聚烯烃纱线及其制造方法
【专利说明】聚烯烃纱线及其制造方法
[0001] 本发明涉及具有高强度的复丝超高分子量聚乙烯（UHMWPE)纱线及其制造方法。 本发明还涉及多种包含所述纱线的产品，本发明尤其涉及所述纱线在期望耐切割性的应用 中的用途，所述应用例如服装制品或耐用外衣制品例如手套、围裙、护腿、裤子、靴子、松紧 鞋、衬衫、夹克、外套、袜子、鞋、内衣、背心、防水长靴、帽子、防护手套等。本发明还涉及包含 在所描述的复丝纱线中的单丝。
[0002] 复丝UHMWPE纱线例如由WO2005/066401已知，其中公开了高性能的复丝聚乙烯 纱线，所述纱线具有非常好的机械性能和物理性能，例如高韧性、高模量、高耐磨和高抗蠕 变性。此外，即使当WO2005/066401的纱线包含大量丝线（filament)时，其也保持它们的 良好性能，从而使得它们非常适合用于多种半成品或者成品中，其实例包括绳索、绳线、渔 网、运动设备、医疗植入物和防弹复合材料。
[0003] 在上述半成品和成品中，用于使穿用者免受割伤的服装制品或耐用外衣制品形成 特殊的类别。例如，对于特定行业，当例如处理和加工食物时，个体穿着的手套和其它保护 性服装的耐切割性需要高于某一水平以至少使物品有使用资格。明显的实例包括肉类加工 业，其中保护性制品需要为穿着者提供提高的耐切割性水平，以及灵活性和触觉敏感性。
[0004] 因此，已观察到：虽然WO2005/066401的已知复丝纱线显示出许多非常好的性 能，但它们在一些应用（尤其是耐切割应用）中可具有欠佳的性能。因此，需要进一步改进 已知纱线，以向包含其的产品提供最佳耐切割性。特别地，需要更通用的耐切割织物，即能 够用在更宽的应用范围内的织物，在所述应用中它们的耐切割性是首要的。
[0005] 因此，本发明提供具有高韧性（例如，优选地至少30cN/dteX的韧性）且包含多根 纺纱超高分子量聚乙烯丝线的复丝纱线，其特征在于：任何一根所述纺纱丝线的纤度为至 少lOdtex。
[0006] 已观察到：本发明的纱线（下文中的本发明纱线）高度抗损伤和抗化学，并为包含 其的产品提供提高的耐切割性和/或舒适性。特别地，已观察到：包含含有本发明纱线的织 物的产品在处理油性或潮湿制品期间表现非常好，因为它们以最佳方式抵抗织物表面上的 液体积累。
[0007] "丝线"在本文中被理解为细长体，其长度尺寸远大于其横向尺寸，例如直径或宽 度和厚度的尺寸。典型地，丝线的横向尺寸使得所述横截面的最大尺寸与其最小尺寸之比 为至多5、优选地至多3。与多根丝线聚集形成单丝状产品的聚集体形成对比，丝线（也被 称为单丝）应被理解为：通过纺纱工艺穿过单一纺纱孔获得的单个细长体。术语"丝线"也 包括纤维实施方式，它可具有规则或不规则的横截面。丝线典型地具有连续长度，但为了某 些应用，可将它们加工成所谓的短切纤维，即，通常通过切割或牵切丝线获得的具有不连续 长度的丝线。为了实现本发明的目的，纱线是包含多根单独丝线的细长体。
[0008] 优选地，本发明纱线的丝线的纤度为至少12dtex、更优选地至少14dtex、甚至更 优选地至少16dtex、更优选地至少18dtex、最优选地至少22dtex。
[0009] 优选地，本发明纱线的韧性为至少35cN/dtex、更优选地至少40cN/dtex、最优选 地至少45cN/dteX。已观察到：这种高韧性纱线除了高度适合用于耐切割保护性服装之外， 它们还适合用于被设计为耐弹道冲击的服装。
[0010] 优选地，本发明纱线的纤度为至少50dtex、更优选地至少lOOdtex、最优选地至 少400dtex。由于实际原因，优选地，本发明纱线的纤度为至多5000dtex、更优选地至多 4000dtex、最优选地至多3000dtex。优选地，本发明纱线的丝线数目为至少5、更优选地至 少24、最优选地至少80。已观察到：利用资金和能量需求保守的（conservative)工艺可制 造纤度较高的本发明纱线。
[0011] 在优选的实施方式中，本发明纱线的韧性为至少30cN/dtex，且丝线的纤度为至少 12dtex、更优选地至少15dtex、最优选地至少20dtex。已观察到：这种纱线为包含其的产品 提供提尚的耐切割性。
[0012] 在另一方面，本发明提供复丝纱线，其具有高韧性（例如，优选地至少35cN/dteX 的韧性）且包含多根纺纱超高分子量聚乙烯丝线，其特征在于：任何一根所述纺纱丝线的 纤度为至少lOdtex、更优选地至少12dtex、最优选地至少15dtex。已观察到：这种纱线为 包含其的产品提供耐弹道冲击性。
[0013] 在另一种实施方式中，本发明纱线包含含有硬质填料的丝线。"硬质填料"在本文 中被理解为莫氏硬度为至少2. 5、更优选地至少4、最优选地至少6的填料。合适的硬质填 料的良好实例包括玻璃填料、矿物填料或金属填料。填料可具有任何形状，例如颗粒状、薄 片、针状、纤维状。在一个优选的实施方式中，硬质填料具有纤维状形状，且平均直径为至多 20微米、更优选地至多15微米、最优选地至多10微米。优选地，硬质纤维状填料的平均长 径比为至少3、更优选地至少6、甚至更优选地至少10,其中所述长径比是硬质纤维状填料 的长度和直径之比。通过使用扫描电子显微镜（SEM)照片可容易地测定硬质纤维状填料的 直径和长径比。对于直径，可以获得硬质纤维自身沿表面延伸的SEM照片并在100个随机 选择的位置测量直径，然后计算这样得到的100个值的平均数。对于长径比，可以获得一种 或多种纤维状填料的SEM照片并测量硬质纤维的长度。优选地，利用背散射电子获得SEM 照片。优选地，利用纺纱技术制造硬质纤维状填料。这种填料的优点是：其直径具有实质上 恒定的值，这可为本发明纱线提供用于耐切割产品中的卓越性能。
[0014] 本发明还涉及复丝纱线，其具有高韧性（例如，优选地至少12cN/dteX、更优选地 至少15cN/dtex、最优选地至少17cN/dtex的韧性）且包含多根纺纱超高分子量聚乙稀丝 线，其特征在于：任何一根所述纺纱丝线的纤度为至少lOdtex，且其中所述丝线包含硬质 填料。上文公开了硬质填料的优选实施方式。优选地，所述复丝的dtex为至少12、更优选 地至少14、甚至更优选地至少16、最优选地至少18。
[0015] 本发明纱线还可包含由不同于UHMWPE的合成材料制成的丝线和由天然材料制成 的丝线，所述纱线优选地具有不连续长度，即天然短切纤维。天然短切纤维的实例包括但不 限于纤维素、棉、麻、羊毛、蚕丝、黄麻、剑麻、椰子和亚麻等的纤维，其中棉是优选的。天然丝 线的实例包括金属丝、玻璃丝线等等。已观察到：包含棉花和本发明的丝线的纱线显示出非 常好的舒适性。合成聚合物丝线的实例包括但不限于由下列制造的那些：例如聚酰胺和聚 芳酰胺，例如聚（对亚苯基对苯二甲酰胺）（被称为KevlarK );聚（四氟乙烯）（PTFE);聚 {2,6-二咪唑并-[4,513-4'，5'6]吡啶-1，4(2,5-二羟基）苯撑}(被称为115);聚（对-苯 撑-2, 6-苯并二噁唑）（PB0)(被称为Zylon? );聚（六亚甲基己二酰胺）（被称为尼龙 6, 6);聚（4-氨基丁酸）（被称为尼龙6);聚酯，例如聚（对苯二甲酸乙二醇酯），聚（对苯 二甲酸丁二醇酯）和聚（对苯二甲酸1，4-亚环己基二甲醇酯）；聚乙烯醇。合成丝线的优 选实例包括具有连续和/或不连续长度的聚酯和/或聚酰胺丝线。
[0016] 本发明还涉及包含本发明纱线的织物。
[0017] 本发明的织物（下文中的本发明织物）可具有本领域已知的任何结构，例如纺 织、针织、褶叠（plaited)、编织或无纺或其组合。纺织织物可以包括平织织物、罗纹织 物、席织织物和斜织织物等。针织织物可以是炜编的织物（例如单面针织物或双面针织 物）或经编的织物。无纺织物的实例是毛毯。"HandbookofTechnicalTextiles"，ISBN 978-1-59124-651-0的第4、5、6章中描述了纺织、针织或无纺织物的其它实例及其制造方 法，其公开内容被并入本文作为参考。相同手册的第11章（更具体在第11.4. 1段中）描 述了编织织物的种类和实例，其公开内容通过引用被并入本文。
[0018] 优选地，本发明织物是针织织物，更优选是纺织织物，甚至更优选地，纺织织物被 构造成每单位长度和总截面直径的重量很小。已观察到：与具有相同结构的已知织物相比， 这种织物每单位表面覆盖面积显示出低重量和程度提高的的柔韧度和柔软性，同时具有改 进的耐切割性。
[0019] 本发明还涉及制品，具体涉及包含本发明织物的服装制品或耐用外衣制品。这样 的制品的实例包括但不限于手套、围裙、护腿、裤子、靴子、松紧鞋（gator)、衬衫、夹克、外 套、袜子、鞋、内衣、背心、防水长靴、帽子、防护手套等。
[0020] 本发明还涉及本发明织物在服装制品或耐用外衣制品中的用途，具体涉及在上述 实例中的用途。
[0021] 具体地，本发明涉及包含本发明织物的手套。已观察到：本发明的手套可显示出良 好的舒适性和透气性。优选地，本发明手套所包含的织物是