[发明专利]填充的各向同性可熔融加工聚合物制成的高耐割纤维及其制法

说明书

相关的申请

本申请是共同受让的美国专利申请08/243344申请日1994年5月16日，仍在审查中，及其两份分案申请。

本发明的范围

本发明涉及由含硬质填料的具有改进的耐割性的热塑性聚合物制的纤维。

本发明的背景

长期以来一直在探索具有改进的耐锋利刀刃切割的纤维。在肉类加工工业和汽车领域中采用耐割手套是十分有利的。如美国专利4004295、4384449和4470251及欧洲专利458343所指出的，已经由包含柔软金属丝的纱或由高拉伸强度的纤维纺成的纱制成了具有耐割性的手套。

由包含柔软金属丝的纱制成的手套有引起手疲劳从而导致生产率下降和增加受伤可能性的缺点。而且，随手套长时间的磨损和褶曲，金属丝可能疲劳和断裂，还会割破和擦伤双手。此外，当洗涤过的手套在高温下干燥时，金属丝会起散热作用，这样会降低纱或纤维的拉伸强度，因此降低了手套的保护作用和缩短了手套的使用寿命。

具有高模量和高拉伸强度的高度取向纤维的耐割性较常规半结晶聚合物好。这些高度取向聚合物的实例包括聚芳基酰胺、热致液晶聚合物及伸直链聚乙烯。这些聚合物也有限制它们应用的缺点：如在干燥箱中受热时会丧失各种性能(聚乙烯)、耐漂白性差(聚芳基酰胺)、手感不舒适以及成本高。

柔软性好、又有舒适感并且洗涤又不复杂的耐割防护服是理想的。因此，需要一种经日常洗涤后仍能保持柔软性的耐割纤维。这种纤维可有利于用于制造防护服，特别是制造高度柔软的耐割手套。

已经将混有颗粒物质的热塑性聚合物制成纤维，但就提高纤维耐割性来说，除热致液晶聚合物外，还不能显著地改善纤维的耐割性。例如，少量微粒状二氧化钛作为消光剂已经用于聚酯纤维。也有将少量胶体二氧化硅用于聚酯纤维来提高其光泽。已有将磁性材料掺入纤维中制得磁性纤维。实例包括：如日本专利申请55/098909(1980)所公布的用于热塑性纤维中的钴/稀土元素金属互化物；如日本专利申请3-130413(1991)中公布的用于皮-芯纤维中的钴/稀土元素金属互化物或铁酸锶以及如波兰专利251452及K.Turek等人的J.Magn.Magn.Mater.(1990)，83(1-3)，pp.279-280所述的用于热塑性聚合物中的磁性物质。

本发明概要

通过混入硬质填料(优选能均匀分散在所有纤维中)，能将可熔融加工的各向同性聚合物纺制成具有更耐锋利刀刃切割的纤维和纱。硬质填料的莫氏硬度值大于3，用量为0.1-5(体积)％。平均粒度在0.25微米-10微米之间。该纤维的耐割性较由未添加硬质填料的相同聚合物制成的纤维高。当按Ashland防割性能(Ashland Cut Protection Performance)试验进行测定时，耐割性至少提高20％。

一种制造具有更耐锋利刀刃切割的合成纤维或纱的新方法也已公开。该方法包括制备可熔融加工的各向同性聚合物与莫氏硬度值大于3的硬质填料的均匀混合物，然后以熔体纺丝法将聚合物纺制成纤维或纱，这种纤维或纱以Ashland防割性能试验测定的耐割性至少提高20％，优选至少提高35％。

可采用目前将纤维和纱制成织物的任何方法，包括织造和针织，将上述纤维和纱制成具有改善的耐割性的织物。也可将该纤维和纱制成具有改进的耐割性的无纺织物。这类织物与制造耐割织物的方法及由此制得的织物都是新的。

本发明的详细说明

如上所述，将硬质填料掺入纤维内，可生产出用于制造防护服的柔软耐割纤维。该纤维是由各向同性聚合物纺制的。术语“各向同性的”是指不是液晶的。优选的是，聚合物是可以熔融加工的，也就是说，该聚合物可在某一温度范围内熔融，并在该温度下可将熔融相聚合物纺成纤维而聚合物不会发生明显的分解。制造纤维的优选方法是熔体纺丝法。

优选的各向同性聚合物是半-晶聚合物。高度适用的半-晶聚合物包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)、聚(萘二甲酸亚烷基酯)、聚(亚芳基硫醚)、脂族和脂族-芳族聚酰胺、包括由环己二甲醇和对苯二甲酸衍生的单体单元的聚酯以及包括聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃。具体的半-晶聚合物的实例包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚(亚苯基硫醚)、聚(对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯)，其中1，4-环己烷二甲醇是顺式和反式异构体的混合物，尼龙6、尼龙66、聚乙烯以及聚丙烯。这些聚合物都是众所周知的适用制造纤维的聚合物。优选的半-晶聚合物是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。