專利名稱：耐切割織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及要用于防護(hù)服物品中的耐切割織物。該織物之所以耐切割是由于以一種能提供舒適以及保護(hù)的特定方式組合的耐切割合成纖維和金屬纖維的緣故。
背景技術(shù)：
美國專利No.5,287,690、No.5,248,548、No.4,470,251、No.4,384,449、和No.4,004,295全都公開了有金屬纖維芯和高強(qiáng)度合成纖維包裝的紗用來制造用于耐切割服裝物品中的織物的用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用至少一種紗的至少一種紗束制成的一種耐切割織物，其中，該紗包含至少兩股該紗束中至少一股具有包含耐切割短纖維皮和金屬纖維芯的皮/芯構(gòu)造；且該紗束中至少一股有耐切割芳族聚酰胺纖維但無金屬纖維。


圖1是本發(fā)明織物的一種表達(dá)。
圖2是本發(fā)明織物中纖維束的一種表達(dá)。
圖3是本發(fā)明織物中纖維束內(nèi)一種有以耐切割短纖維的皮和以金屬纖維為芯的皮/芯構(gòu)造的紗的一種表達(dá)。
具體實施例方式
耐切割織物對于覆蓋物和服裝等的保護(hù)來說非常重要。例如，耐切割手套多年來一直是集約型開發(fā)工作的課題。連同耐切割性能一起，往往重要的或理想的是，織物顯示出高耐用性和可撓曲性；而且它們有舒適的手感。本發(fā)明的織物是高度耐切割的、耐用的、和可撓曲的；而且具有一種導(dǎo)致非常舒適和有效的防護(hù)服裝的柔軟性。
本發(fā)明織物中耐切割性能的一個來源是芳族聚酰胺纖維。該織物也含有金屬纖維，這增加了耐切割能力。只用金屬纖維制成的織物是硬挺的和難以操作的，并產(chǎn)生沉重、不舒適、和磨蝕性的耐切割服裝。然而，以本發(fā)明方式與芳族聚酰胺纖維組合的金屬纖維可以用來制造防護(hù)服用耐切割織物；而且該織物是舒適的、非磨蝕性的以及耐切割的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，非常少量的金屬纖維就能使該織物的耐切割性能提高到令人驚訝的程度。
參照附圖，圖1是用織物圖案顯示的、有紗束1的本發(fā)明織物的一種表達(dá)。紗束1可以相同也可以不同。如果該織物是針織的，則任何適當(dāng)針織圖案都是可接受的。耐切割性能和舒適性受到針織緊密度影響，而該緊密度可以進(jìn)行調(diào)整，以滿足任何特定需要。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，單面平針和毛圈針織圖案是耐切割性能和舒適性的一種非常有效組合。
圖2是本發(fā)明織物中使用的、包括紗3和4的紗束1的一種表達(dá)。紗束1包括至少一種紗，而且可以有多達(dá)6種紗或更多。一般較好的是3種紗。紗束1中的紗通常是加捻的，但加捻不是必要的。
作為紗束1中紗的一個實例，紗3可以只從芳族聚酰胺纖維制成，而且該纖維可以是連續(xù)的長絲，也可以是其并捻短纖維。紗3當(dāng)然可以包括其它材料例如棉花或尼龍等的一些纖維，但必須認(rèn)識到該紗的耐切割性能可能因此類其它材料的存在而降低。紗3，無論是從連續(xù)長絲還是從短纖維制成，都有300～2000dtex(分特)的線密度，而且個體單絲或個體纖維有0.5～7dtex、較好1.5～3dtes的線密度。紗3由至少2股組成。
作為紗束1中紗的一個實例、紗4可以制作得包括至少一種金屬纖維芯。除該金屬纖維芯外，紗4還可以有一個芳族聚酰胺纖維皮，要么作為連續(xù)長絲要么作為并捻短纖維。紗4的皮也可以包括一些其它材料的纖維達(dá)到使耐切割性能降低的程度，這是由于該其它材料是可以忍受的。紗4是由至少2股制成的。
圖3是紗4中一股(圖2)的表達(dá)。股5有所謂皮/芯構(gòu)造，包含金屬纖維芯6和芳族聚酰胺纖維皮7。金屬纖維芯6可以是一根金屬纖維或若干根金屬纖維，如同對于某一特定情況而言所需要或希望的。芳族聚酰胺纖維皮7可以是在金屬纖維芯6周圍供給、纏繞、或紡制的。如果是供給的，則該芳香族聚酰胺纖維一般呈連續(xù)長絲形式，其中多根長絲圍繞金屬纖維芯6以與該芯的軸幾乎垂直的角度供應(yīng)一層或多層以覆蓋該芯。如果是纏繞的(wrapped)，則該芳族聚酰胺纖維一般呈用已知手段例如環(huán)錠紡、包纏紡、噴氣紡、自由端紡等松散紡制的短纖維形式，然后以足以實質(zhì)性覆蓋該芯的密度纏繞該芯周圍。如果是紡制的，則該芳族聚酰胺纖維是用任何一種適當(dāng)?shù)钠?芯紡工藝?yán)鏒REF紡或所謂Murata噴氣紡或另一種芯紡工藝在金屬纖維芯6上直接形成的短纖維。
有金屬纖維芯的股，例如股5，一般是1～50重量％金屬，總線密度為100～5000dtex。沒有金屬纖維芯的股，例如紗3中那樣，其線密度一般為100～5000dtex。這些股中存在的芳族聚酰胺纖維，無論是連續(xù)長絲還是短纖維，都有5～25μm的直徑和0.5～7dtex的線密度。切段芳族聚酰胺纖維可以是2～20cm長、較好4～6cm長的。
本發(fā)明織物中使用的紗束必須包括至少一股無金屬纖維的芳族聚酰胺纖維和至少一股包含一個芳族聚酰胺纖維皮和一個金屬纖維芯的皮/芯構(gòu)造材料。
本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維一般是對位芳族聚酰胺纖維。所謂對位芳族聚酰胺纖維系指從對位芳族聚酰胺聚合物形成的纖維；且聚(對苯二甲酰對苯二胺)(PPD-T)是較好的對位芳族聚酰胺聚合物。所謂PPD-T系指從對苯二胺和對苯二甲酰氯的等摩爾聚合得到的均聚物，也指從摻入了少量其它二胺的對苯二胺和摻入了少量其它二酰氯的對苯二甲酰氯得到的共聚物。作為一般規(guī)則，其它二胺和其它二酰氯的使用量可以多達(dá)對苯二胺或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊募s10摩爾％，或者也許稍高，唯一先決條件是，其它二胺和二酰氯沒有任何會干擾該聚合反應(yīng)的反應(yīng)性基團(tuán)。PPD-T也指因摻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對苯二甲酰氯而得到的共聚物；唯一先決條件是，這些其它芳香族二胺和芳香族二酰氯是以不對該對位芳族聚酰胺的性能產(chǎn)生有害影響的數(shù)量存在的。
該纖維中的對位芳族聚酰胺可以使用添加劑，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該芳族聚酰胺可以共混可多達(dá)10重量％的其它聚合物材料，或者可以使用有多達(dá)10％其它二胺代替該芳族聚酰胺的二胺或多達(dá)10％其它二酰氯代替該芳族聚酰胺的二酰氯而得到的共聚物。
對位芳族聚酰胺纖維一般是通過該對位芳族聚酰胺的一種溶液經(jīng)由毛細(xì)管擠塑到一種凝固浴中紡絲的。在聚(對苯二甲酰對苯二胺)的情況下，該溶液的溶劑一般是濃硫酸，該擠塑一般是經(jīng)由氣隙進(jìn)入一種冷的水基凝固浴。這樣的工藝是眾所周知的，而且不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。
所謂金屬纖維系指從一種延性金屬例如不銹鋼、銅、鋁、青銅等制成的纖維或金屬絲。不銹鈉是較好的金屬。該金屬纖維一般是連續(xù)金屬絲。該金屬纖維是直徑10～150μm的，較好是直徑25～75μm的。
這些股，無論包括金屬纖維芯與否，都可以有一些加捻。這些紗也會有一些加捻，而且紗的加捻一般與股的加捻相反。一般來說，紗束中沒有加捻。在股或紗任何一種中，加捻一般是每厘米2～10捻回。
本發(fā)明的織物提供耐切割性能與舒適度之間的一種平衡。芳族聚酰胺纖維提供本發(fā)明織物的初級耐切割性能，然而，總體耐切割性能和耐切割性能的改善是金屬纖維與芳族聚酰胺纖維組合的結(jié)果。為了提高耐切割性能，可以將另外的金屬纖維導(dǎo)入該織物中。本發(fā)明的金屬纖維與芳族聚酰胺纖維組合的一個令人驚訝的方面涉及通過在用來制作織物的紗束的所有各股中添加一個或兩個有金屬芯的股而得到的耐切割性能的提高。在一束總共六股中有至少一股且不足四股芳族聚酰胺纖維皮/金屬纖維芯構(gòu)造的織物顯示出耐切割性能與舒適度的一種特別有效組合。
芳香聚酰胺纖維為本發(fā)明的織物提供舒適度；而且，從舒適度觀點(diǎn)來看，較好的是并捻切段芳族聚酰胺纖維。在本發(fā)明織物中，芳族聚酰胺纖維用來覆蓋和屏蔽該金屬纖維以免接觸外部器物。金屬纖維是通過在該織物的紗束中呈有限濃度而分布于該織物中的；而且金屬纖維是通過在一個紗束中、一種紗中、一個纖維股中用芳族聚酰胺纖維覆蓋而免于與其它材料的直接磨蝕接觸的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用于該織物建造的每個紗束的至少一股但并非所有股中有該金屬纖維分布時，織物撓曲性保持得最好。進(jìn)而，具有該芳族聚酰胺纖維皮/金屬纖維芯構(gòu)造的股，當(dāng)包括在成為用來制作該織物的紗束構(gòu)造的一部分的紗構(gòu)造中時，有效地防止該金屬纖維的暴露。有這樣一種織物構(gòu)造的紗束中的金屬纖維不會露出來劃傷外表面。
測試方法耐切割性能所使用的方法是ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1790-97“防護(hù)服中使用的材料的耐切割性能測定用標(biāo)準(zhǔn)測試方法”。在進(jìn)行該測試時，一個刀刃在規(guī)定力作用下橫貫一個裝在心軸上的樣品拉一次。以若干種不同的力，記錄從最初接觸到割穿所拉過的距離，并以力作為割穿距離的函數(shù)作圖。從該圖確定在25mm距離上割穿所需的力，并加以規(guī)范化以確認(rèn)進(jìn)刀量的一致性。規(guī)范化的力是作為耐切割力報告的。
刀刃是一種刀口70mm長的不銹鋼刀片。進(jìn)刀量是通過在測試開始和結(jié)束時在一種氯丁橡膠校準(zhǔn)材料上使用400g負(fù)荷來校正的。每次切割試驗都使用新刀刃。
樣品是一片在偏離經(jīng)向和緯向45度切割成50×100mm的長方形織物。
心軸是一根半徑38mm的導(dǎo)電性圓棒，樣品用雙面膠帶固定到心軸上。刀刃在以與該心軸的縱軸成直角橫貫該心軸上的織拉。當(dāng)?shù)度信c該心軸發(fā)生接觸時，記錄為割穿。
舒適度舒適度測試一定是非常主觀的。在與本發(fā)明有關(guān)的舒適度測試中，把要測試的所有織物的50×50cm2樣品以隨機(jī)方式放在桌上。要求測試執(zhí)行者感受每個樣品，并將其按舒適度等級1～5分成5組，其中，5級是最舒適的。測試執(zhí)行者將所有織物樣品分極，取等級的平均值，并報告于以下表中。
實施例織物用各種各樣的皮/芯紗針織，其中，該芯是有各種不同直徑的不銹鋼單絲。
芳族聚酰胺組成是杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours andCompany)以商品名Kevlar970型切段芳族聚酰胺纖維銷售的約3.8cm長且每根絲1.6dtex的聚(對苯二甲酰對苯二胺)纖維。
該芳族聚酰胺纖維經(jīng)由一臺短短纖維環(huán)錠紡紗加工用標(biāo)準(zhǔn)梳理機(jī)進(jìn)料，制成梳理紗條。該梳理紗條利用兩道并條(頭道/末道并條)加工成熟條，并在粗紗機(jī)上加工，制成一種一亨司粗紗。然后，將該粗紗分成四份—四分之一與四根鋼芯中每一根一起使用。
通過將該粗紗的兩端環(huán)錠紡并在臨加捻前插入該鋼芯，生產(chǎn)出皮-芯股。該粗紗是約5900dtex(算作一亨司)。在這些實施例中，鋼芯是在臨進(jìn)入最終牽伸輥之前置于兩個并條粗紗端之間的中心位置的。使用每條(item)3.25捻度系數(shù)生產(chǎn)10/ls cc股。
使用四種不銹鋼芯1. 35μm鋼單絲；2. 50μm鋼單絲；3. 75μm鋼單絲；而且一股全部用芳族聚酰胺纖維制成而無芯。
使用以上所述金屬芯股中每一種和全芳族聚酰胺股制成三種不同的紗。每一種鋼芯都制成下列紗紗A每根絲1.6dtex的芳族聚酰胺纖維的2個590dtex股以s捻方式合股，其中，一股有鋼芯，另一股沒有。
紗B每根絲1.6dtex的芳族聚酰胺纖維的2個590dtex股以s捻方式合股，其中，兩股都有鋼芯。
紗C每根絲1.6dtex的芳族聚酰胺纖維的2個590dtex股以s捻方式合股，其中，兩股都沒有鋼芯。
用一臺標(biāo)準(zhǔn)Sheima Seiki手套針織機(jī)把10/2s紗針織成樣品。調(diào)整該機(jī)器針織時間，以提供大約1米長的手套體—提供隨后切割試驗和磨蝕試驗用織物樣品。
樣品是通過向該手套針織機(jī)進(jìn)料三端10/2s制作的，得到約0.67kg/m2的織物樣品。
織物樣品以及紗含量和測試結(jié)果列于以下表中。
表35μm％ 耐切割舒適度金屬絲芯鋼 性能 等級6分之1 紗A紗C紗C21969 4.96分之3 紗A紗B紗C63182 4.56分之5 紗A紗B紗C10 3955 3.750μm金屬絲芯6分之1 紗A紗C紗C43202 4.26分之3 紗A紗B紗C13 6208 3.26分之5 紗A紗B紗C21 6844 2.275μm金屬絲芯6分之1 紗A紗C紗C85250 2.96分之3 紗A紗B紗C25 6593 1.36分之5 紗A紗B紗C41 7894 權(quán)利要求
1.一種耐切割織物，是用至少一種紗的至少一種紗束制成的，其中，該紗包含至少2股該紗束各股中至少一股具有包含一個耐切割短纖維皮和一個金屬纖維芯的皮-芯構(gòu)造；且該紗束各股中至少一股有耐切割纖維而無金屬纖維。
2.權(quán)利要求1的織物，其中，紗束中至少一束有三種紗。
3.權(quán)利要求2的織物，其中，這三種紗有總共六股，這六股中至少一股但不足四股具有包含一個耐切割短纖維皮和一個金屬纖維芯的皮-芯構(gòu)造。
4.權(quán)利要求3的織物，其中，這三種紗有總共六股，這六股中只有一股或兩股具有包含一個耐切割短纖維皮和一個金屬纖維芯的皮-芯構(gòu)造。
5.權(quán)利要求1的織物，其中，該耐切割短纖維是聚(對苯二甲酰對苯二胺)。
6.權(quán)利要求1的織物，其中，該紗束各股中至少一股但不足四股具有包含一個耐切割短纖維皮和一個金屬纖維芯的皮-芯構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種舒適的耐切割織物，其中，織物中的金屬纖維通過纏繞耐切割的短纖維而免于磨蝕暴露。
文檔編號D01D5/34GK1436255SQ01811144
公開日2003年8月13日 申請日期2001年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月16日
發(fā)明者R·朱, L·J·普里克特 申請人:納幕爾杜邦公司