CN104736750A - 具有洗涤持久的热性能和舒适性的纤维共混物 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了具有高的热性能和舒适性的平衡的短纤纱、织物和服装。本申请公开了由包括阻燃纤维、亲水性纤维及防静电纤维的纤维的精密共混物制成的短纤纱。短纤纱和由其制成的织物中的纤维的独特组合提供了高的热性能(包括阻燃性和耐热收缩性)和水分管理特性的平衡，从而为穿戴者提供保护和舒适性。另外，短纤纱和由其制成的织物可以接受染料和/或染料能够被印刷在其上。在一个实施方案中，可印刷的或接受染料的芳族聚酰胺纤维或生产者染色的间-芳族聚酰胺被用在所述短纤纱中。用所述短纤纱制成的织物可以具有使其穿着舒适的预洗柔软性。

Description

具有洗涤持久的热性能和舒适性的纤维共混物
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年7月27日提交的美国临时申请序列第61/676,518号的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
发明领域
本发明总体上涉及纤维共混物(fiber blend)。更具体地说，本发明涉及用于高的热性能和舒适性的平衡的纤维共混物以及由所述纤维共混物制成的短纤纱(spun yarn)、织物和服装。
发明背景
阻燃(flame-resistant)织物(也不同地被称为“FR”、“防火(fire-resistant)”、“阻燃(flame-retardant)”和“阻火(fire-retardant)”织物)是一旦被点燃，当除去点火源时倾向于不维持火焰的织物。已有大量的研究针对用于不同产品，包括服装和床上用品中的阻燃织物的开发和改进。参与如工业制造和加工(如石油、天然气和钢铁等行业)、消防、电力设施工作、军事工作和其他承担着暴露于明火、闪火、瞬时电弧和/或熔融金属飞溅的显著风险活动的工人经常穿戴阻燃服装。非阻燃的工服可以点燃，并将继续燃烧，即使已经移除点火源。未经处理的天然织物将继续燃烧，直到织物被完全消耗，并且非阻燃的合成织物将燃烧，伴有熔化和滴落对皮肤造成严重的接触烧伤率。多数严重和致命的烧伤率，其伤害是由于个人的衣服着火和持续燃烧，而不是通过暴露本身。防护织物的耐磨性也是重要的，因为具有破损如孔和裂口的服装会损害织物的防护性能。
阻燃织物包括被处理为阻燃的织物以及由固有的阻燃纤维制成的阻燃织物两种。前者类型的织物本身不是阻燃的，但通过将使得织物阻燃的化学组合物施加到织物上制成了阻燃的。这些类型的织物容易通过反复洗涤而失去其阻燃性，因为这些阻燃组合物倾向于被洗掉和/或受到常用洗衣添加剂的冲击。相反，固有的阻燃织物不会受到这种缺点的危害影响，因为它们是由本身是阻燃的纤维制成。阻燃服装的使用提供了被所述服装覆盖的身体区域的热保护。保护级别通常依赖于织物的重量、结构和组成。移除点火源后，阻燃服装将自行熄灭，限制了身体的烧伤百分比。
阻燃织物可包含低百分比的天然纤维并具有有限的舒适性，例如吸水。阻燃织物是最经常在工作环境中被穿戴，并且舒适性(包括从皮肤吸收汗液)是一个重要的性能因素，特别是在极端条件下，如消防。将一定百分比的天然亲水性纤维与FR纤维组合可以在舒适性和水分芯吸方面提供某些改善，但是这通常是通过损失FR性能特征获得。大多数的FR纤维(包括芳族聚酰胺纤维)是疏水性的并且不提供高的舒适性。加入高浓度的亲水性纤维的可能对水分管理特性和/或耐火性能产生负面冲击。此外，由含有高百分含量的亲水性纤维的织物制成的服装可能成为水分过饱的，例如汗液的过饱和，并导致当暴露于高温时的蒸汽烫伤。
另外，用高百分比的芳族聚酰胺纤维(包括间-芳族聚酰胺和/或对-芳族聚酰胺，纤维通常是硬的)制成的织物具有差的柔软性或悬垂性，并且通常穿戴起来不舒服。用高百分比的芳族聚酰胺纤维制成的织物的柔软度可以通过反复洗涤得到改善，但往往变得更为疏水性的。因此，许多工业工人、飞行员和紧急救援人员反复地洗涤用高百分比的芳族聚酰胺纤维制成的服装以增加舒适感，甚至在初次使用之前多次洗涤新衣服。不幸的是，这些服装中的许多都是用会通过反复洗涤而失去效力的疏水性和/或亲水性涂层制成。因此，洗涤处理过的衣服可能具有改善的柔软性，但水分管理特性下降。
已经开发了各种类型的固有的FR纤维，其中包括改性丙烯酸纤维(例如，日本大阪的Kaneka株式会社以PROTEX名称出售的改性丙烯酸纤维，以及由台湾的台塑(Formosa Plastics)出售的Tairylan)。以PyroTex(汉堡，德国)名称出售的基于丙烯酸类的FR纤维、芳族聚酰胺纤维(例如，以KEVLAR名称出售的间-芳族聚酰胺纤维和以NOMEX名称出售的对-芳族聚酰胺纤维，两者都来自特拉华州威尔明顿的杜邦公司(E.I.Du Pont de Nemours and Company))、FR人造丝纤维(以Lenzing FR名称出售，来自奥地利兰精集团(Lenzing Group))、氧化聚丙烯腈纤维以及其他纤维。将一种或多种类型的FR短纤维(staple fiber)与一种或多种其他类型的非FR短纤维共混以产生纤维共混物，由其纺成纱线(yarn)，然后纱线被针织或机织成用于各种应用的织物，这是常见的。在这样的纤维共混物中，FR纤维使共混物阻燃，即使在所述共混物中的一些纤维本身是非阻燃纤维，因为，在锑填充和卤素填充纤维的情况下，当FR纤维暴露于热和火焰时，它们释放出非可燃气体，其倾向于置换氧从而熄灭任何火焰。除了形成炭并具有高的极限氧指数(LOI)之外，很多FR纤维是热的不良导体。在非填充FR纤维的情况下，高百分比的FR纤维形成炭或出现可提供穿戴者保护的其他特性。
如果织物将是实用的和商业上可行的，那么除了上面提到的织物的性能的规格之外的其他性能也是重要的，特别是对于服装而言。例如，织物在反复工业洗涤下应该是耐用的且应具有良好的耐磨性。此外，织物应穿着舒适。不幸的是，许多FR共混物在典型的环境条件下是不舒适的。在这种情况下，穿戴者往往是不太可能顺从的，从而如预期地降低了穿戴者将继续使用该服装的可能性。因此，如果FR织物显示出良好的水分管理特性，即芯吸走汗液的能力和快速干燥，从而使穿戴者不会过热或冷，和/或织物不会刺激穿戴者的皮肤，这将是有益的。
此外，许多固有的FR纤维、以及特别是大多数芳族聚酰胺类型的FR纤维是不接受染料的。在大多数应用中，希望含有接受染料的或“可印刷的”FR织物。在某些情况下，纤维是可购买的被生产者染色的商品，但是这限制了织物制造商可用的颜色选择。
满足多个所述要求同时又经济实惠的纤维共混物的选取是一个持续的挑战。一些耐热收缩的(FR)纤维、以及特别是固有的FR纤维，如本文所定义的，是相对昂贵的，并且将高百分比的这些纤维加入纱线和织物中对于许多应用而言可能是成本昂贵的。
机织FR织物非常适合满足FR试验方案(包括NFPA 2112并且特别是热收缩试验)的要求。机织织物都相对较紧，在纱线之间具有很少的空隙体积，其中减少了热收缩的可能性。其他类型的织物结构(例如针织物)可能穿着更舒适，因为它们通常具有较高的孔隙率。然而，针织织物可能不符合热收缩要求。针织织物中的纱线被成环，因此它们不如常规机织织物中的纱线那样受到约束，因此可以收缩得更多。
需要既是阻燃的、同时还提供优越的水分管理特性和强度性能以改善穿戴者顺从度的短纤纱和由其制成的织物或衣服。此外，需要由在反复洗涤之前穿着舒适的固有的FR纤维制成的阻燃服装。此外，需要接受染料的和/或可有颜色或图案印刷在其上的短纤纱及由其制成的阻燃织物。本发明的纤维共混物、短纤纱、织物和服装针对这些以及其他重要的终端产品。
发明内容
本发明总体上涉及含有纤维的精密共混物的短纤纱和包括如本文所描述的短纤纱的织物和服装。用本发明的短纤纱制成的织物可以实现高的热性能(包括阻燃性和耐热收缩性)和水分管理特性的平衡，从而为穿戴者提供保护和舒适性。此外，本发明的纤维共混物或由其制成的织物可以接受染料和/或染料能够被印刷在其上。
因此，在一个实施方案中，本发明涉及短纤纱和织物和制品(例如由其制成的服装)，其包含：约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约0-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维，以及约10-15重量％的亲水性纤维；其中，纤维为精密共混的。在示例性实施方案中，所述短纤纱包含约85-90％的疏水性组分和约10-15重量％的亲水性组分。在示例性实施方案中，所述亲水性组分可以基本由选自纤维素、纤维素衍生物、羊毛、FR丙烯酸类衍生物纤维和它们的组合的组的亲水性纤维的组成。所述亲水性纤维组分或其一部分可以是阻燃的。在示例性实施方案中，所述疏水性组分可以基本由约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约0-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；及约2-5重量％的防静电纤维组成。在又一个示例性实施方案中，所述短纤纱基本由约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约0-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维；及约0-15重量％的亲水性纤维组成。在一些实施方案中，所述短纤纱中的纤维共混物中的大部分(按重量计大于50％)是芳族聚酰胺纤维。在另一个实施方案中，所述短纤纱中的纤维共混物中的按重量计大于约85％是阻燃的。在又一个实施方案中，纤维共混物中的按重量计大于60％、优选大于62％为间-芳族聚酰胺纤维。
在示例性实施方案中，本发明涉及短纤纱和织物和制品(例如由其制成的服装)，其包括：约55-70重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约7-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维，以及约10-15重量％的亲水性纤维；其中，纤维是精密共混的。
在示例性实施方案中，本发明涉及短纤纱和织物和制品(例如由其制成的服装)，其包括：大于约62重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约0-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维，以及约10-15重量％的亲水性纤维；其中，纤维是精密共混的。在另一个示例性实施方案中，本发明涉及短纤纱和织物和制品(例如由其制成的服装)，其基本由以下组成：大于约62重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约0-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维，以及约10-15重量％的亲水性纤维；其中，纤维是精密共混的。
所述短纤纱的间-芳族聚酰胺纤维组分可以是可印刷的，具有低结晶度。在另一个实施方案中，所述间-芳族聚酰胺纤维是生产者着色的，具有在制造过程中被加入至聚合物和/或纤维的部分颜色，例如通过模头或颜料。
由本文所述的短纤纱制成的织物可以具有初始的柔软性，使得它按到货时的原样穿着舒适，并且可以不需要反复洗涤来降低硬度。在示例性实施方案中，本发明的织物包括短纤纱，其包括：约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约0-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维，以及约10-15重量％的亲水性纤维；其中，纤维是精密共混的。
任何合适的制品，例如服装，包括但不限于袜子、头套、帽子、裤子、衬衫、夹克、工作服、内衣等，可以由包含如本文所述的短纤纱的织物制成。
本发明的发明内容作为本发明的一些实施方案的总体介绍提供，并不旨为限制性的。本文还提供了包括本发明的变型和替代配置的其他示例性实施方案。
附图说明
附图示出了本发明的实施方案，并且与说明书一起用于解释本发明的原理，所包含的附图用于进一步理解本发明，并且被引入并构成本说明书的一部分。
图1是示出了纤维共混物1(本文所述的一示例性实施方案)的纤维共混浓度的饼状图。
图2是示出了纤维共混物2(本文所述的一示例性实施方案)的纤维共混浓度的饼状图。
图3是示出了本文中所描述的比较织物和示例性织物的水分管理特性结果的图表。
图4是示出了经过30次洗涤后的比较织物和示例性织物的水分管理特性结果的图表。
图5是示出了本文中所描述的织物实施例1的FR性能结果的图表。
图6是示出了本文中所描述的织物实施例2的FR性能结果的图表。
图7是示出了本文中所描述的织物实施例3的FR性能结果的图表。
图8是示出了本文中所描述的织物实施方案1-3的预测烧伤率结果的图表。
图9是示出了本文中所描述的示例性织物的磨损性能结果的图表。
图10是2×1斜纹编织中的机织织物的俯视图。
图11是含有环纱(lopped yarn)的针织物的俯视图。
所述附图代表对本发明的部分实施方案的说明，并且无论如何都不应当被解释为限制本发明的范围。另外，所述附图不一定按比例绘制，一些特征可能被放大以显示特定部件的细节。因此，本文中公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性依据。
具体实施方案
正如上文和整个公开文本所使用的，除非另有说明，下列术语应理解为具有以下含义。
如本文所用，术语“包含(comprise)”、“包含(comprising)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或它们的任何其他变型均旨在涵盖非排他性的包含物(inclusion)。例如，包含一系列要素的工艺、方法、制品或装置，其不一定仅限于那些要素，而是可以包括其他未明确列出或对于所述工艺、方法、制品或装置而言所固有的要素。同样，使用“一(a)”或“一(an)”被用来描述本文所述的要素和组分。这仅仅是为了方便并给本发明的范围提供一般性意义而进行。这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，除非很明显地另指他意。
如本文所用，涉及短纤纱、织物或制品(例如由其制成的服装)，术语“基本由······组成”意味着短纤纱、织物或制品是主要由所述的一个或多个组分(例如聚合物、材料或纤维类)制成，并且可以包括少量的按重量计小于5％的另外的处理、涂层或饰面(finish)。
如本文所用，涉及织物，术语“基本由······形成”是指该织物包括基于该织物的总重量的以重量计至少50％、优选基于该织物的总重量的以重量计至少75％、或优选基于该织物的总重量的以重量计至少80％、更优选基于该织物的总重量的以重量计至少90％的特定的纤维共混物或短纤纱组合物。应当理解的是，如本文所述的织物可以根据用于各种应用的需要包含另外的涂层或添加剂。
如本文所用，术语“芳族聚酰胺纤维”指制造的纤维，其中的纤维形成物质是长链的合成聚酰胺，其中至少85％的酰胺键(-CO-NH-)直接连接到两个芳环上，其包括但不限于对-芳族聚酰胺(p-芳族聚酰胺)和间-芳族聚酰胺(m-芳族聚酰胺)。芳族聚酰胺纤维是由具有从碳主链分支出的重复的芳族基团的聚合物形成的较强的耐热纤维，其用在用于防弹背心和子午线轮胎的材料中。也被称为聚芳酰胺。对-芳族聚酰胺的实例包括但不限于(聚(对苯二甲酰对苯二胺)，例如(E.I.du Pont de Nemours and Company)、(帝人特威隆有限公司(Teijin Twaron BV))和帝人公司(Teijin Company)的TECHNORA。KEVLAR是对-芳族聚酰胺纤维，具有28-32克/旦尼尔(denier)的非常高的弹性和突出的耐热性。间-芳族聚酰胺的实例包括但不限于(聚(间苯二甲酰间苯二胺)，如(杜邦公司)和(帝人特威隆有限公司)。不同于Kevlar，Nomex不能在长丝形成过程中对齐，并且通常不如对-芳族聚酰胺或KEVLAR那样结实。但是，间-芳族聚酰胺具有优异的耐热、耐化学和耐辐射性。优选地，本文所述的纤维共混物包括结构纤维。结构纤维的实例是对-芳族聚酰胺、微旦尼尔对-芳族聚酰胺。这些结构的纤维具有出色的热稳定性，并且是高度不易燃的。这些纤维具有非常高的耐热性并在至少700℉的温度下耐熔融、滴落和燃烧。此外，它们的极限氧指数(LOI)值优选在约28和约30之间的范围内。LOI表示维持材料的燃烧所需的O2/N2混合物的最低氧浓度。LOI是通过ASTM D 2862-77试验测定。间-芳族聚酰胺和对-芳族聚酰胺是固有地疏水性的，但在某些情况下可以被处理以使它们为亲水性的，至少暂时性的。在示例性实施方案中，如本文所述的纤维共混物是由大部分的芳族聚酰胺纤维(例如约60％的间-芳族聚酰胺和约10％的对-芳族聚酰胺)组成。
大多数芳族聚酰胺纤维是不接受染料的，而且当以高浓度被加入纤维共混物中时能显著地限制可能用于织物的颜色范围。但是，某些芳族聚酰胺纤维是可印刷的或接受染料的。例如，低结晶型间-芳族聚酰胺纤维(例如来自杜邦公司的Nomex 462)是可印刷的间-芳族聚酰胺。此外，一些间-芳族聚酰胺纤维可作为生产者着色的间-芳族聚酰胺获得，其中的纤维在制造该纤维的过程中被着色。
如本文所用，术语“改性聚丙烯腈纤维”是指由主要包含丙烯腈的残基制成的丙烯酸类合成纤维，尤其是指具有35-85％的丙烯腈单元的聚合物，并且该聚合物可以通过其他单体改性。改性聚丙烯腈纤维由广泛的丙烯腈共聚物纺成。改性聚丙烯腈纤维可以含有其他单体的残基，包括乙烯基单体，例如但不限于氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、偏溴乙烯等。可以由这一大类生产的改性聚丙烯腈纤维的类型取决于它们的组成，在性质上有很大的变化。FR丙烯酸类衍生物纤维，如本文所用，包括如本文所述的改性聚丙烯酸纤维以及含有包括以Pyro-Tex(汉堡，德国)名称销售的丙烯酸类FR纤维的丙烯酸类单体单元的任何纤维。一些通常可得的改性聚丙烯腈纤维的实例是Kaneka株式会社的PROTEXTM、KANEKALONTM、和KANECARONTM。改性聚丙烯腈纤维具有结合了非熔融、无滴落和自熄性能的优异的阻燃性能。与其他纤维相比，改性聚丙烯腈纤维具有高的所谓的LOI值。
如本文所使用的，术语“防静电纤维”或导电纤维是指当被加入到织物或其他材料中时，可消除或减少静电的纤维。合适的纤维包括但不限于金属纤维(钢、铜或其他金属)、镀金属的聚合物纤维和在纤维表面上和/或纤维内部包含炭黑的聚合物纤维，如描述在美国专利第3,803,453号、美国专利第4,035,441号、美国专利第4,107,129号的那些等等。防静电碳纤维是优选的防静电纤维。这种导电纤维的一个实例是由杜邦公司生产的，一种包括由非导电聚合物外层，或尼龙或聚酯包围的导电性碳的碳芯的碳纤维。防静电纤维的另一个实例是来自Shakespeare Conductive Fibers LLC的；一种其中尼龙长丝的表面上饰以细碳粒子的纤维。通过举例的方式，可以从Bekaert S.A.以BEKINOX和BEKITEX名称得到直径小至0.035毫米的钢丝。另一个防静电纤维是由Nobel Fiber Technologies生产的产品X-static，一种涂覆有金属(银)层的尼龙纤维。在纺纱的过程中，该X-static纤维可与其他纤维如间-芳族聚酰胺共混。
如本文所用，术语“尼龙纤维”是指一种基本由聚酰胺合成聚合物组成的纤维。聚酰胺是一种具有高的耐磨性和韧性的热塑性材料。将尼龙纤维加入至纤维共混物可以增加织物的耐磨性。
如本文所用，术语“纤维素衍生物纤维”是指一种纤维，其包括实质性浓度的纤维素和/或纤维素衍生物材料。纤维素衍生物纤维可包括任何合适类型的纤维素衍生物纤维或它们的组合，包括但不限于棉、纤维素、纤维素衍生物、人造丝。纤维素衍生物纤维可包括使其阻燃的处理。在大多数情况下，纤维素衍生物纤维是固有地亲水性的。但是，纤维素衍生物纤维可包括使该纤维为疏水性的、亲水性的或疏油性的处理。
如本文所用，当它涉及织物时，术语“亲水性的”意味着该织物具有小于约二十秒的水平芯吸。当由纱线或纱线的共混物制成的织物具有基于针对水平芯吸的AATCC 79测试方法的小于约十秒、更优选小于五秒的水平芯吸时间时，该纱线或该纱线的共混物可被认为是亲水性的。在示例性实施方案中，亲水性纤维组分基本由选自由纤维素、纤维素衍生物、羊毛和它们的组合组成的组的亲水性纤维组成。在示例性实施方案中，亲水性纤维基本由纤维素、纤维素衍生物、羊毛、FR丙烯酸类衍生物纤维以及它们的组合组成。
如本文所用，涉及纤维、纱线和由其制成的织物，术语“耐热收缩”意味着所述织物符合NFPA 2112-0.7 Ed第8.4节的耐热收缩要求，并具有根据本文描述的测试的小于10％的收缩率。
一些特种纤维是耐热收缩的，并且当被加入至纤维共混物时可提供足够的耐热收缩性以允许纱线或由其制成的织物满足热收缩要求。合适的耐热收缩纤维包括但不限于，FR丙烯酸类衍生物纤维(例如PyroTex，汉堡，德国)、聚丙烯腈(PAN)、芳族聚酰胺纤维(例如，以NOMEX名称出售的对-芳族聚酰胺纤维和以KEVLAR名称出售的间-芳族聚酰胺纤维，两种都来自特拉华州威尔明顿的杜邦公司)以及类似FR人造丝、FR棉、Basofill等的纤维。在一些实施方案中，耐热收缩纤维可以是亲水性的和/或接受染料的，如本文所用，意味着该纤维可以接受模头，从而实质上并持久地赋予纤维颜色。持久地赋予纤维颜色是指纤维经过三个或更多洗涤周期、优选经过10个或更多洗涤周期、更优选经过25个周期后将基本上保持该颜色。
如本文所用，术语“基础重量”是指每单位面积上测量的织物的重量。典型的单位包括盎司每平方码和克每平方厘米。
如本文所用，涉及垂直芯吸高度，术语耐久性为1减去30次洗涤垂直芯吸高度和预洗垂直芯吸高度的差值百分比(percent difference)的绝对值：
1-|(VWH30-VWHpw)/VWHpw)|，
其中：VWH30是经过30次洗涤后的垂直芯吸高度，以及
VWHpw是预洗垂直芯吸高度。
用于耐久性的术语和计算可以被应用于其他的性能度量以及包括但不限于水平芯吸、吸液率(wet pick-up)、WRR、舒适区WRR、总干燥时间、舒适区干燥时间、干磨损、湿磨损、续燃时间、炭化长度、预测烧伤百分比、尺寸稳定性、抗起球起毛性(piling resistance)、Martindale磨损等。另外，耐久性可能使用针对预洗样品和经过任何数目的洗涤(包括例如5次洗涤)后的样品的数据进行计算。
如本文所用，除非另有说明，术语重量％是指基于短纤纱的总重量的重量％。
如本文所使用的，“服装”是指由人穿的衣服或衣服附件的任何制品，包括但不限于衬衫、裤子、内衣、外衣、鞋子、帽子、泳装、腰带、手套、头带、袜子、头套和腕带。
如本文所用，术语“亚麻”(当与亲水性纤维无关时)是指用于覆盖工人或由工人所使用的座位设备的任何制品，包括但不限于床单、毯子、室内装饰品覆盖物、汽车内饰覆盖物和床垫覆盖物。
如本文所用，术语“精密共混”，当与纱线一起使用时，是指纱线中的短纤维组分的统计随机混合物。
本发明总体上涉及包含纤维共混物的短纤纱和包含实现了高的热性能(包括阻燃性和耐热收缩性)和水分管理特性的平衡以对穿戴者提供保护和舒适性两者的短纤纱的织物和服装。此外，本发明的短纤纱、由其制成的织物或制品可以接受染料和/或染料能够被印刷在其上。在又一个实施方案中，从本文所述的短纤纱制成的织物是阻燃的，并具有至少4cm的垂直芯吸高度的高的水分管理特性以及小于40分钟的舒适区干燥时间。
因此，在一个实施方案中，本发明涉及短纤纱和由其制成的织物，其包括：约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约0-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维，以及约10-15重量％的亲水性纤维；其中，纤维是精密共混的。在示例性实施方案中，短纤纱包含约85％-90重量％的疏水性组分和约10-15重量％的亲水性组分。在一些实施方案中，间-芳族聚酰胺组分是是专门为接受染料和/或印刷设计的可印刷间-芳族聚酰胺。可印刷间-芳族聚酰胺可包括低结晶型间-芳族聚酰胺。Nomex 462是一种可印刷型间-芳族聚酰胺，其可从E.I.Dupont Nemours(E.I.du Pont deNemours),Wilmington,DE.获得。在另一个示例性实施方案中，生产者着色的间-芳族聚酰胺可以用在如本文所述的纤维共混物中。另外，可印刷间-芳族聚酰胺和生产者着色的间-芳族聚酰胺的任何组合也可以用在纤维共混物中。在示例性实施方案中，纤维共混物的对-芳族聚酰胺纤维组分是染色或着色的对-芳族聚酰胺。在示例性实施方案中，短纤纱的间-芳族聚酰胺纤维组分可以以基于所述短纤纱的重量以重量计约60-63％的水平存在。短纤纱的尼龙纤维组分可以以基于所述短纤纱的重量以重量计约10-12％的水平存在。短纤纱的对-芳族聚酰胺纤维组分可以以基于所述短纤纱的重量以重量计约10-12％的水平存在。短纤纱的防静电纤维组分可以以基于所述短纤纱的重量以重量计约2-3.5％的水平存在。短纤纱的亲水性纤维组分可以以基于所述短纤纱的重量以重量计约12％的水平存在。所述间-芳族聚酰胺纤维可以以任何以短纤纱的重量计的合适的浓度被包括在短纤纱中，所述浓度包括但不限于60％或更高、63％或更高、65％或更高、70％或更高以及任何提供的范围之间的浓度并包括提供的范围。
在一个实施方案中，本文所述的短纤纱包含：约55-70重量％的间-芳族聚酰胺纤维；约7-15重量％的尼龙纤维；约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；约2-5重量％的防静电纤维，以及约10-15重量％的亲水性纤维，所述亲水性纤维选自由纤维素、纤维素衍生物、羊毛、FR丙烯酸类衍生物纤维以及它们组合组成的组。本文所述的纤维共混物的亲水性纤维组分可包括任何合适类型的亲水性纤维或它们的组合，包括但不限于纤维素、纤维素衍生物纤维、羊毛、人造丝、FR丙烯酸类衍生物纤维或通过加入亲水处理而使其为亲水性的纤维。在一个实施方案中，纤维是固有地亲水性的，从而它即使不加入亲水处理也是亲水性的。纤维素衍生物是棉、FR棉、粘胶纤维、亚麻、lyocell、人造丝、耐火人造丝或它们的组合。本文所述的短纤纱的纤维素衍生物纤维组分可以包括任何合适类型的纤维素衍生物纤维或它们的组合，包括但不限于棉、纤维素、lyocell、纤维素衍生物和人造丝。纤维素衍生物纤维可为固有地阻燃性的，如羊毛，或可以被处理以使其阻燃。另外，纤维素衍生物纤维可以是疏水性的或亲水性的，并且可以包括以使纤维为疏水性的、亲水性的或疏油性的处理。
在示例性实施方案中，本文所述的短纤纱的防静电纤维组分是导电的，包括例如碳。在一个实施方案中，防静电纤维包括具有尼龙护套的碳纤维。任何合适构型的纤维都可被用于形成所述防静电纤维。
对-芳族聚酰胺纤维组分可以是染色的或生产者着色的对-芳族聚酰胺。在一个实施方案中，对-芳族聚酰胺和间-芳族聚酰胺都被着色。如所描述的，间-芳族聚酰胺可以是生产者着色的，或者可以是可印刷的，由此它可以接受染料。
如本文所述，短纤纱可以被制成任何合适类型的织物，包括但不限于，无纺布如水刺的无纺布、毛毡、针刺的、热或点粘合的和湿法成网的织物，以及机织物，包括平纹编织、斜纹编织、单宁(denim)编织和针织物等。织物可被制成为任何合适类型的服装，如裤子、衬衫、夹克、工作服、内衣、头罩、衬垫材料等。在示例性实施方案中，短纤纱被加捻由此两根纱线被加捻，提供相比于相同重量的单股纱改进的柔软性和手感，以及增加的耐久性和强度。任何合适数目的纱线都可以加捻在一起，包括但不限于二、三、四、五、多于五个等。在另一个示例性实施方案中，弹性长丝可被并入一加捻纱线中，从而使弹性长丝基本上被一根或多根围绕弹性长丝的纱线覆盖或包裹。弹性长丝可包括任何合适类型的弹性材料，包括Spandex、硅酮(silicone)、含氟弹性体、聚氨酯、FR改性的弹性体、橡胶等。含有弹性长丝的纱线可以对由此制成的织物提供双向或四向拉伸。
在一些实施方案中，如本文所述的短纤纱是抗燃(FR)纤维共混物，因此由其制成的织物符合NFPA 2112要求。此外，该织物经过30次洗涤周期后可以具有至少30％的初始吸液率和/或至少0.45％/分钟的WRR。
由本文所描述的短纤纱制成的织物可具有初始的柔软性，使得它按到货时的原样穿着舒适，并且可能不需要反复洗涤来降低硬度。
由本文所述的短纤纱制成的织物具有水分管理特性或展示出穿着舒适的水分管理特性的组合。另外，由本文所述的短纤纱制成的织物可以具有持久的水分管理特性，或者基本上不受洗涤影响的性能特性。例如，由本文所述的短纤纱制成的织物可以具有下列性能特性的任一种或特性的组合：在5分钟内至少约3.5厘米的预洗垂直芯吸；经过30次洗涤后在5分钟内至少约3.5厘米的垂直芯吸；小于约5秒的预洗水平芯吸；经过30次洗涤后小于约5秒的水平芯吸；小于约60分钟的预洗总干燥时间；经过30次洗涤后小于约90分钟的总干燥时间；小于约40分钟的预洗舒适区干燥时间；经过30次洗涤后小于约60分钟的舒适区干燥时间；大于约30％的预洗吸液率；经过30次洗涤后大于约30％的吸液率；经过30次洗涤后小于60分钟的舒适区干燥时间和至少约3.5厘米的垂直芯吸高度；经过30次洗涤后小于60分钟的舒适区干燥时间和小于约5秒的水平芯吸时间；经过30次洗涤后大于约30％的吸液率和至少3.5厘米的垂直芯吸高度；大于约30％的预洗吸液率和小于约5秒的预洗水平芯吸时间；经过30次洗涤后大于约30％的吸液率和小于约5秒的水平芯吸时间；至少约0.45％/分钟的预洗舒适区水释放速率(WRR)；经过30次洗涤后至少约0.30％/分钟的舒适区水释放速率(WRR)；至少约0.45％/分钟的预洗水释放速率(WRR)；经过30次洗涤后至少约0.35％/分钟的水释放速率(WRR)；大于约30％的预洗吸液率、小于约5秒的预清洗水平芯吸时间和至少约0.45％/分钟(WRR)的预洗舒适区水释放速率；经过30次洗涤后大于约30％的吸液率，以及小于约5秒的水平芯吸时间和至少约0.30％/分钟的舒适区水释放速率(WRR)。
由本文所述的短纤纱制成的织物具有热性能、或展示出被提供给本发明织物的穿戴者的热保护的热性能的组合。由本文所述的短纤纱制成的织物提供防止在按照美国材料与试验协会标准测试ASTM F1930-2000测试时具有小于36％的预测整体烧伤率的二度和三度烧伤的保护。在示例性实施方案中，由本文所述的短纤纱制成的织物具有以下任何一个热性能特性或热特性的组合：当按照美国材料与试验协会标准测试ASTM 6413测试时，小于约4.0英寸的炭化长度；当按照国家防火协会NFPA 1971测试时，小于约8％的耐热和热收缩值，以及，当按照国家防火协会NFPA 1971(无垫片(spacer))测试时，小于约5的热防护性能值；并具有当按照NFPA 2112测试时小于约5％的耐热和热收缩值和当按照美国国家防火协会NFPA 1971(无垫片)测试时至少约5的热防护性能值。
在示例性实施方案中，由本文所述的短纤纱制成的织物具有至少3000的湿磨损，其在某些情况下当按照美国材料与试验协会标准测试ASTM D 1424(条件1为干态；条件为2湿态)测试时至少等于或大于其相应的干撕裂值。
如图1所示，纤维共混物的示例性浓度在饼状图中示出。间-芳族聚酰胺纤维共混物1是生产者着色的。15％的纤维素衍生物组分被示出从饼状图的其余部分移位，并且是本实施方案中的唯一亲水性组分。因此，图1所示的纤维共混物由85％的疏水性纤维组分和15％的亲水性纤维组分组成。图1所示的纤维共混物含有70％的芳族聚酰胺纤维，包括60％的间-芳族聚酰胺和10％的对-芳族聚酰胺。如后所述的实施例织物1和实施例织物2包括图1中描述的纤维共混物。
如图2所示，纤维共混物的示例性浓度在饼状图中示出。间-芳族聚酰胺的纤维共混物2是可印刷的、或接受染料和/或染料能够被印刷在其上。类似地，15％的纤维素衍生物组分被示出从饼状图的其余部分移位，并且是本实施方案中的唯一亲水性组分。在图2中所示的纤维共混物含有70％的芳族聚酰胺纤维，包括61％的间-芳族聚酰胺和10％的对-芳族聚酰胺。如后所述的实施例织物3包括图2中描述的纤维共混物。
如本文所述的纤维共混物以及由其制成的织物具有如图3和图4所示的优异的水分管理特性。图3和图4中所示的全部织物为平纹编织，并且全部具有4.6和7.0盎司/平方码之间的大致相同的重量。图3是与预洗水分管理相关的测试数据，其包括吸液率或水重增益、水平芯吸、垂直芯吸、总干燥时间和舒适区干燥时间以及水释放速率(WRR)。本发明的织物实施例1-3具有高的吸液率值，所述值在不到10秒内达到，这与在吸收低得多的水量之前不得不被浸没10分钟的比较织物相反。织物实施例1-3具有大于25％的预洗吸液率值并且部分样品具有大于30％的吸液率值。织物实施例1-3经过30次洗涤后全部具有大于30％的吸液率值。高的吸液率值表示织物具有从穿戴者芯吸走大量的水/汗液的能力，织物吸收水/汗液的速度也反映了将水/汗液从皮肤移走并进入织物的能力。比较织物的吸液率值通过将比较织物浸没在水中以润湿它们获得。比较例1和比较例2具有小于5％的非常低的预洗吸液率值。此外，织物实施例1-3全部具有小于5秒的水平芯吸时间。与此相反，一些比较织物都具有大于100秒的水平芯吸时间，这表明这些样品是疏水性的。比较织物3在洗涤前具有3秒的水平芯吸并且经过25次洗涤后具有42秒的水平芯吸，这表明在材料的寿命期间这种织物在移动水分使其远离身体方面的不一致性。低的水平芯吸时间表明水将迅速分散在所述织物的表面上。这是可取的，因为它允许汗液更快地分散并从织物更快地蒸发。比较织物将不能有效地从穿戴者身上芯吸走水分。织物实施例1-3具有小于5秒的低水平芯吸时间以及大于约0.5％/分钟的高WRR速率的独特组合。
图4示出了针对被洗涤30次的织物样品的水分管理特性。织物实施例1-2具有五秒或更低的极低水平芯吸时间。比较织物1-2在零洗涤试验和经过30次洗涤试验两者中都具有100+的水平芯吸时间；这表明水在样品的表面上分散不开或无法芯吸。比较例3具有3秒的预洗水平芯吸时间和经过30次洗涤后42秒的水平芯吸时间，这表明该织物经过反复洗涤变得不怎么亲水，因此是不耐用的。对于预洗样品和30次洗涤样品两者而言，织物实施例1-3全部具有大于5厘米的垂直芯吸长度。高的垂直芯吸高度表面水将通过织物被芯吸并且可能受该纤维类型、纱线结构和织物结构的影响。比较织物1和比较织物2具有表明水不会通过织物芯吸的非常低的垂直芯吸高度。其中保持低水平芯吸时间和高垂直芯长度的组合并由此可以被认为具有持久的水分管理特性的唯一样品的织物实施例1和织物实施例2。实施例3是印花织物(printed fabric)并也已经展示出这种特性的组合，并在一预先印刷的形式中也是如此，已经在迷彩印刷工艺中被涂覆有能够影响天然芯吸过程的疏水性油墨、颜料和粘合剂的除外。
在某些实施方案中，本文描述的纤维共混物和由其制成的织物是阻燃(FR)的，满足NFPA 2112的要求。如图5-7所示，由本文所述的纤维共混物制成的织物具有低的续燃时间、余辉时间(after glow time)和炭化长度，无论时按到货时的原样还是经过5次洗涤后。针对全部三个织物实施例的炭化长度都小于3.6英寸。洗涤按照FTM 191-5556执行。
全部三个如本文所述的织物实施例使用北卡罗莱纳州立大学的纺织品保护和舒适度中心(T-PACC)的PyroMan系统进行了表征。如图8所示，全部三个织物实施例具有小于36％的平均整体预测烧伤率。此外，平均的预测三度烧伤率是非常低的，对于全部三个织物实施例而言小于8.5％。
由SFI Test Laboratory,Poway,CA.根据国家防火协会NFPA 1971针对未洗以及5次洗涤后两者对织物实施例3的热防护性能(TPP)进行了测试。此外，如表1所示，测试在有垫片和无垫片下进行。在所有情况下，针对未洗样品和洗涤样品两者而言，织物实施例3的平均TPP大于7.5cal/cm2min，并且当使用四分之一英寸的垫片时，平均TPP大于12cal/cm2min。
表1
图9示出了针对本文所述的织物实施例和比较例的尺寸稳定性数据以及耐磨性数据。当按照AATCC 135测试时，本文所述的织物实施例具有高的尺寸稳定性，且只有2.5％的收缩率。此外，所述织物实施例具有显著更高的耐干磨性和耐湿磨性，所述实施例中的两个实施例具有7000的干磨损。全部三个织物实施例具有3000或更多的湿磨损，这是比较例的两倍。
由TexTest,Phenix City,AL.根据ISO 17493对织物实施例3的耐热收缩性或耐对流热进行了测试。按照AATCC 135 ΙΙ，Αii将按到货时原样的样品和洗涤五次的样品两者在500℃下经受5分钟。两个样品在长度和宽度方向的百分比收缩率被报道在表2中。所述按到货时原样的样品和洗涤样品具有小于5.5％的百分比收缩率。按到货时原样的和洗涤五次的这两个样品通过了NFPA 1971耐热和热收缩测试的要求。
表2
织物实施例3的两个样品被提交至静电衰减测试FTMS 191，方法5931。所述按到货时原样的样品如制造时的那样，而且没有被洗涤，并且所述洗涤后的样品已经被洗涤5次。从织物样品切出三个测试样品。然后在测试前将所述样品在10％R.H.和73℉下调节过夜，然后在20％R.H.和73℉下调节24小时。使用FTMS 191-方法5931中描述的测试方法完成该测试，并且结果提供在表3中。
表3
FTMS 191-方法5931具有衰减时间小于0.5秒的要求。该织物以几乎瞬间的衰减时间符合要求。
由Manufacturing Solution Center,Hickory,NC.使用针对反复家庭洗涤后的服装和其他纺织终端产品的外观的程序(the Procedure forAppearance of Apparel and Other Textile End Products After RepeatedHome Laundering)，AATCC/ASTM TS-008对织物实施例1和织物实施例2的色固度(color fastness)和起球起毛进行了评估。按照AATCC135采用交替的洗涤和干燥条件洗涤样品。标准对照图卡(Photographic standard)被用于对洗涤周期后的样品的起球起毛程度定级。等级5表明优异的抗起球起毛性并且等级1表明非常差的抗起球起毛性。同样的，颜色损失等级5表示基本没有颜色损失并且颜色损失等级1表示颜色显著消褪。结果提供在表4中。
表4
根据FTM 191-5450使用用于测量穿过一平方英尺的样品的空气的立方英尺的Frazier 2000来对本文所述的三个织物实施例在半英寸水的压降下的透气性进行了测试。全部三个样品都具有大于25的frazier值并且所述织物中的两个织物有大于40的frazier值。这种高透气性可以有助于织物穿着更舒适，尤其是在热的工作环境中。结果提供在表5中。
表5
根据FTM 191-5100测试如本文所述的三个织物实施例的断裂强度。如表6所示，全部三个样品同时在经纱和纬纱的方向上具有大于120磅的断裂强度。
表6
在另一个方面中，本发明涉及包含本文所述的各种纤维共混物的纱线，其中所述纤维是精密共混的。如本文所述，精密的纤维共混物可以被制成任何合适的织物。在示例性实施方案中，纤维的精密共混物被制成机织织物。在另一个示范实施方案中，纤维的精密共混物被制成针织织物。
在另一个方面，本发明涉及由包括本文所述的各种共混物的纱线形成的织物。织物可以是机织的或针织的。在某些实施方案中，该织物具有小于约8.0盎司/平方码(OPSY)的基础重量。在某些其他实施方案中，该织物具有小于约6.0盎司/平方码(OPSY)的基础重量。
如本文中所述的短纤纱可被制成任何合适类型的织物，包括但不限于无纺布(如水刺的、针状穿孔的和湿法成网的无纺布)和织造物，包括斜纹编织、方格布(rip-stop)、平纹编织、斜纹编织、针织物等等。在一个实施方案中，本文描述的纤维共混物可以被制成针织物。如图11所示，含有针织编织的织物通常具有比斜纹编织更开放的面积。针织织物包括提供舒适感觉的环纱，然而，这种类型的编织可能更容易受到高的热收缩率的影响。但是，更紧的编织(如图10中所示)包括了更紧凑的纱线并因此在热收缩测试中通常比针织物有更好的表现。在一些实施方案中，由本文所述的短纤纱制成的织物可被制成服装。在某些实施方案中，因为织物所提供的保护，所述织物形成服装的至少一个外部部分。由本文所述的短纤纱制成的织物可以用在服装中，如外衣，包括但不限于外套、工作服、工装裤、衬衣和裤子，并在消防队员道岔大衣、格斗服和飞行服中可能是特别有用的。在其他实施方案中，织物可被制成服装，例如汗衫，以单一的管式设计来减少接缝的数量。
在某些实施方案中，当按照国家防火协会NFPA 1971(无垫片)进行测试时，由本文所述的短纤纱制成的织物可以具有至少约5cal/cm2min的热性能和热防护性能值，优选至少约5.7cal/cm2min的初始热性能和热防护性能值和经过3次洗涤周期后至少约6.7cal/cm2min的热性能和热防护性能值，如本文所提供。
本发明将在下面的实施例中进一步明确，其中所有的份数和百分数均以重量计，除非另有说明。应当理解的是，这些实施方案尽管示出了本发明的优选实施方案，但仅是以例证的方式给出的。通过上面的讨论和这些实施方案，本领域的技术人员可确定本发明的本质特征，在不脱离其宗旨和范围下，可以对本发明作出各种变化和修改以使其调节各种用途和条件。
实施例
在如表7中所述的两种共混物中制作了织物。生产者着色的间-芳族聚酰胺纤维被用于单色花纹(solid shade)并由60％的Nomex型间-芳族聚酰胺、15％人造丝、13％的尼龙、10％的对-芳族聚酰胺和2％的防静电纤维的比率组成。未染色的间-芳族聚酰胺纤维被用于以61％Nomex纤维、15％人造丝、11％的尼龙、10％的对-芳族聚酰胺和3％的防静电纤维的比率的印花织物。将纤维共混成均匀的混合物，然后通过梳理、拉伸和粗纱处理。纱线形成于环锭纺纱设备上直至指定的支数，优选在20/1至40/1的范围。能被使用的替代短纤维纺纱技术包括喷气纺纱、紧密纺纱、环锭纺纱和SIRO纺纱、DREF纺纱和自由端纺纱。然后将纱线加捻以产生20/2和40/2之间的加捻支数或有效的10-20Ne。然后将织物织造成具有66经纱×48纬纱支的平纹编织结构。此外，织物也被织造成斜纹编织并具有68经纱×50纬纱支。替代的实施方案可以为针织物和无纺织物以及其他的机织结构。
对于单色花纹而言，根据标准的行业实践冲刷(scoured)所述织物，并且将人造丝纤维和尼龙纤维瓮染以匹配生产者染色的花纹(shade)。在这一点上可以施加功能饰面，包括抗微生物的、永久性熨压的、耐污染的、驱虫的或耐用防水的。根据标准行业实践冲刷印花织物、颜料着色并以军事迷彩图案印刷。然后将织物防缩处理。在印刷精整过程中可以施加功能饰面并可以包括抗微生物的、永久性熨压的、耐污染的或耐用防水的。
表7
织物实施例：
比较织物实施例
比较织物来源于如下面的表8中列出的生产者。提供了比较织物的纤维含量。所选择的比较织物具有高的芳族聚酰胺含量并且也是纤维共混物。
表8
测试方法
下面的试验方法用于评估示例性实施方案和比较材料，除非另有说明。
水重增益和水释放速率(WRR)测试方法
根据本发明制成的材料以及比较材料的水释放速率(WRR)根据AATCC MM TS-05A进行测定。
重量干燥试验方法(WRR、干燥时间和吸液率)
根据本发明制成的材料以及比较材料的干燥时间根据AATCCMM TS-05A进行测定。
对于典型的测试，使用四个2.5×2.5平方英寸样品。两个样品为“对照”(参考)织物和两个样品为感兴趣的“测试”织物。在测试之前，将样品在70℉和65％的相对湿度下的调节室中调节至少4小时。然后使用实验室天平称取精确至0.0001克的样品以建立调节过的干重。然后将10毫升蒸馏水放入25ml烧杯中。样品被浸没，一个样品在烧杯中浸没五到十分钟，确保该样品被完全浸没在水下，以确保完全润湿。即使样品表现出差的水平芯吸(如100秒或更多的水平芯吸时间)或没有水平芯吸，如果如所述的那样被浸没也会吸水。然后将样品从烧杯中取出并夹在两片未使用的AATCC吸墨纸(blotter paper)之间并使其通过榨水机(wringer)(LabPro Padder)。然后将样品保持被夹在湿的吸墨纸中直到被取出并固定到垂直样品架。含有通过泡沫底座支撑的线环(wire loop)的垂直样品架(其中所述线环的顶部在所述底座的顶部上方约15厘米，并且从底座延伸的平行线部分间隔约7.5厘米)用于在干燥过程中支撑样品。将垂直样品架和夹具(clip)置于天平上并且天平被称量皮重(tared)。使用夹具将吸墨的湿样品连接到所述线环的顶部，从而使得样品垂悬在线环内。记录样品的重量以建立湿重。记录湿重和调节过的干重之间的差值，并作为吸液率值示于图3和图4中。将天平连接到含有Lab View软件的数据采集系统。重量读数由每隔15秒计算机自动记录。一旦样品重量达到相对于调节过的干重的指定的停止水分含量，便完成了测试。停止水分含量约为0.5％至1％。通过在Lab View中停止数据采集来结束测试。数据文件被保存用于该样品。
计算和解释
总干燥时间是试样到达停止重量所需的时间。
总的水释放速率(“WRR”，克/分钟)按如下计算：
总WRR＝(湿样品重量-结束样品重量)/(总干燥时间)
WRR，总(％)由如下各自的总WRR值计算：
WRR总＝100×(WRR测试–WRR对照)/WRR对照
“舒适区”干燥时间(分钟)是样品的水分含量从20％下降至约1％所花费的时间。
“舒适区”WRR(克/分钟)按如下计算：
活动WRR＝(湿样品重量–结束样品重量)/(“活动”干燥时间)
WRR(舒适区)以与WRR(总)中相同的方式计算，不同的是使用测试和对照WRR(舒适区)值。
水平芯吸
根据AATCC 79，纺织品的吸水率对根据本发明制成的材料和比较材料的水平芯吸时间进行了测定。
垂直芯吸(AATCC MM TS-06垂直芯吸-修改的-Hanes实验方法)
该测试的目的是为了确定水将垂直地芯吸悬浮在水中的试验样品的速度。将能够容纳500ml蒸馏水的扁平盘注满200ml水。切割出长度(经纱)和宽度(纬纱)方向上10厘米的织物样品用于评估。将回形针(paper clip)连接到所述样品的底部，以确保浸没样品的下端。使用接线夹(binding clip)将顶端连接至横棒以确保底部的回形针被浸没在水中。将样品放入盘中并定时几分钟，直到水行进至样品到达2厘米的高度。另外，在3分钟和5分钟后，将水所行进的距离标识为垂直芯吸长度。最终的芯吸长度是5分钟后的经线和纬线芯吸长度的平均。
耐干磨性&耐湿磨性(ASTM D 4966)：
随后的测试方法是改进的ASTM D 4966-纺织品的耐磨性(Martindale测试仪方法)2。所用的磨料是600目超细砂砾3M(9084NA)砂纸并且对所述织物实施9kPa的压力。对于湿磨损试验而言，将织物浸泡在水中，并在0.05MPa的压力下通过轧染机。获自Lab-Pro,Dorfstrasse 19德国的实验室用染色轧车(Laboratory Dye Padder)被用于轧染以从样品除去过量的水。
耐热和热收缩性NFPA 2112-0.7Ed，第8.4节
该测试测定了当织物暴露于在500℉的烘箱中的热量时的性能。针对每个样品记录并报告燃烧、熔融、滴落或分离的观测。计算在样品的宽度和长度方向上的百分比变化。结果记录并报告为3个试样的平均。
样品标记和测量按照在AATCC 135-织物的自动家庭洗涤中的尺寸变化中规定的程序进行。样品通过金属钩悬挂在顶部并居于烘箱中央，以使整个样品距离任一烘箱的表面或其他试样不小于50毫米，并且空气平行于材料的平面。将如指定的那样安装的试样暴露在500℉的试验烘箱中5分钟。
纺织品阻燃性(垂直)
本试验方法测定了纺织品对标准点火源的响应，产生续燃时间、余辉时间和炭化长度的测量值。通过这种测试方法测定的垂直阻燃性只与指定的火焰暴露和施用时间有关。这种测试方法使试样保持在静态、不受力的垂直位置，并且不涉及除了由暴露产生的移动之外的移动。采用了美国联邦测试标准第191A号的方法5903.1中的测试方法D6413，其在验收测试中已经使用了很多年。
从待测试的织物上切下的样品被安装在垂直悬挂于火焰室内部的支架上。将样品暴露于受控的火焰一指定的时间段。续燃时间(即去除燃烧器之后材料继续燃烧的时间长度)和余辉时间(即火焰熄灭后材料发光的时间长度)都被记录下来。最后，通过使用砝码将试样撕开，并测量炭化长度，即从暴露于火焰的织物边缘到被火焰影响的区域的末端的距离。
使用PyroMan系统的测试服装的特征
提交了多个总效果(ensemble)用于评估。采用类似于使用测量人体模型评估耐火防护服耐闪火模拟物的ASTM F 1930-00标准试验方法的程序来评估服装的耐模拟闪火暴露性。这些测试由北卡罗莱纳州立大学的纺织品保护和舒适度中心(T-PACC)进行。
闪火测试结果：人体模型测试
ASTM F1930-99是被设计成在模拟闪火中测试完整的服装形式中的织物的全尺寸人体模型试验。一人体模型(在它的身体周围设有可达122个的热传感器)穿着测试服装，然后被暴露在闪火中一预先确定的时间长度。对于单层服装而言，测试通常在1.8-2cal/cm2秒的热能下持续2.5至5.0秒。结果以身体烧伤率的百分数表示。为了数据的一致性和比较的准确性，测试方法定义了必须被用在每个试验上的标准的服装尺寸和结构。在100％纯棉T恤和内裤上根据保护工业人员防火的耐燃性服装的NFPA 2112标准对测试服装进行了测试。
电弧等级：ASTM F 1959/F 1959M-06ae1-用于确定服装材料的电弧等级的标准测试方法
该试验方法被用来衡量旨在用作当工人暴露于电弧时的阻燃服装的材料的电弧等级，所述电弧将产生84-120千瓦/平方米(2-600cal/cm2秒)的热通量速率。当按照测试方法D 6413A测试时，该测试方法将测量满足以下要求的材料的电弧等级：不少于150毫米[6英寸]的炭化长度和小于2秒的续燃时间。
按照FTMS 191-方法5931的织物的静电衰减
FTMS 191-方法5931具有衰减时间小于0.5秒的要求。该织物以几乎瞬间的衰减时间符合要求。
在不脱离本发明的精神实质的情况下，本领域技术人员将理解可以对本发明的优选实施方案作出各种变化和修改。因此，所附的权利要求旨在覆盖所有这些落入本发明的真实精神和范围内的等同变型。

Claims (54)

1.一种短纤纱，其包括：
基于所述短纤纱的总重量，约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约0-15重量％的尼龙纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；
基于所述短纤纱的总重量，约2-5重量％的防静电纤维；和
基于所述短纤纱的总重量，约10-15重量％的亲水性纤维；
其中所述纤维是精密共混的。
2.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述间-芳族聚酰胺纤维以基于所述短纤纱的总重量的以重量计约60％-63％的水平存在。
3.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述尼龙纤维以基于所述短纤纱的总重量的以重量计约10％-12％的水平存在。
4.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述对-芳族聚酰胺纤维以基于所述短纤纱的总重量的以重量计约10％-12％的水平存在。
5.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述防静电纤维以基于所述短纤纱的总重量的以重量计约2.5％-3.5％的水平存在。
6.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述亲水性纤维以基于所述短纤纱的总重量的以重量计约12％-15％的水平存在。
7.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述短纤纱包含基于所述短纤纱的总重量的约85-90重量％的疏水性组分和基于所述短纤纱的总重量的约10-15重量％的亲水性组分。
8.如权利要求7所述的短纤纱，其中所述亲水性组分基本由基于所述短纤纱的总重量的约10-15重量％的亲水性纤维组成，所述亲水性纤维选自由纤维素、纤维素衍生物、羊毛、FR丙烯酸类衍生物纤维以及它们的组合组成的组。
9.如权利要求7所述的短纤纱，其中所述疏水性组分基本由以下组成：
基于所述短纤纱的总重量，约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约0-15重量％的尼龙纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；和
基于所述短纤纱的总重量，约2-5重量％的防静电纤维。
10.如权利要求1所述的短纤纱，其基本由以下组成：
基于所述短纤纱的总重量，约44-80重量％的间-芳族聚酰胺纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约0-15重量％的尼龙纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；
基于所述短纤纱的总重量，约2-5重量％的防静电纤维；和
基于所述短纤纱的总重量，约10-15重量％的亲水性纤维。
11.如权利要求1所述的短纤纱，其包括：
基于所述短纤纱的总重量，约55-70重量％的间-芳族聚酰胺纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约7-15重量％的尼龙纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；
基于所述短纤纱的总重量，约2-5重量％的防静电纤维；和
基于所述短纤纱的总重量，约10-15重量％的亲水性纤维，所述亲水性纤维选自由纤维素、纤维素衍生物、羊毛、FR丙烯酸类衍生物纤维及它们的组合组成的组。
12.一种短纤纱，其包括：
基于所述短纤纱的总重量，大于约62重量％的间-芳族聚酰胺纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约0-15重量％的尼龙纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；
基于所述短纤纱的总重量，约2-5重量％的防静电纤维；和
基于所述短纤纱的总重量，约10-15重量％的亲水性纤维；
其中所述纤维是精密共混的。
13.如权利要求12所述的短纤纱，其基本由以下组成：
基于所述短纤纱的总重量，大于约62重量％的间-芳族聚酰胺纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约0-15重量％的尼龙纤维；
基于所述短纤纱的总重量，约5-15重量％的对-芳族聚酰胺；
基于所述短纤纱的总重量，约2-5重量％的防静电纤维；和
基于所述短纤纱的总重量，约10-15重量％的亲水性纤维；
其中所述纤维是精密共混的。
14.如权利要求13所述的短纤纱，其中所述亲水性组分基本由基于所述短纤纱的总重量的约10-15重量％的亲水性纤维组成，所述亲水性纤维选自由纤维素、纤维素衍生物、羊毛、FR丙烯酸类衍生物纤维以及它们的组合组成的组。
15.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述间-芳族聚酰胺纤维是可印刷的。
16.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述间-芳族聚酰胺纤维具有低结晶度。
17.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述间-芳族聚酰胺纤维是生产者着色的。
18.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述亲水性纤维是阻燃的。
19.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述亲水性纤维是选自由纤维素、纤维素衍生物、羊毛、FR丙烯酸类衍生物纤维及它们的组合组成的组的纤维。
20.如权利要求19所述的短纤纱，其中所述纤维素衍生物是棉、粘胶纤维、亚麻、人造丝、耐火人造丝或它们的组合。
21.如权利要求1所述的短纤纱，其中大于约85重量％的所述纤维是阻燃的。
22.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述防静电纤维包括导电纤维。
23.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述防静电纤维包括具有尼龙护套的碳纤维。
24.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述对-芳族聚酰胺纤维是生产者着色的对-芳族聚酰胺。
25.如权利要求1所述的短纤纱，其进一步包括弹性长丝。
26.如权利要求1所述的短纤纱，其中所述短纤纱被构造成具有20/2和40/2之间的支数或有效的10-20Ne的加捻纱线。
27.一种织物，其包含如权利要求1所述的短纤纱。
28.如权利要求27所述的织物，其中所述织物在5分钟内具有至少约3.5厘米的预洗垂直芯吸。
29.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后在5分钟内具有至少约3.5厘米的垂直芯吸。
30.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有至少0.60的垂直芯吸耐久性。
31.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有小于约5秒的预洗水平芯吸。
32.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有小于约5秒的水平芯吸。
33.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有小于约60分钟的预洗总干燥时间。
34.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有小于约90分钟的总干燥时间。
35.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有小于约40分钟的预洗舒适区干燥时间。
36.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有小于约60分钟的舒适区干燥时间。
37.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有大于约30％的预洗吸液率。
38.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有大于约30％的吸液率。
39.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有小于60分钟的舒适区干燥时间和在5分钟内至少约3.5厘米的垂直芯吸高度。
40.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有大于约30％的吸液率和在5分钟内至少3.5厘米的垂直芯吸高度。
41.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有大于约30％的预洗吸液率和小于约5秒的预洗水平芯吸时间。
42.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有大于约30％的吸液率和小于约5秒的水平芯吸时间。
43.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有每分钟至少约0.45％的预洗舒适区水释放速率(WRR)。
44.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有每分钟至少约0.30％的舒适区水释放速率(WRR)。
45.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有大于约30％的预洗吸液率、小于约5秒的预洗水平芯吸时间和每分钟至少约0.45％的预洗舒适区水释放速率(WRR)。
46.如权利要求27所述的织物，其中所述织物经过30次洗涤后具有大于约30％的吸液率、小于约5秒的水平芯吸时间和每分钟至少约0.30％的舒适区水释放速率(WRR)。
47.如权利要求27所述的织物，其中在按照美国材料与试验协会标准测试ASTM F 1930-2000测试时，所述织物提供了防止在小于约35％的穿戴者身上二度和三度烧伤的保护。
48.如权利要求27所述的织物，其中在按照美国材料与试验协会标准测试ASTM 6413测试时，所述织物具有小于约4.5英寸的炭化长度。
49.如权利要求27所述的织物，其中在按照国家防火协会NFPA1971测试时，所述织物具有小于约8％的耐热和热收缩值，并且在按照国家防火协会NFPA 1971(无垫片)测试时，所述织物具有至少约5的热防护性能值。
50.如权利要求27所述的织物，其中所述织物具有至少3000个湿磨损周期。
51.如权利要求27所述的织物，其中在按照美国材料与试验协会标准测试ASTM D 1424(条件1为干态；条件为2湿态)测试时，所述织物具有至少等于或大于其相应的干撕裂值的湿撕裂值。
52.如权利要求27所述的织物，其中所述织物短纤纱进一步包括弹性长丝。
53.如权利要求52所述的织物，其中所述织物是一种双向拉伸织物。
54.一种制品，其包含如权利要求27-53中任一项所述的织物。
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