專利名稱：棉、尼龍和耐熱纖維的混紡紗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于在具有高耐久性和良好織物美觀性的耐熱織物中用作經(jīng)紗的棉纖維混紡紗。該織物由棉、尼龍和耐熱有機(jī)纖維的混紡紗制得。
由棉纖維與耐熱熱固性纖維的混紡紗制得的織物的耐磨性，當(dāng)與軟物表面摩擦?xí)r，僅略優(yōu)于全棉織物的耐磨性。
焊工通常穿棉緊身工作褲，但火星燙洞時(shí)很快就損壞，并且在口袋和褲子翻邊處軟物表面磨損時(shí)就會(huì)突破。許多種類的外衣，特別是暴露在熱和火星中的工作衣褲，都需要棉混紡織物有高耐熱性、良好的美觀性和高度的軟物表面耐磨性。由棉和尼龍的混紡紗制得的織物有優(yōu)良的軟物表面耐磨性，但耐熱性與棉織物大致相同甚至不如。由棉、聚酯和耐熱纖維[例如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPD-T)]的混紡紗制得的織物的軟物表面耐磨性與棉和PPD-T混紡紗制得的織物大致相同，但低于聚酯/棉織物。
本發(fā)明提供適于在具有良好耐熱性、耐久性和織物美觀性的織物中用作經(jīng)紗的短纖維混紡紗，該混紡紗包含15～50%，最好為15～35%限氧指數(shù)(LOI)至少為25的耐熱纖維;5～20%，最好為10～15%脂肪族聚酰胺纖維;至少30%，最好為至少50%棉纖維。含有這類經(jīng)紗的新型織物由8-50%耐熱纖維、3～25%尼龍纖維和30～89%棉纖維組成。百分含量是重量百分含量。
此處所用的短纖維是線密度適合穿用外衣的織物纖維，即其線密度小于10dtex/纖維，最好小于5dtex/纖維。更好的是線密度約1～3dtex/纖維，長(zhǎng)度約1.9～6.3cm(0.75～2.5英寸)的纖維。對(duì)織物美觀性和加工性而言卷曲纖維特別好。
制造織物的方法包括首先制備含有15～50%耐熱短纖維、5～20%脂肪族聚酰胺(尼龍)短纖維和至少30%棉的混紡紗的步驟。以混紡紗紡成紗線，以此紗線為經(jīng)紗織成織物。選擇緯紗時(shí)，要把織物中的尼龍限制在纖維一的3～25%，耐熱纖維限制在8～50%，棉限制在30～89%。
為達(dá)到需要的結(jié)果，保持三類纖維的合適含量是重要的條件。耐熱纖維太少導(dǎo)致當(dāng)暴露于火焰和火星時(shí)織物很快裂開;而耐熱纖維過(guò)量則會(huì)失去棉織品的良好美觀性。經(jīng)紗中的尼龍是防護(hù)軟物表面磨損所必需的，但是太多了就會(huì)使織物變硬，并且當(dāng)織物短暫暴露在約300℃的溫度時(shí)會(huì)失去懸垂性。棉纖維可提供尼龍和耐熱纖維混紡紗所不能提供的柔軟的手感和吸濕性，因此可生產(chǎn)穿著舒適的織物。棉纖維在暴露于熱和火焰時(shí)，因?yàn)椴话l(fā)生纖維互相粘結(jié)，還能形成柔韌的炭層，因此傾向于保持原位而提供良好的保護(hù)。
意外的是經(jīng)紗中少量尼龍纖維會(huì)大大改善新型織物的軟物表面耐磨性，而不會(huì)在織物暴露于高于尼龍熔點(diǎn)的溫度時(shí)，明顯損失柔軟性和懸垂性。
如下述實(shí)例1-3所示，與對(duì)照織物A、B和C比較，當(dāng)少量尼龍加進(jìn)3×1斜紋織物的經(jīng)紗中時(shí)，可使泰勃(Taber)耐磨性大大提高。如實(shí)例2中所見，經(jīng)紗中僅加10%尼龍纖維，就足以使耐磨性比對(duì)照織物C高一倍多。這些實(shí)例還表明，經(jīng)紗中尼龍含量高達(dá)20%并含至少15%PPD-T的織物在負(fù)荷下經(jīng)受火焰的時(shí)間，能夠達(dá)到全棉織物(對(duì)照織物C)的兩倍。這些實(shí)例還表明，含棉、尼龍和PPD-T纖維的織物，即使被加熱到300℃，也能保持良好的懸垂性，如表1的示，經(jīng)紗中有30%尼龍，緯紗為100%棉的對(duì)照織物D短暫暴露在300℃時(shí)，變得十分僵硬。這說(shuō)明了經(jīng)紗中保持尼龍含量低的重要性。
纖維可用若干種不同紡紗方法紡成紗，這些方法包括(但不僅限于)環(huán)錠紡紗、噴氣氣流紡紗和摩擦紡紗。
尼龍66是優(yōu)選的脂紡族聚酰胺，但其他脂紡族聚酰胺如尼龍6，具有類似的耐熱和疲勞性能，也可滿意地使用。
此外所用的術(shù)語(yǔ)“耐熱纖維”是指含有碳和氫，也可含其他元素例如氧和氮的聚合物短纖維，其耐熱時(shí)間至少為0.018秒/g/m2(0.6秒/盎司/碼)。
用于本發(fā)明的耐熱纖維的一例是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPDT)短纖維(LOI 28，耐熱時(shí)間0.04秒/g/m)。這種纖維可按美國(guó)專利3，767，756所述制備，也可買到。其他可用的纖維包括聚苯并咪唑纖維(LOI 41，耐熱時(shí)間0.04秒/g/m)和美國(guó)專利4，075，172所述的對(duì)苯二甲酸與由3，4′-二氨基聯(lián)苯醚和對(duì)苯二胺組成的混合二胺的共聚物纖維(LOI 25，耐熱時(shí)間0.024秒/g/m)。
日本制造的酚醛纖維(商品名KYNOL)也可滿意地使用。
在制造本發(fā)明織物過(guò)程中，可對(duì)織物施用耐久性壓燙樹脂。也可對(duì)織物進(jìn)行許多其他普通織物處理。某些應(yīng)用可能需要對(duì)棉纖維施用阻燃劑，以增加耐火焰保護(hù)作用。
試驗(yàn)測(cè)量所有織物試驗(yàn)和測(cè)量都在織物經(jīng)過(guò)一次洗滌/干燥循環(huán)之后進(jìn)行。洗滌/干燥循環(huán)包括，在普通家用洗衣機(jī)中，于pH11.5的氫氧化鈉水溶液中，57℃(135°F)下洗滌織物。攪拌14分鐘后，在37℃(100°F)漂洗織物，在普通滾筒式干燥機(jī)中干燥到最大干燥度，最終(最高)溫度為71℃(160°F)。通常所需的干燥時(shí)間約為30分鐘。
耐磨性采用ASTM D3884-80方法，用CS-1輪在泰勃磨損試驗(yàn)機(jī)(由Teledyne Taber 455 Bryant St.，North Tonawanda，NY14120供貨)上以1000g的負(fù)載測(cè)定耐磨性。給出的泰勃耐磨性是達(dá)到損壞的循環(huán)次數(shù)除以織物的單位重量(以g/m表示)。
耐熱性利用美國(guó)專利4，198，494所述的用于測(cè)量織物裂開的裝置來(lái)測(cè)量耐熱性。雖然采用了相同的加熱條件，但本方法中對(duì)樣品夾持器有所改變，試樣暴露于熱流的面積為2.5×6.3cm。試樣改為2.5×25cm布條，把試樣一端固定，另一端與懸掛在一根細(xì)繩上的1.8kg重物經(jīng)過(guò)滑輪相連，從而將試樣置于1.8kg的張力負(fù)荷下。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，織物僅在經(jīng)紗方向加載，織物面向下對(duì)準(zhǔn)火焰。還是將試樣達(dá)到裂開的時(shí)間記錄下來(lái)，而不是記錄使織物中形成孔洞所需的時(shí)間。試樣裂開前的時(shí)間(以秒表示)除以織物的單位重量(以g/m表示)即為耐熱時(shí)間。這類加熱設(shè)備由Custom Scientific Instruments，Inc.，13Wing Drive，Cedar Knolls，NJ 07927供貨，型號(hào)CS-206。
為測(cè)定耐熱纖維的耐熱時(shí)間。可以使用全部由短纖維或全部由長(zhǎng)纖維組成的織物。應(yīng)該采用經(jīng)紗和緯紗為同一紗線且數(shù)量基本相等的平紋織物?？椢飭挝恢亓繎?yīng)為170～340g/m2(5～10盎司/碼2)。
加熱懸垂性剛度將寬2.5cm、長(zhǎng)15cm的織物試樣放入兩塊厚0.13cm的鋁板之間，在300℃烘箱中放置10分鐘。取出使之冷卻，然后去掉鋁板。然后用上述樣品制備方法洗滌和干燥試樣一次，但是用自來(lái)水代替pH為11.5的溶液。采用ASTM D1388-75方法測(cè)量加熱懸垂性剛度，以織物的經(jīng)紗側(cè)向上(懸垂性剛度在D1388-75中也稱為彎曲長(zhǎng)度)。
限氧指數(shù)采用ASTM D2863-77方法進(jìn)行測(cè)定。
實(shí)例1由PPD-T短纖維、尼龍短纖維和棉的緊密混條的環(huán)錠紡紗制備一種本發(fā)明的高耐久性織物。
由25%(重量)染成藍(lán)色的，線密度為1.65dtex(1.5dpf)、切斷長(zhǎng)度為3.8cm(1.5英寸)的PPD-T纖維;20%(重量)線密度為2.77dtex(2.5dpf)，切斷長(zhǎng)度為3.8cm(1.5英寸)的聚乙二酰已二胺(尼龍66)纖維(由杜邦公司以尼龍T-420纖維供貨);55%(重量)纖維長(zhǎng)度為3cm(1 3/16 英寸)的精梳棉制備清棉混條，并采用普通棉紡系統(tǒng)用環(huán)錠細(xì)紗機(jī)紡成3.6捻數(shù)/厘米(tpc)的“Z”加捻紗(9.2tpi)。如此制得的紗是972dtex(公稱6/1棉紗支數(shù);883旦)多股紗。用所制得的多股紗在投梭織機(jī)上作為經(jīng)紗，與由30%(重量)與經(jīng)紗中所用相同的尼龍66纖維和70%(重量)精梳棉紡成的多股環(huán)錠緯紗一起織成3×1右向斜紋結(jié)構(gòu)織物，其中緯紗具有與經(jīng)紗相同的捻度和線密度。斜紋織物的結(jié)構(gòu)是25根經(jīng)紗/厘米×19根緯紗/厘米(63根經(jīng)紗/英×48根緯紗/英寸)，單位重量為498g/m2(1.29盎司/碼2)，泰勃耐磨性為9循環(huán)/g/m2，耐熱時(shí)間為0.026秒/g/m2，加熱懸垂性剛度為5。該織物的纖維含量為14%(重量)PPD-T短纖維，24%(重量)尼龍短纖維和62%(重量)棉纖維。
實(shí)例2重復(fù)實(shí)例1的步驟，但經(jīng)紗中使用了25%(重量)未染色的PPD-T纖維和僅10%(重量)尼龍以及65%棉纖維。緯紗是100%棉。該織物的泰勃耐磨性為6.8循環(huán)/g/m2，耐熱時(shí)間為0.026秒/g/m2，加熱懸垂性剛度為4.5。該織物的纖維含量為14%(重量)PPD-T短纖維，6%(重量)尼龍短纖維和80%(重量)棉纖維。
實(shí)例3重復(fù)實(shí)例1，但由15%(重量)染成藍(lán)色的PPD-T纖維、20%(重量)尼龍66纖維和65%(重量)精梳棉制得清棉混條，如此制得的紗是與實(shí)例1的紗有相同捻數(shù)和線密度的多股紗。
如實(shí)例1，用多股紗在投梭織機(jī)上作經(jīng)紗，與由30%(重量)尼龍66纖維和70%(重量)精梳棉制得的多股環(huán)錠緯紗一起織成3×1斜紋結(jié)構(gòu)織物，其中緯紗具有與經(jīng)紗相同的捻數(shù)和線密度?？椢锏睦w維含量為9%(重量)PPD-T短纖維，24%(重量)尼龍短纖維和67%(重量)棉纖維。該織物的結(jié)構(gòu)為24.4根經(jīng)紗/厘米×17.3根緯紗/厘米(62根經(jīng)紗/英寸×44根緯紗/英寸)，單位重量為505g/m2(13.6盎司/碼2)，泰勃耐磨性為8.3循環(huán)/g/m2，耐熱時(shí)間為0.022秒/g/m2，加熱懸垂性剛度為4.5。
表1所述的比較實(shí)例A-E不屬本發(fā)明，它們類似實(shí)例1但棉只與PPD-T或尼龍中的一種混紡，而不是兩種。比較實(shí)例F和G也類似實(shí)例1，顯示了棉、聚酯和PPD-T三元混紡紗的性能。其耐磨性為相應(yīng)尼龍三元混紡紗的一半。
表1不屬本發(fā)明的對(duì)照織物試樣 泰勃耐磨性 耐熱時(shí)間 加熱懸垂性剛度(循環(huán)/g/m) (秒/g/m) (cm)A.經(jīng)紗50/50% 5.0 0.032 4.5PPD-T/棉緯紗100%棉B.經(jīng)紗35/65% 4.6 0.030 3.5PPD-T/棉緯紗100%棉C.經(jīng)紗和緯紗 3.0 0.012 3100%棉D(zhuǎn).經(jīng)紗30/70 9.0 0.012 7尼龍/棉，緯紗100%棉表1(續(xù))試樣 泰勃耐磨性 耐熱時(shí)間 加熱懸垂性剛度(循環(huán)/g/m) (秒/g/m) (cm)E.經(jīng)紗45/55 9.6 0.012 7尼龍/棉，緯紗100%棉F.經(jīng)紗25/20/55 4.4 0.026 5.5PPD-T/聚酯/棉，緯紗30/70%聚酯/棉G.經(jīng)紗15/20/65 4.0 0.024 5PPD-T/聚酯/棉緯紗30/70%聚酯/棉
權(quán)利要求
1.一種短纖維的緊密混紡紗，它包含5～20%尼龍短纖維，15～50%耐熱時(shí)間至少為0.018秒/g/m2、限氧指數(shù)至少為25的耐熱纖維，以及至少30%棉纖維。
2.一種按權(quán)利要求1所述的緊密混紡紗，其特征在于，耐熱纖維是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺短纖維。
3.一種按權(quán)利要求1或2所述的短纖維混紡紗，其特征在于，短纖維是卷曲的。
4.一種按權(quán)利要求1、2或3所述的短纖維混紡紗，其特征在于，棉纖維經(jīng)阻燃處理。
5.一種按權(quán)利要求1、2、3或4所述的短纖維混紡紗的紗線。
6.一種耐熱耐久的織物，它包含3～25%尼龍短纖維、30～89%棉纖維和8～50%的耐熱纖維，耐熱纖維的耐熱時(shí)間至少為0.018秒/g/m2，限氧指數(shù)至少為25，該織物的經(jīng)紗是權(quán)利要求5中所述的紗線。
7.一種按權(quán)利要求6所述的織物，其特征在于，短纖維的線密度約為1～3dtex/纖維。
8.一種按權(quán)利要求6或7所述的織物，其特征在于，在緯線方向的紗線由棉組成。
9.一種按權(quán)利要求6或7所述的織物，其特征在于，緯紗是棉與尼龍的混合物。
全文摘要
用包含某些棉、尼龍和耐熱纖維混紡紗的經(jīng)紗制備耐熱、耐久性機(jī)織織物。
文檔編號(hào)C08G69/40GK1050059SQ89106998
公開日1991年3月20日 申請(qǐng)日期1989年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月8日
發(fā)明者詹姆斯·拉爾夫·格林 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司