CN105483890A - 多功能本质阻燃粘胶混纺纱线、织物及纱线的制备方法 - Google Patents

多功能本质阻燃粘胶混纺纱线、织物及纱线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多功能本质阻燃粘胶混纺纱线、织物及纱线的制备方法，其中，所述粘胶混纺纱线包括：50-80wt％的阻燃粘胶纤维、20-50wt％的芳香族聚酰胺纤维、0-5wt％的抗静电纤维。本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺织物具有防电弧、耐高温、隔热、舒适透气等多种优点，该织物成本低、性价比高、且防护性能优异，同时具有高强力、抗撕裂、耐磨佳、阻燃优和耐高温隔热等性能。从而，充分满足了工业化放大生产要求，并能够充分保证工人的人身安全。

Description

多功能本质阻燃粘胶混纺纱线、织物及纱线的制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种具有防火、防电弧、耐高温、隔热等多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线及织物、以及所述纱线的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，人民生活水平的提高，人们对于安全和健康的重视、对安全防护用品的要求也越来越高。特别对于从事制造、建筑、采矿、电力、燃气等行业的从业人员而言，功能单一的阻燃面料、性能低档的防护用品逐步被人们所淘汰。在防护服的更新换代中，安全防护纺织品不仅具有高技术含量、高附加值和高效益，而且迎合新世纪绿色纺织品的发展趋势。
上述安全防护纺织品的面料为阻燃织物，目前，用于安全防护纺织品的阻燃织物主要有以下三种：(1)对于纤维或织物进行化学功能整理的阻燃织物；(2)以芳纶为主的混纺阻燃织物；(3)以腈氯纶为主的混纺阻燃织物。
其中，针对第一种阻燃织物。主要通过对纯棉或者涤棉织物进行阻燃处理。该类织物成布低，技术含量低，广泛的被应用，但是由于高性能纤维的出现，逐步在被替代。具体地，第一种阻燃织物具有如下缺陷：
A、物理性能差：由于棉纤维的本身性能决定了该面料不耐磨损，强力差等特性。经过阻燃整理后，对于撕破等相关物理性能指标会呈现明显的下降趋势；
B、外观效果差：该类阻燃处理的织物经化学处理后，对织物有着一定的影响，手感会偏硬，色泽产生偏差；
C、穿着舒适度差：选用棉是因为棉属于天然纤维，有着很好的舒适性，但是棉类织物为了达到指标要求，一般克重会比较高，穿着厚重；经阻燃整理后会使织物透气性差、耐洗性差。穿防护服的人会因触觉上的不舒适性和热应力而导致工作时倍感吃力；
D、工艺复杂：纯棉阻燃整理工艺为Proban整理工艺，该工艺流程长，设备复杂，整理费相对较高。
E、阻燃整理会对环境污染产生较大的影响，不符合现在生态环保要求；并且经过阻燃整理的织物，在织物本身表面会留存一定量的化学物质，对人体健康有着一定的影响，织物无法贴身穿着，服用性能降低。
针对第二种阻燃织物。其是目前主要的防护织物之一。该织物阻燃性好，耐久性好。但是，第二种阻燃织物还具有如下缺陷：
A、高温隔热性相对差，芳纶隔热性能随着温度的升高逐渐下降直至没有隔热效果；
B、芳纶热收缩率大，在高温下面料容易收缩靠紧人体，从而缩短了热量传递距离，降低了对人体的保护力度。通过3A产品热防护性能测试结果，可以佐证该观点正确。
C、芳纶纤维基团结构稳定，染色难度较大，即使染上色后，色牢度也较低；特别对于荧光黄、荧光橙等亮丽的颜色的染色技术至今都无法攻克。
针对第三种阻燃织物。腈氯纶即改性腈纶，是由一种改性腈纶纤维，是丙烯腈单体与含阻燃元素的乙烯基化合物共聚而成，具有类似羊毛般的手感和高阻燃性，而且具有耐酸及耐化学药剂性。但是，第三种阻燃织物还具有如下缺陷：
A、燃烧后发烟量大，且因氯元素的存在而有毒，产生很浓的刺激性气味，有害身体健康。
B、该纤维强度低，是本质阻燃纤维中最差的一个，强度甚至略低于棉。从而导致面料拉伸强度小、不耐磨、易起毛球等现象的出现。
因此，针对上述问题，有必要提出一种新型的阻燃织物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线及织物、以及纱线的制备方法，以克服现有技术中存在的不足。
为实现上述发明目的，本发明提供一种多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其包括：
50-80wt％的阻燃粘胶纤维；
20-50wt％的芳香族聚酰胺纤维；
0-5wt％的抗静电纤维。
作为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的改进，所述粘胶混纺纱线包括：
55-75wt％阻燃粘胶纤维；
25-45wt％芳香族聚酰胺纤维；
1-3wt％抗静电纤维。
作为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的改进，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和/或对位芳香族聚酰胺纤维。
作为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的改进，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维时，
其中，间位芳香族聚酰胺纤维的含量为50-90wt％，对位芳香族聚酰胺纤维的含量为10-50wt％。
作为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的改进，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维时，
其中，间位芳香族聚酰胺纤维的含量为70-80wt％，对位芳香族聚酰胺纤维的含量为20-30wt％。
作为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的改进，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维时，
所述多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线包括：55-70wt％阻燃粘胶纤维、15-38wt％间位芳香族聚酰胺纤维、5-20wt％对位芳香族聚酰胺纤维、1-3wt％抗静电纤维。
作为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的改进，所述抗静电纤维为有机抗静电纤维。
作为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的改进，所述有机抗静电纤维为：不锈钢纤维、金属导电纤维、由炭黑和合成纤维材料复合而成的纺丝中的一种。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种如上所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的制备方法，其包括如下步骤：
按重量百分比，将阻燃粘胶纤维、芳香族聚酰胺纤维、抗静电纤维进行混合，并通过人工与自动相结合的配置方式，进行纺纱，得到20-60s的单股纱；
对得到20-60s的单股纱进行倍捻，得到20-60s的双股多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种多功能织物，其包括经纱和纬纱，所述经纱和纬纱为如上所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线。
作为本发明的多功能织物的改进，所述多功能织物的基础重量小于280g/cm2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线具有防电弧、耐高温、隔热、舒适透气等多种优点，由该纱线形成的织物成本低、性价比高、且防护性能优异，同时具有高强力、抗撕裂、耐磨佳、阻燃优和耐高温隔热等性能。从而，充分满足了工业化放大生产要求，并能够充分保证工人的人身安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为针对实施例1-4中获得的织物的断裂强力进行测试，得到的测试结果曲线图；
图2为针对实施例1-4中获得的织物的撕裂强力进行测试，得到的测试结果曲线图；
图3为针对实施例1-4中获得的织物的水洗前后的损毁长度进行测试，得到的测试结果曲线图；
图4为针对实施例1-4中获得的织物的各项性能进行比较，得到的结果比较曲线图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
本发明提供一种多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其中，所谓的“功能性”是指在该织物可以应用于各种不同的特定环境下，具有特殊的防护作用和超强性能，其具有的不同的功能性，是一般普通的织物所达不到的。
所谓的“本质阻燃”是指织物的阻燃性能即阻燃特性取决于构成织物所用的纤维本身，而不是在织物加工过程中特别是在对织物进行后整理过程中通过一系列的人为处理措施所赋予。
具体地，本发明的粘胶混纺纱线包括：50-80wt％的阻燃粘胶纤维、20-50wt％的芳香族聚酰胺纤维、0-5wt％的抗静电纤维。优选地，本发明的粘胶混纺纱线包括：55-75wt％阻燃粘胶纤维、25-45wt％芳香族聚酰胺纤维、1-3wt％抗静电纤维。
其中，所述阻燃粘胶纤维是在纺丝工艺中加入阻燃剂后，进行喷丝，从而获得所述阻燃粘胶纤维。其兼顾阻燃纤维的阻燃性，又具有天然纤维的吸湿排汗性，从而，来自穿戴者的湿气可以及时排出，减少了穿戴者本身所施加的热应力。
进一步地，本发明的粘胶混纺纱线由于含有阻燃粘胶纤维，从而具有良好的耐高温、阻燃特性。同时，所述阻燃粘胶纤维生产过程中使用天然木浆，其具有完善的加工生产工艺，该工艺中从木料-木浆-纤维都是环保的，有利于保障生产出连续、高质量的纤维，并减少对环境有害的后整理阻燃过程。
所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和/或对位芳香族聚酰胺纤维。其中，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维时为优选的实施方式。此时，间位芳香族聚酰胺纤维的含量为50-90wt％，对位芳香族聚酰胺纤维的含量为10-50wt％。
进一步优选地，间位芳香族聚酰胺纤维的含量为70-80wt％，对位芳香族聚酰胺纤维的含量为20-30wt％。此时，所述多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线优选方案为：55-70wt％阻燃粘胶纤维、15-38wt％间位芳香族聚酰胺纤维、5-20wt％间位芳香族聚酰胺纤维、1-3wt％抗静电纤维。
其中，所述间位芳香族聚酰胺纤维即聚间苯二甲酰胺二胺纤维，其分子链排列呈锯齿状，极限氧指数为29，且在火焰中不会发生熔滴现象，离开火焰会自熄。在400℃的高温下，纤维会发生碳化，形成一种隔热层，能阻挡外部的热量传入内部，起到有效的保护作用。
进一步地，其在260℃下持续使用1000h后，其剩余强度仍保持原来的65-70％。另外间位芳纶纤维介电常数很低，固有的介电强度使其在高温、低温、高湿条件下均能保持优良的电绝缘性，用其制备的绝缘纸耐击穿电压达到100KV，是公认的最佳绝缘材料。通过采用间位芳香族聚酰胺纤维，有利于本发明的粘胶混纺纱线充分发挥其技术优势。
所述对位芳香族聚酰胺纤维即聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，其分子链排列呈直线状，外观呈金黄色。纤维内部大分子沿纵向取向，取向度很高，生成了大约100％的次晶结构。具有极强的链间结合力，强度可达28g/D以上，是优质钢材的5-6倍。弹性模量达540g/D，是钢材或玻璃纤维的2-3倍。
此外，对位芳香族聚酰胺纤维耐酸碱，其连续使用温度范围极宽，在-196℃至204℃范围内可长期正常运行。在150℃下的收缩率为0，在500℃高温下不分解不熔化，且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长。通过采用对位芳香族聚酰胺纤维，可以提升本发明的粘胶混纺纱线的功能性，而且对位芳香族聚酰胺纤维起到了很好的骨架作用。
由于静电放电对于使用敏感电气设备或靠近火源工作者而言是一种较大的安全隐患。因此，本发明的粘胶混纺纱线中加入抗静电纤维，从而，可以减少纤维与纤维、纤维与皮肤表面间摩擦所产生的静电，使其能在低温与湿度情况下减少静电，使穿着者更为舒适，同时也能在易***的环境中减少衣物静电积累的危害。作为一种实施方式，本发明中采用的抗静电纤维为有机抗静电纤维。其中，该有机抗静电纤维为：不锈钢纤维、金属导电纤维、由炭黑和合成纤维材料复合而成的纺丝中的一种。
基于上述多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，本发明还提供一种制备方法。所述制备方法包括如下步骤：
按重量百分比，将阻燃粘胶纤维、芳香族聚酰胺纤维、抗静电纤维进行混合，并通过人工与自动相结合的配置方式，进行纺纱，得到20-60s的单股纱；
对得到20-60s的单股纱进行倍捻，得到20-60s的双股多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线。
从而，通过倍捻使得本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线损伤最小，毛羽最少，且强力性能优异。
基于上述多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，本发明还提供一种多功能织物，所述多功能织物包括经纱和纬纱，其中，所述经纱和纬纱为如上所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线。
所述多功能织物的基础重量小于280g/cm2。其中，基础重量是单位面积重量的量度。实践表明，随着单位面积重量的增加，成布费用就会提高，但是防护能力与该重量并不呈正比。
针对上述问题，本发明的多功能织物采用最轻克重达到最佳防护系数和最佳的各项指标。如此，本发明多功能织物的基础重量小于280g/cm2，优选地，多功能织物的基础重量小于250g/cm2，进一步优选地，多功能织物的基础重量小于180g/cm2。
进一步地，根据ASTMD6413标准，所述多功能织物的损毁长度小于150毫米。其中，损毁长度是衡量织物阻燃性能的一个重要指标。损毁长度定义为热解或不完全燃烧所形成的碳素残渣。本发明在ASTMD6413试验条件下，测试织物的损毁长度。要求测得的损毁长度小于150毫米，优选地，损毁长度小于100毫米。
此外，根据ASTMF1959标准检测，面料的防电弧性能ATPV值如下表1所示：
表1
下面通过若干实施例对本发明的技术方案进行举例说明。
实施例1
制备包括50wt％阻燃粘胶纤维和50wt％芳香族聚酰胺的粘胶混纺纱线。本实施例中，制成的混条制成25支的股线，经纬纱均采用该纱线。在剑杆织机上把经纬纱用于2/1斜纹中。该织物结构是75根经纱/英寸*55根纬纱/英寸，基础重量为250g/cm2。将如上所述制成的织物经过落水定型整理得到最后的成品织物。
实施例2
制备包括55wt％阻燃粘胶纤维、25wt％间位芳香族聚酰胺、18wt％对位芳香族聚酰胺以及2wt％抗静电纤维的粘胶混纺纱线。本实施例中，由此制成的混条制成40支的股线，经纬纱均采用该纱线。在剑杆织机上把经纬纱用于2/1斜纹中。该织物结构是90根经纱/英寸*60根纬纱/英寸，基础重量为180g/cm2。将如上所述制成的织物经过落水定型整理得到最后的成品织物。
实施例3
制备包括65wt％阻燃粘胶纤维、25wt％间位芳香族聚酰胺、8wt％对位芳香族聚酰胺以及2wt％抗静电纤维的粘胶混纺纱线。本实施例中，由此制成的混条制成35支的股线，经纬纱均采用该纱线。在剑杆织机上把经纬纱用于2/1斜纹中。该织物结构是70根经纱/英寸*60根纬纱/英寸，基础重量为180g/cm2。将如上所述制成的织物经过落水定型整理得到最后的成品织物。
实施例4
制备包括80wt％阻燃粘胶纤维、10wt％间位芳香族聚酰胺、8wt％对位芳香族聚酰胺以及2wt％抗静电纤维的粘胶混纺纱线。本实施例中，由此制成的混条制成36支的股线，经纬纱均采用该纱线。在剑杆织机上把经纬纱用于2/1斜纹中。该织物结构是72根经纱/英寸*56根纬纱/英寸，基础重量为180g/cm2。将如上所述制成的织物经过落水定型整理得到最后的成品织物。
下面针对实施例1-4中获得的织物的断裂强力进行测试，测试结果如图1所示。其中，图1中纵坐标的单位为N。
针对实施例1-4中获得的织物的撕裂强力进行测试，测试结果如图2所示。其中，图2中纵坐标的单位为N。
针对实施例1-4中获得的织物的水洗前后的损毁长度进行测试，将测试结果绘成曲线，如图3所示。其中，图3中纵坐标的单位为毫米，曲线A表示经向水洗前的损毁长度，曲线B表示经向水洗后的损毁长度，曲线C表示纬向水洗前的损毁长度，曲线C表示纬向水洗后的损毁长度。
最后针对实施例1-4中获得的织物的各项性能通过表2进行比较，比较结果绘成曲线，如图4所示。由图4可知，65wt％阻燃粘胶纤维、25wt％间位芳香族聚酰胺纤维、8wt％对位芳香族聚酰胺纤维、2wt％抗静电纤维为本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的最优实施方式。
表2
综上所述，本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线减少了在分段扩张中的繁杂工序，且提高了自动化程度，形成了完整自动的扩张程序，并且提高了工作效率，大大降低了人工成本。
此外，相对传统的分段式扩张方式，本发明的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线摒弃了压缩气体和空气预热，从而大大降低了能耗。同时，本发明的扩张方式在扩张成完全半成品后，可按照所需长度一步裁切到位。从而，消除了原有的二次切断方式中存在的弊端，减少了成品浪费，并减少了垃圾的产生和对环境的污染，具有显著的环境效益和经济效益。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于，所述粘胶混纺纱线包括：
50-80wt％的阻燃粘胶纤维；
20-50wt％的芳香族聚酰胺纤维；
0-5wt％的抗静电纤维。
2.根据权利要求1所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于，所述粘胶混纺纱线包括：
55-75wt％阻燃粘胶纤维；
25-45wt％芳香族聚酰胺纤维；
1-3wt％抗静电纤维。
3.根据权利要求1或2所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和/或对位芳香族聚酰胺纤维。
4.根据权利要求3所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维时，
其中，间位芳香族聚酰胺纤维的含量为50-90wt％，对位芳香族聚酰胺纤维的含量为10-50wt％。
5.根据权利要求4所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于：所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维时，
其中，间位芳香族聚酰胺纤维的含量为70-80wt％，对位芳香族聚酰胺纤维的含量为20-30wt％。
6.根据权利要求5所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于，所述芳香族聚酰胺纤维包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维时，
所述多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线包括：55-70wt％阻燃粘胶纤维、15-38wt％间位芳香族聚酰胺纤维、5-20wt％对位芳香族聚酰胺纤维、1-3wt％抗静电纤维。
7.根据权利要求1或2所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于，所述抗静电纤维为有机抗静电纤维。
8.根据权利要求7所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线，其特征在于，所述有机抗静电纤维为：不锈钢纤维、金属导电纤维、由炭黑和合成纤维材料复合而成的纺丝中的一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
按重量百分比，将阻燃粘胶纤维、芳香族聚酰胺纤维、抗静电纤维进行混合，并通过人工与自动相结合的配置方式，进行纺纱，得到20-60s的单股纱；
对得到20-60s的单股纱进行倍捻，得到20-60s的双股多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线。
10.一种多功能织物，其特征在于，所述多功能织物包括经纱和纬纱，所述经纱和纬纱为如权利要求1-8任一项所述的多功能本质阻燃的粘胶混纺纱线。
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