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(guó)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，WO9727769(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。WO200186046(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Kevlar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胺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)明涉及一種從多種紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含一種主體織物紗組分和一種耐切割防撕裂紗組分，該耐切割防撕裂紗組分包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗，該防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度，該主體織物紗組分和該防撕裂紗組分每一個(gè)都包含至少一種紗，且每個(gè)紗組分都通過交織正交紗組分而區(qū)別于毗鄰紗組分。該防撕裂紗組分的耐切割紗的切段纖維皮較好包含從聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)制作的切段纖維，且該無機(jī)芯較好包含金屬纖維。該耐切割防撕裂紗組分也可以含有一種變形或膨化的連續(xù)長(zhǎng)絲紗。該耐切割防撕裂紗組分較好含有既耐切割又耐火的纖維，兼?zhèn)溥@些品質(zhì)的較好纖維是聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)纖維。此外，該耐切割防撕裂紗組分還可以含有數(shù)量至多該防撕裂紗組分的20wt％的尼龍纖維。本發(fā)明的主體織物紗組分包含耐火纖維紗，且較好除耐火纖維外還含有數(shù)量為該主體織物紗組分的至多20wt％的尼龍纖維。
本發(fā)明的一種實(shí)施方案涉及一種從多種紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含一種主體織物紗組分和一種包含有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗的耐切割防撕裂紗組分，該耐切割防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度；該主體織物紗組分和該耐切割防撕裂紗組分均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)緯紗組分是一種耐切割防撕裂紗組分。進(jìn)而，該耐切割防撕裂紗組分還可以含有一種變形的或膨化的連續(xù)長(zhǎng)絲紗。
本發(fā)明也涉及一種從經(jīng)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織造一種織物，和向該織物中在每第5～第9經(jīng)和/或緯紗組分插入一種包含有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗的耐切割防撕裂紗組分，所述防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度。
附圖簡(jiǎn)要說明

圖1是本發(fā)明織物中由交織正交經(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/和無機(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2種類型的紗組分—一種主體織物紗組分和一種已在其中摻入了耐切割紗的耐切割防撕裂紗組分。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(yǔ)，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(zhǎng)絲纖維，它們也可以含有其它元素如氧和氮，而且它們有LOI25及以上。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。
該織物的耐切割防撕裂紗組分可用于給該織物同時(shí)提供耐切割性能和撕裂強(qiáng)度，而且有比主體織物紗組分的拉伸強(qiáng)度大至少50％的拉伸強(qiáng)度。該耐切割防撕裂紗組分含有至少一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗。此外，也可以含有連續(xù)合成復(fù)絲紗。較好的是，該耐切割防撕裂紗組分含有耐火纖維。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(PRO)制造的纖維和/或這些纖維的共混物或混合物。該耐切割防撕裂組分較好含有1～3種連續(xù)長(zhǎng)絲紗。如果將一種紗用于該耐切割防撕裂紗組分，則該種紗必須有比該主體織物紗組分的拉伸強(qiáng)度大至少50％的拉伸強(qiáng)度；如果將三種紗用于該耐切割防撕裂紗組分，則該組合三紗必須有比該主體織物紗組分的拉伸強(qiáng)度大至少50％的拉伸強(qiáng)度。如果使用不止一種紗作為該耐切割防撕裂紗組分，則這些紗可以一起合股也可以不合股就使用。該耐切割防撕裂紗組分的總旦值在200旦～1500旦范圍內(nèi)，且適合用于該耐切割防撕裂紗組分的連續(xù)長(zhǎng)絲紗的旦值在200～1000旦范圍內(nèi)。該耐切割防撕裂紗組分也可以組合或除該耐火紗外還可以有至多20％尼龍纖維以改善耐磨蝕性能。
本發(fā)明織物的耐切割防撕裂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。
該皮/芯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(zhǎng)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)明耐切割防撕裂紗組分中的耐切割紗7的說明。該紗有配置在無機(jī)芯纖維8周圍的切段纖維皮9。這種織物的耐切割防撕裂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。
該耐切割防撕裂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(zhǎng)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(zhǎng)絲或纖維有0.5～7dtex、較好1.5～3dtex的線密度。
該耐切割防撕裂紗組分中使用的耐切割紗的較好構(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(zhǎng)度為48mm(1.89英寸)的切段纖維PPD-T，芯是1.5密爾直徑不銹鋼長(zhǎng)絲。較好的紗的英制棉紗支數(shù)為16/2～21/2(664～465旦)。任選地，該皮/芯紗除皮中的阻燃性耐切割纖維外可以有至多10wt％-以皮纖維重量為基準(zhǔn)至多20wt％-尼龍，以提供改善耐磨蝕性能。
如果該耐切割防撕裂紗組分含有一種連續(xù)的合成復(fù)絲紗，則該紗較好是一種變形或膨化的連續(xù)長(zhǎng)絲紗，且該紗的較好纖維是線密度為1.5dpf的600旦PPD-T纖維。該耐切割防撕裂紗組分中使用的連續(xù)復(fù)絲紗是變形的或膨化的，以使這些長(zhǎng)絲多根并合而在該紗中產(chǎn)生一種無規(guī)纏結(jié)環(huán)狀結(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(zhǎng)絲束并沿該紗的長(zhǎng)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(zhǎng)絲束，產(chǎn)生環(huán)并以無規(guī)方式使該長(zhǎng)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(zhǎng)度更高重量或旦值的多根合并紗。已發(fā)現(xiàn)，每單位長(zhǎng)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(zhǎng)絲紗。
圖1是通過交織正交經(jīng)紗組分而分開的一些可能緯紗組分的非常簡(jiǎn)化說明。從諸如短纖維紗集制作的主體織物紗組分1顯示出是由交織的經(jīng)紗組分6而與其它主體織物紗組分和耐切割防撕裂紗組分3這樣的組分分開的。一種可能的耐切割防撕裂紗組分3顯示出有多種類型紗即變形連續(xù)長(zhǎng)絲紗和從兩種切段纖維皮/無機(jī)芯耐切割紗制作的合股線的較好組合，這些紗中的無機(jī)芯沒有按比例顯示而是為說明目的加以放大。該主體織物紗組分1可以由單絲紗和/或合股線的組合制成。類似類型的紗組分可以且較好存在于經(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，耐切割防撕裂紗組分只足以使該織物能在該織物的意向用途上表現(xiàn)出來即可。理想的是，在經(jīng)緯兩個(gè)方向上都有耐切割防撕裂紗組分。進(jìn)而，希望的是在整個(gè)織物的經(jīng)緯兩個(gè)方向上都均勻地分布該耐切割防撕裂紗組分，使得由該耐切割防撕裂紗組分賦予的耐久性在整個(gè)織物內(nèi)是均勻的。進(jìn)而，相信最有用的織物是當(dāng)該耐切割防撕裂紗組分作為該織物的每第5～第9正交經(jīng)緯紗組分分布于該織物中時(shí)制造的，較好的間隔為每第7經(jīng)緯紗組分有一個(gè)耐切割防撕裂紗組分。如果高比例的主體織物紗組分是從短纖維紗制作的，則理想的是使該防撕裂紗組分中使用的任何連續(xù)長(zhǎng)絲膨化或變形。圖3是本發(fā)明織物的一種實(shí)施方案的說明，為了說明目的，所顯示的經(jīng)緯紗組分寬闊地分開并加以簡(jiǎn)化。耐切割防撕裂紗組分10在經(jīng)緯兩個(gè)方向上都有顯示，而且是作為該織物中每第8組分存在的。主體織物紗組分11在經(jīng)緯兩個(gè)方向上都顯示于這些耐切割防撕裂紗組分之間。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的機(jī)織織物是從主體織物組分和耐切割防撕裂組分制作的，其中，每個(gè)耐切割防撕裂紗組分都有比每個(gè)主體織物紗組分大至少50％的拉伸強(qiáng)度，該耐切割防撕裂紗組分包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗，且該耐切割防撕裂紗組分只存在于該織物的經(jīng)向或緯向。該耐切割防撕裂紗組分也可以含有可以變形或膨化的連續(xù)復(fù)絲紗。圖4是這種織物類型的說明。耐切割防撕裂紗組分10只顯示于經(jīng)向上，且所有其它經(jīng)紗都是主體織物紗組分11。緯向上顯示的紗組分全都是主體織物紗組分11。
本發(fā)明也涉及本發(fā)明織物的一種制造工藝，包含從一種主體織物紗組分織造一種織物，并向該織物中在每第5～第9經(jīng)緯組分插入一種包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的耐切割防撕裂紗組分，所述耐切割防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％的拉伸強(qiáng)度。
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)施方案包括從一種主體織物紗組分織造一種織物，向該織物中在每第5～第9紗組分插入一種耐切割防撕裂紗組分，在該織物中產(chǎn)生這些組分的一種平行陣列，每個(gè)組分都包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗，且每個(gè)組分都有比該主體織物紗組分大至少50％的拉伸強(qiáng)度。
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)”NFPA2112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toll & Chianta(“Transactions New York AcademyScience”，1971，33 p649-670)發(fā)展的簡(jiǎn)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(5g/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(gòu)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)(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(zhǎng)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(zhǎng)率值。
實(shí)施例實(shí)施例1本實(shí)施例說明利用一種含有一種有不銹鋼絲芯和PPD-T/尼龍切段纖維皮的耐切割紗的耐切割防撕裂紗組分的本發(fā)明織物。該切段纖維皮是90wt％PPD-T切段纖維(Kevlar纖維，1.5dpf、48mm(1.89英寸)，可購(gòu)自E.I.du Pont de Nemours & Co.，Inc.)和10wt％尼龍切段纖維(尼龍類型T200，1.1dpf、38mm(1.5英寸)，可購(gòu)自E.I.du Pont de Nemours & Co.Inc.)的混紡紗。鋼絲直徑為1.5密爾。
該P(yáng)PD-T和尼龍纖維是經(jīng)由一臺(tái)短纖維環(huán)錠紡紗加工中使用的標(biāo)準(zhǔn)梳棉機(jī)喂料的，制作一種已梳棉條。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(1 hank 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)定的紗用于進(jìn)一步織造過程。
從Pharr Yarns，Inc.(100 Main Street，MeAdenville，NC)得到一種含有PPD-T和PBI纖維(1.5dpf，51mm(2英寸))且這些纖維以60/40混紡比存在的市售環(huán)錠紡紗用于該主體織物紗組分。
制作一種5/2耐切割防撕裂平紋組織織物，其中，該耐切割防撕裂紗組分(CRRYC)是以上提到的皮/芯PPD-T/尼龍和鋼紗合股在一起的2股紗。每個(gè)主體織物紗組分(BFYC)都含有PPD-T/PBI合股線之一。在經(jīng)向和緯向上，5/2構(gòu)造是CRRYC/BFYC/BFYC/BFYC/BFYC/BFYC/CRRYC。然后，該織物在265℃烘箱中加熱5分鐘。該加熱處理引起尼龍收縮，進(jìn)一步改善該織物的耐磨蝕性能。
實(shí)施例2在本實(shí)施例中，制備一種熱防護(hù)用高度耐磨和耐切割的平紋組織織物。將與實(shí)施例1中使用的那些相同的PPD-T、PBI和尼龍切段纖維以分別為50％、40％和10％的百分率混紡，并經(jīng)由一臺(tái)短纖維環(huán)錠紡紗加工中使用的標(biāo)準(zhǔn)梳棉機(jī)喂料，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)。然后將該粗紗喂進(jìn)細(xì)紗機(jī)中。該粗紗是約5900dtex(1 hankcount)。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單股線合股成16/2cc，形成一種穩(wěn)定紗用于進(jìn)一步織造過程。這些合股線變成該織物中的主體織物紗組分。每個(gè)主體織物紗組分都含有這些合股線之一。
該耐切割防撕裂紗組分是從與實(shí)施例1相同的、PPD-T/尼龍切段纖維皮和不銹鋼絲芯的一種耐切割紗與一種600旦變形PPD-T連續(xù)長(zhǎng)絲紗一起制作的。
從這兩種組分制造7×2防撕裂平紋組織織物，其中，平紋組織區(qū)域主體是從該主體織物紗組分制成的，而每第8經(jīng)緯組分都插入一個(gè)耐切割防撕裂紗組分。所得到的織物有高強(qiáng)度、耐切割性能和耐磨蝕性能。
表1 各種織物樣品的試驗(yàn)結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種從多種紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含一種主體織物紗組分，一種包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗的防撕裂紗組分，所述防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度，該主體織物紗組分和該防撕裂紗組分都包含至少一種紗，且每個(gè)紗組分都通過交織正交紗組分來區(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(zhǎng)絲紗。
3.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分包含聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)纖維。
4.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分包含耐火纖維。
5.權(quán)利要求4的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分，除耐火纖維外，還包含數(shù)量為該防撕裂紗組分的至多20wt％的尼龍纖維。
6.權(quán)利要求1的機(jī)織織物，其中，該切段纖維皮包含從聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)制造的切段纖維，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，該防撕裂紗組分包含耐切割纖維。
8.權(quán)利要求7的機(jī)織織物，其中，該防撕裂紗組分，除耐切割纖維外，還包含數(shù)量為該防撕裂紗組分紗的至多20wt％的尼龍纖維。
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，還包含數(shù)量為該主體織物紗的至多20wt％的尼龍纖維。
11.一種從多種紗組分制成、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)一種包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗的防撕裂紗組分，所述防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度，該主體織物紗組分和該防撕裂紗組分都包含該織物中單股或合股的經(jīng)紗和緯紗，和其中，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，該防撕裂紗組分包含一種變形或膨化的連續(xù)長(zhǎng)絲紗。
13.一種從多種經(jīng)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織造一種織物，和b)向該織物中在每第5～第9經(jīng)緯組分插入一種包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗的防撕裂紗組分，所述防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度。
14.權(quán)利要求13的工藝，其中，該防撕裂紗組分在插入該織物中之前通過包括—除該耐切割紗外—一種變形或膨化的連續(xù)長(zhǎng)絲紗進(jìn)行并線。
15.一種從多種經(jīng)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織造一種織物，和b)向該織物中在每第5～第9經(jīng)緯紗組分插入一種防撕裂紗組分以產(chǎn)生一種耐切割防撕裂紗組分陣列，每個(gè)組分都包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的耐切割紗，所述防撕裂紗組分有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度。
16.權(quán)利要求15的工藝，其中，該防撕裂紗組分在插入該織物中之前通過包括—除該耐切割紗外—一種變形或膨化的連續(xù)長(zhǎng)絲紗進(jìn)行并線。
全文摘要
一種從各紗組分制成、可用于防護(hù)服的機(jī)織織物，包含一種主體織物紗組分和一種有比該主體織物紗組分大至少50％拉伸強(qiáng)度且包含一種有合成切段纖維皮和無機(jī)芯的紗的耐切割防撕裂紗組分，該主體織物紗組分和該耐切割防撕裂紗組分都包含至少一種紗，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。
文檔編號(hào)D02G3/44GK1659323SQ03812875
公開日2005年8月24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