CN1050059A

CN1050059A - 棉、尼龙和耐热纤维的混纺纱

Info

Publication number: CN1050059A
Application number: CN 89106998
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·拉尔夫·格林
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1991-03-20
Anticipated expiration: 2004-09-08
Also published as: CN1026715C

Abstract

用包含某些棉、尼龙和耐热纤维混纺纱的经纱制备耐热、耐久性机织织物。

Description

本发明涉及适于在具有高耐久性和良好织物美观性的耐热织物中用作经纱的棉纤维混纺纱。该织物由棉、尼龙和耐热有机纤维的混纺纱制得。

由棉纤维与耐热热固性纤维的混纺纱制得的织物的耐磨性，当与软物表面摩擦时，仅略优于全棉织物的耐磨性。

焊工通常穿棉紧身工作裤，但火星烫洞时很快就损坏，并且在口袋和裤子翻边处软物表面磨损时就会突破。许多种类的外衣，特别是暴露在热和火星中的工作衣裤，都需要棉混纺织物有高耐热性、良好的美观性和高度的软物表面耐磨性。由棉和尼龙的混纺纱制得的织物有优良的软物表面耐磨性，但耐热性与棉织物大致相同甚至不如。由棉、聚酯和耐热纤维[例如聚对苯二甲酰对苯二胺（PPD-T）]的混纺纱制得的织物的软物表面耐磨性与棉和PPD-T混纺纱制得的织物大致相同，但低于聚酯/棉织物。

本发明提供适于在具有良好耐热性、耐久性和织物美观性的织物中用作经纱的短纤维混纺纱，该混纺纱包含：15～50%，最好为15～35%限氧指数（LOI）至少为25的耐热纤维;5～20%，最好为10～15%脂肪族聚酰胺纤维;至少30%，最好为至少50%棉纤维。含有这类经纱的新型织物由8-50%耐热纤维、3～25%尼龙纤维和30～89%棉纤维组成。百分含量是重量百分含量。

此处所用的短纤维是线密度适合穿用外衣的织物纤维，即其线密度小于10dtex/纤维，最好小于5dtex/纤维。更好的是线密度约1～3dtex/纤维，长度约1.9～6.3cm（0.75～2.5英寸）的纤维。对织物美观性和加工性而言卷曲纤维特别好。

制造织物的方法包括首先制备含有15～50%耐热短纤维、5～20%脂肪族聚酰胺（尼龙）短纤维和至少30%棉的混纺纱的步骤。以混纺纱纺成纱线，以此纱线为经纱织成织物。选择纬纱时，要把织物中的尼龙限制在纤维一的3～25%，耐热纤维限制在8～50%，棉限制在30～89%。

为达到需要的结果，保持三类纤维的合适含量是重要的条件。耐热纤维太少导致当暴露于火焰和火星时织物很快裂开;而耐热纤维过量则会失去棉织品的良好美观性。经纱中的尼龙是防护软物表面磨损所必需的，但是太多了就会使织物变硬，并且当织物短暂暴露在约300℃的温度时会失去悬垂性。棉纤维可提供尼龙和耐热纤维混纺纱所不能提供的柔软的手感和吸湿性，因此可生产穿着舒适的织物。棉纤维在暴露于热和火焰时，因为不发生纤维互相粘结，还能形成柔韧的炭层，因此倾向于保持原位而提供良好的保护。

意外的是经纱中少量尼龙纤维会大大改善新型织物的软物表面耐磨性，而不会在织物暴露于高于尼龙熔点的温度时，明显损失柔软性和悬垂性。

如下述实例1-3所示，与对照织物A、B和C比较，当少量尼龙加进3×1斜纹织物的经纱中时，可使泰勃（Taber）耐磨性大大提高。如实例2中所见，经纱中仅加10%尼龙纤维，就足以使耐磨性比对照织物C高一倍多。这些实例还表明，经纱中尼龙含量高达20%并含至少15%PPD-T的织物在负荷下经受火焰的时间，能够达到全棉织物（对照织物C）的两倍。这些实例还表明，含棉、尼龙和PPD-T纤维的织物，即使被加热到300℃，也能保持良好的悬垂性，如表1的示，经纱中有30%尼龙，纬纱为100%棉的对照织物D短暂暴露在300℃时，变得十分僵硬。这说明了经纱中保持尼龙含量低的重要性。

纤维可用若干种不同纺纱方法纺成纱，这些方法包括（但不仅限于）环锭纺纱、喷气气流纺纱和摩擦纺纱。

尼龙66是优选的脂纺族聚酰胺，但其他脂纺族聚酰胺如尼龙6，具有类似的耐热和疲劳性能，也可满意地使用。

此外所用的术语“耐热纤维”是指含有碳和氢，也可含其他元素例如氧和氮的聚合物短纤维，其耐热时间至少为0.018秒/g/m²（0.6秒/盎司/码）。

用于本发明的耐热纤维的一例是聚对苯二甲酰对苯二胺（PPDT）短纤维（LOI 28，耐热时间0.04秒/g/m）。这种纤维可按美国专利3，767，756所述制备，也可买到。其他可用的纤维包括聚苯并咪唑纤维（LOI 41，耐热时间0.04秒/g/m）和美国专利4，075，172所述的对苯二甲酸与由3，4′-二氨基联苯醚和对苯二胺组成的混合二胺的共聚物纤维（LOI 25，耐热时间0.024秒/g/m）。

日本制造的酚醛纤维（商品名KYNOL）也可满意地使用。

在制造本发明织物过程中，可对织物施用耐久性压烫树脂。也可对织物进行许多其他普通织物处理。某些应用可能需要对棉纤维施用阻燃剂，以增加耐火焰保护作用。

试验测量

所有织物试验和测量都在织物经过一次洗涤/干燥循环之后进行。洗涤/干燥循环包括，在普通家用洗衣机中，于pH11.5的氢氧化钠水溶液中，57℃（135°F）下洗涤织物。搅拌14分钟后，在37℃（100°F）漂洗织物，在普通滚筒式干燥机中干燥到最大干燥度，最终（最高）温度为71℃（160°F）。通常所需的干燥时间约为30分钟。

耐磨性

采用ASTM D3884-80方法，用CS-1轮在泰勃磨损试验机（由Teledyne Taber 455 Bryant St.，North Tonawanda，NY14120供货）上以1000g的负载测定耐磨性。给出的泰勃耐磨性是达到损坏的循环次数除以织物的单位重量（以g/m表示）。

耐热性

利用美国专利4，198，494所述的用于测量织物裂开的装置来测量耐热性。虽然采用了相同的加热条件，但本方法中对样品夹持器有所改变，试样暴露于热流的面积为2.5×6.3cm。试样改为2.5×25cm布条，把试样一端固定，另一端与悬挂在一根细绳上的1.8kg重物经过滑轮相连，从而将试样置于1.8kg的张力负荷下。进行测量时，织物仅在经纱方向加载，织物面向下对准火焰。还是将试样达到裂开的时间记录下来，而不是记录使织物中形成孔洞所需的时间。试样裂开前的时间（以秒表示）除以织物的单位重量（以g/m表示）即为耐热时间。这类加热设备由Custom Scientific Instruments，Inc.，13Wing Drive，Cedar Knolls，NJ 07927供货，型号CS-206。

为测定耐热纤维的耐热时间。可以使用全部由短纤维或全部由长纤维组成的织物。应该采用经纱和纬纱为同一纱线且数量基本相等的平纹织物。织物单位重量应为170～340g/m²（5～10盎司/码²）。

加热悬垂性刚度

将宽2.5cm、长15cm的织物试样放入两块厚0.13cm的铝板之间，在300℃烘箱中放置10分钟。取出使之冷却，然后去掉铝板。然后用上述样品制备方法洗涤和干燥试样一次，但是用自来水代替pH为11.5的溶液。采用ASTM D1388-75方法测量加热悬垂性刚度，以织物的经纱侧向上（悬垂性刚度在D1388-75中也称为弯曲长度）。

限氧指数

采用ASTM D2863-77方法进行测定。

实例1

由PPD-T短纤维、尼龙短纤维和棉的紧密混条的环锭纺纱制备一种本发明的高耐久性织物。

由25%（重量）染成蓝色的，线密度为1.65dtex（1.5dpf）、切断长度为3.8cm（1.5英寸）的PPD-T纤维;20%（重量）线密度为2.77dtex（2.5dpf），切断长度为3.8cm（1.5英寸）的聚乙二酰已二胺（尼龙66）纤维（由杜邦公司以尼龙T-420纤维供货）;55%（重量）纤维长度为3cm（1 3/16 英寸）的精梳棉制备清棉混条，并采用普通棉纺系统用环锭细纱机纺成3.6捻数/厘米（tpc）的“Z”加捻纱（9.2tpi）。如此制得的纱是972dtex（公称6/1棉纱支数;883旦）多股纱。用所制得的多股纱在投梭织机上作为经纱，与由30%（重量）与经纱中所用相同的尼龙66纤维和70%（重量）精梳棉纺成的多股环锭纬纱一起织成3×1右向斜纹结构织物，其中纬纱具有与经纱相同的捻度和线密度。斜纹织物的结构是25根经纱/厘米×19根纬纱/厘米（63根经纱/英×48根纬纱/英寸），单位重量为498g/m²（1.29盎司/码²），泰勃耐磨性为9循环/g/m²，耐热时间为0.026秒/g/m²，加热悬垂性刚度为5。该织物的纤维含量为14%（重量）PPD-T短纤维，24%（重量）尼龙短纤维和62%（重量）棉纤维。

实例2

重复实例1的步骤，但经纱中使用了25%（重量）未染色的PPD-T纤维和仅10%（重量）尼龙以及65%棉纤维。纬纱是100%棉。该织物的泰勃耐磨性为6.8循环/g/m²，耐热时间为0.026秒/g/m²，加热悬垂性刚度为4.5。该织物的纤维含量为14%（重量）PPD-T短纤维，6%（重量）尼龙短纤维和80%（重量）棉纤维。

实例3

重复实例1，但由15%（重量）染成蓝色的PPD-T纤维、20%（重量）尼龙66纤维和65%（重量）精梳棉制得清棉混条，如此制得的纱是与实例1的纱有相同捻数和线密度的多股纱。

如实例1，用多股纱在投梭织机上作经纱，与由30%（重量）尼龙66纤维和70%（重量）精梳棉制得的多股环锭纬纱一起织成3×1斜纹结构织物，其中纬纱具有与经纱相同的捻数和线密度。织物的纤维含量为9%（重量）PPD-T短纤维，24%（重量）尼龙短纤维和67%（重量）棉纤维。该织物的结构为24.4根经纱/厘米×17.3根纬纱/厘米（62根经纱/英寸×44根纬纱/英寸），单位重量为505g/m²（13.6盎司/码²），泰勃耐磨性为8.3循环/g/m²，耐热时间为0.022秒/g/m²，加热悬垂性刚度为4.5。

表1所述的比较实例A-E不属本发明，它们类似实例1但棉只与PPD-T或尼龙中的一种混纺，而不是两种。比较实例F和G也类似实例1，显示了棉、聚酯和PPD-T三元混纺纱的性能。其耐磨性为相应尼龙三元混纺纱的一半。

表1

不属本发明的对照织物

试样泰勃耐磨性耐热时间加热悬垂性刚度

（循环/g/m）（秒/g/m）（cm）

A.经纱50/50% 5.0 0.032 4.5

PPD-T/棉

纬纱100%棉

B.经纱35/65% 4.6 0.030 3.5

PPD-T/棉

纬纱100%棉

C.经纱和纬纱 3.0 0.012 3

100%棉

D.经纱30/70 9.0 0.012 7

尼龙/棉，纬

纱100%棉

表1（续）

试样泰勃耐磨性耐热时间加热悬垂性刚度

（循环/g/m）（秒/g/m）（cm）

E.经纱45/55 9.6 0.012 7

尼龙/棉，纬

纱100%棉

F.经纱25/20/55 4.4 0.026 5.5

PPD-T/聚酯/

棉，纬纱30/70%

聚酯/棉

G.经纱15/20/65 4.0 0.024 5

PPD-T/聚酯/

棉纬纱30/70%

聚酯/棉

Claims

1、一种短纤维的紧密混纺纱，它包含5～20%尼龙短纤维，15～50%耐热时间至少为0.018秒/g/m²、限氧指数至少为25的耐热纤维，以及至少30%棉纤维。

2、一种按权利要求1所述的紧密混纺纱，其特征在于，耐热纤维是聚对苯二甲酰对苯二胺短纤维。

3、一种按权利要求1或2所述的短纤维混纺纱，其特征在于，短纤维是卷曲的。

4、一种按权利要求1、2或3所述的短纤维混纺纱，其特征在于，棉纤维经阻燃处理。

5、一种按权利要求1、2、3或4所述的短纤维混纺纱的纱线。

6、一种耐热耐久的织物，它包含3～25%尼龙短纤维、30～89%棉纤维和8～50%的耐热纤维，耐热纤维的耐热时间至少为0.018秒/g/m²，限氧指数至少为25，该织物的经纱是权利要求5中所述的纱线。

7、一种按权利要求6所述的织物，其特征在于，短纤维的线密度约为1～3dtex/纤维。

8、一种按权利要求6或7所述的织物，其特征在于，在纬线方向的纱线由棉组成。

9、一种按权利要求6或7所述的织物，其特征在于，纬纱是棉与尼龙的混合物。