DE68919705T3 - CUT-RESISTANT YARN OR FABRIC AND CUT-RESISTANT GLOVE. - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Verwendung schnittfester Garne in Schutzkleidungen. Für solche Schutzkleidungen gibt es viele Anwendungen. Beschäftigte in der Fleischverarbeitung, die gegenüber scharfen Messern ungeschützt sind, benötigen solche Kleidungsstücke. Leute, die mit Metall und Glas hantieren und die während des Hantierens der Materialien vor den scharfen Kanten geschützt werden müssen, können solche Schutzkleidungen verwenden. Medizinisches Personal, das gegenüber Skalpellen und anderen scharfen Instrumenten ungeschützt ist, kann durch die Verwendung solcher Kleidungsstücke Schutz erhalten.This invention relates to the use of cut-resistant yarns in protective clothing. There are many applications for such protective clothing. Meat processing workers who are unprotected against sharp knives need such clothing. People who handle metal and glass and who need to be protected from the sharp edges while handling the materials can use such protective clothing. Medical personnel who are unprotected against scalpels and other sharp instruments can receive protection by using such clothing.

Es ist bekannt, schnittfesten Stoff für Handschuhe herzustellen, die zur Sicherheit in der Fleischverarbeitungsindustrie verwendet werden. Siehe beispielsweise die US-A-4470251, -4384449 und -4044295. Es ist auch bekannt, ein zusammengesetztes Futter herzustellen, das zwei unterschiedliche Filamentmaterialien in Form einer Seele enthält, sowie einer Hülle von unterschiedlicher Zugfestigkeit und Dehnung, wie in der US-A- 4321854. Es ist aus anderen, hier nicht genannten, früheren US- Patenten ebenfalls bekannt, zusammengesetzte Stränge, Kabel, Garne, Seile, Textilien, Filamente u.dgl. herzustellen.It is known to produce cut resistant fabric for gloves used for safety in the meat processing industry. See for example US-A-4470251, -4384449 and -4044295. It is also known to produce a composite lining containing two different filament materials in the form of a core and a sheath of different tensile strength and elongation, as in US-A-4321854. It is also known from other prior US patents not mentioned here to produce composite strands, cables, yarns, ropes, textiles, filaments and the like.

Im Stande der Technik schlägt die US-A-3883898 vor, daß eine Aramidfaser, wie "Kevlar", bei schnittfesten Handschuhen verwendet werden solle, die von Fleischverarbeitern getragen werden. Die US-A-3953893 lehrt die Verwendung einer Aramidfaser in schnittfesten Schürzen.In the prior art, US-A-3883898 suggests that an aramid fiber such as "Kevlar" should be used in cut-resistant gloves worn by meat processors. US-A-3953893 teaches the use of an aramid fiber in cut-resistant aprons.

Die US-A-4004295 schlägt die Verwendung eines Handschuhes vor, der aus einem Garn aus Metalldraht und einer nicht-metallischen Faser, wie einer Aramidfaser, als Schutz vor Messerschnitten, insbesondere in Fleischverarbeitungsanlagen, zusammengesetzt ist. Die US-A-4384449 und -4470251 schlagen auch die Verwendung von Metalldraht in Kombination mit Aramidfasern vor.US-A-4004295 proposes the use of a glove composed of a yarn of metal wire and a non-metallic fiber, such as an aramid fiber, as protection against knife cuts, particularly in meat processing plants. US-A-4384449 and -4470251 also propose the use of metal wire in combination with aramid fibers.

Die US-A-4651514 schlägt die Verwendung eines aus einer Nylonseele in Form eines Monofilamentes zusammengesetzten Garnes vor, das mit wenigstens einem Strang einer Aramidfaser und einem Strang einer Nylonfaser umsponnen ist. Der festgestellte Vorteil dieses Garnes gegenüber jenem, der beispielsweise in der US-A-4004295 vorgeschlagen wird, liegt darin, daß dieses Garn nicht leitend ist.US-A-4651514 proposes the use of a yarn composed of a nylon core in the form of a monofilament, which is wound with at least one strand of an aramid fiber and one strand of a nylon fiber. The advantage of this yarn compared to that which, for example, is US-A-4004295 is that this yarn is non-conductive.

Die US-A-4304811 beschreibt einen gewebten Stoff, der gegenüber Temperaturen oberhalb von 538ºC beständig ist, und der von einem gefachten Garn gebildet ist, wobei ein Faden Aramid und der andere eine Glasfaser ist. Der Stoff ist speziell für die Verwendung bei der Herstellung von Glasprodukten gedacht.US-A-4304811 describes a woven fabric resistant to temperatures above 538ºC and made from a plied yarn, one thread being aramid and the other being glass fiber. The fabric is specifically intended for use in the manufacture of glass products.

Unter ultrahohem Molekulargewicht wird eines von 300 000 bis 7 000 000 verstanden. Ein normales Molekulargewicht liegt dann unter 300 000.Ultra-high molecular weight is defined as one between 300,000 and 7,000,000. A normal molecular weight is then below 300,000.

Unter Faser sei jeder Zwirn, jedes Filament od.dgl., alleine oder in Gruppen von Multifilamenten, von fortlaufender Länge oder von kurzer Länge, wie als Stapel, verstanden.The term fibre means any thread, filament or similar, alone or in groups of multifilaments, of continuous length or of short length, such as staple.

Unter Garn ist hier jede fortlaufende Länge von Fasern von weniger als 1111 tex (10 000 Denier) verstanden, die mit einer ähnlichen oder unähnlichen Faser umsponnen ist, die zur weiteren Verarbeitung zu einem Stoffe durch Flechten, Weben, Schmelzbindung, Tuftieren, Stricken od.dgl. geeignet ist.Yarn is defined here as any continuous length of fibre of less than 1111 tex (10,000 denier) spun with a similar or dissimilar fibre suitable for further processing into a fabric by braiding, weaving, fusion bonding, tufting, knitting or the like.

Unter Strang wird hier entweder eine laufende Länge eines Multifilamentfadens oder eines Monof ilamentfadens aus einer fortlaufenden Faser oder aus gesponnenen Stapelfasern, vorzugsweise unverzwimt, mit weniger als 222 tex (2000 Denier) verstanden.A strand is understood here to be either a running length of a multifilament thread or a monofilament thread made from a continuous fibre or from spun staple fibres, preferably untwisted, with less than 222 tex (2000 denier).

Für viele Anwendungen haben schnittfeste, unter Benützung des Standes der Technik hergestellte Kleidungsstücke unerwünschte Nachteile oder Beschränkungen. Unter Verwendung bloß von Polyäthylen hoher Festigkeit oder anderen Fasern erzeugte Kleidungsstücke bieten einen verbesserten Grad an Schnittschutz. Sehr scharfe Kanten, wie frisch geschärfte Messer, vermögen aber selbst sehr schnittfeste Fasern mit nur mäßigen Schnittkräften zu schneiden. Das Zusetzen von Metalldraht zu einem Garne, welches eine der obigen hochfesten Fasern enthält, vermag die Schnittfestigkeit des Garnes zu verbessern. Selbst sehr scharfe Kanten haben es schwer, durch ein aus Aramid und einer Metallfaser hergestelltes Garn zu schneiden. Solche Garne sind jedoch auf Grund der Steifheit des Metalles weniger biegsam. Ist ein Kleidungsstück zu steif, so kann der Träger durch seinen Gebrauch müde werden oder kann in extremen Fällen das Kleidungsstück ablegen und den beabsichtigten Schutz verlieren, Der wiederholte Gebrauch und das Biegen des Kleidungsstückes kann den relativ steifen Metalldraht zum Brechen bringen. In diesem Falle ist es wahrscheinlich, daß die gebrochenen Drahtenden aus dem Garne vorragen. Diese aus dem Kleidungsstück vorstehenden scharfen Drähte können den Träger oder jeglichen Gegenstand, der eben hantiert wird, zerkratzen.For many applications, cut resistant garments made using the current technology have undesirable disadvantages or limitations. Garments made using only high strength polyethylene or other fibers offer an improved level of cut protection. However, very sharp edges, such as freshly sharpened knives, can cut even very cut resistant fibers with only moderate cutting forces. Adding metal wire to a yarn containing one of the above high strength fibers can improve the cut resistance of the yarn. Even very sharp edges have difficulty cutting through a yarn made of aramid and a metal fiber. However, such yarns are less flexible due to the stiffness of the metal. If a garment is too stiff, the wearer can grow tired of its use or in extreme cases may take the garment off and lose the intended protection. Repeated use and bending of the garment may cause the relatively stiff metal wire to break. In this case, it is likely that the broken wire ends will protrude from the yarn. These sharp wires protruding from the garment can scratch the wearer or any object being handled.

Die Verwendung eines Metalldrahtes in einem schnittfesten Garne macht das Garn elektrisch leitend. Dies bedeutet, daß ein aus einem solchen Garne hergestelltes Kleidungsstück nicht im Kontakte mit mit hoher Spannung arbeitenden Elektrogeräten verwendet werden kann. Die Verwendung eines Monofilamentes aus Nylon an Stelle eines Metalldrahtes in einem schnittfesten Garn beseitigt das Problem der elektrischen Leitfähigkeit. Der Einsatz eines Monofilamentes aus Nylon führt aber zu einem weniger schnittfesten Garn. Nylon wird von sehr scharfen Kanten viel leichter geschnitten als Metalldraht. Daher wird auch das ganze Garn leichter geschnitten.The use of a metal wire in a cut-resistant yarn makes the yarn electrically conductive. This means that a garment made from such a yarn cannot be used in contact with high-voltage electrical devices. The use of a nylon monofilament instead of a metal wire in a cut-resistant yarn eliminates the problem of electrical conductivity. However, the use of a nylon monofilament results in a less cut-resistant yarn. Nylon is cut much more easily by very sharp edges than metal wire. Therefore, the entire yarn is also cut more easily.

Die vorliegende Erfindung überwindet viele von den Beschränkungen schnittfester Handschuhe, die unter Verwendung des Standes der Technik hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung kann eine Schnittfestigkeit erreichen. die gleich oder besser ist, als man sie erhält, wenn man ein einen Metalldraht enthaltendes Garn verwendet, doch ist die Steifheit bzw. die elektrische Leitfähigkeit nicht vorhanden, die mit einem einen Metalldraht enthaltenden Garn verbunden ist.The present invention overcomes many of the limitations of cut resistant gloves made using the prior art. The present invention can achieve cut resistance equal to or better than that obtained using a yarn containing a metal wire, but does not provide the stiffness or electrical conductivity associated with a yarn containing a metal wire.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Schützen des Körpers vor Schnitten, welches das Herstellen eines schnittfesten Stoffes aus einem Faden mit einer Mehrzahl nichtmetallischer Fasern umfaßt, wovon zumindest eine nicht-metallische Faser biegsam und inhärent schnittfest ist und wovon zumindest eine weitere nicht-metallische Faser einen Härtegrad oberhalb von 3 auf der Mohs'schen Härteskala besitzt, und welches das Bilden des Stoffes zu einem Kleidungsstück umfaßt sowie das Änlegen des Kleidungsstückes an einen Teil des Körpers. um ihn vor Schnitten zu schützen. Vorzugsweise ist die inhärent schnittfeste Faser aus hochfestem Polyäthylen, hochfestem Polypropylen, hochfestem Polyvinylalkohol, Aramiden, hochfesten Flüssigkristall-Polyestern und Gemischen davon ausgewählt. Die Faser mit einem hohen Härtegrad wird vorzugsweise aus Glas, Keramik, Kohle und Gemischen davon ausgewählt.The present invention provides a method of protecting the body from cuts, which comprises making a cut-resistant fabric from a thread having a plurality of non-metallic fibers, at least one non-metallic fiber being flexible and inherently cut-resistant and at least one other non-metallic fiber having a hardness greater than 3 on the Mohs hardness scale, and forming the fabric into a garment and applying the garment to a part of the body to protect it from cuts. Preferably, the inherently cut resistant fiber is selected from high strength polyethylene, high strength polypropylene, high strength polyvinyl alcohol, aramids, high strength liquid crystal polyesters, and mixtures thereof. The fiber having a high durometer is preferably selected from glass, ceramic, carbon, and mixtures thereof.

Bei einer Ausführungsform ist die Faser mit einem hohen Härtegrad eine Faser aus mehreren Komponenten, die ein weicheres Seelenmaterial aufweist, welches mit einem aus Glas, Keramik, Kohle und Gemischen davon ausgewählten harten Material beschichtet ist.In one embodiment, the high durometer fiber is a multi-component fiber having a softer core material coated with a hard material selected from glass, ceramic, carbon, and mixtures thereof.

Die Faser mit einem hohen Härtegrad kann auch eine zusammengesetzte Faser mit einem weicheren Material sein, das mit einem aus Glas, Keramik, Kohle und Gemischen davon ausgewählten harten Material imprägniert ist.The fiber with a high degree of hardness can also be a composite fiber with a softer material impregnated with a hard material selected from glass, ceramic, carbon and mixtures thereof.

Gewünschtenfalls wird die Faser mit einem hohen Härtegrad mit einer elastomeren Beschichtung überdeckt.If desired, the fiber with a high degree of hardness is covered with an elastomer coating.

Die vorliegende Erfindung benützt ein in hohem Maße schnittfestes zusammengesetztes Garn. Das Garn umfaßt zumindest zwei Fasermaterialien. Alle Materialien in dem Garn sind nichtmetallisch. Von wenigstens einem der Materialien wird verlangt, daß es in hohem Maße biegsam und inhärent schnittfest ist. Von wenigstens einem der Materialien wird verlangt, daß es einen hohen Härtegrad besitzt. Ein Beispiel für ein solches Garn ergibt sich aus der Kombination einer Glasfaser, die ein hartes Fasermaterial ist, und einer Polyäthylenfaser hoher Festigkeit mit verlängerten Ketten, die ein biegsames und inhärent schnittfestes Fasermaterial ist.The present invention utilizes a highly cut resistant composite yarn. The yarn comprises at least two fiber materials. All of the materials in the yarn are non-metallic. At least one of the materials is required to be highly flexible and inherently cut resistant. At least one of the materials is required to have a high degree of durometer. An example of such a yarn is the combination of a glass fiber, which is a hard fiber material, and a high strength polyethylene fiber with extended chains, which is a flexible and inherently cut resistant fiber material.

Kleidungsstücke, wie Handschuhe, die aus einem Garn nach der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, sind in hohem Maße schnittfest. Sie sind auch sehr biegsam und nicht leitend.Garments such as gloves made from a yarn according to the present invention are highly cut resistant. They are also very flexible and non-conductive.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Stande der Technik dadurch, daß ein nicht-metallisches, hartes Fasermaterial als Komponente desjenigen Garnes benutzt wird, das zur Bildung von Schutzkleidungen verwendet wird. Das einzige im Stande der Technik vorgeschlagene harte Fasermaterial ist Metalldraht. Andere, für diesen Zweck im Stande der Technik vorgeschlagene Materialien, wie Nylon, werden nicht als harte Materialien betrachtet.The present invention differs from the prior art in that a non-metallic, hard fiber material is used as a component of the yarn used to form protective clothing. The only hard fiber material proposed in the prior art is metal wire. Other hard fiber materials proposed for this purpose in the prior art Materials such as nylon are not considered hard materials.

Es ist etwas überraschend, daß spröde, harte Materialien, wie Glasfasern, ein so deutliches Maß an Schnittfestigkeit bei einem zusammengesetzten Garn beitragen können, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Man würde normalerweise annehmen, daß derart spröde Materialien leicht brächen und wenig zum Schutz beitrügen, wenn das Garn von einer Schneidkante beaufschlagt wird. Es wurde jedoch gefunden, daß das zusammengesetzte Garn beim Schneiden sehr widerstandsfähig gegen Brechen ist, wenn Glas sehr geringen Durchmessers in der Seele des Garnes verwendet und gegebenenfalls durch eine äußere Umhüllung einer biegsamen Faser oder einer elastomeren Beschichtung geschützt wird.It is somewhat surprising that brittle, hard materials such as glass fibers can contribute such a significant degree of cut resistance to a composite yarn such as that used in the present invention. One would normally expect such brittle materials to break easily and provide little protection when the yarn is struck by a cutting edge. However, it has been found that the composite yarn is very resistant to breakage when cut when very small diameter glass is used in the core of the yarn and optionally protected by an outer covering of flexible fiber or elastomeric coating.

Das schnittfeste Garn umfaßt zumindest zwei nicht-metallische Fasern, von denen wenigstens eine biegsam und inhärent schnittfest ist und mindestens eine andere einen hohen Härtegrad besitzt. Der Härtegrad liegt oberhalb 3 auf der Mohs'schen Härteskala. Es ist bevorzugt, daß die schnittfeste Faser während wenigstens 10 Zyklen auf dem in der US-Serien-Nr. 223,596 (nun US-A-4864852) beschriebenen Schneidapparat gegenüber dem Schneiden mit einem Schneidgewicht von 135 g, einer Spindelgeschwindigkeit von 50 U/min, einem Durchmesser der Stahlspindel von 19 mm, einer Klingenfallhöhe von 9 mm und unter Verwendung einer Industrie-Rasierklinge mit einer Kante zum Schneiden widerstandsfähig ist, wobei die Faser als gestrickter Stoff mit einer Faser von 267 tex (2400 Denier) mit weniger als zwei Drehungen pro Zoll getestet wird, der auf einer 10-maschigen Strickmaschine zu einem Stoff von 373 g/m² (11 Unzen pro Quadratyard) gestrickt wurde. Die bevorzugte schnittfeste Faser wird aus der aus hochfestem Polyäthylen, hochfestem Polypropylen, hochfestem Polyvinylalkohol, Aramiden, hochfesten Flüssigkristall-Polyestern und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt. Die bevorzugte Faser mit dem hohen Härtegrad wird aus der aus Glas, Keramik, Kohle und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt. Es ist bevorzugt, daß die Faser mit einem hohen Härtegrad einen Durchmesser von höchstens 12 µm habe und am bevorzugtesten beträgt der Durchmesser zwischen 2 und 10 µm. Eine andere bevorzugte Faser mit einem hohen Härtegrad kann eine Faser aus mehreren Komponenten beliebigen Durchmessers bzw. beliebiger Dicke sein, die ein weicheres Seelenmaterial und eine äußere Umhüllung des harten Materiales haben kann, wie Glas, Keramik oder Kohle. Ebenso kann diese harte Faser eine zusammengesetzte Faser beliebiger Dicke sein, in der die Matrix ein mit dem harten Material, wie Kohle, Glas oder Keramik imprägniertes weicheres Material ist. Gemische von jedweden, oben erwähnten, harten Fasern wäre ebenfalls nützlich. Die ein hohes Maß an Härte aufweisende Faser kann mit einer elastomeren Beschichtung beschichtet werden.The cut resistant yarn comprises at least two non-metallic fibers, at least one of which is flexible and inherently cut resistant and at least one other of which has a high durometer. The durometer is above 3 on the Mohs hardness scale. It is preferred that the cut resistant fiber be subjected to at least 10 cycles on the test described in U.S. Serial No. 223,596 (now US-A-4864852) is resistant to cutting with a cutting weight of 135 g, a spindle speed of 50 rpm, a steel spindle diameter of 19 mm, a blade drop height of 9 mm and using an industrial razor blade with a cutting edge, the fiber being tested as a knitted fabric having a fiber of 267 tex (2400 denier) with less than two twists per inch knitted on a 10-stitch knitting machine to a fabric of 373 g/m² (11 ounces per square yard). The preferred cut resistant fiber is selected from the group consisting of high strength polyethylene, high strength polypropylene, high strength polyvinyl alcohol, aramids, high strength liquid crystal polyesters and blends thereof. The preferred high-hardness fiber is selected from the group consisting of glass, ceramic, carbon and mixtures thereof. It is preferred that the high-hardness fiber has a diameter of at most 12 µm. and most preferably the diameter is between 2 and 10 µm. Another preferred fiber having a high degree of hardness may be a multi-component fiber of any diameter or thickness, which may have a softer core material and an outer shell of the hard material, such as glass, ceramic or carbon. Likewise, this hard fiber may be a composite fiber of any thickness in which the matrix is a softer material impregnated with the hard material, such as carbon, glass or ceramic. Blends of any of the hard fibers mentioned above would also be useful. The fiber having a high degree of hardness may be coated with an elastomeric coating.

Das gemäß der vorliegenden Erfindung benützte Garn umfaßt zumindest zwei Fasermaterialien, wovon wenigstens eines biegsam und schnittfest ist und mindestens eine anderes einen hohen Härtegrad besitzen muß. Die Wünschbarkeit der Anwendung dieser besonderen Kombination von Materialien wurde erst durch sorgfältige Beobachtung der Schneidwirkung von scharfen Kanten gegen verschiedene Fasermaterialien offensichtlich.The yarn used in accordance with the present invention comprises at least two fiber materials, at least one of which must be flexible and cut resistant and at least one other of which must have a high degree of hardness. The desirability of using this particular combination of materials only became apparent after careful observation of the cutting action of sharp edges against various fiber materials.

Es ist bekannt, daß gewisse Fasermaterialien einen inhärent hohen Grad an Schnittfestigkeit haben. Beispielsweise sind Aramidfasern, wie "Kevlar", im Vergleiche zu den meisten anderen synthetischen Fasern schwer zu schneiden. Als Beispiel wird mehr Kraft dazu benötigt, durch eine Aramidfaser zu schneiden als durch eine äquivalente Menge an Polyesterfasern, wobei angenommen wird, daß die Schärfe der Schneidkante in beiden Fällen dieselbe ist.It is known that certain fiber materials have an inherently high degree of cut resistance. For example, aramid fibers such as "Kevlar" are difficult to cut compared to most other synthetic fibers. As an example, more force is required to cut through an aramid fiber than through an equivalent amount of polyester fiber, assuming that the sharpness of the cutting edge is the same in both cases.

Es wurde beobachtet, daß Polyäthylenfasern mit verlängerten Ketten (ECPE), wie "Spectra" (TM), ebenfalls inhärent schnittfest sind. ECPE-Fasern sind zusätzlich zur hohen Schnittfestigkeit sehr abrasionsfest und biegsam und ergeben ein überlegenes schnittfestes Garn.It has been observed that extended chain polyethylene (ECPE) fibers such as "Spectra" (TM) are also inherently cut resistant. ECPE fibers, in addition to high cut resistance, are very abrasion resistant and pliable, making a superior cut resistant yarn.

Die vorliegende Erfindung verlangt, daß wenigstens eines der Fasermaterialien ein biegsames und inhärent schnittfestes Material ist, wie eine Aramidfaser oder eine ECPE-Faser, sie ist jedoch nicht darauf beschränkt.The present invention requires that at least one of the fiber materials be a flexible and inherently cut resistant material, such as an aramid fiber or an ECPE fiber, but is not limited thereto.

Während Materialien, wie Aramidfasern und ECPE-Fasern, schnittfest sind, können selbst sie mit relativ mäßiger Kraft durchschnitten werden, wenn beim Schneiden eine extrem scharfe Kante benützt wird, und wenn die Kante quer über das Material gezogen wird, während die Schneidkraft aufgebracht wird. Im Zuge der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde entdeckt, daß das Zufügen eines harten Fasermateriales zum biegsamen, inhärent schnittfesten Material die Schnittfestigkeit des Garnes dramatisch steigerte. Es wurde entdeckt, daß das harte Material die Schneidkante während des Schneidevorganges stumpf macht und im Ergebnis es der Kante erschwert, hindurchzuschneiden.While materials such as aramid fibers and ECPE fibers are cut resistant, even they can be cut with relatively moderate force if an extremely sharp edge is used when cutting and if the edge is drawn across the material while the cutting force is applied. During the development of the present invention, it was discovered that adding a hard fiber material to the pliable, inherently cut resistant material dramatically increased the cut resistance of the yarn. It was discovered that the hard material dulls the cutting edge during the cutting process and, as a result, makes it more difficult for the edge to cut through.

Die Annahme, daß das harte Material für das Stumpfwerden der scharfen Kante und für das Erschweren des Schneidens des Garnes verantwortlich war, wurde durch den folgenden einfachen Test verifiziert. Ein Probe eines gestrickten ECPE-Stoffes wurde mit einer zuvor ungebrauchten Skalpellklinge geschnitten. Mit der Hand wurde genügend Kraft angewandt, als das Skalpell durch den Stoff gezogen wurde, um durch den Stoff hindurchzuschneiden. Als nächstes wurde eine ähnliche ungebrauchte Skalpellklinge mit einer Glasfaser von 2,8 tex (25 Denier) in Kontakt gebracht. Die Schneidkante des Skalpells wurde unter mäßigem Handdruck über die Glasfaser gezogen, wobei der Druck nicht so groß war, um die Glasfaser zu brechen, so daß die gesamte Schneidkante mit der Glasfaser in Berührung kam. Dieses Skalpell wurde dann dazu benutzt, den zuvor erwähnten ECPE-Stoff zu schneiden. Es wurde gefunden, daß sich die zum Schneiden durch den Stoff benötigte Kraft in diesem Falle in hohem Maße steigerte. Es war offensichtlich, daß das Ziehen der Skalpellkante über die Glasfaser die Schärfe der Kante vermindert hatte. Es wurde gefunden, daß bei wiederholtem Kontakt der Skalpellkante mit der Glasfaser die Kante bis zu einem Ausmaße abgestumpft werden konnte, daß der ECPE-Stoff bei jedem beliebigen Maße des Handdruckes nicht mehr durchgeschnitten werden konnte. Wenn dagegen ein zuvor unbenutztes Skalpell zum wiederholten Schneiden des ECPE-Stoffes benutzt wurde, steigerte sich die benötigte Kraft nicht mit der Anzahl der Schnitte. Es war offensichtlich, daß das ECPE die Skalpellkante nicht merkbar abstumpfte.The assumption that the hard material was responsible for dulling the sharp edge and making it difficult to cut the yarn was verified by the following simple test. A sample of knitted ECPE fabric was cut with a previously unused scalpel blade. Sufficient hand force was applied as the scalpel was drawn through the fabric to cut through the fabric. Next, a similar unused scalpel blade was brought into contact with a 2.8 tex (25 denier) glass fiber. The cutting edge of the scalpel was drawn across the glass fiber using moderate hand pressure, the pressure not being so great as to break the glass fiber, so that the entire cutting edge came into contact with the glass fiber. This scalpel was then used to cut the ECPE fabric mentioned above. It was found that the force required to cut through the fabric increased greatly in this case. It was evident that dragging the scalpel edge across the fiberglass had reduced the sharpness of the edge. It was found that repeated contact of the scalpel edge with the fiberglass could dull the edge to the extent that the ECPE fabric could no longer be cut with any amount of hand pressure. In contrast, when a previously unused scalpel was used to repeatedly cut the ECPE fabric, the force required did not increase with the number of cuts. It was evident that the ECPE did not noticeably dull the scalpel edge.

Für die Zwecke dieser Erfindung kann jedes.nicht-metallische, harte Fasermaterial benutzt werden. Glasfasern und Keramikfasern sind gewöhnliche Beispiele für solche Materialien. Für die Zwecke dieser Erfindung ist ein "hartes" Material jedes Material, das einen derartigen Härtegrad besitzt, daß es in der Lage ist, die Schärfe der Schneidklinge deutlich zu vermindern.For the purposes of this invention, any non-metallic, hard fibrous material may be used. Glass fibers and ceramic fibers are common examples of such materials. For the purposes of this invention, a "hard" material is any material that has a degree of hardness such that it is capable of significantly reducing the sharpness of the cutting blade.

Die Form, die das harte Fasermaterial einnimmt, kann ziemlich variieren. Das harte Fasermaterial kann gleichmäßiger Zusammensetzung und in der Länge fortlaufend sein, wie eine Glasfaser aus einem fortlaufenden Filament. Sie kann von nichtkontinuierlicher Länge sein, wie eine geschnittene Glasfaser. Sie kann auch in ihrer Zusammensetzung ungleichförmig sein. Beispielsweise kann das Fasermaterial aus einer organischen Faser zusammengesetzt sein, die mit einer Schicht eines Keramikmateriales beschichtet ist. Ein anderes Beispiel wäre das einer organischen Faser, die mit Keramikpartikeln oder -fibrillen imprägniert ist. Die vorhergehenden Beispiele dienen nur der Veranschaulichung, da sich Fachleute zahlreiche Abänderungen vorzustellen vermögen.The form that the hard fibrous material takes can vary considerably. The hard fibrous material can be of uniform composition and continuous in length, such as a glass fiber made from a continuous filament. It can be of non-continuous length, such as a chopped glass fiber. It can also be non-uniform in composition. For example, the fibrous material can be composed of an organic fiber coated with a layer of a ceramic material. Another example would be an organic fiber impregnated with ceramic particles or fibrils. The foregoing examples are for illustrative purposes only, as numerous variations will be apparent to those skilled in the art.

Eine Annahme, von der selbst ein Fachmann ausgehen würde, ist, daß als Teil dieser Erfindung benützte harte Fasermaterialien sehr spröde und daher von begrenztem Nutzen in Kleidungsstücken wären. In der Praxis gibt die Sprödheit der harten Materialien zu keiner großen Besorgnis Anlaß. Die Glas- oder Keramikfasern, die bei dieser Erfindung normalerweise verwendet werden, haben einen extrem geringen Durchmesser. Falls ein größerer Durchmesser erforderlich ist, kann eine, oben beschriebene, beschichtete oder imprägnierte Faser verwendet werden. Daher bleiben diese harten Materialien sehr biegsam und können, ohne zu brechen, um einen sehr kleinen Radius herumgebogen werden. Es ist bevorzugt, daß das harte Fasermaterial in der Seele des zusammengesetzten Garnes angeordnet wird. Auf diese Weise ist das harte Material der geringsten Belastung beim Biegen des Garnes ausgesetzt. Überdies unterstützen die äußeren Schichten aus biegsamem, inhärent schnittfestem Material den Schutz des spröderen Seelenmateriales, indem das harte Material als Seele des Garnes angeordnet wird.One assumption that even a person skilled in the art would make is that hard fiber materials used as part of this invention would be very brittle and therefore of limited use in garments. In practice, the brittleness of the hard materials is not a major concern. The glass or ceramic fibers normally used in this invention are extremely small in diameter. If a larger diameter is required, a coated or impregnated fiber as described above can be used. Therefore, these hard materials remain very pliable and can be bent around a very small radius without breaking. It is preferred that the hard fiber material be located in the core of the composite yarn. In this way, the hard material is subjected to the least stress when bending the yarn. In addition, the outer layers of flexible, inherently cut-resistant material help protect the more brittle core material by arranging the hard material as the core of the yarn.

In vielen Fällen wird es bevorzugt sein, daß das harte Fasermaterial mit einer fortlaufenden Schicht aus elastischem Material bedeckt ist. Diese Beschichtung hat mehrere wichtige Funktionen. Wenn das harte Material eine Faser aus einem Multifilament ist, hält die Beschichtung das Faserbündel zusammen und unterstützt seinen Schutz vor Belastungen, die sich während der Handhabung dieser Faser ergeben, bevor sie im zusammengesetzten Garn angeordnet wird. Die Beschichtung mag eine physikalische Barriere liefern, um das harte Material chemisch zu schützen. überdies wird die Beschichtung das Material umfangen, falls das harte Material während des Gebrauches zerbrochen wird, so daß es die Garnstruktur nicht verläßt.In many cases it will be preferred that the hard fiber material be covered with a continuous layer of resilient material. This coating has several important functions. If the hard material is a multifilament fiber, the coating will hold the fiber bundle together and help protect it from stresses arising during handling of that fiber before it is placed in the assembled yarn. The coating may provide a physical barrier to chemically protect the hard material. Moreover, if the hard material is broken during use, the coating will enclose the material so that it does not leave the yarn structure.

Ein Schnittestapparat, der zum Messen der Schnittfestigkeit von erfindungsgemäß benutzten Fasern und Garnen zweckmäßig ist, ist in der gleichzeitig anhängigen US-Serien-Nr. 223,596 (nun US-A-4,864,852) beschrieben. Für die Zwecke dieser Erfindung soll "der Schnittestapparat" den oben beschriebenen Apparat bedeuten.A cut test apparatus useful for measuring the cut resistance of fibers and yarns used in the present invention is described in copending U.S. Serial No. 223,596 (now U.S.-A-4,864,852). For the purposes of this invention, "the cut test apparatus" shall mean the apparatus described above.

BeispielExample Tests an schnittfesten StoffenTests on cut-resistant fabrics

Probe A war ein gestrickter, aus einer ECPE-Faser, Spectra 1000, hergestellter Handschuh. Der Handschuh war auf einer 7- maschigen Handschuhstrickmaschine von Shima Seiki gestrickt worden. Das für die Erzeugung des Handschuhes benutzte Garn war aus zwei Fäden aus einem Fasermaterial von 133 tex (1200 Denier) mit 39 Drehungen pro Meter (einer Drehung pro Zoll) in jedem Faden zusammengesetzt, was ein Garn von 267 tex (2400 Denier) ergab. Der Handschuhstoff war annähernd 1,14 mm (0,045 Zoll) dick, bei einem Gewicht von angenähert 467,9 g/m² (13,8 Unzen pro Quadratyard).Sample A was a knitted glove made from an ECPE fiber, Spectra 1000. The glove was knitted on a Shima Seiki 7-stitch glove knitting machine. The yarn used to make the glove was composed of two threads of 133 tex (1200 denier) fiber material with 39 twists per meter (one twist per inch) in each thread, resulting in a 267 tex (2400 denier) yarn. The glove fabric was approximately 1.14 mm (0.045 inches) thick, with a weight of approximately 467.9 g/m² (13.8 ounces per square yard).

Probe B war ein gewebter Stoff, der unter Verwendung einer Glasfaser (E-Glas) hergestellt worden war. Der Stoff war ein Atlasgewebe 57x54, in dem eine unverzwirnte Glasfaser von 66 tex (595 Denier) verwendet worden war, mit einer Dicke von 0,23 mm (0,009 Zoll) und einem Gewicht von 301,8 g/m² (8,9 Unzen pro Quadratyard).Sample B was a woven fabric made using a glass fiber (E-glass). The fabric was a 57x54 satin weave using a 66 tex (595 denier) untwisted glass fiber, with a thickness of 0.23 mm (0.009 inches) and a weight of 301.8 g/m² (8.9 ounces per square yard).

Probe C war ein gestrickter, aus einer Kombination von ECPE-Fasern (Spectra 1000) und einer Glasfaser (E-Glas) hergestellter Handschuh. Das im Handschuh verwendete Garn war so aufgebaut, indem eine Glasfaser von 66 tex (595 Denier) und eine ECPE-Faser von 72 tex (650 Denier) ohne Drehung in der Garnseele angeordnet wurden und die Seele mit einer ECPE-Faser von 72 tex (650 Denier) in einer Richtung umsponnen wurde, worauf die Seele mit einer anderen ECPE-Faser von 72 tex (650 Denier) in der anderen Richtung umsponnen wurde. Das zusammengesetzte Garn hatte 322 tex (2900 Denier). Der Handschuh war auf einer 7-maschigen Handschuhstrickmaschine von Shima Seiki gestrickt worden. Der Handschuhstoff war annähernd 1,40 mm (0,055 Zoll) dick, bei einem Gewicht von angenähert 610,39 g/m² (18 Unzen pro Quadratyard).Sample C was a knitted glove made from a combination of ECPE fibers (Spectra 1000) and a glass fiber (E-glass). The yarn used in the glove was constructed by placing a glass fiber of 66 tex (595 denier) and a ECPE fiber of 72 tex (650 denier) in the yarn core without twisting and over-spinning the core with a ECPE fiber of 72 tex (650 denier) in one direction, and then over-spinning the core with another ECPE fiber of 72 tex (650 denier) in the other direction. The composite yarn was 322 tex (2900 denier). The glove was knitted on a Shima Seiki 7-stitch glove knitting machine. The glove fabric was approximately 1.40 mm (0.055 inches) thick and weighed approximately 610.39 g/m² (18 ounces per square yard).

Der zur Messung der Schnittfestigkeit der erwähnten Proben benutzte Test ist in der gleichzeitig anhängigen US-Serien-Nr. 223,596 (nun US-A-4864852) beschrieben. Der Test bringt eine wiederholte Kontaktierung einer Probe mit einer scharfen Kante mit sich, bis die Probe von der Schneidkante durchsetzt wird. Je höher die Anzahl der erforderlichen Schneidzyklen (Kontakte) ist, um die Probe zu durchdringen, umso höher ist die berichtete Schnittfestigkeit der Probe. Während des Testens wurden die folgenden Bedingungen angewandt: 135 Gramm Schneidgewicht, Spindelgeschwindigkeit von 52 U/min, Durchmesser der sich drehenden Stahlspindel von 19 mm, Fallhöhe der Schneidklinge von 9 mm, Verwendung einer Industrie-Rasierklinge (Marke Red Devil) mit einer Kante zum Schneiden, Entfernung des Schneidarmes vom Schwenkpunkt zur Mitte der Klinge 15,24 cm (6 Zoll). Die beiden Handschuhstoffe (Proben A und C) wurden durch Abschneiden der Finger von den Handschuhen und Anbringen der Finger an der Testspindel schnittgetestet. Die Finger wurden an der Spindel mittels einer über das abgeschnittene Ende der Finger gelegte Bandklemme gehalten. Die gewebte Stoffprobe (Probe B) wurde durch Abschneiden eines Stückes von 5,1 x 5,1 cm (2 mal 2 Zoll) vom Stoff, Wickeln der Probe um die Testspindel und Festhalten desselben mittels eines Klebebandes getestet. Der gewebte Stoff wurde so angebracht, daß die Schneidklinge die Probe nicht dort berührte, wo die Kanten des montierten Stoffes einander überlappten. Die berichteten Schneidzyklen sind ein Durchschnitt aus mehrfachen Tests. Für jeden Test wurde eine neue, ungebrauchte Rasierklinge benutzt, so daß die Schärfe der Schneidklinge für jeden Test dieselbe war. The test used to measure the cut resistance of the samples mentioned is described in co-pending U.S. Serial No. 223,596 (now US-A-4864852). The test involves repeatedly contacting a sample with a sharp edge until the sample is penetrated by the cutting edge. The higher the number of cutting cycles (contacts) required to penetrate the sample, the higher the reported cut resistance of the sample. During testing, the following conditions were used: 135 grams cutting weight, spindle speed of 52 rpm, diameter of the rotating steel spindle of 19 mm, height of drop of the cutting blade of 9 mm, use of an industrial razor blade (Red Devil brand) with an edge for cutting, distance of the cutting arm from the pivot point to the center of the blade 15.24 cm (6 inches). The two glove fabrics (Samples A and C) were cut tested by cutting the fingers from the gloves and placing the fingers on the test spindle. The fingers were held on the spindle by a tape clamp placed over the cut end of the fingers. The woven fabric sample (Sample B) was tested by cutting a 5.1 cm x 5.1 cm (2 inches by 2 inches) piece of the fabric, wrapping the sample around the test spindle and holding it in place with a tape. The woven fabric was placed so that the cutting blade could not cut the sample there. where the edges of the mounted fabric overlapped each other. The cutting cycles reported are an average of multiple tests. A new, unused razor blade was used for each test so that the sharpness of the cutting blade was the same for each test.

Es ist überraschend, daß die Zugabe einer Glasfaser zu den ECPE-Fasern (Beispiel C) zu einer derartig großen Steigerung der Schnittfestigkeit der Fasern führen kann. Es ist klar, daß die Glasfaser selbst sehr geringe Schnittfestigkeit bietet. Die Glasfasern werden während des Auf schlages des Schneidvorganges leicht durchbrochen, wenn sie alleine benutzt werden. Es wird eine synergetische Wirkung beobachtet, wenn ECPE-Fasern und eine Glasfaser miteinander kombiniert werden, um ein schnittfestes Garn zu erzeugen.It is surprising that the addition of a glass fiber to the ECPE fibers (Example C) can result in such a large increase in the cut resistance of the fibers. It is clear that the glass fiber itself offers very little cut resistance. The glass fibers are easily broken during the impact of the cutting process when used alone. A synergistic effect is observed when ECPE fibers and a glass fiber are combined to produce a cut resistant yarn.

Für diesen Vergleichstest wurde wegen seiner Erhältlichkeit ein gewebter Glasstoff benutzt. Es wäre ebenfalls erwünscht gewesen, einen gestrickten Glasstoff zu testen. Glasfasern sind jedoch auf Grund ihrer Sprödheit schwer zu stricken, und solche Stoffe waren nicht leicht erhältlich. Es wird nicht erwartet, daß ein gestrickter Glasstoff einen deutlich anderen Grad an Schnittfestigkeit im Vergleich zu einem gewebten Glasstoff hätte.A woven glass fabric was used for this comparison test because of its availability. It would also have been desirable to test a knitted glass fabric. However, glass fibers are difficult to knit due to their brittleness, and such fabrics were not readily available. It is not expected that a knitted glass fabric would have a significantly different level of cut resistance compared to a woven glass fabric.

Claims (8)

1. Verfahren zum Schützen des Körpers vor Schnitten, welches das Herstellen eines schnittfesten Stoffes, das Formen dieses Stoffes zu einem schnittfesten Kleidungsstück sowie das Anlegen des Kleidungsstückes an einen Teil des Körpers, um ihn vor Schnitten zu schützen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit einem Faden aus einer Mehrzahl nicht-metallischer Fasern hergestellt ist, wovon zumindest eine der nicht-metallischen Fasern biegsam und inhärent schnittfest ist, wobei zumindest eine weitere der nicht-metallischen Fasern einen Härtegrad oberhalb von 3 auf der Mohs'schen Härteskala besitzt.1. A method of protecting the body from cuts, comprising making a cut-resistant fabric, forming the fabric into a cut-resistant garment, and applying the garment to a part of the body to protect it from cuts, characterized in that the fabric is made with a thread of a plurality of non-metallic fibers, at least one of the non-metallic fibers being flexible and inherently cut-resistant, at least one other of the non-metallic fibers having a hardness level above 3 on the Mohs hardness scale. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die inhärent schnittfeste Faser gegen Durchschneiden während mindestens 10 Zyklen am Schnittestgerät mit einem Schneidgewicht von 135 Gramm, einer Spindelgeschwindigkeit von 50 U/min, einem Stahlspindeldurchmesser von 19 mm und einer Klingenfallhöhe von 9 mm unter Verwendung einer Industrierasierklinge mit einer einzigen Kante zum Schneiden widerstandsfähig ist, wobei der Stoff als gestrickter Stoff mit einer Faser von 267 tex (2400 Denier), einer Drehung von weniger als 79 Drehungen pro Meter (zwei Drehungen pro Zoll) getestet wird, der an einer 10-maschigen Strickmaschine zur Erzeugung eines Stoffgewichtes von etwa 373 g/m² (11 Unzen pro Quadratyard) gestrickt wurde.2. The method of claim 1, wherein the inherently cut resistant fiber is resistant to cutting for at least 10 cycles on the cut tester with a cutting weight of 135 grams, a spindle speed of 50 rpm, a steel spindle diameter of 19 mm and a blade drop of 9 mm using an industrial razor blade with a single cutting edge, wherein the fabric is tested as a knit fabric having a fiber of 267 tex (2400 denier), a twist of less than 79 turns per meter (two turns per inch) and knitted on a 10-stitch knitting machine to produce a fabric weight of about 373 g/m² (11 ounces per square yard). 3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die inhärent schnittfeste Faser aus der aus hochfestem Polyäthylen, hochfestem Polypropylen, hochfestem Polyvinylalkohol, Aramiden, hochfesten Flüssigkristall-Polyestern und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und bei dem die Faser mit einem hohen Härtegrad aus der aus Glas, Keramik, Kohle und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, um ein Netzwerk eines schnittfesten Stoffes zu bilden.3. The method of claim 1, wherein the inherently cut resistant fiber is selected from the group consisting of high strength polyethylene, high strength polypropylene, high strength polyvinyl alcohol, aramids, high strength liquid crystal polyesters, and mixtures thereof, and wherein the fiber having a high durometer is selected from the group consisting of glass, ceramic, carbon, and mixtures thereof to form a network of cut resistant fabric. 4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die inhärent schnittfeste Faser aus der aus hochfestem Polyäthylen, hochfestem Polypropylen, hochfestem Polyvinylalkohol, hochfesten Flüssigkristall-Polyestern und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und bei dem die Faser mit einem hohen Härtegrad aus der aus Glas, Keramik, Kohle und Mischungen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, um ein Netzwerk eines schnittfesten Stoffes zu bilden.4. The method of claim 1 wherein the inherently cut resistant fiber is selected from the group consisting of high strength polyethylene, high strength polypropylene, high strength polyvinyl alcohol, high strength liquid crystal polyesters, and mixtures thereof, and wherein the fiber having a high durometer is selected from the group consisting of glass, ceramic, carbon, and mixtures thereof to form a network of cut resistant fabric. 5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Faser mit einem hohen Härtegrad eine Faser aus mehreren Komponenten ist, die ein weicheres Seelenmaterial aufweist, welches mit einem aus einer aus Glas, Keramik, Kohle und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählten harten Material beschichtet ist.5. The method of claim 1, wherein the high durometer fiber is a multicomponent fiber having a softer core material coated with a hard material selected from a group consisting of glass, ceramic, carbon, and mixtures thereof. 6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Faser mit einem hohen Härtegrad eine zusammengesetzte Faser ist, die ein weicheres Material aufweist, welches mit einem aus der aus Glas, Keramik, Kohle und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählten harten Material imprägniert ist.6. The method of claim 1, wherein the fiber having a high degree of durometer is a composite fiber comprising a softer material impregnated with a hard material selected from the group consisting of glass, ceramic, carbon, and mixtures thereof. 7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Faser mit einem hohen Härtegrad mit einer elastomeren Beschichtung überdeckt ist.7. The method of claim 1, wherein the fiber having a high degree of durometer is covered with an elastomeric coating. 8. Handschuh mit einem aus einem Faden mit einer Mehrzahl nicht-metallischer Fasern hergestelltem Stoff, wovon zumindest eine der nicht-metallischen Fasern biegsam und inhärent schnittfest ist und wovon zumindest eine weitere der nichtmetallischen Fasern einen Härtegrad oberhalb von 3 auf der Mohs'schen Härteskala besitzt.8. A glove comprising a fabric made from a thread comprising a plurality of non-metallic fibers, at least one of the non-metallic fibers being flexible and inherently cut resistant and at least one other of the non-metallic fibers having a hardness greater than 3 on the Mohs hardness scale.