Трикотажное полотно и одежда нижнего слоя с улучшенными термозащитными свойствами, изготовленная из него

Трикотажное полотно и одежда нижнего слоя с улучшенными термозащитными свойствами, изготовленная из него

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к трикотажным тканям и к одежде нижнего слоя, изготовленной из таких тканей. Такие ткани, изготовленные из конструкций на основе трикотажного полотна, включают в себя пряжи, получаемые из выбранных однородных смесей из целлюлозных и хлопковых штапельных волокон. Такие трикотажные ткани демонстрируют очень желательное сочетание структурных и термозащитных свойств, что делает такие ткани особенно полезными для создания одежды нижнего слоя, пригодной для обеспечения вторичной защиты против угрозы вспышки пламени или электрической дуги.

Уровень техники

Защитная одежда имеет специальную конструкцию и функциональные требования к ней из-за широкого разнообразия видов деятельности пользователя и широкого разнообразия угроз, связанных с окружающей средой, с которой соприкасается пользователь. Защитная одежда должна демонстрировать хорошую стойкость к разрыву, износу и истиранию в течение срока службы при работе на открытом воздухе и в поле, а также перенос влажности и воздухопроницаемость для уменьшения теплового стресса и комфортности в горячем климате и при видах деятельности, требующих высоких затрат энергии. В дополнение к этому, ткань, используемая в защитной одежде, должна конструироваться для обеспечения пользователя широкого диапазона движений, чтобы пользователь осуществлял разнообразные виды деятельности, и должна обеспечивать некоторую защиту от окружающей среды для пользователя против разнообразных климатических условий. Кроме того, ткань должна иметь возможность для окрашивания для эстетических целей для большинства защитной одежды и для целей маскировки, для военных, тактических и правоохранительных применений. Наконец, в применениях, где существует угроза термической опасности, защитная одежда, такая как нижние слои, которые находятся рядом с кожей пользователя, должны обеспечивать вторичную защиту и изоляцию против соприкосновения с огнем, пламенем и теплом, которое может произойти с пользователем. В настоящем описании одежда нижнего слоя включает в себя футболки, кальсоны, трусы, верхние и нижние части термобелья, подшлемники, носки, подкладки для перчаток, туловище рубашек, наборы предметов одежды и внутренние подкладки для верхней одежды или других слоев одежды. Одежда нижнего слоя, как предполагается, обеспечивает защиту, вторичную по отношению к первичной термической защите от защитной верхней одежды или других защитных слоев одежды, и критическое требование для такой одежды нижнего слоя заключатся в том, что ткань, из которой изготавливают такую одежду, не должна быстро портиться, подвергаться усадке, плавиться, стекать каплями или прилипать, когда она соприкасается с повышенными температурами, как следствие, вызывая серьезные повреждения кожи пользователя. В настоящем описании термины "плавиться" и "стекать каплями" должны соответствовать определениям, предусмотренным для каждого из них в NFPA 1975 Standard, Sections 3.3.16 и 3.3.6, соответственно. Соответственно, "плавиться" должно означать реакцию материалов на тепло, проявляемую посредством размягчения волокнистого полимера, которое приводит к его течению или стеканию каплями; и "стекать каплями" должно означать стекать или падать в виде капель или сгустков.

Защитная одежда, подобная той, которая предназначается для коммерческого использования одежды, исторически создается из разнообразных материалов, включая хлопок, вискозу, волокно Lyocell, ацетат, акрил, нейлон, полиэстер, шерсть и шелк; разнообразных огнестойких материалов и сочетаний таких волокнистых материалов. Нижние слои и внутренние подкладки, как правило, изготавливаются обычно из трикотажных тканей. Нижние слои и внутренние подкладки, изготовленные из одного или нескольких типов штапельных волокон и изготовленные в форме трикотажных тканей, как правило, имеют сбалансированные свойства. Один из типов в сочетании волокон или тканей может иметь как желаемые свойства, так и/или недостатки, которые отличаются от других сочетаний типов волокон и тканей. Относительно тканых материалов, смеси из нейлона и хлопка известны в военной верхней одежде в связи с высокой прочностью и стойкостью к истиранию при более продолжительном сроке использования, увеличивая, таким образом, срок носки в боевых условиях и на учениях (см., например, патент США № 6805957 и опубликованную заявку PCT WO/2006/088538).

Относительно применений в одежде нижнего слоя, использование целлюлозных штапельных волокон в трикотажной ткани может обеспечить хорошие характеристики гибкости, воздухопроницаемости и характеристики наощупь, вместе с некоторыми желательными термическими свойствами. Использование синтетических волокон, таких как нейлоновые штапельные волокна, в трикотажных тканях может улучшить прочность, износостойкость и распределение влажности в таких тканях. Однако использование синтетических волокон, таких как полипропилен, полиэстер и нейлон создает потенциальную опасность, когда они соприкасаются с угрозами возникновения высоких температур, поскольку они могут вызывать серьезные повреждения кожи, когда находятся в расплавленной форме. В свете специальных требований к тканям, которые должны использоваться в защитной одежде, такой как одежда нижнего слоя, было бы желательным идентифицировать соответствующие типы волокон и смесей волокон, которые могли бы использоваться в конкретных типах тканей, которые являются особенно подходящими для таких нижних слоев.

Сущность изобретения

Обнаружено, что трикотажное полотно, демонстрирующее эффективные термозащитные свойства, включая отсутствие плавления или стекания каплями, может быть получено, когда ткань состоит из однородной смеси целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон.

Такая ткань может использоваться для получения конкретного преимущества обеспечения защиты против серьезных термических событий для пользователя одеждой, изготовленной из этой ткани. Настоящее изобретение в одном из аспектов включает термозащитное трикотажное полотно, содержащее пряжу, полученную из однородной смеси целлюлозных и хлопковых штапельных волокон, где такая ткань не демонстрирует признаков плавления или стекания каплями, когда его исследуют в соответствии, по меньшей мере, с одним из NFPA 1975 (Section 8.3), ASTM D-6413-1999 или NFPA 2112 (Section 8.2). В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение может включать термозащитное трикотажное полотно, не демонстрирующее признаков плавления, стекания каплями или липкости, когда его исследуют в соответствии с NFPA 1975 (Section 8.3).

Ткань по настоящему изобретению может содержать смесовую целлюлозную и нейлоновую штапельную пряжу, характеризующуюся массовым отношением целлюлозы к нейлону в указанной пряже, находящимся в пределах от примерно 55:45 до примерно 85:15.

Ткани по настоящему изобретению могут отличаться высоким уровнем однородности смеси в сочетании целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон. В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение может включать термозащитное трикотажное полотно, содержащее однородно смешанную пряжу из целлюлозного и нейлонового штапельного волокна. Соответствующие способы однородного смешивания этих пряж могут включать: объемное, механическое смешивание штапельных волокон перед прочесыванием; объемное механическое смешивание штапельных волокон до и во время прочесывания или, по меньшей мере, два прохода ленточной машины при смешивании штапельных волокон после прочесывания и перед прядением пряжи.

Одна из тканей по настоящему изобретению может содержать пряжу, имеющую отношение целлюлозы к нейлону в пряже от примерно 60:40 до примерно 70:30. Конкретные варианты осуществления тканей по настоящему изобретению включают в себя ткани, имеющие массу от примерно 3 до примерно 8 унций/кв.ярд и толщину от примерно 0,015 до 0,030 дюйма. Ткани по настоящему изобретению могут включать в себя однониточную пряжу, имеющую отсчет хлопка от примерно 5 до примерно 60.

Использование нейлонового штапельного волокна с высокой прочностью на разрыв может с преимуществами приводить к получению ткани с исключительной износостойкостью, как измеряют по стойкости к истиранию и прочности на продавливание. Ткани по настоящему изобретению также могут включать ткани, связанные из множества отдельных видов пряжи или из крученой комплексной нити, где множество видов пряжи или крученая комплексная нить содержат, по меньшей мере, первую пряжу, изготовленную из смеси целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон при отношении целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон от примерно 55:45 до примерно 85:15, и, по меньшей мере, вторую пряжу, состоящую из нейлоновой нити, при условии, что такая нейлоновая филаментная нить составляет более 15 вес.% от общего содержания целлюлозы и нейлона в ткани; и отношение целлюлозного и нейлонового штапеля в первой однородной смесовой пряже регулируется, так что содержание нейлоновой нити плюс штапельное полотно в ткани не превышает 45 вес.% по отношению к общему содержанию целлюлозы и нейлона в ткани.

Ткань по настоящему изобретению может включать арамидное штапельное волокно, при этом арамидное штапельное волокно заменяет часть нейлоновых или целлюлозных штапельных волокон в однородной смеси.

Нейлоновые штапельные волокна, пригодные для использования в ткани по настоящему изобретению, включают нейлон 6 и/или нейлон 6,6, включая, например, волокна с прочностью на разрыв, по меньшей мере, 3,0 грамма на денье.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой фотографию ткани по настоящему изобретению с массовым отношением хлопка к нейлону 60:40 после воздействия на нее исследования термической стабильности (шесть часов экспонирования при 260°C) в соответствии с NFPA 1975 (Section 8.3) Standard.

Подробное описание изобретения

Определенные виды пряжи, изготовленные из однородных смесей из целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон, могут вязаться с получением тканей, особенно пригодных для изготовления одежды, имеющих неожиданно полезные сочетания свойств, не наблюдавшихся ранее в области изготовления одежды.

Как используется в настоящем документе, термин "NYCO" должен относиться к видам пряжи, которые состоят из смеси нейлоновых и хлопковых волокон. Как используется в настоящем документе, целлюлозные волокна получают из линейного длинноцепного полимерного полисахарида, состоящего из связанных единиц бета глюкозы. Они включают встречающиеся в природе волокна, такие как хлопок, лен, конопля, джут, рами и синтетически полученные волокна, такие как вискоза (регенерированная целлюлоза), FR (огнестойкая) вискоза, ацетат (ацетат целлюлозы), триацетат (триацетат целлюлозы), бамбук и Lyocell - все они являются обобщенными терминами, хорошо известными в данной области, для волокон, полученных из целлюлозы. Примеры целлюлозных волокон перечислены в опубликованной заявке на патент США 2005/0025962(A1), которая включается в настоящий документ в качестве ссылки, как если бы она приводилась во всей ее полноте. В определенных вариантах осуществления пряжи и ткани по настоящему изобретению, процент массовый целлюлозного волокна превышает процент массовый нейлонового волокна.

Однородные смеси нейлоновых и целлюлозных штапельных волокон могут использоваться для получения пряжи, которая, в свою очередь, может использоваться для получения трикотажного полотна по настоящему изобретению. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения диапазон линейной плотности нейлоновых штапельных и хлопковых штапельных волокон может составлять от примерно 0,90 до примерно 6,0 и от примерно 0,72 до примерно 2,34 денье на нить (dpf), соответственно; и диапазон длины штапельного волокна для нейлоновых и хлопковых штапельных волокон может составлять от примерно 1,0 до примерно 5,0 и от примерно 0,125 до примерно 2,5 дюйма (от примерно 2,54 до примерно 12,7 и от примерно 0,32 до примерно 6,35 сантиметра), соответственно. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения нейлоновое штапельное волокно может демонстрировать некоторую степень текстурирования или извитости.

Когда смешивают нейлоновые штапельные волокна с целлюлозными штапельными волоками с образованием пряжи, пригодной для получения трикотажного полотна в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, нейлоновые штапельные волокна с высокой прочностью на разрыв могут использоваться по существу для согласования характеристик удлинения под нагрузкой (модуля упругости) нейлоновых и целлюлозных волокон. Под этим подразумевается, что при удлинении при разрыве целлюлозы, с которой они смешиваются, нейлоновые волокна должны иметь такую же способность выдерживать нагрузку по сравнению с целлюлозным волокном, или превосходящую способность. Если нейлоновое волокно демонстрирует более высокую эластичность, чем целлюлозное волокно при удлинении, характерном для прочности целлюлозного волокна при разрыве, целлюлозное волокно разорвется до того, как нейлон возьмет на себя какую-либо существенную долю нагрузки. Посредством согласования характеристик модулей упругости целлюлозного и нейлонового волокон, таким образом, можно предусмотреть пряжу и ткань, полученную из нее, с улучшенной прочностью и износостойкостью. Способы получения нейлоновых волокон с высокой прочностью на разрыв, которые пригодны для смешивания с другими штапельными волокнами, такими как хлопковые, а также получение пряжи и ткани из таких смесей, описаны в патентах США №№3044250; 3188790; 3321448; и 3459845, Hebeler et al и в патенте США №5011645, Thompson, Jr. Все эти патенты США включаются в настоящий документ в качестве ссылок.

Нейлоновое штапельное волокно с высокой прочностью на разрыв, которое может использоваться в соответствии с настоящим изобретением, может быть получено из нейлоновой нити, отличающейся как высокой степенью кристалличности, так и высокой степенью ориентации кристалла. Эти нити с высокой прочностью на разрыв могут формироваться посредством вытягивания их по существу до максимального рабочего отношения вытягивания и воздействия на них термической обработки при натяжении вытягивания. Такие нити и штапельные волокна, полученные из них, коммерчески получаются с помощью способов, сходных с теми, которые описаны в указанных выше патентах Hebeler et al и Thompson, Jr., а также сходных способов производства, при которых обрабатывается скорее нить, чем жгут волокна. Соответствующие нейлоновые полимеры представляют собой линейные полиамиды, такие как полигексаметиленадипамид (нейлон 6,6) и поликапроамид (нейлон 6). Кристаллизуемые полиамидные сополимеры также являются пригодными для использования, когда присутствует 85% или более компонента нейлон 6,6 или нейлон 6. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения используемый нейлон представляет собой штапельное волокно из нейлона 6,6. Прочность на разрыв нейлона 6,6 может находиться в пределах T =, по меньшей мере, 5,0, например, от 6,5 до 7,0 грамм на денье (gpd). Такие высокие прочности на разрыв могут быть достигнуты посредством использования высокого отношения вытягивания, как описано в указанных выше патентах Hebeler et al и Thompson, Jr., и сравнимы с прочностями на разрыв в пределах 3 - 4 gpd для стандартной пряжи из нейлона 6,6.

Нейлоновое и целлюлозное штапельное волокно могут смешиваться и прясться в виде пряжи, из которой можно связать ткань по настоящему изобретению. Пряжу может спрясть с использованием широко известных способов прядения коротких и длинных штапельных волокон, включая кольцевое прядение, струйное прядение на воздухе или вихревое прядение, пневмомехническое прядение и камвольное или аппаратное прядение шерсти. Ткани могут вязаться из пряжи, описанной в настоящем документе, с использованием обычных значений для петельных столбиков и петельных рядов для вязальных машин. Например, ткань может экономно производиться на обычных кругловязальных машинах. Смесовые пряжи, используемые таким образом, представляют собой такие, которые дают ткани, связанные из них, которые имеют массовое отношение целлюлозного волокна к нейлоновому, которое находится в пределах от примерно 55:45 до примерно 85:15. В одном из конкретных вариантов осуществления массовое отношение целлюлозы к нейлону в трикотажном полотне в настоящем документе находится в пределах от примерно 60:40 до примерно 70:30.

Требуемое отношение целлюлозы к нейлону в ткани в настоящем документе может обеспечиваться посредством использования однониточной пряжи, имеющей указанную выше характеристику отношения целлюлоза:нейлон. Например, могут использоваться однониточные пряжи с отсчетом хлопка от примерно 5 до примерно 60. Альтернативно, могут использоваться многониточная или крученая пряжа, где, например, многониточная или крученая пряжа содержит, по меньшей мере, первую пряжу, изготовленную из смеси целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон при отношении целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон от примерно 55:45 до примерно 70:30, и, по меньшей мере, вторую пряжу, изготовленную, по меньшей мере, примерно из 60%, и вплоть до 100% целлюлозных штапельных волокон. Относительные количества каждого типа волокон в ткани по настоящему документу можно определять с помощью ASTM D-629.

Нейлоновая нить может включаться в трикотажное полотно по настоящему изобретению для целей улучшения прочности на разрыв и износостойкости трикотажного полотна по настоящему изобретению. Для получения такого преимущества без ослабления характеристики ткани отсутствия плавления/стекания каплями для ткани необходимое отношение целлюлозы к нейлону в тканях должно тщательно контролироваться. Такой контроль может достигаться посредством использования пряжи, где пряжа содержит, по меньшей мере, первую пряжу, изготовленную из однородной смеси целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон при отношении хлопка к нейлону от примерно 55:45 до примерно 85:15, и, по меньшей мере, вторую пряжу, состоящую из нейлоновой нити, при условии, что (a) такая нейлоновая нить не превышает 15 вес.% от общего содержания целлюлозы и нейлона в ткани и (b) отношение содержания целлюлозы к нейлоновой нити плюс штапельная нить для ткани не превышает 45 вес.% по отношению к общему содержанию целлюлозы и нейлона для ткани. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения нейлоновая комплексная нить может содержать нейлон 6 и/или нейлон 6,6, имеющий прочность на разрыв, по меньшей мере, 3,0 грамма на денье.

Трикотажное полотно по настоящему изобретению может также содержать другой тип пряжи, полученной из других типов волокон, либо в форме штапельного волокна, либо в форме нити. Эти дополнительные типы пряжи могут включаться либо в направлении петельных столбиков, либо в направлении петельных рядов, и могут присутствовать до такой степени, чтобы они не ухудшали функциональных свойств, желаемых для ткани. Такие дополнительные типы пряжи могут представлять собой пряжу, имеющую эластомерные, огнестойкие, противомикробные и/или антистатические рабочие характеристики.

В смесовой целлюлозно-нейлоновой пряже, используемой для получения трикотажного полотна по настоящему изобретению, другие волокна, например, натуральные волокна, такие как шерсть или шелк, могут заменять собою часть целлюлозных волокон.

Изначально огнестойкое волокно может заменять собою часть либо целлюлозного волокна, либо нейлонового штапельного волокна. Изначально огнестойкие волокна могут выбираться из группы, состоящей из арамидных волокон, мета-арамидов, пара-арамидов, фторполимеров и их сополимеров, хлорполимеров, полибензимидазола, полиимидов, полиамидимидов, частично окисленных полиакрилонитрилов, новолоидов, поли(п-фенилен) сульфидов, негорючих вискозных волокон, поливинилхлоридных гомополимеров и их сополимеров, полиэфиркетонов, поликетонов, полиэфиримидов, полилактидов, меламиновых волокон или их сочетаний. Один из примеров коммерческого изначально огнестойкого штапельного волокна, которое может включаться в пряжу по настоящему изобретению, представляет собой мета-арамидное волокно под торговым наименованием NOMEX®, доступное от E. I. du Pont de Nemours and Company. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения ткань по настоящему изобретению может содержать армированную пряжу, состоящую из сплошной нитевидной огнестойкой сердцевины (например, NOMEX®), обернутой штапельной смесью нейлон/хлопок типа, описанного в настоящем документе. Другие коммерчески доступные мета-арамидные волокна, которые могут использоваться, включают в себя CONEX® и APYEIL®, производимые by Teijin, Ltd. and Unitika Ltd., соответственно. Примеры коммерчески доступных пара-арамидов, которые могут использоваться, включают в себя KEVLAR® от E. I. du Pont de Nemours and Company и TWARON® от Teijin Ltd. Могут также использоваться другие огнестойкие волокна.

Пригодная для использования противомикробная пряжа, которая может включаться в трикотажное полотно по настоящему изобретению, как предполагается, представляет собой такую пряжу, обработанную таким образом, чтобы замедлить рост микробов, таких как бактерии, плесень и грибки. Могут использоваться разнообразные противомикробные соединения как органические, так и неорганические.

Органические противомикробные соединения для использования в текстиле включают, но не ограничиваясь этим, триклозан, соединения четвертичного аммония, кольцевые соединения диаммония, хитозаны и N-халаминсилоксаны. Органические соединения зависят от противомикробного агента, который должен выщелачиваться или мигрировать из внутреннего пространства волокна к поверхности, противомикробная эффективность определяется скоростью миграции к поверхности.

Неорганические противомикробные соединения также являются доступными для использования в текстиле. Такие соединения зависят от диссоциации металла из комплекса, с которым он связан в полимере. Включение металлов, таких как серебро, медь, ртуть и цинк в волокна и в пряжу, и в ткани, изготовленные из них, хорошо известно для придания противомикробных функциональных свойств. Серебро, как правило, представляет собой надежный и эффективный противомикробный металл и широко используется. Его включение в волокна с помощью многочисленных способов хорошо известно. Например, патент Японии № 3-136649 описывает антибактериальный материал, в котором ионы Ag⁺ в AgNO₃ поперечно сшиты с полиакрилонитрилом. Патент Японии № 54-151669 описывает волокно, обработанное равномерно покрывающим его раствором, содержащим соединение меди и серебра. Патент США № 4525410 описывает волокна, которые набиты частицами конкретного цеолита, имеющими бактерицидный ион металла. Патент США № 5180402 описывает окрашенное синтетическое волокно, содержащее замещенный серебром цеолит и по существу водонерастворимое соединение меди. Синтетическое волокно получают посредством включения замещенного серебром цеолита в монослой или в полимеризационную смесь перед завершением полимеризации на стадии получения полимера для волокна. Коммерчески доступные комплексы серебра и цеолита продаются в настоящее время Milliken Chemical как ALPASAN® и Agion Technologies как AGION®. Патент США №5897673 описывает волокна с мелкодисперсными металлическими частицами, содержащимися в них. Патент США №6979491 описывает противомикробную пряжу, имеющую частицы серебра наноразмеров, прилипшие к ней, и она демонстрирует эффективность для широкого спектра бактерий, грибков и вирусов. Указанные выше примеры противомикробных агентов, как подразумевается, представляют собой иллюстрации добавок, которые могут включаться в трикотажное полотно по настоящему изобретению и/или в пряжу, или в определенные классы составляющих волокон, которые составляют такую пряжу. Настоящие примеры, как предполагается, не являются ограничивающими, и, как ожидается, другие добавки, обеспечивающие такие же противомикробные функции, но не рассмотренные в явном виде, были бы также пригодными для использования.

Пригодная для использования антистатическая пряжа, которая может включаться в трикотажное полотно по настоящему изобретению, как считается, представляет собой такую пряжу, в которую включаются электропроводящие элементы, придавая тем самым антистатические свойства. Проводящие пряжи, которые могут использоваться, могут иметь конструкцию сердцевина/оболочка, где либо сердцевина, либо оболочка представляет собой проводящий элемент, двухкомпонентные пряжи, состоящие из проводящих и непроводящих волокон (либо в форме штапельного волокна, либо в форме нити), и волокно (либо штапельное, либо в форме нити) или пряжу с покрытием. Часто выбранный проводящий элемент представляет собой углерод. Патент США №4085182 описывает способ получения нитей типа оболочка/сердцевина, в которых нить имеет проводящую сердцевину. Иногда является желательным скручивать одну или несколько проводящих нитей с непроводящими нитями для создания опоры для проводящей нити. Такая крученая комплексная нить известна как армированная пряжа. Публикация патента Франции №2466517, видимо, показывает совместную экструзию проводящих нитей с непроводящими нитями. Вставка проводящих нитей в непроводящую пряжу является известной. Спряденная и намотанная предварительно проводящая нить может объединяться с одной или несколькими только что спряденными непроводящими нитями для получения объемной непрерывной комплексной нити, которая является антистатической. Примеры представляют собой патент США №4612150 и патент США №4997712. Патент США №5308563 описывает способ получения проводящей армированной пряжи, включающий стадии прядения из расплава непроводящих нейлоновых нитей с образованием первого набора нитей, выделение, по меньшей мере, одной из нитей во второй набор нитей, доставка второго набора нитей в способ нанесения покрытия с помощью суффозии для нанесения проводящего покрытия и воссоединения первого и второго набора с образованием армированной пряжи. Эти примеры, как предполагается, не являются ограничивающими, и ожидается, что и другие типы проводящей пряжи, не рассмотренные в явном виде, также могут быть пригодными для использования.

Пример класса волокон, которые демонстрируют как противомикробные, так и антистатические свойства, представляет собой X-Static®, доступный от Noble Biomaterials, Inc. Этот материал имеет слой серебра, связанный с поверхностью текстильного волокна, такого как нейлон. Волокна типа сердцевина-оболочка, в которых сердцевина представляет собой углерод, а оболочка представляет собой нейлон, также будут придавать антистатические свойства и могут подобным же образом включаться в трикотажное полотно по настоящему изобретению.

Соответствующая эластомерная пряжа для включения в трикотажное полотно по настоящему изобретению включает в себя эластановое волокно под торговым наименованием LYCRA®, доступное от INVISTA. Как используется в настоящем документе, эластомерная пряжа означают пряжу, состоящую из штапельного или сплошного волокна, которая имеет удлинение при разрыве, превышающее 100%, независимо от любого кручения, и которая, когда растягивается и отпускается, сокращается быстро и принудительно по существу до своей исходной длины.

Настоящее изобретение включает ткани, находящиеся в пределах сухой массы от примерно 3 до 8 унция/кв.ярд (от примерно 10,2 до 27,2 см/кв.м). Для рубашечной ткани соответствующая сухая масса может находиться в пределах от примерно 3 до 6 унция/кв.ярд (от примерно 10,2 до 20,4 г/кв.м) и может находиться в пределах по толщине от примерно 0,015 до 0,030 дюйм (от примерно 0,038 до 0,076 см). Сухая масса ткани может определяться с использованием процедур ASTM D-3776. Толщина ткани может определяться с использованием процедур ASTM D-1777.

Трикотажное полотно по настоящему изобретению конструируется из пряжи, которая состоит из однородной смеси целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон. Достижение сочетания термических свойств, заявляемых для тканей, описанных в настоящем документе, зависит от адекватного уровня смешивания. В одном из вариантов осуществления пряжа, отличающаяся достаточно однородными смесями целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон, может быть получена посредством объемного механического смешивания штапельных волокон с помощью хорошо известных способов перед операциями прочесывания и прядения пряжи или посредством объемного механического смешивания штапельных волокон до прочесывания и во время него, но перед прядением пряжи.

В другом варианте осуществления достаточно хорошо смешанная пряжа может быть получена посредством смешивания штапельных волокон с помощью использования смешивания на ленточной машине после отдельного прочесывания целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон, соответственно. В настоящем способе получения пряжи множество концов как целлюлозной, так и нейлоновой прочесываемой волокнистой ленты вытягиваются через последовательные наборы каландровых или промежуточных каландровых валков. Когда штапельные волокна в каждой волокнистой ленте ускоряются в каждом наборе промежуточных каландровых валков, индивидуальные волокна захватываются и разделяются из индивидуальных исходных концов и объединяются в новый общий конец. Это извлечение и повторное объединение индивидуальных штапельных волокон приводит к получению вытянутой отдельной кордной нити, где составляющие штапельные волокна являются до некоторой степени рандомизированными. Уровень смешивания, достигаемый таким образом, ниже, чем уровень, получаемый с помощью объемного механического смешивания штапельных волокон, но однородность смеси, соответствующая достижению сочетания термических свойств заявляемой ткани, может быть достигнута посредством использования множества проходов через ленточную машину. Таким образом, первый проход может объединять четыре целлюлозных и четыре нейлоновых кордных нити в одну вытянутую кордную нить, в то время как второй проход может объединять восемь смешанных кордных нитей после первого прохода в дополнительно вытянутую и смешанную одну кордную нить.

Как используется в настоящем документе, однородная смесь целлюлозных и нейлоновых штапельных волокон будет относиться к таким штапельным волокнам, которые смешиваются с помощью объемного механического способа либо до прочесывания, либо до прочесывания и во время него, или к целлюлозным и нейлоновым штапельным волокнам, которые, после раздельного прочесывания, но перед прядением пряжи, подвергаются двум или более проходам для смешивания на ленточной машине.

Поверхностная обработка или объемная обработка может также применяться к трикотажному полотну по настоящему изобретению. Эта поверхностная обработка или объемная обработка может включаться до такой степени, чтобы она не ухудшала функциональных особенностей, желаемых для ткани; например, химические добавки, такие как умягчители, водоотталкивающие агенты или химикалии для удаления пятен, должны быть гидрофильными по природе, если целью является сохранение или улучшение характеристик распределения влажности. Такая дополнительная поверхностная обработка или объемная обработка может добавлять различные функциональные свойства и может представлять собой обработку, имеющую противомикробную, антистатическую, инсектицидную стойкость, стойкость к образованию складок, огнестойкость, удаление пятен, грязеотталкивающую, маслоотталкивающую, водоотталкивающую способность, поглощение влаги, отталкивание влаги, эффективную сушку и/или гидрофобные рабочие характеристики.

Трикотажное полотно по настоящему изобретению может быть получено так, чтобы оно обладало сочетанием термозащитных свойств. Такие свойства могут характеризоваться и количественно определяться с использованием ряда различных процедур исследования, как приводится в различных стандартных исследованиях ASTM и NFPA, описанных далее.

Как нейлон 6,6, так и полиэстер имеют эквивалентные температуры плавления 260 градусов C. Однако волокно из нейлона 6,6 требует в 1,38 раза больше тепловой энергии, чем полиэстровые волокна для начала реакции плавления. Молекулярная структура полимеров, таких как полиэстер, разрушается, когда экспонируется для высоких температур. Когда молекулярная структура становится меньше, полимер сложного полиэфира плавится, течет и быстро стекает каплями. Это показано для 100% полиэстровых тканей и для смесей волокон, содержащих полиэстер. Когда полиэстер однородно смешивается с хлопком, полученная масса плавится и прилипает к поверхностям, находящимся в прямом контакте. 100% нейлоновая ткань будет также плавиться, стекать каплями и прилипать.

В ходе различных способов термических исследований композиции тканей по настоящему изобретению демонстрируют неожиданное термическое поведение, как показано визуальным наблюдением, при этом композитная структура ткани из однородной смеси с нейлоном и хлопком и полученная масса имеют внешний вид "без плавления". Хотя и без желания ограничиваться какой-либо конкретной теорией, предполагается, что нейлоновые волокна поглощают тепловую энергию, когда экспонируются для высоких температур. Молекулярная структура нейлонового полимера может увеличиваться по молекулярной массе и образовывать поперечные связи. Реакция поперечной сшивки при высокой температуре может заставлять нейлоновые волокна затвердевать и образовывать гели. Когда они однородно смешиваются или находятся в тесном контакте, нейлоновые волокна могут образовывать гели и могут образовывать углеродную сажу вокруг целлюлозных волокон. Целлюлозные волокна могут обугливаться и карбонизироваться внутри нейлоновой углеродистой сажи и могут образовывать совершенно новую структуру, которая быстро не разрушается, не усаживается, не плавится или не прилипает к коже того, кто в нее одет.

Тепловая энергия поглощается при образовании геля, обугливании и карбонизации. Варианты осуществления настоящего изобретения включают ткани, не показывающие признаков расплавленного поведения и демонстрирующие хорошую термическую изоляцию, как измерено с помощью исследований ASTM и NFPA. В таком варианте осуществления ткань во время термического исследования не должна показывать расплавленных капель, как было бы видно либо у тканей, изготовленных из 100%, либо в основном из термопластичных плавящихся волокон, подобных нейлону или полиэстеру.

Термозащитное трикотажное полотно по настоящему изобретению, например, может демонстрировать определенные характеристики термозащитных рабочих характеристик (TPP), когда их исследуют в соответствии с NFPA 2112 (Section 8.2). В одном из вариантов осуществления ткань по настоящему изобретению может демонстрировать значение коэффициента эффективности ткани (FFF), по меньшей мере, 2,0 (кал/см²)/(г/кв.ярд) (0,59 (кал/см²)/(г/кв.м)), когда ее исследуют в соответствии с термозащитной рабочей характеристикой, как цитируется в NFPA 2112 (Section 8.2), с прокладкой ¼ дюйма (0,64 см), и может демонстрировать значение коэффициента эффективности ткани (FFF), по меньшей мере, 1,0 (кал/см²)/(унция/кв.ярд) (0,29 (кал/см²)/(г/кв.м)), когда ее исследуют в соответствии с термозащитными рабочими характеристиками, как цитируется в NFPA 2112 (Section 8.2) без прокладки.

Термозащитные ткани по настоящему изобретению могут демонстрировать отсутствие плавления и стекания каплями и легкое разделение слоев, когда их исследуют на термическую стабильность, как цитируется в NFPA 1975 (Section 8.3). Ткани, которые демонстрируют отсутствие плавления или стекания каплями, когда экспонируются для пламени или тепла, являются особенно желательными для использования в предметах одежды, таких как футболки, поскольку эта характеристика уменьшает вероятность или тяжесть ожогов, которые могут произойти от расплавленных материалов.

Термозащитное трикотажное полотно по настоящему изобретению может демонстрировать определенные характеристики термической усадки, когда его исследуют в соответствии с NFPA 1975 (Section 8.2). В частности, ткани могут демонстрировать термическую усадку меньше примерно, чем 10% как в направлении петельных столбиков, так и в направлении петельных рядов. В одном из вариантов осуществления термическая усадка меньше пр