CN107415385A - 防电弧服 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防电弧服，包含防电弧面层，其特征在于，还包含位于防电弧面层内侧的若干层舒适层，所述防电弧面层和舒适层之间，还设有至少一层面料上两面都带有凸起的支撑层。本发明的防电弧服，从防电弧面层到支撑层到舒适层，层间配置结构巧妙，保证了衣下空气层具有足够厚度，不但可增加在电弧爆炸发生瞬间织物的抗冲击性，大大降低电弧的高温伤害，争取逃离时间，避免烧伤或减轻烧伤程度，多重空气层的设置也使得穿着舒适性有很大改善，实用性极强，具有良好的社会效益，值得推广。

Description

防电弧服
技术领域
本发明涉及一种功能性面料，尤其涉及一种防电弧服。
背景技术
防电弧工作服一旦接触到电弧火焰或炙热时，内部的高强低延伸防弹纤维会自动迅速膨胀，从而使面料变厚且密度变高，形成对人体保护性的屏障。防电弧工作服的防护效果具有耐热、阻燃、不助燃、不熔融和H级电绝缘等永久性的防火、绝缘等特点。在电弧爆炸发生时，这种高科技材料会迅速膨胀、织物炭化从而使防电弧服组织密度加大并变厚，迅速地形成保护层，以抗衡电弧热效应，使得人体皮肤与电弧热能的接触伤害降至最低，降低烧伤伤害程度，提供更多的逃离时间，从而提高事故受害者的生存率。但是，被保护人员仍有较大几率被烧伤，而且防电弧服仍存在一定的收缩性，以胸背部、四肢为最严重，所以在这些部位更易烧伤，人们需要找到更好的方案来降低这些伤害，或争取更多的防护时间。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构巧妙、防电弧热效率高、穿着舒适、安全性好的防电弧服。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
防电弧服，包含防电弧面层，还包含位于防电弧面层内侧的若干层舒适层，所述防电弧面层和舒适层之间，还设有至少一层面料上两面都带有凸起的支撑层。
通常，在电弧爆炸中容易被烫伤的位置主要集中在胸部、背部和四肢位置等位置，故为了进一步提高安全系数，作为优选，所述防电弧的胸部、背部和四肢位置，包含有比其他位置更多一层支撑层。
作为优选，为轻量化、透气性和增加空气层考虑，所述支撑层为网状结构，所述网状的交点至少一部分为结子状。更优地，所述支撑层由纤维高温碳化收缩率低的本质阻燃材料制成。
作为优选，所述支撑层依附在舒适层上，或者，所述支撑层通过阻燃线将其缝制在防电弧面层和舒适层之间。
作为优选，所有防电弧服各层之间形成的空气层总厚度为6-14mm，更优地，所述防电弧服各层之间为非连续、非紧实的连接。之所以要求各层之间形成的空气层总厚度为6-14mm，是由于空气的导热率很小，约为0.027（W/m•℃），所以当没有开口度的影响时，服装内静止空气层越厚，服装的热阻也就越大，故衣下空气层厚度对着装人体热传递有着重要影响，经过研究显示，在皮肤温度为33℃，环境温度为25℃的条件下，当空气层厚度超过临界值16mm时，通过衣下空气层的热传递开始由导热向自然对流过度，在临界值之内，随着空气层厚度的增加，通过衣下空气层的导热量逐步减少，从占总干性热流量的71%下降到24%，空气层就如隔热材料一样阻碍了人体向外界的散热，相反，若衣下空气层低于5mm，过多的热量会直接作用到人体皮肤上，起不到足够的保护作用，故发明人根据此考虑，作为优选，选择控制所有各层之间形成的空气层总厚度为6-14mm。之所以进一步选择所述防电弧服各层之间为非连续、非紧实的连接，是因为发明人发现，该种连接不但可以增强面料的透气性改善穿着的舒适度，在各层结构之间也多形成空气层，进一步增加了防电弧性能。更优地，具体方式是：采用全部叠合后一起缝合的方式，或采用缝合其中二至三层，其余层次采用胶水点状粘合的方式，或全部叠合后采用胶水点状粘贴方式将各层面料连接起来。
为了获得高防护等级的效果，保证达到电弧等量值为15-25cal/cm2，所述防电弧面层为由不同的纱线织成的里、外两层结构，所述里层经纱线与所述外层纬纱线交织，形成结接点，将面料交织成一体。两层面料之间通过里层经纱与外层纬纱交织，形成均匀分布的接结点，使两层面料牢固的结合在一起 ；同时两层面料之间，两层面料与空气层形成了三层结构，通过纱线的密度来调整中间空隙大小，密度越小，在同样尺寸大小的面料中的接结点减少，空隙越大，面料整体厚度增加，但是重量较轻，相较于同等重量的其他防护面料提高了面料隔热性能和热防护性能。作为优选，所述织造里层的纱线包含成分及重量百分比为：芳纶1313 60%，芳纶1414 5%，阻燃腈氯纶13%，抗静电纤维 2%，兰精阻燃粘胶纤维 20%，所述织造外层的纱线包含成分及重量百分比为：芳纶1313 60%，芳纶1414 5%，阻燃腈氯纶8%，抗静电纤维 2%，兰精阻燃粘胶纤维 25%，所述织造里层和外层的纱线的经、纬纱线的细度均为 78N/2，上机经线密度 51.5 根/cm，纬线密度为 38.5 根/cm。其中，阻燃腈氯纶代替了部分价格较高的兰精阻燃粘胶纤维，成本相对较低。更优地，所述抗静电纤维为碳纤维。防电弧面层在制作时，将纤维不断经过混纺、拉直，并通过多个过程来保证纤维的一致性，纱线的均匀性越高，会使最终产品更清洁更柔顺。
作为优选，所述舒适层和支撑层均由本质阻燃纤维制成，所述本质阻燃纤维中包含芳纶纤维。由于不同的环境和个体要求，舒适层和支撑层的具体层数可根据实际需要进行选择。当所述舒适层超过两层时，根据需要，舒适层之间也可设置支撑层。为了阻挡电弧爆炸发生时的巨大的热冲击，更优地，所述防电弧服包含1-3层舒适层，进一步地，对于舒适层，在导湿排汗整理前使用溶胀剂DMSO对该芳纶织物进行预处理，DMSO不会使芳纶大分子发生降解，与直接进行导湿排汗整理相比较，经DMSO预处理后，芳纶的结晶度有所增大，芳纶表面凹槽比未处理时明显，可提高织物的毛细效应， DMSO预处理后再进行导湿排汗整理，得到的芳纶织物芯吸高度更高，可明显提高导湿排汗整理的效果，且耐洗性更好。
作为优选，所述至少一层舒适层包括具有不同纤维高温碳化收缩率的外层织物和内层织物，所述外层织物的纤维高温碳化收缩率低于内层织物的纤维高温碳化收缩率，外层织物和内层织物通过绗缝法缝合或者通过粘合剂粘合，内层织物设置在靠近人体位置；或者，所述至少一层舒适层包括正面层和反面层，正面层和反面层均包括织物一和织物二，织物一的反面为织物二，织物二的反面为织物一，织物一和织物二的纤维高温碳化收缩率不同。
为获得更为舒适的穿着感受，作为优选，所述靠近人体的舒适层中复合有经阻燃处理的相变调温纤维。当人们处于安静状态，身体处于热平衡时，人们感觉舒适的皮肤平均温度在33.4度 左右。如果人体各部位的皮肤温度与皮肤平均温度差在1.5-3.0度 范围内，人体感觉不冷不热。若人体各部位的皮肤温度与皮肤平均温度差温度差超过4.5度范围，人体将有冷暖感。研究发现，具有适宜服装衣料熔点的相变材料可以根据外界环境温度的变化而发生相变，相变材料相应从外界吸收或释放热量并在纺织品周围形成温度基本恒定的微气候，从而实现人体温度调节功能。选择自然调温元素相变材料，将其与防电弧服舒适层复合可制得调温织物，其热防护性能及热湿舒适性能都能得到较大提高，即相变材料的合理使用能够有效调节热浪对人体的冲击，使人体体表温度更为适宜，故作为优选，靠近人体的舒适层的面料中含有阻燃相变调温纤维。相变材料的存在也使得衣服收缩时能抵挡一部分热量。
更优地，所述阻燃相变纤维制备的具体步骤为 ：通过共轴静电纺喷丝头，在高压静电场作用下产生连续皮芯结构的阻燃相变纤维，其中芯层材料为阻燃相变微纳胶囊，皮层材料为油溶性耐高温高分子聚合物或水溶性耐高温高分子聚合物，被包埋的芯层材料分布于皮层材料的内部，形成包芯结构的阻燃相变纤维。阻燃相变纤维平均外径为 150nm-8mm, 芯直径为 100nm-4mm。阻燃相变微纳胶囊是经过蜜胺－间苯二酚－甲醛的原位聚合法对卤代石蜡进行微胶囊化处理获得，并通过引入抗氧剂、热稳定剂提高相变微纳胶囊的耐热阻燃性。皮层材料为具有本质型阻燃特性的耐高温高分子聚合物。
在电弧爆炸发生后，若是因为每个个体耐受程度不同或者不可避免的产生了烧伤，能在第一时间内进行冷敷对于伤口的处理具有重要意义，故作为优选，所述防电弧服上还设有一个可拆卸的带魔术贴粘扣袋盖的冷储物袋，所述冷储物袋里包含可拆卸的凝胶层。更优地，所述冷储物袋的外层由与制成所述防电弧面层相同的材料制成，中间层为保温层，内层为可拆卸的凝胶层，制成冷储物袋的原料均为抗静电材料。当出发工作前，将经过冷冻但未硬化的凝胶层放入保温层中，随后保温层会有效地隔开空气中的温度，从而达到保存凝胶层温度的作用；众所周知，热力烧伤后立即用冷水或冰水湿敷或浸泡伤区，可以减轻烧伤创面的深度，并有止痛效果，近代学者研究认为，冷疗不仅可以减少创面余热对尚有活力的组织继续损伤，而且可以降低创面的组织代谢，使局部血管收缩，渗出减少，从而减轻创面水肿程度，并有良好的止痛作用。故在烧伤的现场急救钟均十分强调冷疗的重要性，故在使用防电弧服时若不慎遇到烧伤，可在最短时间内通过取下凝胶层来直接进行冷敷，最大限度地降低烧伤程度以保护皮肤。
由于防电弧服表面潮湿或存在污迹，会直接容易影响到防电弧性能，故作为优选，所述防电弧服表面还有一层防水拒油纳米涂层。
作为不同的多样性要求，还可选择在所述防电弧面层与舒适层之间设置阻燃毡。
作为优选，所述防电弧服的缝合线均采用永久阻燃缝纫线车缝，具体地，采用芳纶1313线缝制。更优地，采用双线缝制加固，避免衣服开裂危及工作人员的安全。
作为优选，所述防电弧服为长大褂形，腹部位置设有若干个带魔术贴粘扣袋盖的腹部口袋，裤腿袖口均可调节，门襟使用拉链结构，拉链采用硬质树脂拉链，脖颈处设有魔术粘贴扣，裆部采用钻石型加强裆部设计，以防止裆部撕裂，袖子和裤腿外侧均设有拉链可调节宽松度，穿着更为舒适，也方便保证空气层厚度，增加保护性。
作为优选，所述芳纶1313采用过湿法间位芳纶短纤生产技术生产；这种生产方法款式的芳纶1313不仅在耐高温、可纺性化学稳定性、电绝缘性、机械特性、阻燃性、LOI（极限氧指数）等方面性能俱佳，而且卤素含量、产品不匀率均在同行业最低，有着很好的环保性能和质量优势。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明的防电弧服，从防电弧面层到支撑层到舒适层，层间配置结构巧妙，保证了衣下空气层具有足够厚度，不但可增加在电弧爆炸发生瞬间织物的抗冲击性，大大降低电弧的高温伤害，争取逃离时间，避免烧伤或减轻烧伤程度，多重空气层的设置也使得穿着舒适性有很大改善，达到同样的防护能力的情况下质量更轻，实用性极强，具有良好的社会效益，值得推广。另外，通过各合理的细节结构配合，防电弧服可以牢固、耐穿、舒适，安全性高；巧妙的冰袋的设置可以使应急更灵活，及时处理伤口。本发明做出的成品集防电弧、阻燃、隔热、透气、舒适、质轻等优良性能于一身，符合国家有关纺织基本安全技术规范，实用性极强，具有良好的社会效益，值得推广。
附图说明
图1为本发明实施例1的防电弧服的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例1的防电弧服在胸部、背部和四肢位置的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例1的支撑层结构示意图；
图4为本发明实施例1的另一种支撑层结构示意图；
图5为发明实施例1中防电弧面层的织造方式示意图；
图6为本发明实施例1中靠近人体的舒适层在受热收缩情况下的示意图；
图7为本发明实施例2中靠近人体的舒适层在受热收缩情况下的示意图；
图8为衣下空气层厚度对总显热及各组分热流量的影响原理图；
图9为本发明实施例3中防电弧服各层之间采用非连续、非紧实的连接的剖面结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，防电弧服，包含防电弧面层1，其特征在于，还包含位于防电弧面层1内侧的两层舒适层3,4，所述防电弧面层1和舒适层3之间，还设有一层面料上两面都带有凸起的支撑层2。如图2所示，所述防电弧的胸部、背部和四肢位置，包含有比其他位置更多一层支撑层2，所述多出的一层设置在舒适层3,4之间。
所述支撑层为网状结构，所述网状的交点部分为结子状，并通过阻燃线将其缝制在防电弧面层和舒适层之间，如图3和4所示，为两种不同的支撑层结构。
如图5所示，图中 1、2、3、4 表示外层经纬纱，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示里层的经纬纱，所述防电弧面层为由不同的纱线织成的里、外两层结构，所述里层12经纱线与所述外层11纬纱线交织，形成结接点，将面料交织成一体。所述织造里层的纱线包含成分及重量百分比为：芳纶1313 60%，芳纶1414 5%，阻燃腈氯纶13%，抗静电纤维 2%，兰精阻燃粘胶纤维 20%，所述织造外层的纱线包含成分及重量百分比为：芳纶1313 60%，芳纶1414 5%，阻燃腈氯纶8%，抗静电纤维 2%，兰精阻燃粘胶纤维 25%，所述织造里层和外层的纱线的经、纬纱线的细度均为 78N/2，上机经线密度 51.5 根/cm，纬线密度为 38.5 根/cm。其中，阻燃腈氯纶代替了部分价格较高的兰精阻燃粘胶纤维，成本相对较低。所述抗静电纤维为碳纤维。防电弧面层在制作时，将纤维不断经过混纺、拉直，并通过多个过程来保证纤维的一致性。两层面料之间，两层面料与空气层形成了三层结构，通过纱线的密度来调整中间空隙大小，密度越小，在同样尺寸大小的面料中的接结点减少，空隙越大，面料整体厚度增加，但是重量较轻。
所述舒适层3,4和支撑层2均由本质阻燃纤维制成，所述本质阻燃纤维中包含芳纶纤维和兰精阻燃粘胶纤维。所述舒适层在导湿排汗整理前使用溶胀剂DMSO对该织物进行预处理，DMSO不会使芳纶大分子发生降解，与直接进行导湿排汗整理相比较，经DMSO预处理后，芳纶的结晶度有所增大，芳纶表面凹槽比未处理时明显，可提高织物的毛细效应， DMSO预处理后再进行导湿排汗整理，得到的芳纶织物芯吸高度更高，可明显提高导湿排汗整理的效果，且耐洗性更好。
如图6所示，靠近人体的一层舒适层4包括具有不同纤维高温碳化收缩率的外层织物4.1和内层织物4.2，所述外层织物4.1的纤维高温碳化收缩率低于内层织物4.2的纤维高温碳化收缩率，外层织物4.1和内层织物4.2通过绗缝法缝合或者通过粘合剂粘合，内层织物4.2设置在靠近人体位置。当遇到高热时，外层织物会因为纤维高温碳化收缩率较内层织物低而形成凸起，形成比较大的空间，可以先缓冲掉部分的热量或热气，再透过平整那层继续消耗掉热气，从而达到保护人体的效果。
所述芳纶1313采用过湿法间位芳纶短纤生产技术生产。
所述防电弧服的缝合线均采用永久阻燃缝纫线车缝，具体地，采用芳纶1313线缝制，并且为双线缝制加固，避免衣服开裂危及工作人员的安全。
所述防电弧服为长大褂形，腹部位置设有若干个带魔术贴粘扣袋盖的腹部口袋，裤腿袖口均可调节，门襟使用拉链结构，拉链采用硬质树脂拉链，脖颈处设有魔术粘贴扣，裆部采用钻石型加强裆部设计，以防止裆部撕裂，袖子和裤腿外侧均设有拉链可调节宽松度，穿着更为舒适，也方便保证空气层厚度，增加保护性。
实施例中所用到的原料均可从市面上购得。
实施例2
上述实施例1所述的防电弧服，除了舒适层4的结构不一样，其他都一样。本实施例中，所述舒适层4包括正面层4.1和反面层4.2，正面层和反面层均包括织物一和织物二，织物一的反面为织物二，织物二的反面为织物一，且织物一和织物二的纤维高温碳化收缩率不同。遇到电弧爆炸时，热收缩率小的一面凸起，由于正反面都有两种不同的纱线，每一面都会产生凸起的现象，如图7所示，这将比传统的只有一面凸起的面料产生更大的隔热空间，从而起到更好的隔热防护效果。
实施例3
上述实施例1所述的防电弧服，除了支撑层设置入防电弧面层和舒适层的连接方式不同外，其他都相同，本实施例采用所述防电弧服各层之间采用非连续、非紧实的连接，各层之间形成的空气层总厚度为6-14mm。在环境温度为25 ℃，皮肤温度为33 ℃，风速为0. 1m/s的条件下，实验显示，如图8所示，衣下空气层厚度对总显热及各组分热流量的影响：当空气层厚度小于16 mm时，通过衣下空气层的显热传递为导热和辐射，随着空气层厚度的增加，导热量逐渐减少，而辐射热逐渐增大。这是因为辐射热与空气层厚度无关，随着面料表面温度的降低，皮肤与面料之间的温差加大，辐射热增加。由于导热量下降的幅度大于辐射热增加的幅度，通过衣下空气层的总热流量随着空气层厚度的增加而下降。当空气层厚度大于16 mm时，自然对流的出现使对流传热增加，面料内表面温度升高，辐射热降低，总热流量增加。故由此可见选择控制防电弧服中各层之间形成的空气层总厚度为6-14mm是有益的。结构如图9所示，其中11位防电弧面层的外层，12为防电弧面层的里层，5为各层之间形成的连接点，6为各层之间形成的空气层。
实施例4
上述实施例1所述的防电弧服，所述靠近人体的舒适层中复合有经阻燃处理的相变调温纤维。所述阻燃相变纤维制备的具体步骤为 ：通过共轴静电纺喷丝头，在高压静电场作用下产生连续皮芯结构的阻燃相变纤维，其中芯层材料为阻燃相变微纳胶囊，皮层材料为油溶性耐高温高分子聚合物或水溶性耐高温高分子聚合物，被包埋的芯层材料分布于皮层材料的内部，形成包芯结构的阻燃相变纤维。阻燃相变纤维平均外径为 150nm-8mm, 芯直径为 100nm-4mm。阻燃相变微纳胶囊是经过蜜胺－间苯二酚－甲醛的原位聚合法对卤代石蜡进行微胶囊化处理获得，并通过引入抗氧剂、热稳定剂提高相变微纳胶囊的耐热阻燃性。皮层材料为具有本质型阻燃特性的耐高温高分子聚合物。
实施例5
上述实施例1所述的防电弧服，所述防电弧服上还设有一个可拆卸的带魔术贴粘扣袋盖的冷储物袋。所述冷储物袋的外层由与制成所述防电弧面层相同的材料制成，中间层为保温层，内层为可拆卸的凝胶层，所述凝胶层由防水材料封装，制成冷储物袋的原料均为抗静电材料，所述凝胶层内还可放置医用敷料和清创药物。当出发工作时，可以把需冰冻的饮料或水瓶放入冷储物袋，凝胶层会帮饮料降温，而保温层会有效地隔开空气中的温度，从而达到冰冻饮料或水的功能；但是在电场使用时，不能随意打开，不能漏水以防止导电。众所周知，热力烧伤后立即用冷水或冰水湿敷或浸泡伤区，可以减轻烧伤创面的深度，并有止痛效果，近代学者研究认为，冷疗不仅可以减少创面余热对尚有活力的组织继续损伤，而且可以降低创面的组织代谢，使局部血管收缩，渗出减少，从而减轻创面水肿程度，并有良好的止痛作用。故在烧伤的现场急救钟均十分强调冷疗的重要性，故在使用防电弧服时若不慎遇到烧伤，可在最短时间内通过取下凝胶层来直接进行冷敷，最大限度地降低烧伤程度以保护皮肤。
实施例6
上述实施例1所述的防电弧服，所述防电弧服表面还有一层防水拒油纳米涂层。该涂层可最大限度防止防电弧服表面潮湿或存在污迹而容易影响到防电弧性能。
实施例7
上述实施例1所述的防电弧服，所述防电弧面层与舒适层之间还设置有阻燃毡。
实施例8
上述实施例1所述的防电弧服，两层舒适层3,4中，均含有阻燃相变调温纤维，靠近防电弧面层的那层舒适层中的阻燃相变调温纤维中的相变材料的熔点温度高于靠近人体那层的相变材料的熔点温度。靠近防电弧面层的高熔点温度的相变材料先消耗掉一部分电弧热以降低到达人体表面的温度；靠近人体的用熔点温度低的相变材料较好，一方面用于继续抵挡电弧热，使之形成更防御梯度，另一方面，在没有发生电弧爆炸的平时，可作为人体表面微空调环境的保证，即保证人体温度较为恒温舒适，没有湿闷感。
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 (10)

1.防电弧服，包含防电弧面层，其特征在于，还包含位于防电弧面层内侧的若干层舒适层，所述防电弧面层和舒适层之间，还设有至少一层面料上两面都带有凸起的支撑层。
2.根据权利要求1所述的防电弧服，其特征在于，所述防电弧的胸部、背部和四肢位置，包含有比其他位置更多一层支撑层。
3.根据权利要求1所述的防电弧服，其特征在于，所述支撑层为网状结构，所述网状的交点至少一部分为结子状。
4.根据权利要求1所述的防电弧服，其特征在于，所述支撑层依附在舒适层上或通过阻燃线缝制在相邻两层面料之间。
5.根据权利要求1所述的防电弧服，其特征在于，所述防电弧服各层之间形成的空气层总厚度为6-14mm。
6.根据权利要求1所述的防电弧服，其特征在于，所述防电弧面层为由不同的纱线织成的里、外两层结构，所述里层经纱线与所述外层纬纱线交织，形成结接点，将面料交织成一体。
7.根据权利要求1所述的防电弧服，其特征在于，所述至少一层舒适层包括具有不同纤维高温碳化收缩率的外层织物和内层织物，所述外层织物的纤维高温碳化收缩率低于内层织物的纤维高温碳化收缩率，外层织物和内层织物通过绗缝法缝合或者通过粘合剂粘合，内层织物设置在靠近人体位置；或者，所述至少一层舒适层包括正面层和反面层，正面层和反面层均包括织物一和织物二，织物一的反面为织物二，织物二的反面为织物一，织物一和织物二的纤维高温碳化收缩率不同。
8.根据权利要求1所述的防电弧服，所述舒适层和支撑层均由本质阻燃纤维制成，所述本质阻燃纤维中包含芳纶纤维。
9.根据权利要求8所述的防电弧服，其特征在于，所述靠近人体的舒适层中复合有经阻燃处理的相变调温纤维。
10.根据权利要求1所述的防电弧服，其特征在于，所述防电弧服上还设有一个可拆卸的带魔术贴粘扣袋盖的冷储物袋，所述冷储物袋里包含可拆卸的凝胶层。
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