CN104385746B - 自动焊枪工业机器人防护面料及其制备方法 - Google Patents

自动焊枪工业机器人防护面料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动焊枪工业机器人防护面料，其是由重量百分比80～100％的耐高温阻燃纤维和重量百分比0～20％的普通阻燃纤维混纺成的纱线，织成耐高温防护织物后，在耐高温防护织物表面进行铝胶涂层制成的面料。使用本发明所述的自动焊枪工业机器人防护面料，可以大大降低工业机器人损坏几率，对提高人体防护，推广工业机器人具有重要的意义。

Description

自动焊枪工业机器人防护面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防护面料及其制备方法，尤其涉及一种自动焊枪工业机器人防护面料及其制备方法。
背景技术
当前，在工业领域，越来越多的人力被智能化的系统和设备代替，智能机器手臂在工业中的应用越来越广泛。有些机器人长期处于极端恶劣的工作环境，如焊接机器人等，虽然降低了人受伤害的危险，同时提高了工作效率，但是这些机器人在恶劣的环境中自身的使用寿命受到影响。比如机器人裸露在外的电线等部位，如果不进行保护，焊接溅出的火星将灼烧电线致使机械停止工作，影响使用效率，增加机器损坏率。而工业机器人因目前技术等因素，造价昂贵，维修成本高，也使得工业机器人的推广速度收到一定的影响。因此，设计出一套保护机器人的防护面料及防护服，可以大大降低工业机器人损坏几率，对提高人体防护，推广工业机器人具有重要的意义。
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提供一种应用于自动焊枪工业机器人防护的防护面料及防护服。该防护面料及防护服，具有阻燃防火抗焊珠滴穿的功能。在工业机器人进行焊枪作业的时候，能够将作业时产生的焊珠阻挡在外面，不会出现焊珠溅在机器人及其传输电线数据线等表面的情况，避免数据线、导线等的损坏及燃烧。
本发明是通过下述技术方案实现的：
自动焊枪工业机器人防护面料，其是由重量百分比80～100％的耐高温阻燃纤维和重量百分比0～20％的普通阻燃纤维混纺成的纱线，织成耐高温防护织物后，在耐高温防护织物表面进行铝胶涂层制成的面料。
优选的，
所述耐高温阻燃纤维的重量百分比为80～90％；所述普通阻燃纤维的重量百分比为10～20％。
所述耐高温阻燃纤维选自PSA纤维、PI纤维、PPS纤维、PTFE纤维中的一种或多种。
所述普通阻燃纤维选自阻燃涤纶、阻燃粘胶、阻燃腈氯纶中的一种或多种。
优选的，所述铝胶包括下述重量份的组分：PU溶液50-100份，粘合剂10-30份，铝粉5-10份。将三种组分混合，搅拌均匀，即可制得铝胶，粘度优选为150-300dPS。
优选的，所述PU溶液为溶剂型聚氨酯(PU树脂)与丁酮或甲苯等溶剂混合制成的含固率为25～45％的PU溶液；进一步优选为丁酮与甲苯体积比1:2～2:1的混合溶剂制成的PU溶液。
优选的，所述粘合剂为磷酸-氧化铜粘合剂，又称氧化铜-磷酸盐无机胶粘剂，此种粘合剂的耐火温度为1700℃～2000℃，大大提高了镀层粘合剂的耐热性和阻燃性。其制备方法可以参见郑举功的《氧化铜-磷酸盐无机胶粘剂的制备工艺研究》(《东华理工学院学报》第29卷第1期，2006年3月)。
本发明还提供了所述自动焊枪工业机器人防护面料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将耐高温阻燃纤维和普通阻燃纤维混纺成的纱线按配比混纺后，制成耐高温混纺纱线；
(2)耐高温混纺纱织成耐高温防护织物；
(3)进行铝胶涂层。
步骤(1)所述混纺的方法，包括环锭纺，气流纺，喷气纺等。
步骤(2)所使用的机器可以为剑杆，喷气织机，片梭织机等。
步骤(3)所述铝胶涂层，可以采用直接涂层工艺，涂层次数优选为两次。第一次涂层后烘干温度优选为70～100℃，涂层量优选为20～30g/m2。第二次涂层后烘干温度优选为110～150℃，涂层量优选为50～70g/m2。整体车速为50～70m/min。涂层可以使用JMU972型落地式涂层机。
本发明所获得的自动焊枪工业机器人防护面料可以根据实际机器人形状，裁剪缝制成机器人防护服。
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。
所述阻燃腈氯纶，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。如无特殊说明，以下实施例中的％均指重量百分比。
实施例1
焊接机器人防护服1，纱线为16s/3股线，面料克重400g/m2，平纹织物。
纱线：将100％PSA纤维经过转杯纺制成16s/3的高温阻燃纱线。
织物：将100％PSA，16s/3纱线经过剑杆织机制成400g/m2左右的平纹织物。
配铝胶：70％含固量为30％的PU涂层剂(PU树脂与甲苯混合制成)，20％磷酸-氧化铜粘合剂，10％铝粉均匀混合，搅拌，制成粘度为210dPS的铝胶。
涂层：采用直接涂层工艺，使用JMU972型落地式涂层机，将织物退卷到涂层机上，第一次涂层，将涂层量20g/m2，烘干机烘干，第一次烘干温度为80℃，烘干后进入第二台涂层机，涂层克重为40g/m2，烘干温度为130℃。整体车速为60m/min。制成铝涂层面料。
根据实际焊接机人形状制成焊接机器人防护服。
实施例2
焊接机器人防护服2，纱线为18s/3股线，面料克重350g/m2，平纹织物。
纱线：将100％PPS纤维经过喷气纺制成18s/3股线高温阻燃纱线。
织物：将100％PPS，18s/3纱线经过剑杆织机制成350g/m2左右的平纹织物。
配铝胶：80％含固量为40％的PU涂层剂(PU树脂与丁酮混合制成)，15％磷酸-氧化铜粘合剂，5％铝粉均匀混合，搅拌，制成粘度为210dPS的铝胶。
涂层：采用直接涂层工艺，使用JMU972型落地式涂层机，将织物退卷到涂层机上，第一次涂层，将涂层量30g/m2，烘干机烘干，第一次烘干温度为80℃，烘干后进入第二台涂层机，涂层克重为20g/m2，烘干温度为150℃。整体车速为70m/min。制成铝涂层面料。
根据实际焊接机人形状制成焊接机器人防护服。
实施例3
焊接机器人防护服3，纱线为14s/3股线，面料克重400g/m2，平纹织物。
纱线：将重量百分比90％PSA纤维和10％的阻燃涤纶经过转杯纺混纺制成14s/3的高温阻燃纱线。
织物：将上述纱线经过剑杆织机制成400g/m2左右的平纹织物。
配铝胶：70％含固量为30％的PU涂层剂(PU树脂与丁酮混合制成)，20％磷酸-氧化铜粘合剂，10％铝粉均匀混合，搅拌，制成粘度为210dPS的铝胶。
涂层：采用直接涂层工艺，使用JMU972型落地式涂层机，将织物退卷到涂层机上，第一次涂层，将涂层量20g/m2，烘干机烘干，第一次烘干温度为80℃，烘干后进入第二台涂层机，涂层克重为40g/m2，烘干温度为130℃。整体车速为60m/min。制成铝涂层面料。
根据实际焊接机人形状制成焊接机器人防护服。
实施例4
焊接机器人防护服4，纱线为14s/3股线，面料克重400g/m2，平纹织物。
纱线：将重量百分比90％PI纤维和10％的阻燃腈纶经过转杯纺混纺制成14s/3的高温阻燃纱线。
织物：将上述纱线经过剑杆织机制成400g/m2左右的平纹织物。
配铝胶：70％含固量为30％的PU涂层剂(PU树脂与甲苯混合制成)，20％磷酸-氧化铜粘合剂，10％铝粉均匀混合，搅拌，制成粘度为210dPS的铝胶。
涂层：采用直接涂层工艺，使用JMU972型落地式涂层机，将织物退卷到涂层机上，第一次涂层，将涂层量20g/m2，烘干机烘干，第一次烘干温度为80℃，烘干后进入第二台涂层机，涂层克重为40g/m2，烘干温度为130℃。整体车速为60m/min。制成铝涂层面料。
根据实际焊接机人形状制成焊接机器人防护服。
实施例5
焊接机器人防护服5，纱线为14s/3股线，面料克重400g/m2，平纹织物。
纱线：将重量百分比100％PI纤维经过转杯纺混纺制成14s/3的高温阻燃纱线。
织物：将上述纱线经过剑杆织机制成400g/m2左右的平纹织物。
配铝胶：70％含固量为30％的PU涂层剂(PU树脂与有机溶剂混合制成，有机溶剂为体积比1:1的丁酮和甲苯)，20％磷酸-氧化铜粘合剂，10％铝粉均匀混合，搅拌，制成粘度为210dPS的铝胶。
涂层：采用直接涂层工艺，使用JMU972型落地式涂层机，将织物退卷到涂层机上，第一次涂层，将涂层量20g/m2，烘干机烘干，第一次烘干温度为80℃，烘干后进入第二台涂层机，涂层克重为40g/m2，烘干温度为130℃。整体车速为60m/min。制成铝涂层面料。
根据实际焊接机人形状制成焊接机器人防护服。
实施例6
焊接机器人防护服6，纱线为16s/3股线，面料克重400g/m2，平纹织物。
纱线，将100％PSA纤维经过转杯纺制成16s/3的高温阻燃纱线。
织物，将100％PSA，16s/3纱线经过剑杆织机制成400g/m2左右的平纹织物。
配铝胶，85％含固量为30％的PU涂层剂(PU树脂与甲苯混合制成)，15％铝粉均匀混合，搅拌，制成粘度为210dPS的铝胶。
涂层，采用直接涂层工艺，使用JMU972型落地式涂层机，将织物退卷到涂层机上，第一次涂层，将涂层量20g/m2，烘干机烘干，第一次烘干温度为80℃，烘干后进入第二台涂层机，涂层克重为40g/m2，烘干温度为130℃。整体车速为60m/min。制成铝涂层面料。
根据实际焊接机人形状制成焊接机器人防护服。
对比例1
焊接机器人防护服7，纱线为16s/3股线，面料克重400g/m2，平纹织物。
纱线，将100％芳纶1313纤维经过转杯纺制成16s/3的高温阻燃纱线。
织物，将100％芳纶1313纤维，16s/3纱线经过剑杆织机制成400g/m2左右的平纹织物。
配铝胶，85％含固量为30％的PU涂层剂(PU树脂与甲苯混合制成)，15％铝粉均匀混合，搅拌，制成粘度为210dPS的铝胶。
涂层，采用直接涂层工艺，使用JMU972型落地式涂层机，将织物退卷到涂层机上，第一次涂层，将涂层量20g/m2，烘干机烘干，第一次烘干温度为80℃，烘干后进入第二台涂层机，涂层克重为40g/m2，烘干温度为130℃。整体车速为60m/min。制成铝涂层面料。
根据实际焊接机人形状制成焊接机器人防护服。
测试例
将实施例1-6和对比例1制得的焊接机器人防护服1-7进行性能测试，测试标准及测试结果见下表。
由测试结果可见，本发明实施例1-6制得的焊接机器人防护服，阻燃性能好，抗冲击性能好、耐高温性能好，焊珠滴到防护面料上，不容易穿透，面料不收缩变形，阻燃性增加，满足机器人使用过程中的强度要求。通过比较实施例1和实施例6，进一步发现，尤其是使用了PU溶液、粘合剂和铝粉组成的铝胶进行涂层，制得的焊接机器人防护服效果更佳。
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 (6)

1.一种自动焊枪工业机器人防护面料，其特征在于：其是由重量百分比80～100％的耐高温阻燃纤维和重量百分比0～20％的普通阻燃纤维混纺成的纱线，织成耐高温防护织物后，在耐高温防护织物表面进行铝胶涂层制成的面料；
所述铝胶包括下述重量份的组分：PU溶液50-100份，粘合剂10-30份，铝粉5-10份；铝胶的粘度为150-300dPS；
所述PU溶液为溶剂型聚氨酯与有机溶剂混合制成的含固率为25～45％的PU溶液，所述有机溶剂为丁酮与甲苯体积比1:1的混合溶剂；
所述粘合剂为磷酸-氧化铜粘合剂。
2.如权利要求1所述的自动焊枪工业机器人防护面料，其特征在于：所述耐高温阻燃纤维的重量百分比为80～90％；所述普通阻燃纤维的重量百分比为10～20％。
3.如权利要求1或2所述的自动焊枪工业机器人防护面料，其特征在于：所述耐高温阻燃纤维选自PSA纤维、PI纤维、PPS纤维、PTFE纤维中的一种或多种。
4.如权利要求1或2所述的自动焊枪工业机器人防护面料，其特征在于：所述普通阻燃纤维选自阻燃涤纶、阻燃粘胶、阻燃腈氯纶中的一种或多种。
5.权利要求1-4中任一项所述自动焊枪工业机器人防护面料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将耐高温阻燃纤维和普通阻燃纤维混纺成的纱线按配比混纺后，制成耐高温混纺纱线；
(2)耐高温混纺纱织成耐高温防护织物；
(3)进行铝胶涂层。
6.根据权利要求5中所述自动焊枪工业机器人防护面料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述铝胶涂层，采用直接涂层工艺，涂层次数为两次；其中，第一次涂层后烘干温度为70～100℃，涂层量为20～30g/m2；第二次涂层后烘干温度为110～150℃，涂层量为50～70g/m2。
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