CN102666954A

CN102666954A - 用于防护服装的阻燃织物

Info

Publication number: CN102666954A
Application number: CN2010800600585A
Authority: CN
Inventors: A.格斯泰特纳; T.伯罗; U.马特斯
Original assignee: Lenzing AG
Current assignee: Lenzing AG
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2030-10-20
Also published as: CN102666954B; WO2011050376A1; EP2496742A1; AT508653B1; AT508653A4; US20120270456A1

Abstract

本发明的产物为用于个人防护服装中的阻燃织物，其对火焰或其他热源提供高水平的防护，其特征在于其由为阻燃纤维素纤维与耐高温聚合物纤维的混纺物的主要纱线和为含有连续合成长丝纱的加捻纱的次要纱线的混合物制成。

Description

用于防护服装的阻燃织物

发明领域

众所周知,阻燃织物特别是由阻燃纤维制成的那些可用以提供防护以免暴露于火焰中。常规实践是消防队员穿戴在危险情形下将保护使用者免受火焰影响的衣服。预期该衣服防止穿着使用者的皮肤直接暴露于火焰，由此降低遭受燃烧损伤的危险。

需要防护免受火焰影响的其他职业包括警察和治安人员、军事人员、天然气与石油工业的工人、焊接工人、金属工业工人和可能在高压设施上工作的公共事业工人。

非常希望在这些应用中使用的织物穿着舒适，物理性能良好且审美上适合任务-彩色外观和感觉。

使用个人防护服装的工人通常在具有导致高能量消耗的高工作负荷的高应力环境中工作。这导致在衣服内产生热和湿气。非常希望用于构造衣服的织物能够散发热和湿气以防止使使用者变热。允许热和湿气逸散的织物生产穿戴感觉更舒适以及还延长可在不超过最大生理应激水平下达到的工作时间的衣服。

众所周知，与合成纤维相比，纤维素纤维可赋予增强的舒适性。这是因为纤维素纤维为亲水的且吸收湿气和液态水。控制水在织物中的运动和分布是纤维素纤维的固有性质。

在预定的应用中，预期织物不受它们所经受的所有活动的影响。这意味着它们需要具有高撕裂强度、高耐磨性和良好的耐钩丝性。

织物还需要在持续的使用和维护期内保持其外观。因此，织物需要可洗涤且具有良好的洗涤稳定性、低皱缩性、良好的起毛起球性能和良好的对洗涤和光的色牢度。

用个人防护服装装备工人的组织机构通常要求衣服符合组织机构的企业风格。还有许多情况，其中衣服的颜色对于其功能是重要的，诸如供防暴警察用的黑色、高能见度的黄色、供消防队员用的橙色或绿色。因此，非常希望用于这些应用的织物可容易地染成宽范围的颜色且提供优良的牢固性能。

现有技术

纺织品材料在其耐火焰且因此保护下面的材料的能力方面显著不同。由天然纤维制成和由合成纤维制成的大多数织物在暴露于火焰时会燃烧。燃烧速率和易燃性主要由制成纤维的聚合物的化学性质和织物构造决定。诸如纤维素、聚酯和尼龙的许多聚合物易于燃烧。织物越重，燃烧速率越小。羊毛是最常见的纤维，其在某种程度上具有阻燃性质-重质羊毛织物不易于燃烧且用于消防队员服装中。

可通过对织物施用适当的化学品来处理织物以使其阻燃。头种阻燃处理的织物使用诸如氢氧化铝、三氧化锑和硼酸盐的无机盐来使棉织物阻燃。这些是有效的，但没有耐洗涤性。

通过接枝或形成网络而通过反应结合到棉上的有机含磷化合物更耐久且广泛使用。两种最主要的商标名称为Proban®和Pyrovatex®。虽然这些精整剂耐久，但它们会因严苛的化学处理而被除去且精整剂的含量随着洗涤周期的次数而降低。精整剂应用对于织物具有不利的变硬影响。该类型织物用于防护以免受火焰影响。

头种所生成的阻燃人造纤维通过粘胶法制得。在挤出纤维之前将高粘度液态阻燃添加剂分散在纺纱溶液中。该液体通过物理手段作为非常小的气泡捕获在纤维素中。产生有效的阻燃纤维，而添加剂可通过重复洗涤除去。纤维的强度随所包含的添加剂的量成比例地降低。由于安全忧虑该添加剂自市场退出且该纤维的生产被中断。

改善的阻燃粘胶纤维可通过使用固态颜料阻燃剂来生产。该类型的纤维将被称为阻燃粘胶纤维。将颜料磨细且在挤出纤维之前将其与纺纱溶液混合。产生不溶性颗粒添加剂在纤维中的分散体。纤维的强度随所包含的添加剂的量成比例地降低。在纤维中的所有纤维素都含有一些添加剂且该添加剂不能通过洗涤或正常的织物染色或精整方法除去。因此，该方法产生固有地阻燃的纤维。众所周知的该类纤维为Visil®，其含有二氧化硅颜料阻燃剂。

进一步的改善可通过在用以生产莫代尔纤维的纺纱溶液中加入固态颜料阻燃剂来实现。该莫代尔方法为设计用来生产具有比正常粘胶纤维高的强度和高的湿模量的纤维的改进的粘胶法。含有阻燃颜料的所得纤维固有地阻燃。其强度比通过粘胶法生成的纤维高且得到具有较高强度和较佳稳定性的织物。该类型的纤维被称为阻燃莫代尔，但应注意，该纤维的性质不符合莫代尔纤维的BISFA定义。供这类纤维用的已证实的阻燃颜料为有机磷化合物，且优选的颜料为Exolith® (2'-氧基双[5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环己烷]2,2'二硫化物)

以100%形式的阻燃莫代尔仅在服装领域的少数应用如金属化织物或作为两种或更多种纱线的混合物的织物中使用。就阻燃莫代尔本身来讲，与其他产品相比，其性能在许多方面都不适宜。

同样地，可以使莱赛尔((Lyocell))纤维阻燃。由于不同的制造条件，通常不同的颜料为合适的。该类型的纤维将被称为莱赛尔阻燃。

生产阻燃纤维的一种供选的方法为使由其制成纤维的聚合物改性以使其固有地阻燃，但仍然可以形成纤维。存在这类纤维的许多实例，但在个人防护服装中使用的最主要的种类为间芳族聚酰胺、对芳族聚酰胺、聚苯并咪唑(PBI)、阻燃聚酯和改性聚丙烯腈(Modacrylic)。

阻燃纤维常常可以独自使用来制成功能良好的织物。它们也可以彼此混纺以及与非阻燃纤维混纺使用来生产织物。这类混纺织物可具有为各组分纤维的性质的组合的性质。

存在许多可在市场上得到的阻燃织物。在个人防护服装中最广泛使用的有：阻燃精整的100%棉；阻燃精整的棉/聚酰胺混纺物(通常85/15)；阻燃精整的聚酯/棉混纺物(通常50/50)；改性聚丙烯腈/棉混纺物(通常55/45)；改性聚丙烯腈/棉/芳族聚酰胺混纺物(通常25/25/50)；改性聚丙烯腈/莱赛尔/芳族聚酰胺混纺物(通常25/25/50)；100%间芳族聚酰胺；间芳族聚酰胺/对芳族聚酰胺混纺物(通常80/20)；间芳族聚酰胺/阻燃莫代尔混纺物(通常70/30)。

这些织物各自具有其优点和缺点，这点可从实施例2中的表2看出。由衣服制造者和规格制定者使用的织物选择方法基于综合性能的判断和以危险分析为基础的需要水平。没有一种织物满足理想织物的所有标准。

阻燃处理的棉和棉混纺织物提供弱至中等的性能、还可以的舒适感、相对容易的加工性且为最便宜。改性聚丙烯腈混纺物提供还可以的性能，但舒适感差且花费更多。芳族聚酰胺织物提供良好的性能和洗涤性能，但不舒适且昂贵。

向芳族聚酰胺织物中加入阻燃莫代尔改善其综合性能且降低成本。

这些织物各自在一个或多个方面具有缺点。单一的织物无一能在合理的成本下提供良好的全面性能、舒适感、可加工性和护理性质。这是本发明的目标。

目的

本发明的目的在于生产用于个人防护服装中的织物，其解决了上述现有技术的缺点。所述织物在使用者的安全性方面应当显示优异的性能，而与当前产品相比具有较低的成本和较好的舒适性和美观性，从而保证由其制成的衣服对于预定应用具有所有需要的性能。

市场上的当前产品在保护使用者方面性能良好，但它们价格昂贵，这意味着其使用受到限制。它们至少部分地由具有差舒适性和美观性的纤维制成且它们由于染色性差可能难以生产。需要将赋予以下特性的织物：

●防护作用：

○产品的使用期限固有地阻燃

○在暴露于火焰之后立即触摸凉爽

○很好的破开(break open)特性；即使在暴露于火焰之后织物也完整无损

○很好的热和火焰隔离性

●机械性能耐久性：

○极高的抗撕裂性

○低起毛起球性

○优异的磨损性

●生理学性能：

○给出更有效的凉爽的较佳热性质

○改善的使用者的生理学性能

●舒适性：

○较高且较快的吸湿性

○较好的短期吸水能力

○触摸凉爽

●可加工性：

○织物可以匹染

○极高的色牢度

○能实现宽范围的颜色

○织物可使用还原染料体系或活性染料体系印刷

●洗涤性能：

○洗涤稳定性

○低缩水性

●环境/可持续性：

○纤维符合ÖKOTEX标准100

○纤维高度持久。

描述

所述主要纱线的配混比优选为70-90%阻燃纤维素纤维和10-30%耐高温聚合物纤维，更优选80-90%阻燃莫代尔和10-20%耐高温聚合物纤维。

主要纱线的阻燃纤维素纤维为已经在纤维生产期间或之后通过加入阻燃剂使其阻燃的纤维素纤维。

主要纱线的阻燃纤维素纤维选自阻燃莫代尔、阻燃粘胶纤维和阻燃莱赛尔。更具体地讲，主要纱线的阻燃纤维素纤维为阻燃莫代尔纤维。

所述耐高温聚合物纤维选自对芳族聚酰胺、间芳族聚酰胺和PBI以及这些纤维的混纺物。优选所述耐高温聚合物纤维为对芳族聚酰胺纤维。

所述次要纱线为含有连续合成长丝纱的加捻纱。在一个实施方案中，所述次要纱线仅由连续合成长丝纱组成。在另一实施方案中，所述次要纱线由与具有与在相应织物中使用的主要纱线相同的组成的纱线加捻的连续合成长丝纱组成。

在本文所述的所有实施方案中，所述合成长丝纱选自PA6、PA6.6、PES和芳族聚酰胺长丝纱。优选在次要纱线中的连续合成长丝纱为PA6长丝纱，且特别优选为高强度的PA6长丝。

更具体地讲，在一个实施方案中，本发明的产物为由主要纱线加次要纱线组成的织物，所述主要纱线为阻燃莫代尔和对芳族聚酰胺或间芳族聚酰胺或这两种芳族聚酰胺的混纺物的混纺物，所述次要纱线为加捻的100%连续长丝聚酰胺(尼龙)。所述织物可为机织或针织的。

更具体地讲，在另一优选的实施方案中，本发明的产物为由主要纱线加次要纱线组成的织物，所述主要纱线为阻燃莫代尔和对芳族聚酰胺或间芳族聚酰胺或这两种芳族聚酰胺的混纺物的混纺物，所述次要纱线为使连续聚酰胺(尼龙)长丝和为阻燃莫代尔和对芳族聚酰胺或间芳族聚酰胺的混纺物或为阻燃莫代尔与这两种芳族聚酰胺的混纺物的纱线加捻在一起的产物。甚至更具体地讲，在该实施方案中的次要纱线为连续长丝聚酰胺(尼龙)纱线与具有与主要纱线相同的组成的纱线加捻在一起的产物。所述织物可为机织或针织的。

所述机织织物具有主要由主要纱线构成的经纱和纬纱，其中例如在经纱和纬纱中每第六根线由次要纱线替换以给出次要纱线的网格图形。具体地讲，将其构造以使得次要纱线在经纱和纬纱中以每4-20根纱线、优选每5-8根纱线的频率出现以给出次要纱线的网格图形。纬纱针织织物具有约五横列主要纱线和一横列次要纱线。

所述织物具有卓越的可燃性和防护性能。其在暴露于火焰时不会燃烧，不会破开且继续提供对火焰的障壁。先前这仅对于更加昂贵的织物如PBI、100%对芳族聚酰胺或Lenzing FR/间芳族聚酰胺混纺物和基于无机物的纤维才是可能的。

所有这些都用具有比具有类似性能的其他织物低的生产成本的织物实现且所述织物由于高比例的纤维素纤维而更加舒适。

主要纱线通过使用诸如环锭纺纱、开端式纺纱、涡流纺纱、精梳毛纺、半精梳毛纺的传统技术或在纺纱工业中使用的这些技术的任何变体而由短纤维生产。用于主要纱线的纤维的短纤维长度可为35mm-160mm且优选为75-110mm。该短纤维长度需要适合所选择的纺纱系统。

所述次要纱线优选具有与主要纱线的纱线支数类似的纱线支数。然而，取决于目标应用所需要的撕裂强度，次要纱线可能比主要纱线细或粗。

在织物中使用的纤维和长丝的线密度(= 纤度)将视预定应用而选择。通常，其在这类纺织品应用通常使用的范围内。该线密度将取决于用于主要纱线的纺纱系统。

在纺主要纱线之前的准备过程期间，将阻燃莫代尔纤维和对芳族聚酰胺纤维按所需要的比例共混在一起。主要纱线为这两种纤维的均匀混纺物，对芳族聚酰胺纤维良好地分散在整个最终纱线中。该共混可在纤维开松期间、在梳理期间或在丝条拉伸期间进行。

根据本发明的主要纱线的配混比优选为70-90% 阻燃莫代尔和10-30%对芳族聚酰胺，更优选80-90% 阻燃莫代尔和10-20%对芳族聚酰胺。在该纱线中对芳族聚酰胺纤维的比例可为至高30%，但织物的成本随着对芳族聚酰胺的含量增加而增加，而其性能对于适用标准没有明显增加。

选择机织织物的织物重量、构造和织法以获得具有应用所需要的类型和性质的织物。例如，织物构造可为平纹编织、斜纹、席纹、缎纹、纬面缎纹或适合防护服装应用的任何其他编织构造。对于针织织物，纬平、凸纹或任何其他合适的织物构造都是可能的。该织物可为用于衬衫衣料应用的轻质(即，每单位面积的重量为100-150g/m²)的平纹编织物。其可以为用于裤子的中等重量(即，每单位面积的重量为150-230g/m²)的斜纹编织物。其也可为用于外套及其他外衣的重质(即，每单位面积的重量为230-350g/m²)的斜纹编织物。本发明的基本原理可结合到各种织物中。其与织法或构造无关，条件是使用纱线的正确的混纺物和配置(arrangement)。仅格外轻质的织物(小于100g/m²)不会表现出本发明的益处。

本发明的用途

本发明的产物意欲在存在暴露于火焰的危险的情形中用作个人防护的衣服的基本组件之一。该织物用以制造覆盖使用者的身体以防皮肤暴露于火焰或可能导致损伤的其他热源的衣服。

衣服通常通过将织物的切成型部件缝合在一起而将它们组装来制成。本发明的产物可为在制造衣服中使用的仅有的织物或者可为衣服的一个组件，其他组件由不同设计和目的的织物组成。其也可以通过在切供衣服组合件用的成型部件之前层压来与其他织物组合。

本发明的产物可作为在衣服内侧上的织物层使用。其可以作为在衣服外侧上的层使用或者其可以作为在两种或更多种其他织物之间的内组件使用。其也可用以提供在衣服中的多于一层。例如，其可以作为衣服的内层或作为衣服的外层使用，其中在该内层与该外层之间具有阻燃填料第三层。

本发明的产物可用以生产对火焰的防护是主要目的的所有类型的衣服。其可用于外套、外衣、裤子、衬衫、毛线衫和工作服、运动衫、T恤、袜子、围裙、手套和长手套、用于头部防护的外罩、其他头饰和可出于保护穿戴者免受火焰影响的目的而穿戴的任何其他衣服。该织物也可用于其他制品中，该制品用以对人或资产提供防护作用以免暴露于火焰，诸如鞋和靴组件、电焊遮光罩、防火幕、帐篷、睡袋、防水布和整体或部分地由织物制成的任何其他类似的制品。

用于预定应用的有色织物优选通过使用纺前染色纤维(spun dyed fires)通过匹染或通过印刷来获得，但通常所有染色技术都适用。

实施例 1

斜纹编织织物由以下组分编织：

主要纱线：Nm 50/2精纺短纤纱，其中90%的纤维为3.3dtex Lenzing FR®(1/3具有75mm的短纤维长度且2/3具有90mm的短纤维长度)和10%的纤维为1.7 dtex 100mm短纤维长度的对芳族聚酰胺。Lenzing FR®为自Lenzing AG, Austria购得的阻燃莫代尔纤维，其根据莫代尔方法(参见AT-A 1371/2009)生产且其含有作为阻燃颜料的Exolith®。这两种纤维组分在准备加工期间在牵伸丝条的过程中混纺在一起；

次要纱线：次要纱线通过将主要纱线与235dtex 34长丝尼龙6.6高强度连续长丝纱加捻在一起来形成。所得纱线具有Nm 50/2的纱线支数。

织物经纱支数为30根线/厘米。纬纱支数为26根线/厘米。

在经纱中，配置该双组分纱线以使得5根邻近的纱线为主要纱线且第六根纱线为次要纱线，这贯穿经纱的整个宽度重复。

纬纱与经纱以连续五根纱线为主要纱线且第六根纱线为次要纱线、贯穿平织布的长度重复的方式交错。

所得织物的单位面积质量为250g/m²。次要纱线形成矩形栅格图形，其可以在织物的全部两个表面上见到。

所得织物在正常大气条件下无法点燃。在暴露于直接在织物的表面处的火焰时，织物烧焦但保持其结构且继续充当火焰障壁。在织物中没有形成孔。

在根据EN ISO 15025试验时织物的续燃和阴燃在经向上为0秒且在纬向上为0秒。

撕裂试验结果如下，在表1中与在个人防护服装中使用的一些其他产品相比较。

表 1- 织物性能结果

Figure 2010800600585100002DEST_PATH_IMAGE001

这表明在织物中包括的次要纱线在赋予织物高撕裂强度方面有效。

测试织物的舒适性质。Alambeta试验测量热经织物的传输速率。具有高热传输率(即高热穿透系数)的织物感觉更凉爽且这使得它们穿戴更舒适。

使用人类皮肤模型装置试验织物的短期水蒸气吸收。高水蒸气吸收表明织物能够在其环境中积极地控制湿气。这帮助保持身体干燥和凉爽。

实施例 2

主观评定实施例1的织物且与用于个人防护服装的市售织物相比较。结果在表2的最后一栏中给出。

在所判断的每一参数中，实施例1的织物给出最高可能的评分。在该表中，评分系统为1-3：1 = 差，3 ＝优异。

表 2- 与实施例 1 相比较常用的个人防护服装织物的性质

Claims

1.用于个人防护服装中的阻燃织物，其对火焰或其他热源提供高水平的防护，其特征在于其由为阻燃纤维素纤维与耐高温聚合物纤维的混纺物的主要纱线和为含有连续合成长丝纱的加捻纱的次要纱线的混合物制成。

2.权利要求1的织物，其中所述主要纱线的配混比优选为70-90% 阻燃纤维素纤维和10-30%耐高温聚合物纤维，更优选为80-90% 阻燃莫代尔(Modal)和10-20%耐高温聚合物纤维。

3.权利要求1的织物，其中所述主要纱线的阻燃纤维素纤维为已经在纤维生产期间或之后通过加入阻燃剂使其阻燃的纤维素纤维。

4.权利要求1的织物，其中所述主要纱线的阻燃纤维素纤维选自阻燃莫代尔、阻燃粘胶纤维和阻燃莱赛尔(Lyocell)。

5.权利要求1的织物，其中所述主要纱线的阻燃纤维素纤维为阻燃莫代尔纤维。

6.权利要求1的织物，其中所述耐高温聚合物纤维选自对芳族聚酰胺、间芳族聚酰胺、PBI和这些纤维的混纺物。

7.权利要求1的织物，其中所述耐高温聚合物纤维为对芳族聚酰胺纤维。

8.权利要求1的织物，其中所述次要纱线仅由加捻的连续合成长丝纱组成。

9.权利要求1的织物，其中所述次要纱线由与具有与在相应织物中使用的主要纱线相同的组成的纱线加捻在一起的连续合成长丝纱组成。

10.权利要求1的织物，其中所述连续合成长丝纱选自PA6、PA6.6、PES和芳族聚酰胺长丝纱。

11.权利要求1的织物，其中所述连续合成长丝纱为PA6长丝纱。

12.权利要求1的机织织物，其中所述织物构造成使得所述第二纱线在经纱和纬纱中以每4-20根纱线、优选每5-8根纱线的频率出现。