CN104328582A - 再生阻燃隔热纱线面料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：其原料由下述重量百分比的组分共混而成：耐高温阻燃废丝20-70％，阻燃纤维10-60％，抗静电纤维2-5％，锦纶5-10％，纤维素纤维5-10％。本发明还提供了其制备方法。本发明所述再生阻燃隔热纱线面料，是采用耐高温高性能纤维的废丝作为主要原料，通过特定的纺纱技术发明创造生产出一种再生环保耐高温阻燃纱线，并利用该再生环保纱线生产面料、服装、装饰面料等，既有永久阻燃，隔热的功能，不存在安全隐患，而且相比常规耐高温阻燃纤维成本又有很大的降低。同时又是对资源的再利用，符合节能减排、绿色环保的概念。

Description

再生阻燃隔热纱线面料及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻燃隔热纱线面料及其制备方法，尤其涉及一种再生阻燃隔热纱线面料及其制备方法。

背景技术

在人们生活质量逐渐提高的今天，高性能纺织品的应用慢慢涵盖人们生活的各个领域，与之相应，产生了数量庞大的废弃高性能纺织品。通常意义上的纺织废料主要包括：纺织过程中由于化学作用和机械作用所产生的下脚料；纺纱生产过程中产生的废纱，回丝，以及服装裁剪过程中产生的边角料；还有居民生活或其他活动中丢弃的纺织纤维及其制品，及线，绳，索，缆等。传统的纺织废料处理方法为垃圾场填埋处理或焚烧处理，填埋需要占用大量的产地，而且高性能纺织废料中含有大量高分子材料一般不能自然降解。焚烧处理会产生大量的烟尘和有毒气体，而且一般高性能纤维耐高温阻燃效果都较好，焚烧处理时消耗大量能耗。两种方式都会对环境造成巨大的污染，造成大量的资源浪费。

耐高温阻燃纤维价格较高，一般企业用户为了降低使用成本，所用阻燃服装、手套等产品都是经过后整理后的阻燃棉或阻燃涤棉混纺纱产品。后整理后的阻燃纱线，阻燃性能不稳定，使用一段时间，或者经清洗之后，阻燃剂会脱落，阻燃性能会降低甚至消失，存在很大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题之一是采用耐高温高性能纤维的废丝作为主要原料，通过特定的纺纱技术发明创造生产出一种再生环保耐高温阻燃纱线，并利用该再生环保纱线生产面料、服装、装饰面料等，既有永久阻燃，隔热的功能，不存在安全隐患，而且相比常规耐高温阻燃纤维成本又有很大的降低。同时又是对资源的再利用，避免了高性能纤维废弃物处理带来的环境污染，符合节能减排、绿色环保的概念。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种再生阻燃隔热纱线面料，其原料由下述重量百分比的组分共混而成：耐高温阻燃废丝20-70％，阻燃纤维10-60％，抗静电纤维2-5％，锦纶5-10％，纤维素纤维5-10％。

优选的，其中抗静电纤维、锦纶和纤维素纤维总量不超过20％。

进一步优选的，所述再生阻燃隔热纱线面料，其原料由下述重量百分比的组分共混而成：耐高温阻燃废丝20-70％，阻燃纤维10-60％，抗静电纤维2-4％，锦纶5-8％，纤维素纤维5-8％。

其中，

所述耐高温阻燃废丝可以选自：

(1)耐高温阻燃纤维(PSA纤维、芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、PPS纤维、PI纤维、PTFE纤维等)生产过程中产生的废纤维；

(2)耐高温阻燃纤维(PSA纤维、芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、PPS纤维、PI纤维、PTFE纤维等)制备纱线过程中产生的废纱；

(3)耐高温阻燃纱线(PSA纤维、芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、PPS纤维、PI纤维、PTFE纤维等制成的纱线)生产机织或者针织面料过程中的边角料，废料；

(4)耐高温阻燃纤维(PSA纤维、芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、PPS纤维、PI纤维、PTFE纤维等)生产非织造材料过程中产生的废纤维和边角料，废料；

(5)废弃耐高温阻燃服装，絮片。

所述阻燃纤维选自阻燃粘胶、阻燃涤纶、腈氯纶等。

本发明中废丝和阻燃纤维的作用是阻燃隔热，并且保持纱线的强力。

所述锦纶选自锦纶6或锦纶66，优选为高强锦纶，强度大于5cN/dtex的锦纶。

所述抗静电纤维是指金属纤维、碳素复合纤维或腈纶铜络合导电纤维，主要作用是避免服装在穿着过程中产生静电，消除穿着人员在特种工作场合出现的静电火花带来的隐患。

所述纤维素纤维为粘胶，莫代尔，棉纤维，天丝或其他木浆或棉麻改性纤维。主要功效为提高服装成品的穿着舒适性。

本发明还提供了所述再生阻燃隔热纱线面料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将耐高温阻燃废丝进行开松，得到高性能纤维废丝；

(2)高性能纤维废丝预处理：在高性能纤维废丝上均匀喷洒抗静电剂水溶液，闷包12-24小时后，再在高性能纤维废丝上喷洒硅油类柔软平滑剂水溶液，闷包12-24小时后待用；或将亲水性非硅油类柔软平滑剂水溶液与抗静电剂水溶液混合后，喷洒在高性能废丝纤维上，闷包12-24小时，待用；

(3)将预处理后的高性能废丝与阻燃纤维，抗静电纤维，锦纶，纤维素纤维等均匀混合，按照常规工艺进行纺纱。

优选的，

步骤(1)所述开松可以使用一种或多种方式机械开松，常用的机械有：美国DAMMYE切断机、德国NEUMAG切断机，专用于切割长丝束；铡刀式往复直刀板纤维切断机，用于对一些不规则工业废料进行剪切；法国Laroche公司Starcut型旋转式切割机、山东青州新航机械设备有限公司生产的SBJ-800C型旋转扭刀式纤维切断机，切断开松范围较为广泛。

步骤(2)中硅油类柔软平滑剂或亲水性非硅油类柔软平滑剂的加入重量百分比为0.5-4％。

步骤(2)中抗静电剂的加入量为高性能纤维废丝重量的0.5～4％。

步骤(3)所述的纺纱的工艺流程可以为：

抓包→棉箱混合→开松机→棉箱→喂棉机→梳棉机→并条→第一道→第二道→转杯纺(或喷气纺)→阻燃隔热纱线；

或

抓包→棉箱混合→开松机→棉箱→喂棉机→梳棉机→并条→粗纱→细纱→络筒→阻燃隔热纱线。

步骤(3)中得到的阻燃隔热纱线后，将其送入后道织造工序。一般使用高速、优质、单位产量占地面积小，噪音低的无梭织机如剑杆织机，喷气织机等。所织织物组织：可在无梭织机上织平纹，斜纹，缎纹，在配有提花的无梭织机上织提花等。

具体的，在本发明中：

所述PSA纤维，即芳砜纶纤维，又称聚砜酰胺纤维，简称PSA纤维，商品名为特安纶(TANLON)。芳砜纶是一种具有特殊结构的芳香族聚酰胺纤维，学名为聚苯砜对苯二甲酰胺纤维，该纤维由4,4'-二氨基二苯砜，3,3'-二氨基二苯砜及对苯二甲酰氯的缩聚物制成。芳砜纶纤维在生产时引入了对苯结构和砜基，使酰胺基和砜基相互连接对位苯基和间位苯基构成线型大分子。由于大分子主链上存在强吸电子的砜基基团-(SO₂)-，通过苯环的双键共扼作用，通过苯环的共扼体系，使酰胺基上氮原子的电子云密度显著降低，所以具有突出的耐热、耐燃性能，其长期使用温度为250℃。经实验证明，芳砜纶纤维的耐热性、高温尺寸稳定性、耐化学性、吸湿性及染色性能均较为良好。芳砜纶纤维材料多应用于防护制品、高温过滤材料、摩擦密封材料、电绝缘材料等领域。

所述芳纶1313纤维，又称：聚间苯二甲酰间苯二胺纤维；polyisophthaloylmetaphenylene diamine fibre；Fanglun1313，由间苯二胺与间苯二甲酰氯缩聚后经溶液纺丝而成,其特点透气性、透湿性好，耐高温性、阻燃性，耐大多数的腐蚀。

所述芳纶1414纤维，又称：聚对苯二甲酰对苯二胺纤维；poly-p-phenyleneterephthamide；Fanglun1414，由对苯二胺与对苯二甲酰氯缩合聚合而成的全对位聚芳酰胺。

所述PPS纤维，聚苯硫醚纤维全称为聚苯基硫醚纤维，国外商品名称赖顿(Ryton)。由聚苯硫醚树脂(PPS)采用常规的熔融纺丝方法，然后在高温下进行后拉伸、卷曲和切断制得。其短纤维性能：强度2.65～3.08厘牛/分特、伸长率25％～35％，熔点285℃，具有优异的热稳定性和阻燃性，氧指数值34～35，200℃时强度保持率为60％，断裂伸长无变化；耐化学性仅次于聚四氟乙烯(PTFE)纤维；有较好的纺织加工性能。制品主要用于高温烟道气和特殊热介质的过滤，造纸工业的干燥带以及电缆包胶层和防火织物等，其织布可以制作高级消防服装。

所述PI纤维，即聚酰亚胺纤维，英文名称：polyimide fiber，又称芳酰亚胺纤维，arimid fiber。指分子链中含有芳酰亚胺的纤维，包括醚类和酮类，前者由均苯四甲酸酐与4,4'-二氨基对苯醚溶液缩聚成聚酰胺酸后湿纺和高温环化而得；后者由二苯基甲酮-3,3',4,4'-四甲酸酐与甲苯二异氰酸酯及4,4'-二亚苯基甲烷二异氰酸酯进行溶液共缩聚和湿纺而得。

所述PTFE纤维，聚四氟乙烯纤维(polytetrafluoroethylene fibre)，[-CF₂-CF₂-]_[n]，中国称氟纶。由聚四氟乙烯(见氟树脂)为原料，经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维聚四氟乙烯纤维强度17.7～18.5cN/dtex，延伸率25％～50％。在其分子结构中，氟原子体积较氢原子大，氟碳键的结合力也强，起了保护整个碳-碳主链的作用，使聚四氟乙烯纤维化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；实际使用温度120～180℃；还具有较好的耐气候性和抗挠曲性，但染色性与导热性差，耐磨性也不好，热膨胀系数大，易产生静电。聚四氟乙烯纤维主要用作高温粉尘滤袋、耐强腐蚀性的过滤气体或液体的滤材、泵和阀的填料、密封带、自润滑轴承、制碱用全氟离子交换膜的增强材料以及火箭发射台的苫布等。

所述金属纤维，按材质分有不锈钢、碳钢、铸铁、铜、铝、镍、铁铬铝合金、高温合金等纤维。按形状分为长纤维、短纤维、粗纤维、细纤维、钢绒、异型纤维等。均适用于本发明。

所述碳黑复合纤维是指利用碳黑的导电性能制得的导电纤维，通常可以通过三种方法可以制得带有导电性能的复合纤维。第一种方法为参杂法，是将碳黑与合成纤维聚合物混合后采用皮芯纺丝法制成的导电纤维，如通过熔纺涤纶或熔纺尼龙工艺，以碳芯或碳鞘原料制造出尼龙和涤纶聚合物组成的导电纤维，纤维的电阻率一般在106～1012Ω.cm。第二种方法为镀层法，是以普通合成纤维为基底，用涂层法在纤维表面涂上碳黑的纤维，如涤纶或尼龙导电纤维，它是通过独特的镀碳工艺，利用化学合成法用微小的导电性碳粒子浸透涤纶或尼龙纤维的表面，使碳成为纤维结构的一部分，这种包裹在纤维表面的碳层在弯曲和拉伸过程中不会开裂或脱落，并能保持其优异的导电性，纤维的电阻率一般在106Ω.cm以下。第三种方法为碳化法，是以粘胶、腈纶、沥青等作为原丝，经碳化处理后的碳纤维。导电纤维维可以直接购买，英国莎士比亚公司等均有生产。

所述腈纶铜络合导电纤维，郝新敏吴志孝的论文《腈纶铜络合导电纤维的研究》(《中国劳动防护用品》1995年01期)中公开了其制备方法和参数。

所述阻燃涤纶，是在熔融纺丝前向涤纶熔体中加入阻燃剂混合，按照常规湿法纺丝喷丝工艺成型得到。也可以直接购买得到，上海德福伦化纤有限公司等均有生产。涤纶是我国聚酯纤维的商品名称，它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。

所述的阻燃粘胶纤维，具有良好阻燃效果，同时具有类似于天然棉纤维的特点，该材料出了具有增强服饰舒适性能外，还具有良好的天然抗静电效果。阻燃粘胶纤维在熔融纺丝前向粘胶熔体中加入阻燃剂混合，按照常规湿法纺丝喷丝工艺成型得到。也可以直接购买得到，目前奥地利兰精公司和中国吉林化纤、唐山三友化工、山东海龙等都有该纤维生产。

所述腈氯纶，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。细度：1.5DTEX-20DTEX。长度：28-120mm。限氧指数：普通型28-30。高阻燃性：30-34。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

纱线：32支。

原料组成：65％PSA纤维废丝、20％阻燃粘胶、2％碳素复合纤维、8％高强锦纶66、5％棉纤维。

面料组织：机织平纹织物，用于电焊服面料。

制备步骤：

(1)PSA废料开松成高性能纤维废丝：将PSA废纤维，PSA废纱，PSA面料的边角料和废料投入SBJ-800C型旋转扭刀式纤维切断机，开松成PSA高性能纤维废丝。

(2)预处理：向65公斤PSA高性能纤维废丝中均匀喷洒0.65公斤的抗静电剂和1.3公斤的水的混合溶液，均匀混合放置24小时后均匀喷洒硅油类柔软平滑剂0.65公斤和1.3公斤的水的混合溶液，。

(3)纺纱：向步骤(2)的处理后纤维与20公斤阻燃粘胶、2公斤碳素复合纤维、8公斤高强锦纶66、5公斤棉纤维均匀放置在抓包区域，经过A2001D抓包机送入A035喂棉机，再顺次经过FA106开松机、A092棉箱、喂棉机、FA201B梳棉机、FA317并条机、JW1415粗纱机、FA506细纱机，制成电焊服用阻燃隔热纱线。

(4)织造：制成的电焊服用阻燃隔热纱线经GA013型络筒机制成纱筒，按照现有的织造技术，送到G1736型剑杆织机上制成平纹织物，用来制作电焊服。

本实施例中使用的抗静电剂为抗静电剂SN与抗静电剂TM的混合物(重量比1:1)，硅油类柔软平滑剂为SH-201二甲基硅油(佛山林矽硅胶材料有限公司)，碳素复合纤维购买自上海红成碳素纤维复合材料公司，棉纤维购买自中国中纺集团公司。

实施例2：

纱线：32支。

原料组成：70％PI纤维废丝、10％阻燃腈纶、2％碳素复合纤维、8％高强锦纶66、10％棉纤维。

面料组织：机织斜纹织物，可以用于炼钢服。

制备方法：

(1)PI废料开松成高性能纤维废丝：将PI废纤维，PI废纱，PI纤维制成的面料边角料和废料投入SBJ-800C型旋转扭刀式纤维切断机，开松成PI高性能纤维废丝。

(2)预处理：向70公斤PI高性能纤维废丝均匀喷洒纤维量1.4公斤的抗静电剂和1.4公斤的水的混合溶液，均匀混合放置24小时后均匀硅油类柔软平滑剂1公斤和1.4公斤水的混合溶液，混合均匀。

(3)纺纱：将步骤(2)处理的纤维与10公斤阻燃腈纶，2公斤碳素复合纤维，8公斤高强锦纶66，10公斤的棉纤维均匀放置在抓包区域经过FB1001圆盘抓棉机送入FB1029多仓混棉机，顺次经过FB1115精开棉机、FB171A喂棉箱、FB1230梳棉机、FA317并条机、JW1415粗纱机、FA506细纱机，制成炼钢服用阻燃隔热纱线。

(4)织造：制成的炼钢服用阻燃隔热纱线经GA013型络筒机制成纱筒，利用现有的织造技术，采用G1736型剑杆织机上制成2上1下斜纹织物，用来制作炼钢服。

本实施例中使用的抗静电剂为抗静电剂SN，硅油类柔软平滑剂为SH-201二甲基硅油(佛山林矽硅胶材料有限公司)，碳素复合纤维购买自上海红成碳素纤维复合材料公司，棉纤维购买自中国中纺集团公司。

实施例3：

纱线：38支。

原料组成：50％PI纤维废丝、30％阻燃腈纶、4％碳素复合纤维、5％高强锦纶66、11％粘胶纤维。

面料组织：小方格组织织物，可以用于煤矿工作服。

制备方法：

(1)PSA废料开松成PSA高性能纤维废丝：将PSA废纤维，PSA废纱，PSA面料的边角料和废料投入SBJ-800C型旋转扭刀式纤维切断机，开松成PSA高性能纤维废丝。

(2)预处理：将亲水性非硅油类柔软平滑剂与抗静电剂1:1混合制成混合油剂，向50公斤PSA高性能纤维废丝均匀喷洒1.25公斤的混合油剂，混合均匀。

(3)纺纱：将步骤(2)与处理的纤维与30公斤阻燃腈纶，4公斤碳素复合纤维，5公斤高强锦纶66，11公斤的粘胶纤维均匀放置在抓包区域，经开松，梳棉，并条及立达J20型喷气涡流纺纱机制成PSA阻燃隔热纱线。

(4)织造：制成的PSA阻燃隔热纱线经GA013型络筒机制成纱筒，利用现有的织造技术，采用G1736型剑杆织机上制成小方格织物，用来制作煤矿工作服。

本实施例中使用的抗静电剂为抗静电剂SN，亲水性非硅油类柔软平滑剂为V-1062非硅平滑剂(芜湖市化通技术应用有限公司)，碳素复合纤维购买自上海红成碳素纤维复合材料公司，棉纤维购买自中国中纺集团公司。

实施例4

将实施例1中的原料组成替换为55％PSA纤维废丝、20％阻燃粘胶、2％碳素复合纤维、8％高强锦纶66、15％棉纤维。其他步骤同实施例1。

实施例5

将实施例1中的原料组成替换为55％PSA纤维废丝、20％阻燃粘胶、2％碳素复合纤维、28％高强锦纶66、5％棉纤维。其他步骤同实施例1。

实施例6

将实施例1中的抗静电剂替换为抗静电剂SN。其他步骤同实施例1。

实施例7

将实施例1中的抗静电剂替换为抗静电剂TM。其他步骤同实施例1。

对比例1

将实施例1中的原料组成替换为65％PSA纤维废丝、20％阻燃粘胶、2％碳素复合纤维、13％高强锦纶66。其他步骤同实施例1。

对比例2

将实施例1中的原料组成替换为65％PSA纤维废丝、20％阻燃粘胶、2％碳素复合纤维、13％棉纤维。其他步骤同实施例1。

测试例1

对实施例1-7、对比例1-2得到的面料进行隔热效果测试、抗静电测试及耐磨测试，结果见表1。

表1测试例1的测试结果

由表1数据可见，本发明的阻燃隔热纱线面料，隔热效果好，实施例1-7与对比例1-2相比，300s后的升温温度明显较低，尤其是实施例1、6-7，其温度比实施例4-5更低，即抗静电纤维，锦纶，纤维素纤维总的重量百分比不超过20％时，效果更好。

另外，实施例1与实施例6-7相比较，实施例1使用了抗静电剂SN与抗静电剂TM的复配，显著降低了表面电阻率，增强了面料的抗静电性能，抗静电剂SN与抗静电剂TM具有协同增效的作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：其原料由下述重量百分比的组分共混而成：耐高温阻燃废丝20-70％，阻燃纤维10-60％，抗静电纤维2-5％，锦纶5-10％，纤维素纤维5-10％。

2.如权利要求1所述的再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：所述抗静电纤维、锦纶和纤维素纤维总量不超过20％。

3.如权利要求1所述的再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：其原料由下述重量百分比的组分共混而成：耐高温阻燃废丝20-70％，阻燃纤维10-60％，抗静电纤维2-4％，锦纶5-8％，纤维素纤维5-8％。

4.如权利要求1所述的再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：所述耐高温阻燃废丝选自：

(1)耐高温阻燃纤维生产过程中产生的废纤维；

(2)耐高温阻燃纤维制备纱线过程中产生的废纱；

(3)耐高温阻燃纱线生产机织或者针织面料过程中的边角料，废料；

(4)耐高温阻燃纤维生产非织造材料过程中产生的废纤维和边角料，废料；

(5)废弃耐高温阻燃服装，絮片。

5.如权利要求4所述的再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：所述常规耐高温阻燃纤维选自PSA纤维、芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、PPS纤维、PI纤维、PTFE纤维。

6.如权利要求1所述的再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：所述阻燃纤维选自阻燃粘胶、阻燃涤纶、腈氯纶。

7.如权利要求1所述的再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：所述抗静电纤维选自金属纤维、碳素复合纤维或腈纶铜络合导电纤维。

8.如权利要求1所述的再生阻燃隔热纱线面料，其特征在于：所述纤维素纤维为粘胶，莫代尔，棉纤维，天丝或木浆或棉麻改性纤维。

9.权利要求1-8中任一项所述再生阻燃隔热纱线面料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将耐高温阻燃废丝进行开松，得到高性能纤维废丝；

(2)高性能纤维废丝预处理：在高性能纤维废丝上均匀喷洒抗静电剂水溶液，闷包12-24小时后，再在高性能纤维废丝上喷洒硅油类柔软平滑剂水溶液，闷包12-24小时后待用；或将亲水性非硅油类柔软平滑剂水溶液与抗静电剂水溶液混合后，喷洒在高性能废丝纤维上，闷包12-24小时，待用；

(3)将预处理后的高性能废丝与阻燃纤维，抗静电纤维，锦纶，纤维素纤维等均匀混合，按照常规工艺进行纺纱。