專利名稱：芯吸水分的芳族聚酰胺織物及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由結晶紗線制成的芯吸(性)芳族聚酰胺織物，用于消防人員救火服(turnout gear)及其他防護服。
背景技術：
若干近期專利，包括美國專利5,323,815、5,499,663及5,539,928，公開了采用復絲織物制作消防人員救火服內襯的優(yōu)越性。此種復絲織物，與短纖維紡成的紗織物相比可提供更為滑爽的織物表面，這就增加了服裝的柔軟及可(活)動性，從而使消防人員在穿著該服裝工作時活動更方便。
雖然穿衣人的舒適由于采用此種復絲織物作為救火服內襯或其他織物層的表面層而有了改善，但復絲織物與短纖維紡成的紗或精紡紗織物相比，吸水性能卻比較差。而且，盡管消防人員由于該復絲織物對活動的阻力較小而活動起來更舒適，但消防人員自己新陳代謝所產(chǎn)生的濕氣和汗液卻積累在皮膚上，因為它不能通過長絲紗與皮膚的接觸而被吸走。于是消防人員變得不舒服，且消防人員的潮濕皮膚表面又使本來指望該服裝達到的活動方便大打折扣。
所有用于制作消防人員防護服的織物必須通過防火、耐熱及抗撕裂的最低要求。因此，為消防人員設計的防護服內襯以及為工作在有暴露于火焰及高溫危險的其他人員設計的服裝內襯，通常都由芳族聚酰胺纖維及紗線制成。最經(jīng)常的是，這些用于制作防護服的芳族聚酰胺紗線及纖維在制造過程中受過熱拉伸操作的處理，以便使纖維機械性能得到充分的發(fā)展。這些纖維和紗線為基本結晶的，即便不是完全結晶的話。
本領域十分清楚，結晶或基本結晶的間位芳族聚酰胺紗線和織物具有閉合的表面，因此難以染色或者采用紗線-或織物整理劑進行上漿或其他處理。例如，美國專利5,096,459指出，必須用至少120℃溫度的蒸汽對結晶間位芳族聚酰胺紗線或織物處理約15min，方能使浸軋到這類纖維或紗線上水溶性染料及載體被吸收。
美國專利4,755,335指出，甚至將處理劑施加到從未干燥過的間位芳族聚酰胺紗線及纖維上，也要求與溫度為110～140℃的蒸汽進行接觸，以便讓處理劑充分地吸收。
美國專利4,525,168指出，必須通過將織物或紗線浸泡在諸如二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或二甲基乙酰胺之類的溶劑中達30min的時間使結晶間位芳族聚酰胺織物或紗線潤脹，以便打開紗線表面從而引入上染位置，這樣，該結晶聚合物方可成功地染色。
本發(fā)明的目的是提供一種芯吸性結晶紗線芳族聚酰胺織物，它可用于防護服，包括消防人員救火服及其他類型的防護服。本發(fā)明另一個目的是提供制造此種織物的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種包含結晶芳族聚酰胺紗線的芯吸織物，具體地說，本發(fā)明織物由75wt％或更多結晶芳族聚酰胺紗線組成。
本發(fā)明使用的結晶芳族聚酰胺紗線是短纖維紡成的紗、復絲或短纖維紡成的紗與復絲的混合物，且由間位芳族聚酰胺、對位芳族聚酰胺或間位-與對位芳族聚酰胺纖維的混合物構成。優(yōu)選的是，本發(fā)明織物的主要成分是間位芳族聚酰胺紗線。
本發(fā)明織物尤其適用于防護用途，是一種用于包括外層、隔濕層及隔熱層的消防人員救火服的優(yōu)選織物。
本發(fā)明的服裝包括防護外衣或工裝褲。
本發(fā)明還包括一種制造芯吸織物的方法，其中織物包含大于75％結晶芳族聚酰胺紗線，該方法包括下列步驟(a)以含有10～800g/L極性溶劑的水溶液對織物進行浸軋；(b)讓溶液在室溫下保持與織物接觸一段足以使織物的纖維潤脹但不超過36h的時間；(c)以芯吸整理劑溶液對織物進行浸軋；以及(d)在不超過200℃的溫度對織物實施不超過30min的干燥。
可用于本發(fā)明方法的極性溶劑選自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺及二甲基亞砜。
在本發(fā)明方法中優(yōu)選的是，浸軋過程在能達到以織物干重為基準，1％～70％溶液軋液率的浸軋壓力下進行。還優(yōu)選的做法是，在步驟(d)之前，保持浸軋后的織物不變干。倘若殘留在按本發(fā)明方法處理過的織物中的溶劑濃度是是所關心的，該方法可按照如下方式實施，以便使干燥后織物中最終溶劑濃度小于1wt％(a)以含約25g/L極性溶劑的水溶液在能達到織物重量的10～50wt％溶液軋液率的壓力下進行浸軋；(b)讓溶液在室溫保持與織物接觸約16h；(c)以芯吸整理劑溶液對織物進行浸軋；以及(d)在不超過200℃的溫度對織物進行不超過30min的干燥。用于該方法的極性溶劑包括選自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺及二甲基亞砜的溶劑。在本發(fā)明方法的此種實施方案中優(yōu)選的是，浸軋實施的浸軋壓力能達到以織物干重為基準1％～70％溶液軋液率。還優(yōu)選的做法是，步驟(d)之前，維持浸軋的織物不變干。
詳細描述本文中使用的術語芯吸(性)織物是指一種織物，它一開始能芯吸并且在經(jīng)過至少15次洗滌之后仍能繼續(xù)芯吸?？椢镄疚韯┑某志眯詫τ纱朔N織物制成的服裝功能及使用壽命都是重要的，芯吸是通過觀察織物表面上的水滴擴散情況來測試的。當水滴接觸芯吸織物表面時，水滴沿一種放射狀圖形擴散到織物內部。倘若不存在此種放射狀圖形，表明織物不能將接觸織物表面的水芯吸掉。
本文所使用的術語洗滌，是指濕洗織物所采用的一系列由洗滌、清洗和干燥組成的循環(huán)。在洗滌中，采用正常濃度水平的洗滌劑來清理掉織物上的污垢和油漬。
本發(fā)明提供一種結晶芳族聚酰胺紗線的芯吸織物。本發(fā)明織物在至少15次洗滌期間維持其芯吸能力。該芳族聚酰胺紗線可以是間位芳族聚酰胺、對位芳族聚酰胺或這些芳族聚酰胺紗線的混合物。優(yōu)選以間位芳族聚酰胺為主要成分的織物。對于當作消防人員救火服內襯使用來說，尤其優(yōu)選的是，本發(fā)明織物是由復絲制成的間位芳族聚酰胺織物。
本發(fā)明織物可以是機織或針織的。雖然平紋組織或斜紋組織乃是此種織物的大多數(shù)用途所優(yōu)選的，但任何織物組織式樣，或者織物的機織或針織方法均可用于制造本發(fā)明織物。
本發(fā)明提供一種制造含大于75％結晶芳族聚酰胺紗線的芯吸織物的方法。該方法包括下列步驟(a)以含有10～800g/L極性溶劑的水溶液對織物進行浸軋；(b)讓溶液在室溫下保持與織物接觸一段足以使纖維潤脹但不超過36h的時間；(c)以芯吸整理劑溶液對織物進行浸軋；以及
(d)在不超過200℃的溫度對織物實施約30min的干燥。
本發(fā)明芯吸織物可用于各種各樣的用途，包括用于防護服和消防人員救火服。
浸軋上溶劑溶液與浸軋上可芯吸整理劑之間的實際時間取決于溶劑-水溶液中溶劑的濃度。溶劑濃度越高，活化芳族聚酰胺紗線表面以便使它們能接受整理劑并生產(chǎn)出能持久芯吸的織物所需時間就越短。溶劑-水溶液中較高的溶劑濃度還可減少浸軋過程中織物需要吸入溶劑溶液的數(shù)量。優(yōu)選的是，浸軋操作在能達到以織物干重為基準，1～70％溶液軋液率的壓力下進行。
在許多穿衣人皮膚將要直接接觸本發(fā)明織物的用途中，較好的是將纖維的溶劑含量維持在盡可能低的水平，因為不是全部溶劑都能在干燥步驟期間從織物表面上除掉。本發(fā)明提供一種方法，其中溶劑在織物中的最終含量小于1wt％。該優(yōu)選的方法包括下列步驟(a)以含有25g/L極性溶劑的水溶液在能達到織物重量的10～50wt％溶液軋液率的浸軋壓力下對織物進行浸軋；(b)讓溶液在室溫下保持與織物接觸約16h；(c)以芯吸整理劑溶液對織物進行浸軋；以及(d)在不超過200℃的溫度對織物實施約30min的干燥。
優(yōu)選的是，在任何一種本發(fā)明方法的變化中保持浸軋的織物不變干。任何本領域已知用于防止織物變干的技術都是本發(fā)明方法可接受的。
活化該結晶芳族聚酰胺紗線表面所優(yōu)選的溶劑是二甲基乙酰胺。其他極性溶劑也可用來活化紗線表面，例如二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。就每種溶劑來說，優(yōu)選介于1～5wt％水溶液的低濃度，在此濃度下，芳族聚酰胺紗線表面將活化到可接受該芯吸或其他織物整理劑或者染料的程度。在此種低濃度下，干燥步驟之后殘留在織物中的溶劑量將處于不足約1％的水平，它低到足以允許將該處理織物用于要求該處理織物與穿衣人做直接皮膚接觸的用途。
本發(fā)明方法提供作為持久芯吸織物用的結晶芳族聚酰胺紗線織物。該結晶芳族聚酰胺紗線可以是復絲或短纖維。該紗線可以是間位芳族聚酰胺或對位芳族聚酰胺紗線或者二者的混合物。本發(fā)明方法當用于生產(chǎn)復絲間位芳族聚酰胺紗線的持久芯吸織物時具有特殊的價值。已知復絲結晶紗線難以用表面整理劑處理來產(chǎn)生持久的性能。僅僅用適合的芯吸整理劑浸軋的由結晶紗線制成的復絲間位芳族聚酰胺織物在5次或更少的洗滌循環(huán)之后便喪失其芯吸性，這與本發(fā)明方法所獲得的持久整理效果形成鮮明對照。
本發(fā)明方法還提供一種較為持久和均勻的織物整理方法，它可用于由短纖維紡成的紗或短纖與復絲的混合物組成的織物的整理。
本發(fā)明方法可用于包含作為次要成分的芳族聚酰胺纖維的織物，從而使織物整理劑沿著組成織物的所有紗線表面更加均勻地分布。
還可以，在本發(fā)明方法中包括進其他織物整理劑或染料以便與芯吸整理劑一起浸軋到織物上。按照此種方式，結晶間位芳族聚酰胺織物可在單一步驟內實現(xiàn)處理并染色。
在織物包含大于織物重量的75％的芳族聚酰胺紗線時，該織物具備此項特征，至少在吸收芳族聚酰胺織物的染料、織物處理劑及整理劑的過程中。用作防護服，可能要求使用某種復絲或短纖維芳族聚酰胺紗線與其他紗線的混合物，或者可能要求該防護織物為100wt％芳族聚酰胺單絲或復絲線。本發(fā)明提供一種持久芯吸的結晶間位芳族聚酰胺長絲紗及織物，即使該織物是由100wt％結晶間位芳族聚酰胺長絲紗組成的。當織物包含少于100到約75％范圍的結晶間位芳族聚酰胺長絲紗時，其余的紗線可根據(jù)所要求的防護性能來選擇。此種紗線可以是其他高溫穩(wěn)定的紗線，例如對位芳族聚酰胺、無定形間位芳族聚酰胺、處理的棉、羊毛或人造絲乃至聚苯并咪唑紗線。
本發(fā)明方法可用于為那些用全部由或主要成分是對位芳族聚酰胺長絲或短纖維紗線制成的織物提供持久芯吸整理效果。
芯吸整理劑可以是多種已知適用于施涂到聚酰胺纖維上的整理劑當中任何一種。此種整理劑必須是能夠通過浸軋成功地施涂的那些。此種整理劑在浸軋到織物上去的水溶液中的濃度乃是織物整理技術上采用的典型濃度。用于本發(fā)明的優(yōu)選芯吸/去污整理劑是羅納。普朗克按商品名REPEL-O-TEX PSR 200銷售的產(chǎn)品。
本文所使用間位芳族聚酰胺纖維或紗線是包含至少25mol％(相對于聚合物而言)具有如下通式重復結構單元的那種，[-CO-R1-CO-NH-R2-NH-](I)R1和/或R2在1個分子中可具有相同含義，但在給出的定義范圍內在1個分子中它們也可彼此不同。
如果R1和/或R2代表任何其價鍵彼此處于間位或彼此同等的角度位置的2價芳基基團，則它們是單核或多核芳烴基團或者可為單核或多核的雜環(huán)芳烴基團。在雜環(huán)芳烴基團的情況下，它們尤其具有1個或2個氧、氮或硫原子位于芳核內。
多核芳烴基團可以彼此稠合或者通過C-C鍵或通過諸如-O-、-CH2-、-S-、-CO-或SO2-之類的橋連基團彼此連接。
其價鍵彼此處于間位或彼此同等的角度位置的多核芳烴基團的例子是1，6-亞萘基、2，7-亞萘基或3，4’-聯(lián)苯二基(biphenyldiyl)。上述單核芳烴基團的優(yōu)選例子是1，3-亞苯基。
優(yōu)選的間位芳族聚酰胺聚合物是MPD-I或含至少25mol％(相對于聚合物而言)MPD-I的共聚物。
本文所使用的術語對位芳族聚酰胺纖維或紗線是包含至少25mol％(相對于聚合物而言)具有下列通式的重復結構單元的那些，[-CO-R1-CO-NH-R2-NH-] (I)R1和/或R2在1個分子中可具有相同含義，但在給出的定義范圍內在1個分子中它們也可彼此不同。
如果R1和/或R2代表任何其價鍵彼此處于間位或彼此同等的角度位置的2價芳基基團，則它們是單核或多核芳烴基團或者可為單核或多核的雜環(huán)芳烴基團。在雜環(huán)芳烴基團的情況下，它們尤其具有1個或2個氧、氮或硫原子位于芳核內。
多核芳烴基團可以彼此稠合或者通過C-C鍵或通過諸如-O-、-CH2-、-S-、-CO-或SO2-之類的橋連基團彼此連接。
優(yōu)選的對位芳族聚酰胺聚合物是PPD-T或含至少25mol％(相對于聚合物而言)PPD-T的共聚物。
適合用于本發(fā)明織物及方法中的間位芳族聚酰胺和對位芳族聚酰胺纖維及紗線是杜邦公司按商品名KEVLAR和NOMEX銷售的產(chǎn)品、帝人公司的CONEX以及其他公司供應的相當產(chǎn)品。
本發(fā)明織物可用于消防人員救火服中。此種救火服通常包括諸如外衣和褲子的衣服以及其他需要為穿衣人提供隔熱及防火保護的服裝制品。通常，此種服裝由一系列織物層組成。典型的這類服裝具有外層，通常由耐磨材料制成；隔濕層，由防水材料制成；以及隔熱層。通常，間位芳族聚酰胺襯里材料用作隔熱層的面層，因此與穿衣人的皮膚相接觸。預計，這將是本發(fā)明織物的優(yōu)選用途，但是本發(fā)明織物也可用于服裝的其他層，其中該材料的使用將提供使用價值和舒適。
本發(fā)明織物還可單獨地或者與其他織物一起在其他類型防護服中使用。例如，該織物可單獨地用于防護外衣或工裝褲中，或者作為此類服裝的襯里。
權利要求
1.一種包含結晶芳族聚酰胺紗線的芯吸織物。
2.權利要求1的織物，其中該織物由75wt％或更多結晶芳族聚酰胺紗線構成。
3.權利要求2的織物，其中結晶芳族聚酰胺紗線是短纖維紡成的紗、復絲或短纖維紡成的紗與復絲的混合物。
4.權利要求1的織物，其中結晶芳族聚酰胺紗線由間位芳族聚酰胺、對位芳族聚酰胺或間位-與對位-芳族聚酰胺纖維的混合物構成。
5.權利要求1或4的織物，其中織物的主要成分是間位芳族聚酰胺紗線。
6.包含權利要求1的纖維的防護服。
7.權利要求6的服裝，其中該服裝是消防人員救火服，包括外層、隔濕層及隔熱層。
8.權利要求6的服裝，其中該服裝是防護外衣或工裝褲。
9.一種制造芯吸織物的方法，其中織物包含大于75％結晶芳族聚酰胺紗線，該方法包括下列步驟(a)以含有10～800g/L極性溶劑的水溶液對織物進行浸軋；(b)讓溶液在室溫下保持與織物接觸一段足以使織物的纖維潤脹但不超過36h的時間；(c)以芯吸整理劑溶液對織物進行浸軋；以及(d)在不超過200℃的溫度對織物實施不超過30min的干燥。
10.權利要求9的方法，其中極性溶劑選自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺及二甲基亞砜。
11.權利要求9的方法，其中浸軋是在能達到織物干重的1％～70％溶液軋液率的浸軋壓力下實施的。
12.權利要求9的方法，其中步驟(d)之前，使浸軋的織物保持不變干。
13.一種制造芯吸織物的方法，其中織物包含結晶芳族聚酰胺紗線，且其中干燥后，溶劑在織物中的最終濃度小于1wt％，該方法包括下列步驟(a)以含約25g/L極性溶劑的水溶液在能達到織物重量的10～50wt％溶液軋液率的浸軋壓力下對織物進行浸軋；(b)讓溶液在室溫保持與織物接觸約16h；(c)以芯吸整理劑溶液對織物進行浸軋；以及(d)在不超過200℃的溫度對織物進行不超過30min的干燥。
14.權利要求13的方法，其中極性溶劑選自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺及二甲基亞砜。
15.權利要求13的方法，其中浸軋是在能達到織物干重的1％～70％溶液軋液率的浸軋壓力下實施的。
16.權利要求13的方法，其中步驟(d)之前，使浸軋的織物保持不變干。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能持久芯吸的芳族聚酰胺織物,該織物由結晶芳族聚酰胺紗線或芳族聚酰胺與其他紗線的混合物制成,用于消防人員救火服及其他防護服中,以及制造此種持久芯吸織物的方法。
文檔編號D01F6/74GK1272898SQ98809754
公開日2000年11月8日 申請日期1998年9月28日 優(yōu)先權日1997年10月1日
發(fā)明者H·M·戈拉施, D·羅蒂爾 申請人:納幕爾杜邦公司, 康索爾特克斯有限公司