CN108251933A - 防割纱线及其制备方法、手套胚和纺制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种防割纱线的制备方法、纱线、手套胚和纺制品，属于纱线手套的织造技术领域，该防割纱线的制备方法具体为：以氨纶丝和至少一根涤纶丝并列设置以形成芯纱，然后采用锦纶丝在所述芯纱外进行包覆，最后采用分子量为100万‑500万的超高分子量聚乙烯纤维在所述锦纶丝外进行包覆，得到防割纱线。采用本发明的防割纱线织造的手套胚、纺制品具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等性能，能够达到欧盟EN388标准耐磨性能4级、防割性能5级，抗撕裂性能4级、防穿刺性能4级，不仅提高了穿戴舒适性，不仅提高了穿戴舒适性，而且减少了对环境的污染，绿色环保。

Description

防割纱线及其制备方法、手套胚和纺制品
技术领域
本发明涉及纱线手套的织造技术领域，尤其涉及一种防割纱线及其制备方法，以及采用防割纱线织造的手套胚、纺制品。
背景技术
目前市场上生产的一种劳动安全防割手套(胚)是以玻璃纤维为芯纱，采用氨纶丝、锦纶丝、高强高模聚乙烯纤维中的一种或多种对芯纱进行包覆，经过手套织造工艺编织而成，这种手套能够达到好的耐磨性、抗撕裂性、耐穿刺性和耐割性等性能，但是这种防割手套存在玻璃纤维容易断裂、易引起人们皮肤过敏，且污染环境等缺点。
随着人们对手套的舒适性、环保性等要求越来越高，亟需开发一种具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等综合性能，增加穿戴舒适性且具有环保效果的防割纱线，以及采用这种防割纱线织造的手套胚和其他纺制品。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种防割纱线及其制备方法和采用该防割纱线织造的手套胚、纺制品，采用该纱线织造的手套胚、纺制品具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等综合性能，既能够提高穿戴舒适性，又具有良好的环保效果。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种防割纱线的制备方法，以氨纶丝和至少一根涤纶丝并列设置以形成芯纱，然后采用锦纶丝在所述芯纱外进行包覆，最后采用分子量为100万-500万的超高分子量聚乙烯纤维在所述锦纶丝外进行包覆，得到防割纱线。
根据本发明，在防割纱线中，各组成及重量百分比如下：
根据本发明，所述氨纶丝采用40-140D细度的氨纶丝，所述涤纶丝采用55-140D细度的涤纶丝。
优选地，所述氨纶丝选择60D、70D、90D、110D、120D中的任一细度的氨纶丝，所述涤纶丝选择70D、90D、110D、130D中的任一细度的涤纶丝。
根据本发明，所述氨纶丝的拉比为1.8-2.3倍。优选地，所述氨纶丝的拉比为2.0倍或2.1倍。
根据本发明，所述锦纶丝选择酰胺6纤维、聚酰胺66纤维中的一种或二者的混合物，当锦纶丝为酰胺6纤维和聚酰胺66纤维的混合物时，酰胺6纤维与聚酰胺66纤维的重量比为5-17:3。
优选地，所述锦纶丝选择酰胺6纤维、聚酰胺66纤维中的一种或二者的混合物，当锦纶丝为酰胺6纤维和聚酰胺66纤维的混合物时，酰胺 6纤维与聚酰胺66纤维的重量比为9-17:3。
根据本发明，所述锦纶丝采用70-140D细度的锦纶丝，所述锦纶丝的捻度为210-270捻/米，所述超高分子量聚乙烯纤维的线密度为 80-400D，捻度为175-205捻/米。
优选地，所述锦纶丝选择80D、100D、120D中的任一细度的锦纶丝，所述锦纶丝的捻度为230捻/米或250捻/米，所述超高分子量聚乙烯纤维选择100D、200D、300D中的任一细度的超高分子量聚乙烯纤维，捻度选择185捻/米或195捻/米。
本发明提供一种防割纱线，所述纱线包括从内到外的双芯丝、锦纶丝包覆层及分子量为100万-500万的超高分子量聚乙烯纤维包覆层，其中，所述双芯丝包括并列设置的涤纶丝和氨纶丝。
本发明提供一种手套胚，所述手套胚采用上述的防割纱线编织而成。
优选地，在所述手套胚的编织过程中，将温度控制在20-30℃，湿度控制在45-85％，使用手套机采用U2织法进行手套胚织造，使手套胚内外层双面不同材质。
优选地，在所述手套胚的编织过程中，温度控制在24℃-28℃中的任一个，湿度控制在50％-60％中的任一个。
本发明提供一种纺制品，所述纺制品采用上述的防割纱线编织而成。
优选地，所述纺制品可以为面料、手套、衣帽、背包、绳索等产品。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明采用氨纶丝和涤纶丝并列设置形成芯纱，然后采用锦纶丝对芯纱进行包覆，最后采用超高分子量聚乙烯纤维在锦纶丝外进行包覆，获得防割纱线。
由于构成芯纱的氨纶丝具有高弹性，高恢复性和高伸长回复率，构成芯纱的涤纶丝具有强度高、弹性好、耐磨性好和吸水性低等特性，以及构成包覆纱的锦纶丝具有优异的耐磨性、吸湿性、弹性和强度等性能，构成包覆纱的超高分子量聚乙烯纤维采用分子量为100万-500万的高强高模聚乙烯纤维，具有高比强度、高比模量、耐磨性、抗冲击性和抗切割性等性能，从而使得采用此纱线织造的手套或其他纺制品具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等性能，能够达到欧盟 EN388标准耐磨性能4级、防割性能5级，抗撕裂性能4级、防穿刺性能4级，不仅提高了穿戴舒适性，而且由于本发明未采用玻璃纤维材质制备纱线及纺织品，因此，减少了对环境的污染，绿色环保。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
包覆纱又称包缠纱,是一种新型结构的纱线，它是以长丝或短纤维为纱芯，采用另一种长丝或短纤维纱条按照螺旋的方式对纱芯进行包覆而形成，具有条干均匀、膨松丰满、纱线光滑而毛羽少、强力高、断头少等特点。
在本发明中，通过调节芯纱(氨纶丝和涤纶丝并列设置)和双包覆纱(锦纶丝包覆纱和超高分子量聚乙烯纤维包覆纱)中各组分的质量分数、细度、双包覆纱的各自捻度、捻向以及芯纱的拉比等参数，可制备具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等综合性能的防割纱线，采用这些不同的防割纱线织造的手套胚、纺制品可达到欧盟EN388 标准耐磨性能4级、防割性能5级，抗撕裂性能4级、防穿刺性能4级，不仅穿戴舒适度高，而且由于未使用玻璃纤维材质制备而减少了对环境的污染，绿色环保。
具体参见以下实施例1-7。
实施例1
实施例1提出一种防割纱线的制备方法，包括以下步骤：
以细度为140D、拉比为2.1倍的氨纶丝和细度为55D的涤纶丝并列设置，以形成芯纱，通过包覆机采用细度为140D的聚酰胺6纤维和分子量为200万、线密度为200D的超高分子量聚乙烯纤维对芯纱进行包覆，控制锦纶丝的捻度为220捻/米，捻向为S向，控制超高分子量聚乙烯纤维的捻度为185捻/米，捻向为Z向，并控制氨纶丝、涤纶丝、锦纶丝以及超高分子量聚乙烯纤维的重量百分数分别为15％、20％、20％和 40％，最终得到防割纱线。
其中，上述的氨纶丝为根据重量百分数和细度选择若干根氨纶长丝捻成的一股氨纶络丝。涤纶丝为选择根据重量百分数和细度选择若干根涤纶丝捻成的一股涤纶络丝。锦纶丝为根据重量百分数和细度选择若干根锦纶长丝捻成的一股锦纶络丝。超高分子量聚乙烯纤维为根据重量百分数、分子量和线密度选择若干根聚乙烯纤维捻成的一股超高分子聚乙烯纤维络丝。
使用实施例1制得的防割纱线，采用U2编织方法，通过13针中码编织机以平针隔1打1的方式编织110#白色橡筋线且克重为21.6g/副的手套胚，在织造手套胚的过程中，控制温度在25℃，湿度在55％，编织小指100圈，无名指124圈，中指132圈，食指118圈，小掌56圈，大拇指94圈，大掌54圈，手脖102圈，并控制下机长20.0cm，下机脖宽为8.5cm。编织的手套胚按EN388标准作耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等性能测试，具体测试方法如下：
耐磨性测试方法：将4个圆形的手套材料样本(6.45cm2)在已知压力下(9kPa)被摩擦，对每个样本分别进行100、500、2000和8000圈的测试，性能等级是根据4次测试后的最低圈数而定。例如，测试A材料，假使在被摩擦500次时出现破损，则此A材料的耐磨性能等级是1 级，以此类推。
抗割性测试方法：将2个样本在5牛顿大小的不间断力下进行测试，根据割破前所承受的圈数而确定等级。
其试验条件：23±2℃，相对湿度50±5％；
试验步骤：
1、取样：
(1)在手套上画好100mm×60mm的矩形，矩形的长边与手套的纬线成45度角；
(2)用剪刀沿矩形框裁下，制得100mm×60mm的试样；
(3)另一支手套用相同的方法取样，得左右手两个试样；
(4)参考帆布的取样方法与手套试样相同，最终制得100mm×60mm 的帆布试样。
2、测试试样装备：
(1)准备好尺寸为100mm×60mm的铝箱纸、滤纸、试片；
(2)试片的安装，顺序从最底层网上依次为橡胶片、铝箱纸、滤纸、测试试片；
(3)将试样夹具的上盖盖上，并将螺丝拧好，得到测试试样。
3、控制试样装备：
(1)准备好尺寸为100mm×60mm的铝箱纸、滤纸、参考帆布试样；
(2)试片的安装，顺序从最底层网上依次为橡胶片、铝箱纸、滤纸、参考帆布试片；
(3)将试样夹具的上盖盖上，并将螺丝拧好，得到控制试样。
4、测试：
(1)打开切割试验机后面的电源开关；
(2)切割试验机平台上有两个凸起的固定螺丝；
(3)将控制试样放到测试平台上，底部第一排孔洞插入两个凸起的螺钉中固定好；
(4)拔下插销，刀片进入第一轨道位置；
(5)点击屏幕下方的RST键清零后，点击START TEST键开始测试，刀片开始切割，停止后记数；
(6)按上述步骤切割测试试样第一轨道，停止后记数；
(7)如此控制试样和测试试样交替进行测试，直至结束。
5、测试结果等级评定
将得到的数据根据相应的计算公式，并与耐切割等级表对比，判定耐切割等级。
抗撕裂性测试方法：采用4个从4只手套试验品的掌部上切下的样本，将其中2个做指尖到袖口方向的测试，另外2个做掌宽方向的测试，测量出以100mm/分钟的速度撕裂样本的最大力，单位牛顿。
耐刺穿性测试方法：同样采用4个从4只手套掌部上切下的样本，通过测试测量出以100mm/分钟的速度用钢钉刺穿样本的最大牛顿力。
通过上述各性能测试方法测试得到，实施例1制得的手套胚具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等综合性能，能够达到欧盟 EN388标准耐磨性能4级(耐磨圈数高达8259圈)、防割性能5级(耐割次数高达24次)，抗撕裂性能4级(抗撕裂最大力高达82N)、防穿刺性能4级(耐穿刺最大力高达168N)，在穿戴时弹性好、柔软且透气，提高了穿戴的舒适性，绿色又环保。
实施例2-7
与实施例1中防割纱线及手套胚的制备方法类似，实施例2-7也分别提出一种防割纱线、其制备方法及采用其织造的手套胚，通过调整氨纶丝的细度及拉比，涤纶丝的细度，锦纶丝的种类、细度、捻度及捻向，聚乙烯纤维的线密度、分子量、捻度及捻向，以及氨纶丝、涤纶丝、锦纶丝和聚乙烯纤维的重量百分数配制等参数制备不同性能要求的防割纱线，这些防割纱线的制备参数情况及采用这些防割纱线制造手套胚的参数及性能测试结果见表1。
表1
在本发明中，构成芯纱的氨纶丝密度为1-1.25g/cm3，有很大的弹性，其伸长率可大于400％，甚至高达800％，伸长500％时其回弹率为95％-99％。一般来说，氨纶丝的分子结构中，软链段部分的相对分子质量越大，纤维的弹性和回弹率越高。氨纶长丝的断裂强度为0.35-1.05cN/dtex，氨纶的弹性模量较小，丝的柔软性好，由于成分和软硬链段的比例不同而有些差异不同品种氨纶的耐热性差异较大，大多数纤维在95-150℃时短时间存放无损伤；氨纶的吸湿率一般为0.3％-1.3％；氨纶的耐久性强，即耐疲劳性好，在50％-300％伸长范围内，做每分钟220次的拉伸收缩疲劳试验，氨纶可耐100万次而不断裂，橡胶丝只耐2.4万次；氨纶能耐多数的酸、碱和化学溶剂。
进一步地，由于聚酯型氨纶的弹性和回弹率比聚醚型氨纶低，且聚酯型氨纶在热碱中会发生分解，次氯酸钠等漂白剂会使纤维变黄、强力下降，因此，氨纶优选组成物质含有85％以上组分的聚氨基甲酸酯，弹性模量为 O.11cN/dtex的聚醚型氨纶。
构成芯纱的涤纶丝具有如下特点：1、强度高。短纤维强度为 2.6-5.7cN/dtex，涤纶的高强力纤维为5.6-8.0cN/dtex。由于吸湿性较低，它的湿态强度与干态强度基本相同，耐冲击强度比锦纶高4倍，比粘胶纤维高20 倍。2、弹性好。弹性接近羊毛，当伸长5％-6％时，几乎可以完全恢复。耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好，保形性好，弹性模数为 22-141cN/dtex，比锦纶高2-3倍。3、可在-70℃～170℃使用，是合成纤维中耐热性和热稳定性最好的。4、涤纶表面光滑，内部分子排列紧密。5、耐磨性好。耐磨性仅次于耐磨性最好的锦纶，比其他天然纤维和合成纤维都好。 6、吸水性低。涤纶的吸水回潮率低，绝缘性能好，但由于吸水性低，涤纶具有极优良的定形性能，涤纶纱线或织物在使用中经多次洗涤，仍能经久不变。综上，涤纶具有结实耐用、弹性好、不易变形、挺括、易洗快干等特点。
构成包覆纱的锦纶丝选择聚酰胺纤维，聚酰胺纤维是所有纺织纤维中耐磨性最好的纤维，它的耐磨性为棉的10倍、羊毛的20倍、粘胶纤维的50 倍。聚酰胺纤维的密度为1.14g/cm3，在所有纤维中，仅高于聚丙烯和聚乙烯纤维。聚酰胺纤维的染色性虽然不及天然纤维和人造纤维，但在合成纤维中是较容易染色的，一般可用酸性染料、分散染料及其他染料染色。
进一步地，聚酰胺纤维选择聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维中的一种或二者的混合物。聚酰胺6纤维和聚酰胺66纤维具有强度高、回弹性好、耐磨性、耐疲劳等优良性能，两者的区别在于熔点和软化点不同，聚酰胺6纤维分别为215-220℃和180℃，而聚酰胺66纤维分别为255-260℃和220℃。由于聚酰胺6纤维的成本要低于聚酰胺66纤维的成本，且聚酰胺6纤维由于单体和低分子物的存在，其吸湿性略高于聚酰胺66纤维，在标准状态下，聚酰胺6纤维的回潮率为3.5％-5.0％，聚酰胺66纤维为3.4％-3.8％。因此，锦纶丝可优先选择聚酰胺6纤维。当锦纶丝选择酰胺6纤维和聚酰胺66纤维的混合物时，需满足以下要求：聚酰胺6纤维与聚酰胺66纤维的重量比为5-17:3，既能实现高强度、回弹性好、耐磨性强等性能，又能保证生产成本的降低。
构成包覆纱的超高分子量聚乙烯纤维采用线密度为80-400D，分子量为 100万-500万的高强高模聚乙烯纤维，具有高比强度、高比模量、耐磨性、抗冲击性和抗切割性等性能，其中，比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳纤维，其强伸度测试对强力仪性能要求比一般纤维要高得多。
在纺纱过程中，氨纶丝的拉比，即预牵伸倍数，既影响包覆纱及织物的弹性，又影响包覆纱的强伸度，条干均匀度和蠕变性能。氨纶的预牵伸倍数过小，不能充分发挥弹力织物面料弹性好的优势，牵伸过高时纺纱困难，又容易引起断丝，产品质量随之下降。
另外，氨纶丝的百分含量也影响包覆纱的弹性，含量高，弹性好。在氨纶丝规格一定的情况下，增大牵伸倍数，氨纶丝的百分含量降低，即氨纶的预牵伸倍数与成纱氨纶的百分含量成反比。
包覆纱线的捻度影响纱线的质量，强伸度和条干均匀度。增大捻度，可以增加外包纤维与氨纶丝之间的抱合力，使得包覆纱强力提高。捻度过低，外包纤维松散，影响包覆效果，出现露芯现象，因此机械包覆时捻度应偏高。但捻度过高，织物手感发硬，悬垂性差。一般捻度随纱线的旦尼数的变化以及织物的风格要求不同要作相应调整，比如N40D+20D机包，捻度为600 捻左右为好，而N70D+40D或T150D+40D机包捻度控制在480左右就可以了。纱线的伸长率同样主要由氨纶芯丝性能所决定，捻度过大，外层纤维包覆过于紧密，氨纶丝的弹性效果反而不能充分发挥，使伸长率下降。随着捻度增加，条干均匀度有所改善。捻度过小，外包纤维松散，在纺纱过程中，由于摩擦等原因纤维沿纱线轴向会微微移动，故条干有所恶化。纱线条干不好，纱线的强力便会降低并影响织物的强度，而用不均匀的纱线织造时，在织物上会出现各种疵点和条档，影响外观质量。
从实施例1和表1可以看出，实施例1-7以氨纶丝和涤纶丝并列设置为芯纱，采用锦纶丝和超高分子量聚乙烯纤维对芯纱进行双包覆，获得防割纱线。由于构成芯纱的氨纶丝具有高弹性，其断裂伸长率高达 400％-800％，高恢复性，伸长回复率大于90％，构成芯纱的涤纶丝具有强度高、弹性好、耐磨性好和吸水性低等特性，以及构成包覆纱的锦纶丝具有优异的耐磨性、吸湿性、弹性和强度等性能，构成包覆纱的超高分子量聚乙烯纤维采用线密度为80-400D，分子量为100万-500万的高强高模聚乙烯纤维，具有高比强度、高比模量、耐磨性、抗冲击性和抗切割性等性能，从而使得采用此纱线织造的手套或其他纺制品具有优异的耐水性、耐弯折性、耐切割性、柔软性、洗涤不易变形性等性能，提高了穿戴舒适性，同时能够达到欧盟EN388标准耐磨性能4级、防割性能 5级，抗撕裂性能4级、防穿刺性能4级。
本发明的上述各种防割纱线可用于织造除手套之外的其他纺制品，例如面料、手套、衣帽、背包、绳索等产品，这些纺制品也相应具有前述的各种优异性能，同样提高了穿戴的舒适感。本发明未采用玻璃纤维材质制备纱线及纺织品，因此，减少了对环境的污染，绿色环保。
根据表1可以得出，采用实施例4的防割纱线织造的手套胚相比其他实施例的防割纱线织造的手套胚在耐磨性、抗撕裂性、耐割性、耐穿刺性等性能方面更好，可能是由于采用大细度高含量的氨纶，大细度高含量的涤纶丝，大细度高含量的锦纶丝，大细度高含量的超高分子量聚乙烯纤维，以及各包覆纱的合理捻度等因素造成的。

Claims (9)

1.一种防割纱线的制备方法，其特征在于，以氨纶丝和至少一根涤纶丝并列设置以形成芯纱，然后采用锦纶丝在所述芯纱外进行包覆，最后采用分子量为100万-500万的超高分子量聚乙烯纤维在所述锦纶丝外进行包覆，得到防割纱线。
2.如权利要求1所述的防割纱线的制备方法，其特征在于：在防割纱线中，各组成及重量百分比如下：
氨纶丝 10-30％；
涤纶丝 10-30％；
锦纶丝 20-40％；
超高分子量聚乙烯纤维 20-40％。
3.如权利要求2所述的防割纱线的制备方法，其特征在于：所述氨纶丝采用40-140D细度的氨纶丝，所述涤纶丝采用55-140D细度的涤纶丝。
4.如权利要求3所述的防割纱线的制备方法，其特征在于：所述氨纶丝的拉比为1.8-2.3倍。
5.如权利要求4所述的防割纱线的制备方法，其特征在于：所述锦纶丝选择酰胺6纤维、聚酰胺66纤维中的一种或二者的混合物，当锦纶丝为酰胺6纤维和聚酰胺66纤维的混合物时，酰胺6纤维与聚酰胺66纤维的重量比为5-17:3。
6.如权利要求5所述的防割纱线的制备方法，其特征在于：所述锦纶丝采用70-140D细度的锦纶丝，所述锦纶丝的捻度为210-260捻/米，所述超高分子量聚乙烯纤维的线密度为80-400D，捻度为175-205捻/米。
7.一种防割纱线，其特征在于：所述纱线包括从内到外的双芯丝、锦纶丝包覆层及分子量为100万-500万的超高分子量聚乙烯纤维包覆层，其中，所述双芯丝包括并列设置的涤纶丝和氨纶丝。
8.一种手套胚，其特征在于：所述手套胚采用权利要求7所述的防割纱线编织而成。
9.一种纺制品，其特征在于：所述纺制品采用权利要求7所述的防割纱线编织而成。
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