CN110725041B - 一种焊接防飞溅面料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接防飞溅面料及其制备方法，该面料由SOL FR纤维和阻燃腈纶以及选自聚酰亚胺纤维、芳纶1414、预氧丝、导电纤维中的两种纤维混纺制成。本发明所生产的焊接防飞溅面料，经权威检测机构按GB/T 5455‑2014做垂直燃烧检测，达到阻燃防护服标准A级要求及防飞溅要求。

Description

一种焊接防飞溅面料及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织学科技术领域，涉及一种焊接防飞溅面料及其制备方法。

背景技术

焊接是车辆、造船、集装箱等行业重要的加工工序，焊接工人为了避免电焊渣及金属熔滴物飞溅在服装上对人体造成伤害，作业时必须穿着焊接防护服。

目前，焊接防护服的市场以纯棉后整理或是纤维素纤维与合成纤维混纺后经表面浸泡处理的阻燃防护服(如：CN107604656)为主，纯阻燃涤纶、芳纶阻燃防护服为辅。经过阻燃剂浸泡处理的阻燃防护服存在舒适性差，洗涤后阻燃性能下降等缺陷。纯阻燃涤纶焊接防护服遇到飞溅的电焊渣或熔滴的金属物会熔融容易引起灼烧，而且阻燃涤纶面料易产生静电，舒适性也差；芳纶阻燃防护服主要存在吸湿透气性差的缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题：为了克服目前市面上焊接防护服舒适性差、并解决纯涤纶防护服熔融滴落的缺陷，获得一种舒适性好，无熔融滴落、阻燃性高且永久阻燃的焊接防护服面料。

根据本发明的第一方面，提供一种焊接防飞溅面料，由SOL FR纤维和阻燃腈纶以及选自聚酰亚胺纤维、芳纶1414、预氧丝、导电纤维中的两种纤维混纺制成。

在某些优选实施例中，焊接防飞溅面料由以下四组分纤维材料(按重量比)：SOLFR 20％～50％，聚酰亚胺纤维20％～50％、阻燃腈纶20％～40％、导电纤维1％～3％混纺制成。

在某些优选实施例中，焊接防飞溅面料由以下四组分纤维材料(按重量比)：SOLFR 20％～50％，芳纶1414 10％～30％、阻燃腈纶20％～40％、导电纤维1％～3％混纺制成。

在某些优选实施例中，焊接防飞溅面料由以下四组分纤维材料(按重量比)：SOLFR 20％～50％，聚酰亚胺纤维20％～50％、阻燃腈纶20％～40％、预氧丝10％～30％混纺制成。

在某些优选实施例中，焊接防飞溅面料由以下四组分纤维材料(按重量比)：SOLFR 20％～50％，芳纶1414 10％～30％、阻燃腈纶20％～40％、预氧丝10％～30％混纺制成。

优选情况下，焊接防飞溅面料的纤维线密度为1.33dtex～2.22dtex，克重为200g/m²～400g/m²。

其中，SOL FR是指北京赛欧兰阻燃纤维有限公司生产的阻燃再生纤维素纤维，其它纤维采用市面上广泛销售的品种。SOL FR具体名称为多元素协效阻燃再生纤维素纤维，该纤维由纤维素、多元素协效阻燃剂及阳离子交联剂以交叉网络形成丝纤维结构。该纤维的制造工艺为：以α‐纤维素、多元素协效阻燃剂、阳离子交联剂为原料，步骤包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、过滤、混胶、平衡、纺丝、牵伸、交联、精练、烘干。

其中，多元素协效阻燃剂由多种阻燃元素构成，包含Si、P、N、B元素，是经多步合成共混而成。具体情况下，所述多元素协效阻燃剂以DDPS(2，2′—氧代双(5，5—二甲基—1，3，2—二噁磷烷—2，2′—二硫化物))、聚硼硅氧烷、硅溶胶分散剂和碳二酰胺为原料经共混合成工艺制得。更具体情况下，制备过程中，DDPS、聚硼硅氧烷、硅溶胶分散剂和碳二酰胺的重量配比为1:(1～2):(8～10):(2～2.5)。更具体情况下，其中硅溶胶分散剂是通过硅溶胶和NaOH溶液反应后制得。

其中，阳离子交联剂为北京奥盛兰公司提供的交联剂代号T‐4，其中阳离子Me为Ti、Ca和/或Al。

在多元素协效阻燃再生纤维素纤维的制造工艺中，多元素协效阻燃剂添加在ⅡF粘胶中，搅拌时间≥0.5h，平衡时间要求≥1h。其中，ⅡF粘胶组成为：甲纤8.1～9.8％，NaOH5.4～7.8％。胶体粘度40～60秒(落球法)，熟成度14～16ml(10％氯化铵)。混胶比例为：ⅡF粘胶80～92％，阻燃剂8～20％。在ⅡF胶位置添加阻燃剂，保证了阻燃剂与粘胶混合后不会在纺丝工艺要求的时间内凝胶化；在后整理工序通过添加阳离子交联剂，使纤维中的阻燃剂成分形成网状不可溶物，阻燃成分不易丢失，进而实现连续化、规模化生产。

在多元素协效阻燃再生纤维素纤维的制造工艺中，纺丝工序要求酸浴组成为：硫酸70～145g/L,硫酸钠220～350g/L,硫酸锌14～90g/L。酸浴温度36～55℃，酸值落差<4g/L。

在多元素协效阻燃再生纤维素纤维的制造工艺中，精练工序减除碱洗脱硫，二水洗后增加交联工序，阳离子交联剂用量为纤维素量的0.5～0.8倍，处理时间≥15min，处理温度≥75℃。

采用上述技术方案制成的多元素协效阻燃再生纤维素纤维，其组成为甲纤65～85％，阳离子Me(Ti、Ca、Al)为1～3％，SiO₂为14～16％，P为4～6％，B为1～2％，N为1～2％。成型后的该纤维干断裂强度≥1.85cN/dtex，含水8～15％，1100℃有氧条件下能保持纤维原有形态，织物可形成屏蔽保护层，LOI≥30％。

根据本发明第二方面，提供上述焊接防飞溅面料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：纺纱

纺纱流程包括：

配棉：按预先设计好的四组分纤维配方重量比称取各种纤维均匀混合；

清棉、梳棉：将各种配好的纤维通过除杂梳理后生成生条；

并条：采用三道并条和牵伸，使各种纤维混合更加均匀；

粗纱：粗纱与细纱支数相匹配，牵伸倍数5～12倍；

细纱：牵伸倍数20～60倍；

络筒合股：去除纱线粗、细节、棉结，单纱合股；

第二步：织布与染整流程:

织布:

纱线准备→整经→穿经→结经→织造→了机验布；

染整:

坯布检验→缝头→烧毛→清洗→染色→烘干→柔软→定型→预缩→落布→成品检验。

本发明提供了一种焊接防飞溅面料及其制备方法，采用该方法制备的焊接防飞溅面料，经权威检测机构按GB/T 5455-2014做垂直燃烧检测，达到阻燃防护服标准A级要求及防飞溅要求。极限氧指数＞36％，法相发射率＞0.87，大肠杆菌(8099)抑菌率＞98％，金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)抑菌率＞98％，白色念珠菌(ATCC 10231)抑菌率＞90％。

具体实施方式

通过如下实例有助于理解本发明，但不限制本发明的其它内容。

实施例1：SOL FR的制备

一、多元素协效阻燃剂的合成

1.1DDPS的合成(2，2′—氧代双(5，5—二甲基—1，3，2—二噁磷烷—2，2′—二硫化物))

分子式C₅H₁₀O₂PS-O-SPO₂H₁₀C₅

第一步

三氯硫磷328kg，新戊二醇202.3kg，溶剂苯165L，加热至40℃，搅拌溶解完全。缓慢滴加吡啶305kg，控制温度45～75℃,保温反应2h，纯水洗涤，过滤，烘干。得白色中间体备用。

第二步

上述中间体364kg，加溶剂二氧六环155L，纯水38.5kg，加热溶解中间体。缓慢滴加吡啶143.5kg，温度控制85～100℃，保温反应2h，纯水洗涤，过滤，烘干。得白色针状晶体备用。

研磨制备20％DDPS水分散液，要求固形物粒径98％通过400目滤布。

1.2聚硼硅氧烷合成

分子示性式：HO((C₆H₅)₂SiO)_nBOO((CH₃)₂SiO)_mOH

原料：二甲基二甲氧基硅烷DMM；二苯基二甲氧基硅烷DDS；硼酸催化剂：乙酸、溶剂：二甲苯

工艺：

水336.4kg，加乙酸14kg入反应釜中。DMM26.16kg，DDS79.77kg混合后，30～50min滴完。保温80℃搅拌反应2h，产生硅醇或低聚硅氧烷。用布氏漏斗移除水分，加适量溶剂二甲苯

加硼酸33.64kg，100℃反应5～7h,冷却，水洗涤二甲苯溶液，真空脱溶剂，得白色固体产品。

研磨制备20％聚硼硅氧烷水分散液，要求固形物粒径98％通过400目滤布。

1.3硅溶胶分散剂制备

30％硅溶胶491kg，加入反应釜，搅拌条件下滴加30％NaOH水溶液655kg，保持温度不超过60℃，反应3h，溶液完全透明后降温，出料备用。

1.4阻燃剂总成

硅溶胶分散剂650kg，加入反应釜中，加聚硼硅氧烷水分散液180kg，加DDPS水分散液120kg，开启搅拌，升温至75℃，保持温度1h，添加碳二酰胺50kg，反应0.5h后，冷却至常温，经压滤机过滤，滤布孔径为400-600目，滤过液体即为多元素协效阻燃剂成品。

二、SOL FR的制造

2.1 1.0DX36mm多元素协效阻燃粘胶短丝

依照常规工艺，以α-纤维素为原料制备粘胶，制备好的ⅡF胶要求得到如下指标：

甲纤	碱	粘度	熟成度	密度
					8.1％	5.9％	60S	15ml	1.12

将180L多元素协效阻燃剂，在强烈搅拌下缓慢加入1000LⅡF粘胶中，搅拌0.5小时以上，在容器中平衡1小时，过滤，真空连脱制得纺丝胶。在硫酸110g/L,硫酸钠245g/L，硫酸锌25G/L,回酸浓度落差小于4.0，酸温55℃的酸浴中纺丝。丝条经二次牵伸，切断，制得1.0DX36mm粘胶短丝原丝，纤维经水洗，交联，水洗，脱水，上油，烘干制得耐高温阻燃粘胶短丝。

2.2 75D/24F多元素协效阻燃粘胶长丝

依照常规工艺，以α-纤维素为原料制备粘胶，制备好的ⅡF胶要求得到如下指标：

甲纤	碱	粘度	熟成度	密度
					8.1％	5.9％	60S	15ml	1.12

将180L多元素协效阻燃剂，在强烈搅拌下缓慢加入1000LⅡF粘胶中，搅拌0.5小时以上，在容器中平衡1小时，过滤，静态10小时脱泡制得纺丝胶。在硫酸110g/L,硫酸钠245g/L，硫酸锌25G/L,回酸浓度落差小于2.0，酸温55℃的酸浴中纺丝。单丝经牵伸，淋洗，离心，制得75D/24F丝饼，丝饼经二次压洗，交联剂溶液压洗，二次水压洗，离心脱水，上油，烘干，成筒制得耐高温阻燃粘胶长丝。

三、焊接防飞溅面料的制备

包括以下步骤：

第一步：纺纱

纺纱流程包括：

配棉：按预先设计好的四组分纤维配方重量比称取各种纤维均匀混合；

清棉、梳棉：将各种配好的纤维通过除杂梳理后生成生条；

并条：采用三道并条和牵伸，使各种纤维混合更加均匀；

粗纱：粗纱与细纱支数相匹配，牵伸倍数5～12倍；

细纱：牵伸倍数20～60倍；

络筒合股：去除纱线粗、细节、棉结，单纱合股；

第二步：织布与染整流程:

织布:

纱线准备→整经→穿经→结经→织造→了机验布；

染整:

坯布检验→缝头→烧毛→清洗→染色→烘干→柔软→定型→预缩→落布→成品检验。

采用上述工艺制备的焊接防飞溅面料，经权威检测机构按GB/T5455-2014做垂直燃烧检测，达到阻燃防护服标准A级要求及防飞溅要求。

Claims (10)

1.一种焊接防飞溅面料，其特征在于：由SOL FR纤维和阻燃腈纶以及选自聚酰亚胺纤维、芳纶1414、预氧丝、导电纤维中的两种纤维混纺制成；

SOL FR具体名称为多元素协效阻燃再生纤维素纤维，该纤维由纤维素、多元素协效阻燃剂及阳离子交联剂以交叉网络形成丝纤维结构；该纤维的制造工艺为：以α-纤维素、多元素协效阻燃剂、阳离子交联剂为原料，步骤包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、过滤、混胶、平衡、纺丝、牵伸、交联、精练、烘干；

其中，多元素协效阻燃剂由多种阻燃元素构成，包含Si、P、N、B元素，是经多步合成共混而成；具体情况下，所述多元素协效阻燃剂以DDPS(2，2′—氧代双(5，5—二甲基—1，3，2—二噁磷烷—2，2′—二硫化物))、聚硼硅氧烷、硅溶胶分散剂和碳二酰胺为原料经共混合成工艺制得；制备过程中，DDPS、聚硼硅氧烷、硅溶胶分散剂和碳二酰胺的重量配比为1:(1～2):(8～10):(2～2.5)；

其中，阳离子交联剂中阳离子Me为Ti、Ca和/或Al；

在多元素协效阻燃再生纤维素纤维的制造工艺中，多元素协效阻燃剂添加在ⅡF粘胶中，搅拌时间≥0.5h，平衡时间要求≥1h；其中，ⅡF粘胶组成为：甲纤8.1～9.8％，NaOH 5.4～7.8％；按落球法测试的胶体粘度为40～60秒，按10％氯化铵法测试的熟成度为14～16ml；混胶比例为：ⅡF粘胶80～92％，阻燃剂8～20％；

所述多元素协效阻燃再生纤维素纤维，其组成为甲纤65～85％，阳离子Me为1～3％，SiO₂为14～16％，P为4～6％，B为1～2％，N为1～2％；成型后的该纤维干断裂强度≥1.85cN/dtex，含水8～15％，1100℃有氧条件下能保持纤维原有形态，织物可形成屏蔽保护层，LOI≥30％。

2.根据权利要求1所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：由以下四组分纤维材料按重量比：SOL FR 20％～50％，聚酰亚胺纤维20％～50％、阻燃腈纶20％～40％、导电纤维1％～3％混纺制成。

3.根据权利要求1所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：由以下四组分纤维材料按重量比：SOL FR 20％～50％，芳纶1414 10％～30％、阻燃腈纶20％～40％、导电纤维1％～3％混纺制成。

4.根据权利要求1所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：由以下四组分纤维材料按重量比：SOL FR 20％～50％，聚酰亚胺纤维20％～50％、阻燃腈纶20％～40％、预氧丝10％～30％混纺制成。

5.根据权利要求1所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：由以下四组分纤维材料按重量比：SOL FR 20％～50％，芳纶1414 10％～30％、阻燃腈纶20％～40％、预氧丝10％～30％混纺制成。

6.根据权利要求2-5之一所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：焊接防飞溅面料的纤维线密度为1.33dtex～2.22dtex，克重为200g/㎡～400g/㎡。

7.根据权利要求2-5之一所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：焊接防飞溅面料的极限氧指数＞36％。

8.根据权利要求2-5之一所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：焊接防飞溅面料的法相发射率＞0.87。

9.根据权利要求2-5之一所述的焊接防飞溅面料，其特征在于：焊接防飞溅面料的大肠杆菌(8099)抑菌率＞98％，金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)抑菌率＞98％，白色念珠菌(ATCC10231)抑菌率＞90％，粉尘螨驱避率＞80％。

10.一种如权利要求1-9之一所述的焊接防飞溅面料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：纺纱

纺纱流程包括：

配棉：按预先设计好的四组分纤维配方重量比称取各种纤维均匀混合；

清棉、梳棉：将各种配好的纤维通过除杂梳理后制成生条；

并条：采用三道并条和牵伸，使各种纤维混合更加均匀；

粗纱：粗纱与细纱支数相匹配，牵伸倍数5～12倍；

细纱：牵伸倍数20～60倍；

络筒合股：去除纱线粗、细节、棉结，单纱合股；

第二步：织布与染整流程

织布:

纱线准备→整经→穿经→结经→织造→了机验布；

染整:

坯布检验→缝头→烧毛→清洗→染色→烘干→柔软→定型→预缩→落布→成品检验。