專利名稱：包金屬絲的復(fù)合紗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及紗線和由該紗線針織成的織物和保護(hù)性外衣。更確切地說，本發(fā)明涉及不用昂貴的高性能纖維就可為保護(hù)性外衣提供有效抗切割性能的抗切割復(fù)合紗。
在許多行業(yè)，要求提供保護(hù)性外衣，尤其是手套，來保護(hù)使用者以免割傷。理想的是，這種外衣應(yīng)當(dāng)在擁有合適的柔軟性和耐久性的同時，還具有合格的抗切割性能。鑒于此，已經(jīng)制得了用包括“高性能”纖維的紗線來制造具有這種質(zhì)量的針織外衣，以強抗切割性能。這些紗線采用包覆技術(shù)進(jìn)行織造，其中用一股或多股另外的紗包覆含有單股或多股紗的芯紗。芯紗或包覆紗都可以包含高性能纖維的紗。包括美國專利№4,838,017和5,119,512和4,777,789揭示的抗切割紗。這些專利都揭示了使用眾所周知的“高性能”纖維，本文所述的“高性能”纖維是這樣的纖維例如伸展鏈聚乙烯(Allied的Spectra牌號的纖維)或芳族聚酰胺纖維(杜邦的Kevlar牌號的纖維)。
使用這些高性能纖維制造抗切割復(fù)合紗和外衣具有一定缺陷。首先，由這些高性能纖維制成的制品很硬，尤其是作為保護(hù)性手套會使戴者喪失一定程度的觸覺和反應(yīng)。這種敏感性的喪失對肉類加工行業(yè)的工人來說很重要。
使用高性能纖維的另一個潛在的缺陷是它們的成本。例如，高性能纖維單位長度的成本往往是抗切割復(fù)合紗最昂貴組分的數(shù)倍。因此，最好能大量減少或免除抗切割復(fù)合紗中高性能纖維含量。
目前需求比包含高性能纖維的復(fù)合紗成本更節(jié)約的可提供有效抗切割性能的抗切割紗結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明涉及包含用一股或兩股細(xì)金屬紗纏繞的玻璃纖維芯紗(一股或多股)的抗切割復(fù)合紗，這樣的組合可為紗線提供抗切割性能。玻璃纖維芯紗和纏繞的金屬絲被一股或兩股常規(guī)材料芯紗包覆。發(fā)現(xiàn)，金屬絲(一股或多股)纏繞柔軟的玻璃纖維芯的組合提供的抗切割性能比得上含有較昂貴的高性能纖維的抗切割紗。即使本發(fā)明紗線的抗切割性能不完全與含有高性能纖維的抗切割紗相同，其性能也是可以接受的。重要的是，這些可以接受的性能是因為免除了高性能纖維而大大節(jié)約成本得到的。另外，用單股金屬絲纏繞的玻璃纖維芯紗表現(xiàn)出增高的柔軟性。
更確切地說，本發(fā)明的紗線包含總旦數(shù)約為100-1200的一股或兩股玻璃纖維芯紗和至少一股纏繞玻璃纖維芯紗的金屬絲束。第二金屬絲可以沿與第一金屬絲相反的方向纏繞第一金屬絲股。金屬絲束(一股或多股)的直徑應(yīng)當(dāng)不大于0.0030英寸，優(yōu)選0.0013-0.0030英寸。紗線還含有更常規(guī)的非金屬、非高性能纖維的包覆紗，它沿與緊鄰其下的金屬絲束相反方向纏繞芯紗。第二非高性能纖維包覆紗可以沿與第一包覆紗相反的方向纏繞第一包覆紗股。如果需要，本發(fā)明的抗切割復(fù)合紗還可以在芯部含有與第一玻璃纖維紗股相鄰的第二玻璃纖維或金屬絲。
閱讀了下述優(yōu)選實施方式和結(jié)合附圖。本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員會明白本發(fā)明的這些和其他內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)明白，上述總述和下述的詳細(xì)說明兩者都僅是示范性的，并不限制本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。結(jié)合入并構(gòu)成本發(fā)明說明書的一部分的


了本發(fā)明的一個實施方式，它和描述文一起用來解釋本發(fā)明的原理。
結(jié)合附圖閱讀了本發(fā)明的下述詳細(xì)說明會更明白本發(fā)明的各種優(yōu)點。
在附圖中，同樣的編號標(biāo)明相對應(yīng)的組分。
圖1是本發(fā)明抗切割紗的優(yōu)選實施方式的示意圖，它包含一股芯紗、一股金屬絲和一股包覆紗。
圖2是本發(fā)明另一種實施方式的示意圖，它包含兩股芯紗、一股金屬絲和兩股包覆紗。
圖3是本發(fā)明另一種實施方式的示意圖，它包含兩股芯紗、兩股纏繞的金屬絲和兩股包覆紗。
圖4是使用本發(fā)明紗線制造的手套的示意圖。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明制造的抗切割紗線的測試結(jié)果的圖。
圖6是說明與用于圖5測試中的相似的抗切割紗線的測試結(jié)果的圖，只是在包覆紗中使用了高性能紗。
本發(fā)明涉及這樣的抗切割復(fù)合紗概念，它的抗切割性能比得上含有高性能纖維的紗線但是其中又不含昂貴的高性能纖維?？偟膩碚f，該紗線由含有玻璃纖維的芯、內(nèi)纏繞的金屬絲和常規(guī)包覆紗形成。芯紗、纏繞的金屬絲和包覆紗中的任何一種、兩種或所有都可以包含兩股紗。圖1-3是各種實施方式的示范性說明。
圖1為一個實施方式抗切割復(fù)合紗10，它包含由用金屬絲14纏繞的玻璃纖維紗股12形成的芯紗?？骨懈罴?0還包含包纏金屬絲的非金屬、非高性能纖維包覆紗16。包覆紗股16最好沿與金屬絲14相反的方向纏繞。
圖2為另一個實施方式抗切割紗20，包含第一和第二芯紗22a和22b。至少一股是玻璃纖維，而另一股可以是玻璃纖維、金屬絲或常規(guī)紗，但不是高性能紗。紗的位置彼此相鄰，在該優(yōu)選實施方式中，彼此平行。本文使用的“相鄰”一詞也指并列關(guān)系而不是平行關(guān)系，例如捻轉(zhuǎn)或一根纏繞另一根。芯紗22a和22b被金屬絲24纏繞。第一非金屬、非高性能纖維包覆紗股26以相反方向包纏金屬絲24。該實施方式還可以包含沿與第一包覆紗26相反的方向包纏第一包覆紗26的第二非金屬、非高性能纖維包覆紗28。
圖3，為另一個優(yōu)選實施方式抗切割復(fù)合紗30，包含第一和第二芯紗32a和32b，其中至少一股是用方向相反的第一和第二金屬絲34a和34b纏繞的玻璃纖維。該實施方式還具有以相反方向包纏金屬絲股34a和34b的第一和第二非金屬非高性能纖維包覆紗36和38。
用于本發(fā)明的金屬絲直徑最好約0.0013-0.0030英寸。當(dāng)使用兩種金屬絲時，它們的直徑應(yīng)當(dāng)處于該范圍的下端，例如約0.0013-0.0020。在每種情形中，金屬絲股以約6-13圈/英寸的速率纏繞玻璃纖維芯紗。非金屬非高性能纖維包覆紗最好也以約6-13圈/英寸的速率纏繞金屬絲(一股或多股)。
本發(fā)明的金屬絲股最好由退火的不銹鋼制成，根據(jù)所要求的復(fù)合紗性能和其最終用途從上述范圍內(nèi)選擇特定的金屬絲直徑。
第一包覆紗和第二包覆紗(如果使用)包含非金屬、非高性能纖維。該紗可以以旦數(shù)約100-1200的并捻或長絲的形式提供。包覆紗的合適材料包括聚酯、聚酯/棉混合物、丙烯酸類聚合物、各種類型的尼龍、羊毛和棉。根據(jù)復(fù)合紗的最終用途和所要求的紗線物理性能(外觀、手感等)不同來選擇特定材料包覆紗(一股或多股)。
芯紗內(nèi)的玻璃纖維紗(一股或多股)可以是E玻璃或S玻璃連續(xù)長絲或長絲并捻紗。本發(fā)明的采用幾種不同尺寸的商用玻璃纖維紗，如表1所示
表1
表中的旦數(shù)是本行業(yè)內(nèi)眾所周知地用來說明玻璃纖維紗纖度的。根據(jù)成品的特定應(yīng)用，這些玻璃纖維紗可以單獨使用或組合使用。通過非限制性的例子，如果芯紗的玻璃纖維組分要求約200的總旦數(shù)，那么可以使用單股D—225或兩股基本平行的G—450玻纖紗。也可以在芯內(nèi)組合玻璃纖維與金屬絲股(實施例3)。在一個優(yōu)選的實施方式中，單股或組合股的旦數(shù)約200-1200旦。
應(yīng)當(dāng)理解，上表示出了目前可買到的玻璃纖維紗股的尺寸。當(dāng)市場上有其他尺寸的玻璃纖維紗或有適于特定用途的玻璃纖維紗時，本發(fā)明的實際操作也可使用其他的玻璃纖維。
合適類型的玻璃纖維由Corning和PPG公司制造，該纖維具有所要求的性能較高的約12—20克/旦的強度，耐大多數(shù)酸和堿、不受漂白和溶劑的影響、耐環(huán)境條件例如霉變和日光、高度耐磨性和耐老化性能。
本發(fā)明包含玻璃纖維紗(一股或多股)、金屬絲(一股或多股)、底部包覆紗和頂部包覆紗的紗線的總旦數(shù)優(yōu)選約為500-5000旦。另外，玻璃纖維與金屬絲組分的組合重量應(yīng)當(dāng)為復(fù)合紗的40-70％。
通過非限制性實施例，利用本發(fā)明原理的紗線結(jié)構(gòu)如下表2中的實施例1-11所示。實施例11-14是對比測試，將在下面說明?！癤”指所用特定復(fù)合紗組分的紗股數(shù)目。當(dāng)使用兩種特定組分時，它們以相反的第一和第二方向纏繞。
表2
實施例1、3、4、6和9將旦數(shù)較小的芯紗和包覆紗用10號織針或相似的針織機進(jìn)行針織。實施例2、5、7和8-10將旦數(shù)較大的芯紗和包覆紗用7號織針或相似尺寸的針織機。
本發(fā)明的紗線可以在標(biāo)準(zhǔn)紡紗機上制成。如果紗線具有包覆層，優(yōu)選在第一步中用金屬絲股纏繞玻璃纖維紗。接著，在第二步中在另一臺機器上加上底部和頂部包覆紗(如果使用)。普通技術(shù)人員很容易明白，也可以使用其他的工序。
本發(fā)明的紗線與非金屬抗切割紗相比具有幾個優(yōu)點。玻璃纖維紗與覆蓋紗彼此互益。玻璃纖維組分用來支撐抗切割/耐磨金屬絲。通過改變金屬絲直徑以及在玻璃纖維紗的纏繞速率(圈/英寸)，就可以改變成品紗線的性能。
圖5和6為用本發(fā)明造成的紗線的抗切割性能(沒有高性能纖維)與包含高性能纖維的相似結(jié)構(gòu)紗線的性能比較。采用ASTM測試程序F1790-97進(jìn)行測試。圖5顯示了根據(jù)表2中實施例10制成的抗切割紗的測試結(jié)果。圖6顯示了根據(jù)表2中實施例11制成的紗線的測試結(jié)果。實施例11包含與實施例10相同的玻璃纖維芯紗和金屬絲纏繞，只是分別用375旦和200旦的Spectra纖維代替第一包覆紗和第二包覆紗。對于該ASTM測試，參考力是測試儀的切割邊行進(jìn)1英寸并開始“切透”測試材料所需要的力。該值通過圖5和6中的測試結(jié)果內(nèi)插得到。對于本發(fā)明紗線(圖5)，該值是3249克。對于包覆紗內(nèi)加有高性能纖維的紗線(圖6)，該值是3004克。因此，因為免除了高性能纖維，本發(fā)明的紗線在顯著節(jié)約成本情形下其抗切割性能比得上高性能纖維紗線的。
采用上述ASTM測試收集到的其他抗切割性能的數(shù)據(jù)總結(jié)在表3中。實施例12-14都是市銷的包含Spectra纖維/玻璃纖維組合的抗切割復(fù)合紗。實施例12和13中，Spectra纖維芯紗纏繞玻璃纖維芯紗。實施例14中，Spectra纖維芯紗與玻璃纖維芯紗平行。
表3
實施例12-14顯示，當(dāng)高性能纖維數(shù)量和玻璃纖維芯紗的尺寸增大時，抗切割性能穩(wěn)定增高。意外地，本發(fā)明的紗線(實施例10)與含有高性能纖維的每個實施例相比都很有利。測試結(jié)果說明，成本較低的金屬絲/玻璃纖維組合的抗切割性能比得上含有高性能纖維的紗線。
圖4說明了本發(fā)明的抗切割和耐磨手套40。該手套在戴者的每個手指部位都加有指頭保護(hù)套42。該抗切割紗可以加入多種其他類型的抗切割外衣和制品中包括手臂護(hù)罩、圍裙或護(hù)套。
雖然已經(jīng)用優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是應(yīng)當(dāng)理解，不脫離本發(fā)明的精神和范圍，可以進(jìn)行改進(jìn)和變化，這正如本行業(yè)的熟練技術(shù)人員所容易明白的一樣。這樣的改進(jìn)和變化被認(rèn)為屬于所附權(quán)利要求及其等同物的范圍。
權(quán)利要求
1.一種抗切割復(fù)合紗，它包含(a)含有至少一股旦數(shù)為100-1200旦的玻璃纖維紗的芯紗；(b)至少一股直徑為0.0013-0.0030英寸而且纏繞所述玻璃纖維芯紗的金屬絲；(c)至少一股包覆所述芯紗和金屬絲的非金屬的非高性能纖維包覆紗，所述包覆紗由基本選自聚酯、聚酯/棉混合物、尼龍、丙烯酸類聚合物、羊毛和棉的材料形成。
2.如權(quán)利要求1所述的抗切割紗，其特征在于它還包含纏結(jié)在至少一股金屬絲上的第二金屬絲，其纏繞方向為與所述至少一股金屬絲的方向相反的第二方向。
3.如權(quán)利要求1所述的抗切割紗，其特征在于所述一股金屬絲和所述第二金屬絲的直徑都為0.0013-0.0020英寸。
4.如權(quán)利要求1所述的抗切割紗，其特征在于它還包含以與所述至少一股包覆紗方向相反的第二方向包覆在所述至少一股包覆紗上的第二非金屬、非高性能包覆紗，所述非金屬非高性能的第二覆蓋紗基本選自聚酯、聚酯/棉混合物、尼龍、丙烯酸類聚合物、羊毛和棉。
5.如權(quán)利要求1所述的抗切割紗，其特征在于它還包含第二玻璃纖維紗。
6.如權(quán)利要求1所述的抗切割紗，其特征在于所述的芯紗還包含與所述玻璃纖維紗股相鄰的一股金屬絲。
7.如權(quán)利要求1所述的抗切割紗，其特征在于所述的玻璃纖維與金屬絲組合的重量為整根復(fù)合紗的40-70％。
8.如權(quán)利要求1所述的抗切割紗，其特征在于所述第一金屬絲以6-13圈/英寸的速率纏繞在所述玻璃纖維芯紗上。
9.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于所述非金屬非高性能纖維的第一包覆紗以6-13圈/英寸的速率進(jìn)行包覆。
10.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于所述非金屬非高性能纖維的第一包覆紗的旦數(shù)為100-1200旦。
11.一種抗切割復(fù)合紗，它包含(a)含有至少一股旦數(shù)為100-1200旦的玻璃纖維的芯紗；(b)兩股直徑為0.0013-0.0020英寸而且纏繞所述芯紗的金屬絲，一股所述金屬絲沿一個方向纏繞，另一股金屬絲沿相反的方向纏繞；(c)兩股包覆所述芯紗和金屬絲的非金屬、非高性能包覆紗，所述包覆紗由基本選自聚酯、聚酯/棉混合物、尼龍、丙烯酸類聚合物、羊毛和棉的材料形成。
12.如權(quán)利要求11所述的抗切割復(fù)合紗，其特征在于所述的芯紗包含旦數(shù)為1200的玻璃纖維紗，所述金屬絲直徑為0.0016英寸，所述非金屬非高性能包覆紗由500旦的聚酯形成。
13.如權(quán)利要求11所述的抗切割復(fù)合紗，其特征在于所述的芯紗包含旦數(shù)為600的玻璃纖維紗，所述金屬絲直徑為0.0020英寸，所述非金屬非高性能纖維包覆紗由500旦的聚酯形成。
14.如權(quán)利要求11所述的抗切割復(fù)合紗，其特征在于所述芯紗中的玻璃纖維紗的旦數(shù)為100，所述金屬絲直徑為0.0016英寸，一股所述包覆紗由36/1并捻聚酯紗形成，另一股包覆紗由150旦聚酯形成。
15.一種基本由包含下述組分的抗切割復(fù)合紗制成的抗切割和耐磨手套(a)含有至少一股旦數(shù)為100-1200旦的玻璃纖維芯紗；(b)兩股直徑為0.0013-0.0020英寸而且纏繞所述芯紗的金屬絲，一股所述金屬絲沿一個方向纏繞，另一股金屬絲沿相反的方向纏繞；(c)兩股包覆所述芯紗和金屬絲的非金屬、非高性能包覆紗，所述包覆紗由基本選自聚酯、聚酯/棉混合物、尼龍、丙烯酸類聚合物、羊毛和棉的材料形成。
16.一種基本由包含下述組分的抗切割復(fù)合紗制成的抗切割和耐磨手套(a)如權(quán)利要求11所述的抗切割復(fù)合紗，其中所述芯紗含有旦數(shù)為1200旦的玻璃纖維紗，所述金屬絲的直徑為0.0016英寸，所述非金屬非高性能包覆紗由500旦聚酯形成；(b)如權(quán)利要求11所述的抗切割復(fù)合紗，其中所述芯紗含有旦數(shù)為600旦的玻璃纖維紗，所述金屬絲的直徑為0.0020英寸，所述非金屬、非高性能纖維包覆紗由500旦聚酯形成；(c)如權(quán)利要求11所述的復(fù)合紗，其中所述芯紗中的玻璃纖維紗的旦數(shù)為100旦，所述金屬絲的直徑為0.0016英寸。
全文摘要
一種包含玻璃纖維和金屬絲組分的抗切割復(fù)合紗,玻璃纖維芯紗的旦數(shù)約為100－1200,至少一股第一金屬絲沿第一金屬絲方向纏繞在玻璃纖維芯紗上,以及至少一股非金屬、非高性能纖維的第一包覆紗沿第一包覆紗方向包覆第一金屬絲。該紗線不含高性能纖維組分,但是其抗切割性能比得上含高性能纖維的紗線。
文檔編號D03D15/00GK1328180SQ0112115
公開日2001年12月26日 申請日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月1日
發(fā)明者N·H·科爾默斯 申請人:最高彈性物質(zhì)有限公司