CN109072503B

CN109072503B - 耐热聚合物纤维织物和产品

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Publication number: CN109072503B
Application number: CN201680085394.2A
Authority: CN
Inventors: 瓦迪姆·彼得罗维奇·塔拉索夫; 奥尔佳·尼古拉耶芙娜·克里沃拉波娃; 伊凡·格里戈里耶维奇·科兹洛夫; 纳塔利娅·弗拉基米罗芙娜·伊万纽斯; 谢尔盖·瓦西里耶维奇·鲍罗丁
Original assignee: SCIENCE AND TECHNOLOGY MISIS, National University of
Current assignee: SCIENCE AND TECHNOLOGY MISIS, National University of
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: KR102534745B1; KR20180126581A; EA034126B1; WO2017176146A1; RU2614002C1; CN109072503A; EA201800528A1; DE112016006719T5

Abstract

技术领域。本发明涉及纺织业，更具体地，涉及由聚合物纤维和线制造用于生产特殊目的防护服装的产业用织物。发明内容。本发明的技术成果是研制出在远北地区温度低至‑60℃的条件下具有低刚度、良好弹性和悬垂性的坚固阻燃织物。所述耐热织物通过组合亚麻编织方法交织经纱和纬纱形成，主线用作经纱，纬向线用作纬纱，经纱和纬纱中的背景纱线是包含对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的混纺双线，其中对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的比例为50/50，最终线密度为60Tex，经纱和纬纱用29.4Tex x 2合股芳纶复丝增强，所述织物的纱线比为75/25，所述织物的表面密度为至少260g/m²。耐热织物用至少一种氟有机化合物处理。还要求保护由所述耐热织物制成的产品，所述产品是服装。

Description

耐热聚合物纤维织物和产品

技术领域本发明涉及纺织业，更具体地，涉及由聚合物纤维和线制造用于生产特殊目的防护服装的产业用织物。

耐热织物有许多用途，包括制造防护服装，为在危险场所工作或从事危险职业的人员，例如消防员、搜救人员、军人、电工(电弧防护)、石油化工人员、应急人员等提供防护。因为防火技术相对简单，而且穿起来相对舒适，所以常规纤维素或混合纤维素织物通常优选用于制造这种防护服装。

尽管纤维素或混合纤维素阻燃织物得到了广泛应用，但现有材料存在许多操作限制。许多纤维素阻燃织物的易燃指数不足以满足工业场所的特殊要求。

为了符合上述要求，工程师经常使用本质耐火织物(如杜邦公司制造的诺梅克斯(Nomex)等间芳族聚酰胺纤维)，而这会增加产品成本。

现有技术已知杜邦公司制造的凯夫拉(Kevlar)29对芳族聚酰胺纤维，US/RF专利号2041986,专利分类D 03D 15/00，用于制造亚麻、三层、斜纹、缎纹和方平组织编织的产业用织物。这些织物具有很高的抗性，并且在受到冲击载荷时具备弹性。所有凯夫拉(Kevlar)织物的共同缺点是挠曲稳定性和压缩强度不足。

已知的芳族聚酰胺凯夫拉(Kevlar)和诺梅克斯(Nomex)或聚苯并咪唑(PBI)纤维与，例如，对芳族聚酰胺UHM或Rusar相比，它们具有相对低的强度、相对差的极限伸长率和相对差的阻燃性，因此由这些纤维制成的产品容易很快就磨损。

UHM是耐热超强超高模量对芳族聚酰胺纤维或线的缩写。UHM纤维和线具有一些有用的性能，包括高强度、不燃性、耐久性和高弹性模量(K.E.佩列佩尔金，高级化学纤维及其在纺织业的前景，俄罗斯化学杂志，2002年，第1期，第42页)。

Rusar是另一种耐热超强超高模量对芳族聚酰胺纤维或线。Rusar纤维和线属于杂环族，具有以下成分：基于杂环n-二胺(45-35mol.％)、n-苯二胺(5-15mol.％)和对苯二甲酰氯(50mol.％)的聚氨基苯并咪唑。Rusar纤维和线具有一些有用的性能，包括高强度、不燃性、耐久性和高弹性模量(K.E.佩列佩尔金，高级化学纤维及其在纺织业的前景，俄罗斯化学杂志，2002年，第1期，第42页)。

已知包含与单根羊毛纤维互连的短切UHM和Rusar纤维的单线(RU2241082,C1,27.11.2004)，纤维中的组分比例为10-40％的羊毛纤维和60-90％的短切UHM和Rusar纤维。

由于与线芯有额外的纤维连接，所述线具有高强度，并且阻燃。

然而，由于使用了羊毛纤维，所述线的阻燃性不足，这可能会导致遇到明火时织物结构过早失效。

因此，需要研制其他阻燃织物，这些织物能够满足现有的阻燃和热稳定性标准，同时在远北地区温度低至-60℃的条件下具有低刚度、良好弹性和悬垂性。

发明内容本发明的技术成果是研制出在远北地区温度低至-60℃的条件下具有低刚度、良好弹性和悬垂性的坚固阻燃织物。

本发明的技术任务是研制出耐热织物，其用于制造在远北条件下，例如低于0℃的温度下使用的防护服装。

所述研制的独特之处在于织物同时具有耐高温能力和低温稳定性。本发明提供了一种稳定的明火保护屏障，同时织物具有高强度、相对低的单位重量和低摩擦系数，在高和低(零度以下)工作温度下保持弹性和悬垂性。

耐热织物的研制提供了本发明的技术成果，所述耐热织物通过联合平纹组织交织经纱和纬纱形成，主线用作经纱，纬向线用作纬纱，经纱和纬纱中的背景纱线是包含对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的混纺双线，其中对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的比例为50/50，最终线密度为60Tex，经纱和纬纱用29.4Tex x 2合股复丝芳胺线增强，所述织物的纱/线比为75/25，所述织物的表面密度为至少260g/m²。

筘座中的纱线密度是经纱241，纬纱184，每1m的纱线数为经纱3616根，纬纱1840根，纱线重量为经纱231g，纬纱173g。

耐热织物用至少一种氟有机化合物处理。

还要求保护由所述耐热织物制成的产品，所述产品是服装。

具体实施方式本发明的一个实施例通过为针织机设计的要求保护的织物的织机设置来说明。

–布料宽度，cm W＝150

–经纱密度Pw＝241

–纬纱密度Pf＝184

–经纱的原料类型和纱线结构，tex

混纺线，T＝30*2

折叠复丝芳胺线，T＝29.4*2

–纬纱的原料类型和纱线结构，tex

–经纱的原料类型和纱线结构，tex

混纺线，T＝30*2

折叠复丝芳胺线，T＝29.4*2

–经纱中的线数

Nw*W/10＝241*150.0/10＝3615.00

经纱中的实际线数Nw＝3616

其中，Nw1＝61616

背景是由将4根线穿过筘片组成以及线距Nw2＝0

2*0＝0线的边缘进入筘片

–每1m的纬纱数

Nf＝Ру*L/10＝184*100/10＝1840

–筘座公支

Nr＝Pw/((1+Af/100)*Nef)＝241/((1+1.3/100)*4)＝56.0

其中Pw是经纱密度，Ac是织物收缩，％，Nef是在织物背景中穿过筘片的线的数量

–N是穿过筘片的线的数量

Z＝Nw1/Nef+Nw2/Nzkr＝3616.4+2*0＝0/0＝851

–筘幅，cm

Wr＝z*10/Nd＝851*10/56.0＝151.9

–经纱长度，cm

Lw1w＝wLтк/(1-Aо1/100)＝109.8

Lw2＝Lтк/(1-Aо2/100)＝109.8

–纬纱长度，cm

Lf＝Wr+2*Led＝151.9+2*4.0＝160.9，其中Led＝4.0，产品边缘衬有双纬线

–经纱重量，g

Mw1＝Nw*Lw*Тw1/100*1000＝3616*109.8*58.0/100＝203.3

Mw2＝Nw2*lw*tw2/100*1000＝2*0＝0*109.8*59.5/100*1000＝27.7

–纬纱重量，g

Mf1＝Lf*Рf*Тf1*Lтк1/100*1000*10f＝f160.9*184*58.0*35.0/100*1000*10f＝f60.1

Mf1＝Lf*Рf*Тf2*lt21/100*1000*10＝160.9*184*58.0*35.0/100*1000*10＝60.1

每1米织物的单位重量是395.4g

织物的表面密度为260g/m²

上述技术结果也通过提供由所述织物制成的产品，例如服装或防护服装来实现。

图1示出了如权利要求1所述的根据本发明的实施例通过联合平纹组织形成的织物。

所述织物通过联合平纹组织交织而成，主线用作经纱，纬向线用作纬纱，使用20框织机(56号筘)，每个筘片有4或5根线(3个筘片各有4根线，第4个筘片有5根线)。第五根线能够加固经纱。织机允许在织物织造过程中调整梭口和纬纱密度，因此三根纱线(而不是一根纱线)互换交织的可能性使纬纱得到加固。经纱和纬纱用29.4Tex x 2合股复丝芳胺线增强。

芳胺是基于芳族聚酰亚胺的耐热纤维，具有低导热性、优越的耐辐射性和优异的电绝缘性。

经纱和纬纱中的背景纱线是包含对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的混纺线。

对芳族聚酰胺纤维具有高耐热性、刚度和强度以及低伸长指数，因此主要用作橡胶产品、塑料和光纤的增强材料。为了使该纤维适用于纺织业，设计了对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的混纺线，其重量比为50/50。

奥赛纶聚氧杂氮杂茂纤维(Arselon)具有足够高的耐化学性、良好的电绝缘性、耐热性和低可燃性。然而，这种纤维的主要特征是其低摩擦系数。由这种纤维制成的织物在高温和低温下保持弹性和悬垂性。

通过实验测量和证明了以下最佳参数。

选择其他范围内的织物参数(以下除外：29.4Tex x 2芳胺线，对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维重量比为50/50，线密度为60Tex，织物的纱/线比为75/25，织物的表面密度最小值为260g/m²)在高温和低温下不能提供良好的织物性能和多挠曲稳定性(30,000次循环)，因此不能达到所需的悬垂性。

通过用至少一种防油和防水氟有机化合物(可以使用多氟化物烷基丙烯酸酯(PFAA)胶乳)处理，在处理的最后阶段赋予织物疏水和疏油性能。

本发明的耐热织物旨在用作消防员抗冻服装的外层材料。

根据本发明的另一个目的，研制了一种产品，该产品是一种服装，更具体地说，是由所述耐热织物制成的KZM-60抗冻防护服。

根据GOST R 53264-2009，第5.2.1条款(表1，第2行)和第5.3.1条款(表4b，第15、16和18行)的要求，通过以下参数测试该织物是否适合作为服装外层材料：

-服装外层表面密度的热流抗性：

5.0kW/m²：最小值240；

40.0kW/m²：最小值5；

-服装外层在300℃环境温度下放置300秒后的稳定性：

-材料失效(虽然有发热)：未检测到

-燃烧：未检测到

-经纱和纬纱收缩，％：0

-物理和机械性能相对于正常值的降低，％：

a)破断力：

-经纱0(2060N)

-纬纱0(1814N)

b)撕裂度：

-经纱0(209N)

-纬纱0(104N)

-服装外层在400℃下与固体表面接触7秒后的稳定性：

-材料失效(虽然有发热)：未检测到

-燃烧：未检测到

-物理和机械性能相对于正常值的降低，％：

a)破断力：

-经纱0(2516N)

-纬纱0(1940N)

b)撕裂度：

-经纱0(231N)

-纬纱0(180N)

-服装暴露于单次明火5秒后的稳定性：

-服装下面任何一点的温度：31.5℃

-残余发热或发光：不存在

多挠曲稳定性(30,000次循环)到材料失效(穿透故障和经纱/纬纱断裂)的测量表明所有样品都没有失效。

*消防员制服的正常物理和机械参数如下：

-破断力：

经纱：最小值1000N

纬纱：最小值800N

-撕裂度：

经纱：最小值80N

纬纱：最小值60N

根据GOST R 53264-2009的要求，用作服装外层的织物的物理和机械测试表明其完全符合现有标准。

KZM-60的总体设计以及所使用的材料和织物符合GOST R 53264的要求和规范。

KZM-60是一种多层防护服，包括外套和带有隔热衬里的工装裤(裤子)。

基于气候类别和外层材料，KZM-60根据下表1制造。

表1

KZM-60有两种不同的型号，例如分别用于军官(A)和士兵(B)。

KZM-60的重量为5.0kg。

KZM-60防护服由以下材料组成：抗冻外层材料、防水层、隔热衬里和衬里织物。

工装裤(裤子)设计为穿时不用脱鞋。

连接到服装外层的配件不接触内部隔热层。

外套至少覆盖裤子30cm。

所述服装具有宽度为至少50cm的荧光带。外套上荧光带面积至少为0.2m²，其中胸部和背部区域上荧光带面积至少0.08m²；裤子上荧光带面积至少0.052m²。荧光带的面积相等。

外套袖子上有腕带。

所述服装具有一个100mm高的带有无刺激性内衬织物的领扣。

外套具有用于固定消防员工作腰带的腰带环和用于放置无线电装置的口袋。所有外套口袋都有兜盖和排水口。

荧光带能够独立发光至少30分钟。

暴露于明火5秒后，外表面的残余发热或发光时间为最长2秒。

服装外层材料在使用中和洗涤后颜色均稳定。

遇湿和加热收缩的最大程度为5％。

服装设计为在服装外层织物暴露于1000mm水柱1分钟后，不会出现水痕或水滴。

服装的参数和性能符合表2中总结的规格。

表2

通过这种设计，服装及其组分对于在消防车内运输期间可能产生的机械载荷是稳定的，因此可以通过任何类型的车辆运输。

产品耐久性如下：

-使用寿命：3年

-平均存储寿命：5年

服装及其组分的设计在制造、测试和进一步使用、维修和修理期间保障人员安全。

织物、缝合线和组分设计的材料和配件无刺激性，对健康无害。

所述要求保护的织物和用所述织物作为服装外层制成的服装已成功通过俄罗斯紧急事务部消防研究所(联邦预算企业)的灭火设备和系统研究所的测试实验室、研究和测试中心的测试实验室以及俄罗斯紧急事务部消防研究所(联邦预算企业)SP的测试，推荐消防人员和紧急事务部使用。

Claims

1.耐热织物，通过联合平纹组织交织经纱和纬纱形成，主线用作经纱，纬向线用作纬纱，经纱和纬纱中的背景纱线是包含对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的混纺双线，其中对芳族聚酰胺纤维和聚氧杂氮杂茂纤维的比例为50/50，最终线密度为60Tex，经纱和纬纱用29.4Tex x 2合股复丝芳胺线增强，所述织物中的纱/线比为75/25，所述织物的表面密度为260g/m²。

2.根据权利要求1所述的耐热织物，其中所述织物进一步用至少一种氟有机化合物处理。

3.一种产品，由权利要求1或2所述的耐热织物制成，所述产品是服装。