專利名稱：同時(shí)具有耐割性和彈性回復(fù)的合股捻紗和織物及其制造方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于防護(hù)衣制品中的合股捻紗和耐割性織物。織物依靠以特定方式結(jié)合的耐割性合成纖維、無(wú)機(jī)纖維和彈性體纖維而具有耐割性和適形性(form fitting)。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利6,534,175公開(kāi)了由至少一種耐割性紗制成的耐割性織物，所述耐割性紗包括與第二股線合股的第一股線，第一股線為皮/芯紗，其具有耐割性短纖維皮和金屬纖維芯；第二股線為包括不含金屬纖維的耐割性纖維的紗。該說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了第二股線可包含一些其它材料的纖維，如棉或尼龍等。這種股線中的單根長(zhǎng)絲或纖維具有0.5到7分特克斯(drex)的線密度。
PCT公開(kāi)WO 03/016602公開(kāi)了耐割性紗，其包括至少一種連續(xù)的合成彈性體長(zhǎng)絲和多種膨化變形的連續(xù)耐割性長(zhǎng)絲。膨化變形的連續(xù)耐割性長(zhǎng)絲在紗中具有隨機(jī)的纏結(jié)線圈結(jié)構(gòu)。
美國(guó)專利5,617,713公開(kāi)了具有不連續(xù)的金屬纖維的紗和由那些紗制成的電磁屏蔽織物和手套。
美國(guó)專利5,287,690、5,248,548、4,470,251、4,384,449和4,004,295都公開(kāi)了具有金屬纖維芯和高強(qiáng)度合成纖維包皮的紗在制造用于耐割性服裝制品的織物中的應(yīng)用。
美國(guó)專利5,119,512公開(kāi)了由耐割性紗制成的切割防護(hù)性織物，所述耐割性紗包括兩種不同的非金屬纖維，至少一種非金屬纖維具有撓性和固有的耐割性，而另一種纖維在硬度標(biāo)上具有約3Mob以上的硬度等級(jí)。
美國(guó)專利5,231,700、5,442,815和6,044,493公開(kāi)了彈性體材料在耐割性制品中的應(yīng)用。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明涉及用于耐割性織物的合股捻紗，和由這種紗制成的織物和耐割性制品，其中合股捻紗包括(a)至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的單紗，皮包括耐割性短纖維，芯包括無(wú)機(jī)纖維；和(b)包括耐割性短纖維和至少一種彈性體長(zhǎng)絲并且不含或基本上不含無(wú)機(jī)纖維的至少一種單紗。優(yōu)選合股捻紗為具有4.8到28.7，優(yōu)選為6.7到20的Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)(0.5到3.0，優(yōu)選0.7到2.1的棉紗支數(shù)捻度系數(shù))的合股捻紗。
本發(fā)明另外涉及由紗束制成的耐割性織物，和由這種織物制成的耐割性制品，所述紗束包括(a)至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的單紗，皮包括耐割性短纖維，芯包括無(wú)機(jī)纖維；和(b)包括耐割性短纖維和至少一種彈性體長(zhǎng)絲并且不含或基本上不含無(wú)機(jī)纖維的至少一種單紗。
本發(fā)明還包括制造用于耐割性織物的上述合股捻紗的方法和從紗束制造上述耐割性織物的方法。


圖1表示用于本發(fā)明織物中的合股捻紗。
圖2表示用于本發(fā)明織物的合股捻紗中的單紗，該單紗具有含耐割性短纖維皮和無(wú)機(jī)纖維芯的皮/芯結(jié)構(gòu)。
圖3表示用于本發(fā)明織物的合股捻紗中的單紗，單紗具有結(jié)合的短纖維和彈性體長(zhǎng)絲。
圖4表示將彈性體纖維混合到耐割性短纖維的單紗中的方法。
圖5為用于形成合股捻紗和由2個(gè)合股捻紗制成的紗束的可能的單紗組合的示意圖。
圖6為用于形成合股捻紗和由超過(guò)2個(gè)合股捻紗制成的紗束的可能的單紗組合的示意圖。
圖7表示由合股捻紗或單紗的紗束制成的本發(fā)明的織物。
發(fā)明詳述耐割性織物對(duì)于覆蓋物和服裝如手套等中的防護(hù)作用非常重要。連同耐割性一起，由這種織物制成的任何制品具有舒適性以及良好的適形性和靈巧性通常是重要的或是人們期望的。“良好的適形性和靈巧性”是指，例如，手套恰好符合佩帶者手的形狀，并且佩帶者能夠帶著手套拾起和操作小的物體。本發(fā)明的織物為高度耐割性的、軟的、撓性的和適形的。由這種織物制成的防護(hù)性服裝非常舒適和有效。
合股捻紗本發(fā)明的合股捻紗為通過(guò)將至少兩種單獨(dú)的單紗捻在一起制成。本領(lǐng)域中公知將單紗捻在一起制成合股捻紗。各單紗可為例如被紡成本領(lǐng)域公知的長(zhǎng)絲并捻的短纖維紗(spun staple yarn)的短纖維的集合。
短語(yǔ)“將至少兩種單獨(dú)的單紗捻在一起”是指將兩種單紗捻在一起，但是沒(méi)有一種紗完全覆蓋另一種紗。這使得將合股捻紗與包線或包覆紗區(qū)別開(kāi)來(lái)，在包線或也覆紗中，第一單紗完全包覆在第二單紗周?chē)沟玫玫降暮瞎赡砑喌谋砻嬷宦冻龅谝粏渭啞D1說(shuō)明由單紗2和3制成的合股捻紗1。單紗2為具有短纖維皮4和無(wú)機(jī)芯5的皮/芯單紗。在紗中，無(wú)機(jī)芯表示為虛線。單紗3為包括彈性體長(zhǎng)絲6和短纖維7的彈性體單紗。在紗中，彈性體長(zhǎng)絲表示為點(diǎn)線。單紗可具有捻度，為了清楚起見(jiàn)，在圖中未表示。
優(yōu)選本發(fā)明的合股捻紗由至少兩種不同的單紗構(gòu)成。還優(yōu)選合股捻紗具有300到2000分特克斯的總線密度。單紗中單獨(dú)的短纖維通常具有0.5到7分特克斯，優(yōu)選1.5到3分特克斯的線密度。合股捻紗和構(gòu)成那些合股捻紗的單紗可以包括其它材料，只要沒(méi)有損害紗或由紗制成的織物用于所需應(yīng)用的功能或性能即可。
皮/芯單紗本發(fā)明的合股捻紗包括具有皮/芯結(jié)構(gòu)的單紗，皮為有機(jī)耐割性短纖維，芯為至少一種無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲。使用皮/芯結(jié)構(gòu)是因?yàn)橛袡C(jī)耐割性短纖維覆蓋并保護(hù)無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲，避免其與其它材料直接摩擦接觸，其還賦予包含這種紗的織物以改進(jìn)的舒適性。圖2為這種單紗形式的優(yōu)選示意圖。單紗2具有包含連續(xù)的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲芯5和有機(jī)短纖維皮4的所謂的皮/芯結(jié)構(gòu)。
有機(jī)耐割性短纖維皮4可以包覆或紡在無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲芯5的周?chē)?。這可以通過(guò)已知方法實(shí)現(xiàn)，如常規(guī)的環(huán)錠紡紗，包括對(duì)常規(guī)方法如利用COTSON技術(shù)的那些的改進(jìn)；包芯紡紗如DREF紡紗；使用具有Murata(現(xiàn)在稱為Muratec)噴射式紡紗的所謂的芯嵌入的噴氣紡紗；自由端紡紗等等。優(yōu)選地，短纖維以足夠覆蓋芯的密度凝結(jié)在無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲芯的周?chē)?。覆蓋度取決于紡紗的方法；例如包芯紡紗如DREF紡紗(在例如美國(guó)專利4,107,909；4,249,368；和4,327,545中公開(kāi))提供比環(huán)錠紡紗更好的覆蓋度。常規(guī)的環(huán)錠紡紗只提供對(duì)中心芯的部分覆蓋，但是即使部分覆蓋，其也被認(rèn)為是用于本發(fā)明目的的皮/芯結(jié)構(gòu)。皮還可以包括一些其它材料的纖維，其程度為可以承受由其它材料引起的耐割性降低。
具有無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲芯和有機(jī)耐割性短纖維皮的單紗，如單紗5，通常無(wú)機(jī)物含量為1到50重量％，具有100到5000分特克斯的總線密度。
耐割性纖維優(yōu)選用于本發(fā)明中的有機(jī)耐割性短纖維優(yōu)選具有2到20厘米的長(zhǎng)度，優(yōu)選3.5到6厘米。優(yōu)選它們的直徑為5到25微米，線密度為0.5-7分特克斯。
有機(jī)耐割性短纖維的切割指數(shù)(cut index)為至少0.8，優(yōu)選切割指數(shù)為1.2或更大。最優(yōu)選的短纖維的切割指數(shù)為1.5或更大。切割指數(shù)為由100％待試驗(yàn)纖維機(jī)織或針織而成475克/平方米(14盎司/平方碼)織物、然后通過(guò)ASTM F1790-97測(cè)量所得的切割性能(以克計(jì)，亦稱切割防護(hù)性能(Cut Protection Performance，CPP))除以切割的織物的面密度(單位為克/平方米)。有用的纖維及其切割性能在以下表中列出。下列的CPP值為具有約475克/平方米(14盎司/平方碼)面密度的織物重量的平均值。由不同織物重量進(jìn)行的單獨(dú)測(cè)量的切割指數(shù)值可與以下值稍有不同。

優(yōu)選的短纖維為對(duì)-芳族聚酰胺纖維。對(duì)-芳族聚酰胺纖維是指由對(duì)芳族聚酰胺聚合物制成的纖維；聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPD-T)為優(yōu)選的對(duì)-芳族聚酰胺聚合物。PPD-T是指由對(duì)苯二胺和對(duì)苯二甲酰氯進(jìn)行等摩爾(mole-for-mole)聚合產(chǎn)生的均聚物，以及另外的，與對(duì)苯二胺一起的少量其它二胺和與對(duì)苯二甲酰氯一起的少量其它二酰氯產(chǎn)生的共聚物。通常，其它二胺和其它二酰氯可以以多達(dá)對(duì)苯二胺或?qū)Ρ蕉Ｂ鹊募s10摩爾％的量使用，或者也可略高，條件是其它二胺和二酰氯沒(méi)有妨礙聚合反應(yīng)的反應(yīng)性基團(tuán)。PPD-T還指由其它芳族二胺和其它芳族二酰氯諸如例如2，6-萘二甲酰氯、或氯代或二氯代對(duì)苯二甲酰氯的結(jié)合產(chǎn)生的共聚物；條件只是其它芳族二胺和芳族二酰氯以不會(huì)不利地影響對(duì)-芳族聚酰胺的性質(zhì)的量存在。
在纖維中，添加劑可與對(duì)-芳族聚酰胺一起使用，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可將多達(dá)10重量％的其它聚合物材料與芳族聚酰胺混合，或可使用具有多達(dá)10％的其它二胺代替芳族聚酰胺的二胺或多達(dá)10％的其它二酰氯代替芳族聚酰胺的二酰氯的共聚物。
對(duì)-芳族聚酰胺纖維通常通過(guò)將對(duì)-芳族聚酰胺的溶液通過(guò)毛細(xì)管擠出到凝固浴中進(jìn)行紡紗。在聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的情況中，用于所述溶液的溶劑通常為濃硫酸，擠出通常通過(guò)氣隙進(jìn)入冷的、含水的凝固浴中。這種方法為公知的，其不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。它們通常在美國(guó)專利3,063,966、3,767,756、3,869,429和3,869,430中公開(kāi)。市售的對(duì)-芳族聚酰胺纖維為得自E.I.du Pont de Nemours andCompany的Kevlar纖維和得自Teijin，Ltd的Twaron纖維。
可用于本發(fā)明中的其它優(yōu)選的耐割性纖維為超高分子量或伸展鏈聚乙烯纖維，其通常根據(jù)美國(guó)專利4,457,985中所述制備。這種纖維市售可得，商品名為得自Toyobo的Dynema，得自Honeywell的Spectra。其它優(yōu)選的耐割性纖維為基于共聚(對(duì)-亞苯基/3，4′-二苯醚對(duì)苯二甲酰胺)的芳族聚酰胺纖維，如得自Teijin，Ltd的被稱為T(mén)echnora的那些。次優(yōu)選但是仍然可以較高重量使用的是由聚苯并唑制成的纖維，如得自Toyobo的Zylon；各向異性熔體聚酯如得自Celanese的Vectran；聚酰胺；聚酯；和優(yōu)選的耐割性纖維與耐割性較少纖維的摻合物。
無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲芯5可為單絲或可為復(fù)絲，優(yōu)選為單金屬長(zhǎng)絲或若干個(gè)金屬長(zhǎng)絲，根據(jù)具體情況的需要或要求而定。金屬長(zhǎng)絲是指由延性金屬如不銹鋼、銅、鋁、青銅等制成的長(zhǎng)絲或線，或通常被稱為“微鋼(micro-steel)”的金屬纖維結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的金屬為不銹鋼。金屬長(zhǎng)絲通常為連續(xù)線。有用的金屬長(zhǎng)絲直徑為1到150微米，并且優(yōu)選直徑為25到75微米。
對(duì)于本發(fā)明的目的，無(wú)機(jī)芯可為一種或多種玻璃長(zhǎng)絲，諸如例如，110分特克斯(100旦尼爾)的玻璃長(zhǎng)絲。然而，玻璃為次優(yōu)選的，因?yàn)槠渚哂斜冉饘俑俚拿烤€密度耐割性，并且更關(guān)鍵的是，如果紗用于其中織物接觸皮膚的手套、袖子等時(shí)，要用短纖維皮將玻璃基本上覆蓋以使皮膚刺激性最小化。
彈性體單紗本發(fā)明的織物包括含至少一種彈性體長(zhǎng)絲的單紗。這可以包括具有彈性體長(zhǎng)絲作為芯和短纖維作為皮的皮/芯單紗的形式，盡管彈性體長(zhǎng)絲實(shí)際上被皮完全覆蓋并不重要。
優(yōu)選的彈性體纖維為斯潘德克斯纖維，然而可使用通常具有拉伸和回復(fù)的任何纖維。如本文中使用的，“斯潘德克斯”具有其通常的含義，即，為一種制成纖維，在該制成纖維中，成纖材料為包括至少85重量％的嵌段聚氨酯的長(zhǎng)鏈合成聚合物。
斯潘德克斯型嵌段聚氨酯為在例如美國(guó)專利2,929,801、2,929,802、2,929,803、2,929,804、2,953,839、2,957,852、2,962,470、2,999,839和3,009,901中描述的那些。
具有彈性體長(zhǎng)絲芯的單紗在圖3中說(shuō)明。環(huán)錠紡紗的彈性體單紗3表示為具有至少一種彈性體長(zhǎng)絲6和環(huán)錠紡紗的部分覆蓋短纖維皮7。彈性體長(zhǎng)絲占線密度為100到5000分特克斯的總的皮/芯單紗的2-25重量％。在制造斯潘德克斯彈性體長(zhǎng)絲的一些方法中，斯潘德克斯長(zhǎng)絲在擠出之后立即用凝集射流(coalescing jets)使其凝結(jié)。還公知的是，干紡的斯潘德克斯長(zhǎng)絲在剛剛擠出之后發(fā)粘。使一組這種發(fā)粘長(zhǎng)絲在一起和使用凝集射流的結(jié)合將產(chǎn)生凝集復(fù)絲紗，然后通常在卷繞之前對(duì)其涂上硅樹(shù)脂或其它整理劑以防止粘在卷裝上。實(shí)際上為許多微小的單獨(dú)長(zhǎng)絲沿其長(zhǎng)度彼此粘附的這種凝集長(zhǎng)絲組在許多方面優(yōu)于具有同樣線密度的斯潘德克斯單絲。
用于本發(fā)明的彈性體單紗中的彈性體長(zhǎng)絲優(yōu)選為連續(xù)長(zhǎng)絲，并且可以以一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)長(zhǎng)絲或一組或多組凝集長(zhǎng)絲的形式存在于彈性體單紗中。然而，在優(yōu)選的彈性體單紗中，優(yōu)選只使用一組凝集長(zhǎng)絲。無(wú)論是以一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)長(zhǎng)絲形式存在、還是以一組或多組凝集長(zhǎng)絲形式存在，松弛狀態(tài)下的彈性體長(zhǎng)絲的總線密度通常為17到560分特克斯(15到500旦尼爾)，優(yōu)選的線密度范圍為44到220分特克斯(40到200旦尼爾)。
優(yōu)選通過(guò)使用相對(duì)于最終彈性體單紗速度為更慢的彈性體纖維的傳輸速度，在與短纖維結(jié)合之前，通過(guò)拉伸或延伸纖維，在張力下將彈性體纖維混合到彈性體單紗中。這種拉伸可描述為彈性體纖維的延伸比，其為最終彈性體單紗速度除以彈性體纖維的傳輸速度。典型的延伸比為1.5到5.0，優(yōu)選為1.5到3.50。低的延伸比產(chǎn)生較差的彈性回復(fù)，而非常高的延伸比使得單紗難以進(jìn)行加工并且織物太緊和不舒服。最適宜的延伸比還取決于彈性體芯的重量％含量。還可以使用張力裝置以拉緊和延伸彈性體纖維，但是由于難以再現(xiàn)和控制張力和延伸而次優(yōu)選。根據(jù)織物的理想的適形性和感覺(jué)而最終確定每種織物的最適宜的延伸比。
圖4表示將彈性纖維混合到耐割性短纖維的單紗中的一種方法。例如，可通過(guò)一組牽伸輥32和33牽伸耐割性短纖維31的粗紗、紗條或集合，使得牽伸的纖維物質(zhì)34被環(huán)錠加捻為單紗。彈性體纖維35從筒管36通過(guò)一組喂給輥37喂給，隨后在最后一組牽伸輥33之前喂給到短纖維中。增加或降低相對(duì)于牽伸輥33的線速度為更慢的喂給輥37的線速度，使用常規(guī)方法確定最終的環(huán)錠捻單紗中的彈性延伸和張力的量。
制造合股捻紗的方法本發(fā)明還涉及制造用于耐割性織物的合股捻紗的方法，其通過(guò)將包括耐割性短纖維和至少一種彈性體長(zhǎng)絲的第一單紗與具有含耐割性短纖維皮和金屬纖維芯的皮/芯結(jié)構(gòu)的第二單紗結(jié)合；然后將第一和第二單紗捻在一起以形成合股捻紗。優(yōu)選彈性體長(zhǎng)絲不合金屬纖維，并且在張力下將彈性體纖維混合到第一單紗中。
可使用兩步法或結(jié)合法從單紗制造本發(fā)明的合股捻紗。在兩步法的第一步中，將兩個(gè)或多個(gè)單紗彼此平行地結(jié)合(不用合股捻)并卷繞在卷裝上。在下一步中，隨后將兩個(gè)或多個(gè)結(jié)合的紗通過(guò)單紗S捻而環(huán)錠捻在一起，形成合股捻紗。合股捻紗通常具有“Z”捻(單紗通常具有“S”捻)?；蛘?，可使用在一次操作中結(jié)合這兩個(gè)步驟的結(jié)合法對(duì)單紗進(jìn)行合股捻。通常用于對(duì)單紗進(jìn)行合股捻的設(shè)備由設(shè)備制造商如Volkmann and Muratec(原來(lái)的Murata)銷(xiāo)售。
通過(guò)將單紗捻為具有Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)為4.8到28.7，優(yōu)選6.7到20的合股捻紗實(shí)現(xiàn)合股捻。(這相當(dāng)于棉紗支數(shù)捻度系數(shù)為0.5到3.0，優(yōu)選0.7到2.1)。捻度系數(shù)為本領(lǐng)域中公知的，為每英寸轉(zhuǎn)數(shù)與紗線支數(shù)的平方根的比。紗的捻度系數(shù)(TM)可以使用多種量綱系統(tǒng)中的任一種定義Tex系統(tǒng)TM＝(轉(zhuǎn)數(shù)/厘米)(tex)1/2柯登(Cotton)系統(tǒng)TM＝(轉(zhuǎn)數(shù)/英寸)/(紗的棉紗支數(shù)}1/2公制支數(shù)系統(tǒng)TM＝(轉(zhuǎn)數(shù)/米)/(紗的公制支數(shù))1/2紗的“棉紗支數(shù)”為具有454克(一磅)重量的768米(840碼)長(zhǎng)的紗的絞紗數(shù)。紗的“公制支數(shù)”為具有1千克重量的紗的千米數(shù)。對(duì)于本文目的，使用SI單位為tex1/2/cm的Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)。然后可將合股捻紗與其它相同或不同的合股捻紗結(jié)合，以形成用于形成織物的紗束，或者單獨(dú)的合股捻紗可用于形成織物，根據(jù)所需織物的要求而定。
單紗的結(jié)合優(yōu)選將1-3個(gè)合股捻紗結(jié)合成用于機(jī)織或針織耐割性織物的紗束。可以通過(guò)將由不含無(wú)機(jī)或彈性體長(zhǎng)絲的短纖維制成的其它單紗加入到合股捻紗或紗束中而改變織物的性質(zhì)。優(yōu)選地，這些單紗包含有機(jī)耐割性纖維。這種單紗通常具有100到5000分特克斯的線密度。
用于本發(fā)明合股捻紗中的單紗的可能結(jié)合如圖5中所示，該圖示為說(shuō)明性的而非限制性的。其包括將短纖維皮/無(wú)機(jī)芯的單紗11與短纖維皮/彈性體芯的單紗12的結(jié)合進(jìn)行合股捻以制造合股捻紗14的示意圖。(為了更好地表示單紗的組成，未表示11和12的合股捻的性質(zhì))。將兩個(gè)合股捻紗放在一起以形成束15，可將其喂給到有或者沒(méi)有捻度的編織機(jī)中?；蛘?，可制造紗束17，其包括與由兩個(gè)纖維13的單紗構(gòu)成的合股捻紗16結(jié)合的合股捻紗14，所述纖維13不含無(wú)機(jī)或彈性體長(zhǎng)絲并且優(yōu)選包含耐割性短纖維?？芍圃炱渲泻瞎赡砑?4與合股捻紗18結(jié)合的另一個(gè)替代性的紗束19，合股捻紗18包括短纖維皮/無(wú)機(jī)芯的單紗11和纖維13的單紗?？稍诩喪惺褂贸^(guò)兩個(gè)的合股捻紗。例如，如果需要三個(gè)紗的束，可如圖6所示使用合股捻紗14、18和16形成紗束20?？墒褂萌齻€(gè)合股捻紗14形成類似的紗束。有許多結(jié)合都是可能的，根據(jù)紗束中所需的合股捻紗數(shù)和所需的切割防護(hù)和延伸和回復(fù)的量而定。
無(wú)論是否包括無(wú)機(jī)或彈性體長(zhǎng)絲的芯，單紗可具有若干捻度。另外，合股捻紗可具有若干捻度，并且合股捻紗中的捻度通常與單紗中的捻度相反。在任何單紗中，捻度通常為19.1到38.2捻度系數(shù)(2到4棉紗支數(shù)捻度系數(shù))。因?yàn)楝F(xiàn)代的針織機(jī)可以從多個(gè)合股捻紗的喂給針織織物，喂給到機(jī)器中的合股捻紗束無(wú)須具有捻度，雖然如果希望可將捻度引入到紗束中。
優(yōu)選的合股捻紗為約750分特克斯(665旦尼爾，相當(dāng)于16/2′s的棉紗支數(shù))。合股捻的捻度系數(shù)為“S”方向的16.1(1.68棉紗支數(shù)捻度系數(shù))，相當(dāng)于1.9轉(zhuǎn)/厘米(4.7轉(zhuǎn)/英寸)。最終的總成分為75.5重量％的PPD-T短纖維，20重量％的鋼纖維，和4.5重量％的斯潘德克斯長(zhǎng)絲。
用于優(yōu)選的合股捻紗中的皮/芯單紗(包含無(wú)機(jī)纖維)為在紡紗過(guò)程中用嵌入金屬芯DREF紡紗的420分特克斯(380旦尼爾，相當(dāng)于14棉紗支數(shù))的單紗。紗具有品藍(lán)色的PPD-T短纖維皮，PPD-T具有3.8cm(1.5英寸)的切斷長(zhǎng)度和每長(zhǎng)絲1.7分特克斯的長(zhǎng)絲密度(每長(zhǎng)絲1.5旦尼爾)。金屬芯為50微米(2密耳)的不銹鋼長(zhǎng)絲。單紗的約65重量％為PPD-T短纖維，35重量％為鋼芯。
用于優(yōu)選的合股捻紗中的彈性體單紗為環(huán)錠紡紗而成的330分特克斯(295旦尼爾，相當(dāng)于18棉紗支數(shù))的單紗。紗具有部分地覆蓋彈性體芯長(zhǎng)絲的天然PPD-T短纖維皮，PPD-T具有4.8cm(1.89英寸)的切斷長(zhǎng)度和每長(zhǎng)絲1.7分特克斯的長(zhǎng)絲密度(每長(zhǎng)絲1.5旦尼爾)。彈性體芯為具有2.4x延伸比(約140％伸長(zhǎng)率)的78分特克斯(70旦尼爾)的斯潘德克斯凝集長(zhǎng)絲紗。紗的捻度系數(shù)為“Z”方向的30.6(3.2棉紗支數(shù)TM)，其相當(dāng)于5.3轉(zhuǎn)/厘米(13.58轉(zhuǎn)/英寸)。單紗的約90重量％為PPD-T短纖維，10重量％為彈性體芯。
耐割性織物及其制造方法本發(fā)明還涉及由紗束制成的耐割性機(jī)織或針織織物，所述紗束包括至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的單紗，皮由耐割性短纖維組成，芯由無(wú)機(jī)纖維組成；和至少一種包括耐割性短纖維和至少一種彈性體長(zhǎng)絲并且不含無(wú)機(jī)纖維的單紗。結(jié)合在這些紗束中的彈性體長(zhǎng)絲提供改進(jìn)的延伸和回復(fù)。結(jié)合在這些紗束中的耐割性有機(jī)短纖維和無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲提供具有優(yōu)異耐割性的織物。由這種紗束制成的織物柔軟、舒適、抗磨并且耐割。
參考附圖，圖7表示由紗束50制造的以織物圖案表示的本發(fā)明優(yōu)選的織物?！凹喪睘橐粋€(gè)或多個(gè)合股捻紗、或多個(gè)單紗、或合股捻紗與單紗的結(jié)合。優(yōu)選的紗束具有1-3個(gè)合股捻紗，每個(gè)合股捻紗包括與短纖維彈性體單紗進(jìn)行合股捻的短纖維皮/金屬芯單紗。然而，紗束或織物中的合股捻紗或單紗不必全部相同。另外，紗束可只包含沒(méi)有合股捻在一起而只是簡(jiǎn)單地集合在一起成為紗束以喂給到針織機(jī)中從而制造針織織物的單紗。然而，紗束必須包含至少一種短纖維皮/無(wú)機(jī)芯的單紗和至少一種短纖維彈性體單紗。優(yōu)選單紗的合股捻紗，因?yàn)楹瞎赡砑営兄诒３謴椥泽w單紗處于伸展?fàn)顟B(tài)而當(dāng)松弛時(shí)不會(huì)自身成環(huán)。然而，如果在良好的張力控制下將皮/芯彈性體單紗與其它單紗以紗束形式共同喂給到針織或機(jī)織裝置中，則可制造合格的織物。當(dāng)紗束由合股捻紗組成時(shí)，在針織和機(jī)織時(shí)對(duì)紗的張力控制就不那么嚴(yán)格要求了。
優(yōu)選的織物為針織織物，并且任何適當(dāng)?shù)尼樋棃D案都是可接受的。通過(guò)針織的緊密度實(shí)現(xiàn)耐割性和舒適性，并且可以調(diào)節(jié)緊密度以滿足任何特定的要求。已經(jīng)在例如單面針織物和毛圈針織圖案中發(fā)現(xiàn)了非常有效的許多耐割性制品的耐割性和舒適性的結(jié)合?？椢锞哂?到30oz/yd2的基重，優(yōu)選6到25oz/yd2，在基重范圍高端值處的織物提供更多的切割防護(hù)。
本發(fā)明還涉及制造耐割性織物的方法，其包括首先形成紗束，該紗束包括(a)至少一種包括耐割性短纖維和連續(xù)彈性體長(zhǎng)絲并且不含或基本上不含無(wú)機(jī)纖維的單紗，彈性體長(zhǎng)絲在張力下被延伸的同時(shí)被混合到第一單紗中，和(b)至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的單紗，包括含耐割性短纖維的皮和無(wú)機(jī)纖維芯；然后將紗束針織或機(jī)織為織物。優(yōu)選地，在紗束中將彈性體單紗和皮/芯單紗合股捻在一起。通常將單紗合股捻在一起以形成合股捻紗，如前述公開(kāi)的，然后，優(yōu)選地，可將該合股捻紗與其它合股捻紗結(jié)合以形成紗束?？蓪渭喓瞎赡碓谝黄?，具有Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)4.8到28.7(棉紗支數(shù)捻度系數(shù)0.5到3.0)，優(yōu)選Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)6.7到20(棉紗支數(shù)捻度系數(shù)0.7到2.1)。優(yōu)選用于皮/芯單紗中的無(wú)機(jī)纖維為金屬纖維。
然后將包括單紗、合股捻紗或兩者的結(jié)合的紗束喂給到針織或機(jī)織裝置中，以制造針織或機(jī)織的耐割性織物。
試驗(yàn)方法耐割性使用的方法為“Standard Test Method for Measuring CutResistance of Materials Used in Protective Clothing”，ASTM StandardF 1790-97。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，將切削刃以指定的力劃過(guò)安裝在心軸上的樣品一次。在幾個(gè)不同的力下，記錄初次接觸到切開(kāi)的劃過(guò)的距離，并形成力作為到切開(kāi)的距離的函數(shù)的圖。從圖中測(cè)定25毫米距離的切開(kāi)的力，并將其歸一化，以驗(yàn)證刀刃供給(blade supply)的一致性。將標(biāo)準(zhǔn)化作用力報(bào)告為耐割力。
切削刃為具有70毫米長(zhǎng)的鋒利刃的不銹鋼刀片。通過(guò)在試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)在氯丁橡膠校正物質(zhì)上使用400g的負(fù)載校準(zhǔn)刀刃供給。在每個(gè)切開(kāi)試驗(yàn)中使用新的切削刃。
樣品為在經(jīng)紗和緯紗方向以45度偏置切割為50×100毫米的矩形織物片。心軸為半徑38毫米的圓型導(dǎo)電棒，并且使用雙面膠帶將樣品安裝在心軸上。切削刃以與心軸的縱軸成直角劃過(guò)心軸上的織物。當(dāng)切削刃與心軸形成電接觸時(shí)記錄為切開(kāi)。
舒適性為了試驗(yàn)本發(fā)明的舒適性，為每個(gè)產(chǎn)品制備手套樣品以試驗(yàn)舒適性和手感。試驗(yàn)操作者試戴每個(gè)手套，但不知道產(chǎn)品是什么。要求試驗(yàn)操作者根據(jù)手套的適形性和舒適性評(píng)定各產(chǎn)品。適形性是指手套適應(yīng)手的程度。舒適性是指試驗(yàn)操作者是否感覺(jué)手套太松或太緊。
其目的是選擇具有最佳靈巧程度和手套與手共形而不感覺(jué)手套太緊或太松的手套。試驗(yàn)操作者評(píng)定所有的手套樣品，計(jì)算評(píng)定等級(jí)的平均值并在以下表中報(bào)告。
實(shí)施例具有無(wú)機(jī)芯的單紗的制備制備包括耐割性芳族聚酰胺纖維和不銹鋼單絲的皮/芯單紗。芳族聚酰胺纖維為由E.I.du Pont de Nemours and Company以商品名Kevlar短纖維芳族聚酰胺纖維，970型銷(xiāo)售的約3.8厘米長(zhǎng)和每長(zhǎng)絲1.6分特克斯的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維。鋼單絲為由BekaertCorporation以商品名BekinoxVN 50/1銷(xiāo)售的50微米直徑的304L不銹鋼。
將芳族聚酰胺纖維喂給通過(guò)用于加工短纖維環(huán)錠紡紗以制造粗梳紗條的標(biāo)準(zhǔn)粗梳機(jī)。使用雙程并條(頭道并條/末道并條)將粗梳紗條加工為熟條，并在粗紗機(jī)上加工以制造1.2絞(4920分特克斯)的粗紗。
通過(guò)將粗紗的兩個(gè)端部進(jìn)行環(huán)錠紡紗并在即將加捻之前嵌入鋼芯而制造皮-芯紗。在這些實(shí)施例中，剛好在最后的延伸輥之前將鋼芯置于兩個(gè)并條粗紗端部之間的中心。使用“Z”捻度的30.1捻度系數(shù)(3.15棉紗支數(shù)TM)制造14/1s cc紗(421分特克斯線密度)。
彈性體單紗的制備制造包括芳族聚酰胺耐割性短纖維和彈性體長(zhǎng)絲的彈性體單紗。芳族聚酰胺纖維仍為由E.I.du Pont de Nemours and Company以商品名稱Kevlar短纖維芳族聚酰胺纖維，970型銷(xiāo)售的約3.8厘米長(zhǎng)和每長(zhǎng)絲1.6分特克斯的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維。彈性體為由E.I.duPont de Nemours company以商品名稱Lycra斯潘德克斯凝聚單絲，146型下銷(xiāo)售的斯潘德克斯組合物的44分特克斯凝集單絲。
將芳族聚酰胺纖維喂給通過(guò)用于加工短纖維環(huán)錠紡紗以制造粗梳紗條的標(biāo)準(zhǔn)粗梳機(jī)。使用雙程并條(頭道并條/末道并條)將粗梳紗條加工為熱條并在粗紗機(jī)上加工以制造1.2絞(4920分特克斯)的粗紗。
通過(guò)將粗紗的兩個(gè)端部進(jìn)行環(huán)錠紡紗并在即將加捻之前嵌入一個(gè)或兩個(gè)加有張力的斯潘德克斯芯，制造具有斯潘德克斯芯的皮-芯紗。剛好在最后延伸輥之前將斯潘德克斯芯置于兩個(gè)并條粗紗端部之間的中心。通過(guò)將材料以比最終紗線速度(S1)更慢的速度(S2)不足地喂給材料，拉緊/拉伸斯潘德克斯。對(duì)每個(gè)產(chǎn)品使用“Z”捻度的30.1捻度系數(shù)(3.15棉紗支數(shù)TM)制造18/1s cc紗(328分特克斯線密度)。還制造沒(méi)有斯潘德克斯芯的對(duì)照紗。
在五個(gè)不同水平張力下使用斯潘德克斯芯的一個(gè)和兩個(gè)端部。張力或延伸的量通過(guò)初始斯潘德克斯喂給速度(S2)與最終延伸輥(和紗)速度(S1)的速度比進(jìn)行測(cè)定，這個(gè)比(S1/S2)在以下表中表示為延伸或拉伸比。
制造了以下彈性體單紗

合股捻紗、織物和手套的制備通過(guò)以738分特克斯線密度的最終線密度，將上述的18/1s cc對(duì)照和延伸的斯潘德克斯芯紗(1到8)和本實(shí)施例開(kāi)始時(shí)所述的14/1s cc50微米鋼芯紗進(jìn)行合股處理，制造八個(gè)不同的合股捻紗。
進(jìn)行試驗(yàn)以確定合股捻對(duì)最終的合股捻紗的延伸-回復(fù)性質(zhì)的效果。得到最佳水平的合股捻。在松弛狀態(tài)中，當(dāng)紗的合股捻度太低時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)從處于壓縮狀態(tài)下的包含斯潘德克斯的紗組分塌陷。相反地，當(dāng)合股捻度太高時(shí)，含斯潘德克斯的組分的結(jié)構(gòu)沒(méi)有充足的流動(dòng)性，從而在最終的織物形式中不能表現(xiàn)出所需的延伸回復(fù)性質(zhì)。
最佳的合股捻度水平取決于合股捻紗的線密度及其組分和含斯潘德克斯的紗的延伸比和線密度。對(duì)于這些合股捻紗實(shí)施例，選擇每厘米2轉(zhuǎn)(每英寸5.0轉(zhuǎn))的“S”捻度(等于16.9捻度系數(shù)，1.77棉紗支數(shù)TM)。
使用標(biāo)準(zhǔn)的13號(hào)Sheima Seiki手套針織機(jī)將合股捻紗針織為試驗(yàn)織物樣品。制造手套以提供用于隨后的舒適性、適形性和靈巧性試驗(yàn)的手套樣品。通過(guò)喂給合股捻紗的一端得到約0.26kg/m2(7.5oz/yd2)的手套樣品，而制造手套樣品。手套樣品的紗含量和舒適性/適形性試驗(yàn)結(jié)果在以下表中表示。
手套產(chǎn)品5為表現(xiàn)出最好的舒適性、適形性和靈巧性的樣品。樣品舒適性、適形性和靈巧性的評(píng)定在手套產(chǎn)品5之后的為手套產(chǎn)品4，然后是手套產(chǎn)品6，然后是手套產(chǎn)品3，手套產(chǎn)品2等等，用于對(duì)照的手套產(chǎn)品A最差。
為了幫助簡(jiǎn)化彈性體單紗的制造，然后用在彈性體單紗中只使用斯潘德克斯的一個(gè)端部形成手套產(chǎn)品8以重現(xiàn)手套產(chǎn)品5的舒適性、適形性和靈巧性，對(duì)比在產(chǎn)品5的彈性體單絲中使用兩個(gè)端部。如前所述制造彈性體單紗，然而，其只使用Lycra146型斯潘德克斯凝集單絲的一個(gè)77分特克斯的斯潘德克斯端部制造。將這種彈性體單紗與如前所述相同的芳族聚酰胺纖維皮/金屬芯單紗進(jìn)行合股捻以制造合股捻紗，然后將其以與前述相同的方法針織為手套，以形成手套產(chǎn)品8。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)，手套產(chǎn)品8具有與手套產(chǎn)品5等價(jià)的舒適性、適形性和靈巧性。手套產(chǎn)品8的數(shù)據(jù)在下表中表示。

權(quán)利要求
1.用于耐割性織物中的合股捻紗，其包括(a)至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的單紗，皮包括耐割性短纖維，芯包括無(wú)機(jī)纖維；和(b)包括耐割性短纖維和至少一種連續(xù)彈性體長(zhǎng)絲并且不含或基本上不含無(wú)機(jī)纖維的至少一種單紗。
2.權(quán)利要求1的合股捻紗，其中無(wú)機(jī)纖維不是玻璃纖維。
3.權(quán)利要求2的合股捻紗，其中無(wú)機(jī)纖維是金屬纖維。
4.權(quán)利要求1的合股捻紗，其中紗經(jīng)過(guò)合股捻具有4.8到28.7的Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)(棉紗支數(shù)捻度系數(shù)0.5到3.0)。
5.權(quán)利要求4的合股捻紗，其中紗經(jīng)過(guò)合股捻具有6.7到20的Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)(棉紗支數(shù)捻度系數(shù)0.7到2.1)。
6.權(quán)利要求1的合股捻紗，其中耐割性短纖維為聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺。
7.權(quán)利要求1的合股捻紗，其中彈性體纖維為斯潘德克斯纖維。
8.包括權(quán)利要求1的合股捻紗的耐割性織物。
9.包括權(quán)利要求1的合股捻紗的耐割性制品。
10.由紗束制成的耐割性織物，所述紗束包括(a)至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的單紗，皮包括耐割性短纖維，芯包括無(wú)機(jī)纖維；和(b)包括耐割性短纖維和至少一種彈性體長(zhǎng)絲并且不含或基本上不含無(wú)機(jī)纖維的至少一種單紗。
11.權(quán)利要求10的耐割性織物，其中紗束包括與(b)的單紗合股捻的(a)的單紗。
12.權(quán)利要求10的耐割性織物，其中無(wú)機(jī)纖維不是玻璃纖維。
13.權(quán)利要求12的耐割性織物，其中無(wú)機(jī)纖維為金屬纖維。
14.耐割性制品，其包括權(quán)利要求10的耐割性織物。
15.制造耐割性織物用合股捻紗的方法，其包括(a)將i)至少一種包括耐割性短纖維和連續(xù)彈性體長(zhǎng)絲并且不含或基本上不含無(wú)機(jī)纖維的第一單紗，其中彈性體長(zhǎng)絲在張力下被延伸的同時(shí)被混合到第一單紗中，與ii)至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的第二單紗，皮包括耐割短纖維，和芯為無(wú)機(jī)纖維；和(b)將第一和第二單紗合股捻在一起，形成合股捻紗。
16.權(quán)利要求15的制造合股捻紗的方法，其中第一單紗與第二單紗經(jīng)過(guò)合股捻具有4.8到28.7的Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)(棉紗支數(shù)捻度系數(shù)0.5到3.0)。
17.制造耐割性織物的方法，其包括(a)形成紗束，紗束包括i)至少一種包括耐割性短纖維和連續(xù)彈性體長(zhǎng)絲并且不含或基本上不含無(wú)機(jī)纖維的第一單紗，其中彈性體長(zhǎng)絲在張力下被延伸的同時(shí)被混合到第一單紗中，和ii)至少一種具有皮/芯結(jié)構(gòu)的第二單紗，皮包括耐割短纖維，和芯為無(wú)機(jī)纖維；和(b)將紗束針織或機(jī)織為織物。
18.權(quán)利要求17的制造耐割性織物的方法，其中紗束包括與(ii)的單紗合股捻的(i)的單紗。
19.權(quán)利要求18的制造耐割性織物的方法，其中將第一單紗與第二單紗經(jīng)過(guò)合股捻具有4.8到28.7的Tex系統(tǒng)捻度系數(shù)(棉紗支數(shù)捻度系數(shù)0.5到3.0)。
20.權(quán)利要求18的制造耐割性織物的方法，其中無(wú)機(jī)纖維不是玻璃纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于防護(hù)衣制品中的合股捻紗和耐割性織物?？椢镆揽恳蕴囟ǚ绞浇M合的耐割性合成纖維、無(wú)機(jī)纖維和彈性體纖維而具有耐割性和適形性。
文檔編號(hào)D02G3/28GK1875135SQ200480032118
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者L·J·皮克特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司