聚烯烴紗線及其制造方法
【專利說明】聚烯烴紗線及其制造方法
[0001] 本發(fā)明涉及具有高強度的復絲超高分子量聚乙烯（UHMWPE)紗線及其制造方法。 本發(fā)明還涉及多種包含所述紗線的產(chǎn)品，本發(fā)明尤其涉及所述紗線在期望耐切割性的應用 中的用途，所述應用例如服裝制品或耐用外衣制品例如手套、圍裙、護腿、褲子、靴子、松緊 鞋、襯衫、夾克、外套、襪子、鞋、內(nèi)衣、背心、防水長靴、帽子、防護手套等。本發(fā)明還涉及包含 在所描述的復絲紗線中的單絲。
[0002] 復絲UHMWPE紗線例如由WO2005/066401已知，其中公開了高性能的復絲聚乙烯 紗線，所述紗線具有非常好的機械性能和物理性能，例如高韌性、高模量、高耐磨和高抗蠕 變性。此外，即使當WO2005/066401的紗線包含大量絲線（filament)時，其也保持它們的 良好性能，從而使得它們非常適合用于多種半成品或者成品中，其實例包括繩索、繩線、漁 網(wǎng)、運動設備、醫(yī)療植入物和防彈復合材料。
[0003] 在上述半成品和成品中，用于使穿用者免受割傷的服裝制品或耐用外衣制品形成 特殊的類別。例如，對于特定行業(yè)，當例如處理和加工食物時，個體穿著的手套和其它保護 性服裝的耐切割性需要高于某一水平以至少使物品有使用資格。明顯的實例包括肉類加工 業(yè)，其中保護性制品需要為穿著者提供提高的耐切割性水平，以及靈活性和觸覺敏感性。
[0004] 因此，已觀察到：雖然WO2005/066401的已知復絲紗線顯示出許多非常好的性 能，但它們在一些應用（尤其是耐切割應用）中可具有欠佳的性能。因此，需要進一步改進 已知紗線，以向包含其的產(chǎn)品提供最佳耐切割性。特別地，需要更通用的耐切割織物，即能 夠用在更寬的應用范圍內(nèi)的織物，在所述應用中它們的耐切割性是首要的。
[0005] 因此，本發(fā)明提供具有高韌性（例如，優(yōu)選地至少30cN/dteX的韌性）且包含多根 紡紗超高分子量聚乙烯絲線的復絲紗線，其特征在于：任何一根所述紡紗絲線的纖度為至 少lOdtex。
[0006] 已觀察到：本發(fā)明的紗線（下文中的本發(fā)明紗線）高度抗損傷和抗化學，并為包含 其的產(chǎn)品提供提高的耐切割性和/或舒適性。特別地，已觀察到：包含含有本發(fā)明紗線的織 物的產(chǎn)品在處理油性或潮濕制品期間表現(xiàn)非常好，因為它們以最佳方式抵抗織物表面上的 液體積累。
[0007] "絲線"在本文中被理解為細長體，其長度尺寸遠大于其橫向尺寸，例如直徑或寬 度和厚度的尺寸。典型地，絲線的橫向尺寸使得所述橫截面的最大尺寸與其最小尺寸之比 為至多5、優(yōu)選地至多3。與多根絲線聚集形成單絲狀產(chǎn)品的聚集體形成對比，絲線（也被 稱為單絲）應被理解為：通過紡紗工藝穿過單一紡紗孔獲得的單個細長體。術語"絲線"也 包括纖維實施方式，它可具有規(guī)則或不規(guī)則的橫截面。絲線典型地具有連續(xù)長度，但為了某 些應用，可將它們加工成所謂的短切纖維，即，通常通過切割或牽切絲線獲得的具有不連續(xù) 長度的絲線。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，紗線是包含多根單獨絲線的細長體。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明紗線的絲線的纖度為至少12dtex、更優(yōu)選地至少14dtex、甚至更 優(yōu)選地至少16dtex、更優(yōu)選地至少18dtex、最優(yōu)選地至少22dtex。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明紗線的韌性為至少35cN/dtex、更優(yōu)選地至少40cN/dtex、最優(yōu)選 地至少45cN/dteX。已觀察到：這種高韌性紗線除了高度適合用于耐切割保護性服裝之外， 它們還適合用于被設計為耐彈道沖擊的服裝。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明紗線的纖度為至少50dtex、更優(yōu)選地至少lOOdtex、最優(yōu)選地至 少400dtex。由于實際原因，優(yōu)選地，本發(fā)明紗線的纖度為至多5000dtex、更優(yōu)選地至多 4000dtex、最優(yōu)選地至多3000dtex。優(yōu)選地，本發(fā)明紗線的絲線數(shù)目為至少5、更優(yōu)選地至 少24、最優(yōu)選地至少80。已觀察到：利用資金和能量需求保守的（conservative)工藝可制 造纖度較高的本發(fā)明紗線。
[0011] 在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明紗線的韌性為至少30cN/dtex，且絲線的纖度為至少 12dtex、更優(yōu)選地至少15dtex、最優(yōu)選地至少20dtex。已觀察到：這種紗線為包含其的產(chǎn)品 提供提尚的耐切割性。
[0012] 在另一方面，本發(fā)明提供復絲紗線，其具有高韌性（例如，優(yōu)選地至少35cN/dteX 的韌性）且包含多根紡紗超高分子量聚乙烯絲線，其特征在于：任何一根所述紡紗絲線的 纖度為至少lOdtex、更優(yōu)選地至少12dtex、最優(yōu)選地至少15dtex。已觀察到：這種紗線為 包含其的產(chǎn)品提供耐彈道沖擊性。
[0013] 在另一種實施方式中，本發(fā)明紗線包含含有硬質填料的絲線。"硬質填料"在本文 中被理解為莫氏硬度為至少2. 5、更優(yōu)選地至少4、最優(yōu)選地至少6的填料。合適的硬質填 料的良好實例包括玻璃填料、礦物填料或金屬填料。填料可具有任何形狀，例如顆粒狀、薄 片、針狀、纖維狀。在一個優(yōu)選的實施方式中，硬質填料具有纖維狀形狀，且平均直徑為至多 20微米、更優(yōu)選地至多15微米、最優(yōu)選地至多10微米。優(yōu)選地，硬質纖維狀填料的平均長 徑比為至少3、更優(yōu)選地至少6、甚至更優(yōu)選地至少10,其中所述長徑比是硬質纖維狀填料 的長度和直徑之比。通過使用掃描電子顯微鏡（SEM)照片可容易地測定硬質纖維狀填料的 直徑和長徑比。對于直徑，可以獲得硬質纖維自身沿表面延伸的SEM照片并在100個隨機 選擇的位置測量直徑，然后計算這樣得到的100個值的平均數(shù)。對于長徑比，可以獲得一種 或多種纖維狀填料的SEM照片并測量硬質纖維的長度。優(yōu)選地，利用背散射電子獲得SEM 照片。優(yōu)選地，利用紡紗技術制造硬質纖維狀填料。這種填料的優(yōu)點是：其直徑具有實質上 恒定的值，這可為本發(fā)明紗線提供用于耐切割產(chǎn)品中的卓越性能。
[0014] 本發(fā)明還涉及復絲紗線，其具有高韌性（例如，優(yōu)選地至少12cN/dteX、更優(yōu)選地 至少15cN/dtex、最優(yōu)選地至少17cN/dtex的韌性）且包含多根紡紗超高分子量聚乙稀絲 線，其特征在于：任何一根所述紡紗絲線的纖度為至少lOdtex，且其中所述絲線包含硬質 填料。上文公開了硬質填料的優(yōu)選實施方式。優(yōu)選地，所述復絲的dtex為至少12、更優(yōu)選 地至少14、甚至更優(yōu)選地至少16、最優(yōu)選地至少18。
[0015] 本發(fā)明紗線還可包含由不同于UHMWPE的合成材料制成的絲線和由天然材料制成 的絲線，所述紗線優(yōu)選地具有不連續(xù)長度，即天然短切纖維。天然短切纖維的實例包括但不 限于纖維素、棉、麻、羊毛、蠶絲、黃麻、劍麻、椰子和亞麻等的纖維，其中棉是優(yōu)選的。天然絲 線的實例包括金屬絲、玻璃絲線等等。已觀察到：包含棉花和本發(fā)明的絲線的紗線顯示出非 常好的舒適性。合成聚合物絲線的實例包括但不限于由下列制造的那些：例如聚酰胺和聚 芳酰胺，例如聚（對亞苯基對苯二甲酰胺）（被稱為KevlarK );聚（四氟乙烯）（PTFE);聚 {2,6-二咪唑并-[4,513-4'，5'6]吡啶-1，4(2,5-二羥基）苯撐}(被稱為115);聚（對-苯 撐-2, 6-苯并二噁唑）（PB0)(被稱為Zylon? );聚（六亞甲基己二酰胺）（被稱為尼龍 6, 6);聚（4-氨基丁酸）（被稱為尼龍6);聚酯，例如聚（對苯二甲酸乙二醇酯），聚（對苯 二甲酸丁二醇酯）和聚（對苯二甲酸1，4-亞環(huán)己基二甲醇酯）；聚乙烯醇。合成絲線的優(yōu) 選實例包括具有連續(xù)和/或不連續(xù)長度的聚酯和/或聚酰胺絲線。
[0016] 本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明紗線的織物。
[0017] 本發(fā)明的織物（下文中的本發(fā)明織物）可具有本領域已知的任何結構，例如紡 織、針織、褶疊（plaited)、編織或無紡或其組合。紡織織物可以包括平織織物、羅紋織 物、席織織物和斜織織物等。針織織物可以是煒編的織物（例如單面針織物或雙面針織 物）或經(jīng)編的織物。無紡織物的實例是毛毯。"HandbookofTechnicalTextiles"，ISBN 978-1-59124-651-0的第4、5、6章中描述了紡織、針織或無紡織物的其它實例及其制造方 法，其公開內(nèi)容被并入本文作為參考。相同手冊的第11章（更具體在第11.4. 1段中）描 述了編織織物的種類和實例，其公開內(nèi)容通過引用被并入本文。
[0018] 優(yōu)選地，本發(fā)明織物是針織織物，更優(yōu)選是紡織織物，甚至更優(yōu)選地，紡織織物被 構造成每單位長度和總截面直徑的重量很小。已觀察到：與具有相同結構的已知織物相比， 這種織物每單位表面覆蓋面積顯示出低重量和程度提高的的柔韌度和柔軟性，同時具有改 進的耐切割性。
[0019] 本發(fā)明還涉及制品，具體涉及包含本發(fā)明織物的服裝制品或耐用外衣制品。這樣 的制品的實例包括但不限于手套、圍裙、護腿、褲子、靴子、松緊鞋（gator)、襯衫、夾克、外 套、襪子、鞋、內(nèi)衣、背心、防水長靴、帽子、防護手套等。
[0020] 本發(fā)明還涉及本發(fā)明織物在服裝制品或耐用外衣制品中的用途，具體涉及在上述 實例中的用途。
[0021] 具體地，本發(fā)明涉及包含本發(fā)明織物的手套。已觀察到：本發(fā)明的手套可顯示出良 好的舒適性和透氣性。優(yōu)選地，本發(fā)明手套所包含的織物是