耐切割、芯吸性和温度调节性织物和从其制造的物品的制作方法

专利名称：耐切割、芯吸性和温度调节性织物和从其制造的物品的制作方法
背景技术：
在寒冷温度环境下操作锐利工具的工人需要有多种功能的防护手套，包括耐切割性、保暖、水分控制和灵巧。在这种环境类型中大多数工人的主要风险是来自切割的机械隐患和来自锐利工具的磨蚀。人们使用耐切割手套，然而耐切割手套不能满足该工人的其它需要。人体循环在寒冷温度下变慢，导致丧失感觉、抓力、灵巧和总效率。
目前，这些环境中的工人戴若干层手套来满足工作任务的需要。戴一种手套来维持手的温暖，戴另一种手套来提供耐切割性，而且按照达到工作所要求的舒适水平的需要戴其它手套。
耐切割手套典型地由水分芯吸能力有限的纱组成。纱性能的倾向是，越刚性和不可挠曲，该纱的耐切割性就越高。戴若干层手套造成手上结构庞大。庞大的各层减损了工人的灵巧，从而影响工人的生产率。
WO 01/98572公开了一种耐切割织物，其纱线有耐切割短纤维皮和金属纤维芯。
美国专利6,155,084公开了手套或套轴等防护物品，该物品由一种复合织物制成，该复合织物的一个区域有耐切割纱、另一个区域有提供触觉灵敏度或提供对各种有害效应的防护的纱。
美国专利6,534,175公开了一种舒适的耐切割织物，该织物有缠绕耐切割短纤维的、屏蔽磨蚀暴露的金属纤维。
目前需要一种诸如成形为一种手套的多功能织物，该织物将耐切割性、保暖、水分管理和灵巧性等方面组合到一种手套中。此外，目前也需要一种可用于不需要保暖的环境中的温度调节性织物。
发明概要本发明涉及一种适合于提供耐切割性和水分输送、有如下两个相反面的针织物(a)第一面，包含(i)有耐切割纤维皮和金属芯的皮/芯构造的纱线和(ii)亲水纤维，和
(b)第二面，包含亲水纤维，前提是该皮/芯构造的纱线不存在于第二面上，且进一步前提是亲水纤维从第二面延伸到第一面。
在本发明的一种较好实施方案中，诸如作为供寒冷环境中使用的手套的一部分存在的针织物有至少4000g的耐切割性(一面上有皮/芯型耐切割纤维)、至少0.50的水分渗透性指数和至少0.60clo的耐热性。
详细描述在本发明中，一种针织物提供第一面上诸如对刀具的耐切割性，和提供从相反的第二面向第一面芯吸水分的能力。该织物是温度调节性的，这表明，在有最低限度数量织物材料的构造中(诸如来自人体出汗的)传热就会发生，而在有足够织物的构造中就能提供保暖性能。进而，有足够织物材料的针织物提供了耐热性，这使得该织物能用于寒冷环境。
该针织物的用途的一个实例是作为诸如寒冷的肉切割环境中的手套。该手套在第一外面上提供对刀刃的防护。此外，该织物在与人手接触的第二内面上使得汗液能透过内面芯吸到外面。该针织手套由于对热输送的阻抗也提供了对寒冷的防护。
在该针织物的一面上，有如下(a)和(b)的组合是必要的(a)耐切割纤维，作为与金属纤维芯的组合中的皮，和(b)亲水纤维(也存在于反面上)。
耐切割纤维是业内众所周知的，适用的实例是聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚苯并噁唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚{2，6-二咪唑并[4，5-b4’，5’-e]吡啶-1，4(2，5-二羟基)苯}(PIPD)纤维、或其混合物。较好，该纤维是由聚酰胺制成的。
当该聚合物是聚酰胺时，芳族聚酰胺是较好的。所谓“芳族聚酰胺”(aramid)系指一种聚酰胺，其中酰胺(-CO-NH-)键的至少85％直接连接到两个芳香族环上。适用的芳族聚酰胺纤维的描述见Man-Made Fibers-Science and Technology，Volume 2，以Fiber-FormingAromatic Polyamides为题的一节，第297页，W.Black等著，Interscience Publishers，1968。芳族聚酰胺纤维也公开于美国专利4,172,938、3,869,429、3,819,587、3,673,143、3,354,127和3,094,511中。
添加剂可以与该芳族聚酰胺一起使用，而且已经发现，最高多达10wt％其它聚合物材料可以与该芳族聚酰胺共混，或者可以使用有多达10％其它二胺代替该芳族聚酰胺的二胺或多达10％其它二酰氯代替该芳族聚酰胺的二酰氯的共聚物。
较好的芳族聚酰胺是对位芳族聚酰胺，且聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPD-T)是较好的对位芳族聚酰胺。所谓PPD-T系指从对苯二胺和对苯二甲酰二氯等摩尔聚合得到的均聚物，以及从少量其它二胺与对苯二胺的掺合物和少量其它二酰二氯与对苯二甲酰二氯的掺合物得到的共聚物。一般来说，其它二胺和其它二酰二氯的使用量最高可多达该对苯二胺或该对苯二甲酰二氯的约10mol％，或者也许稍高一点，唯一前提是该其它二胺和二酰二氯没有会干扰该聚合反应的反应性基团。PPD-T也系指从其它芳香族二胺和其它芳香族二酰二氯例如2，6-萘二甲酰二氯或者氯或二氯对苯二甲酰二氯或者3，4’-二氨基二苯醚的掺合物得到的共聚物。
当该聚合物是聚烯烃时，聚乙烯或聚丙烯是较好的。所谓聚乙烯系指较好有大于100万分子量的、线型为主的聚乙烯材料，该材料可以含有每100个主链碳原子不超过5个改性单元的少量链支化或共聚单体，而且也可以含有与其混合的、不多于约50wt％的一种或多种聚合物添加剂例如链烯-1-聚合物尤其低密度聚乙烯、聚丙烯等，或通常掺入的低分子量添加剂例如抗氧化剂、润滑剂、紫外线屏蔽剂、着色剂等。通常称为增链聚乙烯(ECPE)的就是这样的。类似地，聚丙烯是较好有大于100万分子量的、线型为主的聚丙烯材料。高分子量线型聚烯烃纤维是商业上可得的。聚烯烃纤维的制备在美国专利4,457,985中有讨论。
聚苯并噁唑(PBO)和聚苯并噻唑(PBZ)是适用的，如WO93/20400中所述。虽然与氮原子连接的芳香族基团可以是杂环的，但它们较好是碳环的；而且虽然它们可以是稠合的或无稠合的多环系统，但它们较好是单一六员环的。虽然该双唑主链上的基团较好的是对亚苯基，但该基团可以代之以任何一种不干扰该聚合物制备的二价有机基团，或根本没有基团。例如，该基团可以是可多达十二个碳原子的脂肪族的、亚甲苯基、亚联苯基、亚二苯醚基等。
用来制造本发明纤维的聚苯并噁唑和聚苯并噻唑一般有至少25个、较好至少100个重复单元。这些聚合物的制备和这些聚合物的纺丝公开于国际专利公报WO 93/20400。
以上耐切割纤维是作为金属芯上的皮存在的，而该金属芯是作为较好由延性金属例如不锈钢、铜、铝、青铜等制成的纤维或金属丝存在的。不锈钢是较好的金属。该金属纤维一般是连续的金属丝。该金属纤维较好有10～150μm直径、更好有25～75μm直径。该耐切割纤维可以是连续的也可以是切段的。对于很多应用来说，切段纤维是较好的。
芯吸纤维是该针织物反面上所必需的，其中不存在金属。该芯吸纤维是亲水的，能将水分从与人体接触的一面转送到含有能提供耐切割性的皮/芯构造的另一面上。适用亲水材料的实例包括聚酯、尼龙、丙烯酸树脂和诸如通过表面涂布赋予了亲水性的纤维。
最终针织物，当按照ASTM F1790-97测定时，在含有皮/芯构造的织物面上有至少4000g、更好4600g、最好5500g的耐切割性。
从该织物的一面延伸到反面的亲水纤维的使用一般导致水分渗透性指数(im)为至少0.50，指出如在出汗皮肤条件的情况下热损失时皮肤水分蒸发的效果，较好至少0.60、更好0.70(尺度上为0是不可渗透、为1是完全可渗透)。织物不会是完全可渗透的，尽管网眼织物可能有接近于1的值。
耐热性(clo)和渗透性指数(im)可以来自按照ASTMF 1868“TestMethod for Thermal and Eraporative Resistance of ClothingMaterials Using a Sweating Hot Plate”测定的Thermolabo仪器数据。该Thermolabo仪器是用来评价能量耗散和瞬时传热测定的。该Thermolabo由三部分组成，包括(1)一个含有用于测量试验期间经由织物样本的热量和热流动速率的、配备温度传感器件的薄铜热容器的盒子，(2)一个能提供该程序所需要的恒温基础的、有恒温水流动的水箱，和(3)一个与温度控制盒配合的保温热板。
耐热性(clo)等于(1/干传热)/0.155，其中干传热速率是以瓦/m2℃给出的。
渗透性指数定义为织物的热和蒸发阻抗与空气的热和蒸发阻抗之比。该渗透性指数可以用以下方程计算im＝0.0607(E/H)(Ts-Ta)/(Ps-Pa)
式中E＝由于水分蒸发的传热速率H＝由于热的传热速率Ts＝热板表面上的温度(35℃)Ta＝周围环境的温度Ps＝热板表面上的水蒸气压力Pa＝周围环境中的水蒸气压力一般来说，寒冷温度环境中使用的针织物例如冷冻肉切割环境中的手套有至少0.50clo、较好至少0.62clo、更好0.72clo的耐热性。能提供这样的耐热性的针织物的厚度的实例是3.60mm。对于在温暖环境中使用来说，织物厚度数量将最小化得与提供耐切割性的要求相一致。
为了进一步说明本发明，提供了以下实施例。所有份额和百分率均以重量计，温度以摄氏度表示，除非另有指出。
测试方法耐热性和渗透性指数耐热性(clo)和渗透性指数是按照前面讨论的程序测定的。
耐切割性耐切割性是按照ASTM F1790-97测定的。将一小块长方形手套材料样本放在切割试验器具的金属芯轴上。让一片刀刃在试样本上移动直至达到割穿为止。该器具测量到该刀刃与该金属芯轴接触时确定的割穿前进刀的距离。进刀距离是用固定该刀刃的器具臂上的不同砝码确定的。然后用这些测试的结果确定以25mm进刀割穿该手套材料所需的砝码。这种测试方法报告的数值越大表明该材料的耐切割性越大。
在以下实施例中，Kevlar970 ES代表一种皮-芯纱，是由两股聚(对苯二甲酰对苯二胺)粗纱环锭纺纱并在临加捻前插入钢芯(35μm钢单丝)然后将该纱与由聚(对苯二甲酰对苯二胺)制成的10/2纱线合股，而Coolmax代表有高水分芯吸能力和基于纤维横截面的水分蒸发性能的聚酯纤维。
实施例1长毛绒乔赛针织在长毛绒乔赛针织物中，将用于地纹的纱针织进一种标准乔赛构造中，并置于技术面上。该长毛绒可以因绒圈密度和长度而异。该长毛绒纱可以置于技术背上。
在本实施例中，在地纹中使用2股高度可挠曲耐切割纱(KEVLAR970ES)形成技术面。将一股有湿控制性能的纱(CoolMax)用于长毛绒。该织物性能列于以下。
实施例2单式凹凸组织乔赛单式凹凸组织乔赛针织由最低限度2线圈横列针和集圈线弧针重复组成，且一横列内和一横列与另一横列之间有毛圈针。每种纱都在相邻纵行编织一集圈。在下一个横列，将前面集圈的组织编织，反之亦然。该技术面有乔赛构造，且技术背有蜂窝效应。
在本实施例中，2股高度可挠曲耐切割纱(KEVLAR970ES)与具有良好湿控制性能的纱(CoolMax)组合使用。该织物性能列于以下。
实施例3提花乔赛针织提花乔赛针织含有2种或更多种纱，给出一种由针织、跳花和集圈线弧针组成的构造。该织物有2层纱而非2层线圈。这给出有与第一层有关的独立移动性的第二层。
在本实施例中，使用3股高度可挠曲耐切割纱(KEVLAR970ES)来创造包含该技术面的第一层。第二层由一种有高水分蒸发性能的纱(CoolMax)组成，并使用跳花和集圈弧线针形成该技术背。该织物性能列于以下。
权利要求
1.一种适合于提供耐热性、水分输送和耐切割性、有如下两个相反面的针织物(a)第一面，包含(i)有耐切割纤维皮和金属芯的皮/芯构造的纱线和(ii)亲水纤维，和(b)第二面，包含亲水纤维，前提是该皮/芯构造的纱线不存在于第二面上，且进一步前提是亲水纤维从第二面延伸到第一面。
2.权利要求1的针织物，其中该耐切割纤维包含芳族聚酰胺。
3.权利要求1的针织物，其中该耐切割纤维包含聚乙烯。
4.权利要求1的针织物，其中该耐切割纤维包含切段纤维。
5.权利要求1的针织物，其中该金属芯包含一种延性金属。
6.权利要求5的针织物，其中该金属是不锈钢。
7.权利要求1的针织物，其中该亲水纤维包含聚酯。
8.权利要求1的针织物，其中第一面按照ASTM F1970-97测定时的耐切割性为至少4000g。
9.权利要求1的针织物，其中该织物的耐热性为至少0.50clo。
10.权利要求1的针织物，其中该织物的渗透性指数为至少0.50。
11.一种适合于提供耐热性、水分输送和耐切割性、有如下2个相反面的针织物(a)第一面，包含(i)有耐切割纤维皮和金属芯的皮/芯构造的纱线和(ii)亲水纤维，和(b)第二面，包含亲水纤维，前提是该皮/芯构造的纱线不存在于第二面上，且进一步前提是亲水纤维从第二面延伸到第一面，其中该织物按照ASTM F1790-97测定时第一面上的耐切割性为至少4000g，且渗透性指数为至少0.50。
12.权利要求11的针织物，其耐热性为至少0.50。
13.权利要求1的针织物，其是作为服装物品存在的。
14.权利要求13的针织物，其是作为手套存在的。
15.权利要求11的针织物，其是作为服装物品存在的。
16.权利要求15的针织物，其是作为手套存在的。
全文摘要
一种诸如存在于手套中的针织物提供耐切割性、水分芯吸性和温度调节性能。
文档编号D04B1/14GK1809292SQ200480016969
公开日2006年7月26日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月25日
发明者P·D·亚巴勒, H·L·A·约翰斯通, G·S·帕克, L·J·普里克特 申请人:纳幕尔杜邦公司