BRPI0715567A2 - 'tecido resistente a corte,artigo e processo para a produÇço de um artigo resistente a corte' - Google Patents
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Abstract
TECIDO RESISTENTE A CORTE, ARTIGO E PROCESSO PARA A PRODUÇçO DE UM ARTIGO RESISTENTE A CORTE. A presente invenção se refere tecidos resistentes a corte e artigos incluindo luvas, e processos para a produção de artigos resistentes a corte, os tecidos e artigos compreendendo um fio que compreende uma mistura íntima de fibras descontínuas, a mistura compreendendo 20 a 50 partes em peso de uma fibra selecionadas a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, e misturas das mesmas; e 50 a 80 partes em peso de uma mistura de fibra de aramida; com base no peso total da poliamida alifática, poliolefina, poliéster, e fibras de aramida. A mistura de fibra de aramida compreende pelo menos uma primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 6 denier por filamento (3,7 a 6,7 dtex por filamento); e uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,50 a 4,5 denier por filamento (0,56 a 5,0 dtex por filamento). A diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1 denier por filamento (1,1 dtex por filamento) ou maior.
Description
"TECIDO RESISTENTE A CORTE, ARTIGO E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM ARTIGO RESISTENTE A CORTE" Antecedentes da Invenção Campo da Invenção
A presente invenção se refere tecidos resistentes a corte e artigos
incluindo luvas e métodos de produção dos mesmos.
Descrição da Técnica Relacionada Publicação do Pedido de Patente dos Estados Unidos US 2004/0235383 para Perry et al., descreve um fio ou tecido útil em vestimentas de proteção projetadas para atividades onde a exposição a respingos de substâncias fundidas, calor radiante, ou fogo é provável ocorrer. O fio ou tecido é produzido a partir de fibras resistentes a fogo e fibras micro-denier resistentes a fogo. A proporção em peso das fibras resistentes a fogo para as fibras micro- denier resistentes a fogo está na faixa de 4-9:2-6. Publicação do Pedido de Patente dos Estados Unidos US
2002/0106956 para Howland descreve tecidos formados a partir de misturas íntimas de fibras de alta tenacidade e fibras de baixa tenacidade onde as fibras de baixa tenacidade são dotadas de um denier por filamento substancialmente abaixo daquele das fibras de alta tenacidade. Publicação do Pedido de Patente dos Estados Unidos US
2004/0025486 para Takiue descreve um fio compósito de reforço compreendendo uma pluralidade de filamentos contínuos e em paralelo com pelo menos um fio de fibra descontínua substancialmente não torcida compreendendo uma pluralidade de fibras descontínuas. As fibras descontínuas são preferivelmente selecionadas a partir de fibras descontínuas de náilon 6, fibras descontínuas de náilon 66, fibras descontínuas de poliamida meta-aromática, e fibras descontínuas de poliamida para-aromática.
Artigos produzidos a partir de fibras de para-aramida são dotados de excelente desempenho de corte e têm um preço elevado no mercado. Os referidos artigos, entretanto, podem ser mais rígidos do que os artigos produzidos com fibras têxteis tradicionais e em algumas aplicações os artigos de para-aramida podem sofrer abrasão mais rapidamente do que o desejado.
Portanto, qualquer aprimoramento seja no conforto, durabilidade ou na quantidade de material de aramida necessário para o desempenho de corte adequado nos artigos é desejado.
Breve Sumário da Invenção A presente invenção se refere a um tecido resistente a corte,
compreendendo:
um fio compreendendo uma mistura íntima de fibras
descontínuas, a mistura compreendendo:
a) 20 a 50 partes em peso de uma fibra selecionadas a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster,
fibra acrílica e misturas das mesmas; e
b) 50 a 80 partes em peso de uma mistura de fibra de aramida, com base em 100 partes em peso das fibras de a) e b); onde a mistura de fibra de aramida compreende pelo menos uma primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,7 a 6,7 dtex por
filamento; e uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,56 a 5,0 dtex por filamento; e
onde a diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1,1 dtex por filamento ou maior.
A presente invenção adicional mente se refere a um processo
para a produção de um artigo resistente a corte, compreendendo: a) misturar
i) 20 a 50 partes em peso de uma fibra selecionadas a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de
polietileno, e misturas das mesmas, e
ii) 50 a 80 partes em peso de uma mistura de fibra de
aramida; com base em 100 partes em peso das fibras de i) e ii), onde a mistura de fibra de aramida compreende pelo menos uma
primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,7 a 6,7 dtex por filamento; e uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,56 a 5,0 dtex por filamento; e
onde a diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1,1 dtex por filamento ou maior;
b) formar um fio descontínuo fiado a partir da mistura de
fibras; e
c) tricotar um artigo a partir do o fio descontínuo fiado. Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1 é uma representação de um possível tecido tricotado
da presente invenção.
A figura 2 é um artigo da presente invenção na forma de uma luva
tricotada.
A figura 3 é uma representação de uma seção do fio de fibra
descontínua compreendendo uma possível mistura íntima de fibras.
A figura 4 é uma ilustração de uma possível seção transversal de um feixe de fios descontínuos útil nos tecidos da presente invenção.
A figura 5 é uma ilustração de outra possível seção transversal de um feixe de fios descontínuos útil nos tecidos da presente invenção.
A figura 6 é uma ilustração da seção transversal de um feixe de fios descontínuos da arte anterior dotado da comumente usada fibra de para- aramida de 1,5 denier por filamento (1,7 dtex por filamento). A figura 7 é uma ilustração de a um possível fio torcido produzido
a partir de dois fios únicos.
A figura 8 é uma ilustração de uma possível seção transversal de um fio torcido produzido a partir de dois fios únicos diferentes. A figura 9 é uma ilustração de um possível fio torcido produzido a
partir de três únicos fios.
Descrição Detalhada da Invenção Em uma modalidade, a presente invenção se refere a um tecido resistente a corte compreendendo um fio que compreende uma mistura íntima de fibras descontínuas, a mistura compreendendo 20 a 50 partes em peso de uma fibra lubrificante; 20 a 40 partes em peso de uma primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 6 denier por filamento (3,7 a 6.7 dtex por filamento); e 20 a 40 partes em peso de uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,50 a 4,5 denier por filamento (0,56 a 5,0 dtex por filamento); com base no peso total das fibras lubrificantes e primeira e segunda fibras de aramida. Em algumas modalidades preferidas a primeira fibra de aramida é dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 5,0 denier por filamento (3,7 a 5,6 dtex por filamento) e em algumas modalidades preferidas a segunda fibra de aramida é dotada de uma densidade linear a partir de 1,0 a 4,0 denier por filamento (1,1 a 4,4 dtex por filamento). A diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1 denier por filamento (1,1 dtex por filamento) ou maior. Em algumas modalidades preferidas, a fibra lubrificante e a primeira e segunda fibras de aramida são cada uma das quais presentes individualmente em quantidades que variam a partir de cerca de 26 a 40 partes em peso, com base em 100 partes em peso das referidas fibras. Em algumas modalidades mais preferidas, os três tipos de fibras estão presentes em partes em peso substancialmente iguais. Em outra modalidade, a presente invenção se refere a um tecido resistente a corte compreendendo um fio que compreende uma mistura íntima de fibras descontínuas, a mistura compreendendo 20 a 50 partes em peso de uma fibra selecionada a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, fibra acrílica, e misturas das mesmas; e 50 a 80 partes em peso de uma mistura de fibra de aramida; com base no peso total das fibras de poliamida alifática, poliolefina, poliéster e aramida. A mistura de fibra de aramida compreende pelo menos uma primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 6 denier por filamento (3,7 a 6,7 dtex por filamento); e uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,50 a 4,5 denier por filamento (0,56 a 5,0 dtex por filamento). Em algumas modalidades preferidas a primeira fibra de aramida é dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 5,0 denier por filamento (3,7 a 5,6 dtex por filamento) e em algumas modalidades preferidas a segunda fibra de aramida é dotada de uma densidade linear a partir de 1,0 a 4,0 denier por filamento (1,1 a 4,4 dtex por filamento). A diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1 denier por filamento (1,1 dtex por filamento) ou maior. Em uma modalidade preferida, a fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, fibra acrílica, ou mistura de fibra está presente em uma quantidade que é 26 a 40 partes em peso e a mistura de fibra de aramida está presente em uma quantidade que é 60 a 74 partes em peso; com base em 100 partes em peso das referidas fibras. Em uma modalidade mais preferida, a fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, fibra acrílica, ou mistura de fibra e a mistura de fibra de aramida estão presentes em uma proporção em peso de cerca de 1:2.
Surpreendentemente, foi observado que os tecidos da presente invenção são dotados de resistência a corte equivalente a ou maior do que um tecido produzido com 100% de fios de fibras de para-aramida comumente usados 1,5 denier-por-filamento (1,7 dtex por filamento). Em outras palavras, a resistência a corte de um tecido com 100% de fibra de para-aramida pode ser duplicada por um tecido dotado de no máximo 80 partes em peso fibra de para- aramida. Acredita-se que os três tipos de fibras, ou seja a fibra lubrificante, fibra de aramida de maior denier-por-filamento, e fibra de aramida de menor denier- por-filamento, funcionem juntos para proporcionar não só resistência a corte mas também resistência a abrasão aprimorada ao tecido e flexibilidade, o que se transforma em uma durabilidade aprimorada e conforto de uso. O termo "tecido" pretende incluir qualquer estrutura em camadas
tecida, tricotada, não-tecida ou semelhante que utilize fios. Por "fio" se quer dizer uma montagem de fibras fiadas ou trançadas juntas para formar um filamento contínuo. Como usado aqui, um fio em geral se refere a o que é conhecido na arte como um fio único, que é o filamento mais simples de um material têxtil adequado para operações tais como tecelagem e tricô. Um fio descontínuo fiado pode ser formado a partir de fibras descontínuas com mais ou menos torção; um fio de múltiplos filamentos contínuos pode ser formado com ou sem torção. Quando torção está presente, a mesma se apresenta toda na mesma direção. Como usadas aqui as frases "fio em dobra" e "fio dobrado" podem ser usadas intercambiavelmente e se referem a dois ou mais fios, isto é, fios únicos, torcidos ou dobrados juntos. "Tecido" tem a intenção de incluir qualquer tecido produzido por tecelagem; ou seja, entrelaçamento ou entrançamento de pelo menos dois fios tipicamente em ângulos retos. Em geral os referidos tecidos são produzidos por entrelaçamento de um conjunto de fios, chamado de fios de urdume, com outro conjunto de fios, chamado de fios de trama ou de preenchimento. O tecido tecido pode ser dotado de essencialmente qualquer entrelaçamento, tal como, entrelaçamento simples, entrelaçamento de fibras curtas, entrelaçamento de cesta, entrelaçamento de cetim, entrelaçamento de sarja, entrelaçamento desequilibrados, e semelhante. Entrelaçamento simples é o mais comum. "Tricotado" tem a intenção de incluir uma estrutura capaz de ser produzida por intertravamento de uma série de laços de um ou mais fios por meio de agulhas ou fios, tal como tricôs de urdume (por exemplo, tricô, milanês, ou Raschel) e tricôs de trama (por exemplo, circular ou plano). "Não-tecido" tem a intenção de incluir uma rede de fibras formando um material de folha flexível capaz de ser produzido sem tecelagem ou tricô e mantido junto ou por (i) intertravamento mecânico de pelo menos algumas das fibras, (ii) fusão de pelo menos algumas partes de algumas das fibras, ou (iii) ligar pelo menos algumas das fibras por uso de um material de ligação. Tecidos não-tecidos que utilizam fios incluem principalmente tecidos unidirecionais, entretanto outras estruturas são possíveis.
Em algumas modalidades preferidas, o tecido da presente invenção é um tecido tricotado, usando qualquer padrão de tricô apropriado e máquinas de tricotar convencionais. A figura 1 é uma representação de um tecido tricotado. A resistência a corte e o conforto são afetados pela firmeza do tricô e a referida firmeza pode ser ajustada para ir de encontro a qualquer necessidade específica. Uma combinação bastante eficaz de resistência a corte e conforto foi observada, por exemplo, em padrões de tricô de jérsei simples e tricô de felpo. Em algumas modalidades, os tecidos da presente invenção são dotados de uma base ponderai na faixa de 3 a 30 oz/yd2 (100 a 1000 g/m2), preferivelmente 5 a 25 oz/yd2 (170 a 850 g/m2), os tecidos na extremidade superior da faixa de base ponderai proporcionando mais proteção contra corte.
Os tecidos da presente invenção podem ser utilizados em artigos para proporcionar proteção contra corte. Artigos úteis incluem mas não são limitados a luvas, aventais, e jalecos. Em uma modalidade preferida o artigo é uma luva resistente a corte que é tricotada. A figura 2 é uma representação de uma das referidas luvas 1 dotada de um detalhe 2 ilustrando a construção tricotada da luva.
Nos tecidos e artigos incluindo luvas da presente invenção, a diferença na densidade linear do filamento da fibra de aramida de maior denier- por-filamento e a fibra de aramida de menor denier-por-filamento é 1 denier por filamento (1,1 dtex por filamento) ou maior. Em algumas modalidades preferidas, a diferença na densidade linear do filamento é 1,5 denier por filamento (1,7 dtex por filamento) ou maior. Acredita-se que a fibra lubrificante reduza a fricção entre fibras no feixe de fios descontínuos, permitindo que a fibra de aramida de menor denier-por-filamento e a fibra de aramida de maior denier-por-filamento mais facilmente se movam nos feixes de fios tecidos. A figura 3 é uma representação de uma seção do fio de fibra descontínua 3 compreendendo uma possível mistura íntima de fibras. A figura 4 é uma possível modalidade de uma seção transversal
A-A' do feixe de fios de fibra descontínua da figura 3. O fio de fibras contínuas 4 contém uma primeira fibra de aramida 5 dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 6 denier por filamento (3,7 a 6,7 dtex por filamento), e uma segunda fibra de aramida 6 dotada de uma densidade linear a partir de 0,50 a 4,5 denier por filamento (0,56 a 5,0 dtex por filamento). Fibra lubrificante 7 é dotada de uma densidade linear na mesma faixa que a segunda fibra de aramida 6. A fibra lubrificante é uniformemente distribuída no feixe de fios e em muitos casos atua de modo a separar as primeira e segunda fibras de aramida. É sabido que isto ajuda a evitar intertravamento substancial de quaisquer fibrilas de aramida (não mostradas) que podem estar presentes ou geradas a partir de desgaste na superfície das fibras de aramida e também proporcionam um efeito lubrificante nos filamentos no feixe de fios, proporcionando tecidos produzidos a partir dos referidos fios com uma maior característica de fibra têxtil e melhor sensação estética ou "mão".
A figura 5 ilustra outra possível modalidade de uma seção transversal A-A' do feixe de fios de fibra descontínua da figura 3. Feixe de fios 11 é dotado das mesmas primeira e segunda fibras de aramida 5 e 6 que a figura 4, entretanto, a fibra lubrificante 8 é dotada de uma densidade linear na mesma faixa que a primeira fibra de aramida 5. Em comparação, a figura 6 é uma ilustração de uma seção transversal do feixe de fios da arte anterior comumente usado de 1,5denier por filamento ( 1,7 dtex por filamento) fio descontínuo de para-aramida 12 com 1,5 denier por fibras de filamento (1,7 dtex por filamento) 9. Para maior simplicidade nas figuras, nos casos onde a fibra lubrificante é dita ser basicamente de mesmo denier que uma fibra do tipo aramida, a mesma é dotada do mesmo diâmetro que aquela fibra do tipo aramida. Os diâmetros de fibra atuais podem ser relativamente diferentes em função das diferenças nas densidades do polímero. Embora em todas as referidas figuras as fibras individuais sejam representadas como dotadas de uma seção transversal redonda, e que muitas das fibras úteis nos referidos feixes preferivelmente podem ser dotadas de um formato de seção transversal redondo, oval ou de feijão, é entendido que as fibras dotada de outras seções transversais podem ser usadas nos referidos feixes. Embora nas figuras os referidos feixes de fibras representem fios
únicos, é entendido que os referidos fios únicos de multidenier podem ser dobrados com um ou mais outros fios únicos para produzir fios dobrados. Por exemplo, a figura 7 é uma ilustração de uma modalidade de um fio em dobra ou dobrado 14 produzida a partir de dobra-torção de dois fios únicos juntos. A figura 8 é uma possível modalidade de uma seção transversal B-B' do feixe de fio em dobra da figura 7 contendo dois fios únicos, com um fio único 15 produzidos a partir de uma mistura íntima de fibras descontínuas de multidenier como descrito anteriormente e um fio único 16 produzido a partir de apenas um tipo de filamento. Embora dois diferentes únicos sejam mostrados nas referidas figures, isto não é restritivo e deve ser entendido que o fio em dobra pode conter mais do que dois fios dobrados-torcidos juntos. Por exemplo, a figura 9 é uma ilustração de três fios únicos dobrados-torcidos juntos. Deve também ser entendido que o fio em dobra pode ser produzido a partir de dois ou mais fios únicos produzidos a partir de uma mistura íntima de fibras descontínuas de multidenier como descrito anteriormente, ou o fio em dobra pode ser produzido a partir de pelo menos um dos fios únicos produzidos a partir de uma mistura íntima de fibras descontínuas de multidenier e pelo menos um fio dotado de qualquer composição desejada, incluindo, por exemplo um fio compreendendo
filamento contínuo.
Surpreendentemente, o tecido da presente invenção é dotado de flexibilidade aprimorada em relação ao tecido produzido com as fibras comumente usadas de 1,5 denier por filamento (1,7 dtex por filamento), apesar do fato da mistura íntima utilizar um grande número de filamentos que são dotados de um maior diâmetro do que o diâmetro das fibras de 1,5 denier por
filamento (1,7 dtex por filamento).
Os tecidos resistentes a corte e as luvas da presente invenção compreendem um fio que compreende uma mistura íntima de fibras descontínuas. Por mistura íntima se quer dizer que as diversas fibras descontínuas são distribuídas homogeneamente no feixe de fios descontínuos. As fibras descontínuas usadas em algumas modalidades da presente invenção são dotadas de um comprimento de 2 a 20 centímetros. As fibras descontínuas podem ser fiadas em fios usando sistemas curtos-descontínuos ou de fios com base em algodão, sistemas longos-descontínuos ou fios com base em lã, ou sistemas de fio de expansão-rompimento. Em algumas modalidades o comprimento cortado de fibra descontínua é preferivelmente 3,5 a 6 centímetros, especialmente para descontínuas a serem usadas em sistemas de fiação com base em algodão. Em algumas outras modalidades o comprimento cortado de fibra descontínua é preferivelmente 3,5 a 16 centímetros, especialmente para descontínuas a serem usadas em sistemas de fiação com base em descontínuo longo e com base em lã. As fibras descontínuas usadas em muitas modalidades da presente invenção são dotadas de um diâmetro de a 30 micrômetros e uma densidade linear na faixa de cerca de 0,5 a 6,5 denier por filamento (0,56 to 7,2 dtex por filamento), preferivelmente na faixa de 1,0 a 5,0 denier por filamento (1,1a 5,6 dtex por filamento).
"Fibra lubrificante" como usado aqui tem a intenção de incluir qualquer fibra que, quando usada com a fibra de aramida de multidenier nas proporções aqui designadas para produzir um fio, aumenta a flexibilidade dos tecidos ou artigos (incluindo luvas) produzidos a partir do referido fio. Acredita- se que o efeito desejado proporcionado pela fibra lubrificante esteja associado com as propriedades não fibrilantes e de fricção fio-a-fio de uma fibra de polímero. Portanto, em algumas modalidades preferidas a fibra lubrificante é uma fibra não fibrilante ou "livre de fibrila". Em algumas modalidades a fibra lubrificante é dotada de um coeficiente de fricção dinâmico fio-em-fio, quando medido em si, de menos de 0,55, e em algumas modalidades o coeficiente de fricção dinâmico é menor do que 0.40, conforme medido pelo Método ASTM D3412 com método de cabrestante a 50 gramas de carga, 170 graus de ângulo de enrolamento, e 30 cm/segundos de movimento relativo. Por exemplo, quando medido deste modo, a fibra de poliéster-em-poliéster é dotada de um coeficiente de fricção dinâmico medido de 0,50 e a fibra de náilon-em-náilon é dotada de um coeficiente de fricção dinâmico medido de 0.36. Não é necessário que a fibra lubrificante seja dotada de qualquer acabamento de superfície ou tratamento químico especial para proporcionar o comportamento lubrificante. Dependendo da estética desejada o tecido final e artigo, a fibra lubrificante pode ser dotada de uma densidade linear de filamento igual à densidade linear de filamento de uma das fibras do tipo aramidas no fio ou pode ser dotada de uma densidade linear de filamento diferente da densidade de filamento linear das fibras de aramida no fio.
Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, a fibra lubrificante é selecionada a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, fibra acrílica e misturas das mesmas. Em algumas modalidades a fibra lubrificante é uma fibra termoplástica. "Termoplástico" tem a intenção de ter a sua definição de polímero tradicional; ou seja, os referidos materiais fluem da maneira como um líquido viscoso quando aquecido e solidifica quando resfriado e assim ocorre de modo reversível de tempos em tempos em aquecimentos e resfriamentos subseqüentes. Em algumas modalidades mais preferidas a fibra lubrificante é uma fibra termoplástica fiada por fusão ou fiada por gel.
Em algumas modalidades preferidas a fibra de poliamida alifática se refere a qualquer tipo de fibra contendo polímero ou copolímero de náilon. Náilons são poliamidas sintéticas de cadeia longa dotadas de grupos amida recorrentes (-NH-CO-) como uma parte integral da cadeia de polímero, e dois exemplos comuns de náilons são náilon 66, que é poliexametilenodiamina adipamida, e náilon 6, o qual é policaprolactam. Outros náilons podem incluir náilon 11, que é produzido a partir de ácido 11-amino-undecanóico; e náilon 610, que é produzido a partir do produto de condensação de
hexametilenodiamina e ácido sebácico.
Em algumas modalidades, fibra de poliolefina se refere à fibra produzida a partir de polipropileno ou fibra de polietileno. Polipropileno é produzido a partir de polímeros ou copolímeros de propileno. Uma fibra de polipropileno é comercialmente oferecida sob o nome registrado de Marvess® da Phillips Fibras. Fibra de polietileno é produzida a partir de polímeros ou copolímeros de etileno com pelo menos 50 mole por cento de etileno com base em 100 mole por cento de polímero e pode ser fiada a partir de uma fusão; entretanto em algumas modalidades preferidas as fibras são fiadas a partir de um gel. Fibras de polietileno úteis podem ser produzidas seja a partir de fibra de polietileno de alto peso molecular ou fibra de polietileno de ultra-alto peso molecular. Fibra de polietileno de alto peso molecular em geral é dotada de uma base ponderai molecular média maior do que 40,000. Uma fibra de polietileno fiada por fusão de alto peso molecular é comercialmente oferecida pela Fibervisions®; fibra de poliolefina pode também incluir uma fibra biocompatível dotada de diversas construções de fibra de polietileno e/ou polipropileno de lado a lado ou de bainha núcleo. Fibra de polietileno de ultra- alto peso molecular comercialmente oferecida em geral é dotada de uma base ponderai molecular média de cerca de um milhão ou maior. Um polietileno de ultra-alto peso molecular ou fibra de polietileno de cadeia estendida pode ser em geral preparado como discutido na Patente US No. 4,457,985. Este tipo de fibra fiada a gel é comercialmente oferecida sob os nomes registrados de Dyneema® oferecida pela Toyobo e Spectra® oferecida pela Honeywell.
Em algumas modalidades, fibra de poliéster se refere a qualquer tipo de polímero sintético ou copolímero composto de pelo menos 85% em peso de um éster de álcool diídrico e ácido tereftálico. O polímero pode ser produzido pela reação de etileno glicol e ácido tereftálico ou seus derivados. Em algumas modalidades o poliéster preferido é fibra de tereftalato de polietileno (PET). As formulações de poliéster podem incluir uma variedade de comonômeros, incluindo dietileno glicol, cicloexanodimetanol, poli(etileno glicol), ácido glutárico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido isoftálico, e semelhante. Além dos referidos comonômeros, agentes de ramificação como ácido trimesico, ácido piromelítico, trimetilolpropano e trimetiloloetano, e pentaeritritol podem ser usados. PET pode ser obtido por técnicas de polimerização conhecidas a partir ou do ácido tereftálico ou de seus ésteres de alquila inferior (por exemplo, tereftalato de dimetila) e etileno glicol ou combinações ou misturas dos referidos. Poliésteres úteis podem também incluir naftalato de polietileno (PEN). PEN pode ser obtido por técnicas de polimerização conhecidas a partir do ácido 2,6 naftaleno dicarboxílico e etileno
glicol.
Em algumas outras modalidades os poliésteres preferidos são poliésteres aromáticos que exibem um comportamento de fusão termotrópico. Os referidos incluem poliésteres de fusão cristalino líquido ou anisotrópicos tais como os oferecidos sob o nome registrado de Vectran® oferecido pela Celanese. Em algumas outras modalidades polímeros de poliéster cristalinos líquidos completamente processáveis por fusão aromática dotados de baixos pontos de fusão são preferidos, tais como aqueles descritos na Patente Norte
Americana No. 5.525.700.
Em algumas modalidades, fibra acrílica se refere à fibra dotada de pelo menos 85 por cento em peso de unidades acrilonitrila, uma unidade acrilonitrila sendo -(CH2-CHCN)-. A fibra acrílica pode ser produzida a partir de polímeros acrílicos dotados de 85 por cento em peso ou mais de acrilonitrila com 15 por cento em peso ou menos de um monômero etilênico copolimerizável com acrilonitrila e misturas de dois ou mais dos referidos polímeros acrílicos. Exemplos do monômero etilênico copolimerizável com acilonitrila incluem ácido acílico, ácido metacrílico e ésteres dos mesmos (acrilato de metila, acrilato de etila, metacilato de metila, metacrilato de etila, etc.), acetato de vinila, cloreto de vinila, cloreto de vinilideno, acrilamida, metacilamida, metacrilonitrila, ácido alilsulfônico, ácido metanosulf&onico e ácido estirenosulfônico. Fibras acrílicas de diversos tipos são comercialmente oferecidas pela Sterling Fibers, e um método de produção ilustrativo de polímeros acrílicos e fibras é descrito na Patente US No. 3.047.455.
Em algumas modalidades da presente invenção, as fibras lubrificantes descontínuas são dotadas de um índice de corte de pelo menos 0,8 e preferivelmente a índice de corte de 1,2 ou maior. Em algumas modalidades as fibras lubrificantes descontínuas preferidas são dotadas de um índice de corte de 1,5 ou maior. O índice de corte é o desempenho de corte de um tecido tecido ou tricotado de 475 gramas/metro quadrado (14 onças /jarda quadrada) de 100% de uma fibra a ser testada que é então medido por ASTM F1790-97 (medido em gramas, também conhecido como Desempenho de Proteção Contra Corte (CPP)) dividido pela densidade de área (em gramas por
metro quadrado) do tecido sendo cortado. Em algumas modalidades da presente invenção, as fibras de
aramida descontínuas preferidas são fibras de para-aramida. Por fibras de para-aramida se quer dizer fibras produzidos a partir de polímeros de para- aramida; poli(p-fenileno tereftalamida) (PPD-T) é o polímero de para-aramida preerido. Por PPD-T se quer dizer o homopolímero resultante a partir da polimerização mole-para-mole da p-fenileno diamina e cloreto de tereftaloila e, ainda, os copolímeros resultantes a partir da incorporação de pequenas quantidades de outras diaminas com a p-fenileno diamina e de pequenas quantidades de outros cloretos diácidos com o cloreto de tereftaloila. Como regra geral, outras diaminas e outros cloretos diácidos podem ser usados em quantidades até cerca de 10 mole por cento de uma p-fenileno diamina ou do cloreto de tereftaloila, ou talvez relativamente maior, desde que apenas as outras diaminas e cloretos diácidos não apresentem grupos de reação os quais interfiram com a reação de polimerização. PPD-T, também, significa copolímeros resultantes a partir da incorporação de outras diaminas aromáticas e outros cloretos diácido aromáticos tais como, por exemplo, cloreto de 2,6- naftaloila ou cloreto de cloro- ou diclorotereftaloila; desde que, apenas se as outras diaminas aromáticas e cloretos diácido aromáticos estejam presentes em quantidades as quais não afetem adversamente as propriedades da para- aramida.
Aditivos podem ser usados com a para-aramida nas fibras e foi observado que tanto quanto 10 por cento, em peso, de outro material polimérico pode ser misturado com a aramida ou que copolímeros podem ser usados dotados de tanto quanto 10 por cento de outra diamina substituída pela diamina de uma aramida ou tanto quanto 10 por cento de outro cloreto diácido
substituído pelo cloreto diácido da aramida.
Fibras de para-aramida são em geral fiadas por extrusão de uma solução de uma para-aramida através de um capilar em um banho de coagulação. No caso da poli(p-fenileno tereftalamida), o solvente para a solução é em geral ácido sulfúrico concentrado e a extrusão é em geral através de um espaço de ar em um banho de coagulação frio, aquoso. Os referidos processos são bem conhecidos e são em geral descritos nas Patente US Nos. 3.063.966; 3.767.756; 3.869.429, & 3.869.430. Fibras de p-aramida são comercialmente oferecidas como fibras da marca Kevlar®, as quais são oferecida pela Ε. I. du Pont de Nemours e Company, e fibras da marca
Twaron®, as quais são oferecida pela Teijin, Ltd.
A presente invenção também se refere um processo para a produção de um artigo resistente a corte, tal como um tecido ou uma luva, compreendendo misturar 20 a 50 partes em peso de uma fibra descontínua lubrificante, 20 a 40 partes em peso de uma primeira fibra descontínua de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 6 denier por filamento (3,7 a 6,7 dtex por filamento), e 20 a 40 partes em peso de uma segunda fibra descontínua de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,50 a 4,5 denier por filamento (0,56 a 5,0 dtex por filamento), com base no peso total da lubrificante e primeira e segunda fibras de aramida, e onde a diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1 denier por filamento (1,1 dtex por filamento) ou maior; formar um fio descontínuo fiado a partir da mistura de fibras; e tricotar o artigo a partir do fio descontínuo fiado. Em algumas modalidades preferidas, a fibra lubrificante e as primeira e segunda fibras de aramida estão presente em uma quantidade que é 26 a 40 partes em peso, com base em 100 partes em peso das referidas fibras. Em algumas modalidades mais preferidas, os três tipos de fibras estão presente em partes em peso substancialmente iguais.
Outra modalidade da presente invenção se refere a processos para a produção de um artigo resistente a corte, tal como um tecido ou uma luva, compreendendo as etapas de misturar 20 a 50 partes em peso de uma fibra selecionada a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, e misturas das mesmas, e 50 a 80 partes em peso de uma mistura de fibra de aramida, com base no peso total da poliamida alifática, poliolefina, poliéster, e fibras de aramida, e onde a mistura de fibra de aramida compreende pelo menos uma primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,3 a 6 denier por filamento (3,7 a 6,7 dtex por filamento) e uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,50 a 4,5 denier por filamento (0,56 a 5,0 dtex por filamento), e onde a diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1 denier por filamento (1,1 dtex por filamento) ou maior; formar um fio descontínuo fiado a partir da mistura de fibras; e tricotar um artigo a partir do fio descontínuo fiado. Em uma modalidade preferida, a fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, ou mistura de fibra está presente em uma quantidade que é 26 a 40 partes em peso e a mistura de fibra de aramida está presente em uma quantidade que é 60 a 74 partes me peso; com base em 100 partes em peso das referidas fibras. Em uma modalidade mais preferida, a fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, ou mistura de fibra e a mistura de fibra de aramida está presente em uma proporção em peso de cerca de 1:2. Em algumas modalidades preferidas, a mistura intima de fibra descontínua é produzida por primeiro misturar junto fibras descontínuas obtidas a partir de fardos abertos, junto com quaisquer outras fibras descontínuas, se desejado para funcionalidade adicional. A mistura de fibra é então formada em uma cinta usando uma máquina de cardagem. Uma máquina de cardagem é comumente usada em uma indústria de fibra para separar, alinhar, e enviar fibras em um filamento contínuo de fibras frouxamente montadas sem torção substancial, comumente conhecido como cinta cardada. A cinta cardada é processada em cinta estirada, tipicamente, mas não limitado a, um processo de
estiramento em duas etapas.
Fios descontínuos fiados são então formados a partir da cinta
estirada usando técnicas convencionais. As referidas técnicas incluem processos de fiação de curto-descontínuo de sistema de algodão convencional, tal como, por exemplo, fiação de extremidade aberta, fiação de anel, ou fiação de por maior velocidade de ar, técnicas tai como fiação pro jato de ar Murata onde o ar é usado para a torção das fibras descontínuas em um fio. A formação dos fios fiados úteis nos tecidos da presente invenção pode também ser alcançada pelo uso de sistema de lã convencional, processos de fiação de estiramento-ruptura e de longo-descontínuo, tais como, por exemplo, fiação de anel de tecido de lã ou semi-tecido de lã. Independente do sistema de processamento, a fiação de anel é o método em geral preferido para a produção de fios descontínuos resistentes a corte.
A mistura de fibras descontínuas antes da cardagem é um método preferido para a produção de fios fiados bem misturados, homogêneos, de mistura íntima usado na presente invenção, entretanto outros processos são possíveis. Por exemplo, a íntima mistura de fibras pode ser produzida por processos de corte mistura; ou seja, as diversas fibras estiradas ou forma de filamento contínuo podem ser misturadas juntas durante ou antes do encrespamento ou corte descontínuo. Este método pode ser útil quando fibra descontínua de aramida é obtida a partir do estiramento fiado de multidenier ou de um fio de multifilamentos contínuos de multidenier. Por exemplo, um fio de aramida contínuo de multifilamento pode ser fiado a partir da solução através de uma fieira especialmente preparada para criar um fio onde os filamentos de aramida individuais são dotados de duas ou mais densidades lineares diferentes; o fio pode então ser cortado em seções descontínuas para produzir uma mistura de seções descontínuas de aramida de multidenier. A fibra lubrificante pode ser combinada com a referida mistura de aramida de multidenier seja por combinação da fibra lubrificante com a fibra de aramida e cortando as mesmas juntas, ou por mistura da fibra descontínua lubrificante com a fibra de aramida descontínua após o corte. Outro método de se misturar as fibras é por cardagem e/ou mistura de cinta estirada; ou seja, para produzir cintas individuais de diversas fibras descontínuas na mistura, ou combinações de diversas fibras descontínuas na mistura, e fornecer as referidas cardadas individuais e/ou cinta estiradas para mecha e/ou dispositivos de fiação de fio descontínuo projetados para misturar as fibras de cinta enquanto fiando o fio descontínuo. Todos os referidos métodos não pretendem ser limitados e outros métodos de misturar fibras descontínuas e produção de fios são possíveis. Todos os referidos fios descontínuos podem conter outras fibras desde que os atributos do tecido desejado não sejam dramaticamente comprometidos.
O fio descontínuo fiado de uma mistura íntima de fibras é então preferivelmente alimentado a um dispositivo de tricotar para produzir uma luva tricotada. Os referidos dispositivos de tricotar incluem uma gama de maquinas de tricotar luvas de calibre padrão a muito fino, tal como a máquina de tricotar luva Sheima Seiki usada nos exemplos a seguir. Se desejado, múltiplas extremidades ou fios podem ser fornecidos para a máquina de tricotar; ou seja, um feixe de fios ou um feixe de fios dobrados pode ser co-alimentado máquina de tricotar e tricotado em uma luva usando técnicas convencionais. Em algumas modalidades é desejável se adicionar a funcionalidade às luvas pela co-alimentação de um ou mais outros fios descontínuos ou de filamento contínuo com um ou mais fio descontínuo fiado dotado da mistura íntima de fibras. O aperto do tricô pode ser ajustado para ir de encontro a quaisquer necessidades específicas. Uma combinação bastante eficaz de resistência a corte e conforto foi observada, por exemplo, em padrões de tricô de jérsei simples e de tricô Terry.
Métodos de Teste
Resistência a corte. Os dados de resistência a corte par os
tecidos descritos a seguir foram gerados usando ASTM 1790-04 "Método de Teste Padrão para Medir a Resistência a corte dos Materiais Usados em Tecidos de Proteção. Para o referido teste a máquina de teste Tomodynamometer (TDM -100) foi usada. Na implementação do teste, uma borda de corte, sob uma força específica, é passada uma vez através da amostra montada em um mandril. A borda de corte é uma lâmina de faca de aço inoxidável dotada de uma borda afiada de 70 milímetros de comprimento. O suprimento de lâmina é calibrado ao usar uma carga de 500 g em um material de calibragem de neoprene no início e no final do teste. Uma nova borda de corte é usada para cada teste de corte. A amostra é uma peça retangular de tecido; a mesma é cortada 50 χ 100 milímetros em uma orientação a 45 graus a partir das direções de urdume e trama. O mandril é uma barra eletro condutora arredondada com um raio de 38 milímetros e uma amostra junto com uma tira de cobre estreita é montada na mesma usando fita dupla face. A tira de cobre é disposta entre a amostra e a fita dupla face. A borda de corte é estirada através do tecido no mandril em um ângulo reto com o eixo longitudinal do mandril. O corte é registrado quando a borda de corte faz contato elétrico com a tira de cobre. Em diversas forces diferentes, a distância estirada a partir do contato inicial para o corte é registrada e um gráfico de força é construído como uma função da distância para o corte. A partir do gráfico, a força é determinada para o corte a uma distância de 0,8 polegadas ou 20 milímetros e é normalizado para validar a consistência do fornecimento de lâmina. A força normalizada é reportada como a resistência à força de corte.
Exemplos
Nos exemplos a seguir, os tecidos foram tricotados usando fios fiados em anel com base em fibra descontínua. As composições de mistura de fibra descontínua foram preparadas ao se misturar diversas fibras descontínuas de um tipo mostrado na Tabela 1 em proporções como mostradas na Tabela 2. Em todos os casos a fibra de aramida foi produzida a partir de poli(parafenileno tereftalamida) (PPD-T). Este tipo de fibra é conhecida pela marca registrada de Kevlar® e foi fabricada pela E.l. du Pont de Nemours e Company. O componente de fibra lubrificante foi fibra de náilon 66 semi-opaca vendida pela Invista sob a designação Tipo 420.
Tabela 1
Geral Específico Densidade Linear Comprimento cortado Tipo de fibra Tipo de fibra Denier/filamento Dtex/filamento centímetros Aramida PPD-T 1,5 1,7 4,8 Aramida PPD-T 2,25 2,5 4,8 Aramida PPD-T 4,2 4,7 4,8 Lubrificante Náilon 1,7 1,9 3,8
Os fios usados para produzir o tecido tricotado foram produzidos da maneira a seguir. Para o fio de controle A, aproximadamente sete quilos de um único tipo de fibra descontínua PPD-T foi alimentada diretamente em uma máquina de cardagem para produzir a cinta cardada. Uma quantidade equivalente (7 a 9 quilogramas) de cada composição de mistura de fibra descontínua para fios 1 a 5 e os fios de comparação BaD como mostrado na Tabela 2 foram então produzidos. As misturas de fibra descontínua foram produzidas por primeiro misturar a mão as fibras e então alimentar a mistura duas vezes através de um colhedor para produzir misturas de fibras uniformes. Cada mistura de fibra foi então alimentada através de uma máquina de cardagem padrão para produzir cinta cardada.
A cinta cardada foi então estirada usando estiramento de dois passes (estiramento rompimento/acabamento) em uma cinta estirada e processada em uma armação de mecha para produzir 6560 dtex (contagem de 0,9) mechas. Fios foram então produzidos por fiação a anel de duas extremidades de cada mecha para cada composição. Fios de algodão de contagem 10/ls foram produzidos dotados de um multiplicador de torção 3.10. Cada um dos fios finais AaDeI a 5 foi produzido por dobra de um par de fios 10/ls juntos com uma torção reversa de equilíbrio para produzir fios 10/2s fios.
Cada um dos fios 10/2s foi tricotado em amostras de tecido usando uma máquina de tricotar luva padrão de calibre 7 Sheima Seiki. O tempo da máquina de tricotar foi ajustado para produzir corpos de luva de cerca de um metro de comprimento para proporcionar amostras de tecido adequadas para teste de corte subseqüente. As amostras foram produzidas por alimentação de 3 extremidades de 10/2s para a máquina de tricotar luva para produzir amostras de tecido dotadas de uma base ponderai de cerca de 20 oz/yd2 (680 g/m2). Luvas de tamanho padrão foram então produzidas dotadas de cerca da mesma base ponderai nominal. Os tecidos foram submetidos ao teste de corte de resistência
acima mencionado e os resultados são mostrados na Tabela 2. A tabela também mostra os valores de resistência a corte normalizados a uma densidade aérea de 20 oz/yd2 (680 g/m2). A resistência a corte dos tecidos e luvas produzidos a partir de fios 1 a 5 foi equivalente à resistência a corte do tecido e luva produzidos a partir do fio de controle A em uma base ponderai normalizada. Embora o tecido produzido a partir do fio 2 seja dotado de um valor de resistência a corte mais baixo do que o tecido produzido a partir do fio de controle A é observado que o intervalo confidencial estatístico para os valores de resistência a corte podem ser responsáveis pela conclusão de que os mesmos apresentam resistência a corte. Os tecidos e luvas produzidos a partir de fios 1 a 5 também apresentam uma subjetividade mais confortável à "mão" do que o tecido e luva produzidos a
partir do fio de controle A.
Ademais, a comparação dos tecidos e luvas produzidos a partir de fios BaD apresenta menor resistência a corte do que qualquer dos outros tecidos ou luvas produzidos, os quais demonstram como a adição de uma fibra de aramida dotada de uma densidade linear de 3,3 a 6 denier por filamento (3,7 a 6,7 dtex por filamento) sinergisticamente atua para aumentar resistência a corte e, neste exemplo, compensa a menor resistência a corte proporcionada pela fibra de náilon.
Tabela 2
Fio item Fibra Fibra Fibra Fibra Densidade ASTM Valor de corte descontí descontí descontí descontínua aérea 1790-04 normalizado nua de nua de nua de de náilon de valor aramida aramida aramida lubrificante de corte 1,5 dpf 1,5 dpf 1,5 dpf Unidade % em % em % em % em Peso Oz/yd2 gramas gramas S Peso Peso Peso A 100 0 0 0 20,2 934 926 1 0 40 40 20 19,7 968 983 Fio item Fibra Fibra Fibra Fibra Densidade ASTM Valor de corte descontí descontí descontí descontínua aérea 1790-04 normalizado nua de nua de nua de de náilon de valor aramida aramida aramida lubrificante de corte 1,5 dpf 1,5 dpf 1,5 dpf Unidade % em % em % em % em Peso Oz/yd2 gramas gramas S Peso Peso Peso 2 0 40 20 40 20,5 897 875 3 0 20 40 40 19,7 958 973 4 0 30 30 40 19,8 925 934 0 33,3 33,3 33,3 21,0 1032 983 B 0 60 0 40 19,8 829 833 C 0 74 0 30 20.7 889 859 D 0 80 0 20 21,2 913 860
Claims (12)
1. TECIDO RESISTENTE A CORTE, que compreende: um fio compreendendo uma mistura íntima de fibras descontínuas, a mistura compreendendo: a) 20 a 50 partes em peso de uma fibra selecionada a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de poliéster, fibra acrílica e misturas das mesmas; e b) 50 a 80 partes em peso de uma mistura de fibra de aramida, com base em 100 partes em peso das fibras de a) e b); onde a mistura de fibra de aramida compreende pelo menos uma primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,7 a 6,7 dtex por filamento; e uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,56 a 5,0 dtex por filamento; e onde a diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1,1 dtex por filamento ou maior.
2. TECIDO RESISTENTE A CORTE, de acordo com a reivindicação 1, em que com base em 100 partes em peso das fibras de a) e b), a fibra de a) está presente em uma quantidade que é 26 a 40 partes em peso e a fibra de b) está presente em uma quantidade que é 60 a 70 partes em peso.
3. TECIDO RESISTENTE A CORTE, de acordo com a reivindicação 1, em que a primeira ou segunda fibras de aramida compreende poli(parafenileno tereftalamida).
4. TECIDO RESISTENTE A CORTE, de acordo com a reivindicação 1, na forma de um tricô.
5. ARTIGO, que compreende tecido resistente a corte de acordo com a reivindicação 1.
6. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 5, em forma de uma luva.
7. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM ARTIGO RESISTENTE A CORTE, que compreende: a) misturar i) 20 a 50 partes em peso de uma fibra selecionadas a partir do grupo de fibra de poliamida alifática, fibra de poliolefina, fibra de polietileno, e misturas das mesmas, e ii) 50 a 80 partes em peso de uma mistura de fibra de aramida; com base em 100 partes em peso das fibras de i) e ii), onde a mistura de fibra de aramida compreende pelo menos uma primeira fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 3,7 a 6,7 dtex por filamento; e uma segunda fibra de aramida dotada de uma densidade linear a partir de 0,56 a 5,0 dtex por filamento; e onde a diferença na densidade linear do filamento da primeira fibra de aramida para a segunda fibra de aramida é 1,1 dtex por filamento ou maior; b) formar um fio descontínuo fiado a partir da mistura de fibras; e c) tricotar um artigo a partir do o fio descontínuo fiado.
8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, em que a mistura é realizada pelo menos em parte por mistura das fibras de i) e ii) junto e cardagem das fibras para formar uma cinta contendo uma mistura intima descontínua.
9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, em que o fio descontínuo fiado é formado usando fiação de anel.
10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, em que a primeira ou segunda fibras de aramida compreende poli(parafenileno tereftalamida).
11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, em que o tricô é realizado por co-alimentação a uma máquina de tricotar um feixe de fios ou fios dobrados compreendendo o fio descontínuo fiado a partir da mistura de fibras e um ou mais outros fios de fibra descontínua ou fios de filamento contínuo.
12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, em que o artigo é um tecido ou luva.
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