CN102597347A - 可印刷的芳族聚酰胺混纺织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括经纱体系和纬纱体系的织物。所述经纱体系包括至少一种包含芳族聚酰胺纤维的阻燃纱线，并且所述纬纱体系包括至少一种包芯纱。所述经纱体系的阻燃纱线被至少70％的纬纱体系覆盖。根据本发明的织物具有吸墨表面和热保护表面，并且由于其纬纱体系和经纱体系的结构以及所用材料而具有尤其优异的机械特性、阻燃性和可印刷特性并且尤其适用于作战服的缝纫。此外，根据本发明的织物还异常地耐磨，这防止织物上的印刷图案褪色。

Description

可印刷的芳族聚酰胺混纺织物
发明领域
本发明涉及纺织物应用领域，尤其是涉及阻燃纺织物应用领域。
发明背景
现今，可获得许多用于军队的功能性服装，其保护穿着者免受战区的可能威胁，例如弹道威胁、化学威胁或热威胁。然而，这些服装除了提供专用保护之外，它们在军队应用中的用途还赋予其它需求。例如，军队作战服的颜色和迷彩图案被制成在战场中既识别又掩蔽其穿着者，并且所述颜色和迷彩图案是作战服的基本特征。
作战服织物通常由纱线织造而成，所述纱线由棉纤维、聚酯纤维和/或尼龙纤维的短纱混纺物制成。这种纤维选择主要利用酸性染料和还原染料的组合支撑染色和印花，从而赋予同时提供视觉和近红外迷彩保护的迷彩图案。这种与轻型薄织物构造组合的棉纤维和/或尼龙聚酯纤维混纺纱线已始终如一地为军役人员提供保护性、舒适性、耐久性和抗紫外线性超过二十年。传统上，作战服(尤其是步兵制服)不必提供抵抗纵火威胁和/或热威胁的保护。然而，近年来，维和部队必须面对与日俱增的与火的作用相关的威胁，例如纵火装置、汽油弹和/或简易爆炸装置(IED)。
现在有可能由例如芳族聚酰胺纤维的阻燃纤维制造服装，所述服装提供优异的防火灾威胁防护，而同时穿着轻便舒适。此类防护服的实例可见于US-A 7402538，US-A 20060035553或EP-A 1796492等中。然而，芳族聚酰胺纤维的一个已知问题为其不能以令人满意的方式吸收墨或颜料。墨或颜料残留在纤维的外表面上并且随后在穿着、洗涤循环和/或摩擦期间可能被磨蚀掉。墨或颜料的磨蚀随后露出亮白的裸露的芳族聚酰胺纤维。一些染料，如阳离子染料，提供良好的耐磨性，但是其具有极差的光不褪色性。
尽管这些问题不影响上述对火焰的防护效应，但是这种磨蚀和/或褪色通过呈现发白色调而显著降低迷彩效果。发白色调导致穿着者的可见性增加，从而增大其被侦查到并交战的可能性。因此，强烈需求提供如下服装：其阻燃但同时还易于印刷并保持均匀完整的视觉外观，即使在苛刻的条件下也是如此，例如以确保有效的伪装。
发明概述
本发明涉及包括经纱体系和纬纱体系的织物。经纱体系包括至少一种包含芳族聚酰胺纤维的阻燃纱线，所述芳族聚酰胺纤维是指间位芳族聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺纤维和/或它们的组合，并且纬纱体系包括至少一种包芯纱。经纱体系的阻燃纱线被至少70％的纬纱体系(其是指纬纱体系的包芯纱)覆盖。
根据本发明的织物具有吸墨表面和热保护表面，并且由于其纬纱体系和经纱体系的结构以及所用材料而具有尤其优异的机械特性、阻燃性和可印刷特性并且尤其适用于作战服的缝纫。此外，根据本发明的织物还异常地耐磨，这防止织物上的印刷图案褪色。
发明详述
根据本发明的织物为包括经纱体系和纬纱体系的织物。所述织物由于其纬纱体系和经纱体系的结构以及其内所用的材料而具有尤其优异的机械特性、阻燃性和可印刷特性，并且尤其可用于功能性服装缝纫中所用的编织物。
本发明的纬纱体系包括至少一种具有芯和外皮的包芯纱，其中所述芯由至少一种耐机械纤维材料制成并且所述外皮包含至少一种非热塑性纤维材料。所谓“耐机械纤维材料”是指具有大于23cN/tex的韧度的纤维。根据如本发明所述的织物的特定织法，远离穿着者并形成包含织物的服装的外表面的织物侧包含包芯纱，包芯纱赋予织物良好的可印刷性、热保护性、耐磨蚀性和耐机械性。
纬纱体系包括至少一种包芯纱，其中所述芯包含由聚(苯硫醚砜)、芳族聚酰胺、丙烯酸类、弹性纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚酯和/或它们的组合制成的纤维。更优选地，所述芯包含聚酯纤维和/或弹性纤维。
所述芯可为单丝、多丝、短纤纱和/或它们的复合物。优选地，所述芯由合成聚合物制成并且为多丝形式。
纬纱体系包括包芯纱，其中所述外皮包含至少一种非热塑性纤维材料。优选的非热塑性纤维材料包括不熔融且易于染色成深色调的天然材料及由其衍生的材料。
包芯纱的外皮可另外包含至少一种热塑性纤维材料。如果包芯纱的外皮包含此类附加热塑性纤维材料，则所述附加热塑性纤维材料在包芯纱中的量可在如下范围内：使得非热塑性纤维材料的量超过包芯纱中的热塑性纤维材料的量至少1.5倍，优选1.5至10倍。
非热塑性纤维材料可选自纤维素、粘胶、改性纤维素、改性聚丙烯腈、丙烯酸类和/或它们的组合。优选地，非热塑性纤维材料为粘胶和/或改性纤维素。
热塑性纤维材料可选自聚酰胺、聚酯、改性聚酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯和/或它们的组合。优选地，热塑性纤维材料为聚酯和/或聚酰胺。
包芯纱的外皮可按本领域已知的量另外包含添加剂，例如阻燃添加剂、防静电添加剂、抗微生物添加剂、防异味添加剂、驱蚊添加剂和/或它们的组合。
阻燃添加剂可选自溴化阻燃剂、红磷、石棉、三氧化锑、硼酸盐、金属水合物、金属氢氧化物、四(羟甲基)
Figure BPA00001547127400031
盐、碳氟化合物和/或它们的组合。防静电添加剂可选自碳纤维和/或金属纤维。抗微生物添加剂可选自抗生素、银、铜、锌和/或它们的组合。防异味添加剂和驱蚊添加剂为本领域所知。
包芯纱可通过本领域通常已知的合适方法获得，例如但不限于赛络纺包芯纺纱、DREF纺纱、或者用单独纤维的外皮基本上覆盖所有包芯纱的任何方法。赛络纺包芯纺纱描述于例如WO-A 2005028722中。DREF纺纱描述于例如美国专利公开4,107,909；4,249,368；和4,327,545中。
根据本发明的经纱体系包括至少一种包含芳族聚酰胺纤维的阻燃纱线。根据如本发明所述的织物的特定编织，面向穿着者的织物侧包含阻燃纤维，其赋予织物优异的热保护和耐机械性。
阻燃纱线的芳族聚酰胺纤维可为间位芳族聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺纤维和/或它们的组合。
优选地，经纱体系包含至少30重量％，优选60至100重量％，更优选90至100重量％的间位芳族聚酰胺纤维，所述重量％基于所述经纱体系的总重量计。
经纱体系的阻燃纱线还可与由以下阻燃材料制成的纤维混纺：阻燃纤维材料(例如阻燃棉、人造丝或醋酸纤维)、阻燃羊毛、阻燃聚酯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚硫纤维、聚氯乙烯醇纤维、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚烯烃、聚苯并
Figure BPA00001547127400041
唑(PBO)、聚苯并咪唑(PBI)、碳、改性聚丙烯腈、三聚氰胺或本领域已知的其它合适的阻燃材料和/或它们的共混物。
经纱体系的纱线还可另外包含其它纤维，例如碳纤维、银纤维、镀银纤维、载银纤维和/或聚酰胺6.6纤维。
此类混纺纤维与此类其它纤维的量可在0至70重量％，优选0.1至50重量％的范围内，所述重量％基于所述经纱体系的总重量计。
经纱体系的纱线可采用本领域已知的方法来染色以向纬纱体系提供背景颜色。
根据本发明的织物可具有经纱体系的阻燃纱线的高覆盖百分比。这是指经纱体系的阻燃纱线被至少70％的纬纱体系，优选75％至95％，更优选75％至85％的纬纱体系覆盖。
例如，根据本发明的织物中80％的覆盖百分比也可用例如术语4/1编织物描述，其中分子4是指编织物中被纬纱覆盖的经纱数，并且其中分母1是指编织物中纬纱在其下穿行的经纱数。至少70％的覆盖百分比可对应于例如4/1编织物，并且还对应于例如5/1编织物、6/1编织物、8/2编织物和其它编号的编织物，只要达到至少70％的覆盖百分比即可。所述百分比通过用分子乘以100的积除以分母与分子的加和来计算。例如，就5/1编织物而言，覆盖百分比为5*100/(1+5)＝83.33％。
在热事件的情况下，根据本发明的织物表现出显著的热保护特性。这些显著的热保护特性归因于根据本发明的织物中材料的特殊组合。当火焰击中根据本发明的织物的纬纱体系时，包芯纱的至少一种非热塑性纤维材料与织物中的另一种纤维材料的组合使其有可能避免纤维材料的熔化。此外，包芯纱中的至少一种非热塑性纤维材料与热塑性纤维材料组合的情况下，纬纱体系将不易于点燃并且熔化的纤维材料也将不能够浸入到经纱体系中并接触穿着者的皮肤而导致皮肤的灼伤。
根据本发明的织物尤其可用于功能性服装的缝纫中所用的编织。
根据本发明的织物的编织为斜纹编织和/或缎纹编织。最优选地，所述编织为缎纹编织。根据本发明的织物的编织可在织物的一侧具有大多数经纱体系，而大多数纬纱体系将在织物的另一侧显而易见。这使得可制造根据本发明的具有吸墨表面的织物；所述吸墨表面即能够吸墨的一侧，而另一侧(或表面)提供根据本发明的热保护。吸墨表面因此由纬纱提供而热保护表面主要由经纱提供。
根据本发明的织物的编织优选用防撕裂加固来加强。这可用经纱和纬纱的防撕裂编织图案或者用加固线实现，所述加固线可由例如聚酰胺、对位芳族聚酰胺、聚酯、聚丙烯和/或它们的组合制成。防撕裂可通过使编织序列加倍制成，或者通过将编织类型由例如10根纱线上的3/1改变至接下来2根纱线上的2/2制成。这显著改善织物的抗撕裂。
当利用防撕裂编织图案时，经纱可呈现在织物表面上。然而，由于根据本发明的织物的经纱在化学组成上并因此在色牢度上不同于纬纱，因此优选用纬纱取代可因防撕裂编织图案而呈现的经纱。在利用防撕裂编织图案的情况下，全部经纱的至多10％可由与纬纱相同材料制成的经纱取代。
当使用将吸墨表面定位成服装的外表面的织物时，本发明的织物可尤其用于与直接服装印花组合，尤其是用于军队应用。实际上，为了确保在特定战区的最大掩蔽性，作战服迷彩图案可基于例如UAV(无人机)拍摄的照片专门计算。计算的迷彩图案随后可直接印刷在本发明的织物上以制作提供最大掩蔽性的战区定制的阻燃作战服。
根据本发明的织物可用本领域已知的方法来着色、染色以及印刷。方法包括但不限于丝网印刷、喷墨印刷、辊印刷或数码纺织品印刷、直接服装印刷和/或它们的组合。
本发明还定义于以下实施例中。应当理解这些实施例仅仅以例证的方式来提供。
实施例
实施例1
包芯纱的制备
在通常用于弹性纤维包芯纺纱的装备有正辊组的环锭纺纱机上制备具有61分特的线性质量密度的高韧度弹力聚酯芯纱。制备包含79％的粘胶FR、20％的聚酰胺6.6和1％的纤维素纤维的纤维共混物，所述粘胶FR具有2.2分特的线性质量密度和50mm的纤维长度，其以商品名Lenzing FR商购获得，所述聚酰胺6.6具有3.3分特的线性质量密度和50mm(纤维长度)，所述纤维素纤维加载有5％的银，其以商品名Smartcel生物活性纤维从SmartfiberAG商购获得。随后将制备的纤维共混物加工成两份具有5000分特(Nm 2,0)的线性质量密度的梳棉。利用纱驱动控制系统将赛络纺包芯纱以16m/min的速度正向喂入。所述纱驱动控制系统由一组辊组成，所述辊以支撑橡胶涂覆的金属辊的所述速度驱动。
最终所得的具有如所述芯所要求的和制备的纤维共混物要求的弹力聚酯、高韧度长丝的复合包芯纱具有400分特(Nm 25/1)的最终纱线支数。
实施例2
根据本发明的织物的制备
这种如此获得的复合赛络纺包芯纱随后用于与经纱组合的纬纱中，所述经纱由Nomex
Figure BPA00001547127400061
短纤纱制成，其以商品名N324从E.I.du Pont deNemours & Company商购获得，由93％的具有2.2分特的线性质量密度的间位芳族聚酰胺纤维、5％的具有1.7分特的线性质量密度的对位芳族聚酰胺纤维和2％的防静电碳纤维组成，具有200分特(Nm 100/2)的最终纱线支数，所述防静电碳纤维以商品名P-140从Invista商购获得，其具有3.3分特的线性质量密度。
所述织物构造为缎纹编织5/1，其中每厘米经纱具有41根Nomex
Figure BPA00001547127400071
短纤纱纱线并且每厘米纬纱具有35根复合赛络纺包芯纱纱线。织机级织物具有243g/m2的表面密度和约83％的覆盖百分比。
随后利用染料混合物在旋转印花机上对织物印花。所述混合物由按重量计93.4％的还原染料和按重量计0.6％的颜料与按重量计6％的丙烯酸粘合剂组成。织物上的印花随后在蒸汽室中于150℃下热固定。印花的织物接着在碱性还原步骤中进一步加工并且还原染料随后在105℃下的垂直蒸汽机中显色，接下来进行酸性的过氧化物氧化步骤以逆向还原反应。最终，印花的织物被洗涤、干燥并预缩水处理。
实施例3
测试和结果
对印花的织物随后进行如下测试：根据ISO 13934-1：1999测试断裂强度和伸长率，根据ISO 13937-2：2000测试抗撕裂性，根据EN 367：1993测试暴露于火焰时的热传递，根据ISO 15025：2000测试火焰传播，根据ISO6942：2002(方法B)测试暴露于热辐射时的热传递，根据NFPA 1971(2007版)条款8.10测试暴露于火焰和热辐射两者时的热传递，根据ENISO 12945-2 2000测试马丁代尔起球，根据EN ISO 12947-2 1998测试马丁代尔磨蚀，根据ISO 150 E04测试耐汗渍色牢度，根据ISO 150 C03 60℃III测试耐洗色牢度，根据ISO 105 B 02*测试光不褪色性，以及根据ISO9237测试透气率。
结果示于表1至9中。表1示出了在根据本发明的印花织物的最大力下的伸长率。最大力下的伸长率在经向上为30.3％，在纬向上为22.1％。
表1
Figure BPA00001547127400072
表2示出了根据本发明的印花织物的断裂强度和抗撕裂性。断裂强度在经向上为1250N，在纬向上为1280N。抗撕裂性在经向上为28.5N，在纬向上为32.5N。
表2
Figure BPA00001547127400081
表3示出了根据本发明的印花织物暴露于火焰时的热传递。温度升高12摄氏度需要3.7秒钟，总计升高24摄氏度需要5.7秒钟。
表3
Figure BPA00001547127400082
表4示出了根据本发明的印花织物的有限火焰传播。根据本发明的印花织物不燃烧，不存在任何洞或形成碎片。余焰和残炽持续0秒钟。
表4
表5示出了根据本发明的印花织物暴露于热辐射时的热传递。温度升高12摄氏度需要7.2秒钟，总计升高24摄氏度需要13.3秒钟。
表5
表6示出了根据本发明的印花织物的耐磨性。100000次循环之后结束实验，此时无可见磨蚀。
表6
Figure BPA00001547127400092
表7示出了根据本发明的印花织物暴露于火焰和热辐射两者时的热传递。记录疼痛的时间为5秒钟且2级烧伤的时间为6秒钟。热流量为11.9卡路里/平方厘米。
表7
Figure BPA00001547127400093
表8示出了根据本发明的印花织物的耐光性，等级为0至8，其中8为顶级，0为最低级。根据本发明的织物具有6至7的耐光性。
表8
Figure BPA00001547127400101
表9示出了根据本发明的印花织物的透气率，其示出为升/平方米*秒。根据本发明的印花织物的透气率为34.6。
表9
Figure BPA00001547127400102
如以上结果所示，根据本发明的织物以等级A、B1、C1符合EN 531或11612的热和火焰需求。等级A代表通过根据ISO 15025：2000步骤A的有限火焰传播测试。等级B1代表通过根据EN 367暴露于火焰时的热传递测试。等级C1代表通过根据ISO 6942：2002方法B暴露于热辐射时的热传递测试。
此外，表8中所示结果示出了光不褪色性，证实该织物适于用作迷彩印花的军服，因为等级6至7接近顶级8。
良好的机械性能和耐磨性满足用于作战服的需求，并且显示出根据本发明的织物在与其它纺织品进行比较时呈现良好的耐磨性。最终，良好的透气率和柔软处理为穿着者提供良好的穿着舒适性。
以上实验示出根据本发明的织物提供有效的热和火焰防护，同时示出良好的耐磨特性。

Claims (10)

1.织物，包括：
a.包括纱线的经纱体系，其包括至少一种阻燃纱线，所述阻燃纱线包含间位芳族聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺纤维和/或它们的组合，以及
b.包括纱线的纬纱体系，其包括至少一种包芯纱，
其中所述织物具有缎纹或斜纹编织并且所述经纱体系的阻燃纱线被所述纬纱体系的纱线覆盖至少70％。
2.根据权利要求1的织物，其中所述纬纱体系提供吸墨表面。
3.根据权利要求1或2的织物，其中所述经纱体系包含至少30重量％的间位芳族聚酰胺纤维，所述重量％基于所述经纱体系的总重量计。
4.根据权利要求1至3的织物，其中所述包芯纱具有芯和外皮，所述芯为聚(苯硫醚砜)、芳族聚酰胺、丙烯酸类、弹性纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚酯和/或它们的组合，并且所述外皮包含至少一种非热塑性纤维材料。
5.根据权利要求4的织物，其中所述芯包含聚酯纤维、弹性纤维和/或它们的组合。
6.根据权利要求4或5的织物，其中所述至少一种非热塑性纤维材料选自纤维素、粘胶、改性纤维素、改性聚丙烯腈、丙烯酸类和/或它们的组合。
7.根据权利要求1至6的织物，还设有防撕裂加固。
8.防护服，包括根据权利要求1至7的织造织物。
9.根据权利要求8的防护服，其中所述织造织物的吸墨表面为所述服装的外表面。
10.根据权利要求9的防护服，设有迷彩印花。
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