專利名稱：輕質(zhì)防護服裝的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于防護衣的纖維混紡紗、用這種混紡紗制成的輕質(zhì)織物、用這種混紡紗或織物制成的防護制品，以及制備該織物的方法。本發(fā)明的防護織物和制品具有舒適性與高效防電弧和暴燃危險的獨特結(jié)合，并具有令人喜愛的外觀。特別是這些織物可加工成具有類似于諸如勞動布織物的傳統(tǒng)衣服織物的外觀和感覺。
相關(guān)技術(shù)描述有多種商品可用于防護電弧和暴燃。加拿大魁北克省蒙特利爾市的DIFCO Performance Fabrics，Inc.以商品名“Genesis”銷售完全由包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的Nomex462型短纖維制成的深藍色織物。Southern Mills，Inc.，Union City，GA以商品名“AtEase 950”和“Defender 950”銷售同樣完全由Nomex462型短纖維制成的單色云杉綠防護織物。這些織物具有良好的電弧防護性能，但通常認為它們不如傳統(tǒng)衣料舒適，因為它們幾乎完全由芳族聚酰胺纖維組成。
Southern Mills還以商品名“ComfortBlend”銷售品藍防護織物，它由35％(重量)阻燃人造短纖維和65％(重量)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的Nomex462型短纖維的緊密摻和物制成。阻燃人造短纖維的加入提高了這種織物的舒適性，但損害了它的電弧防護性能。
Workrite Uniform Company，Oxford，CA銷售一種描述成“denimjean cut pant(勞動布工作服短褲)”的服裝(Style#410-NMX-85-DN)。這種服裝被認為由織物經(jīng)紗方向為NomexN-302型短纖維(包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維)；緯紗方向為NomexT-462型短纖維(包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維)的織物制成。這種織物雖然有良好的電弧防護性能，但沒有宜人的外觀，而且通常都很不舒服，因為它幾乎完全由芳族聚酰胺纖維組成。
眾所周知，芳族聚酰胺織物比傳統(tǒng)的衣料更難染色，而且芳族聚酰胺纖維的百分比結(jié)晶度顯著影響待染色纖維的染色程度。芳族聚酰胺纖維的結(jié)晶度越高，則越難以染色。由于芳族聚酰胺纖維結(jié)晶度的差異，使賦予這種芳族聚酰胺織物普通棉制勞動布織物的外觀特別困難。通過將棉纖維與間芳族聚酰胺纖維混紡而簡單地加入棉并不能很好地解決這一問題。必須對棉進行化學處理，使其具有阻燃性能。這種處理在織物形式下進行，會使織物變硬并降低織物的柔順性。這樣就使由該織物制成的任何防護服裝比未經(jīng)處理的織物制成的服裝更不舒服。
因此需要不僅具有良好的電弧和暴燃防護性能，而且具有接近類似勞動布織物的傳統(tǒng)織物的外觀和手感的織物。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于防護服裝的纖維混紡紗，以及用這種纖維混紡紗制成的織物和防護制品。這種纖維混紡紗包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維、結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維，以及阻燃纖維素纖維。本發(fā)明的一個實施方案涉及由包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第一種紗和包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第二種紗制成的防護服裝用織物。優(yōu)選的是第一種紗和第二種紗在織物中相互橫截。
本發(fā)明還涉及通過在織物中摻入包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維；著色、染色或有色的結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維；以及阻燃纖維素纖維的纖維混紡紗；然后將織物中的纖維染色來制造防護服裝用織物的方法。這種制造織物的方法的一個實施方案包括在織物中摻入(i)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第一種紗，和(ii)包含著色、染色或有色的結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第二種紗，所述第一種紗與第二種紗橫截，并將織物中的纖維染色。
同樣出乎意料地發(fā)現(xiàn)，如果在兩個獨立步驟中對成形后的織物染色，其中一個步驟是將阻燃纖維素纖維染色，而另一個步驟是將間芳族聚酰胺纖維染色，就能獲得改進的電弧防護性能。
因此，本發(fā)明還涉及制造防護服裝用織物的方法，包括a)在織物中摻入(i)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第一種紗，和(ii)包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第二種紗，所述第一種紗與第二種紗橫截，以及不論順序的b)將織物中的纖維素纖維染色，c)將織物中的間芳族聚酰胺纖維染色。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，這種織物將具有基于每平方碼的盎司數(shù)計算至少為每平方厘米1.30，更優(yōu)選1.40卡路里的電弧防護額定值(根據(jù)ASTM F-1959)。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及纖維混紡紗、防護織物和這種織物的制造方法，以及用結(jié)晶的和非晶態(tài)的間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的結(jié)合制成的防護制品。這種防護織物和制品在工人對電弧和暴燃的防護中特別有用。
“纖維混紡紗”指兩種或多種纖維以任何方式的結(jié)合。包括但不限于至少兩種短纖維的緊密摻和物和混合物；一種纖維類型的短纖維紗與另一種纖維類型的另一種短纖維紗的簡單結(jié)合；具有兩種或多種摻和在紗中的纖維類型的連續(xù)多絲紗；以及一種纖維類型的連續(xù)長絲紗與另一種纖維類型的另一種連續(xù)長絲紗的簡單結(jié)合?！熬o密混紡紗”指兩種或多種纖維在紡紗前摻和在一起。
纖維混紡紗優(yōu)選由短纖維長度最多10英寸的短纖維制成。一般有50-85％(重量)，優(yōu)選60-75％(重量)的混紡紗由間芳族聚酰胺纖維制成。低于50％(重量)被認為不能提供足夠的電弧防護性能。阻燃纖維素纖維的含量一般應(yīng)該達到混紡紗的15-50％(重量)，優(yōu)選25-40％(重量)，以保證理想的織物外觀。結(jié)晶和非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的含量百分比通?；旧舷嗤?，然而實際的平衡可在任一種間芳族聚酰胺成分的1/3-2/3范圍內(nèi)。
本發(fā)明的纖維混紡紗包括本身阻燃的間芳族聚酰胺纖維。“芳族聚酰胺纖維”指由一種或多種芳族聚酰胺制成的一種或多種纖維，其中至少85％的酰胺(-CONH-)鍵與兩個芳環(huán)直接連接。芳族聚酰胺通過芳族二?；扰c芳族二胺反應(yīng)，在酰胺溶劑中產(chǎn)生酰胺鍵來形成。芳族聚酰胺纖維可用任何數(shù)量的干紡或濕紡方法紡制，然而US3063966、3227793、3287324、3414645、3869430、3869429、3767756和5667743說明了可用于制備能用于本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維的有用紡絲方法。
兩種常用類型的芳族聚酰胺纖維包括(1)間芳族聚酰胺纖維，其中一種由聚(間苯二甲酰間苯二胺)組成，也稱為MPD-1，和(2)對芳族聚酰胺纖維，其中一種由聚(對苯二甲酰對苯二胺)組成，也稱為PPD-T。間芳族聚酰胺纖維目前可以多種形式從E.I.du Pont deNemours，Wilmington，Delaware以商品名Nomex商購?？缮藤彽腘omexT-450是100％的間芳族聚酰胺纖維；NomexT-455是95％的Nomex間芳族聚酰胺纖維與5％Kevlar對芳族聚酰胺纖維的短纖維混紡紗；而NomexT-462是93％的Nomex間芳族聚酰胺纖維、5％Kevlar對芳族聚酰胺纖維與2％碳芯尼龍纖維的短纖維混紡紗。NomexN302是93％紡絲廠上色的Nomex間芳族聚酰胺纖維、5％紡絲廠上色的Kevlar對芳族聚酰胺纖維與2％碳芯尼龍纖維的短纖維混紡紗。另外，間芳族聚酰胺纖維以分別由Teijin，Ltd.，Tokyo，Japan和Unitika，Ltd.，Osaka，Japan制造的商品名為Conex和Apyeil的不同類型獲得。
當間芳族聚酰胺纖維從溶液中紡成紗、急冷并在低于玻璃化溫度的溫度下干燥，而不另外加熱或化學處理時，僅形成了很低水平的結(jié)晶度，在用于本發(fā)明時稱為“非晶態(tài)”間芳族聚酰胺纖維。這種纖維在用拉曼(Raman)散射技術(shù)測量纖維結(jié)晶度時，具有低于15％的百分比結(jié)晶度。在本發(fā)明中，“結(jié)晶的”間芳族聚酰胺纖維是用拉曼散射技術(shù)測量纖維結(jié)晶度時具有大于25％的百分比結(jié)晶度的纖維。本文中的NomexT-450和NomexN302中的間芳族聚酰胺纖維具有26-30％的百分比結(jié)晶度，被認為是結(jié)晶的；NomexT-462和NomexT-455中的間芳族聚酰胺纖維具有5-10％的百分比結(jié)晶度，被認為是非晶態(tài)的。
非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維可通過利用加熱或化學措施結(jié)晶。結(jié)晶度水平可通過在聚合物的玻璃化溫度或高于該溫度的熱處理來提高。這種加熱一般通過使纖維在拉伸狀態(tài)下與加熱輥接觸一段時間，以足以賦予纖維期望的結(jié)晶度水平來實施。纖維中的結(jié)晶度水平也可通過對纖維的化學處理來提高。具體而言，非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維可通過在染色載體存在下將纖維染色來結(jié)晶，該染色載體是提高結(jié)晶度的活性劑。此外，染色載體的化學作用可用于提高已經(jīng)進行熱處理的纖維的結(jié)晶度，從而符合本發(fā)明關(guān)于結(jié)晶的定義。
結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維與非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的混紡紗與阻燃纖維素纖維結(jié)合。阻燃纖維素短纖維由一種或多種纖維素纖維與一種或多種阻燃化合物組成。諸如人造絲、乙酸酯、三乙酸酯和lyocell的纖維素纖維是本領(lǐng)域公知的，纖維素纖維是衍生自纖維素的纖維的統(tǒng)稱。這些纖維比芳族聚酰胺纖維更冷色和具有更高的回潮率，用這些纖維可制成舒適的服裝。這種阻燃纖維也很容易用制備傳統(tǒng)外觀的衣料的普通染色方法染色。
盡管纖維素纖維比本身阻燃的纖維更柔軟也更便宜，但它并不是天生就阻燃的。為了提高這些纖維的阻燃能力，可在纖維素纖維中摻入一種或幾種阻燃劑或與阻燃劑混合。這種阻燃劑可通過將阻燃劑紡入纖維素纖維中、用阻燃劑涂覆纖維素纖維、使纖維素纖維與阻燃劑接觸并纖維素纖維吸收阻燃劑，或在纖維素纖維中摻入阻燃劑或與阻燃劑混合的任何其他方法來摻入。這種阻燃劑有許多，包括例如某些磷化合物，象Sandolast 9000，目前可從Sandoz商購，某些銻化合物等。一般而言，包含一種或幾種阻燃劑的纖維素纖維賦予標記“FR”，表示阻燃劑。因此，諸如FR人造絲、FR乙酸酯、FR三乙酸酯和FRlyocell的阻燃纖維素纖維可用于本發(fā)明。阻燃纖維素纖維還可以諸如芬蘭的Sateri Oy提供的Visil的各種商標獲得。Visil纖維在纖維素支撐結(jié)構(gòu)中包含聚硅酸形式的二氧化硅，其中聚硅酸含有硅酸鋁部位。制備這種阻燃纖維素纖維的方法通常公開在例如US 5417752中。另一種可用的FR人造絲從Lenzing AG以名稱Viscose FR獲得(也作為Lenzing Fibers of Austria提供的Lenzing FR公知)。制備這種阻燃人造絲纖維的方法通常公開在例如US 5609950中。
優(yōu)選的阻燃纖維素纖維是阻燃人造絲。人造絲是本領(lǐng)域公知的，是各種改性纖維素溶液通過擠壓或拉伸該纖維素溶液而制得的長絲的統(tǒng)稱。制造人造絲的纖維素基底由木漿獲得。
本發(fā)明的纖維混紡紗優(yōu)選還含有少量對芳族聚酰胺纖維，以提高阻燃強度并降低熱收縮率。對芳族聚酰胺纖維目前可以商標Kevlar從E.I.du Pont de Nemours，Wilmington，Delaware獲得，以及以商標Twaron從Teijin Ltd.，Tokyo，Japan獲得。為了本發(fā)明的目的，從Teijin Ltd.，Tokyo，Japan獲得的、由共聚(對亞苯基/3，4’-二苯基酯對苯二甲酰胺)制成的Technora纖維被認為是對芳族聚酰胺纖維。纖維混紡紗中對芳族聚酰胺纖維的含量可高達約25％(重量)，然而，優(yōu)選的是對芳族聚酰胺纖維的含量低于約10％(重量)或更低。
本發(fā)明的纖維混紡紗非必需地還包含約1-5％(重量)通過US4612150(De Howitt)和US 3803453(Hull)中描述的方法照此提供的導電纖維或長絲，其中導電纖維包含了其中分散了給纖維提供抗靜電導電性的炭黑或其等價物的纖維。優(yōu)選的抗靜電纖維是碳芯尼龍纖維。在本發(fā)明中結(jié)合抗靜電纖維提供了由具有抗靜電性能的混紡紗制成的織物，使該織物的靜電傾向減少，從而減少外表的電場強度和討厭的靜電。
本發(fā)明的一個實施方案是包含結(jié)晶的和非晶態(tài)的間芳族聚酰胺纖維與FR纖維素纖維的纖維混紡紗的織物。該纖維混紡紗可以許多不同的方式摻入織物中。優(yōu)選的織物是由紗制成的織造織物?！凹啞敝讣徶苹蚣幽碓谝黄鹦纬蛇B續(xù)單股的纖維集合，可用于織造、針織、編織或褶邊，或另外制成紡織材料或織物。這種紗可通過將短纖維紡成紗的諸如例如環(huán)錠紡紗的常用方法，或諸如用空氣將短纖維加捻成紗的Murata噴氣紡紗的高速空氣紡紗技術(shù)制成。
將纖維混紡紗摻入織物中的一個方法是先將結(jié)晶間芳族聚酰胺、非晶態(tài)間芳族聚酰胺與FR纖維素短纖維，以及任何其他期望的短纖維混合在一起，形成緊密的纖維混紡紗，然后用常規(guī)技術(shù)形成短纖維混紡紗，例如形成短纖維紗的緊密混紡紗條，然后用諸如環(huán)錠或排氣紡紗方法將紗條紡成紗。將纖維摻入織物中的一種作為選擇的方法是制備包含結(jié)晶間芳族聚酰胺短纖維和FR纖維素纖維，但不包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的單股短纖維紗。然后將這種單股紗與包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺短纖維和FR纖維素纖維，但不包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維的單股短纖維紗合股。
另一種作為選擇的且優(yōu)選的方法是將相同類型的兩根單股短纖維紗合股在一起，并在織物的經(jīng)紗方向或緯紗方向中摻入這種包含F(xiàn)R纖維素纖維并僅含有結(jié)晶或非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的第一合股紗線。然后在與第一合股紗線橫截的織物方向上采用由其他類型的間芳族聚酰胺纖維和FR纖維素纖維制成的第二合股紗線。優(yōu)選的是在織物經(jīng)紗方向采用包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維的合股紗線，而在織物緯紗方向采用包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的合股紗線；而且一般優(yōu)選的是結(jié)晶間芳族聚酰胺合股紗比非晶態(tài)間芳族聚酰胺緯紗更細。這些方法并沒有限制，也可以采用在織物中摻入短纖維的其他方法。所有這些短纖維紗都可以用其他纖維制造和包含其他纖維，只要產(chǎn)品性能沒有被顯著損害即可。
另一種在織物中摻入纖維混紡紗的方法是將連續(xù)的長絲攙和在一起形成攙和的多絲紗。又一種方法是形成一種纖維成分的單根連續(xù)多絲紗，并將該紗與其他纖維成分的單根多絲紗結(jié)合。所有這些連續(xù)長絲紗還可以包含其他類型的長絲。這些方法并沒有限制，也可以采用在織物中摻入連續(xù)長絲的其他方法。
本發(fā)明織物期望的石南花外觀和美感通過采用短纖維紗變得更清晰，而這些短纖維紗優(yōu)選的分布是使含有結(jié)晶纖維的短纖維紗與含有非晶態(tài)纖維的短纖維紗橫截。因此，在傳統(tǒng)的織造織物中，優(yōu)選的布置是經(jīng)紗為結(jié)晶纖維紗而緯紗為非晶態(tài)纖維紗，或經(jīng)紗為非晶態(tài)纖維紗而緯紗為結(jié)晶纖維紗。這種布置賦予了織物最令人喜愛的視覺外觀。
在織造織物中，結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維可在摻入織物前上色、著色或染色。這可通過例如US 4668234、4755335、4883496和5096459中公開的將結(jié)晶和非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維都染色的方法實現(xiàn)。同樣優(yōu)選的是經(jīng)紗和緯紗中都包含F(xiàn)R人造絲纖維。然后將該織物染色并制成服裝，或作為選擇地將該織物制成服裝并將服裝匹染。一般不需要染料助劑(也稱作染料載體)來對FR纖維素纖維染色，但可用于幫助提高芳族聚酰胺纖維的染料吸液率。通過用染料載體染色織物，使結(jié)晶和非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的結(jié)晶度都得到提高。可用的染料載體包括芳基醚、芐醇或乙酰苯。染色后，通常用纖維素纖維采用的傳統(tǒng)方法將織物進一步穩(wěn)定，以避免洗滌收縮。這種方法是本領(lǐng)域公知的，其中一種是Sanforizing。
然而，如果在用間芳族聚酰胺纖維形成織物后染色，并在單獨的步驟中將阻燃纖維素纖維染色，就會觀察到意外改進的電弧防護性能。間芳族聚酰胺纖維可用上文段落中描述的方法，例如用陽離子染料染色。纖維素纖維可用傳統(tǒng)方式，例如用活性染料染色。典型的活性染料與纖維反應(yīng)產(chǎn)生羥基和氧鍵，形成不易褪色的亮色。在纖維素纖維的情況下，該鍵一般與羥基基團一起存在于纖維素分子上。
本發(fā)明優(yōu)選的織物將具有至少1.30，更優(yōu)選1.40cal/cm2的電弧防護額定值(以oz/yd2的織物單位重量計算)。電弧額定值根據(jù)ASTMF-1959測定。
本發(fā)明的織物可用于并可摻入防護服裝，特別是工人可能遭受電弧或暴燃的工業(yè)應(yīng)用中采用的服裝。這種服裝可包括外套、工作服、夾克、襯衣、褲子、袖子、圍裙，以及需要防護暴燃、火焰和熱的其他類型服裝。
本發(fā)明一個實施方案是制備具有混色外觀的織物的方法，包括在織物中摻入非晶態(tài)和結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維的混紡紗，然后將織物染色的步驟。優(yōu)選的是在摻入織物前先將結(jié)晶纖維著色、染色或上色。
該優(yōu)選的方法包括在與結(jié)晶間芳族聚酰胺紗橫截的紗中摻入非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維。例如，在織造織物中，非晶態(tài)紗可在緯紗中，而結(jié)晶紗可在經(jīng)紗中，或結(jié)晶紗在緯紗中，而非晶態(tài)紗在經(jīng)紗中。
制備織物后，可用采用例如噴射染色、經(jīng)軸染色或卷染染色裝置的傳統(tǒng)染色方法染色。FR人造絲纖維很容易用常規(guī)染料和方法染色，然而，如果芳族聚酰胺被染色，則優(yōu)選采用染料載體。
試驗方法電弧防護額定值根據(jù)ASTM F-1959獲得以測定每種織物的ArcThermal Performance Value(ATPV)(電弧熱性能值)，該值是這種織物的穿戴者在50％的時間內(nèi)能受到的相當于二級燒傷的能量測量值?？椢飭挝恢亓恐蹈鶕?jù)FTMS 191A；5041獲得。斷裂強力值根據(jù)ASTM D-5034(對于抓樣強力試驗G)獲得。撕破強力值根據(jù)ASTMD-5587(對于托鉤撕破)獲得。暴燃防護等級試驗根據(jù)ASTM F-1930，用穿有試驗織物制成的標準圖案工作服的帶測量設(shè)備熱人體模型進行。
間芳族聚酰胺的百分比結(jié)晶度通過首先用良好的、基本上無孔隙的試樣產(chǎn)生用于結(jié)晶度的線性校正曲線來測定。對于這種完好的無孔隙試樣，比體積(1/密度)可與采用兩相模型的結(jié)晶度直接相關(guān)。試樣的密度在密度梯度柱中測量。測量通過X射線散射法確定為非結(jié)晶的間芳族聚酰胺膜，發(fā)現(xiàn)其具有1.3356g/cm3的平均密度。然后從X射線單元晶胞尺寸測量出完全結(jié)晶的間芳族聚酰胺試樣的密度為1.4699g/cm3。這些0％和100％結(jié)晶度端點一旦建立，密度已知的任何完好(無孔隙)的試驗試樣的結(jié)晶度就能從以下線性關(guān)系測定結(jié)晶度＝[(1/非結(jié)晶的密度)-(1/試驗密度)]/[(1/非結(jié)晶的密度)-(1/完全結(jié)晶的密度)]由于許多纖維試樣不是完全沒有孔隙，因此優(yōu)選用拉曼光譜學方法測定結(jié)晶度。由于拉曼測量對孔隙含量不敏感，可用1650-1cm處羰基伸展的相對強度測量任何形式的間芳族聚酰胺的結(jié)晶度，而不論其是否有孔隙。為此，用結(jié)晶度已預(yù)先測定并從上述密度測量中得知的最小孔隙試樣建立起結(jié)晶度與歸一化為1002cm-1處環(huán)狀伸展模式的密度的1650-1cm處羰基伸展的強度之間的線性關(guān)系。以下根據(jù)密度校正曲線的百分比結(jié)晶度經(jīng)驗公式用Nicolet的910FT型拉曼光譜儀得出％結(jié)晶度＝100.0×[(I(1650cm-1)-0.2601)]/0.1247其中I(1650cm-1)是間芳族聚酰胺試樣在該點處的拉曼強度。試驗試樣的百分比結(jié)晶度用該強度從該公式計算。
實施例1織物1用標稱切斷長度為2英寸的短纖維的緊密混紡紗制備短纖維紗。經(jīng)紗方向的紗采用含有65％(重量)NomexType N302短纖維和35％(重量)FR人造絲短纖維的短纖維混紡紗。NomexType N302是93％紡絲廠上色的Nomex(結(jié)晶)間芳族聚酰胺纖維、5％紡絲廠上色的Kevlar對芳族聚酰胺纖維和2％碳芯尼龍(抗靜電)纖維的短纖維混紡紗。緯紗方向的紗采用含有65％(重量)NomexType 462短纖維和35％(重量)FR人造絲短纖維的短纖維混紡紗。NomexType 462是93％天然色Nomex(非晶態(tài))間芳族聚酰胺纖維、5％天然色Kevlar對芳族聚酰胺纖維和2％碳芯尼龍(抗靜電)纖維的短纖維混紡紗。將這些纖維混紡紗用噴氣紡紗方法，隨后用合股步驟轉(zhuǎn)化成合股紗。最終紗的尺寸為經(jīng)紗24/2cc和緯紗21/2cc。
然后用傳統(tǒng)方法將經(jīng)紗和緯紗制成具有3×1斜紋織造結(jié)構(gòu)的織造織物。織造后，在染浴中將該織造織物染色，從而使織物中存在的FR人造絲纖維上色，并進一步穩(wěn)定，以防止另外的洗滌收縮。此外，在織物上涂覆親水整理劑，以便在用作服裝時提供充足的液體水分吸收能力。經(jīng)染色和整理的最終織物具有中等的藍色石南花顏色，并具有8oz/yd2的標稱織物單位重量。當測量時，該織物具有27×20(經(jīng)紗方向×緯紗方向)磅力的抗撕裂性和170×116(經(jīng)紗方向×緯紗方向)磅力的抓樣強力。該織物的電弧性能試驗概括于表1。
織物2制備織物1的短纖維紗，然而，最終紗的尺寸為經(jīng)紗21/2cc和緯紗14/2cc。然后用織物1的常用方式將該織物染色和處理。經(jīng)染色和整理的最終織物為勞動布藍色石南花顏色，并具有9.5oz/yd2的標稱重量。當測量時，該織物具有38×23(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抗撕裂性和218×159(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抓樣強力。該織物的電弧性能試驗概括于表1。
織物3象織物1那樣制備短纖維紗和3×1斜紋織造織物，然而，然后將該織造織物進行染色處理，使NomexType 462短纖維中的天然色Nomex非晶態(tài)間芳族聚酰胺和FR人造絲纖維上色。用陽離子染料將間芳族聚酰胺纖維上色，用活性染料將FR人造絲纖維上色。象織物1那樣將該織物進行進一步的穩(wěn)定處理，以保持其在洗滌條件下足夠的尺寸穩(wěn)定性，并涂覆親水整理劑。經(jīng)染色和整理的織物的最終標稱重量為8oz/yd2。
比較織物A比較織物A是從加拿大魁北克省蒙特利爾市的DIFCOPerformance Fabrics，Inc.以商品名“Genesis”商購的標稱7.5oz/yd2的深藍織物。它完全由包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的NomexType462短纖維制成。當測量時，該織物具有53×23(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抗撕裂性和287×173(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抓樣強力。該織物的電弧性能試驗概括于表1。
比較織物B比較織物B是從Southern Mills，Inc.，Union City，GA以商品名“ComfortBlend”商購的標稱6.5oz/yd2的品藍織物。該織物由35％(重量)阻燃人造絲短纖維與65％(重量)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的NomexType 462短纖維的緊密混紡紗制成。當測量時，該織物具有19×10(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抗撕裂性和134×87(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抓樣強力。該織物的電弧性能試驗概括于表1。
比較織物C比較織物C是用于從Workrite Uniform Company，Oxford，CA商購的、標記為Style#410-NMX-85-DN(描述成“勞動布工作短褲”)的服裝的標稱8.5oz/yd2的勞動布藍織物。用于該服裝的織物被認為由織物經(jīng)紗方向的NomexType N302短纖維(含有結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維)和緯紗方向的NomexType 462短纖維(含有非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維)的結(jié)合制成。當測量時，該織物具有89×59(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抗撕裂性和414×253(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抓樣強力。該織物的電弧性能試驗公開在2002年10月的Workrite目錄(第27-28頁)中并在表1中再現(xiàn)。
比較織物D比較織物D是從Southern Mills，Inc.，Union City，GA以商品名“AtEase 950”商購的標稱9.5oz/yd2的單色云杉綠織物。該織物完全由NomexType 462短纖維制成。該織物的電弧性能試驗概括于表1。
電弧試驗本發(fā)明的織物和比較織物的電弧防護性能示于表1。高電弧額定值織物是優(yōu)選的防護織物。本發(fā)明的織物具有比其他含有FR人造絲的織物改進的每單位織物單位重量的電弧熱性能值(ATPV)，且具有比100％的芳族聚酰胺混紡紗織物改進的舒適性和外觀。
表1
CFB-結(jié)晶纖維混紡紗NomexType N302AFB-非晶態(tài)纖維混紡紗NomexType 462R-阻燃人造絲實施例2試驗織物1、2和3以及比較織物A和C，獲得它們的暴燃防護性能。將這些織物制成標準圖案工作服，然后在帶有測量設(shè)備的熱人體模型上試驗前先清洗一次。試驗用2cal/(cm2-s)的熱通量進行，并在工作服下襯以棉制內(nèi)衣。結(jié)果是至少3次重復試驗的平均值。該試驗的結(jié)果示于表2。優(yōu)選的是較低的總體身體燒傷率百分比。如表2所示，添加FR人造絲后更吸引人和更舒適的間芳族聚酰胺織物在用于暴燃的防護服中同樣表現(xiàn)出色。
表2
CFB-結(jié)晶纖維混紡紗NomexType N302AFB-非晶態(tài)纖維混紡紗NomexType 462R-阻燃人造絲實施例3本實施例說明了由用標稱切斷長度2英寸的短纖維的緊密混紡紗制成的經(jīng)紗方向和緯紗方向的短纖維紗形成的本發(fā)明的織造織物。經(jīng)紗方向的紗采用含有65％(重量)NomexType N302短纖維和35％(重量)FR人造絲短纖維的短纖維混紡紗。NomexType N302是93％紡絲廠上色的Nomex(結(jié)晶)間芳族聚酰胺纖維、5％紡絲廠上色的Kevlar對芳族聚酰胺纖維和2％碳芯尼龍(抗靜電)纖維的短纖維混紡紗。緯紗方向的紗采用含有65％(重量)NomexType 462短纖維和35％(重量)FR人造絲短纖維的短纖維混紡紗。NomexType 462是93％天然色Nomex(非晶態(tài))間芳族聚酰胺纖維、5％天然色Kevlar對芳族聚酰胺纖維和2％碳芯尼龍(抗靜電)纖維的短纖維混紡紗。將這些纖維混紡紗用噴氣紡紗方法，隨后用合股步驟轉(zhuǎn)化成合股紗。最終紗的尺寸為經(jīng)紗24/2cc和緯紗21/2cc。
然后用傳統(tǒng)方法將經(jīng)紗和緯紗制成具有3×1斜紋織造結(jié)構(gòu)的織造織物?？椩旌螅瑢⒃摽椩炜椢锶旧?；通過在包含對該纖維有親合力的染料的分開的染浴中將該織物依次染色，將NomexType 462短纖維中的天然色Nomex非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維和FR人造絲纖維都染色。用陽離子染料將間芳族聚酰胺纖維染色，用活性染料將FR人造絲纖維染色。將該織物進一步穩(wěn)定，以防止另外的洗滌收縮。此外，在織物上涂覆親水整理劑，以便在用作服裝時提供充足的液體水分吸收能力。經(jīng)染色和整理的最終織物具有深海軍藍顏色，并具有8oz/yd2的標稱織物單位重量。標記為織物3-1、3-2和3-3(以及比較織物)的該織物的3個試樣的電弧性能試驗概括于表3。
比較織物AA比較織物A是從加拿大魁北克省蒙特利爾市的DIFCOPerformance Fabrics，Inc.以商品名“Genesis”商購的標稱7.5oz/yd2的深藍織物。它完全由包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的NomexType462短纖維制成。當測量時，該織物具有53×23(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抗撕裂性和287×173(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抓樣強力。
比較織物BB比較織物B是從Southern Mills，Inc.，Union City，GA以商品名“ComfortBlend”商購的標稱6.5oz/yd2的品藍織物。該織物由35％(重量)阻燃人造絲短纖維與65％(重量)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的NomexType 462短纖維的緊密混紡紗制成。當測量時，該織物具有19×10(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抗撕裂性和134×87(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抓樣強力。
比較織物CC比較織物C是用于從Workrite Uniform Company，Oxford，CA商購的、標記為Style#410-NMX-85-DN(描述成“勞動布工作短褲”)的服裝的標稱8.5oz/yd2的勞動布藍織物。用于該服裝的織物被認為由織物經(jīng)紗方向的NomexType N302短纖維(含有結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維)和緯紗方向的NomexType 462短纖維(含有非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維)的結(jié)合制成。當測量時，該織物具有89×59(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抗撕裂性和414×253(經(jīng)紗×緯紗)磅力的抓樣強力。該織物的電弧性能試驗公開在2002年10月的Workrite目錄(第27-28頁)中并在表3中再現(xiàn)。
比較織物DD
比較織物D是從Southern Mills，Inc.，Union City，GA以商品名“AtEase 950”商購的標稱9.5oz/yd2的單色云杉綠織物。該織物完全由NomexType 462短纖維制成。
表3
CFB-結(jié)晶纖維混紡紗NomexType N302AFB-非晶態(tài)纖維混紡紗NomexType 462R-阻燃人造絲
權(quán)利要求
1.用于防護服裝的纖維混紡紗，包含(i)非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維，(ii)結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維，和(iii)阻燃纖維素纖維。
2.權(quán)利要求1的纖維混紡紗，另外包含對芳族聚酰胺纖維。
3.權(quán)利要求1的纖維混紡紗，另外包含抗靜電纖維。
4.權(quán)利要求1的纖維混紡紗，其中結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維被著色、染色或上色。
5.包含權(quán)利要求1的纖維混紡紗的織物。
6.包含權(quán)利要求1的纖維混紡紗的防護制品。
7.用于防護服的織物，包含(i)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第一種紗，和(ii)包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第二種紗。
8.權(quán)利要求7的織物，還包含對芳族聚酰胺纖維。
9.權(quán)利要求7的織物，還包含抗靜電纖維。
10.權(quán)利要求7的織物，其中包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維的紗被著色、染色或上色。
11.權(quán)利要求7的織物，其中包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的紗被染色。
12.權(quán)利要求7的織物，其中包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的紗與包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維的紗橫截。
13.權(quán)利要求12的織物，其中包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維的紗被著色、染色或上色。
14.權(quán)利要求12的織物，其中包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維的紗被染色。
15.包含權(quán)利要求12的織物的防護制品。
16.制造防護服裝用織物的方法，包括a)在織物中摻入纖維混紡紗，該纖維混紡紗包含(i)非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維，(ii)被著色、染色或上色的結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維，和(iii)阻燃纖維素纖維；以及b)將織物中的纖維素纖維染色。
17.制造防護服裝用織物的方法，包括a)在織物中摻入(i)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第一種紗，和(ii)包含被著色、染色或上色的結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第二種紗，所述第一種紗與第二種紗橫截，和b)將織物中的纖維素纖維染色。
18.權(quán)利要求17的方法，其中間芳族聚酰胺纖維也被染色。
19.權(quán)利要求18的方法，其中在染色中采用染料助劑。
20.制造防護服裝用織物的方法，包括a)在織物中摻入(i)包含非晶態(tài)間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第一種紗，和(ii)包含結(jié)晶間芳族聚酰胺纖維和阻燃纖維素纖維的第二種紗，所述第一種紗與第二種紗橫截，且順序不限地，b)將織物中的纖維素纖維染色，c)將織物中的間芳族聚酰胺纖維染色。
21.權(quán)利要求20的方法，其中纖維素纖維用活性染料染色，而間芳族聚酰胺纖維用陽離子染料染色。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于防護衣的纖維混紡紗、用這種混紡紗制成的輕質(zhì)織物、用這種混紡紗或織物制成的防護制品，以及制備該織物的方法。本發(fā)明的防護織物和制品具有舒適性與高效的抗電弧和暴燃危險的獨特結(jié)合，并具有令人喜愛的外觀。特別是這些織物可加工成具有類似于諸如勞動布的傳統(tǒng)衣料織物的外觀和感覺。
文檔編號D03D15/12GK1829832SQ200480022133
公開日2006年9月6日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者S·L·羅瓦西克, S·M·麥尼 申請人:納幕爾杜邦公司