專利名稱：有改善的耐撕裂、耐切割和耐磨蝕性能的阻燃織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于防護(hù)服、尤其可用于消防隊(duì)員的、稱為消防隊(duì)員鎧甲(turnout gear)的服裝的織物，但這樣的織物和服裝也可用于那些工人可能暴露于需要火災(zāi)和火焰防護(hù)的磨蝕性和機(jī)械上粗糙的環(huán)境的工業(yè)用途。這些包括外套、衣褲相連工作服、夾克、和/或褲子的服裝可以提供對(duì)火災(zāi)、火焰和熱量的防護(hù)。
背景技術(shù)：
美國消防隊(duì)員常用的大多數(shù)消防隊(duì)員鎧甲包含三層，每層都執(zhí)行一種各異的功能。外層織物通常由耐火性芳香族聚酰胺纖維例如聚(間苯二甲酰間苯二胺)(MPD-I)或聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)(PPD-T)或這些纖維與耐火性纖維例如聚苯并咪唑(PBI)的混紡紗制成。與該外層織物毗鄰的是一種水分阻透層，常用水分阻透層包括CrosstechPTFE膜在機(jī)織MPD-I/PPD-T基材上的層壓體、或氯丁橡膠在纖維性機(jī)織聚酯/棉基材上的層壓體。與該水分阻透層毗鄰的是一種一般包含一個(gè)耐熱纖維絮墊的隔熱襯里。
該外層起到初始防火的作用，而隔熱襯里和水分阻透層則能防護(hù)熱應(yīng)力。
由于外層提供了基本防御，因而理想的是這個(gè)外層是耐久的、能耐受磨蝕、在粗糙環(huán)境中不撕裂或割破。本發(fā)明提供了這樣一種耐火的而且有改善的撕裂屬性、切割屬性、和磨蝕屬性的織物。
先有技術(shù)上描述的許多利用裸鋼絲和簾線的織物主要用來作為鎧裝織物。例如，WO 972776 9(Bourgois等人)公開了一種包含多根捻在一起的鋼簾線的防護(hù)性紡織品織物。WO 200186046(Vanassche等人)公開了一種包含用來為防護(hù)性紡織品提供耐切割性能或增強(qiáng)作用的鋼元件的織物。這些鋼元件是要么一種單股鋼絲、一束非加捻鋼絲、要么一種加捻鋼纖維簾線。GB 2324100(Soar)公開了一種從加捻多股纜制作的防護(hù)材料，該纜可以縫到一層或多層Kev1ar上而形成一種單元材料。裸金屬絲的使用提出了加工挑戰(zhàn)和服裝美學(xué)(舒適和手感)問題，是所不希望的。
U.S.4,470,251(Bettcher)公開了一種通過將許多合成纖維紗例如尼龍和芳香族聚酰膠卷繞在多股不銹鋼絲和高強(qiáng)度合成纖維例如芳香族聚酰胺的芯上制作的耐切割紗，和一種由該卷繞紗制作的安全服裝。
U.S.5,119,512(Dunbar等人)公開了一種由耐切割紗制作的防護(hù)性織物，該紗包含兩種各異的非金屬纖維，其中至少一種是可撓曲的且固有地耐切割的，另一種在莫氏硬度計(jì)上有三莫(Mohs)以上的硬度水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種由多種紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含一種主體織物紗組分、一種其拉伸強(qiáng)度比該主體織物紗組分大至少20％的合成防撕裂紗組分、和一種包含有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的耐切割紗組分，主體織物紗組分、防撕裂紗組分、和耐切割紗組分全都包含至少一種紗，且每種紗組分都因交織正交紗組分而區(qū)別于毗鄰紗組分。較好，該防撕裂紗組分可以包含變形或膨化的連續(xù)長絲紗。該防撕裂紗較好是從一種由耐火纖維制作的紗制成的，較好的耐火纖維是從聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)制作的。該防撕裂紗組分，除含有從耐火纖維制作的紗外，也可以含有數(shù)量為可高達(dá)該防撕裂紗組分的20wt％的尼龍纖維。較好，該耐切割紗組分中皮/芯紗的切段纖維皮包含從聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)制作的切段纖維，且該無機(jī)芯包含金屬纖維。這種耐切割紗組分紗的切段纖維皮可以含有耐切割切段纖維，而且除該耐切割切段纖維外也可以含有數(shù)量為可高達(dá)該耐切割紗組分紗的20wt％的尼龍纖維。該主體織物紗組分包含耐火纖維的紗，且較好除耐火纖維外還含有數(shù)量為可高達(dá)該主體織物的20wt％的尼龍纖維。
本發(fā)明的一種實(shí)施方案涉及一種可用于從正交經(jīng)緯紗組分制作的防護(hù)服的機(jī)織織物，包含一種主體織物紗組分、一種其拉伸強(qiáng)度比該主體織物紗組分大至少20％的合成防撕裂紗組分、和一種包含有合成纖維皮和無機(jī)芯的紗的耐切割紗組分，該主體織物紗組分、防撕裂紗組分、和耐切割紗組分全都在該織物中包含單股或合股的經(jīng)紗和緯紗，且其中每第五～第九正交經(jīng)紗和緯紗成分是一個(gè)防撕裂紗組分。較好，耐切割紗組分配置于經(jīng)紗和緯紗兩者中的每一個(gè)防撕裂紗組分之間。該防撕裂紗組分可以含有變形或膨化的連續(xù)長絲紗。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方案涉及一種由正交紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含一組主體織物紗組分、一種其拉伸強(qiáng)度比該主體織物紗組分大至少20％的合成防撕裂紗組分、和一種包含有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的耐切割紗組分，該主體織物紗組分、防撕裂紗組分、和耐切割紗組分全都包含至少一種紗且每種紗組分都因交織正交紗組分而區(qū)別于毗鄰紗組分，所述防撕裂紗組分正交于該耐切割紗組分。該防撕裂紗組分可以含有一種變形或膨化的連續(xù)長絲紗。
本發(fā)明也涉及從經(jīng)紗組分和緯紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物的制造工藝，包含從一種主體織物紗組分和一種耐切割紗組分織造一種織物，該耐切割紗組分包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗，和把一種其拉伸強(qiáng)度比該主體織物紗組分大至少20％的合成防撕裂紗組分插入該織物的每第五至第九經(jīng)紗和緯紗組分。
在另一種實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及從正交紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物的制造工藝，包含從一種主體織物紗組分織造一種織物，把一種防撕裂紗組分插入該織物的每第五～第九紗組分形成一種合成防撕裂紗組分的平行陣列，每個(gè)組分都有比該織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度，并以正交于平行防撕裂紗組分陣列的方式向該織物中插入一種耐切割紗組分平行陣列，每一種耐切割紗組分都包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明織物中通過交織正交經(jīng)紗組分分開的緯向上一些可能紗組分的說明。
圖2是一種有切段纖維皮/無機(jī)芯構(gòu)造的耐切割紗的說明。
圖3是本發(fā)明織物的一種實(shí)施方案的說明。
圖4是本發(fā)明織物的另一種實(shí)施方案的說明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的織物，與先有技術(shù)織物相比，兼?zhèn)涓纳频哪颓懈钚阅芎透纳频哪退毫研阅?，且較好有改善的耐磨蝕性能。該織物是使用已知的織物織造機(jī)織造的，而且可以摻入各種類型的防護(hù)服和服裝中。這些織物典型地有4～12盎斯/平方碼的單位重量范圍，而且可以是任何一種正交織紋，然而，平紋組織和2×1斜紋組織是較好的織紋。
本發(fā)明包含三種類型的紗組分—一種主體織物紗組分、一種防撕裂紗組分、和一種耐切割紗組分。如本文中所指，紗組分可以是一種紗、一種合股線、或一種紗組合、或一種合股線組合。一般來說，處于一種機(jī)織織物的一個(gè)方向上的每種紗組分都通過交織正交紗組分而區(qū)別于該相同方向上的毗鄰紗組分。例如，在平紋組織中，經(jīng)紗組分和緯紗組分相互交織，其中，該經(jīng)紗組分從該緯紗組分上面和下面穿過，勾勒出每個(gè)緯紗組分的外形，使其區(qū)別于毗鄰緯紗組分。同樣，毗鄰經(jīng)紗組分交替變換與該緯紗交織的方向；即，第一個(gè)經(jīng)紗組分將從一個(gè)緯紗組分上面穿過，第二個(gè)毗鄰經(jīng)紗組分將從該同一緯紗組分下面穿過。這種交替交織動(dòng)作在整個(gè)織物中重復(fù)進(jìn)行，產(chǎn)生了經(jīng)典的平紋組織結(jié)構(gòu)。因此，該緯紗組分也勾勒出每個(gè)經(jīng)紗組分的外形，使其區(qū)別于毗鄰經(jīng)紗組分。在斜紋組織中，經(jīng)紗組分和緯紗組分有相同的轉(zhuǎn)換，盡管經(jīng)紗組分和緯紗組分的實(shí)際交織較少。在2×1斜紋組織中，該織紋的偏移交錯(cuò)交織結(jié)構(gòu)意味著一個(gè)經(jīng)紗組分從不止一個(gè)緯紗組分上穿過，并在該織物中周期性地處于直接毗鄰另一個(gè)經(jīng)紗組分的位置。然而，該經(jīng)紗組分和緯紗組分仍然是彼此勾勒外形的，盡管它們?cè)谠摽椢镏惺瞧苹蚪诲e(cuò)的，而且這些紗組分可以通過檢查而清楚地確認(rèn)。
典型地說，該織物的主要部分是從主體織物紗組分制成的，這些組分通常包含那些含有耐火纖維的紗?！澳突鹄w維”這一術(shù)語，如本文中所使用的，系指含有碳和氫兩者的聚合物的切段纖維或長絲纖維，它們也可以含有其它元素如氧和氮，而且它們有LOI 25以上。
適用的耐火纖維包括聚(間苯二甲酰間苯二胺)(MPD-I)、聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)(PPD-T)、聚苯并咪唑(PBI)、聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)、和/或這些纖維的共混物或混合物。對(duì)于改善的耐磨蝕性能來說，該主體織物紗組分可以有除該耐火纖維外至多20wt％、較好低于10wt％尼龍纖維。該主體織物紗組分較好是含有60wt％PPD-T纖維和40wt％PBI纖維的短纖維紗。該主體織物紗組分的較好形式和尺寸是(英制)棉紗支數(shù)在16/2～21/2范圍內(nèi)的上述組成的股線。
該織物的防撕裂紗組分可用于給該織物提供撕裂強(qiáng)度，而且有比主體織物紗組分的拉伸強(qiáng)度大至少20％的拉伸強(qiáng)度。該防撕裂紗組分典型地含有至少一種也是耐火的連續(xù)復(fù)絲紗。適用的耐火纖維包括從芳族聚酰胺例如聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)(PPD-T)、聚(間苯二甲酰間苯二胺)(MPD-T)及其它高強(qiáng)度聚合物例如聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)制造的纖維和/或這些纖維的共混物或混合物。該防撕裂紗組分較好含有1～3種紗。如果將一種紗用于該防撕裂紗組分，則該種紗必須有比主體織物紗組分的拉伸強(qiáng)度大至少20％的拉伸強(qiáng)度；如果將三種紗用于該防撕裂紗組分，則這合并的三種紗必須有比該主體織物紗組分的拉伸強(qiáng)度大至少20％的拉伸強(qiáng)度。如果使用不止一種紗作為該防撕裂紗組分，則這些紗可以合股在一起，也可以不合股就使用。該防撕裂紗組分的總旦值在200旦～1500旦范圍內(nèi)，且適合用于該防撕裂紗組分的紗的旦值在200～1000旦范圍內(nèi)。該防撕裂紗組分也可以有與該耐火紗組合的、或除該耐火紗外的至多20％尼龍纖維，以改善耐磨蝕性能。
較好使用變形的連續(xù)長絲600旦PPD-T紗作為本發(fā)明的防撕裂紗組分。也較好的是，該防撕裂紗組分中使用的連續(xù)復(fù)絲紗是變形或膨化的，以使這些長絲多根并合和在該紗中產(chǎn)生一種無規(guī)纏結(jié)的環(huán)結(jié)構(gòu)。業(yè)內(nèi)已知的、能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種工藝稱為噴氣變形，其中，使用加壓空氣或某種其它流體來重排該長絲束并沿該紗的長度產(chǎn)生環(huán)和弓。在一種典型的工藝中，把要膨化的復(fù)絲紗以比其脫離噴嘴更大的速度進(jìn)料到一個(gè)變形噴嘴中。加壓空氣沖擊該長絲束，產(chǎn)生環(huán)并以無規(guī)方式使該長絲纏結(jié)。為了本發(fā)明的目的，理想的是超喂速率為14～25％，可用范圍為5～30％這一量級(jí)。以這種超喂速率使用膨化工藝，會(huì)產(chǎn)生一種與喂進(jìn)該變形噴嘴中的紗相比有每單位長度更高重量或旦值的多根合并紗。已發(fā)現(xiàn)，每單位長度的重量增加應(yīng)當(dāng)在3～25wt％范圍內(nèi)，且較好增加10～18wt％。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明織物的制造中最有用的膨化紗較好在200～1000旦范圍內(nèi)、更好在300～600旦范圍內(nèi)。這些環(huán)和纏結(jié)產(chǎn)生了一種有一些類似于仿短纖維紗的表面特征的連續(xù)長絲紗。
本發(fā)明織物的耐切割紗組分含有至少一種有皮/芯構(gòu)造的紗，其中該皮包含合成纖維且該芯包含無機(jī)纖維。皮中的纖維包含合成切段纖維，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生一種更舒適的紗。較好，該皮中的合成纖維包含耐切割纖維，后者可包括任何數(shù)目的、從聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)(PPD-T)及其它高強(qiáng)度聚合物例如聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)及其混合物或共混物制造的纖維。較好的是，該耐切割纖維也是耐火的，且較好的阻燃劑和耐切割纖維是PPD-T纖維。該皮也可以在能容忍由于其它材料而引起的耐切割性能下降的程度上包括一些其它材料的纖維。該耐切割紗組分也可以有與該耐切割紗組合的或除該耐切割紗外的至多20wt％尼龍纖維，用于改善耐磨蝕性能。
該紗的芯含有至少一種無機(jī)纖維。該芯中可用的無機(jī)纖維包括玻璃纖維或者從金屬或合金制造的纖維。該金屬纖維芯可以是一種單股金屬纖維或若干金屬纖維，如同特定情況所需要或所希望的。較好的芯纖維是一種從不銹鋼制造的單股金屬纖維。所謂金屬纖維系指從一種延性金屬例如不銹鋼、銅、鋁、青銅等制造的纖維或金屬絲。這些金屬纖維一般是連續(xù)金屬絲且直徑的10～150μm，且較好直徑為25～75μm。
構(gòu)成該皮的切段纖維可以圍繞金屬纖維芯纏繞或紡紗。若為纏繞，則該切段纖維一般呈以已知手段例如環(huán)錠紡紗、包纏紡紗、噴氣紡紗、自由端紡紗等進(jìn)行松散地緊縮或紡紗、然后以足以實(shí)質(zhì)上被覆該芯的密度纏繞該金屬芯的切段纖維形式。若為紡紗，則該切段纖維皮是用任何一種適用皮/芯紡紗工藝?yán)鏒REF紡紗或所謂Murata噴射紡紗或另一種包芯紡紗工藝在金屬纖維芯上直接形成的。該皮中存在的阻燃性PPD-T切段纖維有5～25μm直徑而且可以有2～20cm、較好4～6cm的長度。一旦該切段纖維纏繞或紡在該芯上，這些有較好金屬纖維芯的皮/芯紗一般是1～50wt％金屬，其總線密度為100～5000dtex。
圖2是一種可以用于本發(fā)明耐切割紗組分的耐切割紗7的說明。這種紗有一種配置在無機(jī)芯纖維8周圍的切段纖維皮9。這種織物的耐切割紗組分可以從一種合股線組合形成，盡管只要求這種合股線組合中的紗之一有皮/芯構(gòu)造。例如，若該耐切割紗組分是有三種紗的，則這三種紗可以加捻或彼此合股而形成一種合股線。然而，只要求這三種紗之一有皮/芯構(gòu)造。同樣，例如，若該耐切割紗組分是有四種紗的，則這四種紗可以配對(duì)然后加捻或彼此合股而形成兩種合股線。然而，只要求這四種紗之一有皮/芯構(gòu)造。合股線是只以通常在5～10捻轉(zhuǎn)或捻回/英寸范圍內(nèi)的少量捻度合在一起的紗。這種低加捻量提供一種緊縮而均衡的紗，而不用另一種紗來完全被覆或纏繞一種紗。
該耐切割紗組分中其余的紗可以有幾乎任何一種構(gòu)造，但希望的是它們主要包含耐火材料，從而保持該服裝的耐火性。具體地說，這些其余紗可以從芳族聚酰胺切段纖維或連續(xù)芳族聚酰胺長絲制成，而且可以含有其它纖維和材料。然而，必須認(rèn)識(shí)到的是，這樣的其它材料的存在可能會(huì)降低該織物的阻燃性和/或耐切割性能。典型地說，這些其余紗可以有200～2000dtex范圍內(nèi)的線密度，且單根長絲或纖維有0.5～7dtex、較好1.5～3dtex的線密度。
該耐切割紗組分的較好構(gòu)造是從2種皮/芯紗制成的合股線，其中，每種紗的皮都是切段長度為1.89cm的切段纖維PPD-T，芯是1.5密爾直徑不銹鋼。較好的紗有16/2～21/2的(英制)棉紗支數(shù)(664～465旦)。任選地，該皮/芯紗，除皮中的阻燃性耐切割纖維外，還可以有至多10wt％-以皮纖維重量為基準(zhǔn)多達(dá)20wt％-尼龍，以提供改善的耐磨蝕性能。
圖1說明通過交織正交經(jīng)紗組分而分開的一些可能緯紗組分。從諸如短纖維紗集制作的主體織物紗組分1顯示為是由交織的經(jīng)紗組分6而與其它主體織物紗組分1、防撕裂紗組分3、和耐切割紗組分2這樣一些組分分開的。耐切割紗組分2顯示為從2種短纖維皮/無機(jī)芯耐切割紗制作的一種合股線，這些紗中顯示的無機(jī)芯不是按比例尺繪制的，而是加以放大而用于說明目的。圖1中也顯示了各種其它類型的紗組分。例如，將一種耐切割紗組分4顯示為從2種短纖維皮/芯耐切割紗制作的一種合股線和可以從2種短纖維紗制作的另一種合股線的一種組合。也顯示的是一種從一種單絲和2種合股線的組合制造的主體織物紗組分5，每種合股線都是從2種短纖維紗制作的。類似的紗組分類型可以存在于經(jīng)向上。
本發(fā)明的機(jī)織織物典型地以主體織物紗組分為主，其防撕裂紗組分和耐切割紗組分僅足以使該織物能在該織物的意向用途上表現(xiàn)出來即可。由于大多數(shù)機(jī)織織物一般都有正交的經(jīng)紗組分和緯紗組分，因而較好的是在經(jīng)向和緯向上都有防撕裂紗組分和耐切割紗組分。進(jìn)而，希望的是使防撕裂紗組分在整個(gè)織物中的經(jīng)向和緯向上都有分布，因此，由防撕裂紗組分賦予的耐久性在整個(gè)織物上是均勻的。進(jìn)而，相信，最有用的織物是當(dāng)該防撕裂紗組分在該織物中分布為該織物中每第五至第九正交經(jīng)緯紗組分時(shí)制造的，較好的間隔為每第七經(jīng)緯紗組分有一個(gè)防撕裂紗組分。如果高比例的主體織物紗組分是從短纖維紗制作的，則理想的是使分布于經(jīng)緯向上的防撕裂紗膨化或變形。
也希望的是，該耐切割紗組分在該織物的正交經(jīng)向和緯向上都有充分分布。為方便起見，該耐切割紗組分可以在經(jīng)向和緯向上都配置于每個(gè)防撕裂紗組分之間。圖3是本發(fā)明織物的一種實(shí)施方案的說明，圖中顯示這些經(jīng)緯紗組分寬闊地分離開而且為說明目的而加以簡化。防撕裂紗組分10在經(jīng)向和緯向上都出現(xiàn)，而且在該織物中是作為每第八組分存在的。主體織物紗組分11在經(jīng)緯向上都出現(xiàn)在各防撕裂紗組分之間，且耐切割紗組分12在經(jīng)緯向上都出現(xiàn)在各防撕裂紗組分之間。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的機(jī)織織物包含主體織物紗組分、合成防撕裂紗組分、和耐切割紗組分，其中，該防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度，該耐切割紗組分包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗，且該防撕裂紗組分正交于該耐切割紗組分。該防撕裂紗組分可以含有一種變形或膨化的連續(xù)長絲紗。圖4是這種織物類型的說明。防撕裂紗組分10只出現(xiàn)在經(jīng)向上，所有其它經(jīng)紗都是主體織物紗組分11。耐切割紗組分12與更多的主體織物紗組分11一起出現(xiàn)在緯向上。
本發(fā)明織物的制造工藝包含從一種主體織物紗組分和一種包含有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的耐切割紗組分織造一種織物，和向該織物中在每第五至第九經(jīng)緯組分插入一種有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度的合成防撕裂紗組分。
有正交紗組分的本發(fā)明機(jī)織織物的制造工藝的另一種實(shí)施方案包含從一種主體織物紗組分織造一種織物，向該織物中在每第五至第九紗組分插入一種合成防撕裂組分，在該織物中產(chǎn)生一種合成防撕裂紗組分的平行陣列，每個(gè)組分都有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度，和向該織物中以正交于該平行防撕裂紗組分陣列的方式插入一種耐切割紗組分平行陣列，每個(gè)耐切割紗組分都包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗。
本發(fā)明織物可用于且可摻入防護(hù)服、尤其可用于消防隊(duì)員、稱為消防隊(duì)員鎧甲的服裝。該服裝也可用于工業(yè)用途，其中，工人可能暴露于磨蝕性的和機(jī)械上嚴(yán)酷的、需要火災(zāi)和火焰防護(hù)的環(huán)境。該服裝可以包括外套、衣褲相連工作服、夾克、褲子、袖套、圍裙、及其它需防護(hù)火災(zāi)、火焰和熱的服裝類型。
試驗(yàn)方法熱防護(hù)性能試驗(yàn)(TPP)織物在熱和火焰方面的預(yù)測(cè)防護(hù)性能是使用“熱防護(hù)性能試驗(yàn)”NFPA 2112測(cè)定的。將一個(gè)火焰以規(guī)定熱通量(典型地84kW/m2)對(duì)準(zhǔn)一段在水平位置上安裝的織物。該試驗(yàn)使用一臺(tái)銅栓式量熱計(jì)測(cè)定從熱原經(jīng)由樣品透過的熱能，該織物與熱源之間沒有間隔。試驗(yàn)終點(diǎn)表征為達(dá)到用Stoll&Chianta(“Transactions New York AcademyScience”，1971，33 p649-670)發(fā)展的簡化模式預(yù)測(cè)的二度皮膚燒傷所需要的時(shí)間。在這種試驗(yàn)中給一個(gè)樣品指派的值稱為TPP值，是達(dá)到該終點(diǎn)所需要的總熱能，或達(dá)到所預(yù)測(cè)燒傷的直接熱源暴露時(shí)間乘以入射熱通量。TPP值越高，表示隔熱性能越好。制備一種三層測(cè)試樣品，其組成為外層織物(本發(fā)明)、水分阻透層和熱襯里。水分阻透層是附著到一種2.7oz/yd2(92g/m2)Nomex/Kevlar纖維基材上的Crosstech膜，該熱襯里由絎縫列一種3.2oz/yd2(108g/m2)Nomex短纖維紗布上的三層射流噴網(wǎng)法1.5oz/yd2(51g/m2)片材組成。
耐磨蝕性能試驗(yàn)?zāi)湍ノg性能是按照ASTM方法D3884-80，在一臺(tái)可購自TeledyneTaber公司(455 Bryant St.，North Tonawanda，N.Y.14120)的Taber耐磨蝕性能試驗(yàn)機(jī)上以一個(gè)H-18輪、500g負(fù)荷測(cè)定的。Taber耐磨蝕性能報(bào)告為直至破裂的循環(huán)數(shù)。
耐切割性能試驗(yàn)?zāi)颓懈钚阅苁前凑铡坝糜跍y(cè)定防護(hù)服中使用的材料的耐切割性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”ASTM Standard F 1790-97測(cè)定的。在該試驗(yàn)進(jìn)行中，將一個(gè)切割刀口在規(guī)定力下從安裝在一個(gè)心軸上的樣品上拉過一次。以若干種不同的力，記錄從初始接觸點(diǎn)到割穿所拉過的距離，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，并加以歸一化以確認(rèn)進(jìn)刀量的一致性。將歸一化的力報(bào)告為耐切割力。切割刀口是刀刃長70mm的不銹鋼刀片。進(jìn)刀量是通過在試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)用400g負(fù)荷在一種氯丁橡膠校準(zhǔn)材料上校準(zhǔn)的。每個(gè)切割試驗(yàn)都使用新切割刀口。該樣品是一枚在與經(jīng)向和緯向偏離45度的方向上切割成50×100mm的長方形織物。心軸是一種半徑38mm的圓形導(dǎo)電棒，用雙面膠帶將樣品安裝到該心軸上。該切割刀口以與該心軸的縱軸成直角的方式從該心軸上的織物上拉過。當(dāng)該切割刀口與該心軸發(fā)生電接觸時(shí)記錄為割穿。
撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)撕裂強(qiáng)度測(cè)定是按照ASTM D5587-96進(jìn)行的。這種試驗(yàn)方法涵蓋使用一臺(tái)記錄等速伸長(CRE)型拉伸試驗(yàn)機(jī)按梯形程序進(jìn)行的紡織品織物撕裂強(qiáng)度測(cè)定。用這種試驗(yàn)方法測(cè)定的撕裂強(qiáng)度要求該撕裂在測(cè)試之前就開始。樣品在該梯形的最小底的中心處切一個(gè)裂口以開始撕裂。把這個(gè)有標(biāo)記的梯形的非平行邊夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)的平行夾具上。使夾具的分離不斷增大，以施加一個(gè)力使得該撕裂在整個(gè)樣品上傳播。同時(shí)，記錄所顯現(xiàn)的力。從自記圖表記錄儀或微處理機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計(jì)算能使該撕裂繼續(xù)進(jìn)行的力。提供梯形撕裂強(qiáng)度的兩個(gè)計(jì)算單峰力和五個(gè)最高峰值力的平均。本專利的實(shí)施例使用單峰力。
抓樣強(qiáng)度試驗(yàn)抓樣強(qiáng)度測(cè)定，即織物或其它片狀材料的斷裂強(qiáng)度和伸長的測(cè)定，是按照ASTM D5034進(jìn)行的。將一個(gè)100mm(4.0英寸)寬樣品中心位置安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具中，施加一個(gè)力直至該樣品斷裂。從機(jī)器標(biāo)尺或與試驗(yàn)機(jī)接口的計(jì)算機(jī)上得到該試樣的斷裂力和伸長率值。
實(shí)施例實(shí)施例1本發(fā)明的高度耐切割和耐久織物制備如下。從合股16/2短纖維線制作一種主體織物紗組分。每種短纖維線都包含50wt％PPD-T(Kevlar)纖維—來自E.I.du Pont de Nemours&Co.，Inc.的1.5dpf、48mm(1.89英寸)切段纖維；40wt％PBI-1.5dpf、51mm(2英寸)切段纖維；和10wt％尼龍切段纖維-T200，來自E.I.du Pontde Nemours&Co.Inc.的1.1dpf、38mm(1.5英寸)切段纖維。這些紗線是通過使這些切段纖維經(jīng)由慣常棉系統(tǒng)加工混紡成線制作的。
從皮/芯紗制作一種耐切割紗組分，其中，每種紗中的皮都是與以上所列相同的纖維按50wt％/40wt％/10wt％混紡比的PPD-T/PBI/尼龍切段纖維混紡紗，且芯是1.5密爾不銹鋼單絲。將PPD-T、PBI、和尼龍纖維喂進(jìn)短纖維環(huán)錠紡紗加工中使用的標(biāo)準(zhǔn)梳棉機(jī)，制作已梳棉條。該已梳棉條用兩道拉伸(頭道/末道拉伸)法加工成熟條，并在粗紗機(jī)上加工以制作一種粗紗支數(shù)。然后，將粗紗與鋼絲一起喂進(jìn)細(xì)紗機(jī)中，形成一種皮/芯紗結(jié)構(gòu)。皮/芯線是將兩根粗紗環(huán)錠紡紗并在臨加捻前插入鋼芯產(chǎn)生的。該粗紗是約5900dtex(1hank count)。在本實(shí)施例中，該鋼芯是在臨進(jìn)入最終牽伸輥之前置于兩根拉伸的粗紗之間的中心。16/1cc線是每條都使用3.5捻度系數(shù)產(chǎn)生的。然后，將16/1cc單線合股成16/2cc以形成一種穩(wěn)定的紗和進(jìn)一步織造用耐切割紗組分。防撕裂紗組分包含一種800旦MPD-I(Nomex纖維，可購自E.I.du Pont de Nemours&Co.Inc.)變形復(fù)絲紡。使用這些紗組分制作一種2×1斜紋織物。經(jīng)紗組分是從含有鋼芯PPD-T/PBI/尼龍紗的耐切割紗組分制作的。緯紗組分是PPD-T/PBI/尼龍紗，然而緯向的每第8紗組分換成一個(gè)防撕裂紗組分，即2根800旦MPD-I變形長絲紗。當(dāng)測(cè)試這種織物時(shí)，顯示出是一種沒有耐切割紗組分或防撕裂紗組分的織物的耐切割性能的4倍和耐磨蝕性能的2倍。由于MPD-I變形長絲的緣故，緯向的撕裂強(qiáng)度增加了一倍。
實(shí)施例2織物構(gòu)造同實(shí)施例1，所不同的是防撕裂組分的2根MPD-I變形長絲紗換成2根600旦PPD-T長絲紗。這制造了一種耐撕裂性能甚至更高的織物。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，其撕裂強(qiáng)度比一種沒有防撕裂組分的產(chǎn)品的撕裂強(qiáng)度高3倍。
實(shí)施例3制造一種有7×2防撕裂平紋構(gòu)造的織物來說明本發(fā)明織物。制造一種總英制棉紗支數(shù)的16/2s、90wt％PPD-T和10wt％尼龍的皮以及1.5密爾不銹鋼絲芯的合股鋼增強(qiáng)PPD-T/尼龍紗用于耐切割紗組分(CRYC)。這些紗中的兩根變成這種織物的耐切割紗組分。將防撕裂紗組分(RYC)與從2根變形600旦PPD-T連續(xù)長絲制成的紗組合。將2根PPD-T/PBI混紡切段纖維紗合股，制造一種總英制棉紗支數(shù)為16/2的主體織物紗，該P(yáng)PD-T占該混紡紗的60wt％，其余是PBI。這些合股主體織物紗中的2根變成主體織物紗組分(BFYC)。
7×2防撕裂織物是通過按下列順序織造經(jīng)紗組分和緯紗組分構(gòu)造的，7系指每個(gè)防撕裂紗組分之間的紗組分?jǐn)?shù)，2系指防撕裂紗組分中紗的數(shù)目RYC/CRYC/BFYC/BFYC/CRYC/BFYC/BFYC/CRYC/RYC。
所得到的織物有良好的耐切割性能、耐磨蝕性能和高撕裂強(qiáng)度。在265℃5分鐘的熱處理進(jìn)一步改善了耐磨蝕性能，這是由于尼龍收縮并鎖住高模量PPD-T纖維的緣故。由于較膨松的織物結(jié)構(gòu)，3個(gè)實(shí)施例全都也有相同單位面積重量時(shí)較高的TPP。
表1

權(quán)利要求
1.從各紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含a)一種主體織物紗組分，b)一種有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度的合成防撕裂紗組分，和c)包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的一種耐切割紗組分，該主體織物紗組分、防撕裂紗組分、和耐切割紗組分全都包含至少一種紗，且每種紗組分都通過交織正交紗組分而區(qū)別于毗鄰紗組分。
2.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分包含一種變形或膨化的連續(xù)長絲紗。
3.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分是從一種包含聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)纖維的紗制作的。
4.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分包含一種從耐火纖維制作的紗。
5.權(quán)利要求4的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分，除一種從耐火纖維制作的紗外，還以該防撕裂紗組分的至多20wt％的數(shù)量包含尼龍纖維。
6.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該耐切割紗組分紗的切段纖維皮包含從聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)制作的切段纖維，且該無機(jī)芯包含金屬纖維。
7.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該耐切割紗組分紗的切段纖維皮包含耐切割切段纖維。
8.權(quán)利要求7的機(jī)織織物，其中，該耐切割紗組分紗，除耐切割切段纖維外，還以該耐切割紗組分紗的至多20wt％的數(shù)量包含尼龍纖維。
9.權(quán)利要求1的織物，其中，該主體織物紗組分包含耐火纖維紗。
10.權(quán)利要求9的機(jī)織織物，其中，該主體織物紗組分紗，除耐火纖維外，還以該主體織物紗的至多20wt％的數(shù)量包含尼龍纖維。
11.從正交經(jīng)紗組分和緯紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含a)一種主體織物紗組分，b)一種有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度的合成防撕裂紗組分，和c)包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的一種耐切割紗組分，該主體織物紗組分、防撕裂紗組分、和耐切割紗組分全都包含該織物中單股或合股的經(jīng)紗和緯紗，且其中每第5～第9正交經(jīng)緯紗組分是一種防撕裂紗組分。
12.權(quán)利要求11的機(jī)織織物，其中，耐切割紗組分在經(jīng)向和緯向上都配置于每個(gè)防撕裂紗組分之間。
13.權(quán)利要求11的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分包含一種變形或膨化的連續(xù)長絲紗。
14.從正交紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含a)一種主體織物紗組分，b)一種有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度的合成防撕裂紗組分，和c)包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的一種耐切割紗組分，該主體織物紗組分、防撕裂紗組分、和耐切割紗組分全都包含至少一種紗，且每種紗組分都通過交織正交紗組分而區(qū)別于毗鄰紗組分，所述防撕裂紗組分正交于所述耐切割紗組分。
15.權(quán)利要求14的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分包含一種變形或膨化的連續(xù)長絲紗。
16.從經(jīng)紗組分和緯紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物的制造工藝，包含a)從一種主體織物紗組分和一種耐切割紗組分織造一種織物，該耐切割紗組分包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗，和b)向該織物中在每第5～第9經(jīng)紗組分和緯紗組分插入一種有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度的合成防撕裂紗組分。
17.從正交紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物的制造工藝，包含a)從一種主體織物紗組分織造一種織物，b)向該織物中在每第5～第9紗組分插入一種合成防撕裂紗組分，產(chǎn)生一種防撕裂紗組分平行陣列，每個(gè)組分都有比該主體織物紗組分大至少20％的拉伸強(qiáng)度，和c)以正交于該平行防撕裂紗組分陣列的方式向該織物中插入一種耐切割紗組分平行陣列，每個(gè)耐切割紗組分都包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗。
全文摘要
一種由多種紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含主體織物紗組分、其拉伸強(qiáng)度比該主體織物紗組分大至少20％的合成防撕裂紗組分、和一種包含有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的耐切割紗組分，主體織物紗組分、防撕裂紗組分和耐切割紗組分全都包含至少一種紗，且每種紗組分都因交織正交紗組分而區(qū)別于毗鄰紗組分。
文檔編號(hào)D02G3/44GK1656265SQ03811940
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者R·朱, R·H·楊 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司