包金属丝的复合纱 本发明总的来说涉及纱线和由该纱线针织成的织物和保护性外衣。更确切地说，本发明涉及不用昂贵的高性能纤维就可为保护性外衣提供有效抗切割性能的抗切割复合纱。
在许多行业，要求提供保护性外衣，尤其是手套，来保护使用者以免割伤。理想的是，这种外衣应当在拥有合适的柔软性和耐久性的同时，还具有合格的抗切割性能。鉴于此，已经制得了用包括“高性能”纤维的纱线来制造具有这种质量的针织外衣，以强抗切割性能。这些纱线采用包覆技术进行织造，其中用一股或多股另外的纱包覆含有单股或多股纱的芯纱。芯纱或包覆纱都可以包含高性能纤维的纱。包括美国专利№4,838,017和5,119,512和4,777,789揭示的抗切割纱。这些专利都揭示了使用众所周知的“高性能”纤维，本文所述的“高性能”纤维是这样的纤维例如伸展链聚乙烯(Allied的Spectra牌号的纤维)或芳族聚酰胺纤维(杜邦地Kevlar牌号的纤维)。
使用这些高性能纤维制造抗切割复合纱和外衣具有一定缺陷。首先，由这些高性能纤维制成的制品很硬，尤其是作为保护性手套会使戴者丧失一定程度的触觉和反应。这种敏感性的丧失对肉类加工行业的工人来说很重要。
使用高性能纤维的另一个潜在的缺陷是它们的成本。例如，高性能纤维单位长度的成本往往是抗切割复合纱最昂贵组分的数倍。因此，最好能大量减少或免除抗切割复合纱中高性能纤维含量。
目前需求比包含高性能纤维的复合纱成本更节约的可提供有效抗切割性能的抗切割纱结构。
本发明涉及包含用一股或两股细金属纱缠绕的玻璃纤维芯纱(一股或多股)的抗切割复合纱，这样的组合可为纱线提供抗切割性能。玻璃纤维芯纱和缠绕的金属丝被一股或两股常规材料芯纱包覆。发现，金属丝(一股或多股)缠绕柔软的玻璃纤维芯的组合提供的抗切割性能比得上含有较昂贵的高性能纤维的抗切割纱。即使本发明纱线的抗切割性能不完全与含有高性能纤维的抗切割纱相同，其性能也是可以接受的。重要的是，这些可以接受的性能是因为免除了高性能纤维而大大节约成本得到的。另外，用单股金属丝缠绕的玻璃纤维芯纱表现出增高的柔软性。
更确切地说，本发明的纱线包含总旦数约为100-1200的一股或两股玻璃纤维芯纱和至少一股缠绕玻璃纤维芯纱的金属丝束。第二金属丝可以沿与第一金属丝相反的方向缠绕第一金属丝股。金属丝束(一股或多股)的直径应当不大于0.0030英寸，优选0.0013-0.0030英寸。纱线还含有更常规的非金属、非高性能纤维的包覆纱，它沿与紧邻其下的金属丝束相反方向缠绕芯纱。第二非高性能纤维包覆纱可以沿与第一包覆纱相反的方向缠绕第一包覆纱股。如果需要，本发明的抗切割复合纱还可以在芯部含有与第一玻璃纤维纱股相邻的第二玻璃纤维或金属丝。
阅读了下述优选实施方式和结合附图。本行业内的普通技术人员会明白本发明的这些和其他内容。应当明白，上述总述和下述的详细说明两者都仅是示范性的，并不限制本发明的权利要求范围。结合入并构成本发明说明书的一部分的附图说明了本发明的一个实施方式，它和描述文一起用来解释本发明的原理。
结合附图阅读了本发明的下述详细说明会更明白本发明的各种优点。
在附图中，同样的编号标明相对应的组分。
图1是本发明抗切割纱的优选实施方式的示意图，它包含一股芯纱、一股金属丝和一股包覆纱。
图2是本发明另一种实施方式的示意图，它包含两股芯纱、一股金属丝和两股包覆纱。
图3是本发明另一种实施方式的示意图，它包含两股芯纱、两股缠绕的金属丝和两股包覆纱。
图4是使用本发明纱线制造的手套的示意图。
图5是说明根据本发明制造的抗切割纱线的测试结果的图。
图6是说明与用于图5测试中的相似的抗切割纱线的测试结果的图，只是在包覆纱中使用了高性能纱。
本发明涉及这样的抗切割复合纱概念，它的抗切割性能比得上含有高性能纤维的纱线但是其中又不含昂贵的高性能纤维。总的来说，该纱线由含有玻璃纤维的芯、内缠绕的金属丝和常规包覆纱形成。芯纱、缠绕的金属丝和包覆纱中的任何一种、两种或所有都可以包含两股纱。图1-3是各种实施方式的示范性说明。
图1为一个实施方式抗切割复合纱10，它包含由用金属丝14缠绕的玻璃纤维纱股12形成的芯纱。抗切割纱10还包含包缠金属丝的非金属、非高性能纤维包覆纱16。包覆纱股16最好沿与金属丝14相反的方向缠绕。
图2为另一个实施方式抗切割纱20，包含第一和第二芯纱22a和22b。至少一股是玻璃纤维，而另一股可以是玻璃纤维、金属丝或常规纱，但不是高性能纱。纱的位置彼此相邻，在该优选实施方式中，彼此平行。本文使用的“相邻”一词也指并列关系而不是平行关系，例如捻转或一根缠绕另一根。芯纱22a和22b被金属丝24缠绕。第一非金属、非高性能纤维包覆纱股26以相反方向包缠金属丝24。该实施方式还可以包含沿与第一包覆纱26相反的方向包缠第一包覆纱26的第二非金属、非高性能纤维包覆纱28。
图3，为另一个优选实施方式抗切割复合纱30，包含第一和第二芯纱32a和32b，其中至少一股是用方向相反的第一和第二金属丝34a和34b缠绕的玻璃纤维。该实施方式还具有以相反方向包缠金属丝股34a和34b的第一和第二非金属非高性能纤维包覆纱36和38。
用于本发明的金属丝直径最好约0.0013-0.0030英寸。当使用两种金属丝时，它们的直径应当处于该范围的下端，例如约0.0013-0.0020。在每种情形中，金属丝股以约6-13圈/英寸的速率缠绕玻璃纤维芯纱。非金属非高性能纤维包覆纱最好也以约6-13圈/英寸的速率缠绕金属丝(一股或多股)。
本发明的金属丝股最好由退火的不锈钢制成，根据所要求的复合纱性能和其最终用途从上述范围内选择特定的金属丝直径。
第一包覆纱和第二包覆纱(如果使用)包含非金属、非高性能纤维。该纱可以以旦数约100-1200的并捻或长丝的形式提供。包覆纱的合适材料包括聚酯、聚酯/棉混合物、丙烯酸类聚合物、各种类型的尼龙、羊毛和棉。根据复合纱的最终用途和所要求的纱线物理性能(外观、手感等)不同来选择特定材料包覆纱(一股或多股)。
芯纱内的玻璃纤维纱(一股或多股)可以是E玻璃或S玻璃连续长丝或长丝并捻纱。本发明的采用几种不同尺寸的商用玻璃纤维纱，如表1所示：
表1 玻璃纤维的尺寸 近似的旦数 G—450 99.21 D—225 198.0 G—150 297.6 G—75 595.27 G—50 892.90 G—37 1206.62
表中的旦数是本行业内众所周知地用来说明玻璃纤维纱纤度的。根据成品的特定应用，这些玻璃纤维纱可以单独使用或组合使用。通过非限制性的例子，如果芯纱的玻璃纤维组分要求约200的总旦数，那么可以使用单股D—225或两股基本平行的G—450玻纤纱。也可以在芯内组合玻璃纤维与金属丝股(实施例3)。在一个优选的实施方式中，单股或组合股的旦数约200-1200旦。
应当理解，上表示出了目前可买到的玻璃纤维纱股的尺寸。当市场上有其他尺寸的玻璃纤维纱或有适于特定用途的玻璃纤维纱时，本发明的实际操作也可使用其他的玻璃纤维。
合适类型的玻璃纤维由Corning和PPG公司制造，该纤维具有所要求的性能：较高的约12—20克/旦的强度，耐大多数酸和碱、不受漂白和溶剂的影响、耐环境条件例如霉变和日光、高度耐磨性和耐老化性能。
本发明包含玻璃纤维纱(一股或多股)、金属丝(一股或多股)、底部包覆纱和顶部包覆纱的纱线的总旦数优选约为500-5000旦。另外，玻璃纤维与金属丝组分的组合重量应当为复合纱的40-70％。
通过非限制性实施例，利用本发明原理的纱线结构如下表2中的实施例1-11所示。实施例11-14是对比测试，将在下面说明。“X”指所用特定复合纱组分的纱股数目。当使用两种特定组分时，它们以相反的第一和第二方向缠绕。
表2实施例 芯纱金属丝直径(英寸) 第一包覆纱第二包覆纱 1 G-75 0.0016 聚酯500旦 2 G-37 0.0016 尼龙1000旦 3 G-450 0.0016金属丝 0.0016 聚酯150旦聚酯150旦 4 G-75 0.0030 聚酯500旦 5 G-37 0.0030 尼龙1000旦 6 G-150 0.0016 棉30/1 7 G-37 2X-0.0016 聚酯500旦聚酯500旦 8 G-75 2X-0.0016 聚酯500旦聚酯500旦 9 G-450 2X-0.0016 聚酯36/1并捻纱聚酯150旦 10 G-37 2X-0.0016 聚酯500旦尼龙1000旦 11 G-37 2X-0.0016 Spectra纤维 215旦Spectra纤维 375旦 12 G-450 Spectra 200旦 聚酯70旦聚酯70旦 13 G-75 Spectra 650旦 Spectra 650旦聚酯1000旦 14 G-37 Spectra 650旦 Spectra 650旦聚酯1000旦
实施例1、3、4、6和9将旦数较小的芯纱和包覆纱用10号织针或相似的针织机进行针织。实施例2、5、7和8-10将旦数较大的芯纱和包覆纱用7号织针或相似尺寸的针织机。
本发明的纱线可以在标准纺纱机上制成。如果纱线具有包覆层，优选在第一步中用金属丝股缠绕玻璃纤维纱。接着，在第二步中在另一台机器上加上底部和顶部包覆纱(如果使用)。普通技术人员很容易明白，也可以使用其他的工序。
本发明的纱线与非金属抗切割纱相比具有几个优点。玻璃纤维纱与覆盖纱彼此互益。玻璃纤维组分用来支撑抗切割/耐磨金属丝。通过改变金属丝直径以及在玻璃纤维纱的缠绕速率(圈/英寸)，就可以改变成品纱线的性能。
图5和6为用本发明造成的纱线的抗切割性能(没有高性能纤维)与包含高性能纤维的相似结构纱线的性能比较。采用ASTM测试程序F1790-97进行测试。图5显示了根据表2中实施例10制成的抗切割纱的测试结果。图6显示了根据表2中实施例11制成的纱线的测试结果。实施例11包含与实施例10相同的玻璃纤维芯纱和金属丝缠绕，只是分别用375旦和200旦的Spectra纤维代替第一包覆纱和第二包覆纱。对于该ASTM测试，参考力是测试仪的切割边行进1英寸并开始“切透”测试材料所需要的力。该值通过图5和6中的测试结果内插得到。对于本发明纱线(图5)，该值是3249克。对于包覆纱内加有高性能纤维的纱线(图6)，该值是3004克。因此，因为免除了高性能纤维，本发明的纱线在显著节约成本情形下其抗切割性能比得上高性能纤维纱线的。
采用上述ASTM测试收集到的其他抗切割性能的数据总结在表3中。实施例12-14都是市销的包含Spectra纤维/玻璃纤维组合的抗切割复合纱。实施例12和13中，Spectra纤维芯纱缠绕玻璃纤维芯纱。实施例14中，Spectra纤维芯纱与玻璃纤维芯纱平行。
表3实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14切透力 3249 3004 2017 3251 3386
实施例12-14显示，当高性能纤维数量和玻璃纤维芯纱的尺寸增大时，抗切割性能稳定增高。意外地，本发明的纱线(实施例10)与含有高性能纤维的每个实施例相比都很有利。测试结果说明，成本较低的金属丝/玻璃纤维组合的抗切割性能比得上含有高性能纤维的纱线。
图4说明了本发明的抗切割和耐磨手套40。该手套在戴者的每个手指部位都加有指头保护套42。该抗切割纱可以加入多种其他类型的抗切割外衣和制品中包括手臂护罩、围裙或护套。
虽然已经用优选实施方式对本发明进行了说明，但是应当理解，不脱离本发明的精神和范围，可以进行改进和变化，这正如本行业的熟练技术人员所容易明白的一样。这样的改进和变化被认为属于所附权利要求及其等同物的范围。