CN116288848A - 一种混色混纺深色系电弧防护纱线及织物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混色混纺深色系电弧防护纱线及织物的制备方法，属于电弧防护织物技术领域。本发明通过采用间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维、永久阻燃纤维素纤维、导电纤维等原料来制备电弧防护面料，面料呈现深蓝色、深灰色等深色，深色面料对电弧产生的热辐射具有较高的吸收性能，快速吸收能量使得面料表面快速升温，可导致间位芳纶纤维受热膨胀、表面碳化变厚或阻燃腈氯纶纤维分解产生大量难燃气体，这些变化可以消耗一部分能量，还可以阻止电弧产生的高热冲击气流的渗透，可以提升电弧防护性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种混色混纺深色系电弧防护纱线及织物的制备方法，属于电弧防护织物技术领域。
背景技术
电力事故无法预测，难以避免。电力事故危害大，其中电弧爆燃事故尤为严重，电弧爆燃所产生高温和高能很容易导致电力工作人员伤亡。防电弧服是一种有效的防护装备，其主要材料是电弧防护面料。电弧防护面料的防护性能受纤维组成、织物组织、颜色等影响。电弧防护面料的主要纤维原料有芳纶1313、芳纶1414、阻燃腈氯纶纤维、棉纤维以及锦纶等。美国DuPont公司研发了
电弧防护面料，其主要由阻燃腈氯纶、间位芳纶、对位芳纶、导电纤维混纺组成，混纺比为65/28/5/2。这些电弧防护面料存在芳香族聚酰胺纤维使用比例较大，染色困难，面料色牢度不高，特别是深色系防电弧面料色牢度更低。
发明内容
【技术问题】
现有的电弧防护面料存在芳香族聚酰胺纤维使用比例较大，染色困难，面料色牢度不高等问题。
【技术方案】
为了解决上述问题，本发明通过采用间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维、永久阻燃纤维素纤维、导电纤维等原料来制备电弧防护面料，面料呈现深蓝色、深灰色等深色，深色面料对电弧产生的热辐射具有较高的吸收性能，快速吸收能量使得面料表面快速升温，可导致间位芳纶纤维受热膨胀、表面碳化变厚或阻燃腈氯纶纤维分解产生大量难燃气体，这些变化可以消耗一部分能量，还可以阻止电弧产生的高热冲击气流的渗透，可以提升电弧防护性能。
本发明的第一个目的是提供一种混色混纺深色系电弧防护纱线，所述纱线包括间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维、永久阻燃纤维素纤维和导电纤维；纱线中各组分的质量百分比含量为：间位芳纶纤维25-35％、阻燃腈氯纶纤维20-55％、高阻燃含碳纤维15-20％、永久阻燃纤维素纤维20-40％、导电纤维2-3％，重量比均按照干重计算。
在本发明的一种实施方式中，所述高阻燃含碳纤维由纤维素纤维、聚丙烯腈纤维、酚醛纤维等含碳量较高的纤维经高温碳化制备而成，所述高阻燃含碳纤维碳含量为60-65％，氧含量7-12％，环化度为35-55％。
在本发明的一种实施方式中，所述高阻燃含碳纤维的线密度为1.0-1.8dtex，长度为51mm，密度为1.28-1.42g/cm3，强度为2.0-5.0cN/dtex。
在本发明的一种实施方式中，所述永久阻燃纤维素纤维为硅系阻燃粘胶纤维，极限氧指数为29-32％，公定回潮率为12-15％，细度为1.0-1.5dtex，长度为51mm。
在本发明的一种实施方式中，所述导电纤维为添加导电炭黑的尼龙基纤维，细度为1.5-2.0dtex，长度为51mm。
在本发明的一种实施方式中，所述间位芳纶纤维为白色原色。
在本发明的一种实施方式中，所述阻燃腈氯纶纤维、永久阻燃纤维素纤维为后染的深蓝色、深灰色等深色。
在本发明的一种实施方式中，所述电弧防护纱线的颜色可通过调整纤维比例进行调整。
本发明的第二个目的是提供一种混色混纺深色系电弧防护纱线的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(5)称取导电纤维，在导电纤维中加入设定配比的间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合纤维，使导电纤维和混合纤维比例达到1：5.5-9(重量比均按照干重计算)，将上述纤维梳理成条，称为纤维条T1；
(6)按照设定配比将间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合，梳理成与纤维条T1相同线密度的纤维条T2；
(7)将纤维条T1和纤维条T2，按照1：4根数比喂入并条机，三道混并后制成熟条；
(8)熟条经粗纱-细纱-络筒-并线-倍捻制成电弧防护纱线。
在本发明的一种实施方式中，所述纱线加工流程为：
(1)将三乙醇胺油酸皂、异构醇聚氧乙烯醚硫酸钠、水，按照1：2：90-98配成溶液喷洒于间位芳纶，施加量为纤维重量的2～5％，喷洒抗静电处理剂后密闭保存24-48h；
(2)将和毛油、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、水，按照2：1：47-50配成溶液喷洒于高阻燃含碳纤维，施加量为纤维重量的5～10％，喷洒抗静电处理剂后密闭保存24-48h；
(3)称取导电纤维，在导电纤维中加入设定配比的间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合纤维，使导电纤维和混合纤维比例达到1：5.5-9(重量比均按照干重计算)，将上述纤维梳理成条，称为纤维条T1；
(4)按照设定配比将间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合，梳理成与纤维条T1相同线密度的纤维条T2；
(5)将纤维条T1和纤维条T2，按照1：4根数比喂入并条机，三道混并后制成熟条；
(6)熟条经粗纱-细纱-络筒-并线-倍捻制成电弧防护纱线。
本发明的第三个目的是提供一种含有上述混色混纺深色系电弧防护纱线的电弧防护面料。
在本发明的一种实施方式中，所述混色混纺深色系电弧防护纱线经络筒-整经-浆纱-穿经-织造-整理后制成电弧防护面料。
本发明的有益效果：
(1)利用混色混纺制备的电弧防护面料中色牢度差的间位芳纶使用原色纤维，与常规后染的混纺电弧防护面料相比具有更加优异的色牢度；利用该专利技术制备的面料色牢度能够达到如下效果。
(2)永久阻燃纤维素纤维吸湿性能好，加入后可改善电弧防护面料面料的热湿舒适性；按GB/T 12704.1标准测试，面密度250g/m2的电弧防护面料透湿率5120g/(m2·24h)；
(3)高阻燃含碳纤维受电弧爆热作用后收缩率小，加入后可作为面料的骨架材料，使面料具有较低的热收缩率；织物的热稳定性按GB 8965.1-2020附录A规定，在温度(180±2)℃条件下测试，热稳定性3.6％；
(4)含有黑色高阻燃含碳纤维的电弧防护面料呈现深蓝色、深灰色等深色，深色面料对电弧产生的热辐射具有较高的吸收性能，快速吸收能量使得面料表面快速升温，可导致间位芳纶纤维受热膨胀、表面碳化变厚或阻燃腈氯纶纤维分解产生大量难燃气体，这些变化可以消耗一部分能量，还可以阻止电弧产生的高热冲击气流的渗透，可以提升电弧防护性能。基于美国材料与试验协会标准ASTM F1959/F1959M-2014《确定服装材料电弧等级的标准试验方法》对面密度250g/m2深蓝色电弧防护面料的防护性能进行测试，电弧热防护性能值(ATPV)即入射的电弧能量有50％的可能导致热能透过织物造成二度烧伤的能量值为9.8cal/cm2；破裂阈值(Ebt)即入射的电弧能量有50％的可能导致织物破裂的能量值为20.1cal/cm2。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
1、电弧防护性能测试方法：
基于美国材料与试验协会标准ASTM F1959/F1959M-2014《确定服装材料电弧等级的标准试验方法》对面料电弧防护性能进行测试。
2、实验材料：
实施例中的实验材料均为市售产品。
实施例1：一种电弧防护织物
本发明所述混色混纺深色系电弧防护纱线及织物的主要纤维组成为间位芳纶纤维25％、阻燃腈氯纶纤维38％、高阻燃含碳纤维15％、永久阻燃纤维素纤维20％、导电纤维2％；
高阻燃含碳纤维为聚丙烯腈纤维经高温碳化制备而成，线密度为1.2dtex，长度为51mm；永久阻燃纤维素纤维为硅系阻燃粘胶纤维，细度为1.5dtex，长度为51mm；导电纤维为添加导电炭黑的尼龙基纤维，细度为1.5dtex，长度为51mm；间位芳纶纤维为白色原色，细度为1.5dtex，长度为51mm；阻燃腈氯纶纤维、永久阻燃纤维素纤维后染成深蓝色；
(1)将三乙醇胺油酸皂、异构醇聚氧乙烯醚硫酸钠、水，按照1：2：97配成溶液喷洒于间位芳纶，施加量为纤维重量的3％，喷洒抗静电处理剂后密闭保存48h；
(2)将和毛油、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、水，按照2：1：47配成溶液喷洒于高阻燃含碳纤维，施加量为纤维重量的8％，喷洒抗静电处理剂后密闭保存48h；
(3)称取导电纤维，在导电纤维中加入设定配比的间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合纤维，使导电纤维和混合纤维比例达到1：9，将上述纤维梳理成条，称为纤维条T1；(重量比均按照干重计算)
(4)按照设定配比将间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合，梳理成与纤维条T1相同线密度的纤维条T2；(重量比均按照干重计算)
(5)将纤维条T1和纤维条T2，按照1：4根数比喂入并条机，三道混并后制成熟条；
(6)熟条经粗纱-细纱-络筒-并线-倍捻制成电弧防护纱线，纱线为26S/2股线，单纱捻系数320，股线355；
(7)纱线经络筒-整经-浆纱-穿经-织造-整理后制成电弧防护面料，经向密度320根/10cm,纬向密度240根/10cm，织物组织为2/1斜纹，面密度250g/m2；
面料呈深蓝色，面料的电弧热防护性能值(ATPV)为9.8cal/cm2，破裂阈值(Ebt)为20.1cal/cm2，透湿率5120g/(m2·24h)，热稳定性3.6％，耐皂洗、耐摩擦、耐汗渍和耐光色牢度均达到4级。
实施例2：一种电弧防护织物
将实施例1中的织物纤维配比改为间位芳纶纤维35％、阻燃腈氯纶纤维23％、高阻燃含碳纤维20％、永久阻燃纤维素纤维20％、导电纤维2％，其他指标和参数不变；面料呈深蓝色，面料的电弧热防护性能值(ATPV)为10.9cal/cm2，破裂阈值(Ebt)为22.3cal/cm2，透湿率5150g/(m2·24h)，热稳定性3.0％，耐皂洗、耐摩擦、耐汗渍和耐光色牢度均达到4级。
实施例3：一种电弧防护织物
将实施例1中的织物纤维配比改为间位芳纶纤维30％、阻燃腈氯纶纤维28％、高阻燃含碳纤维20％、永久阻燃纤维素纤维20％、导电纤维2％，阻燃腈氯纶纤维和永久阻燃纤维素纤维均后染成黑色，其他指标和参数不变；面料呈深灰色，面料的电弧热防护性能值(ATPV)为9.7cal/cm2，破裂阈值(Ebt)为20.0cal/cm2，透湿率5120g/(m2·24h)，热稳定性3.0％，耐皂洗、耐摩擦、耐汗渍和耐光色牢度均达到4级。
对比例1：
省略高阻燃含碳纤维，并将实施例1中高阻燃含碳纤维改为后染成深蓝色的对位芳纶纤维，间位芳纶纤维也替换为后染成深蓝色的间位芳纶纤维，其他条件或者参数与实施例1一致；面料呈深蓝色，面料的电弧热防护性能值(ATPV)为9.4cal/cm2，破裂阈值(Ebt)为20.2cal/cm2，透湿率5100g/(m2·24h)，热稳定性3.8％，耐皂洗、耐摩擦、耐汗渍可达到3级，耐光色牢度只能达到2-3级。
对比例2：
将实施例1织物纤维配比改为间位芳纶纤维35％、阻燃腈氯纶纤维33％、高阻燃含碳纤维10％、永久阻燃纤维素纤维20％、导电纤维2％，其他指标和参数不变；面料呈浅蓝色，面料的电弧热防护性能值(ATPV)为7.9cal/cm2，破裂阈值(Ebt)为19.2cal/cm2，透湿率5120g/(m2·24h)，热稳定性4.2％，耐皂洗、耐摩擦、耐汗渍和耐光色牢度均达到4级。
对比例3：
将实施例1中的织物纤维配比改为间位芳纶纤维25％、阻燃腈氯纶纤维48％、高阻燃含碳纤维15％、永久阻燃纤维素纤维10％、导电纤维2％，其他指标和参数不变；面料呈深蓝色，面料的电弧热防护性能值(ATPV)为10.0cal/cm2，破裂阈值(Ebt)为20.5cal/cm2，透湿率3630g/(m2·24h)，热稳定性3.6％，耐皂洗、耐摩擦、耐汗渍和耐光色牢度均达到4级。
表1
由表1可见，掺入高阻燃含碳纤维后利用其本色可有效提高面料的色牢度，实施例1、2和3均高于对比例1的色牢度，特别是耐光色牢度，其原因在于芳纶纤维的耐光色牢度低；高阻燃含碳纤维具有较高的热尺寸稳定性，掺入一定比例后，面料的热稳定性显著提高，所以实施例1、2和3面料的热稳定性均优于对比例2；高阻燃含碳纤维呈黑色，掺入一定比例后，面料呈深色系，掺量不足时呈浅色，实施例2中浅色面料的电弧防护性能显著低于深色面料，其原因在于深色面料对电弧产生的热辐射具有较高的吸收性能，快速吸收能量使得面料表面快速升温，可导致间位芳纶纤维受热膨胀、表面碳化变厚或阻燃腈氯纶纤维分解产生大量难燃气体，这些变化可以消耗一部分能量，还可以阻止电弧产生的高热冲击气流的渗透，所以可提升电弧防护性能；永久阻燃纤维素纤维具有较好的吸收性能，掺入一定比例后，面料的透湿率显著提高，所以实施例1、2和3面料的透湿率均优于对比例3。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种混色混纺深色系电弧防护纱线，其特征在于，所述纱线包括间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维、永久阻燃纤维素纤维和导电纤维；纱线中各组分的质量百分比含量为：间位芳纶纤维25-35％、阻燃腈氯纶纤维20-55％、高阻燃含碳纤维15-20％、永久阻燃纤维素纤维20-40％、导电纤维2-3％。
2.根据权利要求1所述的纱线，其特征在于，所述高阻燃含碳纤维由纤维素纤维、聚丙烯腈纤维、酚醛纤维等含碳量较高的纤维经高温碳化制备而成，所述高阻燃含碳纤维碳含量为60-65％，氧含量7-12％，环化度为35-55％。
3.根据权利要求1或2所述的纱线，其特征在于，所述高阻燃含碳纤维的线密度为1.0-1.8dtex，长度为51mm，密度为1.28-1.42g/cm3，强度为2.0-5.0cN/dtex。
4.根据权利要求1-3任一项所述的纱线，其特征在于，所述永久阻燃纤维素纤维为硅系阻燃粘胶纤维，极限氧指数为29-32％，公定回潮率为12-15％，细度为1.0-1.5dtex，长度为51mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的纱线，其特征在于，所述导电纤维为添加导电炭黑的尼龙基纤维，细度为1.5-2.0dtex，长度为51mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的纱线，其特征在于，所述间位芳纶纤维为白色原色。
7.根据权利要求1-6任一项所述的纱线，其特征在于，所述阻燃腈氯纶纤维、永久阻燃纤维素纤维为后染的深蓝色、深灰。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述的混色混纺深色系电弧防护纱线的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)称取导电纤维，在导电纤维中加入设定配比的间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合纤维，使导电纤维和混合纤维比例达到1：5.5-9，将纤维梳理成条，称为纤维条T1；
(2)按照设定配比将间位芳纶纤维、阻燃腈氯纶纤维、高阻燃含碳纤维和永久阻燃纤维素纤维混合，梳理成与纤维条T1相同线密度的纤维条T2；
(3)将纤维条T1和纤维条T2，按照1：4根数比喂入并条机，三道混并后制成熟条；
(4)熟条经粗纱-细纱-络筒-并线-倍捻制成电弧防护纱线。
9.一种含有权利要求1-7任一项所述的混色混纺深色系电弧防护纱线的电弧防护面料。
10.根据权利要求9所述的面料，其特征在于，所述权利要求1-7任一项所述的混色混纺深色系电弧防护纱线经络筒-整经-浆纱-穿经-织造-整理后制成电弧防护面料。
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