專利名稱：：含有三種纖維的耐火復合紗線的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種耐火復合紗線(fireresistingcompositeyarn)和包含至少一層用該紗線形成的機織或針織織物層(wovenorknittedtextilelayer)的織物。該織物典型地用于制造防護衣(protectiveclothing)，尤其是用于軍用或消防員的衣服，或用于工業上。當外衣必須給予使用者一定程度的熱防護時，使用這種織物是特別適宜的。對于這些應用，當所用紗線會經受火焰或熱時，必須具有以下的特性—耐火，特別不易燃燒；—提供熱絕緣以免使用者受熱；—具有一定程度的內聚力(cohesion)以限制外衣上孔洞的形成，這些孔洞會導致火焰與使用者皮膚的直接接觸；—呈現低的熱收縮性，使外衣保持其三維結構并因此不與使用者的皮膚緊密接觸。這是因為由于外衣的溫度，這種接觸會引起嚴重的燒傷。另外，通常希望織物能夠進行印刷或著色，同時產生最小程度的二色性(dichroism)，尤其是用單步驟時，也就是說使用單獨的印刷或染色過程時。這是因為，尤其是在軍用外衣上，這種特性特別重要，因為所印刷或染上的顏色質量對于外衣的偽裝質量有著直接的影響。另外，在外衣必將經受的使用過程或各種洗滌過程中，紗線必須在耐磨性、韌性(toughness)和穩定性——包括著色方面具有足夠的力學性能(mechanicalproperties)。最后，所提出的紗線必須具有與所述應用相襯的生產成本。現有技術中的已知紗線在最佳方式下也不滿足所有這些要求。因而本發明的目的是通過特別地提出一種含有三種纖維的紗線來解決這種缺點，其中這三種纖維各自具有不同的性能且在特定的組合范圍內對于所有上述要求可獲得非常令人滿意的結果。為此，本發明首先提出一種耐火的復合紗線，其包含—阻燃纖維(flame-retardedfibers)，用量相對于紗線的總重量大于40％，所述纖維是基于結晶或半結晶的聚合物材料形成的；—親水性纖維(hydrophilicfibers)，用量相對于阻燃纖維的重量為10％-45％，所述親水性纖維通過不可熔材料(non-fusiblematerial)形成；—熱穩定性纖維(thermostablefibers)，用量相對于紗線的總重量為4％-50％，所述熱穩定性纖維通過不可燃材料形成。本發明的第二方面提出一種用于制造防護衣的織物，所述織物包含至少一個用這種紗線形成的機織或針織織物層。本發明的其它目的或優點將顯現在下文中。本發明涉及一種含有三種特定的纖維的耐火復合紗線，所述紗線尤其能夠用于制造防護衣用織物，例如用于軍用或消防員或用于工業上。這是因為在這些應用中的限制，尤其是在耐火性和力學強度性能方面的限制越來越嚴格，以至于對改善已知的紗線并使其保持在可控成本內存在一種顯著的需求。第一種纖維是基于結晶或半結晶的聚合物材料形成的，也就是說典型地具有大于25％的結晶度。在一個實施方案例中，聚合物材料選自包括聚酯類、聚丙烯類和聚乙烯醇類的組。但是，這種類型材料同樣并非是不可燃的。這就是為什么為了獲得耐火的紗線，所用纖維必須是阻燃的。為此，根據第一個實施方案，阻燃纖維包含阻燃的聚合物材料。在一個具體實例中，阻燃材料可以是聚氯乙烯，當其燃燒時，釋放出足夠量的氯而使纖維不可燃。根據第二個實施方案，纖維可以在其后續制備，用已知的阻燃劑進行表面處理。因而這樣獲得的阻燃纖維在接觸火焰或顯著熱源時，具有不傳播火焰和阻止紗線溫度上升的雙重特性。這是因為由于其結晶特性，它們具有在熔化過程中可吸收部分熱能的熔融峰(fusionpeak)。為了獲得具有令人滿意的阻燃性能的復合紗線，所用阻燃纖維的量大于40％，相對于紗線的總重量。這些阻燃纖維所帶來的問題是其熱穩定性。這是因為熱能的吸收是通過纖維的部分熔化而進行的，這引起了它們的變形。為了減輕這種缺點，使阻燃纖維與親水的和由不可燃材料形成的第二種纖維聯用。從而第二種纖維可能首先吸收阻燃纖維的部分熔化能。這是因為由于其親水性，第二種纖維能夠通過所貯存水分的蒸發來吸收能量。另外，由于親水性纖維的不可熔性，前兩種纖維組合物的熱穩定性得到了提高。從而降低了紗線的熱收縮，使得外衣在暴露于火焰時更能保持其三維結構。另外，親水纖維使得可能獲得舒適的使用性，尤其是在使用感(feel)或吸汗方面，這一點是有利的。申請人進行了試驗并發現，當親水性纖維的量相對于阻燃纖維的重量為10％-45％時，可以方便地獲得這些性能。這是因為低于該百分率時，親水性纖維的貢獻對于所述應用環境是不夠的，低于該百分率時沒有足夠的阻燃纖維來有效地提供阻燃性及上述的熱能吸收作用。親水性纖維可以基于天然或人造的纖維素材料，如棉花(cotton)、粘膠纖維(viscose)或人造絲(rayon)或基于羊毛(Wool)進行制備。在一個變體中，為了改善紗線的阻燃性，可以對親水性纖維進行處理以使其至少部分上是阻燃的。紗線還包含第三種纖維，該纖維為熱穩定的并由不可燃材料制得。熱穩定是指纖維在其它纖維已喪失其物理性能的溫度下仍保持這些性能。除了熱性能，第三種纖維的作用尤其是增強紗線的力學性能。特別地，使用這些纖維使得可能會獲得耐磨性、韌性和穩定性，尤其是在使用過程或進行各種洗滌的過程中，這與防護衣的制造相適應。另外，熱穩定性纖維可以限制織物在經受火焰時形成孔洞，從而提高了外衣的耐火保護作用。特別地，熱穩定性纖維在限制紗線的熱收縮上也具有有利的作用。申請人進行了試驗并發現，當熱穩定性纖維的存在量相對于紗線的總重量等于4％時，其貢獻是最有利的。這種小百分率特別有利，這是因為首先在于熱穩定性纖維的高成本，第二點在于用簡單的技術，特別是常規上用于前兩種纖維的技術對其進行印刷或染色的可能性。這種限制在軍事領域尤其重要，因為印刷或染上的顏色質量對于外衣的偽裝質量有直接的影響。并且在本發明的紗線中必需的熱穩定性纖維的這種小的最小百分率也使得可能采用以下的熱穩定性纖維，該熱穩定性纖維中結合進了特定的顏色，從而可融入(merge)隨后施加在織物上的顏色中，一點也不會損害所獲得的偽裝質量。當需要具有高力學強度的復合纖維時，也可能相對于紗線的總重量引入多達50％的熱穩定性纖維。熱穩定性纖維可以基于選自包括下列材料的組中的聚合物材料進行制備對芳族聚酰胺(para-aramids)、間芳族聚酰胺(meta-aramids)、聚苯并咪唑-酰亞胺(polybenzimidazole-imides)、聚苯并噁唑類(polybenzooxazoles)、聚丙烯酸酯(polyacrylates)、多酚(polyphenols)、聚酰胺-酰亞胺(polyamide-imides)、聚對苯二胺-對苯二甲酰胺(terephthalamides)(PPTA或M5)。根據第一個實施方案，用常規的紡紗技術(spinningtechnique)將形成紗線的纖維均勻混合在一起。在該實施方案中，為了優化這些纖維帶來的技術優勢與其成本及著色限制的比值，該紗線中可以包含4％-20％的熱穩定性纖維。在本發明的第一實施方案中紗線的具體實例中，可能列舉一種由72重量％的商業PVAFR纖維(即基于聚乙烯醇和夾雜的聚氯乙烯形成的纖維)、23重量％的棉花和5重量％的對芳族聚酰胺纖維形成的紗線，其在所述應用的范圍內具有特別有利的耐火特性(依據LOI(極限氧指數)，也就是說使接觸火焰的紗線發生燃燒所必需的最低氧濃度)、力學強度和著色能力。特別地，該紗線具有大于25％的LOI，所述LOI是根據ISO4589-2定義的。根據第二個實施方案，復合紗線包含用熱穩定性纖維形成的芯紗(coreyarn)和結合在所述芯紗周圍的由阻燃纖維和親水性纖維的均勻混合物(intimatemixture)形成的包覆層。這種紗線可通過包芯紡類(core-spuntype)技術進行常規制備。該實施方案通常對應于其中要求紗線具有高韌度(tenacity)，從而可以將熱穩定性纖維的量確定為紗線重量的20％-50％的情況。另外，并不會產生熱穩定性纖維的著色限制，因為它們位于芯紗中。因而本發明提出了一種特定的纖維組合，能夠最好地滿足尤其是耐火性和力學性能，且使其保持在與工業生產相襯的成本內。另外，本發明的紗線使得可能會獲得具有足夠的柔性的織物，從而得到優越的使用感。這就是為什么本發明的紗線特別可用于生產用于防護衣用織物的機織或針織的織物層。如上述所解釋的，該織物層可被方便地染色或印刷，同時產生最小的二色性，尤其是采用單步驟時，也就是說使用單獨的著色過程，例如定影沖洗類(fixedwashedtype)時，產生最下的二色性。另外，織物可以包含結合于織物層上的不滲透層/透氣層(impermeable/breathablelayer)——即不能透過液體水和風但可透過水蒸汽——且不可燃以賦予所制備的防護外衣這種性能。不滲透層/透氣層可以制成多微孔和/或親水的膜狀或涂層，例如由聚氨酯或聚四氟乙烯(PTFE)制成，并通過絲網印刷的膠粘劑點網涂層結合到織物層上。權利要求1.一種耐火的復合紗線，其包含—阻燃纖維，用量相對于紗線的總重量大于40％，所述纖維是基于結晶或半結晶的聚合物材料形成的；—親水性纖維，用量相對于阻燃纖維的重量為10％-45％，所述親水性纖維通過不可熔材料形成；—熱穩定性纖維，用量相對于紗線的總重量為4％-50％，所述熱穩定性纖維通過不可燃材料形成。2.根據權利要求1的紗線，其特征在于形成阻燃纖維基礎的聚合物材料選自聚酯類、聚丙烯類和聚乙烯醇類。3.根據權利要求2的紗線，其特征在于阻燃纖維還包含阻燃的聚合物材料。4.根據權利要求2的紗線，其特征在于阻燃纖維用阻燃劑進行處理。5.根據權利要求1-4中任一項的紗線，其特征在于親水性纖維由天然或人造的纖維素材料，如棉花、粘膠纖維或人造絲或基于羊毛制備的。6.根據權利要求1-5中任一項的紗線，其特征在于對親水性纖維進行處理以使其是至少部分阻燃的。7.根據權利要求1-6中任一項的紗線，其特征在于熱穩定性纖維是由選自包括下列材料的組中的聚合物材料制備的對芳族聚酰胺、間芳族聚酰胺、聚苯并咪唑-酰亞胺、聚苯并噁唑、聚丙烯酸酯、多酚、聚酰胺-酰亞胺、聚對苯二胺-對苯二甲酰胺(PPTA或M5)。8.根據權利要求1-7中任一項的紗線，其特征在于形成紗線的纖維是均勻混合的。9.根據權利要求8的紗線，其特征在于它包含4重量％-20重量％的熱穩定性纖維。10.根據權利要求1-7中任一項的紗線，其特征在于它包含用熱穩定性纖維形成的芯紗和結合在所述芯紗周圍的由阻燃纖維和親水性纖維的均勻混合物形成的涂層。11.根據權利要求10的紗線，其特征在于它包含20重量％-50重量％的熱穩定性纖維。12.一種用于制造防護衣的織物，其特征在于它包含至少一層由權利要求1-11中任一項的紗線形成的機織或針織織物層。13.根據權利要求12的織物，其特征在于織物層是經染色或印刷的。14.根據權利要求12或13的織物，其特征在于它包含與織物層結合的不可燃的不滲透層/透氣層。全文摘要本發明涉及一種耐火的復合紗線，其包含用量相對于紗線的總重量大于40％的阻燃纖維，所述纖維由結晶或半結晶的聚合物材料制成；用量相對于阻燃纖維重量為10％－45％的親水性纖維，所述親水性纖維由不可熔材料制成；用量相對于紗線的總重量為4％－50％的熱穩定性纖維，所述熱穩定性纖維由不可燃材料制成。本發明還涉及一種包含至少一層用該紗線形成的機織或針織織物層的織物。文檔編號D02G3/04GK1671900SQ03818164公開日2005年9月21日申請日期2003年7月30日優先權日2002年7月31日發明者克里斯琴·佩爾,蒂里·拉尼爾申請人:普羅萊恩紡織品公司,索菲利塔公司