Трикотажное полотно и одежда нижнего слоя с улучшенными термозащитными свойствами, изготовленная из него - RU2494179C2

Описание

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 основетрикотажного 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, недемонстрирующее 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 нейлонав 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, водоотталкивающуюспособность, поглощениевлаги, 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 направлениипетельных столбиков, так и в направлениипетельных рядов. В одном из вариантов осуществления термическая усадка меньше примерно, чем 8%. В другом варианте осуществления термическая усадка меньше примерно, чем 6%.

В одном из вариантов осуществления трикотажное полотно по настоящему изобретению может быть получено так, чтобы оно обладало определенными дополнительными функциональными свойствами, относящимися к соответствующему их использованию в защитной одежде, такой как футболки. Такие дополнительные функциональные свойства могут также характеризоваться и количественно определяться с использованием нескольких различных процедур исследований, как приводится в различных дополнительных стандартных исследованиях ASTM, или в других исследованиях, также описываемых далее. Например, варианты осуществления настоящего изобретения могут демонстрировать определенные желательные характеристики стойкости к истиранию, прочности на продавливание и распределения влажности (например, времени сушки, вертикального и поверхностного впитывания и поглощающей способности).

Конструкция трикотажного полотна для одежды нижнего слоя может регулироваться для достижения определенных уровней рабочих характеристик и комфорта. В одном из вариантов осуществления отношение хлопок/нейлон поддерживается в конструкции трикотажного полотна в рекомендованных пределах так, чтобы поддерживать его желаемые свойства термической стойкости. Некоторые из конструкционных параметров, которые могут регулироваться для комфорта и рабочих характеристик, включают в себя желаемую массу ткани, отсчет пряжи, длину петли, тип петли, количество петельных столбиков и петельных рядов на дюйм и коэффициент заполнения и тому подобное. Факторы, влияющие на комфорт, включают свойства переноса влажности, то есть проницаемость для воздуха и скорость передачи паров влаги (MVTR), вертикальное впитывание,поверхностное впитывание, время поглощения, стабильность при растяжении и стабильность размеров, просто, чтобы назвать несколько факторов.

Относительно стойкости к истиранию, трикотажное полотно по настоящему изобретению может демонстрировать определенные свойства стойкости к истиранию, когда исследуют в соответствии с ASTM D-4966 с использованием тестера истирания Мартиндэйла. В частности, ткани в настоящем документе могут демонстрировать стойкость к истиранию Мартиндэйла больше, чем примерно 100000 циклов. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения может демонстрироваться стойкость к истиранию Мартиндэйла, которая больше примерно, чем 300000 циклов.

Относительно прочности на продавливание, трикотажное полотно по настоящему изобретению может демонстрировать определенные значения прочности на продавливание, когда его исследуют в соответствии с ASTM D-3787. Ткани по настоящему изобретению могут демонстрировать значения прочности на продавливание, по меньшей мере, примерно 60 фунтов, например, от примерно 70 до примерно 130 фунтов (примерно 24 кг, например, от примерно 28 до примерно 52 кг).

Относительно времени сушки, трикотажное полотно по настоящему изобретению может демонстрировать определенные рабочие характеристики сушки, когда его исследуют в соответствии с процедурой исследования эффективности сушки, приведенной далее. В частности, трикотажное полотно в настоящем документе могут демонстрировать (30-минутые) значения эффективности сушки, по меньшей мере, примерно 70%, например, от примерно 80% до 90%.

Относительно времени поглощения влажности, трикотажное полотно по настоящему изобретению может демонстрировать определенные рабочие характеристики поглощения, когда его исследуют в соответствии с процедурами исследования поглощения влажности, приведенными в настоящем документе. Время, которое необходимо трикотажному полотну для поглощения влажности, является показателем того, насколько быстро трикотажное полотно будет поглощать пот на коже. В частности, трикотажное полотно в настоящем документе может демонстрировать времена поглощения меньше, чем 15 секунд, более предпочтительно, меньше, чем 5 секунд.

Относительно площади поверхности, на которой впитывается влажность, трикотажное полотно по настоящему изобретению может демонстрировать определенные рабочие характеристики впитывания, когда его исследуют в соответствии с процедурами исследования поверхностного впитывания, приведенными в настоящем документе. Площадь поверхностного впитывания является показателем площади, по которой трикотажное полотно распределяет влажность для испарения. В частности, трикотажное полотно в настоящем документе может демонстрировать поверхностную площадь впитывания большую, чем 2,5 квадратных дюйма, более предпочтительно, большую, чем 4 квадратных дюйма (большую, чем 16,05 квадратного сантиметра, более предпочтительно, большую, чем 25,7 квадратного сантиметра).

Относительно высоты вертикального впитывания, на которую проникает влажность, трикотажное полотно по настоящему изобретению может демонстрировать определенные рабочие характеристики впитывания, когда его исследуют в соответствии с процедурами исследования вертикального впитывания, приведенными в настоящем документе. Время, необходимое для достижения конкретной высоты вертикального впитывания, является показателем скорости, с которой трикотажное полотно распределяет влажность по поверхности ткани для испарения. В частности, трикотажное полотно в настоящем документе может демонстрировать максимальную высоту вертикального впитывания 6 дюймов в пределах 30 минут, более предпочтительно, примерно за 10 минут.

При использовании ткани по настоящему изобретению одежда из основовязаного трикотажного полотна или ткани уточного вязания может производиться из таких конструкций, как гладкая вязка, вязка с перекидными петлями, вязка с прессовыми переплетениями, фанговая вязка, махровая вязка (с высокими петлями или с частичным вытягиванием петель), трикотажная ткань, изготовленная на интерлок-машинах, изнаночная вязка, трикотажное жаккардовое полотно, плоская вязка, вертелочное трикотажное полотно, миланский рубчик или трикотажная ткань, изготовленная на рашель-машинах. Такие ткани, связанные из смесовой пряжи, содержащей нейлоновые (а предпочтительно, из нейлона с высокой прочностью на разрыв) штапельные волокна и дополнительные целлюлозные штапельные волокна могут обеспечить характеристики, приписываемые целлюлозным волокнам, без отрицательных воздействий, возникающих в результате включения нейлоновых штапельных волокон. Когда такая ткань содержит относительно высокие количества целлюлозы по сравнению с нейлоном, как приводится в настоящем документе, такая ткань может обладать неожиданно желательным сочетанием свойств распределения влажности, стойкости к истиранию и термозащитных свойств, которые делают такие ткани особенно пригодными для использования в такой одежде, как футболки.

Способы исследования

Способы исследования, используемые для определения различных композиционных, структурных и функциональных характеристик и особенностей трикотажного полотна по настоящему изобретению, сводятся к следующему: когда способы исследования ASTM или NFPA идентифицируют в настоящем документе посредством числовых обозначений, официальное описание каждого такого исследования, как предусмотрено American Society for Testing amd Materials or the National Fire Protection Association, включается в настоящий документ в качестве ссылки.

Исследования структуры/композиции

A) Масса ткани - ASTM D-3776

Массу или сухую массу трикотажной ткани определяют посредством взвешивания образцов известной площади и вычисления массы или сухой массы в терминах унция/кв.ярд(г/кв.м) в соответствии с процедурами настоящего стандартного способа исследования.

B) Толщина ткани - ASTM D-1777

Толщину ткани определяют посредством измерения расстояния от одной поверхности ткани до противоположной поверхности ткани с помощью образца ткани при стандартном ограничивающем давлении в соответствии с процедурами настоящего стандартного способа исследования.

C) Отношение волокон в смеси - ASTM D-629

Настоящий способ исследований покрывает процедуры определения композиции смеси волокон для смесей ряда типов волокон, включая хлопок и нейлон.

Функциональные исследования (механические и термические свойства)

A) Стойкость к истиранию - ASTM D-4966

Настоящее исследование включает в себя использование "Martindale Abrasion Tester". Это устройство сконструировано для получения контролируемой величины разнонаправленного истирания между поверхностью ткани и кроссбредной шерстяной абразивной тканью при сравнительно низком давлении до разрушения ткани или до тех пор, пока не произойдет неприемлемое изменение цвета или внешнего вида.

B) Прочность на продавливание - ASTM D-3787

Настоящее исследование измеряет силу, необходимую для продавливания трикотажного полотна. Образчик материала зажимают над диафрагмой, которая надувается до тех пор, пока образчик не продавливается. Прочность на продавливание представляет собой давление, при котором ткань продавливается. Прочность на продавливание является мерой того, насколько легко через трикотажное полотно может проникать твердый круглый объект. Более высокая прочность на продавливание указывает на ткань, которая является более стойкой к продавливанию.

C) Эффективность сушки

Для определения времени сушки, кондиционированные образцы взвешивают с использованием лабораторных весов с точностью 0,001 г. Образчик ткани удаляют с чашки весов, и одну каплю воды помещают на чашку весов и взвешивают. Затем образчик ткани помещают на чашку весов поверх воды и в контакте с нею. Через две минуты влажный образчик ткани взвешивают для получения влажной массы, и повторные взвешивания повторяют через двухминутные интервалы в течение общего времени исследования в тридцать минут. Если весы снабжаются колпаком, дверцы колпака держат открытыми во время всего исследования. В качестве вывода из исследования вычисляют общую эффективность сушки как процент воды, которая покидает влажный образец через время сушки 30 минут.

D) Исследование поглощения влажности - модифицированное AATCC 79-2000

Поглощение является мерой склонности ткани к впитыванию воды. Предписанное количество воды из измерительной пипетки капают на ткань с фиксированной высоты, на ткань, установленную на пяльцах, при этом изнанка ткани смотрит наружу. AATCC 79 модифицируют посредством использования фиксированного объема воды, 0,2 мл (0,2 см³), и высоты капания 5 см (приблизительно 2 дюйма). Капля определяется как поглощенная, когда не имеется наблюдаемой лужицы или блеска на поверхности ткани. Время, необходимое для поглощения капли, отмечается как время поглощения (секунды). Время поглощения является показателем способности ткани к поглощению пота.

E) Исследование поверхностного впитывания - модифицированное AATCC 79-2000

Площадь, на которой ткань может распределять воду, является показателем площади, доступной для испарения и сушки. Дополнительное измерение получают с использованием модифицированного исследования поглощения AATCC 79-2000, описанного выше в функциональном исследовании (D), и определяют как площадь поверхностного впитывания. После того как вода поглощается тканью и время от начала нанесения воды достигает 1 минуты, измеряют номинальную влажную площадь (главная ось × малая ось) и регистрируют ее как поверхностную площадь впитывания (квадратные дюймы (квадратные сантиметры)). Площадь поверхностного впитывания является показателем площади, на которой ткань может распределять влажность, и площади, доступной для испарения.

F) Исследование вертикального впитывания

Исследование вертикального впитывания используют для определения высоты впитывания и времени впитывания при указанной высоте для оценки рабочих характеристик распределения влажности, которых можно ожидать от одежды, изготовленной из исследуемой ткани, которые она может демонстрировать в течение присутствия различных уровней физической активности и условий окружающей среды. Ткань кондиционируют перед исследованием в соответствии с модифицированной версией ASTM D1776 при 21°C и 65% относительной влажности в течение минимум 16 часов. Образчик ткани 1×9 дюймов (2,54×22, 86 сантиметра) с большим размером, соответствующим направлению петельных рядов, суспендируют вертикально и подвешивают с помощью защелки. Свободный конец образчика ткани взвешивают, поместив в дистиллированную воду, так что 2,5 дюйма (6,35 сантиметра) ткани погружают в течение одного часа. Через указанные интервалы времени высоту воды, которая поступает в образчик ткани, измеряют и регистрируют. Общую высоту впитывания измеряют как максимальную высоту, достигаемую через один час. Исследуемую воду между измерениями образцов выливают, и новый, чистый химический стакан со свежей дистиллированной водой используют для каждого нового образца.

G) Исследование вертикального горения - ASTM D-6413-1999

Настоящее исследование определяет, будет ли ткань воспламеняться и продолжать гореть после экспонирования для источника воспламенения и используется для определения того, является ли ткань воспламеняемой. Способ исследования устанавливает критерии относительно того, как должно осуществляться исследование посредством указания размера образца, количества опытов, типа пламени и тому подобного. Ткань помещают в держатель, который подвешен вертикально над пламенем топлива с высоким содержанием метана, в течение 12 секунд. Измерения, проделанные как часть этого исследования, включают значения для времени, когда ткань продолжает гореть после удаления источника пламени (после пламени, в секундах); продолжительность времени, когда ткань продолжает тлеть после гашения пламени (последующее тление в секундах); длину ткани, которая повреждается (длина обугленности в дюймах (сантиметрах)); и наблюдение свойств плавления и стекания каплями.

H) Термозащитные рабочие характеристики (TPP) - NFPA 2112 (Section 8.2)

Настоящее исследование измеряет величину термической защиты, которую ткань может обеспечить тому, кто в нее одет, в случае вспышки пламени. Оценку TPP определяют как энергию, необходимую для того, чтобы вызывать наступление ожога второй степени на ткани человека, когда на человеке надета ткань. При исследовании TPP объединенный радиантный и конвективный источник тепла направляют на секцию исследуемого образчика ткани, установленного в горизонтальном положении, при заданном тепловом потоке (как правило, 2 кал/см²/сек). Исследование измеряет переносимую тепловую энергию от источника через образчик с использованием калориметра с медным бруском. Исследование TPP может осуществляться с прокладкой ¼ дюйма(0,64 см) или без прокладки между тканью и калориметром с медным бруском. Конечный момент исследования характеризуется временем (время TPP), необходимым для достижения пересказанного ожога кожи второй степени, с использованием упрощенной модели, разработанной Stoll & Chianta, "Transactions New York Academy Science", 1971, 33 p 649. Величину, приписываемую образчику в этом исследовании, обозначаемую как оценка TPP, вычисляют посредством умножения приложенного теплового потока на время окончания исследования, она представляет собой общую тепловую энергию, которую может выдержать образчик до того, как ожидается ожог второй степени. Более высокие оценки TPP означают лучшие рабочие характеристики изоляции.

I) Термическая усадка - NFPA 1975 (Section 8.2)

Исследование термической усадки исследует, как материал одежды будет реагировать, когда он экспонируется для высоких температур и будет ли одежда по существу садиться или может ли она прилипнуть к коже того, кто в нее одет. Образчики ткани помещают в печь и подвешивают с помощью металлических крючков сверху. Они экспонируются для температуры исследования 500°F (260°C) в течение 5 минут. Непосредственно после экспонирования образчик вынимают из печи и исследуют на признаки плавления, стекания каплями, разделения или воспламенения. Процент изменения размеров по ширине и по длине для каждого образчика вычисляют, и результаты выражают как среднее значение для трех образчиков в каждом направлении. Термическая усадка больше, чем 10 процентов может вносить вклад в тяжесть ожога из-за увеличения теплопереноса, ограничения движения тела или открытых разрывов ткани.

J) Термическая стабильность - NFPA 1975 (Section 8.3)

Образчики ткани складывают пополам; зажимают между двумя стеклянными пластинками с некоторым грузом поверх и помещают в печь при 500°F (260°C) в течение шести часов. После шестичасового экспонирования ткань, сложенную между стеклянными пластинками, удаляют из печи и позволяют им охлаждаться. Затем ткань удаляют из стеклянных пластинок и наблюдают разрушение, плавление и размягчение материала. Эти исследования оценивают, как именно материал одежды реагирует на сильный нагрев, который может происходить во время вспышки пламени, и может ли одежда прилипать к коже того, кто в нее одет. NFPA 1975 (Section 8.3) требует, чтобы слои образца ткани не прилипали друг к другу или к стеклу, и чтобы ткань не показывала признаков плавления или воспламенения.

K) Высокотемпературная автоматическая домашняя стирка вязаного и тканого материала - модифицированное AATCC 135-2000

Настоящий способ модифицируют для исследования свойств рабочих характеристик, которые зависят от характеристик поверхности ткани, и он конструируется для удаления остатков моющих средств, которые осаждаются искусственно в лабораторных условиях. Модификации AATCC 135-2000 (Таблица I (1, V, Aiii)), которые используют, включают: (i) использование меньшего количества моющего средства для уменьшения остаточного осаждения моющего средства; (ii) отдельные стирки, без моющего средства, балласта из сходного типа материала, образчика ткани, как перед стиркой, периодически, так и перед конечной стиркой для удаления остаточных химикалиев; и (iii) осуществление конечной стирки без моющего средства/кислоты/умягчителей. Каждый образец трикотажного полотна помещают в стандартную стиральную машину и стирают в течение нормального машинного цикла с использованием температуры воды 140°F и AATCC Standard Detergent 124, полощут с использованием воды при 105°F (40 градусов Цельсия) и помещают в стандартную сушку после конечного отжима. Используемые настройки сушки представляют собой сушку при средней температуре при настройках постоянного давления. Осуществляют шесть циклов стирки и сушки, шестую стирку - без моющего средства. Все исследования распределения влажности (поглощения влажности, поверхностного впитывания, вертикального впитывания и эффективности сушки) осуществляют с использованием этой процедуры.

ПРИМЕРЫ

Следующие далее примеры иллюстрируют, но не ограничивают настоящее изобретение. Особенно преимущественные признаки настоящего изобретения можно увидеть в сравнении со сравнительными примерами, которые не обладают отличительными характеристиками настоящего изобретения.

Ткани вяжут с использованием обычных трикотажных конструкций, как показано ниже, а затем подвергают различным исследованиям и оценивают на термические рабочие характеристики. Такие ткани получают следующим образом:

Пряжу 30s/1 (отсчет хлопка 30, однониточная) получают для трех различных отношений однородной смеси нейлоновых/хлопковых штапельных волокон, номинально, 50/50, 40/60 и 30/70, с использованием обычного способа прядения пряжи. (Отсчет хлопка представляет собой обычную систему нумерации пряжи и основан на единичной длине 840 ярдов (767,8 метров), и отсчет пряжи равен количеству 840-ярдовых (767,8-метровых) мотков, необходимому для получения массы в один фунт (четыреста грамм). В этой системе, чем выше номер, тем тоньше пряжа. Моток представляет собой непрерывную нить пряжи в форме сжатого клубка. Его наматывают на бобину, окружность которой обычно составляет 45-60 дюймов (101-152 сантиметра). Пряжу прядут из объемного, механически смешанного штапельного волокна из хлопкового и синтетического волокна. Нейлоновое штапельное волокно 1,7 dpf, Type 420 используют в этих смесях и коммерчески получают с помощью INVISTA™ S. á. I., Three Little Falls Center, 2801 Centerville Road, Wilmington, Delaware USA 19808.

Три различных смесовых ткани получают в виде простой конструкции джерси с использованием кругловязальной машины. Смесовые ткани получают из отношения смешивания нейлон/хлопок, как описано выше. Детали трикотажной ткани перечислены ниже:

- Длина петли: 0,105 дюйма (0,267 сантиметра)

- Петельные столбики на дюйм (wpi): 32 (Петельные столбики на сантиметр: 12,6)

- Петельные ряды на дюйм (cpi): 53 (Петельные ряды на сантиметр: 20,9)

- Масса ткани (унция/кв.ярд): 3,65 (Масса ткани (г/кв.м): 12,48)

Ткани отбеливают, очищают, а затем красят как полотно в "песочный" цвет с использованием двухстадийной процедуры окрашивания. Хлопковую часть окрашивают первой с использованием реагирующих с волокном красителей Procion®, полученных от Huntsman Chemical. Нейлоновую часть окрашивают второй с использованием кислотного красителя Lanaset®. После промывки водой, окрашенное изделие обрабатывают затем гидрофильным умягчителем ткани. Это процедура окраски также может осуществляться в одностадийном способе окраски. Затем окрашенную трикотажную ткань отделывают на сушильно-ширильной машине при температуре 340°F (153 градуса Цельсия) в течение 2 минут. Ткани из смеси нейлон/хлопок могут подвергаться воздействию дополнительной стадии компактирования. Масса отделанной ткани для всех трех смесовых тканей номинально находится в пределах от 3,80 унция/кв.ярд до 5,2 унция/кв.ярд (от 13 г/кв.м до 17,78 г/кв.м).

Описание содержания волокон и характеристик плавления и стекания каплями для различных тканей, оцениваемых с помощью нескольких различных исследований термических свойств, представлены и сведены вместе в таблице 1.

50% хлопок/50% нейлон (сравнительный образец A), 60% хлопок/40% нейлон (пример 1) и 70% хлопок/30% нейлон (пример 2), все, не показывают признаков плавления или стекания каплями в трех исследованиях из исследований термических свойств: при исследовании вертикального горения, термозащитных рабочих характеристик и термической усадки. Из оцениваемых смесей хлопок/нейлон только 60% хлопок/40% нейлон (пример 1) и 70% хлопок/30% нейлон (пример 2) дают приемлемые рабочие характеристики при наиболее важном исследовании термической стабильности, которые специально конструируются для определения потенциальной возможности для прилипания материалов к коже того, кто в них одет. Ни одна из этих смесей не показывает видимых признаков плавления или стекания каплями, и не прилипает ни к стеклу, ни сама к себе, как иллюстрируется после экспонирования при исследовании термической стабильности на фигуре 1. В противоположность этому, смесь с содержанием 50% нейлона (сравнительный пример A), как обнаружено, является неприемлемой. 100% нейлоновый образец (сравнительный пример E) показывает четкие видимые признаки плавления. Хотя 50% образец (сравнительный пример A) не показывает очевидных признаков плавления и не слипается жестко со стеклом или сам с собой, слои ткани не разделяются легко и имеются признаки размягчения, как определяют с помощью микроскопического исследования.

В качестве сравнения 100% полиэстровую ткань (сравнительный пример D) и ткань 50% хлопок/50% полиэстер (сравнительный пример B) также оценивают (обе приводятся в таблице 1). Обе показывают неприемлемое поведение, при этом 100% полиэстровый образец плавится, и оба они слипаются со стеклом и сами с собой. Также невозможно разделить слои ткани для любого примера, содержащего полиэстер. Таким образом, ясно, что такой же уровень защиты для кожи того, кто одет в соответствующую одежду, против плавления и стекания каплями, как дают смеси хлопок/нейлон, не может достигаться посредством замены нейлона эквивалентным количеством полиэстера.

Таблица 2 представляет результаты множества сравнительных примеров, в которых получают трикотажное полотно конструкции, сходной с теми, которые характеризуются в таблице 1, за исключением того, что стандартная нейлоновая комплексная нить и хлопковая пряжа вяжутся параллельным образом вместо использования смесовой пряжи. Детали используемых конструкций трикотажа включены в таблицу 2. Результаты сравнительных примеров E-I демонстрируют, что эквиваленты поведения без плавления/стекания каплями, достигаемого с помощью однородно смешанной пряжи NYCO из 30% и 40% нейлона (примеры 1 и 2 из таблицы 1, соответственно), могут воспроизводиться только при содержаниях нейлона меньших, чем 15% (сравнительный пример I) в случае несмесовой пряжи. Результаты из таблицы 1 и 2 вместе ясно показывают критическую важность использования пряжи, полученной из однородной смеси составляющих волокон.

Таблица 3 представляет термозащитные свойства таких же хлопковых/нейлоновых тканей, как те, которые описаны в таблице 1 (примеры 1 и 2 и сравнительный пример A), более легкой хлопковой/нейлоновой ткани (пример 3) и коммерчески доступной на 100% полиэстровой, хлопковой и огнестойкой ткани для футболок (сравнительные примеры D и J-L), как измерено при исследовании термозащитных рабочих характеристик с прокладкой ¼ дюйма (0,64 см) между образчиками ткани и медным калориметром, как исследуют в соответствии с NFPA 2112 (Section 8.2).

Термическая изоляция смесей NYCO является превосходной, с оценками TPP, сравнимыми со 100% хлопковым трикотажем (сравнительный пример J) и трикотажем NOMEX® (сравнительный пример K), и четко превосходят плохие оценки TPP, получаемые с помощью 100% полиэстрового трикотажа (сравнительный пример D) и трикотажа из модакрильной FR смеси (сравнительный пример L). Значение коэффициента эффективности ткани (FFF) делит оценку TTP на массу ткани как сравнение термозащитной эффективности материала. Значения FFF того же порядка, что и для 100% хлопкового (сравнительный пример E) и NOMEX® (сравнительный пример F) трикотажа со значениями FFF выше 2,0 (кал/см²)(унция/кв.ярд) (0,59 (кал/см²)/(г/кв.м)). Значения FFF также четко превосходят 100% полиэстровый трикотаж (сравнительный пример D) и трикотаж из модакрильной FR смеси (сравнительный пример L), которые меньше, чем 1,0 (кал/см²)/(унция/кв.ярд) (0,29 (кал/см²)/(г/кв.м)). В дополнение к отсутствию плавления и стекания каплями, трикотажные изделия по настоящему изобретению работают с эффективностью, сравнимой с известными коммерческими трикотажными изделиями, демонстрируя превосходную термическую изоляцию, и превосходят некоторые из доступных коммерческих трикотажных FR изделий.

Исследование термозащитных рабочих характеристик в соответствии с NFPA 2112 (Section 8.2) может осуществляться в двух конфигурациях, с прокладкой ¼ дюйма (0,64 см) и без нее. В конфигурации, обсуждаемой выше, прокладку ¼ дюйма (0,64 см) помещают между образцом ткани и термическим сенсором для моделирования нормального прилегания одежды, а также, чтобы позволить ткани достигнуть такой же высокой температуры, как случилось бы при реальном соприкосновении с пламенем. Когда исследование термозащитных рабочих характеристик осуществляют в конфигурации с прокладкой ¼ дюйма (0,64 см), образчик материала окружен воздухом и поглощает полную тепловую энергию для экспонирования при исследовании. Конфигурация с прокладкой ¼ дюйма (0,64 см) представляет наиболее сложные условия исследования для оценки термоизоляционных рабочих характеристик различных материалов и целостности ткани от термической нагрузки. Когда исследование термозащитных рабочих характеристик осуществляют в конфигурации без прокладки ¼ дюйма (0,64 см), образчик материала находится в контакте с медным калориметром, который действует в качестве стока для тепла и оттягивает тепловую энергию от образчика материала, и замедляет реакцию материала на соприкосновение с тепловой энергией. Конфигурация без прокладки ¼ дюйма (0,64 см) является полезной при оценке целостности ткани и поведения крайнего внутреннего слоя, который мог бы находиться в непосредственном контакте с кожей.

Таблица 4 представляет термозащитные свойства такой же хлопковой/нейлоновой ткани, как описано в таблице 1 (пример 1), более легкой ткани, 50% хлопка/50% нейлона (пример 3 и сравнительный пример 0), и коммерчески доступных тканей для футболок из 85% полиэстера/15% хлопка, 100% полиэстера, хлопка и огнестойкой ткани (сравнительные примеры C, D, и J-N), как измеряют при исследовании термозащитных рабочих характеристик без прокладки ¼ дюйма (0,64 см) между образчиком ткани и медным калориметром, как исследуют в соответствии с NFPA 2112 (Section 8.2). Термическая изоляция смесей NYCO является приемлемой, при этом оценки TPP находятся в диапазоне 100% хлопкового трикотажа (сравнительный пример J) и трикотажа NOMEX® (сравнительный пример K) и выше, чем оценки TPP, получаемые для 100% полиэстрового трикотажа (сравнительный пример D) и трикотажа из модакрильной FR смеси (сравнительные примеры L-N). Значение коэффициента эффективности ткани (FFF) делит оценку TTP на массу ткани, как сравнение термозащитной эффективности материала. Значения FFF, когда их исследуют в конфигурации без прокладки ¼ дюйма (0,64 см), имеют тенденцию к прямой зависимости от массы ткани, таким образом, оценка FFF выше 1,0 является приемлемой. Значения FFF для трикотажа NYCO выше 1,0 (кал/см²)/(унция/кв.ярд) (0,29 (кал/см²)/(г/кв.м)) и, таким образом, являются приемлемыми. 100% хлопковый трикотаж (сравнительный пример J) и трикотаж NOMEX® (сравнительный пример K) также имеют значения FFF выше 1,0 (кал/см²)/(унция/кв.ярд) (0,29 (кал/см²)/(г/кв.м)). В противоположность этому, значения FFF для 100% полиэстрового трикотажа (сравнительный пример D) и для трикотажа из модакрильной FR смеси (сравнительные примеров L-N) меньше, чем 1,0 (кал/см²)/(унция/кв.ярд) (0,29 (кал/см²)/(г/кв.м)). Трикотаж NYCO, 100% хлопковый трикотаж (сравнительный пример J) и трикотаж NOMEX® (сравнительный пример K) - все они сохраняют целостность их ткани и не имеют открытых разрывов во время соприкосновения с теплом. В противоположность этому, 100% полиэстровый трикотаж (сравнительный пример D) плавится, и в нем образуются открытые разрывы, а трикотаж из FR модакрильной смеси (сравнительные примеры L-N) разрушается, и в нем появляются открытые разрывы при соприкосновении с теплом. Более высокие значения FFF для трикотажа NYCO, для 100% хлопкового трикотажа (сравнительный пример J) и трикотажа NOMEX® (сравнительный пример K) отражают сохранение целостности ткани при тепловой нагрузке. Более низкие значения FFF для 100% полиэстрового трикотажа (сравнительный пример D) и трикотажа из FR модакрильной смеси (сравнительные примеры L-N) отражают отсутствие целостности ткани при тепловой нагрузке. В дополнение к отсутствию плавления и стекания каплями, трикотаж по настоящему изобретению работает с эффективностью, сравнимой с известными коммерческими трикотажными тканями, демонстрируя превосходные термоизоляционные рабочие характеристики и сохраняя целостность ткани, и имеют более высокие рабочие характеристики, чем 100% полиэстровый трикотаж и некоторые из доступных коммерческих FR трикотажных тканей.

Таблица 5 представляет свойства термической усадки таких же хлопковых/нейлоновых тканей, которые описаны в таблице 1 (примеры 1 и 2 и сравнительный пример A), более легкой хлопковой/нейлоновой ткани (пример 3) и коммерчески доступной ткани, 50% полиэстер/50% хлопок, 100% полиэстровой, хлопковой ткани и огнестойкой ткани для футболок (сравнительные примеры B-D и J-N), как измерено при исследовании термической усадки, как исследуют в соответствии с NFPA 1975 (Section 8.2). Термическая усадка смесей NYCO является превосходной, при этом усадка примерно равна и меньше, чем 6% и намного меньше максимального требования 10%. 100% хлопковый трикотаж (сравнительный пример J) и трикотаж NOMEX® (сравнительный пример K) также демонстрируют низкую усадку при соприкосновении с большим количеством тепла. При этом трикотаж из модакрильной FR смеси (сравнительный пример L-N) демонстрирует чрезвычайно высокую усадку. В дополнение к отсутствию плавления и стеканию каплями, трикотажные ткани по настоящему изобретению имеют превосходные рабочие характеристики термической усадки и сравнимы с известными коммерческими трикотажными тканями, демонстрируя превосходные термические рабочие характеристики, и превосходят некоторые из доступных коммерческих трикотажных FR тканей.

Достижение приемлемых свойств плавления/стекания каплями и термозащитного поведения не предполагает никакого минимального содержания нейлона в смеси для ткани. Однако другие рабочие характеристики, такие как прочность ткани, стойкость к истиранию и распределение влажности, которые могут потребоваться для того, чтобы они удовлетворяли военным спецификациям или предпочтениям потребителя, могут достигаться посредством добавления нейлона к смеси для ткани, как демонстрируется в таблицах 6 и 7.

Таблица 6 показывает воздействие на прочность на продавливание при добавлении нейлона с высокой прочностью на разрыв к смеси для ткани. Как показано, прочность на продавливание увеличивается, когда увеличивается количество нейлона с высокой прочностью на разрыв в смеси (пример 2, пример 1, сравнительный пример A). Данные по прочности на продавливание нормируются, чтобы учесть различия в массе тканей. При сравнении нормированных результатов по прочности на продавливание для смесей волокон синтетическое волокно/хлопок или собственно FR волокно со смесями с нейлоном с высокой прочностью на разрыв показывает увеличение прочности от 15,8 до 100%. По сравнению с коммерчески доступной хлопковой смесью и трикотажными FR тканями, трикотажные ткани по настоящему изобретению достигают высокого отношения прочности к массе, позволяя получить более легкую ткань с прочностью на продавливание гораздо выше приемлемого уровня 60 фунтов (24 кг).

Данные по стойкости к истиранию могут использоваться для предсказания рабочих характеристик износостойкости для ткани. Когда к смеси для ткани добавляют любое количество нейлона с высокой прочностью на разрыв, стойкость к истиранию увеличивается (пример 2, пример 1, сравнительный пример A). Стойкость к истиранию других синтетических смесей, повсеместно используемых в трикотажном полотне (таких как полиэстровые или собственно FR волокна, такие как модакрильные), значительно ниже, по сравнению с тканями сходной массы, содержащими нейлон с высокой прочностью на разрыв (пример 3 по сравнению со сравнительным примером B, пример 1 по сравнению со сравнительными примерами L, M, N, P). Более легкие ткани с более высокой нормированной прочностью на продавливание и стойкостью к истиранию могут конструироваться с использованием нейлона с высокой прочностью на разрыв по сравнению с более тяжелыми 100% хлопковыми тканями, тканями из 50% полиэстера/50% хлопка, и тканями из модакрильной смеси (пример 3 по сравнению со сравнительными примерами B, P, L, M). Даже для малой массы ткани трикотажные ткани по настоящему изобретению достигают стойкости к истиранию намного больше 100000 циклов.

Рабочие характеристики распределения влажности связаны с получаемым комфортом при ношении тканей и характеризуются посредством измерения вертикального и поверхностного впитывания, поглощения и эффективности сушки. Все ткани с результатами, перечисленными в таблице 7, стирают 5 раз согласно AATCC 135 Table 1 (1, V, A, iii) с одним дополнительным циклом стирки без моющего средства. Дополнительный цикл осуществляют для удаления с ткани любого остаточного моющего средства, которое может повлиять на результаты впитывания и поглощения.

Как иллюстрируется в таблице 7, для всех хлопковых/нейлоновых тканей, время поглощения для измерения поглощения капли воды в ткани является очень коротким (1 секунда). Все сравнительные примеры без какого-либо содержания нейлона имеют гораздо большие времена поглощения. Такая же тенденция видна и при поверхностном впитывании. Поверхностное впитывание представляет собой площадь в ткани, которая поглощает измеренную каплю воды и распределяет воду по поверхности ткани. Опять же, все сравнительные примеры без какого-либо содержания нейлона, показанные в таблице 7, имеют меньшую площадь впитывания. Трикотажные ткани по настоящему изобретению демонстрируют времена поглощения намного ниже 15 секунд и намного больше 2,5 дюйма (6,35 см) для площади поверхностного впитывания.

Таблица 7 показывает скорость вертикального впитывания, при котором вода будет распространяться вертикально вверх по такому же хлопковому/нейлоновому трикотажному полотну, которое описывается в таблице 1 (примеры 1 и 2 и сравнительный пример A), по более легкой хлопковой/нейлоновой ткани (пример 3) и по коммерчески доступной ткани, 50% полиэстер/50% хлопок, по хлопковой и огнестойкой ткани для футболок (сравнительные примеры B, P, L и M). Чем больше скорость впитывания, тем быстрее вода распространяется по ткани и становится доступной для испарения с поверхности ткани. Высота вертикального впитывания для хлопковой/нейлоновой ткани (примеры 1-3 и сравнительный пример A), для всех, достигает полной высоты образца 6 дюймов (15,2 сантиметра) за 10 минут. Все сравнительные примеры (сравнительные примеры B, P, L и M) без какого-либо содержания нейлона показывают существенно более низкие скорости впитывания и не достигают впитывания на всю высоту даже через 60 минут. Трикотаж по настоящему изобретению демонстрирует времена вертикального впитывания гораздо ниже 30 минут для достижения полной высоты образца ткани 6 дюймов (15,2 сантиметра).

Эффективность сушки или то, насколько быстро ткань будет высыхать после поглощения пота или влажности, является очень важным исследованием для комфорта при ношении ткани. Как видно в таблице 7, эффективность сушки увеличивается, когда увеличивается содержание нейлона, при сходных массах/конструкциях ткани (пример 2, пример 1, сравнительный пример A). Более легкая ткань, содержащая нейлон (пример 3), показывает влияние более высокого содержания нейлона плюс массы ткани при более открытой конструкции трикотажа. Все сравнительные примеры без нейлона имеют более низкую эффективность сушки/скорость сушки. Трикотаж по настоящему изобретению демонстрирует эффективность сушки гораздо ниже 70% через 30 минут.

Реферат

Предложены трикотажное полотно и военная одежда, такая как футболки, изготовленная из него. Ткани состоят из смешанной пряжи, изготовленной в результате однородного сочетания штапельных волокон из нейлона и хлопка. Такие ткани содержат массовое отношение хлопка к нейлону, которое находится в пределах от примерно 55:45 до примерно 85:15, и эти ткани также имеют массу, находящуюся в пределах от примерно 3 до примерно 8 унция/кв.ярд. Трикотажное полотно этого типа обладает заданным сочетанием хороших термозащитных свойств, обеспечиваемых тем, что достигается указанный высокий уровень однородности смешивания штапельных волокон вместе с очень полезными свойствами стойкости к истиранию, прочности на продавливание и времени сушки. 10 н. и 30 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 табл.

Формула