CN101522970B - 抗切割纱及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了由不同平均直径的长丝制成的具有优良抗切割性的纱。

Description

抗切割纱及制造方法
发明领域
本发明涉及抗切割纱和由其制成的保护性织物和衣服的领域。
发明背景
抗切割纱用于制造抗磨损、抗切割、抗撕裂、抗穿透和抗穿剌的织物。可用此类织物制造不同行业用磨损材料或锋利物体工作的工人穿用的保护性衣服，也用于需要抗刺伤工具和射弹保护的警察和军人穿用的保护性衣服。
抗切割纱可由玻璃、矿物纤维、钢制成，但如今正日益采用合成的聚合物纤维，因为它们提供优良的抗切割性，同时给予重量优势，并给予制成的织物类似(如果不同)于常用织物的外观和感觉。用于抗切割纱的聚合物包括例如聚酰胺(例如对-和间-芳族聚酰胺)、聚烯烃(例如聚乙烯)和聚唑(例如PBO)及PIPD(聚二咪唑并亚吡啶基二羟基亚苯基，“M5”)。
由合成聚合物纤维制成的纱用各种纺丝方法制得，所有这些方法均包括采用具有多个小孔的纺丝板，通过纺丝板可喷出或挤出聚合物的浓溶液或悬浮体(或熔融的聚合物)。挤出后，聚合物固化(并且固结)成长丝，然后长丝被纺成复丝纱。
此类纺丝方法的实例在现有技术中描述。美国专利4,078,034公开一种称为“气隙纺丝”的方法，其中在通入凝固浴之前将芳族聚酰胺溶液从纺丝板挤入气隙(约9mm)中。在聚(对苯二甲酰对苯二胺)(对芳族聚酰胺)的情况下，溶液由浓H2SO4中的15-25％重量对芳族聚酰胺组成，凝固溶液包含＜20％重量含水H2SO4，对此骤冷步骤将温度调节到低于35℃。
在间芳族聚酰胺纺丝所用的方法中，在酰胺溶剂(如N，N-二甲基乙酰胺(DMA))中的间芳族聚酰胺的浓溶液从纺丝板挤入含水凝固浴。这种方法公开于美国专利4,073,837。
纺丝头中的孔选择成产生所需数目和直径的长丝。长丝可在固化之前在空气或气体中拉伸(通常称为“纺丝拉伸”)，和/或在骤冷/固化过程中在液体中拉伸，并且在很多产物中在长丝已初始骤冷或固化后拉伸。拉伸长丝减小平均直径。一起纺制多根长丝产生具有最终线密度的纱，最终线密度为各长丝线密度之和。
虽然用普通纺丝方法制的现有合成纱具有优良的抗切割性，并且时常具有适度的抗磨性，但仍需要具有优良抗切割性和改善的抗磨性的纱。
发明概述
发明人已发现，如果将具有不同旦数的长丝一起纺成单纱，则得到的纱具有优良的抗切割性和抗磨性。
第一方面，本发明提供一种纱，所述纱包含：
第一复数根连续长丝，所述第一复数根长丝分别具有2或约2至25(优选4至10)微米/单丝的平均直径；
至少一种第二复数根连续长丝，所述第二复数根长丝分别具有大于第一复数根长丝平均直径并且为10或约10至40(优选10至32)微米/单丝的平均直径；并且
第一复数根长丝和第二复数根长丝由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有高于1,000,000Da或约1,000,000Da的分子量，如UHMWPE)、M5和芳族聚唑。
第二方面，本发明提供一种纱，所述纱包含：
第一长丝，所述第一长丝具有4或约4至25微米的平均直径；
第二长丝，所述第二长丝具有大于第一长丝平均直径并且为15或约15至40微米/单丝的平均直径；和
平均直径在第一长丝平均直径和第二长丝平均直径之间分布的复数根长丝；
其中所有的长丝均由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有高于1,000,000Da或约1,000,000Da的分子量，如UHMWPE)、M5和芳族聚唑。
第三方面，本发明提供一种纱，所述纱包含：
第一复数根连续长丝，所述第一复数根长丝分别具有0.25至1.25旦/单丝的第一标称线密度；
至少一种第二复数根连续长丝，所述第二复数根长丝分别具有大于第一标称线密度并且为1.25至6旦/单丝的第二标称线密度；并且
第一复数根长丝和第二复数根长丝由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有至少1,000,000Da的分子量)、M5和芳族聚唑。
第四方面，本发明提供一种包含本发明的纱的抗切割织物。
第五方面，本发明提供一种用本发明的抗切割织物制成的抗切割衣服。
第六方面，本发明提供一种制造抗切割纱的方法，所述方法包括以下步骤：
从包含第一平均直径的挤出孔和第二平均直径的挤出孔的纺丝板挤出选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有至少1,000,000Da的分子量)、M5和芳族聚唑的聚合物，其中第一平均直径和第二平均直径相差至少1.2倍。
第七方面，本发明提供一种用于制造抗切割纱的纺丝板，所述纺丝板包含第一平均直径的挤出孔和第二平均直径的挤出孔，其中第一平均直径和第二平均直径相差至少1.2倍。
发明详述
附图简述
图1为制造本发明的纱的方法的示意图。
图2A-D图示本发明的具有不同毛细管图案的纺丝板。
图3图示纺丝板组合件的一个实施方案。
图4显示实施例中所用本发明的纺丝板。
缩略语：
UHMWPE：超高分子量聚乙烯
M5：聚吡啶并双咪唑，由下式表示：
dpf：旦/单丝
Da：道尔顿，分子量的单位
定义
按本文意图，术语“长丝”的定义是相对柔软的宏观均匀体，长度与跨越垂直于其长度的横截面的宽度的比率高。长丝横截面可以为任何形状，但一般为圆形。本文所用术语“纤维”可与术语“长丝”互换使用。
与长丝或复数根长丝相关的表达“较大”、“较小”、“最大”、“最小”和“中等”是指长丝或复数根长丝的平均直径或线密度。
与长丝相关的“直径”为可划出围绕长丝整个横截面的最小圆的直径。与纺丝板中孔相关的直径是指可划出围绕孔的最小圆的直径。
“旦”，每9000米长度长丝或纱的克重。
“特”，每1000米长丝或纱的克重。
“分特”，特的十分之一。
表达“毛细管”和“挤出孔”可互换使用，是指在长丝形成中聚合物挤出通过的孔。
纱
与包含单一平均直径长丝的普通纱比较，具有混合平均直径长丝的本发明的纱显示增加的抗切割性和抗磨性。相信混合直径布置具有优良抗切割性和抗磨性有两个主要原因：
(1)细丝与粗丝布置允许长丝相互“滚动”，因此消散攻击力；
(2)细丝与粗丝布置允许增加填充，因此增加纱的密度，提供更多材料抵抗攻击力。
发明人已选择称本发明的纱由具有不同平均直径的长丝制成。可用表达“线密度”替换表达“平均直径”用于本发明纱的替代定义。可同样称本发明的纱由具有不同线密度的长丝制成。可将本发明的纱称为“混合长丝纱”、“混合旦数纱”和/或“混合分特数纱”。
对芳族聚酰胺(例如
Figure G2007800377792D00051
)的长丝的平均直径可近似如下所示转化成线密度：
Figure G2007800377792D00052
聚合物
本发明的纱可用长丝制成，所述长丝由任何产生高强度纤维的聚合物制成，包括例如聚酰胺、聚烯烃、聚唑和这些聚合物的混合物。
在聚合物为聚酰胺时，芳族聚酰胺是优选的。芳族聚酰胺是指其中至少85％酰胺(-CONH-)键直接连接到两个芳族环的聚酰胺。适合的芳族聚酰胺纤维描述于Man-Made Fibers-Science and Technology，第2卷，章节标题是Fiber-Forming Aromatic Polyamides(形成纤维的芳族聚酰胺)，第297页，W.Black等人，Interscience Publishers，1968。芳族聚酰胺纤维及其制造还公开于美国专利4,172,938、3,869,429、3,819,587、3,673,143、3,354,127和3,094,511中。
优选的芳族聚酰胺为对芳族聚酰胺。优选的对芳族聚酰胺为聚(对苯二甲酰对苯二胺)，也称为PPD-T。PPD-T既指由对苯二胺和对苯二甲酰氯等摩尔聚合得到的均聚物，也指由少量其他二胺与对苯二胺和少量其他二酰氯与对苯二甲酰氯结合得到的共聚物。通常，其他二胺和其他二酰氯可以对苯二胺或对苯二甲酰氯的最多约10％摩尔的量或略高的量使用，唯一条件是其他二胺和二酰氯没有干扰聚合反应的反应性基团。PPD-T也指由其他芳族二胺和其他芳族二酰氯结合得到的共聚物，例如2，6-萘二甲酰氯或氯-或二氯对苯二甲酰氯或3，4′-二氨基二苯基醚。
添加剂可与芳族聚酰胺一起使用，已发现，可将多达10％或更多重量的其他聚合物材料与芳族聚酰胺共混。可使用以多达10％或更多其他二胺代替芳族聚酰胺的二胺的共聚物，或者可使用以多达10％或更多其他二酰氯代替芳族聚酰胺的二酰氯的共聚物。
在聚合物为聚烯烃时，聚乙烯或聚丙烯是优选的。聚乙烯是指优选超过1,000,000分子量的主要线形聚乙烯物质，该物质可包含每100个主链碳原子不超过5个改性单元的少量链分支或共聚单体，也可包含与其混合的不多于约50％重量的一种或多种聚合物添加剂(如1-烯烃聚合物，尤其是低密度聚乙烯、丙烯等)，或通常加入的低分子量添加剂(如抗氧化剂、润滑剂、紫外线掩蔽剂、着色剂等)。这些一般被称为增链聚乙烯(ECPE)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。聚乙烯纤维的制备讨论于美国专利4,478,083、4,228,118、4,276,348和日本专利60-047,922、64-008,732。高分子量线形聚烯烃纤维可以购得。聚烯烃纤维的制备讨论于US 4,457,985。
当聚合物为聚唑时，适合的聚唑为聚苯并唑、聚吡啶并唑和聚噁二唑(polyoxadiaole)。适合的聚唑包括均聚物，也包括共聚物。添加剂可与聚唑一起使用，并且可将多达10％重量的其他聚合物材料与聚唑共混。也可使用以多达10％或更多其他单体代替聚唑的单体的共聚物。适合的聚唑均聚物和共聚物可由已知方法制备，如美国专利4,533,693(1985年8月6日授予Wolfe等人)、4,703,103(1987年10月27日授予Wolfe等人)、5,089,591(1992年2月18日授予Gregory等人)、4,772,678(1988年9月20日授予Sybert等人)、4,847,350(1992年8月11日授予Harris等人)和5,276,128(1994年1月4日授予Rosenberg等人)所述的那些方法。
优选的聚苯并唑为聚苯并咪唑(polyzimidazoles)、聚苯并噻唑(polybenxothiazoles)和聚苯并噁唑。如果聚苯并唑为聚苯并咪唑，它优选为聚[5，5′-双-1H-苯并咪唑]-2，2′-二基-1，3-亚苯基，也称为PBI。如果聚苯并唑为聚苯并噻唑，它优选为聚苯并双噻唑，更优选为聚(苯并[1，2-d：4，5-d’]双噻唑-2，6-二基-1，4-亚苯基)(poly(benxo[1，2-d：4，5-d’]bisthiazole-2，6-diyl-1，4-phene))，也称为PBT。如果聚苯并唑为聚苯并噁唑，它优选为聚苯并双噁唑，更优选为聚(苯并[1，2-d：4，5-d’]双噁唑-2，6-二基-1，4-亚苯基)，也称为PBO。
优选的聚吡啶并唑为刚棒聚吡啶并双唑，包括聚(吡啶并双咪唑)、聚(吡啶并双噻唑)和聚(吡啶并双噁唑)(polypyridobisozazole)。优选的聚(吡啶并双唑)(polypyridobisozazole)为聚(1，4-(2，5-二羟基)亚苯基-2，6-吡啶并[2，3-d：5，6-d’]双咪唑)，也称为M5。适合的聚吡啶并双唑可由已知方法制备，如美国专利5,674,969所述的那些方法。
优选的聚噁二唑(polyoxadiaole)包括聚噁二唑(polyoxadizaole)均聚物和共聚物，其中偶联官能团之间至少50％摩尔的化学单元为环芳族或杂环芳族环单元。优选的聚噁二唑(polyoxadizaole)为
Figure G2007800377792D00071
方法和纺丝板
本发明的连续长丝混合直径纱用具有不同直径孔的纺丝板制造。较小直径的孔产生较小直径的长丝，较大直径的孔产生较大直径的长丝。纺丝板中较大孔相对于较小孔的布置不是特别重要，然而最好使较小直径的长丝夹在较大直径的长丝之间，因为这使长丝的滚动作用最大。在一个优选的布置中，纺丝板中孔的布置为同心圆的形式，整体形成孔的大的圆形阵列。朝向阵列中心的孔为较小直径的孔，而朝向阵列圆周的孔为较大直径的孔。不同种纺丝板孔布置的实例示于图2A-E和4中。图4所示的布置具有从中心以如下同心次序布置的长丝：中等毛细管，然后小毛细管，然后再为中等毛细管，最后在周边为大毛细管。就加工期间分离和稳定性而言，这提供很稳定的纱。较小的长丝在较大长丝的两层中“挤压”。此结构的压力分布更有利于纺丝而不滴下。
本发明的纱使用的长丝的横截面可以为例如圆形、椭圆形、多叶形、“星形”(指具有多个离开中心体的臂的不规则形状)和梯形。纺丝板中的孔根据所需的长丝直径和横截面选择。
长丝的“线密度”由聚合物挤过纺丝孔的速率(质量/时间)与产生长丝的速率(速度，或线距离/时间)确定。丝的尺寸(直径)为聚合物密度和纤维“线密度”的函数。纺丝板(或纺丝板截面)中孔的数目由最终纤维束(其“线密度”为其中包含单丝的总和)中所需长丝的数目确定。纺丝板中各孔的尺寸和形状受产生所需长丝直径所需的压降、剪切、纺丝拉伸和取向影响。在对芳族聚酰胺纺丝板的一个优选实施方案中，较小孔的直径为35或约35-65微米，更优选50或约50微米，较大孔的直径为60或约60至90微米，更优选64或约64微米。优选较大孔直径与较小孔直径的比率为1.2至3或约1.2至约3，更优选1.3或约1.3至2.5。为了制造具有三种不同直径长丝的纱，可使用例如其中孔在以下范围的纺丝板：最小35至65微米(优选45-55微米)，中等64-80微米，最大75至90微米。
纺丝板由适合所纺聚合物或聚合物溶液或悬浮体的材料制成。关于对芳族聚酰胺用浓H2SO4纺丝，优选的材料为钽、钽-钨合金和金-铂(铑)合金。可使用的其他材料包括高品质不锈钢[即，具有高铬(＞15％重量)和/或镍(＞30％重量)含量]，例如
Figure G2007800377792D00091
C-276、陶瓷和用陶瓷制的纳米结构。对芳族聚酰胺纺丝板也可由混合材料制成，例如在钽-钨合金上包镀纯钽。钽以外的材料可用于包镀层，只要它们具有所需的抗腐蚀性，并且退火屈服强度小于30,000psi(2,110kg/cm2)。按照硬度增加的顺序列出，这些适合材料为金、M-金属(90％重量金/10％重量铑)、C-金属(69.5％重量金/30％重量铂/0.5％重量铑)、D-金属(59.9％重量金/40.0％重量铂/0.1％重量铼)和Z-金属(50.0％重量金/49.0％重量铂/1.0％重量铑)。后者实质与钽硬度相同。75％重量金/25％重量铂合金也适用。然而，所有这些金属均比钽花费大得多。在使用中除了Z-金属外均比钽更容易破坏。然而在要形成很高L/D比率(例如，大于3.5)的毛细管时，最好使用较软材料。
将聚合物作为溶液、悬浮体或熔体挤过纺丝板，将得到的长丝纺成纱并以适合具体聚合物的方式处理。
或者，可通过“离线组合”制造本发明的混合分特数纱，即在纺丝后将不同旦数的长丝组合。然而，离线组合不如直接纺纱(即，用具有不同大小孔的纺丝板直接产生具有混合分特长丝的纱)好，因为这可能导致不同直径的长丝分离，得到抗攻击力较小的不均匀纱。
如果一组中任何长丝的平均直径离平均直径的偏差小于0.4微米或小于约0.4微米，则可将这组长丝分类为具有相同平均直径的长丝。
在一个优选的实施方案中，两种尺寸的长丝组成了纱。在此情况下，优选较小长丝具有8或约8至22微米的平均直径，较大长丝具有16或约16至32微米的平均直径。虽然这些范围重叠，但应理解，应选择较小长丝和较大长丝具有不同的平均直径，使得较小长丝的平均直径小于较大长丝的平均直径。例如，在本发明中包括具有平均直径为8或约8微米的较小长丝与平均直径为16或约16微米的较大长丝的纱，和具有平均直径为22或约22微米的较小长丝与平均直径为32或约32微米的较大长丝的纱。
在由两种尺寸长丝组成的纱中，优选较小长丝与较大长丝相差不大于2倍或不大于约2倍，更优选不大于1.5倍或不大于约1.5倍。如果长丝尺寸相差大多，则可能分离，导致不均匀性并降低抗切割性。优选较大长丝与较小长丝的直径比率为1.3或约1.3-1.5。
在其中纱由具有两种不同平均直径长丝组成的那些实施方案中，第二复数根长丝(即，较大平均直径)占纱中长丝20或约20至60％(数目)，并且第一复数根长丝(即，较小平均直径)占纱中长丝40或约40至80％(数目)。更优选较大直径的长丝占纱中长丝45或约45至55％(数目)，并且较小直径长丝占纱中长丝45或约45至55％(数目)。
在另一个优选的实施方案中，三种尺寸的长丝组成了纱。在此情况下，优选最小长丝具有4或约4至10微米的平均直径(更优选6或约6至9微米)，中等长丝具有10或约10至13微米的平均直径，最大长丝具有14或约14至18微米的平均直径。例如，可用具有以下平均直径的长丝组成的纱得到有利结果：8、12和16微米。在具有三种尺寸长丝的那些纱中，优选最小平均直径∶中等平均直径∶最大平均直径的比率为2或约2∶6∶8，更优选2或约2∶3∶4。
在其中纱由具有三种不同平均直径(线密度)长丝组成的那些实施方案中，第三复数根长丝(即最大)占纱中长丝15或约15至35％(数目)，第二复数根长丝(即中等)占纱中长丝30或约30至45％(数目)，并且第一复数根长丝(即最小)占纱中长丝30或约30至45％(数目)。
在其他优选的实施方案中，本发明的纱由四种、五种、六种或更多种尺寸的长丝组成。
在称为“连续”的另一个实施方案中，本发明的纱由一根最大长丝或一组最大长丝(例如，平均直径为15或约15-40微米)和一根最小长丝或一组最小长丝(例如，平均直径为4或约4-25微米)和平均直径在最大长丝平均直径和最小长丝平均直径之间分布的复数根长丝组成，其中所述最大长丝(或所述组最大长丝)和所述最小长丝(或所述组最小长丝)具有不同的平均直径。利用此布置，可得到极高填充密度(＞90％)，产生高抗切割纱。
纺丝板中孔的尺寸影响挤出的长丝的平均直径。拉伸长丝(拉伸)所用的张力也影响长丝的平均直径和成品纱的性质。拉伸减小长丝的平均直径。
通过将离开凝固浴时纤维的速度调节到高于从纺丝孔出现时聚合物的速度，可调节长丝的不同物理性质，如韧度、模量和伸长及直径。在本文中所指的两种速度的比率称为对芳族聚酰胺的纺丝拉伸(其中长丝在凝固批中凝固)和拉伸比(在涉及纤维骤冷后纤维(如UHMWPE)实质伸长时)。用UHMWPE取得的高拉伸比可达到50-100倍。利用对芳族聚酰胺，一般纺丝拉伸比为约2至14。
组成本发明纱的长丝可具有实质圆形的横截面。圆形横截面使长丝相互之间“滚动”达到最大程度，因此使抗切割性最大。圆形横截面也使填充密度达到最大程度，也有益于抗切割性。在供选的实施方案中，长丝的横截面可以为椭圆形。也可以较小长丝为圆形横截面，而大长丝为椭圆形横截面，或者反之亦然。长丝的横截面受纺丝板中孔形状的影响，圆孔得到圆形横截面，椭圆孔得到椭圆形横截面。它也受内部毛细管形状、平行或螺旋形布置的槽和通道影响。另外，它还受凝固过程的影响，例如间芳族聚酰胺(例如
Figure G2007800377792D00111
)长丝一般在干纺时具有二叶“狗骨”形，或者在湿纺时为多叶形或“星形”，因为皮层在溶剂从芯提取前固化，并且收缩区域不“填充”周边。
本发明的纱的韧度优选为15或约15至40克/旦，更优选25或约25至35克/旦。
本发明的纱的断裂伸长优选为1.5或约1.5至15％，更优选2或约2至4％。
本发明的纱的弹性模量优选为5或约5至450N/tex，更优选50或约50至400N/tex。
在一个优选的实施方案中，本发明的纱的韧度为25或约25至35克/旦，断裂伸长为2或约2至4％，弹性模量为50或约50至400N/tex。
组成本发明的纱的长丝的数目没有限制，并取决于最终用途和最终纱中所需的线密度。一般纱包含总共16至1500根长丝。在一个优选的实施方案中，纱中长丝的总数为276，其中45-55％(数目)为较小长丝，45-55％(数目)为较大长丝。
在具有第三复数根长丝(其平均直径大于第一复数根长丝和第二复数根长丝)的本发明的纱中，一个实例为在纱中总共276根长丝，其中25-50％(数目)为最小长丝，25-50％(数目)为中等长丝，15-35％(数目)为最大长丝。
本发明的纱的最大可能的填充密度优选为80或约80至95％，更优选90或约90至95％。可如下测量横截面和填充密度，在底部穿孔以允许树脂的纤维流通过的圆筒形模中放入环氧树脂，使纤维在相对较小张力下在环氧树脂中固定。然后使模制的样品在室温固化12小时。然后将样品在液氮中冷冻1分钟，横向于纤维轴切割，以在SEM显微镜放大下实现图像分析和直径测量，并评价空隙比。除了避免抛光外，扫描显微法所用样品的制备为我们所熟悉。
填充密度受长丝的相对直径(即线密度)和第一复数根长丝(即较小长丝)数目与第二复数根长丝(即较大长丝)数目的比率影响。第一复数根长丝与第二复数根长丝的比率为0.5或约0.5(即50％数目较小长丝和50％数目较大长丝)并且长丝的平均直径差异大(大∶小为2或约2)的纱一般具有高填充密度(例如优选大于90％，一般90至95％)。另外，在“连续”实施方案中制的纱也具有高填充密度。
利用在中心包含57根12微米长丝、在第一层周围同心布置115根8微米长丝、然后在第二层周围同心布置另外58根12微米长丝和在第三层周围在外面布置46根16微米长丝的长丝混合物，可得到约90％的填充密度。
本发明的纱特别适合制造具有优良舒适性的抗切割、抗磨和抗穿透织物。此类织物可通过本领域已知的编织、针织或机织技术制得。由本发明的纱制成的织物可用于制作抗切割、抗磨和抗穿透的衣服，例如手套、鞋袜、衣裤相连的工作服、裤子和衬衫，也用于需要特殊抗切割、抗磨和抗穿透的衣服的部分，如手套的掌部、裤子、连裤工作服或衬衫的袖口。此类制品可用各种树脂和弹性体涂覆。
另外，可以单向保护结构结合本发明的纱，其中使主要单向(平行)纱包埋或部分包埋于固定介质中，如树脂和弹性体。
实施例
温度：所有温度均测量为摄氏度(℃)。
旦根据ASTM D 1577测定，并且为纤维的线密度，表示9000米纤维的重量(克)。旦可在来自Textechno of Munich，Germany的Vibroscope上测定。旦的(10/9)倍等于分特(dtex)。
制纱方法
参考图1，在(10)所述的方法中，用含4.5kg聚合物的聚对苯二甲酰对苯二胺的批溶液制剂作为聚合物制造本发明的纱。将18.6kg酸抽入混合器，并冷却到-22℃，同时在氮气气氛中搅拌成冷冻的浆(12)。在加入剩余量聚合物之前，初始加入一半至三分之一聚合物，并混合10分钟。然后将围绕混合器的夹套加热到87℃(14)。一旦溶液在那个温度已保持1个半小时，切断混合器搅拌器和真空泵，并用氮气将混合器加压到1.7bar(绝对压力)。
在制备聚合物溶液批后，用5cm3计量泵(16)将溶液通过在(18)图3所示的流板(22)和过滤网组合件(20)转移到以460m/min操作的纺丝过程。用图4所示的276孔纺丝板(24)纺纱。对于本发明的纱，纺丝板具有76μ毛细管直径的46个孔(24a)、64μ毛细管直径的115个孔(24b)和51μ毛细管直径的115个孔(24c)，孔布置如图4所示。
参考图3，在进入3℃骤冷浴(28)水并通过骤冷喷嘴(30)(具有0.2mm间隙的6.4mm直径径向喷嘴)之前，将长丝喷过6mm气隙(26)。骤冷浴的射流和槽流分别设定为2.3l/min和5.3l/min。参考图1，在纱骤冷后，将纱输送到水酸洗(32)。在具有445mm中心线间距的一对113mm直径辊(34)上有30个纱圈(wraps)。水流为15l/min，张力为0.7至1.0克/旦(0.0.8至1.1g/dtex)。在酸洗后，纱移到另一个洗箱(36)上，其中在与酸洗辊相同直径和中心线间距的一对辊上也有30个纱圈。前一半洗箱为碱洗(38)(由氢氧化钠溶液组成)，后一半为水洗(40)。碱洗使用的强碱流和稀碱流分别为7.5l/min，张力为0.5至0.8克/旦(0.55至0.89g/dtex)。然后以在257mm中心线间距的一对160mm直径辊(42)上34个纱圈在311℃将纱干燥。在纱干燥后，施加涂料(44)，并使纱绕在包装辊(46)上。
发明样品
由离开图4所绘纺丝板的如下组成的400旦纱制成发明样品：
46个毛细管产生2-2.6dpf(约16微米直径)长丝(24a)；
115个毛细管产生1.5dpf(约12微米直径)长丝(24b)；和
115个毛细管产生0.65-1dpf(约8微米直径)长丝(24c)。
将纱针织成约400g/m2面密度的样品。
对照样品
用精确如上规定制的纱制造对照样品，但纺丝板只有一个尺寸的孔，并且只产生1.5dpf(约12微米直径)长丝。得到的纱为400旦，并且只由1.5dpf长丝组成。将纱针织成约400g/m2面密度的样品。
检验本发明的纱
抗切割性
磨切法
磨切检验法是基于目前EN388：19941方法的改进方法，改进在施加到圆形刀片的重力方面，即以2.9N等效力代替5N等效力施加重力，从而允许增加切割周期数，促进磨损。
此方法描述于EN文献。可摘要如下：
同时检验两层长方形样品(约80×100mm)，一层在另一层上。以2.9N负荷代替5N负荷放置在指定位置。试验样品放在导电橡胶覆盖的支座上。圆形旋转刀片水平移动为50mm长。产生的圆周线速度为10cm/s。切割试验机装配有自动导电系统检测样品切透。
根据EN388-1994方法规程用棉标准织物在各样品检验开始和之间检查刀片锐度。
1保护性手套抗机械风险
根据周期数和在EN388-1994中提供的建议计算法计算切割水平，其中确定切割水平在0至5之间，0是可达到的最低切割保护水平，5是最高的。
结果
发明样品需要大于300个周期切透，而由100％相同长丝制成的对照样品需要小于150个周期切透。

Claims (40)

1.一种纱，所述纱包含：
第一复数根连续长丝，所述第一复数根长丝分别具有约2至25微米/单丝的平均直径；
至少一种第二复数根连续长丝，所述第二复数根长丝分别具有大于第一复数根长丝平均直径并且为约10至40微米/单丝的平均直径；并且
所述第一复数根长丝和所述第二复数根长丝由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃、M5和芳族聚唑。
2.权利要求1的纱，其中所述第一复数根长丝具有2微米/单丝的平均直径。
3.权利要求1的纱，其中所述第二复数根长丝具有大于第一复数根长丝平均直径并且为10微米/单丝的平均直径。
4.权利要求1的纱，其中所述聚烯烃具有高于1,000,000Da的分子量。
5.权利要求1的纱，其中所述聚烯烃具有1,000,000Da的分子量。
6.权利要求1的纱，其中所述聚烯烃是UHMWPE。
7.权利要求1的纱，其中所述聚合物为芳族聚酰胺。
8.权利要求1的纱，其中所述聚合物为芳族聚唑。
9.权利要求1的纱，其中所述聚合物为聚对苯二甲酰对苯二胺。
10.权利要求1的纱，其中所述聚合物为M5。
11.权利要求1的纱，所述纱由具有三种不同平均直径的长丝组成，其中最小长丝具有约4至10微米的平均直径，中等长丝具有约10至13微米的平均直径，并且最大长丝具有约14至18微米的平均直径。
12.权利要求11的纱，其中所述最小长丝具有4微米的平均直径。
13.权利要求11的纱，其中所述中等长丝具有10微米的平均直径。
14.权利要求11的纱，其中所述最大长丝具有14微米的平均直径。
15.权利要求1的纱，所述纱由具有两种不同平均直径的长丝组成，其中第一复数根长丝占纱中长丝数目的约40至80％。
16.权利要求15的纱，其中第一复数根长丝占纱中长丝数目的40％。
17.权利要求1的纱，所述纱由具有三种不同平均直径的长丝组成，并且最小长丝占纱中长丝数目的约30至45％，中等长丝占纱中长丝数目的约30至45％，并且最大长丝占纱中长丝数目的约15至35％。
18.权利要求17的纱，其中所述最小长丝占纱中长丝数目的30％。
19.权利要求17的纱，其中所述中等长丝占纱中长丝数目的30％。
20.权利要求17的纱，其中所述最大长丝占纱中长丝数目的15％。
21.权利要求1的纱，所述纱包含两种不同平均直径的长丝，其中较大长丝的平均直径与较小长丝的平均线密度的比率为约1.3至1.5。
22.权利要求21的纱，其中较大长丝的平均直径与较小长丝的平均线密度的比率为1.3。
23.权利要求1的纱，所述纱包含具有实质圆形横截面的长丝。
24.权利要求1的纱，所述纱具有约85-95％的填充密度。
25.权利要求24的纱，其中所述纱具有85％的填充密度。
26.一种抗切割织物，所述抗切割织物包含权利要求1的纱。
27.一种抗切割衣服，所述抗切割衣服包含权利要求1的纱。
28.一种单向保护结构，所述单向保护结构包含权利要求1的纱。
29.权利要求1的纱，所述纱包含：
第一长丝或第一组长丝，所述长丝具有约4至25微米的平均直径；
第二长丝或第二组长丝，所述长丝具有大于第一长丝平均直径并且为约15至40微米/单丝的平均直径；和
平均直径在第一长丝平均直径和第二长丝平均直径之间分布的复数根长丝；
其中所有的长丝均由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃、M5和芳族聚唑。
30.权利要求29的纱，其中所述第一长丝或第一组长丝具有4微米的平均直径。
31.权利要求29的纱，其中所述第二长丝或第二组长丝具有15微米/单丝的平均直径。
32.权利要求29的纱，其中所述聚烯烃具有高于1,000,000Da的分子量。
33.权利要求29的纱，其中所述聚烯烃具有约1,000,000Da的分子量。
34.权利要求29的纱，其中所述聚烯烃是UHMWPE。
35.一种制造抗切割纱的方法，所述方法包括以下步骤：从包含复数个第一平均直径的挤出孔以提供第一复数根连续长丝和复数个第二平均直径的挤出孔以提供第二复数根连续长丝的纺丝板挤出选自芳族聚酰胺、聚烯烃、M5和芳族聚唑的聚合物，其中第一平均直径和第二平均直径相差至少1.2倍，所述第一复数根长丝分别具有约2至25微米/单丝的平均直径；所述第二复数根长丝分别具有大于第一复数根长丝平均直径并且为约10至40微米/单丝的平均直径。
36.权利要求35的方法，其中所述聚烯烃具有至少1,000,000Da的分子量。
37.权利要求35的方法，其中所述聚合物为芳族聚酰胺。
38.权利要求35的方法，其中所述聚合物为芳族聚唑。
39.权利要求35的方法，其中所述聚合物为聚对苯二甲酰对苯二胺。
40.权利要求35的方法，其中所述聚合物为M5。
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