耐切割织物的制作方法

专利名称：耐切割织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及要用于防护服物品中的耐切割织物。该织物之所以耐切割是由于以一种能提供舒适以及保护的特定方式组合的耐切割合成纤维和金属纤维的缘故。
背景技术：
美国专利No.5,287,690、No.5,248,548、No.4,470,251、No.4,384,449、和No.4,004,295全都公开了有金属纤维芯和高强度合成纤维包装的纱用来制造用于耐切割服装物品中的织物的用途。

发明内容
本发明涉及用至少一种纱的至少一种纱束制成的一种耐切割织物，其中，该纱包含至少两股该纱束中至少一股具有包含耐切割短纤维皮和金属纤维芯的皮/芯构造；且该纱束中至少一股有耐切割芳族聚酰胺纤维但无金属纤维。


图1是本发明织物的一种表达。
图2是本发明织物中纤维束的一种表达。
图3是本发明织物中纤维束内一种有以耐切割短纤维的皮和以金属纤维为芯的皮/芯构造的纱的一种表达。
具体实施例方式
耐切割织物对于覆盖物和服装等的保护来说非常重要。例如，耐切割手套多年来一直是集约型开发工作的课题。连同耐切割性能一起，往往重要的或理想的是，织物显示出高耐用性和可挠曲性；而且它们有舒适的手感。本发明的织物是高度耐切割的、耐用的、和可挠曲的；而且具有一种导致非常舒适和有效的防护服装的柔软性。
本发明织物中耐切割性能的一个来源是芳族聚酰胺纤维。该织物也含有金属纤维，这增加了耐切割能力。只用金属纤维制成的织物是硬挺的和难以操作的，并产生沉重、不舒适、和磨蚀性的耐切割服装。然而，以本发明方式与芳族聚酰胺纤维组合的金属纤维可以用来制造防护服用耐切割织物；而且该织物是舒适的、非磨蚀性的以及耐切割的。已经发现，非常少量的金属纤维就能使该织物的耐切割性能提高到令人惊讶的程度。
参照附图，图1是用织物图案显示的、有纱束1的本发明织物的一种表达。纱束1可以相同也可以不同。如果该织物是针织的，则任何适当针织图案都是可接受的。耐切割性能和舒适性受到针织紧密度影响，而该紧密度可以进行调整，以满足任何特定需要。例如，已经发现，单面平针和毛圈针织图案是耐切割性能和舒适性的一种非常有效组合。
图2是本发明织物中使用的、包括纱3和4的纱束1的一种表达。纱束1包括至少一种纱，而且可以有多达6种纱或更多。一般较好的是3种纱。纱束1中的纱通常是加捻的，但加捻不是必要的。
作为纱束1中纱的一个实例，纱3可以只从芳族聚酰胺纤维制成，而且该纤维可以是连续的长丝，也可以是其并捻短纤维。纱3当然可以包括其它材料例如棉花或尼龙等的一些纤维，但必须认识到该纱的耐切割性能可能因此类其它材料的存在而降低。纱3，无论是从连续长丝还是从短纤维制成，都有300～2000dtex(分特)的线密度，而且个体单丝或个体纤维有0.5～7dtex、较好1.5～3dtes的线密度。纱3由至少2股组成。
作为纱束1中纱的一个实例、纱4可以制作得包括至少一种金属纤维芯。除该金属纤维芯外，纱4还可以有一个芳族聚酰胺纤维皮，要么作为连续长丝要么作为并捻短纤维。纱4的皮也可以包括一些其它材料的纤维达到使耐切割性能降低的程度，这是由于该其它材料是可以忍受的。纱4是由至少2股制成的。
图3是纱4中一股(图2)的表达。股5有所谓皮/芯构造，包含金属纤维芯6和芳族聚酰胺纤维皮7。金属纤维芯6可以是一根金属纤维或若干根金属纤维，如同对于某一特定情况而言所需要或希望的。芳族聚酰胺纤维皮7可以是在金属纤维芯6周围供给、缠绕、或纺制的。如果是供给的，则该芳香族聚酰胺纤维一般呈连续长丝形式，其中多根长丝围绕金属纤维芯6以与该芯的轴几乎垂直的角度供应一层或多层以覆盖该芯。如果是缠绕的(wrapped)，则该芳族聚酰胺纤维一般呈用已知手段例如环锭纺、包缠纺、喷气纺、自由端纺等松散纺制的短纤维形式，然后以足以实质性覆盖该芯的密度缠绕该芯周围。如果是纺制的，则该芳族聚酰胺纤维是用任何一种适当的皮-芯纺工艺例如DREF纺或所谓Murata喷气纺或另一种芯纺工艺在金属纤维芯6上直接形成的短纤维。
有金属纤维芯的股，例如股5，一般是1～50重量％金属，总线密度为100～5000dtex。没有金属纤维芯的股，例如纱3中那样，其线密度一般为100～5000dtex。这些股中存在的芳族聚酰胺纤维，无论是连续长丝还是短纤维，都有5～25μm的直径和0.5～7dtex的线密度。切段芳族聚酰胺纤维可以是2～20cm长、较好4～6cm长的。
本发明织物中使用的纱束必须包括至少一股无金属纤维的芳族聚酰胺纤维和至少一股包含一个芳族聚酰胺纤维皮和一个金属纤维芯的皮/芯构造材料。
本发明的芳族聚酰胺纤维一般是对位芳族聚酰胺纤维。所谓对位芳族聚酰胺纤维系指从对位芳族聚酰胺聚合物形成的纤维；且聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPD-T)是较好的对位芳族聚酰胺聚合物。所谓PPD-T系指从对苯二胺和对苯二甲酰氯的等摩尔聚合得到的均聚物，也指从掺入了少量其它二胺的对苯二胺和掺入了少量其它二酰氯的对苯二甲酰氯得到的共聚物。作为一般规则，其它二胺和其它二酰氯的使用量可以多达对苯二胺或对苯二甲酰氯的约10摩尔％，或者也许稍高，唯一先决条件是，其它二胺和二酰氯没有任何会干扰该聚合反应的反应性基团。PPD-T也指因掺入了其它芳香族二胺和其它芳香族二酰氯例如2，6-萘二甲酰氯或者一氯或二氯对苯二甲酰氯而得到的共聚物；唯一先决条件是，这些其它芳香族二胺和芳香族二酰氯是以不对该对位芳族聚酰胺的性能产生有害影响的数量存在的。
该纤维中的对位芳族聚酰胺可以使用添加剂，而且已经发现，该芳族聚酰胺可以共混可多达10重量％的其它聚合物材料，或者可以使用有多达10％其它二胺代替该芳族聚酰胺的二胺或多达10％其它二酰氯代替该芳族聚酰胺的二酰氯而得到的共聚物。
对位芳族聚酰胺纤维一般是通过该对位芳族聚酰胺的一种溶液经由毛细管挤塑到一种凝固浴中纺丝的。在聚(对苯二甲酰对苯二胺)的情况下，该溶液的溶剂一般是浓硫酸，该挤塑一般是经由气隙进入一种冷的水基凝固浴。这样的工艺是众所周知的，而且不构成本发明的一部分。
所谓金属纤维系指从一种延性金属例如不锈钢、铜、铝、青铜等制成的纤维或金属丝。不锈钠是较好的金属。该金属纤维一般是连续金属丝。该金属纤维是直径10～150μm的，较好是直径25～75μm的。
这些股，无论包括金属纤维芯与否，都可以有一些加捻。这些纱也会有一些加捻，而且纱的加捻一般与股的加捻相反。一般来说，纱束中没有加捻。在股或纱任何一种中，加捻一般是每厘米2～10捻回。
本发明的织物提供耐切割性能与舒适度之间的一种平衡。芳族聚酰胺纤维提供本发明织物的初级耐切割性能，然而，总体耐切割性能和耐切割性能的改善是金属纤维与芳族聚酰胺纤维组合的结果。为了提高耐切割性能，可以将另外的金属纤维导入该织物中。本发明的金属纤维与芳族聚酰胺纤维组合的一个令人惊讶的方面涉及通过在用来制作织物的纱束的所有各股中添加一个或两个有金属芯的股而得到的耐切割性能的提高。在一束总共六股中有至少一股且不足四股芳族聚酰胺纤维皮/金属纤维芯构造的织物显示出耐切割性能与舒适度的一种特别有效组合。
芳香聚酰胺纤维为本发明的织物提供舒适度；而且，从舒适度观点来看，较好的是并捻切段芳族聚酰胺纤维。在本发明织物中，芳族聚酰胺纤维用来覆盖和屏蔽该金属纤维以免接触外部器物。金属纤维是通过在该织物的纱束中呈有限浓度而分布于该织物中的；而且金属纤维是通过在一个纱束中、一种纱中、一个纤维股中用芳族聚酰胺纤维覆盖而免于与其它材料的直接磨蚀接触的。
已经发现，当用于该织物建造的每个纱束的至少一股但并非所有股中有该金属纤维分布时，织物挠曲性保持得最好。进而，具有该芳族聚酰胺纤维皮/金属纤维芯构造的股，当包括在成为用来制作该织物的纱束构造的一部分的纱构造中时，有效地防止该金属纤维的暴露。有这样一种织物构造的纱束中的金属纤维不会露出来划伤外表面。
测试方法耐切割性能所使用的方法是ASTM标准F1790-97“防护服中使用的材料的耐切割性能测定用标准测试方法”。在进行该测试时，一个刀刃在规定力作用下横贯一个装在心轴上的样品拉一次。以若干种不同的力，记录从最初接触到割穿所拉过的距离，并以力作为割穿距离的函数作图。从该图确定在25mm距离上割穿所需的力，并加以规范化以确认进刀量的一致性。规范化的力是作为耐切割力报告的。
刀刃是一种刀口70mm长的不锈钢刀片。进刀量是通过在测试开始和结束时在一种氯丁橡胶校准材料上使用400g负荷来校正的。每次切割试验都使用新刀刃。
样品是一片在偏离经向和纬向45度切割成50×100mm的长方形织物。
心轴是一根半径38mm的导电性圆棒，样品用双面胶带固定到心轴上。刀刃在以与该心轴的纵轴成直角横贯该心轴上的织拉。当刀刃与该心轴发生接触时，记录为割穿。
舒适度舒适度测试一定是非常主观的。在与本发明有关的舒适度测试中，把要测试的所有织物的50×50cm2样品以随机方式放在桌上。要求测试执行者感受每个样品，并将其按舒适度等级1～5分成5组，其中，5级是最舒适的。测试执行者将所有织物样品分极，取等级的平均值，并报告于以下表中。
实施例织物用各种各样的皮/芯纱针织，其中，该芯是有各种不同直径的不锈钢单丝。
芳族聚酰胺组成是杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours andCompany)以商品名Kevlar970型切段芳族聚酰胺纤维销售的约3.8cm长且每根丝1.6dtex的聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维。
该芳族聚酰胺纤维经由一台短短纤维环锭纺纱加工用标准梳理机进料，制成梳理纱条。该梳理纱条利用两道并条(头道/末道并条)加工成熟条，并在粗纱机上加工，制成一种一亨司粗纱。然后，将该粗纱分成四份—四分之一与四根钢芯中每一根一起使用。
通过将该粗纱的两端环锭纺并在临加捻前插入该钢芯，生产出皮-芯股。该粗纱是约5900dtex(算作一亨司)。在这些实施例中，钢芯是在临进入最终牵伸辊之前置于两个并条粗纱端之间的中心位置的。使用每条(item)3.25捻度系数生产10/ls cc股。
使用四种不锈钢芯1. 35μm钢单丝；2. 50μm钢单丝；3. 75μm钢单丝；而且一股全部用芳族聚酰胺纤维制成而无芯。
使用以上所述金属芯股中每一种和全芳族聚酰胺股制成三种不同的纱。每一种钢芯都制成下列纱纱A每根丝1.6dtex的芳族聚酰胺纤维的2个590dtex股以s捻方式合股，其中，一股有钢芯，另一股没有。
纱B每根丝1.6dtex的芳族聚酰胺纤维的2个590dtex股以s捻方式合股，其中，两股都有钢芯。
纱C每根丝1.6dtex的芳族聚酰胺纤维的2个590dtex股以s捻方式合股，其中，两股都没有钢芯。
用一台标准Sheima Seiki手套针织机把10/2s纱针织成样品。调整该机器针织时间，以提供大约1米长的手套体—提供随后切割试验和磨蚀试验用织物样品。
样品是通过向该手套针织机进料三端10/2s制作的，得到约0.67kg/m2的织物样品。
织物样品以及纱含量和测试结果列于以下表中。
表35μm％ 耐切割舒适度金属丝芯钢 性能 等级6分之1 纱A纱C纱C21969 4.96分之3 纱A纱B纱C63182 4.56分之5 纱A纱B纱C10 3955 3.750μm金属丝芯6分之1 纱A纱C纱C43202 4.26分之3 纱A纱B纱C13 6208 3.26分之5 纱A纱B纱C21 6844 2.275μm金属丝芯6分之1 纱A纱C纱C85250 2.96分之3 纱A纱B纱C25 6593 1.36分之5 纱A纱B纱C41 7894 权利要求
1.一种耐切割织物，是用至少一种纱的至少一种纱束制成的，其中，该纱包含至少2股该纱束各股中至少一股具有包含一个耐切割短纤维皮和一个金属纤维芯的皮-芯构造；且该纱束各股中至少一股有耐切割纤维而无金属纤维。
2.权利要求1的织物，其中，纱束中至少一束有三种纱。
3.权利要求2的织物，其中，这三种纱有总共六股，这六股中至少一股但不足四股具有包含一个耐切割短纤维皮和一个金属纤维芯的皮-芯构造。
4.权利要求3的织物，其中，这三种纱有总共六股，这六股中只有一股或两股具有包含一个耐切割短纤维皮和一个金属纤维芯的皮-芯构造。
5.权利要求1的织物，其中，该耐切割短纤维是聚(对苯二甲酰对苯二胺)。
6.权利要求1的织物，其中，该纱束各股中至少一股但不足四股具有包含一个耐切割短纤维皮和一个金属纤维芯的皮-芯构造。
全文摘要
本发明涉及一种舒适的耐切割织物，其中，织物中的金属纤维通过缠绕耐切割的短纤维而免于磨蚀暴露。
文档编号D01D5/34GK1436255SQ01811144
公开日2003年8月13日 申请日期2001年6月6日 优先权日2000年6月16日
发明者R·朱, L·J·普里克特 申请人:纳幕尔杜邦公司