CN108883319B - 阻燃和抗微粒的针织物制品 - Google Patents

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Abstract

一种防护服的制品，该防护服的制品包括由下列形成的耐用多层织物层合体：i)由纱线制成的第一阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量；ii)阻燃非织造织物，该阻燃非织造织物具有纵向和横向，并且由具有小于1000nm的直径的多个连续长丝组成，该织物中的这些长丝基本上平行于该纵向取向并且在该横向上具有拉伸性和回复性；以及iii)由纱线制成的第二阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量；其中该非织造织物被定位在该第一阻燃针织织物和该第二阻燃针织织物之间，并且与该第一阻燃针织织物和该第二阻燃针织织物共同延伸；该非织造织物通过一组第一附接点被附接到该第一针织织物，这些附接点限定具有第一有效直径的第一未附接面积；该非织造织物还通过一组第二附接点被附接到该第二针织织物，这些附接点限定具有第二有效直径的第二未附接面积；其中，根据下式，该第一未附接面积和该第二未附接面积二者各自具有以平方厘米计的值A：C＜A＜/＝(14*B)+100，值B是该第一针织织物的平均织物模量和该第二针织织物的平均织物模量的和，以克力计；并且值C是5平方厘米。

Description

阻燃和抗微粒的针织物制品
发明背景
技术领域 本发明涉及防护服的制品，该防护服的制品既是阻燃的又抵抗颗粒的进入。
背景技术 阻燃防护衣(如为消防人员设计的)的改进通常针对改进的燃烧性能、热性能或舒适性能。此外，已经认识到来自火焰的烟对于消防人员来说是吸入威胁。然而，直到最近，由微粒(如烟中的烟灰和其他雾化颗粒)在皮肤上的沉积造成的健康威胁尚未被完全理解或明白。
具有多个厚层的各种材料的消防战斗服就其本质而言针对颗粒进入提供了一定防护。然而，许多其他件防护装备(如颈部覆盖物，包括如帽这样的物件，头部覆盖物(包括如兜帽、领这样的物件)，以及连接防护装备的各种部件的相关制品)通常是更轻质的，这通常是因为需要它们是非常柔韧的。
授予Grilliot等人的美国专利号5,153,941公开了一种消防人员的外套，该外套具有可调节并可移除地附接到消防人员外套领口部分的颌和颈部防护构件。授予Aldridge的美国专利号5,274,850公开了一种消防人员外套和兜帽组合，其中兜帽可容易地附接到外套并且可从外套移除以用于更换和清洗。授予Austin的美国专利号5,628,065公开了一种具有用于容纳所需衣服标签的口袋的消防人员用兜帽。授予Harges，Jr.等人的美国专利号5,823,188公开了一种耐热和耐火的呼吸过滤面罩，该呼吸过滤面罩特别适合于防护野外/灌丛起火环境中的消防人员，其中一个实施例，面罩被拉长以提供对颈部以及眼下方的整个面部区域的热防护和火焰保护。同样地，直到最近，仍未完全认识到衣服制品(如所述)是防止有害颗粒进入和沉积在皮肤上的“薄弱环节”。
因此，为了解决这一严重的健康问题，需要一种结构，该结构不仅是阻燃的，而且是透气的、柔韧的、轻质的，并且还提供抵抗颗粒进入的防护。此外，从实用性角度来看，该结构必须能经受粗暴处理和多次洗涤。授予Blankenbeckler的美国专利号8,318,617公开了一种洁净室服装，该洁净室服装含有与织物和第二织物以面对面关系结合的纳米网(nanoweb)，并且在一个实施例中，服装包括与两种织物结合并且在两种织物之间对齐的纳米网的多层织物层合体。服装在新的时候具有一定的颗粒过滤效率，并且在一定数量的清洗之后具有另一较低的颗粒过滤效率。纳米网和织物通过各种结合技术彼此结合，并且轻质纳米网与机械性能更加可靠的外部织物的面对面的结合为纳米网提供了稳定性并且还防止织物层之间的相对局部运动。迄今为止，一直认为这样的运动是不希望的，因为人们预期任何局部运动(与其纳米网的表面和外部织物的表面之间相关的层间摩擦)都将破坏轻质纳米网。此外，如果给出选择，这样的面对面结合的层合体对于如颈部覆盖物(包括帽)、头部覆盖物(包括兜帽、领)以及相关制品通常将是不希望的，因为这样的层合体不允许织物独立运动并且相互滑动。
授予Simmonds等人的美国专利申请公布号US2015/109063公开了一种具有弹性拉伸性质和回复特性的非织造物，并且公开了在服装中，非织造物的弹性性质可以使得易于运动并提供舒适性。因此，需要的是一种在为层合体形式的防护服的制品(如颈部覆盖物(包括帽这样的物件)、头部覆盖物(包括兜帽、领这样的物件)以及相关制品)中利用这样的弹性非织造物的方式，该防护服的制品即使在反复洗涤之后仍提供免受火焰和燃烧以及烟中的雾化颗粒的始终如一的防护。特别地，需要的是一种用织物层合体制成的防护制品，其中层合体中的织物相对于彼此具有一定程度的独立局部运动以用于改进的柔韧性和舒适性，同时保持足以承受作为消防人员衣着中的微粒屏障的预期用途的阻燃性和耐用性两者。
发明内容
本发明涉及防护服的制品，该防护服的制品包括由下列层形成的耐用多层织物层合体，依次是，
i)由纱线制成的第一阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量；
ii)阻燃非织造织物，该阻燃非织造织物具有纵向和横向，并且由具有小于1000nm的直径的多个连续长丝组成，该织物中的这些长丝基本上平行于该纵向取向并且在该横向上具有拉伸性和回复性；以及
iii)由纱线制成的第二阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量；
其中该非织造织物被定位在该第一阻燃针织织物和该第二阻燃针织织物之间，并且与该第一阻燃针织织物和该第二阻燃针织织物共同延伸；该非织造织物通过一组第一附接点被附接到该第一针织织物，这些附接点限定具有第一有效直径的第一未附接面积；该非织造织物还通过一组第二附接点被附接到该第二针织织物，这些附接点限定具有第二有效直径的第二未附接面积；其中，根据下式，该第一未附接面积和该第二未附接面积二者各自具有以平方厘米计的值A：
C＜A＜/＝(14＊B)+100
值B是该第一针织织物的平均织物模量和该第二针织织物的平均织物模量的和，以克力计；并且值C是5平方厘米。
附图说明
图1是示出针织织物的组合刚度B(在本文中也称为平均织物模量的和)与多层织物层合体的未附接面积A之间的关系的图。
图2是非织造织物的数字图像，该非织造织物由具有小于1000nm的直径的多个连续长丝组成，织物中的丝基本上平行于纵向取向并且在横向上具有拉伸性和回复性。
具体实施方式
本发明涉及防护服的制品，该防护服的制品包括具有用于局部相对运动和改进的柔韧性的未附接面积的耐用多层织物层合体，该防护服的制品既是阻燃的又抵抗颗粒的进入，并且在反复洗涤之后是耐用的。这样的防护衣包括但不限于如兜帽、帽、领这样的物件，以及用于连接或加强消防人员所穿戴的衣着的阻燃性和耐热性的许多类型的服装。
耐用多层织物层合体由第一外部阻燃针织织物、内部阻燃非织造织物和第二外部阻燃针织织物形成，该内部阻燃非织造织物具有拉伸性和回复性，并且由具有小于1000nm的直径的多个连续长丝组成，该非织造织物夹在两种针织织物之间。
已经发现，为了使多层织物层合体耐用，外部阻燃针织织物应当具有足够的刚度以减少层之间的局部摩擦，该局部摩擦损害内部阻燃非织造织物。已经发现，外部阻燃针织织物应当具有8克力或更大的平均织物模量。“平均织物模量”是在织物中在纵向上测量的织物模量和在横向上测量的织物模量的算术平均值。在针织物的情况下，这是在织物中在垂直方向上测量的模量的平均值，如测量平行于被称为线圈纵列的竖直行的环的织物模量和平行于被称为线圈横列的水平的或横向行的环的织物模量。在一些实施例中，平均织物模量是30克力或更大。为了避免多层织物层合体变得太硬，在一些优选的实施例中，针织织物之一的平均织物模量可以是150克力或更小。然而，在一些期望的实施例中，针织织物两者的平均织物模量都是150克力或更小。
从生产简化角度来看，第一阻燃针织织物和第二阻燃针织织物可以是相同的并且这是优选的实施例。然而，其他实施例是可能的。例如，在一些实施例中，两种针织织物可以由相同类型的纱线制成，但构造不同(不同的纱线支数或针织规格(gauge))，产生不同的平均织物模量；然而规定两种针织织物都具有要求保护的平均织物模量。同样，只要由不同的阻燃纱线制成的两种阻燃针织织物具有要求保护的平均模量，则它们是可能的。
因此，防护服的制品包括由下列层形成的耐用多层织物层合体，依次是由纱线制成的第一阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量；具有纵向和横向的阻燃非织造织物，该阻燃非织造织物由具有小于1000nm的直径的多个连续长丝组成，织物中的长丝基本上平行于纵向取向并且在横向上具有拉伸性和回复性；以及由纱线制成的第二阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量。
在多层织物层合体中，非织造织物被定位在第一阻燃针织织物和第二阻燃针织织物之间并且与第一阻燃针织织物和第二阻燃针织织物共同延伸。这遍及制品或含有多层织物层合体的制品的那部分提供足够的抗微粒性。据信整个多层层合体应当具有至少5盎司/码2(170g/m2)的基本重量，并且在优选的实施例中，至少10盎司/码2(340g/m2)的基本重量。在一些实施例中，层合体具有25盎司/码2(850g/m2)或更小的基本重量。在一些优选的其他实施例中，层合体具有20盎司/码2(680g/m2)或更小的基本重量。
为了制品中改进的柔韧性和舒适性，将非织造物以允许三种织物相对于彼此的一些独立局部运动的方式附接到针织织物中的每一个。具体地，非织造织物通过一组第一附接点附接到第一针织织物，并且那些附接点限定具有第一有效直径的第一未附接面积。此外，非织造织物还通过一组第二附接点附接到第二针织织物，并且那些附接点限定具有第二有效直径的第二未附接面积。
这些组附接点优选为层的机械附接的点。一些机械附接的方法包含，但不限于，用线缝上(sew)或缝合(stitch)。一种特别有用的方法是使用阻燃线(如
Figure BDA0001815102360000061
芳族聚酰胺线(可从Atlantic Thread and Supply，Baltimore，MD获得))将两层缝上或缝合在一起。可以使用不同组的附接点将非织造织物首先附接到第一针织织物，并且然后随后附接到第二针织织物，或者如果期望，可以使用相同的附接点将第一针织织物和第二针织织物以及插入第一针织织物和第二针织织物之间的非织造织物附接。在优选的实施例中，将多层切割成图案，并且然后附接在一起以形成层合体，并且用于服装应用，就好像其是单一的热衬里织物似的。
这些组连接点每一组限定针织织物中的每个与非织造织物之间的未附接面积，该未附接面积具有有效直径。如本文所使用的，短语“有效直径”是配合在由该组连接点形成的区域内的最大的圆的直径。最有用的层合体被认为是在织物之间具有最大量的未附接面积的那些。这些允许织物之间的最大程度的局部运动，并且因此被认为形成最柔韧和舒适的制品。
然而，如本文中先前所提及的，织物之间过多的局部运动可能危害轻质非织造织物的耐用性。诸位发明人已经发现了两种针织织物的刚度与未附接面积的量之间的协同作用，从而使得可以生产耐用的防护制品。具体地，诸位发明人已经发现，如果根据下式第一未附接面积和第二未附接面积二者均具有以平方厘米计的值A，则可以制造耐用制品：
C＜A＜/＝(14＊B)+100
该值B是第一针织织物的平均织物模量和第二针织织物的平均织物模量的和，以克力计；并且值C是5平方厘米。(对于(14*B)，其意为14乘以B。)5平方厘米或更小的未附接面积被认为将织物非常紧密地附接在一起并且不在织物之间提供足够的未附接面积，使得可以发生有用的局部运动。在许多优选的实施例中，其中防护制品是颈部覆盖物(包括帽这样的物件)、头部覆盖物(包括兜帽、领这样的物件)以及相关制品，第一未附接面积和第二未附接面积各自具有1200平方厘米或更小的值A(以平方厘米计)。图1是针织织物的组合刚度与多层织物层合体的未附接面积之间的关系的图解表示。如本文所使用的，对于层合体使用的词语“耐用”意为层合体(1)可以承受多达20个家庭洗涤(HML)循环，层合体的大小尺寸从其原始大小不会变化超过5％或不可逆转地扭曲；(2)在20个HML循环之后，层合体可以在横向上被拉伸30％50次，而没有内部非织造织物的长度大于2mm的任何撕裂。
第一针织织物和第二针织织物是阻燃的，并且如本文所使用的，短语“阻燃”意为聚合物、纤维、纱线或织物将不支持在空气中的燃烧。在优选的实施例中，这些材料具有21或更大的极限氧指数(LOI)，并且在一些实施例中，材料具有26或更大的LOI(当被制成对于测量此类有用的形式时)。在一些实施例中，针织织物具有在从约3至10盎司/码2(102至340g/m2)的范围内的基本重量。在一些优选的实施例中，针织织物具有在从约6至8盎司/码2(204至272g/m2)的范围内的基本重量。
针织织物包括通过借助于针或金属丝将一个或多个纱线的一系列线圈锁缝可生产的结构，如经编针织物(warp knit)(例如，特里科织物(tricot)、米兰尼斯经编织物(milanese)或拉舍尔经编针织物(raschel))和纬编针织物(例如，圆形的或平坦的织物)。针织物结构在服装中使用的过程中为织物中的纱线提供了增加的活动性，从而允许改进的织物柔韧性和扩展性。柔韧性受针织物的紧密度影响，并且可以调节紧密度以满足任何特定需要(包含服装舒适性和合身性)。
针织阻燃织物的使用允许层合体的外部织物层比当外部织物层是机织的时具有更大的拉伸性和运动。
在一些实施例中，针织织物是以平面平针织物构造制成的经编针织织物或纬编针织物；然而，在优选的实施例中，针织物是经编针织织物。据信还可以使用其他针织物，包括但不限于毛圈针织物或罗纹针织物。
在一些优选的实施例中，针织物可以在至少一个方向上拉伸10％或更多，如依据ASTM D2594“低弹针织织物拉伸性能的标准测试方法”测量的。在一些优选的实施例中，针织物可以在至少一个方向上拉伸或伸长多于50％。在一些优选的实施例中，针织物可以在至少一个方向上拉伸或伸长多于85％。据信具有约200％的最大延伸的针织织物适合于用作多层织物层合体中的第一针织织物和/或第二针织织物。这允许服装被舒适地穿上和脱下并且允许该层匹配其所附接的非织造织物的拉伸性和回复性。
第一阻燃针织织物和第二阻燃针织织物由纱线制成，并且优选地，这些纱线包括阻燃纤维或共混物。纱线可以是连续复丝纱线或短纤维纱线。
合适的阻燃纤维包括但不限于由芳族聚酰胺、聚芳烃唑、三聚氰胺、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚-酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚酮、聚砜、聚醚砜、以及其混合物制成的那些。优选的纤维由间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、聚吲哚、聚苯并咪唑和聚酰亚胺聚合物制成。在一些实施例中，包含阻燃纤维的纱线具有至少3克/旦(2.7克/分特)的纱线韧性。特别合适的阻燃纤维包含间位芳族聚酰胺纤维和对位芳族聚酰胺纤维的共混物。一种优选的93％的间位芳族聚酰胺、5％的对位芳族聚酰胺和2％的碳芯尼龙抗静电纤维的纤维共混物，可从特拉华州威明顿杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours，Wilmington，DE)获得。
针织织物优选用作防护衣的制品中使用的层合体的有效阻燃外层，从而有效地为被定位在两种针织织物之间的阻燃非织造织物提供机械性防护(如切割防护和/或磨损防护)。
被定位在第一阻燃针织织物和第二阻燃针织织物之间并且与第一阻燃针织织物和第二阻燃针织织物共同延伸的非织造织物也是阻燃的，意味着非织造织物包括由合成聚合物制成的长丝，该合成聚合物具有至少21、优选至少26或更高的极限氧指数(LOI)。阻燃非织造织物中的大部分长丝也基本上平行于织物中的一个方向(通常是纵向)对齐和取向，并且在相对方向(通常是横向)上具有拉伸性和回复性。
对于制造阻燃非织造织物有用的聚合物包含可以被纺成连续长丝的聚合物，该连续长丝可以作为网被收集，并且一旦在该网中，可以进一步拉伸网以使网中的大部分丝在一个方向上(通常在纵向上)对齐和取向，并且然后可以处理网以定型这些长丝(通常用热)从而保持该对齐和取向。据信这样的聚合物包含各种聚酰亚胺(包含全芳族聚酰亚胺)、芳族聚酰胺、聚四氟乙烯、聚酰亚胺-酰胺、聚芳烃唑及其混合物。在一些实施例中，含有聚酰亚胺的聚合物是特别优选的。
为了帮助防止微粒的进入，阻燃非织造织物由具有1000nm或更小的直径的多个连续长丝组成。在一些实施例中，长丝具有900nm或更小的直径；并且在一些实施例中，纤维直径范围为100至600nm。在非圆形横截面纳米纤维的情况下，如本文所使用的，术语“直径”指最大的横截面尺寸。如本文所表明的，织物“由”一定直径的连续长丝“组成”，应当理解的是这意味着大于98％的重量的非织造物具有所陈述的直径或直径范围；纤维纺丝的现实说明由于正常的工艺变化，可能存在较少的且微不足道的量的较高直径长丝。
在一些实施例中，如本文中所描述的非织造织物的使用提供层合体，该层合体在20个家庭洗涤循环之前和之后都具有如根据ASTM F2299测量的至少85％的过滤效率。在一些优选的实施例中，层合体在20个家庭洗涤循环之前和之后都具有至少90％的过滤效率。在一些最优选的实施例中，层合体在20个家庭洗涤循环之前具有95％或更大的过滤效率，并且在20个家庭洗涤循环之后具有90％或更大的过滤效率，并且在20个家庭洗涤循环之后具有95％或更大的过滤效率的层合体是更加优选的。
阻燃非织造织物的基本重量优选为12至50克/平方米。在一些实施例中，基本重量为12至35克/平方米，并且一些特别有用的基本重量为范围从15至35克/平方米的那些。在一些实施例中，非织造织物的基本重量为18克/平方米或更高，并且在一些实施例中，具有25克/平方米的基本重量的非织造物是期望的。非织造织物的一个优选的最大基本重量为50克/平方米；非织造织物的一个特别优选的最大基本重量为35克/平方米。
在一些优选的实施例中，非织造织物具有10微米或更小的平均流量孔径大小(或“平均流量孔”(MFP))。在一些实施例中，平均流量孔径大小为8或更小，在一些其他实施例中，平均流量孔径大小为4或更小。据信适合的最小平均流量孔径大小为1微米。
非织造织物的平均流量孔径是根据ASTM标准编号E 1294-89“使用自动液体孔隙率计的膜过滤器的孔径特性的标准测试方法(Standard Test Method for Pore SizeCharacteristics of Membrane Filters Using Automated Liquid Porosimeter)”使用液体测量的量。出人意料的是，已经发现该使用液体的方法在表征对于用于耐火制品应用的适合的非织造织物中是非常有用的。据信具有大于10微米的平均流量孔径大小的非织造织物似乎不具有足够的“紧密度”以适合于用于防止小于1微米的颗粒的进入。此外，据信具有低至1.5微米的平均流量孔径大小的非织造织物是有用的。
在一些优选的实施例中，非织造织物具有3至40立方英尺/分(cfm)(0.9至12.2m3/m2min)的透气度。在一些实施例中，非织造织物的透气度是10至25cfm(3到7.6m3/m2min)。在一些实施例中，非织造织物的孔隙率是70％或更大。在一些优选的实施例中，非织造织物的孔隙率是80％或更大，并且在一些最优选的实施例中，非织造织物的孔隙率是90％或更大。
阻燃非织造织物具有纵向和横向，并且因为织物中的长丝基本上平行于纵向取向，因此织物在横向上具有一定程度的拉伸性和回复性。非织造物的各向异性性质使得横向上的断裂伸长率大约为纵向上的断裂伸长率的30倍。此外，小于断裂伸长率的非织造物在横向上的延伸是高度可回复的，其中在延伸率高达50％时回复率为90％或更大，在延伸率高达75％时回复率为80％或更大。在一个实施例中，在延伸率高达50％时回复率为95％或更大，并且从延伸率高达75％时回复率为85％或更大。在一些优选的实施例中，非织造物从延伸率高达50％时具有97％或更大的回复率，并且从延伸率高达75％时具有90％或更大的回复率。据信具有约100％的最大延伸率的阻燃非织造物适合于用于多层织物层合体。
用于制造具有这种程度的拉伸性和回复性的非织造物片的一种工艺见于授予Simmonds等人的美国专利申请公布号US2015/109063中。在该工艺中，使用电吹法(electroblowing method)，该电吹法包括将聚合物在溶剂中的溶液从混合室通过纺丝箱体进料到施加高电压的纺丝喷嘴，同时在吹出气体流中的聚合物溶液离开喷嘴时将压缩气体引导朝向该聚合物溶液。纤维在真空下在接地的收集器上作为网形成并收集。
在一个优选的实施例中，使用该工艺将用于热固性聚合物(如聚酰胺酸)的聚合物前体纺成通常连续的聚合物前体长丝的片。然后拉伸如此所纺的片以使这些长丝在纵向上对齐和取向。然后将拉伸的片暴露于热以完成将聚酰胺酸前体纤维热定型为聚酰亚胺(例如，酰亚胺化)。该拉伸和加热可以在水平红外线烘箱中完成，而在横向网上没有网限制。这允许拉伸纺片以使长丝在纵向上对齐和取向，同时还热定型织物的长丝结构。可替代地，可以纺制聚酰胺酸片，并且然后在拉伸之前进行酰亚胺化；并且然后将该片随后拉伸，同时暴露于热以完成在纵向上的纤维对齐。
测试方法
织物模量。使用由Thwing Albert instrument Co(宾西法尼亚州的费城)制造的“织物手感测定器”仪器、使用IST 90.3(1)测量针织织物的模量的刚度。该仪器以克计测量在将材料的样品压入狭槽中时刀片遇到的阻力。织物模量在织物的纵向和横向上测量。然后将这两个值平均以获得平均织物模量。在针织物的情况下，是在织物中在垂直方向上测量的模量的平均值，如测量平行于被称为线圈纵列的竖直行的环的织物模量和平行于被称为线圈横列的水平的或横向行的环的织物模量。
平均流量孔径。非织造物的平均流量孔径是根据ASTM标准编号E 1294-89“使用自动液体孔隙率计的膜过滤器的孔径特性的标准测试方法”测量的量。使用毛细管流动孔隙率计CFP-2100AE(纽约伊萨卡多孔材料公司(Porous Materials Inc.Ithaca，NY))。将具有25mm直径的非制造物的这些单独样品用低表面张力流体(1，1，2，3，3，3-六氟丙烯或“Galwick”，具有16达因/厘米的表面张力)润湿并放置在保持器中，并且施加空气压差并从样品中移出流体。湿流量等于干流量(无润湿溶剂的流量)的二分之一处的压差被用于使用提供的软件计算平均流量孔径。
厚度。根据ASTM 5947使用10kPa(1.45psi)压力和15mm直径的脚(精密厚度计FT3，英国东萨西克斯Hanatek仪器公司(Hanatek Instruments，east Sussex，UK))测定织物的厚度测量。根据ASTM D1777-96选项1使用具有50.8mm直径的脚和压力0.9kPa(0.13psi)的标准底座安装的千分尺来测量多层织物层合体的厚度测量。
基本重量。根据ASTM D-3776确定非织造织物和针织织物的基本重量。复合织物的基重由6.75英寸×6.75英寸TPP试验样品的重量确定。
孔隙率。通过将样品的以g/m2计的基重除以以g/em3计的聚合物密度并且除以以微米计的样品厚度并且乘以100并且随后从100％中减去来计算孔隙率，即百分比孔隙率＝100-基重/(密度×厚度)×100。
透气度。根据ASTM D737在125Pa压力差下测量透气度。
过滤性能。根据ASTM F2299在不同的面速度(流动速率)和在0.015-0.8微米范围的颗粒大小下使用来自TSI Incorporated(明尼苏达州圣保罗)的CertiTest型3160分级效率测试器测量过滤效率。使用盐和油颗粒两者。报告过滤效率和以mm水柱计的压降(阻力)。0.4厘米/秒的面速度对应于2.3升/分钟的流量。
使用ASTM D5035确定织物的机械特性(韧性、模量、伸长率等)并使用ASTM D3107确定非织造织物的回复率。
使用根据AATCC家庭洗涤测试方法的方案洗涤物品。为了确定非织造织物本身的洗涤性能，非织造织物在缝在
Figure BDA0001815102360000131
纺粘织物防护罩内之后，洗涤并使用去除的
Figure BDA0001815102360000132
纺粘织物测试。
实例1
通过将包含均苯四甲酸二酐(PMDA)、氧二苯胺(ODA)和二甲基甲酰胺(DMF)的聚酰胺酸(PAA)溶液电吹到通常连续的聚合物前体长丝的前体非织造片中，来制造用于形成非织造织物N1到N7的多个前体非织造片，类似于美国专利号7,618,579中和美国专利申请公布号2011/0144297中描述的方法的方式。然后，如下在水平红外线烘箱中进一步处理前体片，其中在横向网方向上没有网限制。
根据授予Simmonds等人的美国专利申请公布号US2015/109063的公开内容，通过连续拉伸和酰亚胺化前体非织造片来制造高弹性非织造织物N1。在该工艺中，拉伸前体片以使长丝在纵向上对齐和取向，并且然后将拉伸的前体片暴露于热以完成将聚酰胺酸前体纤维热定型(即，酰亚胺化)成聚酰亚胺非织造织物。
通过将前体片暴露于热以在拉伸之前完成前体长丝的酰亚胺化的可替代方法来制造高弹性非织造织物N2至N5。然后拉伸这些酰亚胺化片以将这些聚酰亚胺长丝在纵向上对齐和取向，同时将片暴露于高于450摄氏度的温度(该温度高于聚酰亚胺的玻璃转变)，以形成聚酰亚胺非织造织物。
非织造织物N6和N7被酰亚胺化但未经受任何拉伸并且因此不是高弹性的。
然后通过洗涤缝在两层
Figure BDA0001815102360000142
纺粘聚烯烃之间的非织造织物来确定非织造织物N1-N7的耐久性。该两层
Figure BDA0001815102360000143
纺粘聚烯烃在洗涤期间起到对非织造织物的保护罩的作用。然后，将该两层
Figure BDA0001815102360000144
纺粘聚烯烃去除并且检查和测试非织造织物。据发现，N1-N7非织造织物的拉伸和回复特性在20个家庭洗涤(HML)循环之后得以保留。
非织造织物N1到N7的特性如表1所示。
表1
Figure BDA0001815102360000141
在20个家庭洗涤(HML)循环之前和之后确定五种类型的阻燃(FR)针织织物的平均织物模量。针织物1是从Workrite 258TS70衬衫获得的针织织物，该衬衫由芳族聚酰胺和FR人造丝纤维的平针针织织物制造。针织物2-4是从SSM实业公司获得的芳族聚酰胺和芳族聚酰胺/FR人造丝混合物的罗纹针织织物。针织物5是从购自专业安全供应公司(Professional Safety Supply)的Bulwark SEK2海军阻燃衬衫获得的FR棉质双罗纹针织织物(interlock knit fabric)。由于针织物结构，平针针织物1和双罗纹针织物5各自在横向上具有比罗纹针织物2-4更低的伸长率。针织物的特性示于表2中。
表2
Figure BDA0001815102360000151
将针织物和非织造织物以不同尺寸的测试样品的形式组装成多层织物层合体，其中非织造织物被置于两种针织织物之间，其中三种织物的边缘围绕周边缝在一起。通过测量距离并使用几何方法计算面积(例如，测量从穿过未附接面积的一个所缝边缘上的针迹到相对边缘上的针迹的距离，并计算具有该直径的圆的面积)来确定所缝边缘(附接点)上的针迹之间的样本的中部的未附接面积的量。然后根据AATCC 135-2010使用家庭洗涤方案(HML)单独得洗涤和干燥样本，并在每个循环之后目视检查，直至总共20个循环。如果样品的尺寸在一个循环之后从原始尺寸改变超过5％或在一个循环之后样品的形状从原始形状不可逆地扭曲，则认为样品已经失败。针织物和非织造织物组合在表3中示出。所示的针织模量是在纵向和横向上测量的针织物1和2的平均针织模量的总和，如表2中各层所报告的。针织模量的总和作为组合刚度在图1中示出。
表3
Figure BDA0001815102360000161
当未附接面积的量低于图1中的线时，发现层合体1-1到1-8在重复的洗涤循环之后是耐用的。然后将经洗涤的层合体1-1也横向50次地经受30％的额外拉伸，以模拟服装使用。然后使用透射光检查复合材料的视觉损伤。如果在非织造织物中检测到长度大于2mm的任何视觉撕裂，则认为层合体失效。
对比层合体A-1通过了洗涤测试，但拉伸测试失败，因为N6非织造织物没有拉伸性和回复性。没有发现对比层合体A-2到A-6没有通过洗涤或延伸到30％，因为连接点之间的任一区域太大(或针织物刚度太小)或者非织造织物没有拉伸性和回复性。
实例2
使用范围为0.1-0.8微米的盐(NaCl)颗粒和0.4cm/s的面速度对来自实例1的选择性耐洗涤层合体进行过滤效率测试。表4中示出了0.3微米颗粒的过滤效率结果。显然，在20个洗涤循环之后，层合体维持非常好的颗粒过滤效率。
表4
Figure BDA0001815102360000171

Claims (8)

1.一种防护服的制品，该防护服的制品包括由下列层形成的耐用层合体，依次是
i)由纱线制成的第一阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量；
ii)阻燃非织造织物，该阻燃非织造织物具有纵向和横向，并且由具有小于1000nm的直径的多个连续长丝组成，该织物中的这些长丝基本上平行于该纵向取向并且在该横向上具有拉伸性和回复性；以及
iii)由纱线制成的第二阻燃针织织物，该织物具有8克力或更大的平均织物模量；
其中该非织造织物被定位在该第一阻燃针织织物和该第二阻燃针织织物之间，并且与该第一阻燃针织织物和该第二阻燃针织织物共同延伸；
该非织造织物通过一组第一附接点被附接到该第一阻燃针织织物，这些附接点限定具有第一有效直径的第一未附接面积；
该非织造织物还通过一组第二附接点被附接到该第二阻燃针织织物，这些附接点限定具有第二有效直径的第二未附接面积；
其中，根据下式，该第一未附接面积和该第二未附接面积二者各自具有以平方厘米计的值A：
C＜A≤(14＊B)+100
值B是该第一阻燃针织织物的平均织物模量和该第二阻燃针织织物的平均织物模量的和，以克力计；并且值C是5平方厘米。
2.如权利要求1所述的防护服的制品，其中该第一阻燃针织织物或该第二阻燃针织织物具有150克力或更小的平均织物模量。
3.如权利要求2所述的防护服的制品，其中该第一阻燃针织织物和该第二阻燃针织织物具有150克力或更小的平均织物模量。
4.如权利要求1-3中任一项所述的防护服的制品，其中该值A是1200平方厘米或更小。
5.如权利要求1-3中任一项所述的防护服的制品，其为头部覆盖物的形式。
6.如权利要求1-3中任一项所述的防护服的制品，其为颈部覆盖物的形式。
7.如权利要求1-3中任一项所述的防护服的制品，其中第一阻燃针织织物和第二阻燃针织织物是不同的。
8.如权利要求1-3中任一项所述的防护服的制品，其中该非织造织物由全芳族聚酰亚胺制成。
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