本公开涉及由包含纤维素纤维、聚酰胺纤维和氧化聚合双区纤维的纱线制成的阻燃织物。



背景技术:

暴露于工作地点的热危险和火焰危险,如热、露焰和电弧闪络的工人穿着阻燃服以减少对身体的潜在损伤。

许多阻燃服是用包含88%棉纤维与12%尼龙纤维的混纺物的88/12织物制造。通常用基于磷的阻燃化学物质处理织物。织物达到易燃性能要求的工业标准。此外,因为大部分织物包含棉纤维,所以织物相对廉价。另外,因为向织物添加尼龙纤维会使织物的耐磨性有明显的提高,所以这些织物在工业洗烫和穿着期间比100%棉织物更耐用。88/12织物可在约6.5-7.0oz/yd2或更大的重量下商购获得。88/12织物的一个实例是由Westex公司(美利肯公司(Miliken and Co.)的实体)制造的织物。

然而,最终用户一直需要重量小于6.5oz/yd2的对于工业洗烫和穿着仍耐用的廉价阻燃织物。目前,重量小于6.5oz/yd2的88/12织物在达到工业可燃性标准方面显示不足。

为了达到这些标准,将固有阻燃纤维如由杜邦公司以纤维商业销售的间位芳族聚酰胺纤维用于轻质阻燃织物。

美国专利6,358,608公开了阻燃剂和耐热纱线、织物、毛毡和其它纤维混纺物,其并有最多99.9%的氧化聚丙烯腈纤维以及至少额外的纤维,如对位芳族聚酰胺。

已公布的美国专利申请2011/0165397公开了包含部分氧化聚丙烯腈纤维和/或纱线的缝编型阻燃织物。

已公布的美国专利申请2011/0239618公开了从细度为约0.5至约1.5旦尼尔/纤维的氧化聚丙烯腈纤维制造的阻燃织物。

已公布的美国专利申请2014/0047625公开了由氧化聚丙烯腈或其它高极限氧指数材料(其中用水脱落性硅聚合物或其它水脱落性材料囊封或包覆纱线股)制成的服装和织物。

然而,上述参考文献中所述的织物是昂贵的,并且对于穿着是不舒适的。

WO 2010/135214公开了由莱赛尔纤维(lyocell fiber)和阻燃纤维如阻燃(FR)棉和FR处理的人造丝的混纺物制成的阻燃织物。

WO 2011/050257公开了包含10重量%至85重量%氧化聚合双区纤维,如氧化聚丙烯腈纤维的混纺纱线和织物。将所公开的纱线与至少一种来自以下群的合成纤维共混:FR人造丝、FR处理的纤维素、间芳族聚酰胺、对芳族聚酰胺、改性丙烯酸(modacrylic)、诺沃洛伊德(novoloid)、三聚氰胺、羊毛、尼龙、再生纤维素、聚氯乙烯、抗静电纤维、聚(对亚苯基苯并双恶唑)(PBO)、聚苯并咪唑(PBI)和聚磺酰胺(PSA)。

因此,需要工业洗烫耐用、穿着舒适、最终用户可承受并且符合如NFPA 70E(“工作地点电气安全性标准”)和NFPA 2112(“针对爆燃保护工业企业人员的阻燃服的标准”)中所述的工业标准的轻质阻燃织物。



技术实现要素:

本发明的一方面涉及一种织物,其包含约20重量%至约90重量%纤维素纤维;约3重量%至约45重量%聚酰胺纤维;以及约5重量%至约35重量%双区纤维,所述双区纤维包含选自基于丙烯腈的均聚物、基于丙烯腈的共聚物、基于丙烯腈的三聚物和其组合的氧化聚合物。

在一个非限制性实施方案中,织物具有约3.0oz/yd2至约15oz/yd2的基重。

在一个非限制性实施方案中,用阻燃化学处理织物。

在一个非限制性实施方案中,织物具有约8cal/cm2或更大的电弧热性能值。

在一个非限制性实施方案中,织物的电弧热性能值与基重的比率为约1.24或更大。

在一个非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含双区纤维。

本发明的另一方面涉及一种织物,其包含约20重量%至约90重量%纤维素纤维、约3重量%至约45重量%聚酰胺纤维、约1重量%至约9重量%对位芳族聚酰胺纤维、约1重量%至约20重量%FR人造丝纤维和约5重量%至约35重量%双区纤维,所述双区纤维包含选自基于丙烯腈的均聚物、基于丙烯腈的共聚物、基于丙烯腈的三聚物和其组合的氧化聚合物,其中所述织物具有约3.0oz/yd2至约15oz/yd2的基重,并且其中织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中所述纬纱包含FR人造丝、对位芳族聚酰胺和双区纤维的大部分。

具体实施方式

本公开提供由纱线制成的轻质廉价阻燃织物,所述纱线包含来自约20重量%至约90重量%纤维素纤维、约3重量%至约45重量%聚酰胺纤维以及约5重量%至约35重量%氧化聚合双区纤维的纤维。将所有本文所述的数值都理解为由术语“约”修饰。

将约20重量%至约90重量%的足够纤维素纤维用于这些织物中以改善织物的舒适性质并且降低材料成本。纤维素纤维是指棉纤维、其它天然纤维素纤维和合成纤维素纤维。合成纤维素纤维包括但不限于人造丝和莱赛尔。在一些优选实施方案中,纤维素纤维是棉纤维。适用于这些织物的纤维素纤维的额外实例包括但不限于亚麻、大麻纤维、竹纤维、人造丝和黄麻纤维。

将约3重量%至约45重量%的聚酰胺纤维包括于纱线中以赋予织物类似于或优于88/12织物的耐用性。合适的聚酰胺包括但不限于尼龙6,6;尼龙6;尼龙4,6;尼龙6,12;尼龙6,10;尼龙6T;尼龙6I;尼龙9T;尼龙DT(其中A二胺、2-甲基-1,5-二胺基戊烷);尼龙DI;尼龙D6;尼龙7;尼龙11;尼龙12;尼龙MXD-6和/或其组合。关于聚酰胺的“其组合”意指包括但不限于嵌段共聚物、无规共聚物、三聚物以及熔体混纺物。在一些优选实施方案中,聚酰胺纤维是尼龙6,6纤维。

本公开的织物进一步包含约5重量%至约35重量%氧化聚合双区纤维。氧化聚合双区纤维包括由人造丝基纤维、沥清基纤维形成的氧化纤维以及由选自以下的聚合物形成的纤维:基于丙烯腈的均聚物、基于丙烯腈的共聚物、基于丙烯腈的三聚物和其组合。在一些非限制性实施方案中,使用氧化聚丙烯腈纤维。适用于这些织物的氧化聚合双区纤维的实例阐述于WO 2011/050257 A2中,所述专利的教导以引用的方式并入本文中。在一个实施方案中,将约5重量%至约35重量%的固有阻燃氧化聚丙烯腈纤维用作氧化聚合双区纤维以向这些织物提供优越的热、火焰和电弧闪络保护性能。

含有所公开的纤维混纺物的织物耐用、舒适、廉价并且阻燃。

在一个非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含双区纤维。本发明人已经发现,有利的是确保大部分聚酰胺纤维处于经纱中,以使其分布在斜纹或纬缎织物的表面尺寸上,同时使大部分双区纤维处于纬向,以使其处于织物背面。这是因为双区纤维可能不可染色并且可保持隐藏,这就改善了织物的耐用性、外观和适用性。

在一个非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含织物中双区纤维的约50重量%至约100重量%。

在另一非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱构成织物中双区纤维的至少约75重量%。

在又一个非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含织物中双区纤维的约100重量%。

在一个非限制性实施方案中,织物进一步包含约1重量%至约9重量%对位芳族聚酰胺纤维。在另一非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含对位芳族聚酰胺和双区纤维的约50重量%至约100重量%。在又一个非限制性实施方案中,织物包含经纱和纬纱,其中纬纱包含对位芳族聚酰胺和双区纤维的约100重量%。

在一个非限制性实施方案中,织物进一步包含1重量%至约20重量%FR人造丝纤维。在另一非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含FR人造丝纤维和双区纤维的约50重量%至约100重量%。在又一个非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含FR人造丝纤维和双区纤维的约100重量%。

在一个非限制性实施方案中,织物进一步包含约1重量%至约9重量%对位芳族聚酰胺纤维和约1重量%至约20重量%FR人造丝纤维。在另一非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含FR人造丝纤维、对位芳族聚酰胺纤维和双区纤维的约50重量%至约100重量%。在又一个非限制性实施方案中,织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中纬纱包含FR人造丝纤维、对位芳族聚酰胺纤维和双区纤维的约100重量%。

此外,根据本公开制造的织物对于工业洗烫和穿着来说是轻质和耐用的。在一个实施方案中,织物重量是约3.0oz/yd2至约15oz/yd2。在一个实施方案中,织物重量小于约6.5oz/yd2,例如约3oz/yd2至约6.5oz/yd2

本发明的另一方面涉及一种织物,其包含约20重量%至约90重量%纤维素纤维、约3重量%至约45重量%聚酰胺纤维、约1重量%至约9重量%对位芳族聚酰胺纤维、约1重量%至约20重量%FR人造丝纤维以及约5重量%至约35重量%双区纤维,所述双区纤维包含选自基于丙烯腈的均聚物、基于丙烯腈的共聚物、基于丙烯腈的三聚物和其组合的氧化聚合物,其中所述织物具有约3.0oz/yd2至约15oz/yd2的基重,并且其中织物被编织并且包含经纱和纬纱,其中所述纬纱包含FR人造丝、对位芳族聚酰胺和双区纤维的大部分。

在这个方面的非限制性实施方案中,纬纱包含FR人造丝纤维、对位芳族聚酰胺纤维和双区纤维的约100重量%。

根据本公开制造的织物包括但不限于具有本文所公开的纤维混纺物的编结、编织和无纺织物,并且可用于制造各种阻燃服以用于热、火焰、电弧闪络保护应用。编织构建物可包括但不限于平纹、方平、斜纹、缎子或缎纹组织以及更耐用的格子织物。在一些实施方案中,织物可用通过各种类型的纺纱技术制造的纱线形成,所述纺纱技术如为但不限于环锭纺纱、自由端(OE)、空气喷射、涡动(Vortex)、包芯和其它技术。

在一些实施方案中,织物可通过可商购获得的染色方法进行染色。

此外,在一些实施方案中,用基于磷的阻燃化学物质和/或其它阻燃化学物质处理根据本公开所制造的织物。在一个非限制性实施方案中,在尿素/氨存在下通过基于磷的阻燃化学物质处理织物。

根据工业标准测试方法,这些织物提供优越的防火和防热性能以用于阻燃应用。在一些实施方案中,重量较轻为约6.5oz/yd2或甚至更低如小于6.0oz/yd2的织物具有约8.0或更大的电弧等级,这符合或超过根据ASTMF1959“测定服装材料的电弧等级的标准测试方法”对电弧等级的性能要求。在约6.5oz/yd2下的织物的电弧等级(电弧热性能值)与织物重量的比率为约1.24或更高,而重量小于约6.0oz/yd2的织物的电弧等级(电弧热性能值)与织物重量的比率为约1.36或更高。具有约1.24至约1.36或甚至更大的电弧等级与织物重量的高比率的织物向衣服的穿着者提供具有优越电弧闪络保护性能的舒适保护服。根据国家防火协会标准(NFPA)2112(2012)“针对暴燃保护工业企业人员的阻燃服的标准”,一些实施方案中重量较轻为约6.5oz/yd2或甚至更低如小于约6.0oz/yd2的织物符合或超过暴燃保护应用的性能要求。此外,根据ASTM D6413:织物阻燃性的标准测试方法(垂直测试),本公开的轻质织物已经在垂直易燃性测试中证明具有小于4英寸的焦化长度。另外,根据NFPA 2112:(国家防火协会)针对暴燃保护工业企业人员的阻燃服的标准,章节8.2(传热性能),本公开的织物证明具有大于8.0cal/cm2的传热性能(HTP)等级,以及根据ASTM F1930:使用仪表化人体模特评价阻燃服装防火模拟的标准测试方法,具有小于50%的平均预测身体燃烧率。因此,本公开的轻质织物符合NFPA标准70E(2012)中对HRC II级的电弧等级的性能要求以及NFPA 2112(2012)标准中对暴燃保护的性能要求。此外,这些轻质织物的一些实施方案可为NFPA 70E HRC II级与NFPA 2112(2012)的双认证织物。

还公开了由本公开的织物所形成的物品。在一些实施方案中,所述物品包括但不限于服装、衬衫、裤子、夹克和套装。

以下部分提供本发明的织物的进一步说明。这些工作实例仅具有说明性而不意图以任何方式限制本发明的范围。

实施例

实施例1:织物和纱线样品

表1列出多种织物和纱线样品。织物样品1是本发明的一个实施方案。织物样品2和3是比较例。所有三种织物样品都是具有斜纹构造的编织物。用包含47重量%纤维素纤维、14重量%FR人造丝纤维、16重量%聚酰胺纤维、6重量%对位芳族聚酰胺纤维和17重量%氧化聚合双区纤维的纱线编织织物样品1。织物样品1包含:包含纤维素纤维和聚酰胺纤维的经纱,以及包含FR人造丝纤维、聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺纤维和双区纤维的纬纱。这样,一大部分聚酰胺纤维分布在斜纹织物的表面尺寸上,而许多不可染色的氧化双区聚丙烯腈纤维和对位芳族聚酰胺纤维隐藏于斜纹织物的背面。因此,大致上改善了织物的耐用性和外观。

织物样品2是用于与织物样品1比较的基线织物。用与织物样品1相比相同的纬纱但不同的经纱编织织物样品2。织物样品2包含35重量%FR人造丝纤维、2重量%聚酰胺纤维、15重量%对位芳族聚酰胺纤维、29重量%改性丙烯酸纤维和19重量%氧化聚合双区纤维。

织物样品3是用于与织物样品1比较的另一基线织物。用与织物样品1相比相同的经纱以及不同的纬纱编织织物样品3。织物样品3包含88重量%棉纤维和12重量%聚酰胺纤维。

表1.织物和纱线

实施例2

测试方法

用于评价本发明的织物的测试方法包括:

ASTM D6413:织物阻燃性的标准测试方法(垂直测试);

NFPA 2112(2012):(国家防火协会)针对暴燃保护工业企业人员的阻燃服标准。章节8.2(传热性能);

NFPA 2112(2012):(国家防火协会)针对暴燃保护工业企业人员的阻燃服标准。章节8.4(热收缩抗性);

ASTM F1930:使用仪表化人体模特评价阻燃服装防火模拟的标准测试方法;

ASTM F1959:测定服装材料的电弧等级的标准测试方法;以及

NFPA 70E(2012):工作地点电气安全性标准。

如本文所用的术语HTP是指传热性能。

如本文所用的术语ATPV是指电弧热性能值。

表2列出实施例1的织物样品的测试结果。

表2测试结果,NFPA 70E和NFPA 2112

根据NFPA 70E和NFPA 2112,所有织物样品都符合或超过对预期最终用途应用的性能要求。

用与织物样品2相同的纬纱以及不同的经纱编织织物样品1。用比织物样品2更多的纤维素纤维(包括额外棉纤维)以及更少的对位芳族聚酰胺纤维制造织物样品1。织物样品1的ATPV与织物重量的比率(1.72)比对织物样品2所测定的比率(1.21)高得多。用与织物样品3相同的经纱以及不同的纬纱编织织物样品1。织物样品1中包括约17%重量氧化双区聚丙烯腈纤维,使得织物样品1的ATPV与织物重量的比率(1.72)高于对织物样品3所测定的比率(1.23)。用于织物样品1的纤维混纺物使得制造由阻燃化学物质处理的轻质棉/尼龙/氧化双区聚丙烯腈纤维混纺织物成为可能,所述混纺织物符合NFPA标准70E(2012)中HRC II级的电弧等级的性能要求。

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