热防护服制品的制作方法
【专利摘要】本发明涉及热防护服制品，其具有用经面或纬面斜纹编织机编织而成的织物，所述织物将以下纱线结合在一起：形成大部分制品外表面的第一纱线，其包含亲水性纤维和第一阻燃纤维，其中至少25重量％的该第一纱线为亲水性纤维；以及形成大部分制品内表面的第二纱线，其包含至少80重量％的疏水性的第二阻燃纤维。作为另外一种选择，形成大部分制品外表面的第一纱线可包含亲水性第一阻燃纤维。
【专利说明】热防护服制品
【背景技术】
[0001]1.【技术领域】。本发明涉及包括服装在内的热防护服制品的构造，其由于织物的组成和构造以及制品中织物的排列，所以能够提供在热或湿环境(即其中穿着者大量出汗的环境)下的改善的舒适度。
[0002]2.【背景技术】。在热防护制品中提供最佳防护的织物趋于使用在热事件中表现良好的纤维，诸如芳族聚酰胺纤维。遗憾的是，很多此类纤维具有较低的回潮率并因此在一些环境中可能是相对不舒适的。如果在危险环境中被个人穿着，则仅使用设计成保护个人免受高温热事件的服装。如果所述服装是不舒适的，尤其在穿着者趋于大量出汗的湿热环境中，则个人更可能冒着受伤的危险放弃防护服装。因此在热防护服装的舒适度方面的任何改善都是受欢迎的。
【发明内容】
[0003]本发明涉及热防护服制品，其包括具有与纬纱相异的经纱的机织物，所述织物形成制品的内表面和外表面；所述织物还具有经面或纬面斜纹组织，其中a)制品的大部分外表面为第一纱线，其为织物中的经纱，并且制品的大部分内表面为第二纱线，其为织物中的纬纱，或者b)制品的大部分外表面为第一纱线，其为织物中的纬纱，并且制品的大部分内表面为第二纱线，其为织物中的经纱。形成制品大部分外表面的第一纱线包含亲水性纤维和第一阻燃纤维，其中至少25重量％的纱线为亲水性纤维。形成制品的大部分内表面的第二纱线包含至少80重量％的疏水性的第二阻燃纤维。
【具体实施方式】
[0004]本发明涉及热防护服制品，其包含具有经面或纬面斜纹组织的机织物，所述织物将以下纱线结合在一起:形成大部分制品外表面的第一纱线，其包含亲水性纤维和第一阻燃纤维，其中至少25重量％的该第一纱线为亲水性纤维；以及形成大部分制品内表面的第二纱线，其包含至少80重量％的疏水性的第二阻燃纤维。已发现，对于暴露的亲水性纤维在经面或纬面组织物中百分比较高的织物表面或外表面而言，润湿时间或一滴水进入织物表面所花费的时间令人惊奇地较长；并且对于暴露的疏水性纤维的百分比较高的织物主体或内表面而言，润湿时间令人惊奇地较短。据信，单层织物的双面结构有助于将水从内部拉至存在更高含量亲水性纤维的外表面。在一些实施例中，织物和包含织物的制品具有小于6秒的内表面上的润湿时间，然而外表面的润湿时间为至少6秒或更大。
[0005]本发明涉及包含机织物的热防护服制品，所述机织物具有经面或纬面斜纹组织。在斜纹组织中，每根纬纱(wen yam)或纬纱(filling yam)以向右或向左交织行进的方式浮动横跨在经纱上，形成显著的对角线。该对角线也称为凸条纹。浮子是从相对方向横跨在两个或更多个纱线上的纱线的一部分。斜纹组织根据其复杂性要求三个或更多个线束。斜纹组织常常以分数表示-诸如2/1-其中分子表示凸起的线束数(并因为为交叉线)，在该例子中为二，并且分母表示当插入纬线时凹进的线束数，在该例子中为一。分数2/1应读成“二上，一下。”产生斜纹组织所需的线束最小数可通过将分数中的数字总计来确定。对于所述例子，线束的数目为三。(平织的分数为1/1。)
[0006]所谓经面斜纹组织是指经纱的数量在织物表面上更多，例如2/1或3/1斜纹织物。所谓纬面斜纹组织是指纬纱的数量在织物表面上更多，例如1/2或1/3斜纹织物。
[0007]用经面或纬面斜纹编织机编织的织物具有与纬纱(fill or weft yam)相异的经纱。在一个优选的实施例中，机织织物仅具有一种类型的经纱并仅具有一种类型的纬纱，并且所述织物为单层织物。
[0008]所述织物形成制品的内表面和外表面，并且因为织物具有经面或纬面斜纹组织，所以制品的大部分外表面为第一纱线，其为织物中的经纱，并且制品的大部分内表面为第二纱线，其为织物中的纬纱；或作为另外一种选择，制品的大部分外表面为第一纱线，其为织物中的纬纱，并且制品的大部分内表面为第二纱线，其为织物中的经纱。
[0009]在第一实施例中，形成制品的大部分外表面的第一纱线包含至少两种纤维，其包括亲水性纤维和第一阻燃纤维，并且至少25%的纱线为亲水性纤维。在一些实施例中，所述亲水性纤维为纤维素纤维、毛纤维、或它们的混合物。所述纤维素纤维可以为人造丝纤维、粘胶纤维、棉纤维、莱赛尔纤维、或它们的混合物。如果需要，则所述纤维素纤维可提供有阻燃剂，只要所述纤维保持亲水性即可。
[0010]如本文所用，亲水性纤维为当按照测试方法ASTM D2654_89a纺织品中水分的测试方法所测量时，具有6重量％或更高的回潮率的纤维。另外，如本文所用，回潮率是在标准温度和相对湿度，其为，20摄氏度(+/-1度)和65%相对湿度(+/-2% )下，极干纤维可从空气吸收的水分的百分比
[0011]形成制品的大部分外表面的第一纱线还包含第一阻燃纤维。在一些实施例中，该纤维为变性聚丙烯腈纤维、芳族聚酰胺纤维、聚芳唑纤维、聚砜纤维、或它们的混合物。所述芳族聚酰胺纤维可以为对位芳族聚酰胺纤维、间位芳族聚酰胺纤维、或它们的混合物。所述聚芳唑纤维可以为聚双吲哚纤维，商业上也称为PB1纤维。
[0012]在第二实施例中，形成制品的大部分外表面的第一纱线包含至少25重量％的亲水性第一阻燃纤维。优选地，该亲水性第一阻燃纤维由固有阻燃聚合物制成，并且当按测试方法ASTM D2654-89a纺织品中水分的测试方法所测量时，所述纤维具有6重量％或更高的回潮率。在一些实施例中，该阻燃纤维由聚w恶二唑聚合物制成。在一些实施例中，第一纱线仅由该亲水性第一阻燃纤维制成。如果需要耐磨性，则纱线中可包括至多20重量％ (—般来讲5至20重量％ )的尼龙或其它耐磨热塑性纤维。
[0013]形成制品的大部分内表面的第二纱线包含至少80重量％的疏水性的第二阻燃纤维。如本文所用，疏水性纤维为当按照测试方法ASTM D2654-89a纺织品中水分的测试方法所测量时，具有小于6重量％的回潮率的纤维。在一些实施例中，该纤维为变性聚丙烯腈纤维、芳族聚酰胺纤维、聚芳唑纤维、聚砜纤维、或它们的混合物。所述芳族聚酰胺纤维可以为对位芳族聚酰胺纤维、间位芳族聚酰胺纤维、或它们的混合物。在一些优选的实施例中，所述第二纤维为100%间位芳族聚酰胺纤维。
[0014]上述纱线中纤维的重量百分比以此前所述的组分计，其为，以纱线中这些所述组分的总重量计。所谓“纱线”是指纺丝或加捻在一起以形成连续股线的纤维集合，所述股线可用于组织、针织、编结、或编辫、或换句话讲制备成纺织材料或织物。在一些优选的实施例中，所述纤维为短纱纤维。
[0015]在一些优选的实施例中，第一阻燃纤维和第二阻燃纤维不同。然而，在一些其它的实施例中，第一阻燃纤维和第二阻燃纤维可以为相同的纤维。
[0016]在一些实施例中，第一纱线或第二纱线中的任一者或二者还可以为变性聚丙烯腈纤维与纤维素纤维的共混物。在一些实施例中，第一纱线或第二纱线中的任一者或二者包含阻燃人造丝与芳族聚酰胺纤维的共混物。
[0017]在一些实施例中，制品包含经面或纬面机织物，其中形成大部分外表面的包含25至50重量％莱赛尔纤维、35至70重量％变性聚丙烯腈纤维、和5至15重量％对位芳族聚酰胺纤维，并且形成大部分内表面的第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。在一些优选的实施例中，制品包含经面或纬面机织物，其中形成大部分外表面的包含35至45重量％莱赛尔纤维、40至60重量％变性聚丙烯腈纤维、和5至15重量％对位芳族聚酰胺纤维，并且形成大部分内表面的第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。
[0018]在一些实施例中，制品包含经面或纬面机织物，其中形成大部分外表面的包含40至60重量％阻燃人造丝纤维、20至40重量％间位芳族聚酰胺纤维、和至多20重量％尼龙胺纤维，并且形成大部分内表面的第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。在一些优选的实施例中，制品包含经面或纬面机织物，其中形成大部分外表面的包含45至55重量％阻燃人造丝纤维、25至35重量％间位芳族聚酰胺纤维、和至多20重量％尼龙胺纤维，并且形成大部分内表面的第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。
[0019]在一些其它实施例中，制品包含经面或纬面机织物，其中形成大部分外表面的第一纱线包含100重量％亲水性聚W恶二唑纤维，并且形成大部分内表面的第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。在一些其它实施例中，制品包含经面或纬面机织物，其中形成大部分外表面的第一纱线包含80至95重量％亲水性聚’恶.二唑纤维、5至20重量％尼龙胺纤维，并且形成大部分内表面的第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。
[0020]如本文所用，“芳族聚酰胺”是指如下聚酰胺，其中至少85%的酰胺(-C0NH-)连接基直接连接到两个芳族环。可将添加剂与芳族聚酰胺一起使用，并且实际上已发现，可将多达10重量％的其它聚合材料与芳族聚酰胺共混，或者可使用共聚物，所述共聚物具有多达10%的替代芳族聚酰胺二胺的其它二胺，或多达10%的替代芳族聚酰胺二酰氯的其它二酰氯。合适的芳族聚酰胺纤维在Man-Made Fibers-Science and Technology,第2卷,标题为“Fiber-Forming Aromatic Polyamides” 的部分，第 297 页，W.Black 等人，IntersciencePublishers, 1968中有所描述。芳族聚酰胺纤维也公开在美国专利4，172，938,3, 869，429、3，819，587,3, 673，143,3, 354，127、和3，094，511中。间位芳族聚酰胺为其中酰胺键相对于彼此处于间位的那些酰胺，而对位芳族聚酰胺为其中酰胺键相对于彼此位于对位的那些酰胺。最常用的酰胺为聚(间苯二甲酰间苯二胺)和聚(对苯二甲酰对苯二胺)。
[0021]当在纱线中使用时，间位芳族聚酰胺纤维提供极限氧指数(LOI)为约26的阻燃炭化纤维。间位芳族聚酰胺纤维还阻止由于暴露于火焰而对纱线的损伤传播。由于间位芳族聚酰胺纤维在模量和伸长物理特性之间的平衡，其还提供用于单层织物服装的舒适织物，所述单层织物服装旨在作为常规衬衫、裤子和连身工作服形式的工作服穿用。
[0022]所谓阻燃人造丝纤维是指具有一种或多种阻燃剂并具有至少2克/旦尼尔的纤维拉伸强度的人造丝纤维。包含聚硅酸形式的二氧化硅作为阻燃剂的纤维素纤维或人造丝纤维明确排除在外，这是由于此类纤维具有较低的纤维拉伸强度。另外，尽管此类纤维为良好的成炭剂，但是相对而言它们的垂直燃烧性能劣于包含磷化合物或其它阻燃剂的纤维。
[0023]人造纤维为本领域所熟知的，并且为一般由再生纤维素组成的人造丝纤维，此外还具有其中取代基已取代羟基中不超过15%的氢的再生纤维素。它们包括由粘胶法、铜氨法、以及现在淘汰的硝化纤维法和皂化醋纤法制成的纱线；然而，在一个优选的实施例中利用粘胶法。一般来讲，人造丝由木浆、棉短绒、或溶解于粘胶纺丝溶液中的其它植物性物质来获得。将溶液挤出为酸盐凝固浴并拉伸成连续长丝。多组这些长丝可形成纱线或者切割成短纱并进一步加工成短纤纱。如本文所用，人造丝纤维包括已知为莱赛尔纤维的那些。
[0024]阻燃剂可如下掺入人造丝纤维中:将阻燃剂化学物质加入纺丝溶液中并将阻燃剂纺丝到人造丝纤维中，用阻燃剂涂覆人造丝纤维，使人造丝纤维接触阻燃剂并使纤维吸收阻燃剂，或者通过使阻燃剂掺入人造丝纤维中或掺入有人造丝纤维的任何其它方法。一般来讲，包含一种或多种阻燃剂的人造丝纤维命名为“FR”，其用于阻燃剂。在一个优选的实施例中，阻燃人造丝具有纺入的阻燃剂。
[0025]阻燃人造丝具有高回潮率，据信其向织物提供舒适性组分。阻燃人造丝纤维可包含多种可商购获得的阻燃剂中的一种或多种；其包括例如含磷化合物，如购自Sandoz的Sandolast 9000u等。尽管多种化合物可用作阻燃剂，但是在一个优选的实施例中，阻燃剂基于磷化合物。有用的阻燃人造丝纤维以商品名DFG “Flame-resistant viscose rayon”购自Daiwabo Rayon C0., Ltd.(Japan)。另一种有用的阻燃人造丝纤维以商品名ViscoseFR 购自 Lenzing AG (也已知为 Lenzing FR?，购自 Lenzing Fibers, Austria)。
[0026]所谓变性聚丙烯腈纤维是指由主要包含丙烯腈的聚合物制成的丙烯酸类合成纤维。优选地，聚合物为包含30至70重量％的丙烯腈和70至30重量％的含卤素乙烯基单体的共聚物。所述含卤素乙烯基单体为至少一种选自例如氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、偏二溴乙烯等的单体。可共聚乙烯基单体的例子是丙烯酸、甲基丙烯酸、此类酸的盐或酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯等。
[0027]优选的变性聚丙烯腈纤维为与偏二氯乙烯组合的丙烯腈共聚物，所述共聚物还具有用于改善的阻燃性的氧化锑或锑氧化物。此类有用的变性聚丙烯腈纤维包括但不限于如美国专利3，193，602中所公开的具有2重量％三氧化锑的纤维，如美国专利3，748，302中所公开的由含量为至少2重量％并且优选不大于8重量％的各种氧化锑制得的纤维，以及如美国专利5，208, 105&5, 506, 042中所公开的具有8至40重量％锑化合物的纤维。
[0028]取决于掺杂锑衍生物的含量，纱线内的变性聚丙烯腈纤维提供具有通常至少28的极限氧指数的阻燃炭化纤维。变性聚丙烯腈纤维还阻止由于暴露于火焰而对纱线的损伤传播。尽管高度阻燃，但是变性聚丙烯腈纤维本身向纱线或由纱线制成的织物提供的拉伸强度不足以在暴露于电弧时提供期望的抗裂开程度。其本身也不提供按照ASTM D6413的测试方法根据NFPA2112或ASTM F1506要求所述的足够的炭化性能。
[0029]当用于纱线中时，添加尼龙纤维对织物提供改善的耐磨性。尼龙为长链合成聚酰胺，其具有重复的酰胺基(-NH-C0-)作为聚合物链的整体部分，尼龙的两个常见例子为尼龙66，其为聚己二酰己二胺；和尼龙6，其为聚己内酰胺。其它尼龙可包括由11-氨基十一烷酸制成的尼龙11 ;和由六亚甲基二胺和癸二酸的缩合产物制成的尼龙610。在一些优选的实施例中，尼龙为尼龙610、尼龙6、尼龙66或它们的混合物。[0030]当使用间位芳族聚酰胺纤维时，在一些实施例中，期望使用结晶度在约20%至50 %范围内的纤维。间位芳族聚酰胺纤维向纱线或由纱线制成的织物提供附加拉伸强度。变性聚丙烯腈纤维与间位芳族聚酰胺纤维的组合高度阻燃，但是向纱线或由纱线制成的织物提供的拉伸强度不足以在暴露于电弧时提供期望的抗裂开程度。在一些实施例中，间位芳族聚酰胺纤维的结晶度为至少20%并且更优选至少25%。为了便于形成最终纤维而例证起见，结晶度的实际上限为50% (尽管认为较高的百分比是合适的)。一般来讲，结晶度将在25%至40%的范围内。具有该结晶度的商业间位芳族聚酰胺纤维的例子为购自E.1.du Pont de Nemours&Company, ffilimington, Delaware StJ Nomexκ Τ450。
[0031]间位芳族聚酰胺纤维的结晶度通过两种方法中的一种来确定。第一种方法用于无空隙纤维而第二种方法用于并非完全不含空隙的纤维。
[0032]间位芳族聚酰胺的结晶度百分数在第一种方法中通过首先利用优良的、基本上无空隙的样本产生用于结晶度的线性校准曲线来确定。就此类无空隙样本而言，比体积(I/密度)可利用两相模型与结晶度直接相关。样本的密度在密度梯度柱中测量。测量通过X-射线散射方法确定为非结晶的间位芳族聚酰胺膜并发现其具有1.3356g/cm3的平均密度。然后根据X-射线晶胞的尺寸测得的完全结晶间位芳族聚酰胺样品的密度为1.4699g/Cm30 一旦建立了这些0%和100%的结晶度端点，任何已知密度的非空白实验样品的结晶
度可根据这一线性关系进行测定:
[0033]
【权利要求】
1.热防护服制品，包含具有与纬纱相异的经纱的机织物，所述织物形成所述制品的内表面和外表面；所述织物还具有经面或纬面斜纹组织，其中: a)所述制品的大部分外表面为第一纱线，其为所述织物中的经纱，并且所述制品的大部分内表面为第二纱线，其为所述织物中的纬纱，或者 b)所述制品的大部分外表面为第一纱线，其为所述织物中的纬纱，并且所述制品的大部分内表面为第二纱线，其为所述织物中的经纱；并且 其中形成所述制品的大部分外表面的所述第一纱线包含亲水性纤维和第一阻燃纤维，其中至少25重量％的所述纱线为亲水性纤维；并且其中形成所述制品的大部分内表面的所述第二纱线包含至少80重量％的疏水性的第二阻燃纤维。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述经面斜纹组织为1/2、2/1、1/3或3/1斜纹组织。
3.根据权利要求1所述的制品，其中所述亲水性纤维为纤维素纤维、毛纤维、或它们的混合物。
4.根据权利要求3所述的制品，其中所述纤维素纤维为人造丝纤维、粘胶纤维、棉纤维、莱赛尔纤维、或它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的制品，其中所述纤维素纤维提供有阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一阻燃纤维或第二阻燃纤维为变性聚丙烯腈纤维、芳族聚酰胺纤维、聚芳唑纤维、聚砜纤维、或它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一纱线或第二纱线中的任一者或二者包含变性聚丙烯腈纤维与纤维素纤维的共`混物。
8.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一纱线或第二纱线中的任一者或二者包含阻燃人造丝与芳族聚酰胺纤维的共混物。
9.根据权利要求1所述的制品，其中: i)形成大部分外表面的所述第一纱线包含40%莱赛尔纤维、50%变性聚丙烯腈纤维和10%对位芳族聚酰胺纤维；并且 ii)形成大部分内表面的所述第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。
10.根据权利要求1所述的制品，其中: i)形成大部分外表面的所述第一纱线包含50%阻燃人造丝纤维、30%间位芳族聚酰胺纤维和20%尼龙纤维；并且 ii)形成大部分内表面的所述第二纱线包含100%间位芳族聚酰胺纤维。
11.热防护服制品，包含具有与纬纱相异的经纱的机织物，所述织物形成所述制品的内表面和外表面；所述织物还具有经面或纬面斜纹组织， 其中: a)所述制品的大部分外表面为第一纱线，其为所述织物中的经纱，并且所述制品的大部分内表面为第二纱线，其为所述织物中的纬纱，或者 b)所述制品的大部分外表面为第一纱线，其为所述织物中的纬纱，并且所述制品的大部分内表面为第二纱线，其为所述织物中的经纱；并且 其中形成所述制品的大部分外表面的所述第一纱线包含至少25重量％的亲水性第一阻燃纤维；并且其中形成所述制品的大部分内表面的所述第二纱线包含至少80重量％的疏水性的第二阻燃纤维。
12.根据权利要求11所述的制品，其中所述亲水性第一阻燃纤维为聚工二唑纤维。
13.根据权利要求11所述的制品，其中所述第一纱线还包含耐磨纤维。
14.根据权利要求13所述的制品，其中所述耐磨纤维为尼龙纤维。
15.由单层经面斜纹组织织物制成的连身工作服、衬衫、或裤子制品，所述织物具有与纬纱相异的经纱，所述织物形成所述制品的内表面和外表面；并且其中: a)所述制品的大部分外表面为第一纱线，其为所述织物中的经纱，并且所述制品的大部分内表面为第二纱线，其为所述织物中的纬纱， 或者 b)所述制品的大部分外表面为第一纱线，其为所述织物中的纬纱，并且所述制品的大部分内表面为第二纱线，其为所述织物中的经纱； 并且 其中形成所述制品的大部分外表面的所述第一纱线包含: i)亲水性纤维和第一阻燃纤维，其中至少25重量％的所述纱线为亲水性纤维，或者 ii)至少25重量％的亲水性第一阻燃纤维；并且 其中形成所述制品的大部分内表面的所述第二纱线包含至少80重量％的疏水性的第二阻燃纤维。
【文档编号】D03D13/00GK103764885SQ201280041380
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年6月18日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】R.朱 申请人:纳幕尔杜邦公司