УСТОЙЧИВЫЕ К РАЗРЕЗАНИЮ ПРЯЖА, МАТЕРИАЛ И ПРЕДМЕТ ОДЕЖДЫ Российский патент 2002 года по МПК D02G3/04 D03D15/00 A41D19/15 

Изобретения касаются устойчивых к разрезанию пряжи, материала и предмета одежды.

Известна устойчивая к разрезанию пряжа, содержащая параарамидные волокна (WO 90/03462 A1, 05.04.1990).

Известен устойчивый к разрезанию материал, выполненный из пряжи, содержащей параарамидные волокна (WO 90/03462 A1, 05.04.1990).

Известен устойчивый к разрезанию предмет одежды, изготовленный из пряжи, содержащей параарамидные волокна (WO 90/03462 A1, 05.04.1990).

Материалы, используемые для изготовления предметов одежды, устойчивых к разрезанию, достаточно жесткие и объемные из-за понятной необходимости использования прочных нитей с высокими значениями модулей. Совершенно очевидно, что предметы одежды, устойчивые к разрезанию, такие как: перчатки, фартуки и защитные нарукавники, изготавливали из жестких нитей, из которых получаются жесткие и неудобные материалы, грубые на ощупь, и что модификация нитей, приводившая к получению материалов с повышенной устойчивостью к разрезанию, приводила к созданию материалов, которые были даже более жесткие и более неудобные.

Задачей изобретений является создание устойчивых к разрезанию пряжи, тканого и трикотажного материала и предмета одежды, обладающих повышенной устойчивостью к разрезанию, с обеспечением их мягкости на ощупь и комфортности.

Этот технический результат достигается тем, что пряжа с линейной плотностью 150-5900 дтекс и коэффициентом крутки менее 26 содержит параарамидные штапельные волокна, имеющие линейную плотность 3-6 дтекс и штапельную длину 25-152 мм.

Коэффициент крутки пряжи может быть равен 15-22.

Штапельные волокна пряжи могут иметь линейную плотность 4-5 дтекс, а коэффициент крутки - 15-22.

В материале данный технический результат достигается тем, что материал имеет поверхностную плотность массы 135-1017 г/м² и изготовлен из пряжи с линейной плотностью 150-5900 дтекс и коэффициентом крутки менее 26, которая содержит параарамидные штапельные волокна, имеющие линейную плотность 3-6 дтекс и штапельную длину 25-152 мм.

Материал может быть выполнен в виде ткани или трикотажного полотна, а линейная плотность штапельных волокон может быть равна 4-5 дтекс.

Коэффициент крутки пряжи составляет 15-22.

Указанный технический результат в предмете одежды, устойчивом к разрезанию, достигается тем, что он изготовлен из пряжи с линейной плотностью 150-5900 дтекс и коэффициентом крутки менее 26, которая содержит параарамидные штапельные волокна, имеющие линейную плотность 3-6 дтекс и штапельную длину 25-152 мм.

Предмет одежды изготовлен из материала, имеющего поверхностную плотность массы 135-1017 г/м².

Предмет одежды выполнен в виде перчаток.

Пряжа материала предмета одежды выработана из штапельных волокон с линейной плотностью 4-5 дтекс.

Коэффициент крутки пряжи в материале предмета одежды равен 15-22.

На практике решаются задачи создания защитной одежды, обладающей комфортом и имеющей эффективность; и значительные усилия были направлены на повышение эффективности при сохранении комфорта. Настоящее изобретение представляет как раз такое усовершенствование в области создания материалов и предметов одежды, обладающих устойчивостью к разрезанию. При применении настоящего изобретения можно повысить устойчивость к разрезанию и сохранить комфорт, обеспечиваемый материалами и предметами защитной одежды такими, как устойчивые к разрезанию перчатки.

Было установлено, что предметы защитной одежды, изготовленные из пряжи из параарамидных волокон, мягче, если изготовлены из пряжи с малой степенью крутки. Более того, было установлено, что устойчивость к разрезанию ткани таких изделий не зависит от степени крутки, сообщенной пряже в этой ткани, и что устойчивость к разрезанию ткани повышается путем увеличения линейной плотности отдельных волокон, используемых в пряже.

Под параарамидными волокнами понимаются волокна, изготовленные из параарамидных полимеров: поли(п-фенилентерефталамид) (PPD-T)- предпочтительный параарамидный полимер. Под PPD-T понимается гомополимер, полученный в результате полимеризации (при соотношении: моль - моль) п-фенилендиамина и терефталойлхлорида, а также сополимеры, полученные путем введения небольших количеств других диаминов с п-фенилендиамином и небольших количеств двукислотных хлоридов с терефталойлхлоридом. Как правило, другие диамины и другие двукислотные хлориды могут быть использованы в количествах до приблизительно 10 молевых процентов п-фенилендиамина или терефталойлхлорида или возможно в несколько большей концентрации, вводимые только для того, чтобы другие диамины и двукислотные хлориды не имели реактивных групп, которые взаимодействуют во время реакции полимеризации. Под PPD-T также понимаются сополимеры, получаемые в результате введения других ароматических диаминов и других ароматических двукислотных хлоридов, таких как, например, 2,6-нафталойлхлорид или хлоро- или дихлоротерефталойлхлорид; и их вводят только чтобы другие ароматические диамины и другие ароматические двукислотные хлориды были представлены в количествах, которые не оказывают пагубного влияния на свойства параарамида.

Добавки могут быть использованы с параарамидом в волокнах. Было установлено, что до 10% (по массе) других полимерных веществ может быть смешано с арамидом или что сополимеры могут быть использованы, имея до 10% другого диамина, замещающего диамин арамида, или до 10% другого двукислотного хлорида, замещающего двукислотный хлорид арамида.

Штапельные волокна, используемые в пряже, обычно имеют достаточную длину и достаточно большую линейную плотность. Для использования в настоящем изобретении волокна могут иметь любую длину, приемлемую для изготовления пряжи. Могут быть использованы волокна со штапельной длиной 25-152 мм, а предпочтительны волокна со штапельной длиной 38-114 мм. Пряжа, изготовленная из волокна со штапельной длиной менее 25 мм, как было установлено, требует чрезвычайно высокой степени крутки для поддержания прочности для переработки; и пряжу, изготовленную из волокна, имеющего штапельную длину более 152 мм, сложно вырабатывать из-за тенденции длинных штапельных волокон к перепутыванию и обрывности, приводящей к укорочению волокон. Штапельные волокна в соответствии с настоящим изобретением обычно изготавливают штапелированием элементарных нитей при определенной длине штапеля; но штапель может быть выбран другими способами, например, разрыванием при вытяжке, и пряжа может быть выработана из таких волокон, а также из ряда волокон различной штапельной длины или из волокна с определенным распределением по штапельной длине.

Связанность пряжи создается благодаря крутке, вводимой в пряжу в процессе прядения. Извитые штапельные волокна скручивают на прядильной машине, чтобы получить пряжу с определенной круткой. Крутка помогает переплести волокна между собой и образовать пряжу. В прошлом обычной практикой было использование пряжи с высокой степенью крутки для изготовления устойчивых к разрезанию тканей для защитной одежды. Обычно считалось, что высокая степень крутки необходима для создания высокопрочной пряжи и что высокая прочность необходима для высокой устойчивости к разрезанию. Высокая степень крутки понуждает волокна скорее к более плотному переплетению в пряже и придает скорее большую жесткость пряже.

В последнее время было установлено, что нет необходимости в пряже с высокой степенью крутки для обеспечения эффективной защиты; и, в действительности, было установлено, что устойчивость к разрезанию в существенной степени независима от степени крутки пряжи, используемой для изготовления защитных материалов. Степень крутки однако очень важна как фактор, влияющий на мягкость или комфортность таких материалов. Установлено, что материалы, изготовленные при использовании пряжи с низкой степенью крутки, гораздо более мягкие, и являются более приятными на ощупь, чем материалы, изготовленные из пряжи с высокой степенью крутки. Более того, есть уверенность в том, что пониженная степень крутки приводит к увеличению мягкости материала независимо от вида пряжи или материала, из которого она изготовлена.

Крутка в пряже обычно представлена в пряже так называемым "фактором крутки", который может быть также назван коэффициентом крутки. Более высокий коэффициент крутки указывает на более высокую степень крутки. Устойчивые к разрезанию материалы в защитной одежде изготавливали до сих пор из пряжи, имевшей предпочтительный коэффициент крутки, превышавший приблизительно 28 (текс)^1/2 • (кручений на см), изготовленной из штапельных волокон с линейной плотностью, менее или равной 2,5 дтекс. Коэффициент крутки (КК) пряжи - это число, которое определяет степень скручивания волокон в пряже и учитывает линейную плотность пряжи, и он может быть определен с использованием нескольких систем измерения:
в системе "Текс" -
КК = (количество кручений на см) • (текс)^1/2;
в хлопковой системе -
КК = (количество кручений на дюйм) • (хлопковый номер пряжи)^1/2;
в системе метрического номера -
КК = (количество кручений на метр) • (метрический номер пряжи)^1/2.

"Хлопковый номер" пряжи - это количество пасм хлопчатобумажной пряжи общей длиной 768 м (840 ярдов), имеющих массу 454 г (один фунт).

"Метрический номер" пряжи - это количество километров пряжи, имеющих массу один килограмм.

В данном описании использован коэффициент крутки в системе Текс, в которой применяются единицы измерения системы СИ (текс^1/2 • количество кручений на см). Было установлено, что при изготовлении материалов в соответствии с настоящим изобретением с использованием пряжи с коэффициентом крутки менее приблизительно 26, получается мягкий материал, из которого могут быть сшиты удобные и все еще устойчивые к разрезанию перчатки. Хотя необходимо, чтобы пряжа имела какую-то степень крутки для того, чтобы пряжа сохраняла свою связанность, испытания показали, что на устойчивость к разрезанию не оказывают влияния изменения степени крутки пряжи. Это означает, что дополнительная прочность, создаваемая в пряже благодаря использованию повышенной крутки, не преобразуется в повышенную устойчивость к разрезанию. Из этого было сделано заключение в качестве практического руководства: пряжа в соответствии с настоящим изобретением должна иметь коэффициент крутки по крайней мере около 10. Для одиночной нити хлопкового номера 10 (соответствует 590 дтекс) коэффициент крутки около 10 может быть выражен в крутке порядка 1,3 кручений на см. Предпочтительно, чтобы пряжа, изготовленная в соответствии с настоящим изобретением, имела бы коэффициент крутки 15-22.

Пряжу изготавливают из штапельного волокна. Было установлено, что пряжа, которую используют в практическом воплощении настоящего изобретения, должна иметь линейную плотность 150-5900 дтекс, а предпочтительно - 550-4700 дтекс. Пряжа может быть изготовлена в виде одиночных нитей или в виде сложенных и скрученных вместе или нескрученных нескольких нитей.

Что касается линейной плотности отдельных штапельных волокон, то было установлено, что увеличение линейной плотности штапельного волокна ведет к повышению устойчивости к разрезанию нити. В прошлом устойчивые к разрезанию защитные изделия одежды изготавливали из пряжи, в которой отдельные штапельные волокна имели линейную плотность около 2,5 дтекс или меньше. Хотя эта пряжа была адекватной для многих назначений, сегодня известно, что устойчивость к разрезанию материалов может быть повышена путем повышения линейной плотности штапельных волокон, используемых для изготовления пряжи. Более того, известно, что комфортность, обеспечиваемая таким материалом, может быть сохранена путем снижения крутки пряжи, из которой он изготовлен. Таким образом, используя настоящее изобретение, можно изготовить ткань, обладающую повышенной устойчивостью к разрезанию и обеспечивающую комфортность, аналогичную той, которую обеспечивали известные материалы. Например, материалы с улучшенной устойчивостью к разрезанию могут быть изготовлены благодаря использованию пряжи с коэффициентом крутки менее 26, в состав которой входят параарамидные штапельные волокна, имеющие линейную плотность 3-6 дтекс. Такие материалы обеспечивают повышенную устойчивость к разрезанию благодаря использованию волокон с повышенной линейной плотностью и сохраняют удобство благодаря снижению степени крутки.

С точки зрения обеспечения удобства было установлено, что пряжа с малой круткой в соответствии с настоящим изобретением должна быть изготовлена с использованием штапельных волокон, имеющих линейную плотность 3-6 дтекс и предпочтительно - 4-5 дтекс. Волокна с линейной плотностью менее приблизительно 3 дтекс могут не привести к повышению устойчивости к разрезанию в соответствии с настоящим изобретением. Волокна с линейной плотностью более приблизительно 6 дтекс обеспечивают очень хорошую устойчивость к разрезанию, но эстетически неприемлемы и могут привести к получению ткани, обеспечивающей адекватный комфорт.

Пряжа в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлена любым подходящим способом прядения, среди которых можно упомянуть хлопковую /гребенную/ шерстяную кольцевую и аэродинамическую системы прядения.

Пряжа в соответствии с настоящим изобретением с малой круткой и высокой линейной плотностью может быть переработана в материалы с очень высокой устойчивостью к разрезанию, которые могут быть связаны или сотканы, или даже уложены в однонаправленные структуры. Также пряжа может быть переработана непосредственно в перчатки и другие предметы одежды на трикотажных машинах. Устойчивость к разрезанию является функцией линейной плотности элементарных нитей в пряже, а не способа, которым пряжа преобразована в материал.

Методика испытаний
Устойчивость к разрезанию
Использовали способ "Стандартный метод испытаний для измерения устойчивости к разрезанию материалов, используемых в защитной одежде", предложенный в качестве стандарта ASTM (Комитет F23.20 Американского общества по испытанию материалов). При выполнении испытания режущую кромку под определенной нагрузкой один раз проводят в поперечном направлении образца, размещенного на оправке. При нескольких различных нагрузках записывают величину надреза от начального контакта до полного надреза и строят диаграмму величины нагрузки в зависимости от величины надреза. По диаграмме определяли усилие, требующееся для прорезания образца на глубину 25 мм, и нормализовали показания, чтобы обосновать последовательность подачи лезвия. Нормализованное усилие принимали за усилие, характеризующее устойчивость к разрезанию.

В качестве режущей кромки использовали лезвие ножа, имеющего острую кромку длиной 70 мм. Подачу ножа тарировали, используя нагрузку в 400 г, на неопреновом тарировочном материале в начале и в конце испытаний. Новое лезвие использовали для каждого эксперимента.

Использовали в качестве образца прямоугольный отрезок материала размером 50 х 100 мм, вырезанный под углом 45^o к направлениям основы и утка.

В качестве оправки использовали скругленный токопроводящий брус с радиусом 38 мм, а образец укрепляли на нем с помощью двухсторонней клейкой ленты. Лезвие проводили в поперечном направлении материала на оправке под прямым углом к продольной оси оправки. Величину надреза записывали, когда лезвие проходило в контакт с оправкой.

Примеры
Вязаные перчатки и материалы, которые следовало испытывать.

Параарамидные элементарные нити четырех различных линейных плотностей были подвергнуты гофрированию и штапелированы для изготовления штапельного волокна для производства из него экспериментальных образцов пряжи для данных испытаний. Элементарные нити представляли собой поли(п-фенилентерефталамидные) нити, поставляемые фирмой "Дюпон-де-Немур и Ко. " под торговой маркой "Кевлар^® 29" и были изготовлены из элементарных нитей с линейной плотностью 1,67, 2,50, 4,67 и 6,67 дтекс. Штапельная длина волокна составляла 114 мм.

Порции каждого вида волокна переработали по гребенной системе прядения в пряжу с различной круткой. Была выработана пряжа в два сложения с линейной плотностью 590 дтекс (хлопковый номер 20/2) и коэффициентами крутки, представленными в табл. N 1 и 2).

Образцы перчаток и образцы материалов были связаны на перчаточной вязальной машине фирмы "Шима Сейки" с использованием этих видов пряжи при заправке в 4 и 6 концов. При заправке в 4 конца получились трикотажное полотно и вязаные перчатки из шнура со средней поверхностной плотностью 478 г/м², а при заправке в 6 концов получились трикотажное полотно и вязаные перчатки из шнура со средней поверхностной плотностью 783 г/м².

Пример N 1
Перчатки, выработанные вышеописанным способом, подвергли испытаниям на устойчивость к разрезанию, чтобы получить информацию о взаимоотношении между устойчивостью к разрезанию и параметрами материала: линейной плотностью штапельного волокна и коэффициентом крутки пряжи. Результаты этих испытаний приведены ниже в табл. N 1 и 2 для материалов, выработанных в 6 сложений и 4 сложения пряжи соответственно.

Величины устойчивости к разрезанию из этого примера показывают, что устойчивость к разрезанию является определенной функцией линейной плотности штапельного волокна и относительно независима от крутки. Устойчивость к разрезанию существенно повышается с увеличением линейной плотности штапельного волокна и это повышение наиболее существенно при линейной плотности штапельного волокна больше 2,5 дтекс.

Пример N 2
Материалы, выработанные в 6 сложений в соответствии с вышеописанным способом, были подвержены испытаниям на обеспечение комфортности пользования, в которых 31 образец материалов оценивали на ощупь для определения "мягкости" каждого образца. Участников испытаний опрашивали об ощущениях, создаваемых каждым образцом, и об оценке мягкости по пятибалльной системе, где единицей оценивали самый жесткий образец, а пятеркой - наиболее мягкий. Все оценки десяти экспертов были приведены к средним величинам и помещены в табл. N 3, приведенную ниже.

Оценки комфортности из этого примера показывают, что комфортность является прямой функцией степени крутки пряжи. Комфортность существенно повышается по мере снижения крутки. Как было показано ранее, материалы, обычно используемые для изготовления коммерчески предлагаемых перчаток, вырабатывали из пряжи из штапельных волокон с линейной плотностью менее 2,5 дтекс и с предпочтительным коэффициентом крутки более 28. Из табл. N 3 очевидно, что комфортность таких материалов оценивали на 2-3 в этих испытаниях; и что материалы, выработанные в соответствии с настоящим изобретением из пряжи из штапельных волокон с линейной плотностью 4,67 дтекс и с круткой пряжи менее 26, были оценены по крайней мере как хорошие. Комфортность совершенно очевидно повышается с уменьшением линейной плотности штапельного волокна и снижением крутки.

Примеры N 1 и 2 показывают, что материалы, изготовленные из пряжи, имеющей штапельные волокна линейной плотности более 2,5 дтекс, демонстрируют повышенную устойчивость к разрезанию, и материалы, выработанные из пряжи со штапельными волокнами линейной плотности, меньшей 6,67 дтекс, и коэффициентом крутки менее 26, демонстрируют повышенную комфортность. Сочетание этих результатов показывает, что материалы из пряжи из штапельного волокна с линейной плотностью 3-6 дтекс и коэффициентом крутки менее 26 обладают как повышенной устойчивостью к разрезанию, так и сохраненной комфортностью.

Устойчивая к разрезанию пряжа может быть использована для получения материала в виде ткани или трикотажного полотна, используемого для изготовления предметов одежды в виде перчаток. Пряжа имеет линейную плотность 150-5900 дтекс и коэффициент крутки менее 26 и содержит параарамидные штапельные волокна линейной плотности 3-6 дтекс и штапельной длиной 25-152 мм. Из пряжи изготовлен материал с поверхностной плотностью массы 135-1017 г/м². Изобретения позволяют получить пряжу, тканый и трикотажный материал и предметы одежды из него, обладающие повышенной устойчивостью к разрезанию с обеспечением их мягкости на ощуп и комфортности. 3 с. и 17 з. п. ф-лы, 3 табл.

1. Пряжа с линейной плотностью 150-5900 дтекс и коэффициентом крутки менее 26, которая содержит параарамидные штапельные волокна, имеющие линейную плотность 3-6 дтекс и штапельную длину 25-152 мм. 2. Пряжа по п. 1, в которой штапельные волокна имеют линейную плотность 4-5 дтекс. 3. Пряжа по п. 1, выработанная из штапельных волокон с коэффициентом крутки 15-22. 4. Пряжа по п. 2, выработанная из штапельных волокон с коэффициентом крутки 15-22. 5. Материал, имеющий поверхностную плотность массы 135-1017 г/м² и изготовленный из пряжи по п. 1. 6. Материал по п. 5, выполненный в виде ткани. 7. Материал по п. 5, выполненный в виде трикотажного полотна. 8. Материал по п. 5, в котором пряжа изготовлена из штапельных волокон с линейной плотностью 4-5 дтекс. 9. Материал по п. 8, выполненный в виде ткани. 10. Материал по п. 8, выполненный в виде трикотажного полотна. 11. Материал по п. 5, в котором пряжа изготовлена из штапельных волокон с коэффициентом крутки 15-22. 12. Материал по п. 11, выполненный в виде ткани. 13. Материал по п. 11, выполненный в виде трикотажного полотна. 14. Предмет одежды, устойчивый к разрезанию, изготовленный из пряжи по п. 1. 15. Предмет одежды по п. 14, изготовленный из материала, имеющего поверхностную плотность массы 135-1017 г/м². 16. Предмет одежды по п. 15, выполненный в виде перчаток. 17. Предмет одежды по п. 15, в котором пряжа материала выработана из штапельных волокон с линейной плотностью 4-5 дтекс. 18. Предмет одежды по п. 17, выполненный в виде перчаток. 19. Предмет одежды по п. 15, в котором пряжа материала выработана из штапельных волокон с коэффициентом крутки 15-22. 20. Предмет одежды по п. 19, выполненный в виде перчаток.