CN104544661A

CN104544661A - 一种激光防护面料及其制作方法、用途

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Publication number: CN104544661A
Application number: CN201510045107.2A
Authority: CN
Inventors: 吴大蔚; 赵亚丽; 房戈; 张艳梅; 郭莉; 国耀宇
Original assignee: BAODING SANYUAN TEXTILE TECHNOLOGY Co Ltd; China Astronaut Research and Training Center
Current assignee: BAODING SANYUAN TEXTILE TECHNOLOGY Co Ltd; China Astronaut Research and Training Center
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: CN104544661B

Abstract

本发明属于一种辐射防护材料，特别涉及一种激光防护面料。一种激光防护面料，其特征是从面料外层到面料内层包括：用于降低激光透过的金属反光层；用于防止燃烧的阻燃层；用于阻隔热量传递的隔热舒适层。其制作方法包括工艺步骤：A.制作金属反光层；B.生产阻燃层：纺纱、织造；C.所述金属反光层与所述阻燃层的覆合；D.隔热舒适层的生产；E.用具有阻燃性能的缝纫线将步骤C覆合织布与步骤D隔热舒适层缝制在一起，成为所述的激光防护面料。发明所述的激光防护面料能同时防护多波段激光，光密度值大于6.0，在900℃高温不熔不缩，且操作性较好，制作工艺简单，特别适用于生产制作激光防护手套和激光防护服。

Description

一种激光防护面料及其制作方法、用途

技术领域

本发明属于一种辐射防护材料，特别涉及一种激光防护面料。

背景技术

研究表明，激光辐射会对人体的皮肤造成危害，主要表现在：皮肤灼伤、老化、色斑，甚至皮肤癌症。

现有的防护技术情况是：通过工程技术和安全管理程序防止激光作业人员接触激光，在个体防护上主要采用长袖的防燃工作服。还存在的缺陷有：由于激光光束集中，能量比较大，现有的个体防护对激光没有光反射和散射的功能，不能防止激光透过，只能减少激光沉积在体表产生的热效应，因此，对于激光造成的皮肤损伤的防护效果较差，另外舒适性较差。

发明内容

本发明的目的是：研制一种激光防护面料，有效防护激光对人体的损伤。

本发明的研究思路是：为了满足激光防护面料的防激光与操作性的性能要求，设计了由金属反光层、阻燃层、隔热舒适层的多个功能层复合而成的一种激光防护面料。为了降低激光透过，外层采用金属反光层；为了防止燃烧中间层采用阻燃层；为了阻隔热量的传递，并考虑其直接接触皮肤的舒适性要求，将最里层设计为隔热舒适层。其中：

a.金属反光层

金属反光层重点考虑在实现反射/散射功能的前提下，尽可能不因过厚的金属层设计影响其手套的柔软性和灵活性，因此，优先选择一定厚度的金属箔。

b.阻燃层

目前我国国产化的阻燃纤维有多种，但是只有碳基纤维、对位芳纶遇火不燃、不缩。这两种纤维各具特点，碳基纤维遇火不燃，但它的强力低，纤维脆性大，可纺性差，对位芳纶耐温性比碳基纤维差，吸湿性差，但对位芳纶强力高，此外还要考虑灵活性的要求，因此优选为两者按照不同配比进行混纺。

c.隔热舒适层

对各种材料的导热系数、收缩率和低温脆性及皮肤适应性进行试验，发现PM纤维达到隔热要求，并且舒适性优于其他纤维，因此选用PM纤维优选为隔热舒适层。

本发明的技术方案是：

方案一：一种激光防护面料，其特征从面料外层到面料内层包括：用于降低激光透过的金属反光层；用于防止燃烧的阻燃层；用于阻隔热量传递的隔热舒适层。

进一步的，所述金属反光层为金属箔；所述阻燃层为由碳基纤维与对位芳纶按一定比例混纺织物；所述隔热舒适层为PM纤维。

进一步的，所述金属箔为金属铝箔；

进一步的，所述金属铝箔的厚度在6～12微米，所述碳基纤维与对位芳纶重量比为70～50_∶30～50，所述隔热舒适层为PM纤维；

进一步的，金属箔铝的厚度在10微米，对碳基纤维与对位芳纶的重量比为50∶50，隔热舒适层为PM纤维的密度为150±10g/m²，厚度不超过1mm。

方案二：如上所述的一种激光防护面料的制作方法，包括下列工艺步骤：

A.制作所述金属反光层：对所述金属反光层的金属经过多次压延后形成一定厚度、宽度的所述金属反光层；

B.生产所述阻燃层：

B1.纺纱：根据生产数量和织物规格，按所述碳基纤维与对位芳纶的重量比称取适量碳基纤维和对位芳纶纤维进行开松混合，完成纺纱工艺步骤；

B2.织造：根据织物纱支密度，确定筘入、筘号、幅宽；其中所述筘号、筘入决定经纱密度，送经齿轮和卷曲齿轮的协调一致决定织物的纬密；

C.所述金属反光层与所述阻燃层的覆合：所述金属反光层和所述阻燃层涂上耐温250℃以上的阻燃胶，通过压延、烘干、卷曲等工序覆合在一起成覆合织布；

D.所述隔热舒适层的生产：PM纤维经过叠加工艺加工而成；

E.用具有阻燃性能的缝纫线将步骤C所述的覆合织布与步骤D所述的隔热舒适层缝制在一起，成为所述的激光防护面料。

方案二的进一步特征是：

步骤A所述厚度为6μm～12μm，所述宽度为120cm～140cm；

步骤B1所述纺纱步骤为：

B11.原料选择：选用纤维主体长度50mm，纤维直径1.5～2.5D的对位芳纶纤维和碳基纤维；

B12.开松加油工序：两种纤维按所述重量配比进行混合后，在开松机上进行开松，开松后采用加入乳状抗静电剂处理，使之混合均匀，放置24小时，然后供梳棉机使用；在此工序为了保证喂入纤维均匀，不宜过大和过小，即既要保障原料能充分开松，又不能损伤纤维；考虑对位芳纶和碳基纤维容易产生静电，抱合性差，进行抗静电剂处理。

B13.梳棉工序：此工序是整个纺纱的关键环节，对梳棉机设备进行改造，在梳棉工序去除除尘刀，改小漏底由12寸变为16寸，以保证对纤维的充分梳理和均匀成网；由于碳基纤维脆而且表面光滑，抱合力差，纤维极易损伤。在梳棉工序采用“低速度、小隔距、快转移”的工艺原则；针布配置为：锡林-AC2525*1550、道夫-AD4030*1990；各工艺参数：锡林速度330转/分、刺辊速度780转/分、道夫19转/分、锡林一盖板隔距为0.23、0.2、0.18、0.18、0.2mm、出条定量3g/m。

B14.并条工序：并条采用“轻定量、小隔距、慢速度”的工艺原则，同时为控制重量不匀率，采用三道并合。主要工艺参数：并一、并二的并和根数都是8根，并三采用6根；出条重量保证在4g/m；并一、并三的牵伸倍数是6倍，并二的牵伸倍数是8倍；罗拉隔距为200×300mm。

B15.粗纱工序：混并好的纤维条进入到粗纱工序，采用“小隔距、重加压、低速度”的工艺原则；车间湿度应当控制在65～70％之间，保证条干均匀；工艺参数为：定量0.65g/m，前隔距55mm，后隔距70mm，捻度39捻/米。

B16.细纱工序：采用双皮圈弹性控制，利于纤维抽取，采用“低速度、小张力”的工艺原则，减少成纱毛羽，采用重加压、小隔距改善成纱条干；细纱的工艺参数为：牵伸26.2倍，捻度628捻/米，锭速4500转/分。

B17.络筒工艺：采用村田H0.7-2络筒机，采用“低速度、小张力”的工艺原则，保证筒子成形良好。络筒工艺参数为：线速度800米/分；短粗+50％，长度4cm；长粗+30％，长度20cm；细节-45％，长度30cm。

B18.并纱、倍捻：并纱时速度适中，线速度保持在400米/分，双纱张力保持一致；倍捻车速选择8000转/分，捻度580捻/米。

步骤B2的织物规格为：经纱×纬纱：24.5^s/2×24.5^s/2；经密×纬密(根/时)：70×58幅宽：150cm；在GA169型分条整经机上进行整经，为了使经纱张力均匀，按3×3式分9个区配置张力盘，张力盘配置原则：前区＞中区＞后区；中层大于上层、下层，张力盘重量偏差在2g～4g；根据纱支、密度按“小筘号多筘入”的原则选择筘入、筘号，钢筘选用33.8号筘，筘入4入；织造时，选用GA747剑杆织机，送经齿轮和卷曲齿轮的协调一致保证织物的纬密，及时对上机工艺进行跟踪，保证经纬密度、幅宽符合设计要求。

步骤C的用胶量为13～15g/平方米，烘干温度150℃。保证覆合后的激光防护面料仍保持一定的韧性。

步骤D的隔热舒适层的平方米克重150±10g/m²，这样隔热层厚度不超过1mm，使得隔热层比较柔软。

方案二的进一步特征是：步骤E的缝制时里层紧外层松，达到面料易于变形。

方案三，如上所述一种激光防护面料的用途，其特征是用于制作激光防护手套和激光防护服。

实验结果证明，本发明所述的激光防护面料性能能同时防护多波段激光，光密度值大于6.0，在900℃高温不熔不缩，且操作性较好，制作工艺简单，特别适用于生产制作激光防护手套和激光防护服。

附图说明

图1本发明所述一种激光防护面料结构示意图，1为金属反光层，2为阻燃层，3为隔热舒适层

图2本发明所述一种激光防护面料抗弯折实验结果。

具体实施方式

实施例1：如附图1所示，一种激光防护面料，其特征是从面料外层到面料内层包括：用于降低激光透过的金属反光层；用于防止燃烧的阻燃层；用于阻隔热量传递的隔热舒适层。

实施例2：如附图1所示，如实施例1所述的一种激光防护面料，其特征是：所述金属反光层为金属箔；所述阻燃层为由碳基纤维与对位芳纶按一定比例混纺织物；所述隔热舒适层为PM纤维。

实施例3：如附图1所示，如实施例2一种激光防护面料，各功能层的进一步优选：(1)所述金属反光层的优选：对钛箔、金属镍箔、金属铝箔进行OD值检测，发现在几微米至20微米厚度之内，对激光都具有防光辐射作用；进一步对不同厚度的金属箔进行基布覆膜后延伸性检测，发现金属箔铝的厚度在6～12微米左右延展性较高。(2)所述阻燃层的优选：经过对碳基纤维和对位芳纶70∶30、65∶35、50∶50三种混纺比的织物进行综合测试，性能测试结果见表1所示。可见，三种配比方案的阻燃性能都能满足阻燃指标要求，但是从强力和生产效率考虑，方案三是最优的。(3)所述隔热舒适层的优选：对于不同的纤维进行导热系数、收缩率和低温脆性试验检测，发现PM纤维，在300℃时，导热系数仅为0.03，沸水和250℃收缩率各小于0.5％和1％，在-269℃纤维不脆，其耐高低温、隔热性能较高；进一步对各种纤维的皮肤适应性进行试验，发现PM纤维的皮肤适应性好，尺寸稳定、寿命长。综上考虑，PM纤维达到隔热要求，并且舒适性优于其他纤维。

表1 阻燃层不同配比的性能综合测试对比

实施例4：如附图1所示，如实施例3一种激光防护面料，各功能层的进一步优选：金属铝箔的厚度在10微米，对碳基纤维与对位芳纶的重量比为50∶50，隔热舒适层为PM纤维，为了增加激光防护面料的柔软度，在保证防护效果的情况下，所述隔热舒适层每平方米重量定为150±10g/m²，厚度不超过1mm。

进行性能检测结果见表2。由结果可见本发明所述的激光防护面料在多个波段的OD值均大于5，阻燃性能、隔热性能好。

表2 激光防护面料性能测试结果汇总表

为了给所述面料使用寿命提供一定的参考，我们对覆膜后的复合织物进行了抗弯性能试验，试验方法是把覆铝箔后织物对折并施加5kg压力，反复弯折，并对实验前、实验100次、300次、800次、1000次做了比较，并分别拍照记录，以供使用时参考。情况如附图2所示。结果可见覆合织物在超过1000次的弯折时没有明显的折损，其抗弯性能不受影响。且经测试并其OD值没有明显的下降，未检测前OD值大于6.0，压折1000次后，OD值降低不多，仍然是5.12，说明，该面料具有很好的抗弯折性能，不会因为使用次数的增加，而明显的降低防激光性能，因此，使用寿命较长。

实施例5：如实施例1-4所述的一种激光防护面料的制作方法，包括下列工艺步骤：

B.生产所述阻燃层：

D.所述隔热舒适层的生产：PM纤维经过叠加工艺加工而成；

实施例6：如实施例5所述的一种激光防护面料的制作方法，包括下列工艺步骤：

步骤A所述厚度为6μm～12μm，所述宽度为120cm～140cm；

步骤B1所述纺纱步骤为：

B12.开松加油工序：两种纤维按重量所述配比进行混合后，在开松机上进行开松，开松后采用加入乳状抗静电剂处理，使之混合均匀，放置24小时，然后供梳棉机使用；在此工序为了保证喂入纤维均匀，不宜过大和过小，即既要保障原料能充分开松，又不能损伤纤维；考虑对位芳纶和碳基纤维容易产生静电，抱合性差，进行抗静电剂处理。

B13.梳棉工序：此工序是整个纺纱的关键环节，对梳棉机设备进行改造，在梳棉工序去除了除尘刀，改小漏底由12寸变为16寸，保证了对纤维的充分梳理和均匀成网；由于碳基纤维脆而且表面光滑，抱合力差，纤维极易损伤。在梳棉工序采用“低速度、小隔距、快转移”的工艺原则；针布配置为：锡林-AC2525*1550、道夫-AD4030*1990；各工艺参数：锡林速度330转/分、刺辊速度780转/分、道夫19转/分、锡林-盖板隔距为0.23、0.2、0.18、0.18、0.2mm、出条定量3g/m。

B16.细纱工序；采用双皮圈弹性控制，利于纤维抽取，采用“低速度、小张力”的工艺原则，减少成纱毛羽，采用重加压、小隔距改善成纱条干；细纱的工艺参数为：牵伸26.2倍，捻度628捻/米，锭速4500转/分。

步骤B2的织物规格为：经纱×纬纱：24.5^s/2×24.5^s/2；经密×纬密(根/时)：70×58；幅宽：150cm；在GA169型分条整经机上进行整经，为了使经纱张力均匀，按3×3式分9个区配置张力盘，张力盘配置原则：前区＞中区＞后区；中层大于上层、下层，张力盘重量偏差在2～4g；根据纱支、密度按“小筘号多筘入”的原则选择筘入、筘号，钢筘选用33.8号筘，筘入4入；织造时，选用GA747剑杆织机，送经齿轮和卷曲齿轮的协调一致保证织物的纬密，及时对上机工艺进行跟踪，保证经纬密度、幅宽符合设计要求。

步骤D的隔热舒适层的平方米克重150±10g/m²。这样隔热层厚度不超过1mm，使得隔热层比较柔软。

实施例7：如实施例6所述的一种激光防护面料的制作方法，包括下列工艺步骤：

步骤E的缝制时里层紧外层松，达到面料易于变形。

实施例8：如实施例1-7所述的一种激光防护面料用途：其特征是用于制作激光防护手套和激光防护服。

Claims

1.一种激光防护面料，其特征是从面料外层到面料内层依次包括：用于降低激光透过的金属反光层；用于防止燃烧的阻燃层；用于阻隔热量传递的隔热舒适层。

2.如权利要求1所述的一种激光防护面料，其特征是所述金属反光层为金属箔；所述阻燃层为由碳基纤维与对位芳纶按一定比例混纺的织布；所述隔热舒适层为PM纤维。

3.如权利要求2所述的一种激光防护面料，其特征是所述金属箔为金属铝箔。

4.如权利要求3所述的一种激光防护面料，其特征是所述金属铝箔的厚度在6～12微米，所述阻燃层为碳基纤维与对位芳纶的重量比为70～50∶30～50，所述隔热舒适层为PM纤维。

5.如权利要求4所述的一种激光防护面料，其特征是金属铝箔的厚度在10微米，碳基纤维与对位芳纶的重量比为50∶50，隔热舒适层为PM纤维，密度为150±10g/m²，厚度不超过1mm。

6.如权利要求1-5所述的一种激光防护面料的制作方法，其特征是包括下列工艺步骤：

B.生产所述阻燃层：

D.所述隔热舒适层的生产：PM纤维经过叠加工艺加工而成；

7.如权利要求6所述的一种激光防护面料的制作方法，其特征是：

步骤A所述厚度为6μm～12μm，所述宽度为120cm～140cm；

步骤B1所述纺纱步骤为：

B11.原料选择：选用纤维主体长度50mm，纤维直径1.5D～2.5D的所述对位芳纶纤维和所述碳基纤维；

B12.开松加油工序：按所述对位芳纶纤维与所述碳基纤维的重量配比进行混合后，在开松机上进行开松，开松后采用加入乳状抗静电剂处理，使之混合均匀，放置24小时，然后供梳棉机使用；

B13.梳棉工序：对梳棉机设备进行改造，在梳棉工序去除除尘刀，改小漏底由12寸变为16寸，保证对纤维的充分梳理和均匀成网；针布配置为：锡林-AC2525*1550、道夫-AD4030*1990；各工艺参数：锡林速度330转/分、刺辊速度780转/分、道夫19转/分、锡林-盖板隔距为0.23、0.2、0.18、0.18、0.2mm、出条定量3g/m；

B14.并条工序：工艺参数为：并一、并二的并和根数都是8根，并三采用6根；出条重量保证在4g/m；并一、并三的牵伸倍数是6倍，并二的牵伸倍数是8倍；罗拉隔距为200×300mm；

B15.粗纱工序：混并好的纤维条进入到粗纱工序，车间湿度应当控制在65～70％之间，保证条干均匀；工艺参数为：定量0.65g/m，前隔距55mm，后隔距70mm，捻度39捻/米；

B16.细纱工序：采用双皮圈弹性控制；工艺参数为：牵伸26.2倍，捻度628捻/米，锭速4500转/分；

B17.络筒工艺：采用村田H0.7-2络筒机；工艺参数为：线速度800米/分；短粗+50％，长度4cm；长粗+30％，长度20cm；细节-40％，长度30cm；

B18.并纱、倍捻：并纱时速度适中，线速度保持在400米/分，双纱张力保持一致；倍捻车速选择8000转/分，捻度580捻/米；

步骤B2的织物规格为：经纱×纬纱：24.5^s/2×24.5^s/2；经密×纬密(根/时)：70×58；幅宽：150cm；在GA169型分条整经机上进行整经，按3×3式分9个区配置张力盘，中层大于上层、下层，张力盘重量偏差在2g～4g；钢筘选用33.8号筘，筘入4入；织造时，选用GA747剑杆织机，送经齿轮和卷曲齿轮的协调一致保证织物的纬密，及时对上机工艺进行跟踪，保证经纬密度、幅宽符合设计要求；

步骤C的用胶量为13～15g/m²，烘干温度150℃；

步骤D的隔热舒适层的平方米克重150±10g/m²。

8.如权利要求1-7所述的一种激光防护面料的用途，其特征是用于制作激光防护手套和激光防护服。