CN108851282A - 基于超吸水纤维的高热容量织物及其在电焊防护服上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于超吸水纤维的高热容量织物及其在电焊防护服上的应用。所述高热容量织物是由超吸水纤维和其它纤维混纺纱织造而成的单层或双层织物，其中，超吸水纤维的吸水倍率不低于30倍，重量含量不大于70重量％，所述高热容量织物的混纺纱捻系数不大于320，纱支不高于60s纱，所述其它纤维包括常规纤维及阻燃纤维。本发明的高热容量织物可用于需要快速吸收瞬间大热量的场合，由其制得的电焊防护服面料可以使得接触面料的电焊火花快速熄灭，热量被吸收或快速被移走，从而减少到达皮肤的热量，达到保护皮肤免受灼伤的目的。

Description

基于超吸水纤维的高热容量织物及其在电焊防护服上的应用

技术领域

本发明涉及特种防护功能面料领域，具体地涉及一种基于超吸水纤维的高热容量织物及其在电焊防护服上的应用。

背景技术

电焊是电弧焊的通用说法，利用焊条通过电弧高温融化金属部件之间需要连接的部位而实现的一种焊接方式，是工业生产中应用最广泛的焊接方法。电焊时，把焊条作为电路的一个电极，被焊件作为另一个电极，在两个电极之间形成高温电弧，将焊条金属和被焊件表面的金属熔化，进行焊接。焊接时，电弧温度可高达3000-6000℃，并有大量的熔融金属火花喷出，四溅的火花瞬间温度可高达2000℃，携带高温大热量。一旦溅射到衣服上就会烧出一个个小洞，甚至灼伤皮肤或引起可燃物燃烧。

鉴于电焊火花的危害，电焊作业，特别是在狭窄空间进行仰姿焊接作业的员工，面临熔融金属火花对身体的侵害。因此，焊工在焊接时需着装防护设备，比如防护头罩、阻燃防护服(连体或分体式)、防护靴等。目前，关于电焊防护服的面料，国内主要有牛皮、后整理阻燃棉织物、本质阻燃面料(包括Nomex IIIA面料及Kevlar纤维面料)。然而，牛皮做的电焊防护服虽然防护效果较好，但不透气、穿着笨重、舒适性差、价格也贵；后整理阻燃棉织物的耐电焊火花冲击性能差，强力低；Nomex IIIA面料及Kevlar纤维，价格昂贵。因此，亟待开发一种低价位、穿着舒适、电焊防护效果好的防护服面料。

超吸水纤维(SAF)是指吸水倍率是自重几十到上千倍的纤维，与传统吸水材料如脱脂棉、纤维素纤维相比，不但具有极高的吸水量，而且保水性强，即使在高压下也不失水。该类纤维广泛用于光缆内部的阻水纱线、医疗卫生保健用品及部分工业用。也有尝试采用吸收大量水而成凝胶状的高吸水性纤维制造防火材料，包括与易燃纤维混纺改善阻燃性能。

液态水的比热容为4200J/(kg·℃)，是常见固、液态物质中比热容相当大的物质。高比热容物质在遇到瞬间高热量冲击时，可以吸收较大热量，实现有效防护。

同时，SAF因为容易吸水，强力很低，通常难以满足针织和机织的要求，需要通过合适的技术手段，才能够获得可织造的含SAF的纱线，并保证含SAF的织物具有良好吸水保水性。

因此，本发明鉴于前述陈述，提出一种采用超吸水纤维开发高热容量织物的技术思路，利用织物饱含大量高比热容液态水，实现对瞬间高温大热量的有效吸收，并将其进一步应用于对于电焊工作中产生的瞬间高温熔融金属飞溅的防护。

上述对背景技术的陈述仅是为了方便对本发明技术方案(使用的技术手段、解决的技术问题以及产生的技术效果等方面)的深入理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于超吸水纤维的高热容量织物，同时提供一种低成本、穿着舒适、吸热隔热防灼烧性能好的电焊防护服面料及其制备方法。

本发明的第一主题为一种基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述高热容量织物是由超吸水纤维和其它纤维混纺纱织造而成的单层或双层织物，其中，超吸水纤维的吸水倍率不低于30倍，重量含量不大于70重量％，所述高热容量织物的混纺纱捻系数不大于320，纱支不高于60s纱，所述其它纤维包括常规纤维及阻燃纤维。

在本发明的一个实施方案中，混纺纱捻系数不大于300。

在本发明的另一个实施方案中，所述超吸水纤维的重量含量为30重量％-60重量％。

在本发明的另一个实施方案中，所述超吸水纤维的吸水倍率高达自重50-200倍。

在本发明的另一个实施方案中，所述超吸水纤维选自聚丙稀酸盐、纤维素羧甲基化、淀粉接枝或羧甲基化类纤维，其遇水可大量吸水并膨化，但在一定膨化范围还可以保持纤维状，而不是完全凝胶化。

在本发明的另一个实施方案中，所述常规纤维选自棉、毛、粘胶、麻、涤纶或晴纶等纺织上常用的纤维，进一步优选吸水率较大的粘胶、棉等纤维素纤维；阻燃纤维选自晴氯纶、阻燃粘胶、阻燃维纶、碳纤维预氧化丝、聚酰亚胺纤维、芳纶1313或芳纶1414等。

在本发明的另一个实施方案中，所述纱支为10-40s纱。

在本发明的另一个实施方案中，所述混纺纱具有一定强力、具有可织造性，单纱强力不低于2cN/dtex。

在本发明的另一个实施方案中，所述单层织物是采用超吸水纤维和常规纤维的混纺纱织造而成的织物或采用超吸水纤维和阻燃纤维的混纺纱织造而成的织物；所述双层织物是超吸水纤维和常规纤维混纺纱、或超吸水纤维与阻燃纤维混纺纱作为表层织物纱线、阻燃纱作为里层织物纱线，通过双层接结组织，一次性织造而成的织物。

在本发明的另一个实施方案中，单层织物组织为平纹时，织物的总紧度不大于70％；单层织物组织为斜纹时，织物的总紧度不大于80％；单层织物组织为缎纹时，织物的总紧度不大于90％。

在本发明的另一个实施方案中，所述电焊防护服面料要求布面平整，以免电焊火花即熔融金属不会嵌在织物表面的凹凸不平处，便于电焊火花快速脱离织物，不过分引起织物升温。

本发明的另一主题为一种制备电焊防护服面料的方法，所述方法包括如下步骤：

1)制备获得所述高热容量织物，其为单层织物，作为电焊防护服面料用织物；

2)制备获得所述高热容量织物，其为双层织物，其中，表层为高热容量超吸水织物，里层为具有阻燃性能的织物，作为电焊防护服面料用织物；

3)将步骤1)和步骤2)中获得的电焊防护服面料用织物的反面进行拒水整理，从而制得电焊防护服面料，

其中，所述电焊防护服面料在使用前，需要进行液态水喷淋或喷雾，使织物饱含非游离液态水、处于潮湿状态，在室温干燥条件下，具有长达4小时以上的保水能力。

采用超吸水纤维开发高热容量织物，利用液态水的高比热容实现对瞬间高热量的吸收，进一步实现对人体的有效热伤害防护。当用于电焊防护服面料时，高吸水纤维和普通非阻燃纤维混纺获得织物，在湿态下使用时具有阻燃性能；也可以和阻燃纤维或阻燃织物配合使用，在接触到熔融金属热体后会快速吸收熔融金属的热量，并通过水分的气化而迅速将热量散逸掉；超吸水纤维在水分挥发之前具有良好的阻燃性能；织物反面的拒水整理，因拒水整理剂的渗入而形成亲水毛细通道，当织物的反面接触到汗水时，汗水会从亲水毛细通道向织物外部方向转移扩散，通过空气对流加速逸散；而正面的水不会渗透到反面即人体皮肤，不会使人产生潮湿感和粘滞感。因此，是非常合理有效的电焊防护服的吸热、隔热及阻燃材料。

具体实施方式

本发明的发明构思包括多个具体的实施方案，不同的实施方案各有技术上或应用上的侧重，不同的实施方案可以组合搭配，以满足不同的应用场景，解决不同的应用需求。因此，下述对具体实施方案的描述不应理解为对本发明意欲保护的技术方案的限定。

实施例1

将50重量％的聚丙烯酸盐类超吸水纤维和50重量％的粘胶纤维，进行混纺，捻系数270，纱支16s。其中，超吸水纤维的吸水倍率高达50倍，吸水后适当膨化，但还是保持纤维状。将该纱线采用平纹组织，进行织造，获得总紧度为50％的高热容量织物。该织物室温下具有长达5小时的晾干保水能力。

将该织物的反面，采用硅系拒水整理剂(德国Bayer公司的PerlitSI－SW有机硅类拒水整理剂)进行整理，使其反面拒水。将前述高热容量织物和阻燃织物缝合，作为电焊防护服面料。所得面料经测试，15滴熔融金属滴落后升温36℃，达到A级焊接防护的技术水平。

实施例2

将60重量％的聚丙烯酸盐类超吸水纤维和20重量％的阻燃维纶、20重量％的芳纶1313纤维，进行混纺，捻系数290，纱支32s。其中，超吸水纤维的吸水倍率高达75倍，吸水后适当膨化，但还是保持纤维状。将该纱线采用斜纹组织，进行织造，获得总紧度为70％的高热容量织物。该织物室温下具有长达6小时的晾干保水能力。

将该织物反面，采用氟系拒水整理剂(日本大金公司的TG-410型拒水整理剂)，进行点状拒水整理，拒水整理剂部分渗透入织物，使其反面形成拒水点和亲水点规则排列，和吸水纤维形成单向导湿通道从而获得表面有水而内侧干燥的电焊防护服面料。所得面料经测试，15滴熔融金属滴落后升温32℃，达到A级焊接防护的技术水平。

实施例3

将45重量％的纤维素羧甲基化类超吸水纤维和25重量％的阻燃粘胶、25重量％的阻燃维纶、5重量％的芳纶1414纤维，进行混纺，捻系数285，纱支32s。其中，超吸水纤维的吸水倍率高达100倍，吸水后适当膨化，但还是保持纤维状。将该纱线采用五枚二飞缎纹组织，进行织造，获得总紧度为80％的高热容量织物。该织物室温下具有长达7小时的晾干保水能力。

将该织物反面，采用氟系拒水整理剂(日本大金公司的TG-410型拒水整理剂)，进行点状拒水整理，从而获得表面有水而内侧干燥的电焊防护服面料。所得面料经测试，15滴熔融金属滴落后升温30℃，达到A级焊接防护的技术水平。

实施例4

将70重量％的聚丙烯酸盐类超吸水纤维和30重量％的粘胶纤维，进行混纺，捻系数300，纱支21s。其中，超吸水纤维的吸水倍率高达75倍，吸水后适当膨化，但还是保持纤维状。将该纱线采用斜纹组织，进行织造，获得总紧度为65％的高热容量织物。该织物室温下具有长达6小时的晾干保水能力。

将该织物反面，采用氟系拒水整理剂(深圳先进公司的WRS－C35型有机氟型整理剂)，进行点状拒水整理，从而获得表面有水而内侧干燥的电焊防护服面料。所得面料经测试，15滴熔融金属滴落后升温28℃，达到A级焊接防护的技术水平。

实施例5

将50重量％的聚丙烯酸盐类超吸水纤维和50重量％的脱脂棉纤维，进行混纺，捻系数275，纱支40s，作为表层织物纱线。以阻燃维纶、阻燃粘胶和阻燃芳纶混纺而成的阻燃纱线作为里层织物纱线。采用双层结接组织，织造获得表层含超吸水纤维、里层具有阻燃性能的双层织物。

其中，超吸水纤维的吸水倍率高达150倍，吸水后适当膨化，但还是保持纤维状；表层织物总紧度为60％。该织物室温下具有长达7小时以上的晾干保水能力。

将具有阻燃性能的织物反面，采用硅系拒水整理剂(美国Dow公司的SiliconeconcV型硅系拒水整理剂)进行拒水整理。将前述高热容量织物和阻燃织物缝合，作为电焊防护服面料。所得面料经测试，15滴熔融金属滴落后升温为26℃，达到A级焊接防护的技术水平。

以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导作出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (10)

1.一种基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述高热容量织物是由超吸水纤维和其它纤维混纺纱织造而成的单层或双层织物，其中，超吸水纤维的吸水倍率不低于30倍，重量含量不大于70重量％，所述高热容量织物的混纺纱捻系数不大于320，纱支不高于60s纱，所述其它纤维包括常规纤维及阻燃纤维。

2.根据权利要求1所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，其混纺纱捻系数不大于300。

3.根据权利要求1或2所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述超吸水纤维的重量含量为30重量％-60重量％。

4.根据权利要求1或2所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述超吸水纤维的吸水倍率高达自重50-200倍。

5.根据权利要求1或2所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述超吸水纤维选自聚丙稀酸盐、纤维素羧甲基化、淀粉接枝或羧甲基化类纤维。

6.根据权利要求1或2所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述常规纤维选自棉、毛、粘胶、麻、涤纶或晴纶，阻燃纤维选自晴氯纶、阻燃粘胶、阻燃维纶、碳纤维预氧化丝、聚酰亚胺纤维、芳纶1313或芳纶1414。

7.根据权利要求1或2所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述混纺纱具有一定强力、具有可织造性，单纱强力不低于2cN/dtex。

8.根据权利要求1或2所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，所述单层织物是采用超吸水纤维和常规纤维混纺纱织造而成的织物或采用超吸水纤维和阻燃纤维混纺纱织造而成的织物；所述双层织物是超吸水纤维和常规纤维混纺纱、或超吸水纤维与阻燃纤维混纺纱作为表层织物纱线、阻燃纱作为里层织物纱线，通过双层接结组织，一次性织造而成的织物。

9.根据权利要求1或2所述的基于超吸水纤维的高热容量织物，其特征在于，单层织物组织为平纹时，织物的总紧度不大于70％；单层织物组织为斜纹时，织物的总紧度不大于80％；单层织物组织为缎纹时，织物的总紧度不大于90％。

10.一种制备电焊防护服面料的方法，所述方法包括如下步骤：

1)制备获得根据权利要求1至9中任一项所述的高热容量织物，其为单层织物，作为电焊防护服面料用织物；

2)制备获得根据权利要求1至9中任一项所述的高热容量织物，其为双层织物，其中，表层为高热容量超吸水织物，里层为具有阻燃性能的织物，作为电焊防护服面料用织物；

3)将步骤1)和步骤2)中获得的电焊防护服面料用织物的反面进行拒水整理，从而制得电焊防护服面料，

其中，所述电焊防护服面料在使用前，需要进行液态水喷淋或喷雾，使织物饱含非游离液态水、处于潮湿状态，在室温干燥条件下，具有长达4小时以上的保水能力。