CN101522969B - 包括不同纤度芳族聚酰胺纤维的耐切割织物及由其制造制品的方法 - Google Patents

包括不同纤度芳族聚酰胺纤维的耐切割织物及由其制造制品的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及耐切割织物和包括手套的制品，以及制备耐切割制品的方法，织物和制品包括含有短纤维紧密共混物的纱(4)，共混物包括20-50重量份的选自脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维及其混合物的纤维；以及50-80重量份的芳族聚酰胺纤维混合物；基于脂族聚酰胺、聚烯烃、聚酯和芳族聚酰胺纤维的总重量。芳族聚酰胺纤维混合物包括至少第一芳族聚酰胺纤维(5)和第二芳族聚酰胺纤维(6)，所述第一芳族聚酰胺纤维(5)具有每长丝3.6-6旦尼尔(每长丝3.7-6.7分特)的线密度，所述第二芳族聚酰胺纤维(6)具有每长丝0.50-4.5旦尼尔(每长丝0.56-5.0分特)的线密度。第一芳族聚酰胺纤维与第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1旦尼尔(每长丝1.1分特)或更大。

Description

包括不同纤度芳族聚酰胺纤维的耐切割织物及由其制造制品的方法
发明背景
1.发明领域
本发明涉及耐切割织物和包括手套的制品及其制备方法
2.相关领域描述
Perry等人的美国专利申请公开文本US 2004/0235383公开了可用于防护服的纱线或织物，该防护服设计用于有可能暴露于熔化物质飞溅、辐射热或火焰的活动。该纱线或织物由阻燃纤维和超细阻燃纤维制成。阻燃纤维与超细阻燃纤维的重量比在4-9∶2-6的范围内。
Howland的美国专利申请公开文本US 2002/0106956公开了由高韧性纤维与低韧性纤维的紧密共混物形成的织物，其中低韧性纤维的单丝纤度值显著低于高韧性纤维的单丝纤度值。
Takiue的美国专利申请公开文本US 2004/0025486公开了一种增强复合纱，该增强复合纱含有多根连续长丝并与至少一条含有多根短纤维的基本上无捻的短纤维纱平行。短纤维优选地选自尼龙6短纤维、尼龙66短纤维、间位芳族聚酰胺短纤维和对位芳族聚酰胺短纤维。
由对位芳族聚酰胺纤维制成的制品具有优异的切割性能，并在市场中具有较高的价位。然而这样的制品可能比由传统纺织纤维制成的制品硬，并且在一些应用中对位芳族聚酰胺制品可能比期望的磨损更快。因此，需要制品中适当切割性能所要求的芳族聚酰胺材料在舒适性、耐久性或数量上的任何改进。
发明简述
本发明涉及耐切割织物，包括：
包括短纤维紧密共混物的纱，所述共混物包括：
a)20-50重量份的选自脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、丙烯腈系纤维及其混合物的纤维：以及
b)50-80重量份的芳族聚酰胺纤维混合物，
基于100重量份的a)和b)纤维；其中芳族聚酰胺纤维混合物包括至少第一芳族聚酰胺纤维和第二芳族聚酰胺纤维，所述第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.7-6.7分特的线密度，所述第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝0.56-5.0分特的线密度；并且
其中第一芳族聚酰胺纤维与第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1.1分特或更大。
本发明进一步涉及制备耐切割制品的方法，包括：
a)共混
i)20-50重量份的选自脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯纤维及其混合物的纤维，以及
ii)50-80重量份的芳族聚酰胺纤维混合物；
基于100重量份的纤维i)和ii)，
其中芳族聚酰胺纤维混合物包括至少第一芳族聚酰胺纤维和第二芳族聚酰胺纤维，所述第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.7-6.7分特的线密度，所述第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝0.56-5.0分特的线密度；以及
其中第一芳族聚酰胺纤维与第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1.1分特或更大；
b)由纤维共混物形成短纺纱；以及
c)由短纺纱针织成制品。
附图简述
图1是本发明一种可能的针织织物的示意图。
图2是针织手套形式的本发明的一种制品。
图3是包含纤维的一种可能紧密共混物的短纤维纱的截面的示意图。
图4是可用于本发明织物的短纤维纱束的一种可能的横截面的示意图。
图5是可用于本发明织物的短纤维纱束的另一种可能的横截面的示意图。
图6是具有常用的每长丝1.5旦尼尔(每长丝1.7分特)对位芳族聚酰胺纤维的现有技术的短纤维纱束的横截面的示意图。
图7是由两根单纱制成的一种可能的合股纱的示意图。
图8是由两根不同的单纱制成的合股纱一种可能的横截面的示意图。
图9是由三根单纱制成的一种可能的合股纱的示意图。
发明详述
在一个实施方案中，本发明涉及包括包含短纤维紧密共混物的纱的耐切割织物，所述共混物包括20-50重量份的润滑纤维；20-40重量份的具有每长丝3.3-6旦尼尔(每长丝3.7-6.7分特)的线密度的第一芳族聚酰胺纤维；和20-40重量份的具有每长丝0.50-4.5旦尼尔(每长丝0.56-5.0分特)的线密度的第二芳族聚酰胺纤维；基于润滑纤维及和第一和第二芳族聚酰胺纤维的总重量。在一些优选实施方案中，第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.3-5.0旦尼尔(每长丝3.7-5.6分特)的线密度，在一些优选实施方案中，第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝1.0-4.0旦尼尔(每长丝1.1-4.4分特)的线密度。第一芳族聚酰胺纤维与第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1旦尼尔(每长丝1.1分特)或更大。在一些优选实施方案中，润滑纤维及第一和第二芳族聚酰胺纤维各自分别以26-40重量份的量存在，基于100重量份的这些纤维。在一些最优选实施方案中，三种类型的纤维基本以等重量份存在。
在另一个实施方案中，本发明涉及包括包含短纤维紧密共混物的纱的耐切割织物，所述共混物包括20-50重量份选自脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、丙烯腈系纤维及其混合物的纤维；以及50-80重量份的芳族聚酰胺纤维混合物；基于脂族聚酰胺、聚烯烃、聚酯和芳族聚酰胺纤维的总重量。芳族聚酰胺纤维混合物包括至少第一芳族聚酰胺纤维和第二芳族聚酰胺纤维，所述第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.6-6旦尼尔(每长丝3.7-6.7分特)的线密度，所述第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝0.50-4.5旦尼尔(每长丝0.56-5.0分特)的线密度。在一些优选实施方案中，第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.3-5.0旦尼尔(每长丝3.7-5.6分特)的线密度，在一些优选实施方案中第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝1.0-4.0旦尼尔(每长丝1.1-4.4分特)的线密度。第一芳族聚酰胺纤维与第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1旦尼尔(每长丝1.1分特)或更大。在一个优选实施方案中，脂肪族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、丙烯腈系纤维或者纤维混合物以26-40重量份的量存在，芳族聚酰胺纤维混合物以60-74重量份的量存在；基于100重量份的这些纤维。在一个最优选的实施方案中脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维或者纤维混合物与芳族聚酰胺纤维混合物以约1∶的重量比存在。
令人惊讶的是，已经发现本发明的织物具有等同于或大于用常用的100％的每长丝1.5旦尼尔(每长丝1.7分特)对位芳族聚酰胺纤维纱制成的织物的耐切割性。也就是说，100％的对位芳族聚酰胺纤维织物的耐切割性能可以与具有最多80重量份对位芳族聚酰胺纤维的织物的相同。相信三种类型的纤维，即润滑纤维、高单丝纤度芳族聚酰胺纤维和低单丝纤度芳族聚酰胺纤维，共同起作用不仅提供耐切割性也提供改进的织物耐磨损性和柔韧性，这些性能在应用中转化成改进的耐用性和舒适性。
词语“织物”旨在包括利用纱的任何织造、针织或非织造层结构等。所谓“纱”是指纺在一起或捻在一起以形成连续股线的纤维的集合。如本文所用，纱通常是指本领域中所称的单纱，其是适用于诸如编织和针织之类操作的纺织材料的最简单的股线。短纺纱可由或多或少加捻的短纤维形成；连续的复丝纱可通过加捻或不加捻形成。当存在加捻时，其均处于同一方向上。如本文所用，短语“合股纱”和“合股的纱”可互换使用，其是指加捻或合股在一起的两根或更多根纱，即单纱。“织造”旨在包括通过编织制成的任何织物；也就是说，通常以直角使至少两根纱交错或交织。一般来讲，此类织物由一组称为经纱的纱与另一组称为纬纱或纬线的纱交织而制成。织造织物基本上可具有任何编织形式，例如平织、四经破缎纹织、方平织、缎面织、斜纹织、非平衡织等等。平织是最常用的。“针织”旨在包括可使用针或线将一根或多根纱的一系列环互锁而形成的结构，例如经编针织物(例如特里科经编针织物、米兰尼斯经编针织物或拉歇尔经编针织物)和纬编针织物(例如圆型或平型)。“非织造”旨在包括形成柔性片材料的纤维网络，所述柔性片材料无需编织或针织即可制成并通过以下方法保持在一起：(i)对至少一些纤维进行机械互锁，(ii)熔合一些纤维的至少一些部分，或(iii)通过使用粘合剂物质粘合至少一些纤维。利用纱的非织造织物主要包括单向织物，但也可为其它结构。
在一些优选的实施方案中，本发明的织物为使用任何合适的针织图案和常规针织机的针织织物。图1为针织织物的示意图。耐切割性和舒适度受针织的紧密度影响，并且可对紧密度进行调整以满足任何具体需求。在例如单面针织物和毛圈针织物图案中已发现存在非常有效的耐切割性和舒适度的组合。在一些实施方案中，本发明的织物的基重范围为3至30oz/yd2(100至1000g/m2)，优选地为5至25oz/yd2(170至850g/m2)，处于基重范围的高端的织物可提供更大的切割防护作用。
本发明的织物可用于制品中以提供切割防护作用。可用的制品包括但不限于手套、围裙和袖套。在一个优选的实施方案中，制品为耐切割的针织手套。图2为一只这样的手套1的示意图，其具有示出手套针织构造的细部2。
在本发明的织物以及包括手套的制品中，较高单丝纤度芳族聚酰胺纤维与较低单丝纤度芳族聚酰胺纤维的长丝线密度差值是每长丝1旦尼尔(每长丝1.1分特)或更大。在一些优选实施方案中，长丝线密度的差值是每长丝1.5旦尼尔(每长丝1.7分特)或更大。相信在短纤维纱束中润滑纤维降低了纤维间的摩擦力，允许较低单丝纤度芳族聚酰胺纤维和较高单丝纤度芳族聚酰胺纤维在织物纱束中更容易移动。图3是包括一种可能的纤维紧密共混物的短纤维纱3的截面的示意图。
图4是图3短纤维纱束的A-A’横截面的一种可能实施方案。短纤维纱4包括具有每长丝3.3-6旦尼尔(每长丝3.7-6.7分特)的线密度的第一芳族聚酰胺纤维5，和具有每长丝0.50-4.5旦尼尔(每长丝0.56-5.0分特)的线密度的第二芳族聚酰胺纤维6。润滑纤维7具有与第二芳族聚酰胺纤维6相同范围的线密度。润滑纤维均匀的分布在纱束中，并且在很多情况下用于分开第一和第二芳族聚酰胺纤维。据认为这有助于避免可能存在于芳族聚酰胺纤维的表面上或因穿着而在芳族聚酰胺纤维的表面上产生的任何芳族聚酰胺原纤维的显著互锁(没有显示)，并且也在纱束中的长丝上提供润滑效果，为由这种纱制得的织物提供更多的纺织纤维特性和更好的美感或“手感”。
图5图示了图3的短纤维纱束的A-A’横截面的另一种可能实施方案。纱束11具有与图4相同的第一和第二芳族聚酰胺纤维5和6，然而润滑纤维8具有与第一芳族聚酰胺纤维5相同范围的线密度。作为对比，图6是现有技术常用的每长丝1.5旦尼尔(每长丝1.7分特)对位芳族聚酰胺短纤维纱12和每长丝1.5旦尼尔(每长丝1.7分特)纤维9的纱束的横截面示意图。在附图中为了简洁，在其中润滑纤维据说大致与芳族聚酰胺纤维类型的旦数相同的那些情况中，显示与那些芳族聚酰胺纤维类型具有相同的直径。真实的纤维直径可能因聚合物密度的不同而稍有不同。虽然在所有这些附图中单个纤维被表示为具有圆形横截面，并且可用于这些纤维束的很多纤维优选可以具有圆形、椭圆形或大豆横截面形状，但应该理解的是具有其它横截面的纤维也可以用于这些纤维束中。
虽然在附图中这些纤维束代表单纱，但应该理解的是这些多纤度单纱可以与一根或多根其它单纱合股制成合股纱。例如，图7是通过将两根单纱合股捻合制成的合股或合股的纱14的一个实施方案的示意图。图8是图7的包括两根单纱的合股纱束的B-B’横截面的一种可能实施方案，其中一根单纱15由前述的多纤度短纤维的紧密共混物制得，一根单纱16只由一种类型的长丝制得。虽然在这些附图中显示的是两种不同的单纱，但这不是严格的，并且应该理解的是合股纱可能包括多于两根的合股捻合在一起的纱。例如，图9是合股捻合在一起的三根单纱的示意图。也应该理解的是合股纱可以由两根或更多根由如前述的多纤度短纤维的紧密共混物制得的单纱来制备，或者合股纱可以由至少一种由多纤度短纤维的紧密共混物制得的单纱和至少一种具有任何期望组成的纱，包括例如包含连续长丝的纱来制备。
令人惊讶的是，本发明的织物比由常用每长丝1.5旦尼尔(每长丝1.7分特)纤维制得的织物具有改进的柔韧性，尽管事实是紧密共混物使用了大量比每长丝1.5旦尼尔(每长丝1.7分特)纤维的直径更大的直径的长丝。
本发明的耐切割织物和手套包括含有短纤维紧密共混物的纱。紧密共混物是指不同的短纤维在短纤维纱束中均匀分布。在本发明的一些实施方案中使用的短纤维具有2-20cm的长度。短纤维可以使用短纤维或者棉型纱系统、长纤维或羊毛型纱系统、或拉断纱系统纺成纱。在一些实施方案中，短纤维切割长度优选为3.5-6cm，特别是对于用在棉型纺丝系统的短纤维。在另外一些实施方案中，短纤维切割长度优选为3.5-16cm，特别是对于用在长纤或者羊毛型纺丝系统的短纤维。本发明的很多实施方案中所用的短纤维具有5-30μm的直径和约每长丝0.5-6.5旦尼尔(每长丝0.56-7.2分特)，优选每长丝1.0-5.0旦尼尔(每长丝1.1-5.6分特)的线密度。
如本文所用，“润滑纤维”旨在包括以下任何纤维：当以本文指定的比例与多纤度芳族聚酰胺纤维一起使用来制备纱时，该纤维会增加由该纱制成的织物或制品(包括手套)的柔韧性。据信，润滑纤维所提供的期望效果与纤维聚合物的非原纤化和纱与纱之间的摩擦性能有关。因此，在一些优选的实施方案中，润滑纤维为非原纤化的或“无原纤”的纤维。根据ASTM方法D3412绞盘法以50克的负荷、170度的包角和30厘米/秒的相对运动进行测量，在一些实施方案中，润滑纤维的纱与纱动态摩擦系数小于0.55(在自身上测量时)，而在另一些实施方案中，动态摩擦系数小于0.40。例如，当以此方式测量时，测得的聚酯纤维与聚酯纤维的动态摩擦系数为0.50，测得的尼龙纤维与尼龙纤维的动态摩擦系数为0.36。没有必要对润滑纤维进行任何特殊的表面整理或化学处理以提供润滑行为。根据最终织物和制品的所需美感而定，润滑纤维可具有与纱中的一种芳族聚酰胺纤维类型的长丝线密度相等的长丝线密度，或者可具有与纱中的芳族聚酰胺纤维的长丝线密度不同的长丝线密度。
在本发明的一些优选实施方案中，润滑纤维选自脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、丙烯腈系纤维及它们的混合物。在一些实施方案中，润滑纤维为热塑性纤维。“热塑性”意味着具有其传统的聚合物定义；也就是说，这些材料在受热时以粘稠液体的方式流动，在被冷却时固化，并在随后的屡次加热和冷却时反复地如此变化。在一些最优选的实施方案中，润滑纤维为熔纺或凝纺热塑性纤维。
在一些优选的实施方案中，脂族聚酰胺纤维是指包含尼龙聚合物或共聚物的任何类型的纤维。尼龙为长链合成聚酰胺，其具有重复的酰胺基团(-NH-CO-)作为聚合物链的整体组成部分，并且尼龙的两个常见实例为尼龙66(即聚己二酰己二胺)和尼龙6(即聚己内酰胺)。其它尼龙可包括由11-氨基十一烷酸制成的尼龙11；以及由己二胺和癸二酸的缩合产物制成的尼龙610。
在一些实施方案中，聚烯烃纤维是指由聚丙烯或聚乙烯制备的纤维。聚丙烯由丙烯的聚合物或共聚物制成。一种聚丙烯纤维可以商品名Marvess从Phillips Fibers商购获得。聚乙烯由乙烯的聚合物或共聚物制成，其中按聚合物为100mol％计，其包含至少50mol％的乙烯并且可由熔体纺成；然而，在一些优选的实施方案中，该纤维可由凝胶纺成。可用的聚乙烯纤维可由高分子量聚乙烯或超高分子量聚乙烯制成。高分子量聚乙烯的重均分子量通常大于40,000。一种高分子量熔纺聚乙烯纤维可以Fibervisions商购获得；聚烯烃纤维还可包括具有不同聚乙烯和/或聚丙烯皮芯型或并列型构造的双组分纤维。可商购获得的超高分子量聚乙烯的重均分子量通常为约一百万或更大。一种超高分子量的聚乙烯或伸展链聚乙烯纤维通常可如美国专利4,457,985所述进行制备。这种凝纺纤维可以商品名Dyneema从Toyobo商购获得，以及可以商品名Spectra从Honeywell商购获得。
在一些实施方案中，聚酯纤维是指由至少85wt％的二元醇与对苯二甲酸的酯构成的任何类型的合成聚合物或共聚物。该聚合物可通过乙二醇和对苯二甲酸或其衍生物反应制得。在一些实施方案中，优选的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。聚酯制剂可包括多种共聚单体，这些共聚单体包括二甘醇、环己烷二甲醇、聚乙二醇、戊二酸、壬二酸、癸二酸、间苯二甲酸等。除了这些共聚单体，也可使用支化剂，如均苯三甲酸、均苯四甲酸、三羟甲基丙烷和三羟甲基乙烷、以及季戊四醇。PET可通过已知的聚合技术由对苯二甲酸或其低级烷基酯(例如对苯二甲酸二甲酯)与乙二醇或者这些物质的共混物或混合物获得。可用的聚酯还可包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。PEN可通过已知的聚合方法由2，6-萘二甲酸和乙二醇获得。
在一些其它实施方案中，优选的聚酯为表现出热致熔融行为的芳族聚酯。这些聚酯包括液晶或各向异性熔融聚酯，例如可以商品名Vectran得自Celanese。在一些其它的实施方案中，优选具有低熔点的可熔融加工的全芳族液晶聚酯聚合物，例如在美国专利5,525,700中描述的那些。
在一些实施方案中，丙烯腈系纤维是指具有至少85wt％丙烯腈单元的纤维，丙烯腈单元为-(CH2-CHCN)-。丙烯腈系纤维可由丙烯酸类聚合物(具有85wt％或更多的丙烯腈以及可与丙烯腈共聚的15wt％或更少的烯属单体)以及两种或更多种这些丙烯酸类聚合物的混合物制成。可与丙烯腈共聚的烯属单体的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等)、乙酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异丁烯腈、烯丙基磺酸、甲磺酸和苯乙烯磺酸。各种类型的丙烯腈系纤维可从Sterling Fibers商购获得，美国专利3,047,455中公开了一种制备丙烯酸类聚合物和纤维的例示性方法。
在本发明的一些实施方案中，润滑短纤维的切割指数为至少0.8，并且优选地为1.2或更大。在一些实施方案中，优选的润滑短纤维的切割指数为1.5或更大。切割指数为475克/平方米(14盎司/平方码)织物的切割性能，该织物由100％的待测试纤维织造或编织而成，然后按照ASTM F1790-97(以克为单位，也称为切割防护性能(CPP))进行测量，所得值除以被切割的织物的面密度(以克/平方米为单位)。
在本发明的一些实施方案中，优选的芳族聚酰胺短纤维是对位芳族聚酰胺纤维。所谓对位芳族聚酰胺纤维是指由对位芳族聚酰胺聚合物制成的纤维；聚对苯二甲酰对苯二胺(PPD-T)是优选的对位芳族聚酰胺聚合物。所谓PPD-T是指由对苯二胺和对苯二甲酰氯的等摩尔比聚合反应(mole-for-mole polymerization)所得的均聚物，以及少量其它二胺与对苯二胺结合和少量其它二酰氯与对苯二甲酰氯结合所得的共聚物。作为一般原则，其它二胺和其它二酰氯的使用量可最多为对苯二胺或对苯二甲酰氯的约10mol％，或者可能略高，前提条件是其它二胺和二酰氯不含干扰聚合反应的活性基团。PPD-T也指其它芳族二胺和其它芳族二酰氯结合所得的共聚物，例如2，6-萘二甲酰氯或者氯代对苯二甲酰氯或二氯对苯二甲酰氯；前提条件是只要其它芳族二胺和芳族二酰氯存在的量不会不利影响对位芳族聚酰胺的性能。
可将添加剂与对位芳族聚酰胺一起用于纤维中，并且已发现，高达10wt％的其它聚合材料可与芳族聚酰胺共混，或者可使用含有10％的其它二胺(取代了芳族聚酰胺的二胺)或10％的其它二酰氯(取代了芳族聚酰胺的二酰氯)的共聚物。
对位芳族聚酰胺纤维通常通过将对位芳族聚酰胺的溶液从毛细管挤出到凝固浴中而纺成。在聚对苯二甲酰对苯二胺的情况中，所述溶液的溶剂通常为浓硫酸，而挤出通常是通过气隙进入冷的水性凝固浴中。此类方法是熟知的并且一般性地公开于美国专利3,063,966、3,767,756、3,869,429和3,869,430中。对位芳族聚酰胺纤维可以Kevlar
Figure GSB00000463166000091
牌纤维从E.I.du Pont de Nemours and Company商购获得，以及以Twaron
Figure GSB00000463166000092
牌纤维从Teijin，Ltd.商购获得。
本发明也涉及制备耐切割制品，例如织物或手套的方法，包括共混20-50重量份的润滑短纤维、20-40重量份的具有每长丝3.3-6旦尼尔(每长丝3.7-6.7分特)线密度的第一芳族聚酰胺短纤维、以及20-40重量份的具有每长丝0.50-4.5旦尼尔(每长丝0.56-5.0分特)线密度的第二芳族聚酰胺短纤维，基于润滑以及第一和第二芳族聚酰胺短纤维的总重量，并且其中第一芳族聚酰胺短纤维与第二芳族聚酰胺短纤维的长丝线密度的差值是每长丝1旦尼尔(每长丝1.1分特)或更大；由纤维共混物形成短纺纱；以及由短纺纱针织成制品。在一些优选实施方案中，润滑纤维以及第一和第二芳族聚酰胺纤维以26-40重量份的量存在，基于100重量份的这些纤维。在一些最优选的实施方案中，三种类型的纤维以基本相等的重量份存在。
本发明的另一个实施方案涉及制备耐切割制品，例如织物或手套的方法，包括共混20-50重量份的选自脂族聚酰胺短纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维及其混合物的纤维、和50-80重量份的芳族聚酰胺纤维混合物的步骤，基于脂族聚酰胺、聚烯烃、聚酯和芳族聚酰胺纤维的总重量，并且其中芳族聚酰胺纤维混合物包括至少第一芳族聚酰胺纤维和第二芳族聚酰胺纤维，所述第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.3-3.6旦尼尔(每长丝3.7-6.7分特)的线密度，所述第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝0.50-4.5旦尼尔(每长丝0.56-5.0分特)的线密度，其中第一芳族聚酰胺纤维和第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1旦尼尔(每长丝1.1分特)或更大；由纤维共混物形成短纺纱；由这些短纺纱针织成制品。在一个优选实施方案中，脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维或纤维混合物以26-40重量份的量存在，芳族聚酰胺纤维混合物以60-74重量份的量存在；基于100重量份的这些纤维。在一个最优选的实施方案中，脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、或纤维混合物与芳族聚酰胺纤维混合物以约1∶2的重量比存在。
在一些优选的实施方案中，短纤维紧密共混物通过首先将得自开捆的短纤维与任何其它短纤维(如果是其它功能所需要的)混合在一起而制备。然后使用梳理机将纤维共混物成形为长条。梳理机通常用于纤维工业来分开、对齐和递送纤维成为未显著加捻的松散集合纤维的连续股线，通常称为梳理条。通常通过但不限于两步拉伸法将梳理条加工成拉伸条。
然后，使用常规技术由拉伸条形成短纺纱。这些技术包括常规的棉系统、短纺纱方法，例如自由端纺纱、环锭纺纱或更高速度的气流纺纱技术，例如村田(Murata)喷气纺纱，其中使用空气将短纤维捻合成纱。可用于本发明的织物的纺纱的形成也可通过以下方式实现：使用常规的毛纺系统、长绒或拉断法纺纱方法，例如精纺或半精纺环锭纺。无论加工系统如何，环锭纺通常都是制备耐切割短纤维纱的优选方法。
在梳理前共混短纤维是制备用于本发明的充分混合的、均匀的、紧密共混的纺纱的一种优选方法，然而也可使用其它方法。例如，可通过切割器共混方法来制备紧密的纤维共混物；也就是说，丝束或连续长丝形式的各种纤维可在卷曲或短纤维切断期间或之前混合。当芳族聚酰胺短纤维得自多纤度纺丝束或连续多纤度复丝纱时，可采用该方法。例如，连续复丝芳族聚酰胺纱可由溶液通过专门制作的喷丝头纺丝来生成纱，其中各芳族聚酰胺长丝具有两种或更多种不同的线密度；然后，可将纱切成短纤维以制备多纤度芳族聚酰胺短纤维共混物。润滑纤维可通过以下方式与该多纤度芳族聚酰胺共混物结合在一起：将润滑纤维与芳族聚酰胺纤维结合，并将它们一起切割，或者在切割后将润滑短纤维与芳族聚酰胺短纤维混合。将纤维共混的另一种方法是通过梳理和/或拉伸条共混；也就是说，制备共混物中不同短纤维或共混物中不同短纤维的组合的单独长条，并将这些单独的梳理和/或拉伸条提供给粗纱和/或短纤维纱纺纱装置，该装置设计为在对条纤维进行共混的同时纺织短纤维纱。所有这些方法并非旨在进行限制，并且其它用于进行短纤维共混和纱制备的方法也是可能的。只要不显著破坏所需织物属性，所有这些短纤维纱都可包含其它纤维。
纤维紧密共混物的短纺纱随后优选地喂入针织设备以制作针织手套。此类针织设备包括从极细到标准的一系列手套针织机，例如用于下面实施例中的Sheima Seiki手套针织机。如果需要，可将多个头或纱喂入针织机；也就是说，可将一束纱或一束合股纱共同喂入针织机，并使用常规技术针织成手套。在一些实施方案中，理想的是通过共同喂入一种或多种其它短纤维或连续长丝纱与一种或多种具有纤维的紧密共混物的短纺纱来为手套增加功能。可调节针织紧密度来满足任何具体需求。在例如单面针织物和毛圈针织物图案中已发现非常有效的耐切割性和舒适度组合。
测试方法
耐切割性。以下描述的织物的耐切割数据使用ASTM 1790-04“用于测量用于防护服的材料的耐切割性标准测试方法”产生。为了这个测试使用了Tomodynamometer(TDM-100)测试机。在进行测试时，将切割边在特定力下牵拉通过安放在心轴上的样品一次。切割边是具有70毫米长锐角边的不锈钢刀刀片。在测试开始和结束时，刀片供应是通过在氯丁橡胶校准材料上使用500克的载荷来校准的。每次切割测试使用新的切割边。样品是矩形织物片；它在从经纱和填充方向45度的斜纹路上切割50×100毫米。心轴是半径为38毫米的圆形导电棒，样品与窄铜条一起用双面带安装在其上。将铜条夹在样品与双面带之间。以与心轴的长度轴成直角牵拉切割边通过心轴上的织物。当切割边与铜条电接触时纪录切穿(cut through)。在几种不同力下，记录从起始接触到切穿的牵拉距离，并制作力作为切穿距离的函数的曲线图。从该曲线图中，确定在0.8英寸或20毫米距离处切穿的力，并且规一化以使刀片供应一致。规一化的力作为耐切割力报告。
实施例
在下列实施例中，使用基于短纤维的环锭纺纱来针织成织物。短纤维共混组合物通过按照表2所示比例共混表1所示类型的多种短纤维来制备。在所有情况下，芳族聚酰胺纤维均由聚对苯二甲酰对苯二胺(PPD-T)制成。这种类型的纤维以商品名Kevlar
Figure GSB00000463166000121
闻名，由E.I.du Pont de Nemours and Company制造。润滑纤维组分是由Invista以名称420型销售的半消光尼龙66纤维。
表1
Figure GSB00000463166000122
用于制备针织织物的纱通过以下方式制备。对于对照纱A，将大约7千克单一类型的PPD-T短纤维直接喂入梳理机以制备梳理条。然后制备用于表2所示的纱1至5和对比纱B至D的等量(7-9千克)的每种短纤维共混组合物。短纤维共混物通过首先手工混合纤维，然后将该混合物两次喂入拣选机以制备均匀的纤维共混物来制备。然后将每种纤维共混物喂入标准梳理机以制备梳理条。
然后，使用两道拉伸(头道/末道拉伸)将梳理条拉伸成拉伸条并在粗纱机上加工以制成6560分特(0.9亨克支数)的粗纱。然后通过对各组合物的每种粗纱的两端进行环锭纺纱来制备纱。制得具有3.10捻系数的10/1s棉纱支数的纱。通过采用平衡反捻将一对10/1s纱合股在一起形成10/2s纱来制备各最终的A至D和1至5纱。
使用标准7号Sheima Seiki手套针织机将每种10/2s纱针织成织物样品。调节机器的针织时间以制备约1米长的手套主体，从而为随后的切割测试提供足够的织物样品。通过向手套针织机中喂入三头10/2s以产生具有约20oz/yd2(680g/m2)基重的织物样品来制备样品。之后制备具有大致相同的标称基重的标准尺寸手套。
织物经历前面提到的耐切割性测试，结果显示于表2中。该表也显示归一化为20oz/yd2(680g/m2)面密度的耐切割值。
以归一化重量为基准，由纱1至5制备的织物和手套的耐切割性等同于由对照纱A制备的织物和手套的耐切割性。尽管由纱2制备的织物比由对照纱A制备的织物具有更低的耐切割性，但应该注意的是可以从耐切割值的统计学可信区间得出它们具有同等耐切割性的结论。由纱1至5制备的织物和手套也比由标准对照纱A制备的织物和手套具有主观上更舒适的“手感”。
另外，由纱B至D制备的对比织物和手套比制备的其它织物或手套具有更低的耐切割性，这证明了添加具有每长丝3.3-6旦尼尔(每长丝3.7-6.7分特)的线密度的芳族聚酰胺纤维如何协同地起到提高耐切割性的作用，并且在这个实施例中，补偿由尼龙纤维提供的较低的耐切割性。
表2

Claims (12)

1.耐切割织物，包括：
包含短纤维的紧密共混物的纱，所述共混物包括：
a.20-50重量份的选自脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维、丙烯腈系纤维及其混合物的纤维；以及
b.50-80重量份的芳族聚酰胺纤维混合物，
基于100重量份的纤维a和b；
其中芳族聚酰胺纤维混合物包括至少第一芳族聚酰胺纤维和第二芳族聚酰胺纤维，所述第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.7-6.7分特的线密度，所述第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝0.56-5.0分特的线密度；以及
其中第一芳族聚酰胺纤维与第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1.1分特或更大。
2.如权利要求1所述的耐切割织物，其中基于100重量份的纤维a和b，纤维a以26-40重量份的量存在，纤维b以60-70重量份的量存在。
3.如权利要求1所述的耐切割织物，其中第一或第二芳族聚酰胺纤维包括聚对苯二甲酰对苯二胺。
4.如权利要求1所述的耐切割织物，其是针织物形式。
5.包括如权利要求1所述的耐切割织物的制品。
6.如权利要求5所述的制品，其是手套的形式。
7.制备耐切割制品的方法，包括：
a.共混
i.20-50重量份的选自脂族聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯纤维及其混合物的纤维，和
ii.50-80重量份的芳族聚酰胺纤维混合物，
基于100重量份的纤维i和ii；
其中芳族聚酰胺纤维混合物包括至少第一芳族聚酰胺纤维和第二芳族聚酰胺纤维，所述第一芳族聚酰胺纤维具有每长丝3.7-6.7分特的线密度，所述第二芳族聚酰胺纤维具有每长丝0.56-5.0分特的线密度；以及
其中第一芳族聚酰胺纤维与第二芳族聚酰胺纤维的长丝线密度的差值是每长丝1.1分特或更大；
b.由纤维共混物形成短纺纱；以及
c.由短纺纱针织成制品。
8.如权利要求7所述的方法，其中共混至少部分通过将纤维i和ii混合在一起，并且梳理纤维以形成包含紧密短纤维共混物的条来完成。
9.如权利要求7所述的方法，其中短纺纱使用环锭纺形成。
10.如权利要求7所述的方法，其中第一或第二芳族聚酰胺纤维包括聚对苯二甲酰对苯二胺。
11.如权利要求7所述的方法，其中针织通过将一束纱或包含由纤维共混物得到的短纺纱的合股纱以及一种或多种其它短纤维纱或连续长丝纱共同喂入到针织机中来完成。
12.如权利要求7所述的方法，其中制品是织物或手套。
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