 2_到5_之間的寬度是合適的。“寬度”在本文中表示與多絲紗線結(jié)構(gòu)的長度方向正交的多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面的最大尺寸?？雌饋韺挾仍酱螅Y(jié)構(gòu)對彎曲屈服強(qiáng)度的影響好像降低，而結(jié)構(gòu)的小直徑好像對多絲紗線結(jié)構(gòu)的彎曲行為的影響增大。這也解釋了為什么在US 3，968，725 (Holzhauer)中對于直徑為O. 3英寸(=7. 6mm)的結(jié)構(gòu)來說沒有觀察到出人意料的剛度。
對于運動應(yīng)用(例如游艇和釣魚線用的細(xì)繩)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用(例如縫合線、纜繩和致動器)來說，O. 3mm到4mm的寬度很合適,最優(yōu)選的寬度為O. 4mm到3mm,這能為應(yīng)用(例如醫(yī)用纜繩和縫合線)提高最高的效果。取決于芯和鞘絲線所用絲線的拉伸強(qiáng)度，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的拉伸強(qiáng)度可以顯著變化。優(yōu)選地(但不是必須)，為了實現(xiàn)一定的彎曲屈服應(yīng)力，多絲紗線結(jié)構(gòu)的拉伸強(qiáng)度為至少10cN/dtex，更優(yōu)選至少15cN/dtex。這例如通過包含HPPE、任選與其他類型的絲線(例如聚酯或芳族聚酰胺)的組合的多絲紗線結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)。最優(yōu)選的是拉伸強(qiáng)度為至少20cN/dtex的多絲紗線結(jié)構(gòu)，因為這樣的多絲紗線結(jié)構(gòu)在非常低的結(jié)構(gòu)寬度下允許非常高的強(qiáng)度，這對于例如醫(yī)學(xué)應(yīng)用來說是非常需要的，其中在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，最小化侵入性技術(shù)不斷推進(jìn)所需材料性能的極限。非常令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，對于根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)來說，當(dāng)編織角增大時結(jié)構(gòu)的剛度增大。這與纖維狀材料的典型情況相反，其中纖維沿長度方向上的排列往往使剛度增大，而纖維遠(yuǎn)離長度方向的排列往往使剛度減小。因此，對于本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式來說，多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的鞘部分的編織角為至少33°，更優(yōu)選鞘部分的編織角為至少35°。在另一個實施方式中，多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的鞘部分的編織角為至少40°，優(yōu)選地，多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的鞘部分的編織角為至少45°或甚至更優(yōu)選至少55°。此外，已發(fā)現(xiàn)，在剛度最高的多絲紗線結(jié)構(gòu)中，多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的鞘部分的編織角為至少60°。還發(fā)現(xiàn)，對于非常高的編織角來說，結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜并且制備很耗時。因此在另一個實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的鞘部分的編織角為至多75°，優(yōu)選編織角為至多70°。最優(yōu)選，鞘部分的編織角為至多66°。根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a都是剛性的，但是剛度根據(jù)實際結(jié)構(gòu)和芯部分以及鞘部分(特別是鞘部分)的絲線材料的選擇而變化。在本發(fā)明的一個實施方式中，多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的彎曲屈服應(yīng)力σ 5%為至少3N/mm2，更優(yōu)選多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的彎曲屈服應(yīng)力σ5%為至少5N/mm2。對于更優(yōu)選的實施方式，多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的彎曲屈服應(yīng)力σ 5%為至少7N/mm2，更優(yōu)選多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的彎曲屈服應(yīng)力σ 5%為至少15N/mm2。結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳組合使得多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的彎曲屈服應(yīng)力σ 5%為至少20N/mm2。
由于在一些應(yīng)用中過高的剛度是不利的，在一個實施方式中，絲紗線結(jié)構(gòu)4a的彎曲屈服應(yīng)力σ 5%可選地小于50N/mm2，例如小于30N/mm2。本發(fā)明的另一方面涉及包含根據(jù)本發(fā)明的第一方面的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a的構(gòu)件2。在一個實施方式中，構(gòu)件2是運動器械，例如釣魚線、游艇繩或風(fēng)箏線。這些構(gòu)件在使用過程中往往會纏結(jié)，已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，如果構(gòu)件包含根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)，纏結(jié)的傾向降低，并且構(gòu)件解開纏結(jié)的能力增大。對于繩索和繩索結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)(例如漁網(wǎng)和貨網(wǎng))來說觀察到同樣的現(xiàn)象。在另一個實施方式中，構(gòu)件是防彈制品。在本發(fā)明一個特別優(yōu)選的實施方式中，所述構(gòu)件為醫(yī)療植入物或醫(yī)用修補(bǔ)產(chǎn)品(例如縫合線、纜繩或網(wǎng))，其中非常需要剛度和在重復(fù)彎曲之后保持剛度和強(qiáng)度的能力的組合。對于用于醫(yī)療應(yīng)用的構(gòu)件來說，使用包含HPPE絲線的多絲紗線結(jié)構(gòu)特別有利，因為這進(jìn)一步允許非常高的強(qiáng)度，因而允許最小的侵入性技術(shù)所需的進(jìn)一步小型化。因此，本發(fā)明的另一方面涉及根據(jù)本發(fā)明第一方面的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a或根據(jù)本發(fā)明第二方面的構(gòu)件2在醫(yī)用修補(bǔ)產(chǎn)品中的用途。特別地，當(dāng)醫(yī)用修補(bǔ)產(chǎn)品為縫合線、纜繩或網(wǎng)時，所述用途特別有利。由于多絲紗線結(jié)構(gòu)的減少包含多絲紗線結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的纏結(jié)并提高解纏的能力，本發(fā)明的另一方面涉及根據(jù)本發(fā)明第一方面的線段4a或根據(jù)本發(fā)明第二方面的構(gòu)件用于減少結(jié)的形成或降低結(jié)強(qiáng)度的用途。非常令人驚訝的是，所述結(jié)構(gòu)具有這些非常有用的能力。理論上但不限于此，這些能力與多絲紗線結(jié)構(gòu)較之類似尺寸的其他紗線結(jié)構(gòu)的剛度相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的特定類型的構(gòu)件2既包含根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a又包含另一種多絲紗線結(jié)構(gòu)4b，其中另一種多絲紗線結(jié)構(gòu)4b不同于根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a。這在圖8中舉例說明。特別地，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)另一種多絲紗線結(jié)構(gòu)4b不是根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)時很有利。特別地，這允許根據(jù)本發(fā)明的剛性的多絲紗線結(jié)構(gòu)與更柔軟的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合布置，從而剛性的部分可用于定位構(gòu)件，而柔軟的部分可用于當(dāng)多絲紗線結(jié)構(gòu)一旦就位之后進(jìn)行打結(jié)。因此，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a布置在構(gòu)件(2)末端附近時，甚至更優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)4a布置在構(gòu)件2的兩個末端附近(其中在多絲紗線結(jié)構(gòu)4a之間布置了至少一個另一種多絲紗線結(jié)構(gòu)4b)時，特別有利。這在圖9中舉例說明。應(yīng)當(dāng)指出圖8和圖9不是按比例繪制，這些部分的長度可以變化，從而與部分4b相比，部分4a可能非常短，反之亦然。編織角的測定編織角Θ是紗線結(jié)構(gòu)的表面處的編織紗線與紗線結(jié)構(gòu)的縱軸之間的角度。在DIN47250中編織角被定義為
Λ( Π Dm Λθ = arctan -tJL
I,J J其中Θ為編織角；Dm是結(jié)構(gòu)的平均直徑，L是行程長度。用激光器15XY通過雙軸測量來測定直徑。由每厘米的針腳數(shù)(stitch number) S以及繩股數(shù)N來計算行程長度L。那么行程長度為
IOmm NLi =
S 2填充系數(shù)的測定
填充系數(shù)F是表面鞘絲線的緊密性的量度，定義為/,' =HlA-
J其中，t是鞘絲線的纖度，以tex (gram/km)計；d是覆蓋物中兩個平行紗線之間的平均距離，以mm計；P是鞘紗線聚合物的密度，以gram/cm3計。對于所用的HPPE紗線來說，P = O. 975，而對于所用的聚酯來說，P = 1.37。在圖4中，舉例說明了測量和計算。在直的一段紗線結(jié)構(gòu)中通過掃描電子顯微鏡來測量兩個平行的紗線之間的平均距離。畫出一條(虛擬的)線11，沿首編織物的中心縱向布置。選擇第一紗線并畫出一條(虛擬的)線12，平行于第一紗線與11相交的位置處的局部紗線的方向。從第一紗線數(shù)10條紗線，畫出一條(虛擬的)線13，平行于第10條紗線 與11相交的位置處的局部紗線的方向。找到12和13與11的兩個相交點之間的中點。構(gòu)建12和13之間的通過LI的最短直線14。d為14的長度除以10。在理想的情況下，12和13是平行的，并且14垂直于12和13，但較小的偏離也是可能的。彎曲屈服強(qiáng)度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 790-07測試多絲紗線結(jié)構(gòu)。然而，考慮到本發(fā)明的條件，需要對標(biāo)準(zhǔn)中所述的方法略微做出一些改變。ASTM D 790-07采用跨高比為16作為標(biāo)準(zhǔn)情況。該標(biāo)準(zhǔn)的段落7. 5討論了使用更大的跨高比的可能性。對于強(qiáng)度高的復(fù)合材料來說，推薦較大的比值。本發(fā)明的樣品不是高強(qiáng)度的復(fù)合材料，但是優(yōu)選的組分是高強(qiáng)度紗線，例如HPPE紗線。因此，推薦較大的跨高比的理由也適用于本發(fā)明，并且本發(fā)明的樣品采用下一個較大的推薦的跨高比32。第二個區(qū)別是橫截面的形狀。ASTM D 790-07為橫截面為矩形的樣品所寫。根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面基本上圓形的。使用除了 ASTM D 790-07中所述的矩形橫截面之外的其他橫截面沒有違反彎曲測試的物理定律。然而，將負(fù)荷轉(zhuǎn)換為材料應(yīng)力和剛度的公式必須適用于其他幾何形狀。ASTM D 790-07中的公式得自基本的梁理論。梁理論也提供了圓形橫截面用的公式。變化為在ASTM D 790-07的彎曲強(qiáng)度用的方程式(3)中σ f = 3PL/2bd2 被替換為σ f = 8PL/ π d3在ASTM D 790-07的模量用的方程式(6)中Eb = L3m/4bd3 被替換為Eb = 4L3m/3 Ji d4ASTM D 790-07討論了測定強(qiáng)度的應(yīng)變水平。這可以在最大的負(fù)荷下，也可以位某一應(yīng)變水平。在ASTM D 790-07中指出，大于5%的應(yīng)變下的結(jié)果不再有效。當(dāng)然這個值多少有些任意性。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)通常在略微高于5%的應(yīng)變值下顯示出最大的負(fù)荷。因此，原則上它們超出了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的有效值。盡管如此，除了報導(dǎo)5%應(yīng)變下的彎曲屈服強(qiáng)度σ 5% (其在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的有效值之內(nèi))之外，還是報導(dǎo)了最大彎曲屈服強(qiáng)度σ_。根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變曲線與其他材料略微不同。然而存在許多相似的地方。如ASTM D 790-07中討論的曲線開始處的尖突在根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)的測試期間也存在。該尖突是由于ASTM D790-07中所討論的松弛等造成的，所以如標(biāo)準(zhǔn)中推薦的，模量得自曲線最陡的部分。實際上，在載荷-位移圖中，大多數(shù)測試在超過“尖端區(qū)”之后顯示出合理的直線區(qū)。合理的直線區(qū)是具有最陡斜率的區(qū)域，實際上顯示出真實模量的特性，因此記為Etrae，這與標(biāo)準(zhǔn)的推薦(如ASTM D 790-07的12. 9. I部分所述)完全相符。根據(jù)本發(fā)明的多絲紗線結(jié)構(gòu)在約2%-3%的應(yīng)變周圍顯示出向第二線性區(qū)域的轉(zhuǎn)變。第二線性區(qū)域允許測定次級模量(又被記為EsJ。這是如標(biāo)準(zhǔn)的段落12. 9. 2中所討論的割線模量。所得到的結(jié)果歸納如下表I :符號的含義
權(quán)利要求
1.一種多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其包括芯部分(10)和鞘部分(20)，所述芯部分(10)包含多 根芯絲線(12)，并且所述鞘部分(20)包含多根鞘絲線(22)， 其中 -所述鞘部分(20)占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的橫截面(30)的4-75面積％ ； -所述鞘部分(20)編織在所述芯部分(10)上； -所述鞘部分(20)的編織角(α)為至少30° ;并且 -所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的寬度介于O. 2-5mm之間。
2.—種多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其包括芯部分(10)和鞘部分(20)，所述芯部分(10)包含多根芯絲線(12)，并且所述鞘部分(20)包含多根鞘絲線(22)， 其中 -所述鞘部分(20)占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的橫截面(30)的4-40面積％ ； -所述鞘部分(20)編織在所述芯部分(10)上； -所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的橫截面積(a)與所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的理論橫截面積(A)之比(a/A)為至多I. 5，優(yōu)選該比例為至多I. 3，更優(yōu)選該比例為至多I. 2，還要更優(yōu)選至多I. I ；并且 -所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的寬度介于O. 2-5mm之間。
3.一種多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其包括芯部分(10)和鞘部分(20)，所述芯部分(10)包含 多根芯絲線(12)，并且所述鞘部分(20)包含多根鞘絲線(22)， 其中 -所述鞘部分(20)占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的橫截面(30)的4-75面積％ ； -所述鞘部分(20)編織在所述芯部分(10)上； -所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的彎曲屈服應(yīng)力σ5%為至少3N/mm2;并且 -所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的寬度介于O. 2-5mm之間； -任選地，所述鞘部分(20)的編織角(α)為至少30°。
4.如權(quán)利要求I或3所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述鞘部分(20)的填充系數(shù)為至少7，優(yōu)選地，所述鞘部分(20)的所述填充系數(shù)為至少8;更優(yōu)選地，所述鞘部分(20)的所述填充系數(shù)為至少9 ;最優(yōu)選，所述鞘部分(20)的所述填充系數(shù)為至少10 ;任選地，所述鞘部分(20)的所述填充系數(shù)小于20。
5.如權(quán)利要求I至4中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，耗盡彎曲屈服應(yīng)力σ 5%,5大于所述彎曲屈服應(yīng)力05%的45%。
6.如權(quán)利要求I至5中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述芯部分(10)占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至少25面積％，優(yōu)選地，所述芯部分占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至少30面積％ ;更優(yōu)選，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至少35面積并且所述芯部分占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至多96面積％，優(yōu)選地，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至多50面積％ ;更優(yōu)選，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至多40面積％ ；更優(yōu)選，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至多35面積最優(yōu)選，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至多30面積％。
7.如權(quán)利要求I至4中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述芯部分(10)占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至少80面積％，更優(yōu)選，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至少85面積更優(yōu)選，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至少90面積％ ;最優(yōu)選，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至少93面積％ ;并且所述芯部分占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至多96面積％，優(yōu)選地，占所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述橫截面(30)的至多94面積％。
8.如權(quán)利要求I至7中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述多根芯絲線的至少50重量％和/或所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述鞘絲線的至少50重量％選自由諸如聚丙烯、尼龍、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺和聚芳酰胺的合成纖維組成的組； 優(yōu)選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述多根芯絲線的至少90重量％和/或所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述鞘絲線的至少90重量％選自由諸如聚丙烯、尼龍、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺和聚芳酰胺的合成纖維組成的組； 更優(yōu)選，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述多根芯絲線的至少90重量％和/或所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述鞘絲線的至少90重量％選自由高性能聚乙烯和高性能芳族聚酰胺組成的組； 最優(yōu)選，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述多根芯絲線的至少90重量％和/或所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述鞘絲線的至少90重量％為凝膠紡絲的UHMWPE。
9.如權(quán)利要求I至8中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的鞘部分(20)的所述編織角(α)為至少33°，優(yōu)選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的鞘部分的所述編織角(α)為至少35° ;更優(yōu)選，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的鞘部分(20)的所述編織角(α)為至少40° ;更優(yōu)選，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的鞘部分(20)的所述編織角(α)為至少45° ;更優(yōu)選，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的鞘部分的所述編織角為至少55° ;還要更優(yōu)選，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的鞘部分(20)的所述編織角為至少60°。
10.如權(quán)利要求I至9中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的鞘部分(20)的所述編織角(α)為至多75°，優(yōu)選地，所述編織角為至多70° ;更優(yōu)選，所述鞘部分的所述編織角為至多66°。
11.如權(quán)利要求I至10中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述芯絲線包含至少25根絲線，優(yōu)選地所述芯絲線按下列方式布置 _平行; -平行并以小于100匝/米的捻度水平來加捻； -布置所述絲線，從而使至少三根多絲紗線布置成編織、交織、層壓或加捻的結(jié)構(gòu)； -上述布置中至少兩種的組合。
12.如權(quán)利要求I至11中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)，其中，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述彎曲屈服應(yīng)力σ5%為至少3N/mm2;優(yōu)選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述彎曲屈服應(yīng)力σ5%為至少5N/mm2;更優(yōu)選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述彎曲屈服應(yīng)力σ5%為至少7N/mm2;更優(yōu)選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述彎曲屈服應(yīng)力σ 5%為至少15N/mm2;最優(yōu)選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述彎曲屈服應(yīng)力σ 5%為至少20N/mm2 ; 任選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)的所述彎曲屈服應(yīng)力σ5%小于50N/mm2，例如小于30N/mm2。
13.—種構(gòu)件(2)，其包含如權(quán)利要求I至12中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a);優(yōu)選地，所述構(gòu)件為釣魚線；繩索或繩索結(jié)構(gòu)；漁網(wǎng)；貨網(wǎng)；防彈制品；風(fēng)箏線；或醫(yī)用產(chǎn)品，例如植入物，醫(yī)用修補(bǔ)產(chǎn)品，縫合線，纜繩或網(wǎng)。
14.如權(quán)利要求13所述的構(gòu)件(2)，其進(jìn)一步包含另一種多絲紗線結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(4b)，其中所述另一種多絲紗線結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(4b)不同于所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a);優(yōu)選地，所述另一種多絲紗線結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(4b)不是如權(quán)利要求I至12中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a);更優(yōu)選地，所述多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)布置在所述構(gòu)件(2)的末端附近。
15.如權(quán)利要求I至12中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)或權(quán)利要求13或14所述的構(gòu)件(2)在醫(yī)用修補(bǔ)產(chǎn)品中的用途，優(yōu)選在縫合線、纜繩或網(wǎng)中的用途。
16.如權(quán)利要求I至12中任意一項所述的多絲紗線結(jié)構(gòu)(4a)或權(quán)利要求13或14所述的構(gòu)件(2)用于降低結(jié)的形成或減小結(jié)強(qiáng)度的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多絲紗線結(jié)構(gòu)，其包括芯部分和鞘部分，所述芯部分包含多根芯紗線，并且所述鞘部分包含多根鞘絲線。此外，本發(fā)明涉及包含所述多絲紗線結(jié)構(gòu)的構(gòu)件以及根據(jù)本發(fā)明的所述多絲紗線結(jié)構(gòu)和所述構(gòu)件的用途。
文檔編號D02G3/38GK102869388SQ201180021589
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者米沙·尼里斯, 魯洛夫·馬里薩恩, 曼迪·瑪利亞·約斯菲娜·威爾曼斯 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司