CN110495654A - 一种熔融金属滴喷溅防护服及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于劳保防护服技术领域，具体涉及一种熔融金属滴喷溅防护服及加工方法。针对现有核工业用防护服不能兼顾成本和抗熔融金属滴冲击性能的不足，本发明采用如下技术方案：一种熔融金属滴喷溅防护服，由内到外包括内层、外层和阻燃涂层，所述内层为经过阻燃浸轧处理的以胶粘纤维为主的针刺非织造布，所述外层为经过阻燃浸轧处理的纯棉机织平纹布，所述阻燃涂层为烘干后的高粘度、高固含阻燃涂料，所述阻燃涂层仅在表层涂布，所述内层和外层通过热熔胶粘合。本发明的熔融金属滴喷溅防护服，保证抗熔融金属滴冲击性能的同时，降低生产成本。

Description

一种熔融金属滴喷溅防护服及加工方法

技术领域

本发明属于劳保防护服技术领域，具体涉及一种熔融金属滴喷溅防护服及加工方法。

背景技术

在核电站的日常检修和维护中经常会用到焊接和切割等特殊工种，在焊接和切割时需要用到防护产品，ISO11611标准规定了焊接防护服应该具有的安全防护性能。在核工业环境下，使用可多次重复使用的防护产品不仅洗消成本昂贵，管路繁琐，而且容易因洗消不净带来放射性沾染的风险。高要求的安全防范规范推荐核工业环境内部防护产品采用一次性产品。

传统的电焊工作服，其防护服面料是经特殊工艺对高克重的纯棉帆布做二次阻燃整理, 根据工种特点, 采用缝制工艺专门制作的劳动防护服装。这种电焊工作服面料厚重、僵硬，穿着不适，更主要的问题是，它们成本高昂，难以作为一次性防护用品使用。

针对传统电焊工作服的缺陷，目前国际上许多国家采用以芳纶织物、经后整理制成的核电站用电焊防护服。这种芳纶织物防护服虽然在传统电焊服的厚重、僵硬、穿着不适方面有了根本性的改善，然而，芳纶织物防护服的成本非常昂贵，不适宜作为一次性核工业用防护服。

相关专利如CN103799575A公开了一种纯棉阻燃防护服的制作方法。其技术方案为，先制成棉布衣服，在客户需要时，再进行浸泡阻燃剂等后续操作。该方案未能涉及ISO9150相关性能防护。

相关专利如CN108032561A公开了一种复合的耐高温阻燃面料，它采用一种用于耐温阻燃防护服的碳纤维布，包括碳纤维布层，由碳纤维纬丝和定型经纱交织而成的多个宽度为8-9cm的碳纤维布层单元构成，相邻两个碳纤维布层单元之间由定型经纱连接在一起；所述的碳纤维布层下依次设置底涂料层和铝膜层。所述碳纤维布层单元的左、右两侧具有防止碳纤维纬丝和定型经纱散开的绞边。所述的涂料层为聚氨脂清漆层。该碳纤维布的导热系数小、隔热阻燃透气性能好且耐磨耐折、成本低廉。该技术方案所生产的面料，能够有较好的抗静电作用，能对热辐射有较好的反射作用，但是对于直接接触高温物体的防护，尚缺乏有效的防护能力。该方案也未能涉及ISO9150相关性能防护。

相关专利如CN105935176A公开了一种阻燃面料，其材质为富氧纤维，具有耐高温，耐铁水，耐化学物品等优点，却没有绝热的性能。出于材料成本考虑，也不适合用于制造一次性防护服。

相关专利如CN207088647U公开了一种复合的耐高温阻燃面料，它采用多层结构，第一无纺层由对位芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、宝德纶纤维、芳砜纶中的至少一种构成，第二无纺层由间位芳纶纤维和一定量的抗菌纤维混合构成。在遇到火焰或高温时，因第二无纺层具有明显高的热收缩性，复合无纺布会出现拱起现象，而实现高隔热性能。该技术方案既能实现较好的阻燃效果，又能实现隔热性能。但是由于全部采用芳纶等高阻燃面料制成，材料成本非常高，不适合用于制造一次性防护服。

CN109680491A公开了一种可生物降解的阻燃防护服面料。该面料以聚乙烯醇水刺非织造布为基布，经浸轧、涂布工艺制成，可以实现耐熔融金属滴喷溅试验ISO9150标准Class I级防护需求。然而由于聚乙烯醇基布在接触高温熔融金属滴瞬间熔融，产生熔洞，很难达到Class II标准要求。

发明内容

本发明针对现有核工业用防护服不能兼顾成本和高抗熔融金属滴冲击性能的不足，提供一种熔融金属滴喷溅防护服，保证在获得高抗熔融金属滴冲击性能的同时降低成本。本发明同时提供一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法。

本发明采用如下技术方案：一种熔融金属滴喷溅防护服，由内到外包括内层、外层和阻燃涂层，所述内层为经过阻燃浸轧处理的以胶粘纤维为主的针刺非织造布，所述外层为经过阻燃浸轧处理的纯棉机织平纹布，所述阻燃涂层为烘干后的高粘度、高固含阻燃涂料，所述阻燃涂层仅在表层涂布，所述内层和外层通过热熔胶粘合。

本发明的熔融金属滴喷溅防护服，其内层采用经过阻燃浸轧处理的以粘胶纤维为主的针刺非织造布，作为绝热层，质轻蓬松，厚度较大，当布料外表面与熔融金属滴接触时，高温不容易通过它迅速传递到穿着者的皮肤表面，而且因为它不具有熔融特征，因而直到分解，它也仍然保持它原有的组织结构，保持它的隔热功能，经过阻燃处理后，它也不会因为高温而燃烧；其外层采用纯棉机织平纹布，在熔融金属滴接触布面时，立即炭化形成隔离层、阻止布料表面被进一步破坏；为保持面料的柔软度，阻燃涂层仅在表层涂布，不深入渗透到布料内部。本发明的防护服，相比现有技术，生产成本较低。

作为改进，所述内层的针刺非织造布含有质量百分比50-80%的粘胶纤维和质量百分比20-50%的涤纶短纤维。

作为改进，所述内层的针刺非织造布的克重范围为50-150gsm。

作为改进，所述外层的纯棉机织平纹布的克重范围为80-200gsm。

作为改进，用于内层阻燃浸轧的阻燃剂水溶液为15%（w/w）浓度的脂肪族磷氮化合物阻燃剂水溶液；浸轧轧余率80-150%，浸轧后的烘干温度为135-145℃。

作为改进，所述阻燃涂层这样制得：以聚合度为1500-2000的聚磷酸铵50kg、脂肪族聚氧乙烯醚表面活性剂0.08kg、疏水改性丙烯酸聚合物增稠剂6kg、丙烯酸乳液粘合剂25kg、脂肪族磷氮化合物阻燃剂50kg、非表面活性类（烃类和高级脂肪酸酯混合物）柔软剂7kg、水50-80kg及少量色浆，在高速搅拌机上搅拌成糊状，粘度为5000-20000cp。聚磷酸铵作为高温炭化膜产生物质；脂肪族聚氧乙烯醚表面活性剂作为湿润剂，使阻燃糊料易于铺展在面料表面；疏水改性丙烯酸聚合物增稠剂增加糊料的粘度，使它不易渗透到布料内部；丙烯酸乳液粘合剂用于提高布料的色牢度；脂肪族磷氮化合物阻燃剂用于阻止布料遇高温燃烧；非表面活性类（烃类和高级脂肪酸酯混合物）柔软剂用于提高布料的柔软性能；

作为改进，涂布后的在145-155℃烘干，干涂布量（布料增重）为30-100gsm。

一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法，所述加工方法包括：

S1、将粘胶纤维和涤纶短纤维充分混合，经梳理成网后，用针刺工艺，制成针刺非织造布；

S2、将全棉平纹机织布与所述针刺非织造布以热熔胶喷胶复合的工艺进行粘合；

S3、将粘合后的布在阻燃剂水溶液中浸轧、烘干；

S4、在刮刀涂布机上，将阻燃糊料均匀地涂布到经阻燃处理的全棉平纹机织布表面并烘干，所述阻燃糊料中含有聚磷酸铵；

S5、将得到的复合涂布面料制成防护服。

作为改进，所述粘胶纤维的重量百分比为50-80%，所述涤纶短纤维的重量百分比为20-50%。经过试验，粘胶纤维的重量百分比70%，涤纶短纤维的重量百分比为30%时效果较佳。涤纶含量过高时，布料遇高温容易产生熔融破洞，影响防护性能；涤纶含量过低时，面料强度过低，在与机织布复合时，不能获得适当张力，复合平整度不好。涤纶短纤维也可替换为其它性质类似的原料。

作为改进，所述针刺非织造布的克重范围为50-150gsm；所述纯棉机织平纹布的克重范围为80-200gsm。

作为改进，所述阻燃剂水溶液为15%（w/w）浓度的脂肪族磷氮化合物阻燃剂水溶液；浸轧轧余率80-150%，浸轧后的烘干温度为135-145℃。浸轧后的烘干温度为140℃较佳。

所述阻燃涂层为含有质量浓度为20-30%的聚合度为1500-2000的聚磷酸铵的糊料。

作为改进，所述阻燃糊料这样制得：以聚合度为1500-2000的聚磷酸铵50kg、脂肪族聚氧乙烯醚表面活性剂0.08kg、疏水改性丙烯酸聚合物增稠剂6kg、丙烯酸乳液粘合剂25kg、脂肪族磷氮化合物阻燃剂50kg、非表面活性类（烃类和高级脂肪酸酯混合物）柔软剂7kg、水50-80kg及少量色浆，在高速搅拌机上搅拌成糊状，粘度为5000-20000cp；涂布后的烘干温度为145-155℃，干涂布量为30-100gsm。涂布后的烘干温度为150℃较佳。

作为改进，所述热熔胶喷胶复合工艺的热熔胶用量为4-7gsm。热熔胶喷胶复合工艺的热熔胶用量为5gsm较佳。

本发明的熔融金属滴喷溅防护服的有益效果是：其内层采用经过阻燃浸轧处理的以粘胶纤维为主的针刺非织造布，作为绝热层，质轻蓬松，厚度较大，当布料外表面与熔融金属滴接触时，高温不容易通过它迅速传递到穿着者的皮肤表面，而且因为它不具有熔融特征，因而直到分解，它也仍然保持它原有的组织结构，保持它的隔热功能，经过阻燃处理后，它也不会因为高温而燃烧；其外层采用纯棉机织平纹布，在熔融金属滴接触布面时，立即炭化形成隔离层、阻止布料表面被进一步破坏；为保持面料的柔软度，阻燃涂层仅在表层涂布，不深入渗透到布料内部。本发明的防护服可以符合ISO11611标准最高等级Class II等级的防护性能及相关防护服标准要求，质地柔软，内侧针刺绒布亲水吸汗，穿着轻薄舒适，可用于核电站关键部位等恶劣环境下的维修人员穿着防护。其销毁方法，除填埋外，还可以在水中浸泡晾干，部分除去可溶性阻燃剂后，进行焚烧处理。

附图说明

图1是本发明实施例一的熔融金属滴喷溅防护服的面料的结构示意图。

图2是本发明实施例的熔融金属滴喷溅防护服的加工流程图。

1、内层；

2、外层；

3、阻燃涂层。

具体实施方式

下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。

熔融金属滴喷溅防护服的面料的实施例一

参见图1，一种熔融金属滴喷溅防护服，由内到外包括内层、外层和阻燃涂层，所述内层为经过阻燃浸轧处理的以胶粘纤维为主的针刺非织造布，所述外层为经过阻燃浸轧处理的纯棉机织平纹布，所述阻燃涂层为烘干后的高粘度、高固含阻燃涂料，所述阻燃涂层仅在表层涂布，所述内层和外层通过热熔胶粘合。

作为改进，所述内层的针刺非织造布含有质量百分比50-80%的粘胶纤维和质量百分比20-50%的涤纶短纤维。

作为改进，所述内层的针刺非织造布的克重范围为50-150gsm。

作为改进，所述外层的纯棉机织平纹布的克重范围为80-200gsm。

作为改进，用于内层阻燃浸轧的阻燃剂水溶液为15%（w/w）浓度的脂肪族磷氮化合物阻燃剂水溶液；浸轧轧余率80-150%，浸轧后的烘干温度为135-145℃。

作为改进，所述阻燃涂层这样制得：以聚合度为1500-2000的聚磷酸铵50kg、脂肪族聚氧乙烯醚表面活性剂0.08kg、疏水改性丙烯酸聚合物增稠剂6kg、丙烯酸乳液粘合剂25kg、脂肪族磷氮化合物阻燃剂50kg、非表面活性类（烃类和高级脂肪酸酯混合物）柔软剂7kg、水50-80kg及少量色浆，在高速搅拌机上搅拌成糊状，粘度为5000-20000cp，涂布后的在145-155℃烘干，干涂布量为30-100gsm。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例一

取700kg粘胶纤维和300kg涤纶短纤维以混棉机进行混合后，以梳理机梳理成网。棉网以平行铺网方式，进入针刺机，经过针刺加固，成为针刺非织造布，幅宽1.6米，克重为90gsm。

取110gsm全棉平纹机织布，幅宽1.6米，与上述针刺非织造布一起做喷胶复合。热熔胶喷胶量大约5gsm。

将脂肪族磷氮化合物阻燃剂溶解在水中配制成15%w/w的水溶液，将上述复合布放在该溶液中浸渍，并在二辊轧机中轧干，轧辊压力为0.4MPa，带液率约125%。布料在140℃烘箱中烘干，制成复合阻燃布。任意裁取2.5cm宽、20cm长的样条，垂直悬挂，下端以8cm长丙烷火焰点燃，持续8秒以后，移除火焰，样条尾端的火焰立刻熄灭，也没有阴燃现象。

称取聚合度为2000的聚磷酸铵阻燃剂50公斤、脂肪族聚氧乙烯醚润湿剂0.08kg、疏水改性丙烯酸聚合物增稠剂6kg、丙烯酸乳液粘合剂25kg、脂肪族磷氮化合物阻燃剂50kg、非表面活性类（烃类和高级脂肪酸酯混合物）柔软剂7kg、水70kg、8117环保色浆0.18kg、8204环保色浆0.28kg，将以上物料在高速搅拌机上搅拌成糊状，糊粘度15000左右。

将复合阻燃布料装载在刮刀式涂布机上，将以上配制的糊料加入到涂布槽中，调节刮刀位置和角度，在在线克重检测仪监测下，调节涂布克重（干增重）在60gsm，面料在150℃烘箱中烘干、切边、收卷。

上述面料经裁制，缝纫成防护服。

在防护服关键部位取样后，在熔滴测试仪上，以ISO9150标准进行测试，得到测试结果为平均35滴，超过ISO11611《用于焊接和类似工艺的防护服》标准要求的Class II级（最高等级）。

该防护服经细胞毒性、皮肤刺激性等生物相容性试验，证明与人体体表皮肤具有良好的相容性，无毒无副作用。按照ASTM F1959M 标准进行耐电弧测试，ARC等级达到23.6cal/cm2；热衰减因子HAF达到91.9%；离焰熄灭时间0秒。该面料同时通过ASTM F1506《用于暴露在瞬间电弧和相关热危害场合的电工穿着的阻燃防护服面料标准性能规范》要求。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例二

相比实施例一，实施例二中，将糊料涂布量降低到30gsm，以实施例一相同的工艺生产出面料，经ISO9150检测，熔滴数量为25滴，刚好达到Class II级。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例三

相比实施例一，实施例三中，将110gsm全棉平纹机织布改为200gsm全棉斜纹布。以实施例一相同的工艺生产出面料，经ISO9150检测，熔滴数量为20滴，只能达到Class I级水平。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例四（对比例）

相比实施例一，实施例四中，针刺非织造布与全棉平纹机织布复合后，未做阻燃处理。其它后续工艺均与实施例一相同，生产出的面料，经ISO9150检测，熔滴数量为14滴，未达到标准要求。测试过程中明显可见针刺层被熔滴点燃，产生阴燃，产生的热量，促使传感器温度持续升高，提前测试终了。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例五（对比例）

相比实施例一，实施例五中，采用90gsm阻燃的PP纺粘非织造布代替90gsm针刺粘胶非织造布。以实施例一相同的工艺生产出的面料，经ISO9150检测，熔滴数量为22滴，没有达到标准要求。测试后取出试样观察可见，PP非织造布已经被高温熔融烫平，粘在外层棉布内侧面，没有了厚度，不能起到隔热作用。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例六（对比例）

相比实施例一，实施例六中，去除涂布糊料配方中的聚磷酸铵组分，其余不变。以实施例一相同的工艺生产出的面料，经ISO9150检测，熔滴数量为16滴，未达到标准要求。测试后观察试样可见，试样已被高温烧穿。该实验证实正是由于高分子量的聚磷酸铵，在遇高温时产生了炭化层，对全棉平纹布外表面起到了很好的防护作用。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例七

相比实施例一，实施例七中，将糊料涂布量提高到100gsm时，以实施例一相同的工艺生产出面料，经ISO9150检测，熔滴数量为42滴，远超Class II级要求。但该面料因涂布量偏高，面料手感僵硬，穿着舒适度不好。

熔融金属滴喷溅防护服的加工方法的实施例八

相比实施例一，实施例八中，采用的针刺非织造布克重提高到150gsm时，以实施例一相同的工艺生产出面料，在进行ISO9150检测时，出现传感器对熔滴响应不及时现象。也就是说，当熔滴向试样冲击时，传感器显示温升迟缓，幅度过小。虽然可以人工计时，或者采用红外传感器等其它计数方式记录下落熔滴数量，然而当试验终点达到时，所得到的熔滴数非常高。从面料舒适度上说，该面料过于厚重，不利于在高温环境下长时间穿着，从成本方面考虑也缺乏经济性。

Claims (10)

1.一种熔融金属滴喷溅防护服，由内到外包括内层、外层和阻燃涂层，其特征在于：所述内层为经过阻燃浸轧处理的以胶粘纤维为主的针刺非织造布，所述外层为经过阻燃浸轧处理的纯棉机织平纹布，所述阻燃涂层为烘干后的高粘度、高固含阻燃涂料，所述阻燃涂层仅在表层涂布，所述内层和外层通过热熔胶粘合。

2.根据权利要求1所述的一种熔融金属滴喷溅防护服，其特征在于：所述内层的针刺非织造布含有质量百分比50-80%的粘胶纤维和质量百分比20-50%的涤纶短纤维。

3.根据权利要求1所述的一种熔融金属滴喷溅防护服，其特征在于：所述内层的针刺非织造布的克重范围为50-150gsm。

4.根据权利要求1所述的一种熔融金属滴喷溅防护服，其特征在于：所述外层的纯棉机织平纹布的克重范围为80-200gsm。

5.一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法，其特征在于：所述加工方法包括：

S1、将粘胶纤维和涤纶短纤维制成针刺非织造布；

S2、将全棉平纹机织布与所述针刺非织造布以热熔胶喷胶复合工艺进行粘合；

S3、将粘合后的布在阻燃剂水溶液中浸轧、烘干；

S4、将阻燃糊料均匀地涂布到经阻燃处理的全棉平纹机织布表面并烘干，所述阻燃糊料中含有聚磷酸铵；

S5、将得到的复合涂布面料制成防护服。

6.根据权利要求5所述的一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法，其特征在于：所述粘胶纤维的重量百分比为50-80%，所述涤纶短纤维的重量百分比为20-50%；所述针刺非织造布的克重范围为50-150gsm；所述纯棉机织平纹布的克重范围为80-200gsm。

7.根据权利要求5所述的一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法，其特征在于：所述热熔胶喷胶复合工艺的热熔胶用量为4-7gsm；所述阻燃剂水溶液为15%（w/w）浓度的脂肪族磷氮化合物阻燃剂水溶液；浸轧轧余率为80-150%，浸轧后的烘干温度为135-145℃。

8.根据权利要求5所述的一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法，其特征在于：所述阻燃涂层为含有质量浓度为20-30%的聚合度为1500-2000的聚磷酸铵的糊料。

9.根据权利要求8所述的一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法，其特征在于：所述阻燃涂层这样制得：作为高温炭化膜产生物质的聚合度为1500-2000的聚磷酸铵50kg、作为湿润剂的脂肪族聚氧乙烯醚表面活性剂0.08kg、疏水改性丙烯酸聚合物增稠剂6kg、用于提高布料的色牢度的丙烯酸乳液粘合剂25kg、用于阻止布料遇高温燃烧的脂肪族磷氮化合物阻燃剂50kg、用于提高布料的柔软性能的非表面活性类（烃类和高级脂肪酸酯混合物）柔软剂7kg、水50-80kg及少量色浆，在高速搅拌机上搅拌成糊状，粘度为5000-20000cp。

10.根据权利要求5所述的一种熔融金属滴喷溅防护服的加工方法，其特征在于：涂布后的烘干温度为145-155℃，干涂布量为30-100gsm。