<Desc/Clms Page number 1>
SNIJBESTENDIG DOEK
De uitvinding heeft betrekking op een snijbestendig doek bevattende vezels van een polyetheen met een intrinsieke viscositeit in decaline bij 1350C van ten minste 5 dl/g met een treksterkte van ten minste 1, 2 GPa en een modulus van ten minste 40 GPa. Verder heeft de uitvinding betrekking op beschermende omhulsels, in het bijzonder kledingstukken, welke een dergelijk doek als beschermende laag bevatten.
Een dergelijk snijbestendig doek is bekend uit EP-A-0. 435. 889. Dit doek bestaat uit een breisel of weefsel van snijbestendige garens welke naast de bovengenoemde polyetheenvezels, in de vorm van continufilamentgarens, ook vezels bevatten met een hardheid van ten minste 3 op de Mohs hardheidsschaal zoals glasvezels, keramische vezels of koolstofvezels. Deze snijbestendige garens hebben, zoals gebruikelijk wanneer harde vezels of metaaldraden worden gebruikt, een kernmantel structuur waarbij de harde vezels zich in de longitudonale kern bevinden en waarin de genoemde polyetheenvezels als een mantel om de longitudonale kern gewikkeld zijn.
In EP-A-0. 435. 889 wordt beschreven dat een doek louter bestaande uit de polyetheenvezels een slechte snijbestendigheid heeft en dat de harde vezels van wezenlijk belang zijn voor het behalen van een hoge snijbestendigheid.
Met hoge snijbestendigheid wordt hier en hierna bedoeld een snijbestendigheid volgens de Europese norm EN 388 in klasse 3 of hoger bij een oppervlaktegewicht van ten hoogste 300 gr/m2 of in klasse 4 of hoger bij een oppervlaktegewicht van ten hoogste 600 gr/m2 of, met meer voorkeur, ten hoogste 500 gr/m2 of, met de meeste voorkeur, ten hoogste 400 gr/m2. In ieder geval wordt de snijbestendigheid hoog beschouwd als deze in dezelfde of
<Desc/Clms Page number 2>
een hogere snijbestendigheidsklasse valt als een metaaldraad of harde vezels bevattend doek van vergelijkbaar of hoger oppervlaktegewicht.
Een nadeel van het bekende doek is dat het moeilijk te vervaardigen en daardoor erg kostbaar is. Dit enerzijds doordat eerst een garen moet worden vervaardigd met een complexe kern-mantel structuur en anderzijds doordat dergelijke garens door de aanwezigheid van harde vezels en de kernmantel structuur weinig flexibel zijn en daardoor relatief moeilijk tot een doek te verwerken zijn.
Ook het aldus verkregen doek is relatief weinig flexibel en moeilijk te verwerken in, bijvoorbeeld, beschermende kledingstukken.
Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een snijbestendig doek dat bovengenoemde nadelen in mindere mate bezit, in het bijzonder, van een doek dat geen metaaldraad of harde vezels bevat en desondanks een hoge snijbestendigheid heeft.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het doek een viltlaag bevat welke gekroesde stapelvezels van het genoemde polyetheen bevat met een fijnheid van 0, 5 tot 8 denier in welke viltlaag de vezeldichtheid ten minste 150 m vezel per cm3 vilt bedraagt.
Het doek volgens de uitvinding is eenvoudig en goedkoop te vervaardigen, heeft een hoge snijweerstand bij een relatief laag oppervlakte gewicht, is flexibel en heeft een hoge sterkte en stabiliteit waardoor het op zichzelf als beschermende laag te gebruiken is in beschermende omhulsels, bijvoorbeeld als voering in kledingstukken. Met hoge stabiliteit wordt bedoeld dat er tijdens verwerking of gebruik geen noemenswaardige vormveranderingen ontstaan. Het doek heeft naast een hoge snijbestendigheid ook een goede steekbestendigheid en abrasiebestendigheid.
Toepassing van vilten in beschermende kleding is
<Desc/Clms Page number 3>
als zodanig bekend. Deze vilten hebben een relatief lage snij-en steekweerstand en een relatief lage sterkte en stabiliteit waardoor ze niet op zichzelf kunnen worden gebruikt als snijbestendige laag. De in deze toepassing genoemde vilten worden derhalve altijd gebruikt in combinatie met een bekledingslaag van een polymeer of, hoofdzakelijk voor andere doelen, als voering aan de binnenzijde van een ander hoog snijbestendig doek.
In het snijbestendige doek volgens de uitvinding heeft de viltlaag een vezeldichtheid van ten minste 150 m vezel per cm3 vilt. Gebleken is dat een zodanige vezeldichtheid nodig is voor het verkrijgen van een hoge snijbestendigheid en een goede sterkte en stabiliteit. Bij voorkeur is de vezeldichtheid zo hoog mogelijk, bij voorkeur ten minste 300, met meer voorkeur ten minste 600 en nog meer voorkeur ten minste 900 en met de meeste voorkeur ten minste 1200 m vezel per cm3 vilt.
De viltlaag bevat, in het licht van het behalen van een hoge snijweerstand, bij voorkeur ten minste 50 gew. % van de genoemde polyetheen stapelvezels. Daarnaast kan het vilt stapelvezels van een ander polymeermateriaal bevatten. Dit kunnen eveneens sterke polymeervezels zijn met een hoge snijweerstand. Bij voorkeur echter worden als sterke snijbestendige vezels uitsluitend de genoemde polyetheenvezels gebruikt en worden de andere vezels gekozen voor andere doelen. Zo kunnen voor het draagcomfort naast de polyetheenvezels vezels van katoen, polyamide of polyester gebruikt worden. Bij voorkeur bestaat de viltlaag uit de genoemde polyetheen stapelvezels en polyamidevezels. Verrassenderwijs is gebleken dat de snijbestendigheid niet sterk afneemt door de aanwezigheid van een relatief hoog gehalte aan relatief laag snijbestendige polyamidevezels.
Bij voorkeur is het gehalte polyetheenvezels hierbij ten minste 50 gew. %. Bij voorkeur bestaat de viltlaag voor ten minste 70 gew. % en met meer voorkeur voor ten minste 90% uit de genoemde
<Desc/Clms Page number 4>
polyetheenvezels. Met de meeste voorkeur bestaat de viltlaag in hoofdzaak uit de genoemde polyetheen stapelvezels en bedraagt de vezeldichtheid tenminste 300 m vezel per cm3 vilt. Met "in hoofdzaak" wordt bedoeld dat er geen andere vezels in de viltlaag verwerkt zijn.
De vezeldichtheid hangt af van enerzijds de kompaktheid van het vilt (in kg/m3) en anderzijds de fijnheid van de vezels.
De kompaktheid van het vilt is bij voorkeur ten minste 75 kg/m3, met meer voorkeur ten minste 90 kg/m3, met nog meer voorkeur ten minste 100 kg/m3, en met de meeste voorkeur ten minste 125 kg/m3. Vilten met een hogere kompaktheid hebben een hogere vezeldichtheid en een kleinere laagdikte. Een geringe laagdikte is van belang voor toepassing in beschermende kleding in verband met het draagcomfort. Bij voorkeur is het snijbestendig doek volgens de uitvinding ten hoogste 10 mm dik, met meer voorkeur ten hoogste 5 mm en met de meeste voorkeur ten hoogste 3 mm.
In het snijbestendige doek volgens de uitvinding hebben de stapelvezels een fijnheid van 0, 5 tot 8 denier.
Vilten van stapelvezels met een fijnheid kleiner dan 8 denier hebben een hogere kompaktheid, een hogere vezeldichtheid en een hogere sterkte en stabiliteit. Bij voorkeur is de fijnheid kleiner dan 6 en met meer voorkeur kleiner dan 3 denier en met de meeste voorkeur kleiner dan 2 denier.
In het snijbestendige doek volgens de uitvinding hebben de stapelvezels bij voorkeur een lengte van 40-100 mm. Het is gebleken dat van stapelvezels met een lengte kleiner dan 100 mm vilten kunnen worden vervaardigd met een hogere kompaktheid. De vezels moeten een lengte groter dan 40 mm omdat het vilt dan voldoende sterk en stabiel is. Met meer voorkeur is de lengte tussen 50 en 80 mm.
De sterkte van de viltlaag is bij voorkeur ten minste 50 N/cm, met meer voorkeur ten minste 75 N/cm en
<Desc/Clms Page number 5>
met de meeste voorkeur ten minste 100 N/cm. Deze treksterkte moet worden bepaald volgens DIN 53857 bij een oppervlaktegewicht van ongeveer 200 grjem2, een inspanlengte van 200 mm en een treksnelheid van 300 mm/min.
Het oppervlaktegewicht van de viltlaag wordt gekozen afhankelijk van het gewenste beschermingsnivo. Dit nivo hangt af van de beoogde toepassing. Als alleen een hoge snijbestendigheid is gewenst bestaat het snijbestendig doek bij voorkeur uit een viltlaag met een oppervlaktegewicht van ten minste 350 grim2. In toepassingen waar tevens een hoge steekbestendigheid wordt vereist bestaat het doek bij voorkeur uit een viltlaag met een oppervlaktegewicht hoger dan 1000 gr/m2, met meer voorkeur meer dan 1500 en met nog meer voorkeur ten minste 2000 grim2.
Het polyetheen van de vezels kan een homopolymeer of een copolymeer zijn. Bij voorkeur is het polyetheen een lineair polyetheen met minder dan 1 zijketen per 100 C-atomen en bij voorkeur met minder dan 1 zijketen per 300 C-atomen door copolymerisate van etheen met andere alkenen zoals propeen, buteen, penteen, 4methylpenteen, octeen.
Het polyetheen kan kleine hoeveelheden van één of meer andere polymeren bevatten, in het bijzonder ander alkeen (1) (co-) polymeren.
In een andere uitvoeringsvorm van het snijbestendige doek volgens de uitvinding is op de viltlaag een breisel- of weefsellaag gebonden van garens die polymeervezels bevatten met een treksterkte van ten minste 1, 2 GPa en een modulus van ten minste 40 GPa. Het is gebleken dat hierdoor de steekbestendigheid bijzonder toeneemt terwijl de snijbestendigheid hoog blijft. In het licht van het verkrijgen van zowel een hoge steekbestendigheid als een hoge snijbestendigheid bevindt de viltlaag zieh in een beschermend omhulsel bij voorkeur
<Desc/Clms Page number 6>
aan de buitenkant, dat wil zeggen aan de van het te beschermen object afgekeerde kant van het doek. Bij voorkeur bestaan ook de polymeervezels in de garens van het breisel of weefsel uit lineair polyetheen met een intrinsieke viscositeit in decaline bij 1350C van ten minste 5 dl/g.
Het vilt en het weefsel kunnen op bekende wijze met elkaar zijn verbonden, bijvoorbeeld door stikken, naaien of door vernaalden.
In een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de viltlaag in het snijbestendig doek geïmpregneerd met een bindermateriaal dat deeltjes bevat met een hardheid van ten minste 3 op de Mohs hardheid schaal. Bij voorkeur is de hardheid ten minste 5 op de Mohs hardheid schaal. De deeltjes hebben bij voorkeur een diameter van 0, 001-1 mm, met meer voorkeur 0, 01-0, 5 mm en met nog meer voorkeur van 0, 05-0, 2 mm. Geschikte materialen zijn bijvoorbeeld keramische poeders, glaspoeder en zand. Met geïmpregneerd wordt bedoeld dat de viltlaag ten minste voor een deel gevuld is waarbij het bindermateriaal tevens een bekledingslaag kan vormen. Met een deel wordt bedoeld een deel van het oppervlak en/of een deel van de dikte van de viltlaag.
Het voordeel van de aanwezigheid van harde deeltjes is dat deze de snijbestendigheid aanzienlijk vergroten. Het doek kan daardoor bij een vergelijkbaar beschermingsnivo dunner zijn. De flexibiliteit van het doek blijft evenwel groot. Het voordeel van harde deeltjes in een vilt, in vergelijking met harde deeltjes in een weefsel of breisel is dat de deeltjes in het vilt beter ingekapseld zijn en derhalve bij gebruik van het doek, bij blootstelling aan snijden, steken of abrasie, niet zo gemakkelijk van het doek los raken.
Het impregneren van het vilt kan eenvoudig plaats vinden door het te benatten met een smelt, solutie of een dispersie van het bindermateriaal welke de harde
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
deeltjes bevat. Door de open structuur van het vilt kunnen de harde deeltjes gemakkelijk het vilt binnendringen en daar met het bindmiddel aan de vezels gebonden worden.
Het bindermateriaal met de daarin aanwezige harde deeltjes vult geheel of gedeeltelijk de ruimte tussen de stapelvezels in het vilt en bindt de vezels samen. Wanneer het bindermateriaal de ruimtes niet volledig vult heeft het doek het voordeel dat het gasdoorlatend is. Dit is een voordeel voor toepassing in snijbestendige kleiding omdat zo transpiratievocht door het doek kan verdampen. Bij voorkeur is de poriegrootte hierbij zo klein dat het doek desondanks niet vochtdoorlatend is. In toepassingen waar ook bescherming tegen gevaarlijke chemische stoffen vereist is vult het bindermateriaal bij voorkeur geheel de ruimte tussen de stapelvezels in het vilt waardoor het doek gesloten is.
Bij voorkeur is de binder een elastomeer materiaal. Hierdoor blijft het doek flexibel.
De uitvinding heeft verder betrekking op een snijbestendig doek bevattende een viltlaag van stapelvezels met een treksterkte van ten minste 1, GPa en een modulus van ten minste 40 GPa welke viltlaag is geïmpregneerd met een bindermateriaal dat deeltjes bevat met een hardheid van ten minste 3 op de Mohs hardheid schaal. Met voorkeur heeft ook dit doek een vezeldichtheid zoals bovenomschreven. Dit doek heeft een hoge snijbestendigheid.
De uitvinding heeft verder betrekking op een beschermend omhulsel bevattende als beschermende laag een van de bovenomschreven uitvoeringsvormen van het snijbestendig doek volgens de uitvinding, in het bijzonder op beschermende kledingstukken zoals, onder meer, jassen, overalls, broeken, shirts, mouwen en handschoenen welke over ten minste die oppervlaktedelen welke tijdens gebruik blootgesteld zijn aan dreiging van snijden of steken een laag bevatten van een snijbestendig doek. De toepassing
<Desc/Clms Page number 8>
van het snijbestendige doek volgens de uitvinding is vanzelfsprekend niet beperkt tot bescherming van het lichaam.
De uitvinding heeft ook betrekking op toepassing van een snijbestendig doek volgens de uitvinding als bekledingslaag voor de bescherming van snij-en steekgevoelige voorwerpen zoals, onder meer, touwen, slangen, opblaasbare boten en luchtballonnen.
Het vilt in het snijbestendige doek volgens de uitvinding kan worden vervaardigd door het kaarden van een massa van losse gekroesde polyetheenvezels met een treksterkte van ten minste
1, 2 GPa, een modulus van ten minste 40 GPa en een fijnheid van 0, 5-8 denier waarbij de vezels hoofdzakelijk in een richting worden gelegd en tot een gekaarde vliesbaan worden gevormd ; - het toevoeren van de verkregen gekaarde vliesbaan aan een loodrecht op de toevoerrichting van de vliesbaan bewegende afvoerrichting waarop de vliesbaan in zig- zagvouwen worden afgelegd onder gelijktijdige afvoer, waarbij in de afvoerrichting een gestapelde laag wordt gevormd, bestaande uit een aantal op elkaar gestapelde elkaar in de breedte gedeeltelijk overlappende lagen van de toegevoerde gekaarde vleisbaan ;
Het kalanderen van de gestapelde laag, waarbij de dikte van de laag wordt verminderd ; - het verstrekken van de verkregen gekalanderde laag in de afvoerrichting ; - het verstrengelen van de verkregen verstrekte laag, waarbij de viltlaag ontstaat.
De gekroesde stapelvezels kunnen worden verkrgen door polyetheenfilamentgarens met de gewenste mechanische eigenschappen en fijnheid, te kroezen op op zichzelf bekende wijze, bijvoorbeeld in een Stuffer box, en de verkregen gekroesde filamenten daarna op de gewenste lengte te snijden. Een dergelijke werkwijze voor het
<Desc/Clms Page number 9>
vervaardigen van een vilt is omschreven in W093/20271.
Het is gebleken dat het, voor het vervaardigen van een viltlaag met de gewenste vezeldichtheid, sterkte en stabiliteit gewenst is dat de stapelvezels de gespecificeerde fijnheid hebben. Bij voorkeur hebben de stapelvezels tevens een lengte van 40-100 mm. Het is gebleken dat van stapelvezels met een lengte kleiner dan 100 mm vilten kunnen worden vervaardigd met een hogere kompaktheid. De vezels moeten een lengte groter dan 40 mm omdat het vilt dan voldoende sterk en stabiel is. Met meer voorkeur is de lengte tussen 50 en 80 mm.
De kompaktheid en sterkte van de viltlaag wordt verder verhoogd door de verstrengeling. Het verstrengelen kan bijvoorbeeld plaats vinden door vernaalding op voor vilten bekende wijze. De naalddichtheid kan variëren tussen 5 en 200 naalden per cm2.
De kompaktheid kan vanzelfsprekend verder verhoogd worden door na te persen. Gebleken is echter dat het voor de snijweerstand en voor de stabiliteit van het doek van voordeel is dat het doek zoals direct verkregen volgens de bovenomschreven werkwijze, dus zonder na te persen, al een hoge kompaktheid en de vereiste vezeldichtheid heeft.
De viltlaag in het doek volgens de uitvinding kan zijn samengesteld uit een of meer viltlagen verkregen volgens bovenomschreven werkwijze. Bijvoorkeur zijn deze lagen onderling verbonden bijvoorbeeld door stikken, naaien of vernaalden.
De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.
Voorbeelden I en II
Een viltlaag werd vervaardigd van gekroesde gesneden Dyneema SK 60 filamenten met een fijnheid van 1 denier en een lengte van 60 mm door de stapelvezels, op de bovenomschreven wijze, te kaarden tot een vlies, de
<Desc/Clms Page number 10>
vliezen te stapelen en te verbinden door vernaalding. Het vilt heeft een oppervlaktegewicht van ca. 200 gr/m2 en een vezeldichtheid van 720 m vezel per cm3 vilt.
De snijweerstand werd bepaald volgens pr EN 388 aan een enkele of dubbele laag vilt.
Vergelijkende Experimenten A-D
Ter vergelijking werden weefsels (A en B) en een breisei (C) van hoogverstrekte polyetheenvezels Dyneema SK 60'getest. Verder werd ook en een breisei (D) van een
EMI10.1
commerciëel verkrijgbaar snijbestendig garen (Whizard Liner8) getest. Dit garen heeft een kern van metaaldraad en een mantel van Kevlar en polyamidegarens (D).
<Desc/Clms Page number 11>
Snijproeven :
EMI11.1
<tb>
<tb> Sample <SEP> Gewicht <SEP> Snijweer-Klasse
<tb> stand
<tb> I. <SEP> vilt <SEP> 200 <SEP> gr/m2 <SEP> 5. <SEP> 7 <SEP> 3
<tb> (enkele <SEP> laag)
<tb> II. <SEP> vilt <SEP> 395 <SEP> gr/m2 <SEP> 12. <SEP> 9 <SEP> 4
<tb> (twee <SEP> lagen)
<tb> A. <SEP> Dyneema <SEP> 214 <SEP> gr/m2 <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP>
<tb> weefsel
<tb> B. <SEP> Dyneema <SEP> 500 <SEP> gr/m2 <SEP> 4. <SEP> 5 <SEP> 2
<tb> weefsel
<tb> C. <SEP> Dyneema <SEP> 610 <SEP> gr/m2 <SEP> 6. <SEP> 0 <SEP> 3
<tb> dubbel <SEP> breisel
<tb> D. <SEP> 950 <SEP> gr/m2 <SEP> 12. <SEP> 9 <SEP> 4
<tb>
EMI11.2
Aan diverse doeken (voorbeeld III en vergelijkend experimenten E-I) werden steekproeven verricht volgens Europese norm EN 388. Het criterium van deze norm is het oppervlaktegewicht waarbij bij alle 5 van 5 uitgevoerde steken juist geen penetratie optreedt.
In de onderstaande Tabel zijn de oppervlaktegewichten van de geteste doeken vermeld. De indicatie" > "of houdt in dat het genoemde oppervlaktegewicht te laag is om aan het bovengenoemd criterium te voldoen. Geen indicatie betekend dat aan het criterium is voldaan.
Doek III : 9 lagen van bovengenoemd vilt.
Doek E : stapel van gebreide lagen van een gesponnen stapelvezelgaren bestaande uit 50 gew. % Dyneema
SK60 en 50 gew. % polyamide.
Doek F : 3 gebreide lagen van een composietgaren bestaande uit een staaldraad getwist met een
<Desc/Clms Page number 12>
gesponnen stapelvezelgaren zoals in doek E.
Doek G : 5 gebreide lagen van een composietgaren bestaande uit een composietgaren zoals in doek F dat is omwikkeld met een continufilamentgaren van Dyneema SK60.
Doek H : 5 lagen van een aramide vilt
EMI12.1
Doek I 5 lagen van een breisel van Dyneema SK60 garens.
EMI12.2
<tb>
<tb> doek <SEP> III <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H <SEP> I <SEP>
<tb> Gewicht <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> > 2, <SEP> 0 <SEP> > 1, <SEP> 92 <SEP> > 2, <SEP> 75 <SEP> > 1, <SEP> 95 <SEP> > 2, <SEP> 85 <SEP>
<tb> kg/m2
<tb>
<Desc / Clms Page number 1>
CUT RESISTANT CLOTH
The invention relates to a cut resistant fabric containing polyethylene fibers having an intrinsic viscosity in decalin at 1350C of at least 5 dl / g with a tensile strength of at least 1.2 GPa and a modulus of at least 40 GPa. The invention further relates to protective casings, in particular clothing, which contain such a cloth as a protective layer.
Such a cut-resistant cloth is known from EP-A-0. 435, 889. This fabric consists of a knit or fabric of cut-resistant yarns which, in addition to the above-mentioned polyethylene fibers, in the form of continuous filament yarns, also contains fibers having a hardness of at least 3 on the Mohs hardness scale, such as glass fibers, ceramic fibers or carbon fibers. These cut resistant yarns, as usual when hard fibers or metal wires are used, have a core sheath structure where the hard fibers are in the longitudinal core and in which said polyethylene fibers are wrapped around the longitudinal core as a sheath.
In EP-A-0. 435, 889, it is disclosed that a fabric consisting solely of the polyethylene fibers has poor cut resistance and that the hard fibers are essential for achieving high cut resistance.
With high cutting resistance is meant here and hereafter a cutting resistance according to the European standard EN 388 in class 3 or higher with a surface weight of at most 300 gr / m2 or in class 4 or higher at a surface weight of at most 600 gr / m2 or, with more preferably, at most 500 gr / m2 or, most preferably, at most 400 gr / m2. In any case, the cut resistance is considered high if in the same or
<Desc / Clms Page number 2>
a higher cut resistance class falls as a metal wire or hard fiber-containing cloth of comparable or higher surface weight.
A drawback of the known cloth is that it is difficult to manufacture and therefore very expensive. This is on the one hand because first a yarn has to be manufactured with a complex core-jacket structure and on the other hand because such yarns have little flexibility due to the presence of hard fibers and the core-jacket structure and are therefore relatively difficult to process into a cloth.
The cloth thus obtained is also relatively inflexible and difficult to process in, for example, protective clothing.
The object of the invention is to provide a cut-resistant cloth which has the above-mentioned drawbacks to a lesser extent, in particular, of a cloth which does not contain metal wire or hard fibers and yet has a high cut resistance.
This object is achieved according to the invention in that the cloth contains a felt layer containing crimped staple fibers of said polyethylene with a fineness of 0.5 to 8 denier in which felt layer the fiber density is at least 150 m fiber per cm 3 of felt.
The cloth according to the invention is simple and inexpensive to manufacture, has a high cut resistance at a relatively low surface weight, is flexible and has a high strength and stability, so that it can itself be used as a protective layer in protective casings, for example as a lining in garments. High stability means that no significant shape changes occur during processing or use. In addition to a high cut resistance, the cloth also has good stab resistance and abrasion resistance.
Application of felting in protective clothing is
<Desc / Clms Page number 3>
known as such. These felts have a relatively low cut and stab resistance and a relatively low strength and stability, so they cannot be used on their own as a cut resistant layer. The felts mentioned in this application are therefore always used in combination with a coating of a polymer or, mainly for other purposes, as a lining on the inside of another highly cut-resistant cloth.
In the cut-resistant cloth according to the invention, the felt layer has a fiber density of at least 150 m fiber per cm3 of felt. It has been found that such fiber density is necessary to obtain high cut resistance and good strength and stability. Preferably the fiber density is as high as possible, preferably at least 300, more preferably at least 600 and even more preferably at least 900 and most preferably at least 1200 m fiber per cm 3 of felt.
In the light of achieving a high cut resistance, the felt layer preferably contains at least 50 wt. % of said polyethylene staple fibers. In addition, the felt may contain staple fibers of a different polymer material. These can also be strong polymer fibers with a high cut resistance. Preferably, however, as the strong cut-resistant fibers, only the said polyethylene fibers are used and the other fibers are chosen for other purposes. For example, in addition to the polyethylene fibers, fibers of cotton, polyamide or polyester can be used for wearing comfort. The felt layer preferably consists of the said polyethylene staple fibers and polyamide fibers. Surprisingly, it has been found that the cut resistance does not decrease sharply due to the presence of a relatively high content of relatively low cut-resistant polyamide fibers.
The content of polyethylene fibers is preferably at least 50 wt. %. The felt layer preferably comprises at least 70 wt. % and more preferably at least 90% of said
<Desc / Clms Page number 4>
polyethylene fibers. Most preferably, the felt layer consists essentially of the said polyethylene staple fibers and the fiber density is at least 300 m fiber per cm 3 of felt. By "substantially" is meant that no other fibers are incorporated in the felt layer.
The fiber density depends on the compactness of the felt (in kg / m3) on the one hand and the fineness of the fibers on the other.
The compactness of the felt is preferably at least 75 kg / m3, more preferably at least 90 kg / m3, even more preferably at least 100 kg / m3, and most preferably at least 125 kg / m3. Felts with a higher compactness have a higher fiber density and a smaller layer thickness. A small layer thickness is important for use in protective clothing in connection with the wearing comfort. The cut-resistant cloth according to the invention is preferably at most 10 mm thick, more preferably at most 5 mm and most preferably at most 3 mm.
In the cut resistant fabric according to the invention, the staple fibers have a fineness of 0.5 to 8 denier.
Staple fiber felts with a fineness less than 8 denier have a higher compactness, a higher fiber density and a higher strength and stability. Preferably, the fineness is less than 6 and more preferably less than 3 denier and most preferably less than 2 denier.
In the cut-resistant cloth according to the invention, the staple fibers preferably have a length of 40-100 mm. It has been found that from staple fibers with a length of less than 100 mm, felts can be manufactured with a higher compactness. The fibers must be longer than 40 mm because the felt is then sufficiently strong and stable. More preferably, the length is between 50 and 80 mm.
The strength of the felt layer is preferably at least 50 N / cm, more preferably at least 75 N / cm and
<Desc / Clms Page number 5>
most preferably at least 100 N / cm. This tensile strength must be determined in accordance with DIN 53857 at a surface weight of approximately 200 gsm2, a clamping length of 200 mm and a drawing speed of 300 mm / min.
The surface weight of the felt layer is chosen depending on the desired protection level. This level depends on the intended application. If only a high cut resistance is desired, the cut resistant cloth preferably consists of a felt layer with a surface weight of at least 350 grim2. In applications where a high stab resistance is also required, the fabric preferably consists of a felt layer with a surface weight of more than 1000 gr / m2, more preferably more than 1500 and even more preferably at least 2000 grim2.
The polyethylene of the fibers can be a homopolymer or a copolymer. Preferably, the polyethylene is a linear polyethylene with less than 1 side chain per 100 C atoms and preferably with less than 1 side chain per 300 C atoms by copolymerizing ethylene with other olefins such as propylene, butene, pentene, 4methylpentene, octene.
The polyethylene may contain small amounts of one or more other polymers, especially other olefin (1) (co-) polymers.
In another embodiment of the cut-resistant fabric according to the invention, a knit or fabric layer of yarns containing polymer fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and a modulus of at least 40 GPa is bonded to the felt layer. It has been found that this increases the stab resistance particularly while the cut resistance remains high. In view of obtaining both high stab resistance and high cut resistance, the felt layer is preferably contained in a protective cover
<Desc / Clms Page number 6>
on the outside, that is, on the side of the cloth facing away from the object to be protected. Preferably, the polymer fibers in the yarns of the knit or fabric also consist of linear polyethylene with an intrinsic viscosity in decalin at 1350C of at least 5 dl / g.
The felt and the fabric can be joined together in known manner, for example by stitching, sewing or by needling.
In another embodiment of the invention, the felt layer in the cut resistant fabric is impregnated with a binder material containing particles having a hardness of at least 3 on the Mohs hardness scale. Preferably, the hardness is at least 5 on the Mohs hardness scale. The particles preferably have a diameter of 0.001-1 mm, more preferably 0.01-0.5 mm, and even more preferably 0.05-0.2 mm. Suitable materials are, for example, ceramic powders, glass powder and sand. By impregnated it is meant that the felt layer is at least partly filled, whereby the binder material can also form a coating layer. Part means part of the surface and / or part of the thickness of the felt layer.
The advantage of the presence of hard particles is that they significantly increase the cut resistance. The fabric can therefore be thinner at a comparable protection level. However, the flexibility of the fabric remains great. The advantage of hard particles in a felt, compared to hard particles in a fabric or knit, is that the particles in the felt are better encapsulated and therefore, when using the cloth, when exposed to cutting, stitching or abrasion, they are not so easily loosen the cloth.
The felt can be impregnated simply by wetting it with a melt, solution or a dispersion of the binder material, which hardens the
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
particles. Due to the open structure of the felt, the hard particles can easily penetrate the felt and there be bound to the fibers with the binder.
The binder material with the hard particles present therein completely or partially fills the space between the staple fibers in the felt and binds the fibers together. When the binder material does not completely fill the spaces, the fabric has the advantage that it is gas permeable. This is an advantage for use in cut-resistant clothing, because perspiration can evaporate through the cloth. Preferably, the pore size is so small that the cloth is nevertheless not permeable to moisture. In applications where protection against hazardous chemicals is also required, the binder material preferably fills completely the space between the staple fibers in the felt, whereby the fabric is closed.
Preferably the binder is an elastomeric material. This keeps the fabric flexible.
The invention further relates to a cut-resistant cloth comprising a felt layer of staple fibers with a tensile strength of at least 1 GPa and a modulus of at least 40 GPa, which felt layer is impregnated with a binder material containing particles with a hardness of at least 3 on the Mohs hardness scale. Preferably, this cloth also has a fiber density as described above. This cloth has a high cut resistance.
The invention further relates to a protective covering containing as a protective layer one of the above-described embodiments of the cut-resistant cloth according to the invention, in particular to protective clothing such as, inter alia, jackets, overalls, trousers, shirts, sleeves and gloves. at least those surface parts which during use are exposed to threats of cutting or sticking, contain a layer of a cut-resistant cloth. The application
<Desc / Clms Page number 8>
of the cut-resistant cloth according to the invention is of course not limited to protection of the body.
The invention also relates to the use of a cut-resistant cloth according to the invention as a covering layer for the protection of cut and sting-sensitive objects such as, inter alia, ropes, hoses, inflatable boats and balloons.
The felt in the cut resistant fabric according to the invention can be manufactured by carding a mass of loose crimped polyethylene fibers with a tensile strength of at least
1.2 GPa, a modulus of at least 40 GPa and a fineness of 0.5-8 denier with the fibers laid mainly in one direction and formed into a carded nonwoven web; supplying the obtained carded non-woven web to a discharge direction moving perpendicular to the supply direction of the non-woven web, on which the non-woven web is deposited in zigzag folds under simultaneous discharge, wherein a stacked layer is formed in the discharge direction, consisting of a number stacked on top of one another partially overlapping widths of the carded carding web supplied;
Calendering the stacked layer, reducing the thickness of the layer; - drawing the obtained calendered layer in the discharge direction; - entangling the obtained stretched layer, whereby the felt layer is created.
The crimped staple fibers can be obtained by crimping polyethylene filament yarns of the desired mechanical properties and fineness in a manner known per se, for example in a Stuffer box, and then cutting the obtained crimped filaments to the desired length. Such a method for the
<Desc / Clms Page number 9>
manufacturing a felt is described in WO93 / 20271.
It has been found that, for manufacturing a felt layer with the desired fiber density, strength and stability, it is desired that the staple fibers have the specified fineness. The staple fibers preferably also have a length of 40-100 mm. It has been found that from staple fibers with a length of less than 100 mm, felts can be manufactured with a higher compactness. The fibers must be longer than 40 mm because the felt is then sufficiently strong and stable. More preferably, the length is between 50 and 80 mm.
The compactness and strength of the felt layer is further increased by the entanglement. The entanglement can take place, for example, by needle cutting in a manner known for felting. The needle density can vary between 5 and 200 needles per cm2.
The compactness can of course be further increased by pressing. It has been found, however, that it is advantageous for the cut resistance and for the stability of the cloth that the cloth as obtained directly according to the above-described method, i.e. without pressing, already has a high compactness and the required fiber density.
The felt layer in the cloth according to the invention can be composed of one or more felt layers obtained according to the above-described method. These layers are preferably interconnected, for example by stitching, sewing or needle-punching.
The invention is illustrated by the following examples.
Examples I and II
A felt layer was made from crimped cut Dyneema SK 60 filaments of 1 denier fineness and 60 mm in length by carding the staple fibers in the manner described above into a fleece, the
<Desc / Clms Page number 10>
stack and connect membranes by needling. The felt has a surface weight of approx. 200 gr / m2 and a fiber density of 720 m fiber per cm3 of felt.
The cut resistance was determined according to pr EN 388 on a single or double layer of felt.
Comparative Experiments A-D
For comparison, fabrics (A and B) and a knitting egg (C) of highly stretched polyethylene fibers Dyneema SK 60 'were tested. Furthermore, a knitting egg (D) of one
EMI10.1
commercially available cut resistant yarn (Whizard Liner8) tested. This yarn has a core of metal wire and a sheath of Kevlar and polyamide yarns (D).
<Desc / Clms Page number 11>
Cutting tests:
EMI11.1
<tb>
<tb> Sample <SEP> Weight <SEP> Cut Weather Class
<tb> stand
<tb> I. <SEP> felt <SEP> 200 <SEP> gr / m2 <SEP> 5. <SEP> 7 <SEP> 3
<tb> (single <SEP> layer)
<tb> II. <SEP> felt <SEP> 395 <SEP> gr / m2 <SEP> 12. <SEP> 9 <SEP> 4
<tb> (two <SEP> layers)
<tb> A. <SEP> Dyneema <SEP> 214 <SEP> gr / m2 <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP>
<tb> fabric
<tb> B. <SEP> Dyneema <SEP> 500 <SEP> gr / m2 <SEP> 4. <SEP> 5 <SEP> 2
<tb> fabric
<tb> C. <SEP> Dyneema <SEP> 610 <SEP> gr / m2 <SEP> 6. <SEP> 0 <SEP> 3
<tb> double <SEP> knit
<tb> D. <SEP> 950 <SEP> gr / m2 <SEP> 12. <SEP> 9 <SEP> 4
<tb>
EMI11.2
Sampling according to European standard EN 388 was carried out on various fabrics (example III and comparative experiments E-I). The criterion of this standard is the surface weight at which all 5 of 5 stitches performed do not penetrate.
The Table weights below give the surface weights of the tested fabrics. The indication ">" or means that the stated surface weight is too low to meet the above criterion. No indication means that the criterion is met.
Cloth III: 9 layers of the above felt.
Cloth E: pile of knitted layers of a spun staple fiber yarn consisting of 50 wt. % Dyneema
SK60 and 50 wt. % polyamide.
Cloth F: 3 knitted layers of a composite yarn consisting of a steel wire twisted with a
<Desc / Clms Page number 12>
spun staple fiber yarn as in cloth E.
Fabric G: 5 knitted layers of a composite yarn consisting of a composite yarn such as fabric F wrapped with a continuous filament yarn of Dyneema SK60.
Cloth H: 5 layers of an aramid felt
EMI12.1
Cloth I 5 layers of a knit from Dyneema SK60 yarns.
EMI12.2
<tb>
<tb> fabric <SEP> III <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H <SEP> I <SEP>
<tb> Weight <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP>> 2, <SEP> 0 <SEP>> 1, <SEP> 92 <SEP>> 2, <SEP> 75 <SEP>> 1, < SEP> 95 <SEP>> 2, <SEP> 85 <SEP>
<tb> kg / m2
<tb>