[发明专利]具有高耐热性、耐磨性和水分管理特性的服装用纤维共混物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年4月30日提交的美国申请号为61/329,876为优先权，其全部公开在此通过参考并入本文。

发明领域

本发明一般涉及纤维共混物(fiber blends)。更具体地说，本发明涉及用于高耐热性，耐磨损性和湿气管理性能平衡的纤维共混物以及从该纤维共混物制成的纱线，织物和服装。

背景技术

阻燃(flame-resistant)织物(也不同地被称为“防火(fire-resistant)”、“阻燃(flame-retardant)”、和“阻火(fire-retardant)”织品)是一旦点燃，当去除点火源后，倾向于不维持火焰的纺物。已有大量的研究针对用于不同产品，包括服装和床上用品中的阻燃织物的开发和改进。参与如工业制造和加工(如石油、天然气、和钢铁等行业)、消防、电力设施工作、军事工作、和其他承担着暴露于明火、闪火，瞬间电弧，和/或熔融金属飞溅的显著风险活动的工人经常穿戴阻燃衣物。非阻燃的工服可以点燃，并将继续燃烧，即使已移除点火源。未经处理的天然织物将继续燃烧，直到织物被完全消耗，并且非阻燃的合成织物将燃烧，伴有熔化和滴落对皮肤造成严重接触烧伤。多数严重和致命的烧伤，其伤害是由于个人的衣服着火和持续燃烧，而不是暴露本身。防护织物的耐磨性也是重要的性能特性，具有破损如孔和裂口的服装，能够危害面料的防护特性。

阻燃织物包括被处理为阻燃的织物以及由固有的阻燃纤维制成的阻燃织物两种。前者类型的织物本身并不是阻燃的，但通过将使得织物阻燃的化学组合物施加到织物上制成了阻燃的。这些类型的织物容易通过反复清洗失去其阻燃性，因为这些阻燃组合物倾向于被洗掉。相反，固有的阻燃织物不会受到这种缺点的损害，因为它们是由本身是阻燃的纤维制成的。阻燃服装的使用提供了在曝露区域的热保护。保护级别通常依赖于织物的重量和成分。除去点火源后，阻燃服装将自行熄灭，限制了身体的烧伤百分比。

已经开发了各种类型的固有的阻燃(FR)纤维，包括变性聚丙烯腈纤维(例如，日本大阪的Kaneka公司以PROTEX名称出售的变性聚丙烯腈纤维)、芳族聚酰胺纤维(例如，E.I.Du Pont de Nemours and Company of Wilmington，Delaware以NOMEX名称出售的间芳族聚酰胺纤维和以KEVLAR名称出售的对芳族聚酰胺纤维)、FR人造丝纤维、氧化聚丙烯腈纤维、以及其他纤维。将一个或多个FR短纤维与一个或多个其他类型的非FR短纤维共混，以生产纤维共混物，由其纺成纱线，然后纱线被针织或梭织成用于各种应用的织物，这是常见的。在这样的纤维共混物中，FR纤维使共混物阻燃，即使在该共混物中的一些纤维本身是非阻燃纤维，因为当FR纤维燃烧时，它们释放出非可燃气体，其倾向于置换氧从而熄灭任何火焰。

例如，US 2005/0025963公开了短纤维的紧密共混物，其具有10至75重量份的至少一种芳族聚酰胺纤维，15至85重量份的至少一种改性聚丙烯腈纤维，和5至30重量份的至少一种聚酰胺纤维。美国2004/0192134中公开了另一种短纤维的共混物，其包括至少约60％的FR纤维(变性聚丙烯腈和/或芳族聚酰胺)和最高40％的合成或天然的非FR纤维，如棉或羊毛。US-B-6,787,228公开了由纤维的共混物形成的纱线，包括至少约70％的与至少约3％的高性能、高能量吸收的纤维，如芳族聚酰胺结合的变性聚丙烯腈纤维。

ASTM F1930-99是一个全尺寸的人体模型测试，设计用于在模拟的闪火下测试以完成的服装形式的织物。具有最多122个围绕身体间隔开的热传感器的人体模型，穿着测试服装，然后暴露在闪火下预定的时间长度。测试通常在1.8-2cal/cm²sec(卡/平方厘米秒)的热能量下进行，并且对于单层服装持续时间为2.5至5.0秒。结果以身体烧伤的百分比报告。为了数据的一致性和对比的准确性，该测试方法定义了在每个测试中必须使用的标准的服装尺寸和配置。

如果织物将是实用的和商业上可行的，除了上面提到的织物的性能规格，其他性能也是重要的，特别是对于衣服。比如，织物在反复工业洗涤下应是耐用的且应具有良好的耐摩性。此外，织物应穿着舒适的。不幸的是，许多FR共混物在典型的环境条件下是不舒适。在这种情况下，穿用者往往是不太可能顺从的，从而如预期地降低了穿用者将继续使用该服装的可能性。因此，如果FR织物展现出良好的湿气管理属性，即芯吸掉汗的能力和快速干燥使得穿戴者不会过热或冷，和/或织物不刺激穿戴者的皮肤，将是有益的。