CN100405941C - 多层透气性织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多层透气织物和尤其，然而并非仅仅，涉及用于服装目的的纺织物。在特殊的实施方案中，本发明涉及用于制造工作服制品的织物，该工作服用于防护热、火焰或电弧等的影响。因此，本发明还涉及其中新型透气性水分可传输的织物作为内层的防火服制品。然而，该织物也可以用于该休闲领域，例如，制造功能内衣。

Description

多层透气性织物
本发明的背景
1.本发明的领域
本发明涉及多层、透气性-即水蒸汽可渗透性的-纺织(包括机织和针织)织物和尤其，但不仅仅地，涉及用于服装目的的织物。在特殊的实施方案中，本发明涉及用于制造工作服制品的织物，该工作服用于防护热、火焰、电弧等的影响。因此，本发明还涉及具有新型透气性水分可传输的织物作为内层的防火服制品。然而，该织物也可以用于该休闲领域，例如，制造功能内衣。
2.相关技术的叙述
现有技术早已描述了“透气”织物结构，如以商品名GORETEX销售的那些。透气织物在一面上基本上是水不透性的，而它们在另一面上允许水蒸汽穿过该织物跑掉。这些织物用于服装制品，尤其用于夹克和上衣和裤子。这里，该织物是防水性的，同时，它防止由汗所引起的水蒸汽在上衣之下的聚集。US专利No.3,272,685描述了具有至少两个不同层的防水织物。
德国专利DE195 47 704 A1描述了用于传输汗和其它身体流体的由具有不同旦尼尔值的两个织物层组成的多层纺织物。该织物层具有选自聚酯，尼龙和丙烯酸酯树脂中的材料。然而这一织物不适合于制造防护服。
德国专利DE 43 07 501 A1描述了具有微纤维内层的多层纺织物，据此该织物具有芯吸或毛细管效应并改进了从内部到外部的水汽输送。所描述的纺织物用于制造运动服，休闲服等。
一般说来，防护服，例如，供消防队员用，本身是非常沉重的。该防护配备因为粗大厚实而提供保护作用，但是这大大地限制了穿着者运动的能力并导致严重的热应力，因此显著地损害穿着舒适感。
另外，需要考虑的是，防火服必须满足国家标准，例如标准DIN EN469或SN 054551。
如以上所解释，迄今为止已经发现，由于内部保护服装件的向外输送汗的能力的缺乏，相关人员即消防队员被很好地保护免遭受外部的危险，但是穿着舒适感，尽管有多层结构，从生理立场考虑不是最佳的。另外，如遇火警在皮肤上大量水分的积聚是非常危险的，因为由于产生蒸汽而担心严重烧伤。
因此，对于消防队员穿用的防护服，长期以来需要寻找一些材料，它兼顾了保护功能，阻燃，以及热绝缘和通过所促进的汗输送作用而具有的更大的穿着舒适感，但不会将水分贮存在纤维中。
因此，本发明的目的是提供能够用于制造服装制品，尤其防火服的新型多层透气织物。
本发明的概述
这一目的可通过由于容易的水分输送而具有提高的穿着舒适感的用于服装制品的多层透气性纺织物1来实现，特征在于纺织物1包括利用点或线或在整个表面上彼此结合的至少两个单独的层2，3，它们的经纱和纬纱由芳族聚酰胺纱或芳族聚酰胺捻线或芳族聚酰胺长丝纱或由含有聚苯并咪唑和芳族聚酰胺纤维的混合纤维制成的纱所组成，据此，层2，3具有不同的单根纤维细度以便在织物1的厚度7上引起细度梯度，因此主要面对皮肤的层3的侧面6具有更粗的单根纤维纤度和背离皮肤的侧面4的层具有更细的单根纤维纤度。
附图的简述
图1是具有面对皮肤的侧面6的根据本发明的多层织物1的顶视图。
图2是图1的根据本发明的多层织物1沿着线2-2的剖面。
图3a是面向皮肤侧面6察看的用于实施例中的dobble机织织物1的实例的平纹编织图案的重复部分的机械图解。
图3b是从侧面4察看的图3a的织物1的重复单元的机械图解。
图3c是图3a和3b的织物1的织机符号设计。
图3d是在图3c中符号设计的织机提综图，各列对应于单独的综。
本发明的详细说明
通过纺织物的聪明的结构化，以较低的平方米重量实现了良好的绝缘效果。此外，由穿着者产生的汗立刻输送到背离皮肤的侧面(芯吸效应)，因此穿着者不再经历任何润湿感和没有水汽可积累。
与根据现有技术状况的成熟的参考材料即芳族聚酰胺衬里材料相比，根据本发明的织物在提供几乎相同的热绝缘效果的同时还具有相对于现有技术材料的约4至8倍高的湿气吸收率，按平方米重量计。对于根据本发明的材料，汗滴被吸收的时间低于一秒。对于普通的材料，即对于芳族聚酰胺衬里材料，这一值是大约五分钟。
根据本发明的纺织物1的作用模式能够描述如下、该织物1是由利用所选择的边界纱(bounding yarns)在预定位置5中彼此结合的至少两个单独的单绒头(pile)2，3组成，该边界纱属于背离皮肤的织物层3的一部分。该边界纱被机织或针织或缝线穿过在皮肤面上的该层2。
该边界纱在皮肤面6上的这一预定位置上以点的形式可以看见。
在皮肤上形成的湿气被构成该边界纱(形成位于皮肤面6上的点5)的微纤维所吸收，它然后利用微纤维的毛细管作用沿着边界纱被输送到层3的背面和边界纱向着背离皮肤的层3优先定向。在面对皮肤的侧面6上，由于方格纹结构的较大表面，它快速地蒸发。因此，面对皮肤的侧面6总是保持相对干燥，与正常材料例如正常芳族聚酰胺衬里织物相比。
根据本发明的优选实施方案、该多层透气性纺织物1用于制造例如供消防队员穿用的工作服制品。该纺织物1是由基本织物，织物层或层(ply or layer)2和微纤维织物，织物层或层3组成，各层2，3具有经纱和纬纱。
层2，3的每一层的经纱和纬纱能够可由芳族聚酰胺细纱(从短纤维制成)组成以及能够使用复丝连续纱。结合物也是可能的。然而，根据本发明，还有可能使用苯酚甲醛纤维，聚酰胺/聚酰亚胺纤维，聚苯并咪唑纤维或由上述纤维或纤维混合物与芳族聚酰胺纱组成的纤维混合物或含有聚苯并咪唑和芳族聚酰胺纤维的共混纤维。
如果根据本发明的织物1用于休闲领域中，当然不再需要使用芳族聚酰胺纱。在这种情况下，聚酯和/或聚酰胺纱然后能够用于层2，3中的一个或两者。此类材料基本上是所属技术领域的专业人员所已知的。
根据本发明，该芳族聚酰胺纱由Nomext，Kevlar
Figure C20038010180300062
，Twaron
Figure C20038010180300063
Technora
Figure C20038010180300064
和Teijinconex之类的芳族聚酰胺纤维组成。产品如Kynol
Figure C20038010180300066
用作苯酚甲醛纤维和产品如Kermel
Figure C20038010180300067
用作聚酰胺/聚酰亚胺纤维。
可能的机织物全部是基本机织或针织类型的机织物和它们的变型。
该芳族聚酰胺纤维是天然色彩或染色的。
根据本发明，该织物层2，3具有50-450g/m2的平方米重量。
根据本发明，在优选的实施方案中，该透气织物1是包括彼此结合在一起的至少两个层或织物层2，3的二重构造。该层2，3利用背离皮肤的属于层3的一部分的所选择的边界纱通过形成点5或线或在整个表面上来彼此结合，据此在一个实施方案中，能够形成在图1中所示的图案。各个微纤维点5在纬向上以x1的距离和在经向上以x2的距离彼此分开，如在图1中所示。该距离x1和x2应该进行选择，使得在面对皮肤的层2的表面6上的水微滴将接触到在点5或线当中的至少一个。根据本发明的基本织物或层2主要由基本的机织或针织底基织物组成，因此该层2，3具有不同的单根纤维旦尼尔，即单根纤维的细度，从而导致在织物1的厚度7上的细度梯度。然而，根据本发明，较细旦尼尔的层3是在外侧，即在背离皮肤的侧面4上。尤其，这一层3具有低于1.3分特，尤其低于1分特的单根纤维纤度。优选，该微纤维层3具有高度结构化的表面10。用于层3中的纤维是微纤维，即，新形成的超细纤度纤维。通过使用这些微纤维纱，能够制造出非常防风的、细孔的、水拒斥性织物，它具有软手感但擅长于散逸排汗人的水蒸汽或湿气。这一效果示于图2中。在皮肤上形成的汗8经由微纤维点5吸取并通过织物3的边界纱的毛细管作用(芯吸效应9)输送到外部。这一芯吸效应9是湿气8(汗，冷凝水)从内部6输送到外部4所需要的。
在一个实施方案中，该纺织物1能够用于防火夹克。该纺织物1或绝热衬里能够与其它材料进行复合。例如，能够制造一种制品，包括：
(A)外层或壳单独或作为2-层或3-层的层压体；
(B)中间水阻隔层：有或没有背面层的层压体；和
(C)内部织物1：Fritsche“功能”(根据本发明)，例如，95％ Nomex5％ Kevlar，与100％芳族聚酰胺微纤维混合，从100-350g/m2，尤其280g/m2的平方米重量，宽度为100-200cm，尤其160cm；纱细度，经和纬纱：NomexIII，织物1的层2的巴黎蓝Nm 40/2和织物1的层3的间位-芳族聚酰胺微纤维天然白色Nm 80/2；和织物1的机织类型：织物：特殊双面(层)机织物，尤其Sonja 0203图案。
参考数字的列表
1  根据本发明的纺织物“Fritsche Function”
2  底基织物，织物层(ply)或层(layer)
3  具有低于1.3分特的单根纤维纤度的微纤维织物层或层
4  背离皮肤的层3的侧面或表面
5  由层3的微纤维边界纱组成或形成的微纤维点
6  面对皮肤的层2的侧面或表面
7  织物1的厚度
8  水分(汗，冷凝液，蒸汽，水)
9  芯吸效应
10 微纤维层3的高度结构化表面
x1 在纬线方向上微纤维圆点之间的距离
x2 在经线方向上微纤维圆点之间的距离
实施例
从E.I.du Pont de Nemours和Company，Wilmington，Delaware，U.S.A.以商品名Nomex
Figure C20038010180300081
N301商购的纤维混合物，具有5cm的切断长度并由下列组分组成：
95wt％的颜料着色的、聚间苯二甲酰间苯二胺(间位-芳族聚酰胺)，1.7分特短纤维；和
5wt％的聚对苯二甲酰对苯二胺(对位-芳族聚酰胺)纤维，通过使用普通的棉短纤维加工设备被环锭纺成单股短纤维纱(Y1)。
Y1具Nm 40/1或250分特的线性密度和在Z方向上700次弯折/每米(TPM)的捻度和随后用蒸汽处理以便稳定它的皱缩的趋势。两个Y1纱然后被合股和加捻在一起。所形成的合股和加捻纱(TY1)具有Nm40/2或500分特的线性密度和在S方向上500TPM的捻度。TY1用作面对皮肤的合股或底基织物2的经纱和纬纱。
以商品名Nomex
Figure C20038010180300082
T 450从E.I.du Pont de Nemours和Company，Wilmington，Delaware，U.S.A.商购的纤维，具有5cm的切断长度和由100％的聚间苯二甲酰间苯二胺(间位-芳族聚酰胺)组成，1.1分特的短纤维，通过使用普通的棉短纤维加工设备被环锭纺成单个短纤维纱(Y2)。
Y2具Nm 80/1或125分特的线性密度和在Z方向上1070次弯折/每米(TPM)的捻度和随后用蒸汽处理以便稳定它的皱缩的趋势。两股Y2纱然后被合股和加捻在一起。所形成的合股和加捻纱(TY2)具有Nm80/2或250分特的线性密度和在S方向上750TPM的捻度。TY2用作背离皮肤的层3的经纱和纬纱。TY2也被用作在两个层之间的边界纱，因为它们具有最高的毛细作用。
TY1和TY2根据如在图3a-d中所示的Sonja 0203图案被织成特殊的双面的机织物。
这一织物1是作为用于多层结构(在表1中的衣服)中的内衬热阻隔体来试验，该多层结构进一步包括(1)在由85wt％Nomex
Figure C20038010180300091
和15wt％Kevlar组成的无纺织物上的并具有135g/m2的密度的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜层压体的中间水阻隔层(以商品名GORETEX
Figure C20038010180300093
FireblockerN从公司W.L.Gore and Associates，Delaware，USA商购)，和(2)具有195g/m2的密度和由纤维的共混物组成的外壳，从E.I du Pontde Nemours and Company，Wilmington，Delaware，USA以商品名NomexN305商购，具有5cm的切断长度并由下列组分组成：
(1)75wt％的颜料着色的聚间苯二甲酰间苯二胺(间位-芳族聚酰胺)，1.7分特短纤维；
(2)23％聚对苯二甲酰对苯二胺(对-芳族聚酰胺)纤维；和
(3)2％的碳芯聚酰胺旋覆抗静电纤维。
这一织物结合物根据防热性能(TPP)方法(ISO-FDIS 17492)ASTMD-4108(NFPA 1971)针对辐射和对流热的结合进行试验。
表1
  组合件的叙述   记录疼痛的时间(sec)   二度烧伤(sec)   TPP评级(cal/m<sup>2</sup>)   织物损坏系数
  样品7(3层)-外壳195(g/m<sup>2</sup>)-水阻隔层135(g/m<sup>2</sup>)-内衬/热阻隔层265(g/m<sup>2</sup>)总有效wt：595(g/m<sup>2</sup>)   9.89.59.5平均：9.6   16.015.715.8平均：15.8   32.031.431.6平均：31.7   5.45.35.3平均：5.3
织物损坏系数(FFF)被定义为100乘以TPP评级(是被测量来模拟二度烧伤的能量(cal/cm2))除以该织物重量(g/m2)。FFF＝100×TPP/织物重量。
FFF是5.3，与在5.2和6.7中之间的现有技术或测定基准点相比。
5.3的FFF表明这一实施例的织物能够用于热防护服。
这一织物1也根据水传输试验用注射器在织物1上施加的60ml水滴来测试。该试验在于测量穿透和吸收的时间。这一试验对于没有第二层3和边界纱的面对皮肤的层2单独来重复。结果示于表2中。
表2
Figure C20038010180300111
这一试验表明不使用本发明的面对皮肤的层没有好于标准织物。这一试验因此证实了本发明取决于由边界纱利用毛细管作用所构成的圆点的效果和该边界纱相对于面对皮肤的层的优先定向。
这一织物1是根据水吸收试验方法来试验。这一试验在于将20ml的有色水滴施加在面对皮肤的织物的层上并在60秒之后测量在样品的每一层上液滴的尺寸。结果给出在表3和4中。
表3
  根据本发明的织物
  面对皮肤的层
  试验   尺寸(mm)
  第1滴   6
  第2滴   6
  第3滴   6
  平均   6
表4
Figure C20038010180300121
这一试验说明了织物将水扩散在背离皮肤的层上的能力。因此，面对皮肤的层，与常规材料相比总是保持相对干燥，与加缝了毡片250g/m2的对照芳族聚酰胺衬里织物一样。
该织物1是按照Textil Forschung Institute的透水板方法STFI-Vorschr.PE03针对湿气吸收进行试验，模拟与湿皮肤接触的织物的生理特性。该湿气吸收是以g/dm2测量，和相对湿气吸收根据织物表面重量来计算。该织物1也针对于汗防护的热板试验ISO-11092来试验，为的是获得Re t值。这一织物与由加缝了190g/m2的Nomex
Figure C20038010180300123
针织热绝缘层的140g/m2的Nomex
Figure C20038010180300124
Comfort衬层组成的对照Fritsche 48101330022941进行比较。结果给出在表5中。
表5
  Ret(M<sup>2</sup>Pa/W)   绝对湿气吸收(g/dm<sup>2</sup>)   相对湿气吸收(％)
  织物1功能   5.78   7.7   255
  对照Frische48101330022941   6.86   2.4   67.5
这些结果说明，该织物所具有的湿气吸收(平方米重量)是现有技术领域的材料的约四倍高。这些是良好的结果和它们表明该织物1将容易地从穿着者的皮肤上吸取水分。5.78的Ret值被评级为非常好(＜非常好，6-13良好，13-20足够，＞20不够)和说明这一织物1是完全透气性的。
这一织物1是根据prEN 702的接触耐热性试验来试验的。在100℃下的阈时间tt(秒)被测量为19.8秒并显著地优于在100℃下具有18.4秒的tt(秒)值的Nomex
Figure C20038010180300131
N 307的标准织物。
根据本发明的服装制品能够根据需要来缝制。
根据本发明的织物当然不限于用于制造防护服。尤其，该织物能够用于制造休闲服，尤其用于制造功能内衣。

Claims (15)

1.由于易于水分输送而具有改善的穿着舒适感的用于服装制品的多层透气性纺织物(1)，特征在于纺织物(1)包括至少两个单独的层(2，3)，所述两层包括第一层(2)和第二层(3)，该至少两个单独的层利用所选择的边界纱在预定位置(5)彼此结合，该边界纱属于第二层(3)的一部分，该边界纱被机织或针织或缝合穿过第一层(2)，它们的经纱和纬纱由芳族聚酰胺纱或芳族聚酰胺捻线或芳族聚酰胺长丝纱或由含有聚苯并咪唑和芳族聚酰胺纤维的混合纤维制成的纱所组成，据此，该至少两个单独的层(2，3)具有不同的单根纤维细度以便在织物(1)的厚度(7)上引起细度梯度，因此具有面对皮肤的侧面(6)的第一层(2)具有更粗的单根纤维纤度，具有背离皮肤的侧面(4)的第二层具有更细的单根纤维纤度。
2.根据权利要求1的纺织物，特征在于该第一层(2)是机织物、针织织物或经编针织物。
3.根据权利要求1的纺织物，特征在于第二层(3)是机织物、针织织物或经编针织物。
4.根据权利要求1，2或3的纺织物，特征在于全部的至少两个单独的层(2，3)具有显示出至少两种不同的单根纤维细度的结构。
5.根据权利要求1-3任一项的纺织物，特征在于它是有彼此结合的两层的二重构造，所述两层由第一层(2)，第二层(3)组成。
6.根据权利要求1-3中任一项的纺织物，特征在于该第一层(2)和第二层(3)的边界纱在面对皮肤的侧面(6)上是可见的，因此表面比例能够变化。
7.根据权利要求1-3中任一项的纺织物，特征在于该至少两层(2，3)彼此由特殊的双面机织物，由特殊的双面针织物或由特殊的双面经纱针织物来结合。
8.根据权利要求1-3中任一项的纺织物，特征在于该至少两个单独的层(2，3)具有从50g/m2到450g/m2的平方米重量，因此该至少两个单独的层的各层的平方米重量能够是相同的或不同的。
9.根据权利要求1到3中任一项的纺织物，其特征在于该第二层(3)具有低于1.3分特的单根纤维纤度。
10.根据权利要求1的纺织物，特征在于该经纱包括复丝芳族聚酰胺纱或复丝芳族聚酰胺加捻纱或芳族聚酰胺长丝纱，该纬纱另外地包括复丝芳族聚酰胺纱或复丝芳族聚酰胺加捻纱或芳族聚酰胺长丝纱。
11.根据权利要求10的纺织物，特征在于在纬纱中存在的复丝芳族聚酰胺纱或复丝芳族聚酰胺加捻纱或芳族聚酰胺长丝纱类似于或相同于构成该经纱的两种另外排列的、不同的复丝纱或复丝加捻纱或芳族聚酰胺长丝纱当中的一种。
12.根据权利要求1的纺织物，特征在于该芳族聚酰胺纱含有选自下列这些的纤维：聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，或聚间苯二甲酰间苯二胺纤维与聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的混合物。
13.服装制品，其特征在于一种结构，该结构由具有内层、任选的中间层和外层的至少一种双层纺织复合材料组成，所述任选的中间层由聚酯或聚酰胺或芳族聚酰胺微纤维织物构成，其中根据权利要求1-3中任一项的多层透气性纺织物形成该内层。
14.防止热、火焰或电弧的影响并具有由耐高温纤维组成的纺织品覆盖层的具防护作用的工作服制品，其特征在于一种结构，该结构由具有内层、任选的由聚酯或聚酰胺或芳族聚酰胺微纤维织物构成的中间层、和由耐高温纤维构成的纺织材料组成的外层的至少双层纺织复合材料组成，其中内层含有根据权利要求1-3中任一项的多层透气性纺织物。
15.根据权利要求14的工作服制品，特征在于它是防火的夹克或防火的裤子。
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