[发明专利]抗切割纱及制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及抗切割纱和由其制成的保护性织物和衣服的领域。

发明背景

抗切割纱用于制造抗磨损、抗切割、抗撕裂、抗穿透和抗穿剌的织物。可用此类织物制造不同行业用磨损材料或锋利物体工作的工人穿用的保护性衣服，也用于需要抗刺伤工具和射弹保护的警察和军人穿用的保护性衣服。

抗切割纱可由玻璃、矿物纤维、钢制成，但如今正日益采用合成的聚合物纤维，因为它们提供优良的抗切割性，同时给予重量优势，并给予制成的织物类似(如果不同)于常用织物的外观和感觉。用于抗切割纱的聚合物包括例如聚酰胺(例如对-和间-芳族聚酰胺)、聚烯烃(例如聚乙烯)和聚唑(例如PBO)及PIPD(聚二咪唑并亚吡啶基二羟基亚苯基，“M5”)。

由合成聚合物纤维制成的纱用各种纺丝方法制得，所有这些方法均包括采用具有多个小孔的纺丝板，通过纺丝板可喷出或挤出聚合物的浓溶液或悬浮体(或熔融的聚合物)。挤出后，聚合物固化(并且固结)成长丝，然后长丝被纺成复丝纱。

此类纺丝方法的实例在现有技术中描述。美国专利4,078,034公开一种称为“气隙纺丝”的方法，其中在通入凝固浴之前将芳族聚酰胺溶液从纺丝板挤入气隙(约9mm)中。在聚(对苯二甲酰对苯二胺)(对芳族聚酰胺)的情况下，溶液由浓H₂SO₄中的15-25％重量对芳族聚酰胺组成，凝固溶液包含＜20％重量含水H₂SO₄，对此骤冷步骤将温度调节到低于35℃。

在间芳族聚酰胺纺丝所用的方法中，在酰胺溶剂(如N，N-二甲基乙酰胺(DMA))中的间芳族聚酰胺的浓溶液从纺丝板挤入含水凝固浴。这种方法公开于美国专利4,073,837。

纺丝头中的孔选择成产生所需数目和直径的长丝。长丝可在固化之前在空气或气体中拉伸(通常称为“纺丝拉伸”)，和/或在骤冷/固化过程中在液体中拉伸，并且在很多产物中在长丝已初始骤冷或固化后拉伸。拉伸长丝减小平均直径。一起纺制多根长丝产生具有最终线密度的纱，最终线密度为各长丝线密度之和。

虽然用普通纺丝方法制的现有合成纱具有优良的抗切割性，并且时常具有适度的抗磨性，但仍需要具有优良抗切割性和改善的抗磨性的纱。

发明概述

发明人已发现，如果将具有不同旦数的长丝一起纺成单纱，则得到的纱具有优良的抗切割性和抗磨性。

第一方面，本发明提供一种纱，所述纱包含：

第一复数根连续长丝，所述第一复数根长丝分别具有2或约2至25(优选4至10)微米/单丝的平均直径；

至少一种第二复数根连续长丝，所述第二复数根长丝分别具有大于第一复数根长丝平均直径并且为10或约10至40(优选10至32)微米/单丝的平均直径；并且

第一复数根长丝和第二复数根长丝由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有高于1,000,000Da或约1,000,000Da的分子量，如UHMWPE)、M5和芳族聚唑。

第二方面，本发明提供一种纱，所述纱包含：

第一长丝，所述第一长丝具有4或约4至25微米的平均直径；

第二长丝，所述第二长丝具有大于第一长丝平均直径并且为15或约15至40微米/单丝的平均直径；和

平均直径在第一长丝平均直径和第二长丝平均直径之间分布的复数根长丝；

其中所有的长丝均由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有高于1,000,000Da或约1,000,000Da的分子量，如UHMWPE)、M5和芳族聚唑。

第三方面，本发明提供一种纱，所述纱包含：

第一复数根连续长丝，所述第一复数根长丝分别具有0.25至1.25旦/单丝的第一标称线密度；

至少一种第二复数根连续长丝，所述第二复数根长丝分别具有大于第一标称线密度并且为1.25至6旦/单丝的第二标称线密度；并且

第一复数根长丝和第二复数根长丝由相同的聚合物制成，所述聚合物选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有至少1,000,000Da的分子量)、M5和芳族聚唑。

第四方面，本发明提供一种包含本发明的纱的抗切割织物。

第五方面，本发明提供一种用本发明的抗切割织物制成的抗切割衣服。

第六方面，本发明提供一种制造抗切割纱的方法，所述方法包括以下步骤：

从包含第一平均直径的挤出孔和第二平均直径的挤出孔的纺丝板挤出选自芳族聚酰胺、聚烯烃(优选具有至少1,000,000Da的分子量)、M5和芳族聚唑的聚合物，其中第一平均直径和第二平均直径相差至少1.2倍。