CN108851298A - 一种基于脱脂棉的电焊防护服面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于脱脂棉的电焊防护服面料及其制备方法，所述方法包括如下步骤：1)对原棉进行分拣、开松和梳理处理，然后进行煮炼、碱化、醚化、交联反应，再通过氧漂、洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维，与阻燃纤维混纺获得单层阻燃织物或双层阻燃织物；或2)将分拣、开松和梳理处理之后的棉纤维与阻燃纤维混纺获得单层织物或双层织物，然后进行煮炼、碱化、醚化、交联反应，再通过氧漂、洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维与阻燃纤维混纺的阻燃织物；3)在步骤1)或步骤2)中获得的阻燃织物的反面施加拒水整理剂，由此制得电焊防护服面料。本发明的电焊防护服面料能够达到保护皮肤免受灼伤的目的。
Description
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脱脂棉的电焊防护服面料及其制备方法。
背景技术
电焊是电弧焊的通用说法，是指利用焊条通过电弧高温融化金属部件之间需要连接的地方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。从理论上来说金属在燃烧的过程就是焊接的过程，它是利用电流在瞬间短路时产生的高温融化基材(焊接件)和填充物(焊条)形成熔池，冷却后过渡成焊缝。
电焊时，把焊条作为电路的一个电极，焊件为另一个电极，利用接触电阻的原理产生高温，并在两极间形成电弧，将金属熔化进行焊接。焊接时，电弧的温度可达3000-6000℃，并有大量的火花喷出，火花四溅时可高达2000℃，一旦溅射到衣服上就会烧出一个个小洞，极易引起可燃物着火燃烧，存在很大的安全隐患。
鉴于电焊火花的危害，焊工在焊接时需要着装防护设备，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，国内采用的种类很多，主要有牛二皮、后整理阻燃棉织物、Nomex IIIA面料及Kevlar纤维。然而，牛皮做的电焊防护服防护虽然效果较好，但不透气、穿着笨重、舒适性差；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，亟待开发一种穿着舒适、电焊防护效果好的防护服面料。
棉纤维由于表面的蜡状物质、果胶等物质限制了其吸水性能，因此需要进行蒸煮、碱处理、氧漂等手段。棉纤维表面的蜡状物质主要为脂肪族高级一元醇、和高级脂肪酸，可以采用热烧碱溶液对高级脂肪酸皂化后溶解洗去，其他不能皂化的棉醇等高级脂肪醇采用乳化剂洗去；而果胶的钙镁盐经蒸煮后水解成为果胶酸，再经烧碱变为果胶钠盐而从棉纤维表面去除；再经过碱化、醚化、交联反应获得部分交联结构的超吸水脱脂棉纤维。
超吸水脱脂棉纤维与阻燃纤维混纺成电焊防护服面料，在使用之前，用液态水对面料正面喷淋或喷雾，面料中的超吸水脱脂棉纤维吸收锁住水分，因此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。并且，吸收水分后的脱脂棉在水分挥发之前具有良好的阻燃性能，因此是非常合理有效的电焊防护服的阻燃隔热材料。
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穿着舒适、阻燃性能好、隔热防灼烧性能好的电焊防护服面料及其制备方法。
本发明的一方面涉及一种电焊防护服面料的制备方法，所述方法包括如下步骤：1)对原棉进行分拣、开松和梳理处理，然后进行煮炼、碱化、醚化、交联反应，再通过氧漂、洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维，然后与阻燃纤维混纺获得单层阻燃织物或双层阻燃织物；或2)将分拣、开松和梳理处理之后的棉纤维与阻燃纤维混纺获得单层织物或双层织物，然后进行煮炼、碱化、醚化、交联反应，再通过氧漂、洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维与阻燃纤维混纺的阻燃织物；3)在步骤1)或步骤2)中获得的阻燃织物的反面施加拒水整理剂，由此制得电焊防护服面料。
在本发明的一个实施方案中，步骤1)中的煮炼和氧漂工艺可以是一浴法，也可以是二浴法；步骤2)中的平布煮炼和氧漂工艺可以是平幅连续练漂、平幅半连续练漂或平幅间歇练漂。
在本发明的另一个实施方案中，在步骤1)或步骤2)的煮炼工艺中，氢氧化钠浓度为15-40g/L、亚硫酸钠浓度为1-5g/L、表面活性剂浓度为0.1-1g/L、浴比为1:5-1:10、处理温度为60-100℃、在常压下处理时间1-5h。
在本发明的另一个实施方案中，步骤1)或步骤2)中经过煮炼后的棉纤维或棉/阻燃纤维混纺织物，向其中加入浓度为5-10g/L的氢氧化钠进行碱化反应；加入浓度为5-50ml/L的异丁醇、5-10g/L的二氯乙酸钠进行醚化反应；加入1-4重量份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺进行脱脂棉纤维交联反应。
在本发明的另一个实施方案中，氧漂处理以如下条件进行：5-10重量份浓度为30％的双氧水、浓度为5-10g/L的稳定剂，浴比为1:5-1:10，pH值为10-11，温度60-70℃，反应时间为3-5h，然后，进行洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维，吸水量是自身的20-100倍。
在本发明的另一个实施方案中，步骤1)中10-20重量份超吸水脱脂棉纤维和80-90重量份阻燃纤维混纺获得单层阻燃织物或双层阻燃织物，所述单层阻燃织物是采用超吸水脱脂棉纤维和阻燃纤维混纺纱织造而成的织物，所述双层阻燃织物是超吸水脱脂棉纤维和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，步骤2)中10-20重量份棉纤维和80-90重量份阻燃纤维混纺获得单层或双层阻燃织物，所述单层织物是采用棉纤维和阻燃纤维混纺纱织造而成的织物，所述双层织物是棉纤维和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，所述阻燃纤维可以是晴氯纶、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，步骤3)中拒水整理剂以涂层的方式施加到步骤2)所得的阻燃织物的反面，所述拒水整理剂可以是氟系拒水整理剂、无氟拒水整理剂或有机硅拒水整理剂等。
本发明的另一方面涉及由上述方法制得的电焊防护服面料。
在本发明的一个实施方案中，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。
在本发明的另一个实施方案中，在制成的电焊防护服使用之前，需要用液态水对面料正面进行喷淋或喷雾，使织物吸收饱含非游离液态水、处于潮湿状态。
本发明的方法首先对棉纤维或棉纤维与阻燃纤维混纺织物进行处理，经过煮炼、碱化、醚化、交联工艺处理，并进行氧漂、洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维，吸水量是自身的20-100倍。通过煮炼去除棉纤维表面的果胶质、蜡状物质、含氮物质以及棉籽壳等，使得纤维表面呈现大量的羟基基团，从而使纤维的吸水性增加，而部分交联反应使得纤维大分子之间形成网状结构，更能锁住、保持水分。
超吸水脱脂棉纤维和阻燃纤维混纺形成的单层织物、或者双层织物(超吸水脱脂棉纤维位于双层织物的正外表面)，平方米克重为300g的混纺织物的经纬向强度约为1300N×1120N。制成电焊防护服之后，在其使用之前，需要用液态水对面料正面喷淋或喷雾，面料中的超吸水脱脂棉纤维吸收锁住水分，因此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。并且，吸收水分后的脱脂棉在水分挥发之前具有良好的阻燃性能，因此是非常合理有效的电焊防护服的阻燃隔热材料。
此外，阻燃织物的反面采用涂层的方式施加拒水整理剂，在织物厚度方向，因拒水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。
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
对原棉进行分拣、开松和梳理处理，首先加入煮炼容器中，在15g/L浓度的氢氧化钠和2g/L浓度的亚硫酸钠溶液中配以0.5g/L表面活性剂进行煮炼，浴比为1:5，在常压、65℃下处理3小时；其次，在10g/L浓度的氢氧化钠中进行碱化反应，然后加入25ml/L浓度的异丁醇、5g/L浓度的二氯乙酸钠进行醚化反应，再加入1重量份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺进行脱脂棉纤维交联反应；然后，在5重量份的浓度为30％的双氧水配以5g/L的亚氨基二琥珀酸四钠IDS、pH值为10的溶液中进行氧漂处理，浴比为1:5、温度60℃，处理时间3小时；最后，用蒸馏水进行洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维，吸水量是自身的40倍。
由10重量份超吸水脱脂棉纤维、25重量份晴氯纶、45重量份阻燃粘胶和20重量份阻燃维纶混纺制成单层阻燃织物，在织物的反面以涂层的方式施加含氟拒水整理剂WG-8900。由此制得的电焊防护服面料，平方米克重为280g，经纬向强度1290×1110N，经纬向续燃时间0.5s×1s、经纬向阴燃时间1s×1.2s、经纬向损毁长度40×34mm；15滴熔融金属滴落后升温30℃，透湿量大于7200g/m2·24h，达到A级焊接防护的技术水平。
实施例2
对原棉进行分拣、开松和梳理处理，首先加入煮炼容器中，在35g/L浓度的氢氧化钠和3g/L浓度的亚硫酸钠溶液中配以0.2g/L表面活性剂进行煮炼，浴比为1:7，常压下处理5小时；其次，在5g/L浓度的氢氧化钠中进行碱化反应，然后加入10ml/L浓度的异丁醇、8g/L浓度的二氯乙酸钠进行醚化反应，再加入3重量份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺进行脱脂棉纤维交联反应；然后，在10重量份的浓度为30％的双氧水配以8g/L的亚氨基二琥珀酸四钠IDS、pH值为10的溶液中进行氧漂处理，浴比为1:7、温度70℃，处理时间5小时；最后，用蒸馏水进行洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维，吸水量是自身的160倍。
由20重量份超吸水脱脂棉纤维和10重量份的阻燃粘胶进行混纺，作为表层织物纱线。由25重量份晴氯纶、25重量份阻燃粘胶和20重量份阻燃维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脱脂棉纤维、里外层均具有阻燃性能的双层织物。在双层织物的反面以涂层的方式施加含氟拒水整理剂WG-8900。由此制得的电焊防护服面料，平方米克重为300g，经纬向强度1340×1250N，经纬向续燃时间0.8s×1s、经纬向阴燃时间1.0s×1.0s、经纬向损毁长度38×32mm；15滴熔融金属滴落后升温28℃，透湿量大于8200g/m2·24h，达到A级焊接防护的技术水平。
实施例3
对原棉进行分拣、开松和梳理处理，20重量份棉纤维、25重量份晴氯纶、35重量份芳纶1313和20重量份阻燃维纶混纺制成单层阻燃织物，通过履带机退浆碱练，车速为30m/min，氢氧化钠浓度为25g/L、亚硫酸钠浓度为4g/L，70-80℃多浸两轧，带液率90％以上，汽蒸60min，在70-80℃逆流水洗四格、流动冷洗一格，轧水落布；通过履带机氧漂，车速为30m/min，100％双氧水4g/L、水玻璃8g/L、渗透剂5g/L，用烧碱调pH值至11-12，常温多浸一扎，带液率90％以上，汽蒸40min，70-80℃热洗四格，流动冷洗一格，轧水落布；通过履带机碱洗、醚化、交联，车速为20m/min，氢氧化钠浓度为5g/L、异丁醇浓度32mL/L、二氯乙酸钠浓度为7g/L、2重量份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，多浸一轧；通过履带机氧漂、烘干，车速20m/min，在8重量份的浓度为30％双氧水配以7g/L的亚氨基二琥珀酸四钠IDS、pH值为10的溶液中进行氧漂处理，多浸一轧，带液率90％以上，汽蒸40min，70-80℃热洗四格，流动冷洗一格，轧水落布；最后，通过拉幅平拉或热拉机，达到规定幅宽，获得含有部分交联的超吸水脱脂棉纤维混纺阻燃织物，超吸水脱脂棉纤维的吸水量是自身的80倍。
在获得织物的反面以涂层的方式施加无氟防水拒水整理剂NFC。由此制得的电焊防护服面料，平方米克重为300g，经纬向强度1350×1070N，经纬向续燃时间1s×1s、经纬向阴燃时间1.2s×1.2s、经纬向损毁长度38×32mm；15滴熔融金属滴落后升温32℃，透湿量大于8000g/m2·24h，达到A级焊接防护的技术水平。
实施例4
对原棉进行分拣、开松和梳理处理，20重量份棉纤维、25重量份晴氯纶、35重量份芳纶1313和20重量份碳纤维预氧丝混纺制成单层阻燃织物。将阻燃织物放入卷染机中进行碱练，氢氧化钠浓度22g/L、工业洗衣粉2g/L、浴比1:10，在100℃下浸泡1.5h，然后热洗4-6道，流动冷水洗2道；其次，在10g/L浓度的氢氧化钠中进行碱化反应，然后加入48ml/L浓度的异丁醇、10g/L浓度的二氯乙酸钠进行醚化反应，再加入4重量份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺进行脱脂棉纤维微交联；然后，在10重量份的浓度为30％双氧水配以10g/L的亚氨基二琥珀酸四钠IDS、水玻璃5g/L、pH值为10的溶液中进行氧漂处理，浴比1:10、在温度96-98℃下浸泡1h，处理时间5小时；最后，热水洗4道、流动冷水洗2道，热风拉幅、检验，获得含有部分交联的与棉纤维相近的超吸水脱脂棉纤维混纺阻燃织物，超吸水脱脂棉纤维的吸水量是自身的120倍。
在获得织物的反面以涂层的方式施加有机硅拒水整理剂WS 60CN。由此制得的电焊防护服面料，平方米克重为290g，经纬向强度1400×1130N，经纬向续燃时间0.8s×1.2s、经纬向阴燃时间1.0s×1.4s、经纬向损毁长度42×44mm；15滴熔融金属滴落后升温36℃，透湿量大于8400g/m2·24h，达到A级焊接防护的技术水平。
实施例5
对原棉进行分拣、开松和梳理处理，20重量份棉纤维和20重量份芳纶1313进行混纺，作为表层织物纱线。由20重量份晴氯纶、20重量份芳纶1313和20重量份碳纤维预氧丝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，织造获得表层含棉纤维、里层具有阻燃性能的双层织物。
将阻燃织物放入轧卷机中进行碱练，氢氧化钠浓度35g/L、多功能精炼剂10g/L、浴比1:7，在80℃下多浸二轧，100℃预热打卷，车速60m/min，汽蒸100min，在80℃放卷热水洗，热洗4道，流动冷水洗1道；其次，在8g/L浓度的氢氧化钠中进行碱化反应，然后加入36ml/L浓度的异丁醇、9g/L浓度的二氯乙酸钠进行醚化反应，再加入4重量份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺进行脱脂棉纤维微交联；然后，在10重量份的浓度为30％双氧水配以10g/L的亚氨基二琥珀酸四钠IDS、水玻璃8g/L、pH值为110的溶液中进行氧漂处理，常温下多浸二轧，100℃预热打卷，车速60m/min。进入蒸箱，移位汽蒸70min，在80℃下放卷热水洗4道，流动冷水洗1道，热风拉幅、检验，获得含有部分交联的超吸水脱脂棉纤维混纺双层阻燃织物，超吸水脱脂棉纤维的吸水量是自身的180倍。
在获得双层阻燃织物的反面以涂层的方式施加有机硅拒水整理剂WS 60 CN。由此制得的电焊防护服面料，平方米克重为300g，经纬向强度1360×1170N，经纬向续燃时间1.0s×1.2s、经纬向阴燃时间1.2s×1.4s、经纬向损毁长度40×43mm；15滴熔融金属滴落后升温32℃，透湿量大于8050g/m2·24h，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)
1.一种基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)对原棉进行分拣、开松和梳理处理，然后进行煮炼、碱化、醚化、交联反应，再通过氧漂、洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维，然后与阻燃纤维混纺获得单层阻燃织物或双层阻燃织物；或
2)将分拣、开松和梳理处理之后的棉纤维与阻燃纤维混纺获得单层织物或双层织物，然后进行煮炼、碱化、醚化、交联反应，再通过氧漂、洗涤、干燥获得部分交联的超吸水脱脂棉纤维与阻燃纤维混纺的阻燃织物；
3)在步骤1)或步骤2)中获得的阻燃织物的反面施加拒水整理剂，由此制得电焊防护服面料。
2.根据权利要求1所述的基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法，其特征在于，步骤1)中的煮炼和氧漂工艺是一浴法或二浴法；步骤2)中的煮炼和氧漂工艺是平幅连续练漂、平幅半连续练漂或平幅间歇练漂。
3.根据权利要求1或2所述的基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法，其特征在于，在步骤1)或步骤2)的煮炼工艺中，氢氧化钠浓度为15-40g/L、亚硫酸钠浓度为1-5g/L、表面活性剂浓度为0.1-1g/L、浴比为1:5-1:10、处理温度为60-100℃、在常压下处理时间1-5h。
4.根据权利要求1或2所述的基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法，其特征在于，步骤1)或步骤2)中经过煮炼后的棉纤维或棉/阻燃纤维混纺织物，向其中加入浓度为5-10g/L的氢氧化钠进行碱化反应；加入浓度为5-50ml/L的异丁醇、5-10g/L的二氯乙酸钠进行醚化反应；加入1-4重量份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺进行脱脂棉纤维交联反应。
5.根据权利要求1或2所述的基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法，其特征在于，氧漂处理以如下条件进行：5-10重量份浓度为30％的双氧水、浓度为5-10g/L的稳定剂，浴比为1:5-1:10，pH值为10-11，温度60-70℃，反应时间为3-5h。
6.根据权利要求1或2所述的基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法，其特征在于，在步骤1)中将10-20重量份超吸水脱脂棉纤维和80-90重量份阻燃纤维混纺获得单层阻燃织物或双层阻燃织物，所述单层阻燃织物是采用超吸水脱脂棉纤维和阻燃纤维混纺纱织造而成的织物，所述双层阻燃织物是超吸水脱脂棉纤维和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；在步骤2)中将10-20重量份棉纤维和80-90重量份阻燃纤维混纺获得单层织物或双层织物，所述单层织物是采用棉纤维和阻燃纤维混纺纱织造而成的织物，所述双层织物是棉纤维和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；所述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所述的基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法，其特征在于，步骤3)中拒水整理剂以涂层的方式施加到步骤1)或步骤2)所得的阻燃织物的反面，所述拒水整理剂选自氟系拒水整理剂、无氟拒水整理剂或有机硅拒水整理剂。
8.电焊防护服面料，其由权利要求1-7中任一项所述的基于脱脂棉的电焊防护服面料的制备方法制得。
9.根据权利要求8所述的电焊防护服面料，其特征在于，所述电焊防护服面料布面平整，从而使得电焊火花或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，不引起织物升温。
10.根据权利要求8所述的电焊防护服面料，其特征在于，在由所述电焊防护服面料制成的电焊防护服使用之前，需要用液态水对面料正面进行喷淋或喷雾，使织物吸收饱含非游离液态水、处于潮湿状态。
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