MXPA06001361A - Ropa protectora de peso ligero. - Google Patents
Ropa protectora de peso ligero.Info
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Abstract
La presente invencion se refiere a una mezcla de fibras para el uso den ropa protectora, una tela de peso ligero hecha de tal mezcla, articulos protectores hechos de la mezcla o tela, y metodos para hacer la tela. Los articulos y telas protectores de esta invencion tienen la unica combinacion de ser confortables, ser altamente efectivos contra riesgos de arcos electricos y fuego instantaneo y tienen una apariencia agradable. Especificamente, estas telas se pueden procesar para dar el aspecto y sensacion similares a las telas de ropa convencionales tales como telas denim.
Description
ROPA PROTECTORA DE PESO LIGERO
CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a una mezcla de fibras para el uso en ropa protectora, una tela de peso ligero hecha de tal mezcla, artículos protectores hechos de la mezcla o tela, y métodos para hacer la tela. Las telas y artículos protectores de esta invención tienen la combinación única de ser confortables, ser altamente -efectivos contra riesgos de arcos eléctricos y fuego instantáneo, y tienen una apariencia agradable. Específicamente, estas telas se pueden procesar para dar el aspecto y sensación similar a las telas para ropa convencionales tales como telas de denim.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Diversos tipos de productos comerciales se usan para la protección con arcos eléctricos y fuegos instantáneos. DIFCO Performance Fabrics, Inc., de Montreal, Québec, Canadá, ofrece en venta una tela azul oscuro bajo la marca de "Génesis" que se hace completamente de fibras cortadas Nomex® Type 462, las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas. Southern Mills, Inc., de Union City, Gh, ofrece en venta telas protectoras verde abeto de matiz fuerte bajo las marcas de "AtEase 950" y "Defender 950" que también se hacen completamente de fibras cortadas Nomex® Type
Ref. 169198 462. Estas telas tienen buen f ncionamiento de protección contra arco eléctrico pero generalmente se considera que no son tan confortables como las telas de ropa tradicionales puesto que están compuestas casi completamente de fibras de aramida . Southern Mills también ofrece en venta una tela protectora azul real bajo la marca de' "ComfortBlend" , la cual se hace de una mezcla intima de 35 por ciento en peso de fibras cortadas de rayón retardantes de llama y 65 por ciento en peso de fibras cortadas Nomex® Type 462, las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas. La adición del rayón retardante de llamas incrementa el confort de esta tela a expensas del funcionamiento de protección contra arco eléctrico . orkrite Uniform Company de Oxford, CA ofrece en venta una prenda de vestir (Style #410-NMX-85-DN) , descrita como un "pantalón de corte vaquero de denim" . Se cree que esta prenda de vestir se hace de una tela que tiene fibras cortadas Nomex® Type N-302 (las cuales contienen fibras de meta-aramida cristalizadas) en la dirección de urdimbre de la tela; y fibras cortadas Nomex® Type T-462 (las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas) en la dirección de relleno. Esta tela, mientras tiene buen funcionamiento de protección contra arco eléctrico, no tiene una apariencia agradable, y generalmente no es muy confortable puesto que está compuesta casi completamente de fibras de aramida. Es bien conocido que las telas de aramida son más difíciles de teñir que las telas de ropa tradicionales, y el porcentaje de cristalinidad de fibra de aramida afecta dramáticamente el grado al cual la fibra se puede teñir. Tanto mayor la cristalinidad de la fibra de aramida, cuanto más difícil es teñirla. Es especialmente difícil dar a tales telas de aramida la apariencia general de una tela denim de algodón debido a las diferencias en la cristalinidad de fibra de aramida. La simple adición de algodón, mezclando la fibra de algodón con la fibra de meta-aramida, no proporciona una solución adecuada a este problema. El algodón se debe tratar químicamente para hacerlo retardante de llama. Esto se da en la forma de tela, lo cual endurece y reduce la elasticidad de la tela. Esto hace a cualquier ropa protectora hecha de esta tela menos confortable que la ropa hecha de la tela no tratada. Lo que se necesita es una tela que no solamente tiene buen funcionamiento al fuego instantáneo y arco eléctrico sino que también tiene el aspecto y sensación que se aproximan a aquellos de las telas tradicionales similares a la tela denim.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Esta invención se refiere a una mezcla de fibras para el uso en ropa protectora, y una tela y articulo protector hechos de la mezcla de fibras. La mezcla de fibras comprende fibra de meta-aramida amorfa, fibra de meta-araraida cristalizada, y fibra celulósica retardante de llama. Una modalidad de esta invención se refiere a una tela para ropa protectora hecha de un primer hilo que comprende fibra de meta-aramida amorfa y fibra celulósica retardante de llama y un segundo hilo que comprende fibra de meta-aramida cristalizada y fibra celulósica retardante de llama. Preferiblemente, los primera y segundo hilos están presentes transversales entre si en la tela. Esta invención también se refiere a un proceso para hacer una tela para ropa protectora incorporando en una tela una mezcla de fibras que - comprende fibra de meta-aramida amorfa, fibra de meta-aramida cristalizada que es pigmentada, teñida, o coloreada; y fibra celulósica retardante de llama; y luego teñir la fibra en la tela. Una modalidad de este proceso para hacer una tela comprende incorporar en una tela: (i) un primer hilo, que comprende fibra de meta- aramida amorfa y fibra celulósica retardante de llama, y (ü) un segundo hilo, que comprende fibra de meta-aramida cristalizada que es pigmentada, teñida, o coloreada y fibra celulósica retardante de llama, el primer hilo es transversal al segundo hilo, y teñido de la fibra en la tela. Además, se ha descubierto inesperadamente que la protección contra arco eléctrico mejorada se puede obtener si la tela después de la formación se tiñe en dos etapas separadas, una etapa para teñir la fibra celulósica retardante de llama y ua etapa separada para teñir la fibra de meta-aramida . En consecuencia, la presente invención adicionalmente se dirige a un proceso para hacer una tela para ropa protectora, que comprende: a) incorporar en una tela (i) un primer hilo, que comprende fibra de meta-aramida amorfa y fibra celulósica retardante de llama, y (ii) un segundo hilo, que comprende fibra de meta-aramida cristalizada y fibra celulósica retardante de llama, el primer hilo es transversal al segundo hilo, y en cualquier orden, b) teñir la fibra celulósica en la tela, c) teñir la fibra meta-aramida en la tela. En una modalidad preferida de la presente invención la tela tendrá una proporción protectora de arco eléctrico (de acuerdo con ASTM ' F-1959) de al menos 1.30, y más preferibl-emente 1.40, calorías por centímetro cuadrado calculado en una base de onzas por yarda cuadrada.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Esta invención se refiere a una mezcla de fibras, una tela protectora y método para hacer tal tela, y un artículo protector hecho de la combinación de fibras de meta-aramida cristalinas y amorfas y fibra celulósica retardante de llama. Los artículos y tela protectores son particularmente útiles en la protección de trabajadores a arcos eléctricos y fuegos instantáneos. Por mezcla de fibras se entiende la combinación de dos o más tipos de fibras en cualquier manera. Esto incluye, pero no se limita a mezclas íntimas y mezclas de al menos dos tipos de fibra cortada; la simple combinación de un hilo cortado de un tipo de fibra con otro hilo cortado de otro tipo de fibra; hilos de filamentos múltiples continuos que tienen dos o más tipos de fibras compenetradas en el hilo; y la simple combinación de un hilo de filamento continuo de un tipo de fibra con otro hilo de filamento continuo de otro tipo de fibra. Por "mezcla íntima" se entiende que dos o más clases de fibra se mezclan previo al hilado de un hilo. La mezcla de fibras preferiblemente se hace de fibra cortada que tiene longitudes de corte de hasta 10 pulgadas (25.4 cm) . Generalmente 50 a 85 por ciento en peso y preferiblemente 60 a 75 por ciento en peso de la mezcla se hace de fibra de meta-aramida. Se cree que menos de 50 por ciento en peso no proporciona protección contra arco eléctrico adecuada. Generalmente, la fibra celulósica retardante de llama deberá estar presente en la mezcla en una cantidad de 15 a 50 por ciento en peso, preferiblemente 25 a 40 por ciento en peso, para asegurar la apariencia deseada de -la tela. Generalmente, la fibra de meta-aramida cristalizada y amorfa está presente en porcentajes sustancialmente igual-es sin embargo el equilibrio actual puede variar de un tercio a dos tercios de cualquier componente de meta-aramida. La mezcla de fibras de esta invención incluye fibras de meta-aramida, las cuales son inherentemente retardantes de llama. Por "fibra de aramida" se entiende una o más fibras hechas de una o más poliamidas aromáticas, en donde al menos 85% de los enlaces de amida (-CONH-) se unen directamente a dos anillos aromáticos. Las poliamidas aromáticas se forman por reacciones de cloruros de diácido aromáticos con diaminas aromáticas para producir enlaces de amida en un solvente de amida. Las fibras de aramida se pueden hilar por hilado seco o húmedo usando cualquier número de procesos, sin embargo, las Patentes ole los Estados Unidos Nos. 3,063, 966; 3,227,793; 3,287,324; 3, 14, -645; 3,869,430; 3,869,429; 3,767,756; y 5,667,743 son ilustrativas de los procesos de hilado útiles para hacer fibras de aramida que se podrán usar en esta invención. Dos tipos comunes de fibras de aramida incluyen (1) fibras de meta-aramida una de las cuales está compuesta de poli (metafenilen isoftalamida) , la cual también es referida como MPD-I, y (2) fibras de para-aramida, una de las cuales está compuesta de poli (parafenilen tereftalamida) , también referida como PPD-T. Las fibras de meta-aramida actualmente están disponibles de E. I. du Pont de Nemours of ilmington, Delaware en diversas formas bajo la marca Nomex®. Nomex® T-450 come-rcialmente disponible es 100% fibra de meta-aramida; Nomex® T-455 es una mezcla cortada de 95% fibra de meta-aramida Nomex® y 5% fibra de para-aramida KEVLAR®; y Nomex® T-462 es una mezcla cortada de 93% fibra de meta-aramida Nomex®, 5% fibra de para-aramida Kevlar®, 2% fibra de nilón de núcleo de carbono. Nomex® N302 es una mezcla cortada de 93% fibra de meta-aramida Nomex® coloreada por fabricante, 5% fibra de para-aramida Kevlar® coloreada por fabricante, y 2% fibra de nilón de núcleo de carbono. Además, las fibras de meta-aramida están disponibles en varios estilos bajo las marcas Conex® y Apyeil® las cuales se producen por Teijin, Ltd. de Tokio, Japón y Unitika, Ltd. de Osaka,. Japón, respectivamente . Las fibras de meta-aramida, cuando se hilan a partir de la solución, enfriadas, y secadas usando temperaturas por debajo de la temperatura de transición vitrea, sin tratamiento químico o con calor adicional, desarrollan solamente niveles menores de cristalinidad, y para los propósitos de esta invención son referidas como fibra de meta-aramida "amorfa". Tales fibras tienen un porcentaje de cristalinidad de menos de 15 por ciento cuando la cristalinidad de la fibra se mide usando técnicas de dispersión Raman. Para los propósitos de esta invención, las fibras de meta-aramida "cristalizadas" . son fibras que tienen un porcentaje de cristalinidad mayor que 25 por ciento cuando la cristalinidad-- de la fibra se mide usando técnicas de dispersión Raman. Como es referido en la presente, la fibra de meta-aramida en Nomex® T-450 y Nomex® N02 tiene 26 a 30 por ciento de cristalinidad y se considera cristalina en la presente; la fibra de meta-aramida en Nomex® T-462 y Nomex® T-455 tiene 5 a 10 por ciento de cristalinidad y se considera amorfa en la presente. , Las fibras de meta-aramida amorfas se pueden cristalizar a través del uso de medios de calor o químicos. El nivel de cristalinidad se puede incrementar por tratamiento con calor a o arriba de la temperatura de transición vitrea del polímero. Tal calor típicamente se aplica poniendo en contacto la fibra con rodillos calientes bajo tensión por un tiempo suficiente para impartir la -cantidad deseada de cristalinidad a la fibra . El nivel de cristalinidad en la fibra también se puede incrementar a través del tratamiento químico de las fibras . Específicamente, las fibras de m-aramida amorfas se pueden cristalizar por el teñido de las fibras en la presencia de un portador de tinte, el portador.de tinte es el agente activo en el incremento de cristalinidad . Adicionalmente, la acción química del portador de tinte se puede usar para incrementar la cristalinidad a las fibras que ya se han tratado con calor, y por consiguiente son cristalinas por las definiciones en la presente. La mezcla de fibra de meta-aramida cristalina y amorfa se combina con las fibras celulósicas retardantes de llama. Las fibras cortadas celulósicas retardantes de llama están comprendidas de una o más fibras celulósicas y uno o más compuestos retardantes de llama. Las fibras celulósicas, tal como rayón, acetato, triacetato, y liocell, los cuales son términos genéricos para fibras derivadas de celulosa, son bien conocidas en la técnica. Estas fibras son más frías y tienen una recuperación de humedad mayor que las fibras de aramida, y la ropa confortable se puede hacer de estas fibras. Tales fibras retardantes de llama también son fácilmente teñidas usando procesos de teñido convencionales para hacer telas para ropa de aspecto tradicional. Las fibras celulósicas, aunque más suaves y menos costosas que las fibras inherentemente retardantes de llama, no son naturalmente resistentes a las llamas. Para incrementar la capacidad de retardo de llama de estas fibras, uno o más retardantes de llama se incorporan dentro o con las fibras celulósicas. Tales retardantes de llama se pueden incorporar hilando el retardante de llama en la fibra celulósica, revistiendo la fibra celulósica con el retardante de llama, poniendo en contacto la fibra celulósica con el retardante de llama y permitiendo que la fibra celulósica absorba el retardante de llama, o cualquier otro proceso que incorpora un retardante de llama dentro o con una fibra celulósica. Existen una variedad de tales retardantes de llama, incluyendo, por ejemplo, ciertos compuestos de fósforo, similares a Sandolast 9000®, actualmente disponible de Sandoz, ciertos compuestos de antimonio, y similares. Generalmente hablando, a las fibras celulósicas que contienen uno o más retardantes de llama se les da la designación "RL", para retardante de llama. Por consiguiente, las fibras celulósicas retardantes de llama tales como rayó RL, acetato RL, triacetato RL y liocell RL se pueden usar en la presente invención. Las fibras celulósicas retardantes de llama también están disponibles bajo varias marcas, tal como Visil®, el cual está disponible de Sateri Oy de Finlandia. La fibra Visil® contiene dióxido de silicio en la forma de ácido polisilicico en una estructura de soporte de celulosa en donde el ácido polisilicico contiene sitios de silicato de aluminio. Los métodos para hacer esta fibra celulósica retardante de llama generalmente se describen en, por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 5,417,752. Otro rayón RL útil está disponible de Lenzing AG bajo el nombre de Viseóse FR (también conocido como Lenzing FR® disponible de Lenzing Fibers de Austria) . Los .métodos para hacer esta fibra de rayón retardante de llama generalmente se describen en, por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 5,609,950. La fibra celulósica retardante de llama preferida es un rayón retardante de llama. El rayón -es bien conocido en la técnica, y es un término genérico para filamentos hechos de varias soluciones de celulosa modificada prensando o estirando la solución de celulosa. La base de celulosa para la manufactura de rayón se obtiene de pulpa de madera. La mezcla de fibras de esta invención preferiblemente contiene, además, cantidades menores de fibras de para-aramida para resistencia a llamas incrementada y encogimiento térmico reducido. Las fibras de para-aramida están actualmente disponibles bajo las marcas Kevlar® de E. I. du Pont de Nemours of Wilmington, Delaware y T aron® de Teijin Ltd. de Tokio, Japón. Para los propósitos en la presente, Technora® fiber, la cual está disponible de Teijin Ltd. de Tokio, Japón, y se hace de copoli (p-fenilen/tereftalamida de éster de 3, 4 '.difenilo) , se considera una fibra de para-aramida. La fibra de para-aramida puede estar presente en la mezcla de fibras en cantidades hasta aproximadamente 25 por ciento en peso, sin embargo, es preferido que la fibra de para-aramida esté presente en cantidades de menos de aproximadamente 10 por ciento en peso o menor . La mezcla de fibras de la presente invención opcionalmente comprende adicionalmente aproximadamente 1-5% en peso de un filamento o fibra conductora hecha como tal por los procesos descritos en la Patente de los Estados Unidos 4,612,150 (De Howitt) y Patente de los Estados Unidos 3,803,453 (Hull) en donde la fibra conductora comprende una fibra en donde negro de humo o su equivalente se dispersa dentro de esta, el cual proporciona la conductancia antiestática a la fibra. La fibra anti-estática es una fibra de nilón de núcleo de carbono. La integración de las fibras anti-estáticas en la presente invención proporciona las telas hechas de la mezcla con una calidad anti-estática de modo que la tela tendrá predisposición estática reducida, y por lo tanto, resistencia de campo eléctrico evidente reducida y estática de interferencia. Una modalidad de esta invención es una tela que comprende la mezcla de fibras de fibra de meta-aramida cristalizada y amorfa y fibra celulósica RL. La mezcla de fibras se puede incorporar en la tela en muchas formas diferentes. La tela preferi-da es una tela tejida hecha de hilos. Por "hilo" se entiende un conjunto de fibras hiladas o retorcidas conjuntamente para formar una hebra continua, la cual se puede usar en tejedura, tejedura de punto, trenzado, o plegado, o de otra forma se hace en una tela o material textil. Tales hilos se pueden hacer por métodos convencionales para hilar fibras cortadas en hilos, tal como, por ejemplo, hilado por anillos, o técnicas de hilado por aire de alta velocidad tal como hilado por chorro de aire Murata donde se usa aire para retorcer las fibras cortadas en un hilo. Un método de incorporación de la mezcla de fibras en una tela es primero mezclando conjuntamente la meta-aramida cristalizada, la meta-aramida amorfa, y las fibras cortadas celulósicas RL, conjuntamente con cualesquiera otras fibras cortadas deseadas, para formar una mezcla de fibras intima, y luego formando los hilos cortados hilados usando técnicas convencionales, tal como formando una mecha de una mezcla intima de los hilos cortados, y luego hilando la mecha en un hilo usando tales procesos como hilado por chorro de aire o anillos. Un método alterno para mezclar las fibras en la tela es hacer un hilo cortado único que contiene fibras cortadas de meta-aramida cristalizada y fibras celulósicas RL, pero no fibras de meta-aramida amorfas. Este hilo único luego se dobla con un hilo cortado único que contiene fibras cortadas de meta-aramida amorfas y fibras ' celulósicas RL, pero no fibras de meta-aramida cristalizadas.
Otro método alterno y preferido es doblar dos de los hilos cortados únicos del mismo tipo conjuntamente e incorporar este primer hilo doblado, que tiene fibra celulósica RL y solamente fibra de meta-aramida cristalina o amorfa, en la dirección de urdimbre o relleno de la tela. Un segundo hilo doblado, hecho del otro tipo de fibra de meta-aramida y fibra celulósica RL, luego se usa en la dirección de la tela transversal al primer hilo doblado. Es preferido que el hilo doblado que contiene la fibra de meta-aramida cristalina sea usado en la dirección de urdimbre de la tela mientras que el hilo doblado que contiene la fibra de meta-aramida amorfa sea usado en la dirección de relleno; y generalmente es preferido que el hilo doblado de meta-aramida cristalina sea más fino que el hilo de relleno de meta-aramida amorfa. Estos métodos no se propone que sean limitados y otros métodos de incorporación de fibras cortadas en telas son posibles. Todos estos hilos cortados se pueden hacer con y contener otras fibras siempre que el funcionamiento del producto no esté dramáticamente comprendido. Otro método de incorporación de la mezcla de fibras en una tela es compenetrando filamentos continuos para formar un hilo de filamentos múltiples compenetrado. Aún otro método es formar hilos de filamentos múltiples continuos individuales -de un componente de fibra y combinar este hilo 1€
con hilos de filamentos múltiples individuales de los otros componentes de fibra. Todos estos hilos de filamentos continuos también pueden contener otros tipos de filamentos. Estos métodos no se proponen para ser limitados y otros métodos de incorporación de filamentos continuos en las telas son posibles. La apariencia jaspeada deseada y atracción estética de la tela de esta invención se hace más distinta por el uso de hilos de fibra cortada, y el arreglo preferido de aquellos hilos cortados es tener hilos cortados que comprenden fibras cristalinas que sean transversales a los hilos cortados que comprenden fibras amorfas. Por lo tanto, en telas tejidas tradicionales, el arreglo preferido es tener los hilos de fibra cristalina en la urdimbre con los hilos de fibra amorfa en el relleno, o tener los hilos de fibra amorfa en la urdimbre y los hilos de fibra cristalina en el relleno. Tal arreglo da la apariencia visual más agradable a la tela. · En la tela tejida, las fibras de m-aramida cristalinas pueden haber sido coloreadas, pigmentadas, o teñidas previo a ser incorporadas en la tela. Esto se puede lograr por métodos para teñir tanto fibra de eta-aramida cristalina como amorfa descritos en, por ejemplo, Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,668,234; 4,755,335; 4,883,496; y 5,096,459. También es preferido que las fibras de rayón RL se incluyan tanto en hilos de urdimbre como relleno. Esta tela luego se puede teñir y hacer en prendas de vestir, o alternativamente, la tela se puede hacer en prendas de vestir y las prendas de vestir se tiñen por pieza. Un agente asistido por tinte también conocido como un portador de tinte, generalmente no es necesario para teñir las fibras celulósicas RL pero se puede usar para ayudar a incrementar la captación de tinte de las fibras de aramida. Mediante el teñido de las telas con el uso de un portador de tinte la cristalinidad tanto de las fibras de meta-aramida cristalinas como amorfas se incrementa. Después del teñido, la tela generalmente se estabiliza adicionalmente para evitar el encogimiento por lavado usan-do procesos convencionales usados para las fibras celulósicas. Tales procesos, uno de los-cuales es Sanforizing®, son bien conocidos en la técnica. Sin embargo, la protección contra arco eléctrico inesperadamente mejorada se ha observado si la tela se tiñe después de la formación con la fibra de meta-aramida y la fibra celulósica retardante de llama teñida en etapas separadas. Las fibras de meta-aramida se pueden teñir como se describe en el párrafo procedente tal como con un tinte catiónico. La fibra celulósica se puede teñir de una manera -convencional tal como con un tinte reactivo. Un tinte reactivo típico reaccionar con la fibra para producir un enlace hidroxilo y oxígeno que produce un color estable, brillante. En el caso de fibra celulósica, típicamente la unión es con los grupos hidroxilo presentes en las moléculas de celulosa. Una tela preferida de la presente invención tendrá una proporción protectora a arco eléctrico de al menos 1.30 y más preferiblemente 1.40 calorías por centímetro cuadrado calculado en una base de onzas por yarda cuadrada. La proporción de arco eléctrico se determina de conformidad con ASTM F-1959. Las telas de esta invención son útiles y se pueden incorporar en prendas de vestir protectoras, especialmente prendas de vestir que tienen uso en aplicaciones industriales donde los trabajadores pueden estar expuestos a arcos eléctricos o fuegos instantáneos. Las prendas de vestir pueden incluir capas, overoles, sacos, camisas, pantalones, mangas, mandiles, y otros tipos de ropa donde la protección contra fuego, llama, y calor es necesaria. Una modalidad de esta invención es un proceso para hacer una tela que tiene una apariencia jaspeada que comprende las etapas de incorporar en una tela una mezcla de fibras de meta-aramida amorfas y cristalinas y luego teñir la tela. Preferiblemente, las fibras cristalinas son pigmentadas, teñidas, o coloreadas previo a ser incorporadas en la tela. El proceso preferido comprende la incorporación de las fibras de meta-aramida amorfas en hilos que están transversales a los hilos de meta-aramida cristalinos. Por ejemplo, en una tela tejida los hilos amorfos pueden estar en el relleno y los hilos cristalinos en la urdimbre, o los hilos cristalinos en el relleno y los hilos amorfos en la urdimbre . Después de que la tela se hace, se puede ¦ teñir usando procesos de teñido convencionales usando, por ejemplo, equipo de teñido por chorro, haz, o plantilla. La fibra de rayón RL fácilmente se tiñe con tintes y procesos convencionales; sin embargo, si la aramida será teñida preferiblemente se usa un portador de tinte.
METODOS DE PRUEBA Las proporciones protectoras contra arco eléctrico se obtuvieron de acuerdo con ASTM F-1 59 para determinar el Valor de Funcionamiento Térmico Contra Arco Eléctrico (VFTA) de cada tela, el cual es una medida de la cantidad de energía que una persona que usa esta tela podrá ser expuesta que podría ser equivalente a una quemadura de 2o grado de tal exposición de 50% del tiempo. Los valores de peso base se obtuvieron de acuerdo con FTMS 191A; 5041. Los valores de resistente a la rotura se obtuvieron de acuerdo con ASTM D-5034 (para prueba de sujeción -G) . Los valores de resistencia al desgarro se obtuvieron de acuerdo con ASTM D-5587 (para desgarro en trampa) . La prueba de nivel de protección contra fuego instantáneo se dio de acuerdo con AST F-1930 usando un maniquí térmico instrumentado con sobretodo de configuración estándar hecho con tela -de prueba. El porcentaje de cristalinidad de las meta-aramidas se determinó primero generando una curva de calibración lineal para cristalinidad · usando muestras buenas esencialmente no huecas. Para tales muestras buenas no huecas el volumen específico (1/densidad) se puede relacionar directamente a la cristalinidad usando un modelo de dos fases. La densidad de la muestra se midió en una columna de gradiente de densidad. Una película de meta-aramida, determinada para ser no cristalina por métodos de dispersión de rayos x, se midió y se encontró que tiene una densidad promedio de 1.3356 g/cm.3. La densidad de una muestra de meta-aramida completamente cristalina luego se determinó a partir de las dimensiones de la celda de unidad de rayos x que es 1.4699 g/cm3. Una vez que estos puntos de extremo de 0% y 100% cristalinidad se establecieron, la cristalinidad de cualquier muestra buena (no hueca) experimental para la cual la densidad es conocida se puede determinar a partir de esta relación lineal:
Cristalinidad= (1/densidad no cristalina) - (1/densidad experimental) (1/densidad no cristalina) - (1 /densidad completamente cristalina)
Puesto que muchas muestras de fibra no están completamente libres de huecos, espectroscopia Raman es el método preferido para determinar la cristalinidad. Puesto que la medición Raman no es sensible a vaciar el contenido, la intensidad relativa de la elasticidad de carbonilo a 1650"1 cm se puede usar para determinar la cristalinidad de una meta-aramida en cualquier forma, si es hueca o no. Para realizar esto, una relación lineal entre la cristalinidad y la intensidad de la elasticidad de carbonilo a 1650 cm-1, normalizada a la intensidad del modo de elasticidad de anillo a 1002 cm"1, se desarrolló usando muestras apenas huecas cuya cristalinidad se determinó y conoció previamente de las mediciones de densidad como se describió anteriormente. La siguiente relación empírica, la cual es dependiente de la curva de calibración de densidad, se desarrolló para el porcentaje de cristalinidad usando un Espectrómetro Nicolet Modelo 910 FT-Raman: o , „ . . , . . , , ,„n nn (1(1650 cm"1) -0.2601 % de Cnstalimdad= 100.00 x 1247
donde 1(1650 cm"1) es la densidad Raman de la muestra de meta-aramida en este punto. Usando esta densidad el porcentaje de cristalinidad de la muestra de experimento se calculó a partir de la ecuación.
EJEMPLO 1 Tela 1 Los hilos cortados se hicieron de mezclas íntimas de fibra cortada que tiene una longitud de corte nominal de 2 pulgadas (5.08 cm) . Para los hilos de dirección de urdimbre, se utilizó una mezcla cortada que contiene "65% fibras cortadas -de Nomex® Type N302 y 35% fibras cortadas -de Rayón RL por peso de fibra. Nomex® Type N302 es una mezcla cortada de 93% fibra de meta-aramida (cristalizada) Nomex® coloreada por fabricante, 5% fibra de para-aramida Kevlar® coloreada por fabricante, 2% de fibra de nilón (anti-estática) de núcleo de carbono. Para los hilos de dirección de relleno, se utilizó una mezcla cortada que contiene 65% fibras cortadas Nomex Type 462 y 35% fibras cortadas de Rayón RL por peso de fibra. Nomex® Type 462 es una mezcla cortada de 93% fibra de meta-aramida Nomex® (amorfa) de color natural, 5% fibra de para-aramida Kevlar® de color natural, y 2% de fibra de nilón (antiestática) de núcleo de carbono. Las mezclas de fibras se convirtieron en hilos doblados usando un proceso de hilado por chorro de aire seguido por una etapa de doblado. El tamaño de hilo final fue 24/2 ce para el hilo de urdimbre y 21/2 ce para el hilo de relleno. Los hilos de urdimbre y relleno luego se usaron para construir una tela tejida con una construcción de sarga 3x1 usando métodos convencionales. Después del ondulado, la tela tejida se tiñó en un baño de tinte para colorear las fibras de rayón RL presentes en la tela y se estabilizó adicionalmente para prevenir el encogimiento por lavado adicional. Adicionalmente, un acabado hidrofílico se aplicó a la tela para proporcionar capacidad de absorción de humedad liquida adecuada cuando se usa como una prenda de vestir. La tela terminada y teñida final fue de color jaspeado azul medio y tuvo un peso base nominal de 8 oz/yd2 (272 g/m2) . Cuando se midió, la tela tuvo -una resistencia al desgarro (dirección de urdimbre x relleno) de 27 x 20 libras-fuerza (12.25 x 9.08 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 170 x 116 libras-f erza (77.18 x 52.66 kgf). La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de esta tela se resume en la tabla 1.
Tela 2 Hilos cortados se prepararon como para la tela 1, sin embargo, el tamaño de hilo final fue 21/2 ce para el hilo de urdimbre y 14/2 ce para el hilo de relleno. La tela luego se tino y procesó de la manera general de la tela 1. La tela terminada y teñida fue de un color jaspeado azul denim y tuvo un peso nominal de 9.5 oz/yd2 (323 g/m2). Cuando se midió, esta tela tuvo una resistencia al desgarro (urdimbre x relleno) de 38 x 23 libras-fuerza (17.25 x 10.44 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 218 x 159 libras-fuerza (98.97 x 72.18 kgf). La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de esta tela se resume en la tabla 1.
Tela 3 Los hilos cortados y una tela de 3x1 cruces se prepararon como para la tela 1, sin embargo, la tela tejida luego se proceso para teñir tanto la meta-aramida amorfa Nomex® de color natural en la fibra cortada Nomex® Type 62 como la fibra de Rayón RL. Los tintes catiónicos se utilizaron para colorear la fibra de meta-arami-da y los tintes reactivos se usaron para colorear la fibra de rayón RL. Como en la tela 1, la tela se procesó adicionalmente para estabilizarla para mantener la estabilidad dimensional adecuada en condiciones de lavado y un terminado hidrofilico se aplicó. El peso nominal final de la tela teñida y terminada fue 8 oz/yd2 (272 g/m2) .
Tela Comparativa A La tela comparativa A fue una tela azul oscuro de 7.5 oz/yd2 (255 g/m2) nominal comercialmente disponible de DIFCO Performance Fabrics, Inc., de ontreal, Québec, Canadá, bajo la marca de "Génesis". Está hecha completamente de fibras cortadas Nomex® Type 462, las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas. Cuando se midió, esta tela tuvo una resistencia al desgarro (urdimbre x relleno) de 53 x 23 libras-fuerza (24.06 x 10.44 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 287 x 173 libras-fuerza (130.29 x 78.54 kgf). La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de esta tela se resume en la tabla 1.
Tela Comparativa B La tela comparativa B fue una tela azul real de 6.5 oz/yd2 (221 g/m2) nominal comercialmente disponible de Southern Mills, Inc. de Union City, GA, bajo la marca de "ComfortBlend" . Esta tela se hace de una mezcla intima de 35 por ciento en peso de fibras cortadas de rayón retardante de llama y 65 por ciento en peso de fibras cortadas Nomex® Type 4'62, las cuales- ~ contienen fibras de meta-aramida amorfas. Cuando se midió, esta tela tuvo una resistencia al desgarro (urdimbre x relleno) de 19 x 10 libras-fuerza (8.62 x 4.54 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 134 x 87 libras-fuerza (60.83 x 39.49 kgf). La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de -esta tela se resume en la tabla 1.
Tela Comparativa C La tela comparativa C fue una tela azul denim de 8.5 oz/yd2 (289 g/m2) nominal usada en prendas de vestir comercialmente disponibles de Workrite üniform Company de Oxford, CA, designada Style #410-NMX-85-DN (descrita como un "pantalón de corte vaquero -denim"). Se cree que la tela usada en esta prenda de vestir se hace de la combinación de fibras cortadas Nomex® Type N-302 (las cuales contienen fibras de meta-aramida cristalizadas) en la dirección de urdimbre de la tela; y fibras cortadas Nomex® Type T-462 (las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas) en la dirección de relleno. Cuando se midió, esta tela tuvo una resistencia al desgarro (urdimbre x relleno) de 89 x 59 libras-fuerza (40.40 x 26.78 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 414 x 253 libras-fuerza (1187.95 x 114.86 kgf). La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de esta tela se describió en el catálogo de Workrite de Octubre de 2002 (pp. 27-28) y se reproduce en la tabla 1.
Tela Comparativa D La tela comparativa D fue una tela verde abeto de matiz fuerte comercialmente disponible de Southern Mills, Inc., de Union City, GA, bajo la marca de "AtEase 950". Esta tela se hace completamente de fibras cortadas Nomex® Type 462. La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de esta tela se resume en la tabla 1.
Prueba de Arco Eléctrico El funcionamiento de protección contra arco eléctrico de las telas de esta invención y telas comparativas se muestra en la tabla 1. Las altas proporciones de arco eléctrico para telas son preferidas para telas protectoras. Las telas de esta invención tienen Val-ores de Funcionamiento Térmico contra Arco Eléctrico (VFTA) por peso base unitario sobre otras telas que contienen rayón RL, mientras tienen confort y apariencia mejorados sobre 100% de telas de mezcla de aramida .
Tabla 1 Tela 1 2 A B C D
Composición de Hilo 65%/35% •€5%/35% 100% •65%/35% 100% 100% de Urdimbre MFC/R MFC/R MFA MFA/R MFC MFA Composición de Hilo 65%/35% 65%/35% 100% 65%/35% 100% 100% de Relleno MFA/R MFA/R MFA MFA/R MFA MFA Peso base nominal 8.0 9.5 7.5 6.5 8.5 9.5 oz/yd2 (g/m2) {272) (323) (255) 4221) (289) (323) Peso base actual 8.5 10.2 7.8 6.8 9.2 10.5 oz/yd2 <g/m2) (289) (346.8) (265.2) (231.2) (312.8) (357) Proporción de arco 9.1 13.1 7.3 5.7 14.1 9.7 (VFTA) cal/cm2 Proporción de arco 1.07 1.28 0.94 0.84 1.53 0.92 por peso base (0.031) (0.037) (0.027) (0.024) (0.045) (0.027) unitario (cal/cm2) /(oz/yd2) (cal/cm2) g/m2) MFC - Mezcla de Fibra Cristalizada Nomex® Type MFA - Mezcla de Fibra Amorfa Nomex® Type 462 R - Rayón Retardante de LLama
EJEMPLO 2 Las telas 1, 2, y 3 y telas comparativas A y C se probaron para obtener su funcionamiento protector en un fuego instantáneo. Las telas se construyeron en overoles de configuración estándar, los cuales luego se lavaron una vez previo a la prueba en un maniquí térmico instrumentado. La prueba se condujo usando un flujo de calor de 2 cal/cm"2-s) y prendas interiores de algodón bajo los overoles. Los resultados fueron el promedio de al menos 3 exposiciones duplicadas. Los resultados de cada prueba se muestran en la tabla 2. Son preferidas proporciones de quemado de cuerpo total de porcentaje inferior. Como se muestra por la tabla, las telas de meta-aramida que son más atractivas y se hacen más confortables por la adición del rayón RL también se desempeñan bien en ropa protectora para fuegos instantáneos .
Tabla 2
Tela 1 2 3 A C Composición de Hilo •65%/35% 65%/35% 651/35% 100% 100% MFC de Urdimbre MFC/R MFC/R MFC/R MFA Composición de Hilo 65%/35% 65%/35% 65%/35¾ 100% 100% MFA de Relleno MFA/R MFA/R MFA/R MFA Peso base nominal 8.0 9.5 8.0 7.5 8.5 oz/yd2 (g/m2) (272) (323) (272) (255) (289)
% Total predicho de quemadura de cuerpo después de: 3.0 segundos 10.0 8.3 11.7 14.0 13.3
4.0 segundos 24.3 20.8 35.3 44.3 41.3
5.0 segundos 48.0 47.8 54.3 55.7 56.3
MFC - Mezcla de Fibra Cristalizada Nomex® Type K302 MFA - Mezcla de Fibra Amorfa Nomex® Type 462 R - Rayón Retardante -de LLama
EJEMPLO 3 Este ejemplo ilustra una tela tejida de esta invención hecha de hilos cortados de dirección de urdimbre y relleno hechos de mezclas intimas de fibra cortada que tiene un longitud de corte nominal de 2 pulgadas (5.08 cm) . Para los hilos de dirección de urdimbre, se utilizó una mezcla cortada que contiene €5% fibras cortadas Nomex® Type N302 y 35% de fibras cortadas de rayón RL en peso de fibra. Nomex® Type N302 es una mezcla cortada de 93% fibra de aramida (cristalizada) Nomex® coloreada por fabricante, 5% fibra de para-aramida Kevlar® coloreada por fabricante, y 2% fibra de nilón (antiestática) de núcleo de carbono. Para los hilos de dirección de relleno, se utilizó una mezcla cortada que contiene 65% fibras cortadas Nomex Type 462 y 35% fibras cortadas de rayón RL en peso de fibra. Nomex® Type 462 es una mezcla cortada de 93% fibra de meta-aramida (amorfa) Nomex-® de color natural, 5% fibra de para-aramida Kevlar® de color natural, y 2% de fibra de nilón (antiestática) de núcleo de carbono. Las mezclas de fibra se convirtieron en hilos doblados usando un proceso de hilado por chorro de aire seguido por una etapa de doblado. El tamaño de hilo final fue 24/2 ce para el hilo de urdimbre y 21/2 ce para el hilo de relleno. Los hilos de urdimbre y relleno luego se usaron para construir una tela tejida con una construcción de sarga 3x1 usando métodos convencionales. Después del ondulado, la tela tejida se tiñó; tanto la fibra de meta-aramida amorfa Nomex® de color natural en la fibra cortada Nomex® Type 462 como la fibra de Rayón RL se tiñeron mediante el teñido de la tela posteriormente en baños de tinte separados que contienen tintes que tienen afinidad para la fibra. Los tintes catiónicos se utilizaron para colorear la fibra de meta-aramida y los tintes reactivos se usaron para colorear la fibra de rayón RL. la tela se estabilizó adicionalmente para prevenir el encogimiento por lavado adicional. Adicionalmente, un terminado hidrofílico se aplicó a la tela para proporcionar capacidad de absorción de húmeda líquida adecuada cuando está en uso como una prenda de vestir. La tela teñida y terminada final fue de color azul marino oscuro y tuvo un peso base nominal de 8 oz/yd2 (272 g/m2) . La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de tres muestras de esta tela, designadas como telas 3-1, 3-2, y 3-3 (y también telas comparativas) se resume en la tabla 3.
Tela Comparativa AA La tela comparativa A fue una tela azul oscuro de 7.5 oz/yd2 (255 g/m2) nominal comercialmente disponible de DIFCO Performance Fabrics, Inc., de Montreal, Québec, Canadá, bajo la marca de "Génesis". Está hecha completamente de fibras cortadas Nomex® Type 462, las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas. Cuando se midió, esta tela tuvo una resistencia al desgarro (urdimbre x relleno) de 53 x 23 libras-fuerza (24.06 x 10.44 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 287 x 173 libras-fuerza (130.29 x 78.54 kgf) .
Tela Comparativa BB La tela comparativa B fue una tela azul real de 6.5 oz/yd2 (221 g/m2) nominal comercialmente disponible de Southern Mills, Inc. de Union City, GA, bajo la marca de "ComfortBlend" . Esta tela se hace de una mezcla intima de 35 por ciento en peso de fibras cortadas de rayón retardante de llama y 65 por ciento en peso de fibras cortadas Nomex® Type 462, las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas. Cuando se midió, esta tela tuvo una resistencia al desgarro (urdimbre x relleno) de 19 x 10 libras-fuerza (8.62 x 4.54 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 134 x 87 libras-fuerza (60.83 x 39.49 kgf).
Tela Comparativa CC La tela comparativa C fue una tela azul denim de 8.5 oz/yd2 (289 g/m2) nominal usada en prendas de vestir comercialmente disponibles de Workrite Uniform Company de Oxford, CA, designada Style #410-NMX-85-DN (descrita como un "pantalón de corte vaquero denim") . Se cree que la tela usada en esta prenda de vestir se hace de la combinación de fibras cortadas Nomex® Type N-302 (las cuales contienen fibras de meta-aramida cristalizadas) en la dirección de urdimbr-e de la tela; y fibras cortadas Nomex® Type T-462 (las cuales contienen fibras de meta-aramida amorfas) en la dirección de relleno. Cuando se midió, esta tela tuvo una resistencia al desgarro (urdimbre x relleno) de 89 x 59 libras-fuerza (40.40 x 26.78 kgf) y una resistencia de sujeción (urdimbre x relleno) de 414 x 253 libras-fuerza (1187.95 x 114.86 kgf).
La prueba de funcionamiento contra arco eléctrico de esta tela se describió en el catálogo de orkrite de Octubre de 2002 (pp. 27-28) y se reproduce en la tabla.
Tela Comparativa DD La tela comparativa D fue una tela verde abeto de matiz fuerte comercialmente disponible de Southern Mills, Inc., de' Union City, GA, bajo la marca de "JAtEase 950". Esta tela se hace completamente de fibras cortadas Nomex® Type 462.
Tabla 3
Tela 3-1 3-2 3-3 AA BB CC DD
Composición de 65%/35% 65%/35% 65%/35% 100% 65%/35% 100% 100%
Hilo de Urdimbre MFC/R MFC/R MFC/R MFA MFA/R MFC MFA
Composición de 65%/35% 65%/35% <55%/35% 100% 65%/35% 100% 100%
Hilo de Relleno MFA/R MFA/R MFA/R MFA MFA/R MFA MFA
Peso base nominal 8.0 8.0 8.0 7.5 6.5 8.5 9.5 oz/yd2 íg/m2) (272) (272) <272) (255) (221) <289) (323)
Peso base actual 8.1 8.3 8.'6 7.8 6.8 9.2 10.5 oz/yd2 (g/m2) (275.4) (282.2) (292.4) (265.2) (231.2) (312.8) (357)
Proporción de arco 12.0 10.9 9.8 7.3 5.7 14.1 9.7
(VFTA) cal/cm2 Proporción de arco 1.48 1.31 1.14 0.94 0.84 1.53 0.92 por peso base (0.043) (0.038) (0.033) (0.027) (0.024) (0.045) (0.027) unitario (cal/cm2) / (oz/yd2) (cal/cm2) g/m2) MFC - Mezcla de Fibra Cristalizada Nomex® Type N302 MFA - Mezcla de Fibra Amorfa Nomex® Type 462 - Rayón Retardante de LLama
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (9)
1. Mezcla de fibras para el uso en ropa protectora, caracterizada porque comprende: (i) fibra de meta-aramida amorfa, (ii) fibra de meta-aramida cristalizada, y (iü) fibra celulósica retardante de llama.
2. Mezcla de fibras de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porgue adicionalmente comprende fibra de para-aramida .
3. Mezcla de fibras de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque adicionalmente comprende fibra antiestática. . Mezcla de fibras de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la fibra de meta-aramida cristalizada es pigmentada, teñida, o coloreada. 5. Tela, caracterizada porque comprende la mezcla de fibras de conformidad con la reivindicación 1. 6. Articulo protector, caracterizado porque comprende la mezcla de fibras de conformidad con la reivindicación 1. 7. Tela para el uso en ropa protectora, caracterizada porgue comprende: (i) un primer hilo, que comprende fibra de meta- aramida amorfa y fibra celulósica retardante de llama, y 5 (ii) un segundo hilo, que comprende fibra de meta-aramida cristalizada y fibra celulósica retardante de llama. / 8. Tela de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque también contiene fibra de para-aramida. 10 9. Tela de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque también contiene fibra antiestática. 10. Tela de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque los hilos que comprenden fibra de meta- aramida cristalizada son pigmentados, teñidos o coloreados. 15 11. Tela de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque los hilos que comprenden fibra de meta- aramida amorfa son teñidos. 12. Tela de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porgue los hilos que comprenden fibra de meta- 20 aramida amorfa están presentes transversales a los hilos que comprenden fibra de meta-aramida cristalizada. 13. Tela de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque los hilos que comprenden fibra de meta- aramida cristalizada son pigmentados, teñidos o coloreados. 25 1
4. Tela de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque los hilos que comprenden fibra de meta-aramida amorfa son teñidos. 1
5. Artículo protector, caracterizado porque comprende la tela de conformidad con la reivindicación 12. 1
6. Proceso para hacer una tela para ropa protectora, caracterizado porque comprende: a) incorporar en una tela una mezcla de fibras que comprende (i) fibra de meta-aramida amorfa, (ii) fibra de meta-aramida cristalizada que es pigmentada, teñida, o coloreada, y (iii) fibra celulósica .retardante de llama; y b) teñir la fibra celulósica en la tela. 1
7. Proceso para hacer una tela para ropa protectora, caracterizado porque comprende: a) incorporar en una tela (i) un primer hilo, que comprende fibra de meta-aramida amorfa y fibra celulósica retardante de llama, y (ii) un segundo hilo, que comprende fibra de meta-aramida cristalizada que está pigmentada, teñida, o colorada y fibra celulósica retardante de llama, el primer hilo es transversal al segundo hilo, y b) teñir la fibra celulósica en la tela, 1
8. Proceso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la fibra de meta-aramida también se tiñe . 1
9. Proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque un agente de ayuda de tinte se usa en el teñido. 20. Proceso para hacer una tela para ropa protectora, caracterizado porque comprende: a) incorporar en una tela (i) un primer hilo, que comprende fibra de meta-aramida amorfa y fibra celulósica retardante de llama, y (ii) un segundo hilo, que comprende fibra de meta-aramida cristalizada y fibra celulósica retardante de llama, el primer hilo es transversal al segundo hilo, y en · cualquier orden, b) teñir la fibra celulósica en la tela, c) teñir la fibra meta-aramida en la tela. 21. Proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la fibra celulósica es teñida con un tinte reactivo y la fibra de meta-aramida es teñida con un tinte catiónico.
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