CN1681407A - 防护服织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于单层防护服或防护服外层的耐热、抗燃和防电弧织物(1)。本发明的织物(1)包含至少两个独立的单层，这些单层在预定位置组合在一起从而构成许多小袋(4)。本发明的织物(1)由独立选自下述的材料制成：芳族聚酰胺纤维和长丝、聚苯并咪唑纤维和长丝、聚酰胺酰亚胺纤维和长丝、聚对苯亚苯基苯并双噁唑[Poly(paraphe－phenylene benzobisaxazole)]纤维和长丝、酚醛纤维和长丝、三聚氰胺纤维和长丝、天然纤维和长丝、合成纤维和长丝、人造纤维和长丝、玻璃纤维和长丝、碳纤维和长丝、金属纤维和长丝，以及其复合材料。由于这种特殊结构，根据本发明的织物(1)的比重比具有类似机械性能和热性能的已知织物的比重要小得多。

Description

防护服织物
                      发明背景
1.发明领域
本发明涉及用于单防护服或防护服外层的耐热、抗燃和防电孤的织物。
2.相关技术叙述
耐热、抗燃和防电孤的服装通常很重，因为服装本身的质量和厚度通常是赋予防护性能的主要因素。所以，这类服装的穿着者，如消防员，就会在其活动方面受到限制，并且会受到热应力的作用，因此综合穿着舒适感显著下降。在最近20年中，试图开发新材料以改善这类防护服的穿着舒适感的工作从未中断。例如，为此目的已经开发了较轻的而且更膨松的绝缘材料。这类材料使最终防护服更轻，但是由于其尺寸带来的不便而影响穿着者的呼吸活动。另外，应用这类材料，不一定能改善运动自由度。
耐热、抗燃和防电弧的服装通常由一层或多层制成。构成最终防护服装的各种材料和层数的选择取决于服装本身的特定用途。
在设计新防护服时，必须注意，要达到相关国家和国际标准的所有指标。作为一个例子，耐热、抗燃服装必须按照EN-340、EN-531、EN-469以及NFPA 1971：2000、NFPA 2112：2001和NFPA 70E：2000来制造。例如，轻防护服可以简单地使用轻质材料来制造。但是，这样通常涉及防护服机械性能和热性能的降低。
U.S.5,701,606公开了一种消防员服装，其具有由阻燃闭孔泡沫塑料材料制的外罩和内衬，起阻热层和防湿层的综合作用。闭孔泡沫塑料内衬防湿并提供热绝缘性。该现有技术文献所公开的服装具有良好抗燃性，但是其重量提高了，原因在于：其由几个每层均具有相当大的厚度的织物层组成。
U.S.4,897,886公开了一种具有外层、中间层和内层的消防员服装。间隔件位于两个服装层之间，因此形成了并保持着在中间的空气间隙。该现有技术文献公开的发明旨在改善服装的耐热性，但是没有涉及其重量和上文已叙述的与此相关的所有问题。
U.S.4,814,222公开了一类芳族聚酰胺纤维，采用溶胀剂将其进行处理以改善抗燃性。这类芳族聚酰胺纤维用于制造服装，由于纤维本身的比重大，所以服装重且硬挺，因此没有提供适当穿着舒适感。
WO 03/039280，按照欧洲专利公约(EPC)的54(3)和54(4)条款在欧洲具有优先权，公开了一种多层材料，能够用作防护服的内衬(阻热层)，特别是用于消防员的。WO 03/0392280对这类多层材料用于防护服外层或单层防护服却完全没有提及。
所以，本发明的基础课题是提供一种耐热抗燃和防电弧的织物，如果将其用于单防护服或防护服外层，能够增加穿着舒适感并能够改善穿着者产生的蒸汽和热的散失。
                      发明概述
现在已令人惊奇地发现，通过将一种耐热、抗燃和防电弧的织物用于单防护服或防护服外层，克服了上述问题，所述织物包含至少两个独立的单层，每个单层都具有经纱和纬纱系统，该至少两个独立的单层按预定位置组合在一起构成许多小袋，至少两个独立单层的经纱和纬纱系统基于独立选自下述的材料：芳族聚酰胺纤维和长丝、聚苯并咪唑纤维和长丝、聚酰胺酰亚胺纤维和长丝、聚(对苯亚苯基苯并双噁唑)[poly(paraphe phenylene benzobisaxazole)]纤维和长丝、酚醛纤维和长丝、三聚氰胺纤维和长丝、天然纤维和长丝、合成纤维和长丝、人造纤维和长丝、玻璃纤维和长丝、碳纤维和长丝、金属纤维和长丝，以及其复合材料。
由于这种特殊结构，本发明的织物能够具有比具有类似的机械性能和热性能的已知织物的比重显著低的比重。
本发明的另一方面是一种包含作为单层或外层的上述织物的，耐热、抗燃和防电弧的服装。
按照本发明的服装显著改善了穿着者在正常状况和临界状况下的舒适感。本服装比具有相似机械和热性能的传统服装轻而且薄，以及本服装能够从穿着者表面向环境较猛地散失热和蒸汽。
                      附图简述
图1是按照本发明优选实施方案的俯视图。
图2是按照本发明另一优选实施方案的俯视图。
图3a是图1织物在经热暴露之前的横剖面图。该横剖面图沿图1的B-B线剖开。
图3b是图1织物在经热暴露(T1＞T0)之后的横剖面图。该横剖面图沿图1的B-B线剖开。
图4a是图2织物在经热暴露之前的横剖面图。该横剖面图沿图2的B-B线剖开。
图4b是图2织物在经热暴露(T1＞T0)3秒之后的横剖面图。该横剖面图沿图2的B-B线剖开。
图4c是图2织物在经热暴露(T0～T1)3秒以上之后的横剖面图。该横剖面图沿图2的B-B线剖开。
图5是实施例1、2、4、5和6的织物的织造结构示意图。
图6是实施例3的织物的织造结构示意图。
                       发明详述
参见图1和3。
在正常条件下，即，当织物(1)两侧温度等于室温T0时，织物(1)的层(2，3)彼此贴近，这样织物(1)的小袋(4)具有基本扁平结构。
在热暴露的情况下，织物(1)的层(2)暴露到高温T1(最高300℃或更高)，该层发生收缩，这样织物小袋就鼓胀并形成部分地填充空气的室，进一步使穿着者与环境绝缘。所以，在临界状况需要空气绝缘系统时，该系统自动起作用，因此，在不增加织物比重条件下，改善了织物热性能。
适用于制造本发明织物的芳族聚酰胺纤维和长丝能够具有和织物自身特定用途相对应的种种物理和化学性能。典型地，芳族聚酰胺纤维和长丝能够选自聚间苯二甲酰间苯二胺(间位-芳族聚酰胺)、聚对苯二甲酰对苯二胺(对位-芳族聚酰胺)以及其混合物。市售间位-芳族聚酰胺和对位-芳族聚酰胺纤维和长丝可以，例如，分别以商标NOMEX和KEVLAR，得自杜邦公司(Wilmington，Delaware，U.S.A.)。
根据本发明能够应用的天然纤维和长丝是，例如，羊毛、棉和丝。人造纤维和长丝能够选自粘胶纤维和脱乙酰胺多糖，而合成纤维和长丝，典型地能够是聚酯、聚酰胺和聚丙烯。一种或多种这样的天然、人造和合成纤维和长丝的复合材料也能用于制造本发明织物。
不同材料的选择取决于按照本发明织物的特定用途。
典型地，本发明织物(1)的每个单层(2，3)包含大量具有良好热性能的诸如下述材料的纤维和长丝，例如芳族聚酰胺、聚苯并咪唑、聚酰胺酰亚胺、聚(对苯亚苯基苯并双唑)、酚-醛和三聚氰胺。然而，对于某些特定应用来说，适当的是具有一个或多个基本由上述诸如天然、人造和合成材料的材料制造的层。对于防熔融金属而言，直接与热金属接触的织物层，能够有利地包含大量(最高100wt％)羊毛和粘胶纤维，以便产生光滑表面，防止热金属颗粒粘附其上。
按照本发明的优选实施方案，至少两个独立的单层的经纱和纬纱系统彼此独立地基于单丝纱、复丝纱、短纤纱和包芯纱。所谓“包芯纱”在本发明中意指，通过覆盖纤维包覆单丝或复丝芯。有利地，至少两个独立的单层(2，3)的经纱和纬纱系统彼此独立地是单纱、加捻纱和混合纱(hybrid yarn)。在本发明中所谓“混合纱”是指长丝纱、短纤纱、包芯纱及其复合材料制造的加捻纱或包芯花式纱。
在本发明的进一步优选实施方案中，至少两个独立的单层(2，3)的经纱和纬纱系统，彼此独立地，包括单纱和加捻纱，这些纱包含芳族聚酰胺纤维、芳族聚酰胺单丝、芳族聚酰胺复丝或由芳族聚酰胺和聚苯并咪唑构成的复合纤维。
有利地，本发明织物的经纱系统包括，彼此独立地，单纱和加捻纱，这些纱包含芳族聚酰胺单丝或芳族聚酰胺复丝，和纬纱系统包括，彼此独立地和交替顺序地，芳族聚酰胺单丝的单纱或加捻纱或者芳族聚酰胺复丝的单纱或加捻纱。还更有利地，本发明的织物的纬纱系统包括，彼此独立地和交替顺序地，至少两种不同的芳族聚酰胺复丝单纱和加捻纱。
对于许多应用而言，按照本发明的织物由两个独立的单层组成，后者能够，例如，通过机织、针织、缝纫或粘贴组合在一起。
本发明织物一般包含选自聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺以及其混合物的芳族聚酰胺纤维。为了进一步增加按照本发明的织物的机械性能，以及如果特定用途需要这样的话，面对穿着者的层(服装内层)完全由聚对苯二甲酰对苯二胺制造。
按照所述特定用途，正如下文将解释的，两层能够由相同的材料制成，或者，替代地，每层能够由具有不同的尺寸热收缩的材料制成。所谓尺寸热收缩意指纤维纱线或织物暴露到热源时的横向和纵向收缩。
对于暴露到热源的时间最高约3秒的应用而言，例如在电弧的情况下，织物的两层能够由相同材料制成。在这些情况下，暴露到高温T1的织物侧(图3b)收缩较快，如此迅速形成填充空气的小袋。由于暴露短暂，温度T0来不及增加到T1，因此在面对穿着者的织物侧会观察到很少的收缩或没发现收缩。所以在整个暴露期间绝缘小袋保持体积不变。
对暴露时间达到3秒的织物而言，为了进一步增强绝缘效果，每个独立的单层(2，3)能够由具有不同的尺寸热收缩的材料制成，暴露到热源的织物层具有较高的尺寸热收缩。如此，在热暴露期间两个织物层之间的收缩差异将更大，这样空气体积更大的小袋将形成。
图2和4描绘了暴露到热源的时间为3秒以上的应用的优选实施方案。在这些情况下，例如，在燃烧的情况下，本发明织物优选由两个独立的单层(2，3)制成，每层由具有不同的尺寸热收缩的材料制成，两个独立的单层以在预定位置相互交叉的方式编织在一起，使得两个相邻小袋的相同侧(图2和4a，S1或S2)交替地由按照棋盘式设计的两个不同的独立的单层(2，3)构成。在热暴露的第一阶段(高达约3秒，T0＜T1，图4b)中，暴露到热源的织物侧(S1)收缩相对较快，这样填充空气的小袋将快速形成。由于层(2，3)的尺寸热收缩差异以及织物的棋盘式设计，相邻填充了空气的小袋必将交替具有两种不同体积V1，V2(V1＞V2，图4b)。在暴露的第二阶段(从3秒直到8秒或更高，T0＝T1，图4c)中，侧(S2)也将开始收缩。由于织物为棋盘式设计，以及两层(2，3)的尺寸热收缩差异，具有体积V3(V3＜V1，V2)的填充空气小袋P将在织物的两侧形成，如图4c的滑移结构所示。这种填充空气的结构在其余时间内仍然保持，这样空气绝缘系统在整个热暴露期间均是可利用的。
有利地，将按照本发明织物的两个独立的单层在预定位置组合一起，如此构成了优选为正方形形状的相邻的闭合小袋。如果与例如管形小袋结构比较，正方形小袋结构在经纬方向均提供优良强度和耐撕裂性，还提供优良的耐磨性。另外，这种结构提供更好的绝缘效果，因为小袋较小，它能够以更有效的方式响应局部热输入。正方形小袋结构将最佳曲挠性赋于本发明织物并且提供优良的外观美感性。这种织物结构还容易成形为服装，因为正方形小袋的功能性不受它们在服装本身中排列方向的影响。
小袋的最佳尺寸取决于特定用途和所用的材料。一般而言，小袋尺寸越大，在热暴露期间形成的填充空气的小袋的体积越大，所以绝缘效果越好。然而，这种规律的正确性仅至某界限，到此界限材料收缩不再引起填充空气的绝缘间隙的构成和尽管进行热暴露织物也仍保持扁平。为此，小袋的每个尺寸一般为5-50mm，和，优选为8-32mm。
按照本发明的织物比重优选为100g/m2-900g/m2，更优选为170-320g/m2。
按照本发明的还有的另一个优选实施方案，织物(1)包含位于织物的至少两个独立的单层(2，3)之间的填料纱(filling yarn)。填料纱可以是如上所述具有良好热性能的材料，它旨在增加织物(1)的厚度，因此，在临界状况如加热和燃烧下产生了另外的绝缘体积。
本发明的第二方面是一种耐热、抗燃和防电弧的服装，包括由至少一层上述织物构成的结构。
按照本发明的优选实施方案，所述服装包括一种结构，该结构包括内层、任选的由透气防水材料构成的中间层，和由本发明上述织物构成的外层。
按照另一优选实施方案，用于制造防护服的本发明织物由两个独立的单层(2，3)构成，前者位于服装结构内部，而后者在外部。位于内部的独立的单层的尺寸热收缩等于(例如，两层材料相同)或小于位于外部的独立的单层的尺寸热收缩。该实施方案特别适用于服装穿着者暴露于热源最高达3秒的应用，例如，在电弧的情况下。
对于暴露于热源长于3秒，因为上述理由，具有如图2所示棋盘式设计的织物更加合适。
优选地，织物由包含聚对苯二甲酰对苯二胺的两个独立的单层制成，其中位于内层的层包含与位于外层的层至少相同量的聚对苯二甲酰对苯二胺。对于某些应用而言，为了赋于服装高的机械性能，位于内部的层完全由聚对苯二甲酰对苯二胺制成。
面向穿着者身体的内层能够是由例如二、三或多层织物制成的绝缘衬里。这种衬里的目的是，其具有另外的绝缘层，从而进一步防护穿着者免受热的作用。
内层可以由机织、针织或非织造织物制成。优选地内层由包含非熔融性抗燃材料的织物制成，例如间位芳族聚酰胺绒头织物或机织物。
按照本发明的服装能够以任何可能的方式制造。它可以包括另外的最内层，其由例如棉或其它材料制成，以便进一步改善穿着舒适性。所述最内层直接面向穿着者的皮肤或穿着者的内衣。
按照本发明的服装能够是任何类别，包括但不限于，短上衣、外套、裤子、手套、罩衣和围内。
                         实施例
现以如下实施例进一步叙述本发明。
                         实施例1
将纤维混纺纱，由杜邦公司(Wilmington，Delaware，U.S.A.)市售，商品名：NomexN307，切断长度：5cm，其组成如下：
93wt％着色聚间苯二甲酰间苯二胺(间位-芳族聚酰胺)1.4dtex短纤维；
5wt％聚对苯二甲酰对苯二胺(对位-芳族聚酰胺)纤维；和
2wt％碳芯聚酰胺皮抗静电纤维以传统棉纤维加工设备环锭纺成两种类型短纤单纱(Y1和Y2)。
Y1线密度为Nm 60/1或167dtex，Z向捻度为850TPM(每米捻数)，随后经蒸汽处理以稳定其折皱趋势。Y1用作纬纱。
Y2线密度为Nm 70/1或143dtex，Z向捻度为920TPM。Y2随后经蒸汽处理以稳定其折皱趋势。然后将两根Y2纱线合股和加捻在一起。所得合股加捻纱(TY2)的线密度为Nw 70/2或286dtex，S向的捻度为650TPM。TY2用作经纱。
将Y1和TY2织造成具有尺寸为8mm闭合正方形小袋的两层织造织物。该织物按照图5所绘制的结构织造。织造织物为42根经纱/厘米(经纱)(21根经纱/厘米，每层)，48根纬纱/厘米(纬纱)(24根纬纱/厘米，每层)，比重200g/m2。对如此得到的织物进行下述物理测试：
断裂强度和伸长按照ISO 5081进行测试；
抗撕裂性按照ISO 4674进行测试；
在洗涤和干燥之后的尺寸变化按照ISO 5077测试；
辐射、对流加热联合试验按照TPP方法(NFPA 1971：2000，第6-10节，ISO 17492)测试，单层热通量校正至2.0cal/cm2/s，TPP额定值是对个体皮肤二度烧伤进行模拟而测定的能量(cal/cm2)；
电弧试验按照ASTM F 1959/F 1959M-99进行。
织物以单层(表1中的织物)形式和以多层结构(表1中的服装)的外层的形式进行测试，所述多层结构还包含1)在非织造织物上的PTFE膜层合物中间层，非织造织物由85wt％ Nomex和15wt％Kevlar制成，比重为135g/m2[W.L.Gore and Associates公司(Delaware，U.S.A.)市售，商品名GORE-TEX.]，和2)间位芳族聚酰胺阻热层内层，比重140g/m2，衍缝在100wt％NomexN 307织物上，后者比重为110g/m2。
所得结果示于表1。在进行辐射对流加热联合试验和电弧试验时，织物小袋鼓胀。
                  表1
 经纱  纬纱
断裂强度      (N)伸长          (％)  139038.6  86036.4
抗撕裂性      (N)  72.8  95.5
洗涤后尺寸变化(％)  -1.0  -2.0
比重          (g/m2)        200
TPP(织物)痛苦记录时间(S)(time to record pain)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(10-2cal/g) 4.77.314.67.3
TPP(服装)痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 15.120.741.57.1
表1表示织物具有优良性能，特别是关于织物失效因子(FabricFailure Factor)(FFF)，其按下式定义：
FFF＝TPP(cal/cm2)/织物比重(g/m2)。
织物以单层进行试验，其FFF值为7.3×102cal/g，相同比重相同材料但是按照标准斜纹结构织造的相似织物的FFF值小于6.6×102cal/g。本领域的技术人员认为此值是种技术壁垒，市场上现有的、重量相似并且用类似材料做成的传统单层织物，永远不能突破。
织物以多层结构外层形式进行试验，其FFF值为7.1×102cal/g，类似的传统多层结构FFF值为5.2×102-6.7×102cal/g。
按照ASTM F 1959的电弧试验得到ATPV值为约9.5cal/cm2，在T恤衫上测定的烧穿能(EBT)为约12cal/cm2。
相同重量、相同材料但按照标准2/1斜纹结构织造的相似织物具有显著降低的ATPV值，为4.2cal/cm2-5.2cal/cm2，而在T恤衫上测定的相似EBT，为10cal/cm2-15cal/cm2。为获得9.5cal/cm2的ATPV值，按照标准2/1斜纹结构织造的织物的比重必须至少为365g/m2。
该试验证明，本发明织物尽管比重较低即具有良好防电弧性。
                      实施例2
按照实施例1制备具有不同尺寸正方形小袋的两层机织织物。
对于第一层，Y1用作纬纱，TY2用作经纱。
对于第二层，纬纱和经纱按下述制备：
将纤维混纺纱，由杜邦公司(Wilmington，Delaware，U.S.A.)市售，商品名：NomexN305，切断长度为5cm，组成如下：
75％着色聚间苯二甲酰间苯二胺(间位-芳族聚酰胺)1.7dtex短纤维；
23％聚对苯二甲酰对苯二胺(对位-芳族聚酰胺)纤维；和
2％碳芯聚酰胺皮抗静电纤维
以传统棉纤维加工设备环锭纺成两种类型短纤单纱(Y3和Y4)。
Y3线密度为Nm 60/1或167dtex，Z向捻度为930TPM，随后经蒸汽处理以稳定其折皱趋势。Y3用作纬纱。
Y4线密度为Nm 70/1或143dtex，Z向捻度为1005TPM，其随后经蒸汽处理以稳定其折皱趋势。
然后将两根Y4纱合股和加捻在一起。所得合股纱(TY4)的线密度为Nm 70/2或286dtex，S向捻度为700TPM。TY4用作经纱。
分别制备具有8×8，16×16和32×32mm的闭合正方形小袋的三种织造织物。三种织物为42根经纱/厘米(经纱)(21根经纱/厘米，每层)，48根纬纱/厘米(纬纱)(24根纬纱/厘米，每层)，比重200g/m2。对三种织物进行与实施例1相同的物理测试，除了电弧试验按照ASTMF 1959进行。
象实施例1那样，对织物以单层(表2中的织物)形式和以多层结构(表2中的服装)的外层的形式进行测试。
所得结果示于表2。织物小袋在经辐射和对流加热联合试验时发生鼓胀。
                                      表2
小袋尺寸  8×8mm  16×16mm  32×32mm
断裂强度      (N)伸长          (％)  经纱  纬纱  经纱  纬纱  经纱  纬纱
 110510.7  75012.1  107510.4  70011.1  10659.7  71011.4
抗撕裂性      (N)  81.0  97.0  78.7  113.2  80.2  115.8
洗涤后尺寸变化(％)  -0.5  -4.0  -0.0  -4.0  -0.0  -3.5
比重          (g/m2)        205          204        204
TPP(织物)痛苦记录时间  (s)二度烧伤      (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子  (102cal/g) 4.56.813.56.7 4.66.913.76.9 4.97.214.57.2
TPP(服装)痛苦记录时间  (s)二度烧伤      (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子  (102cal/g) 14.420.540.97.0 14.820.741.37.1 15.421.442.87.3
表2示出织物的优良性能，特别是关于FFF值，为6.7×102-7.2×102cal/g。相同比重、相同材料但按照标准2/1斜纹结构织造的相似织物的FFF值为6.6×102cal/g。
对织物以多层结构外层的形式进行测试，FFF值为7.0×102-7.3×102cal/g，而可比较的传统多层结构的FFF值为5.2×102～6.7×102cal/g。
表2还表明，小袋尺寸越大，就TPP试验而论的织物性能越好。
                        实施例3
采用与实施例2相同的材料制备具有不同尺寸正方形小袋的两层机织织物。两层通过将它们交替织造在一起，如此得到图2所示棋盘式设计，其中两个相邻小袋的同侧交替地由两种不同的独立的单层制成。织物按图6所描绘的结构织造。
分别制备具有8×8，16×16和32×32mm闭合正方形小袋的三种织造织物。这三种织物为42根经纱/厘米(经纱)(21根经纱/厘米，每层)，48根纬纱/厘米(纬纱)(24根纬纱/厘米，每层)，比重200g/m2。对三种织物进行与实施1相同的物理测试，除了电弧试验按照ASTM F1959进行。
象实施例1那样，对织物以单层(表3中的织物)形式和以多层结构(表3中的服装)的外层的形式进行测试。
所得结果示于表3。织物小袋在经幅射和对流加热联合试验时发生鼓胀。
                                           表3
小袋尺寸  8×8mm  16×16mm  32×32mm
 经纱  纬纱  经纱  纬纱  经纱  纬纱
断裂强度      (N)伸长          (％)  109010.8  72012.1  107510.3  70011.5  10709.6  69011.0
抗撕裂性      (N)  89.6  112.3  107.8  75.4  110.1  78.5
洗涤后尺寸变化(％)  -1.0  -4.5  -0.5  -4.5  -0.0  -4.5
比重          (g/m2)        205        203        200
TPP(织物)痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 4.66.913.86.9 4.77.114.27.1 4.97.314.67.3
TPP(服装)痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 14.220.340.77.0 14.820.841.67.1 15.321.643.37.4
表3示出织物的优良性能。棋盘式设计一般使织物在更长时间暴露在热和燃烧的情况下，是备改善的热和机械性能。
与实施例2类似，表3也说明，小袋尺寸越大，织物的就TPP试验而论的性能越好。
                      实施例4
按照实施例1制备具有正方形小袋的两层织造织物。
对于第一层，Y1用作纬纱，TY2用作经纱。
对于第二层，纬纱和经纱按下述制备：采用传统精纺短纤维加工设备，将100％Kevlar牵切纤维环锭纺成两种类型短纤维单纱(Y5和Y6)。
Y5的线密度为Nm 60/1或167dtex，Z向捻度为575TPM，其随后经蒸汽处理以便稳定其折皱趋势。Y5用作纬纱。
Y6的线密度为Nm 70/1或143dtex，Z向捻度为620TPM，其随后经蒸汽处理以便稳定其折皱趋势。
然后将两根Y6纱合股并加捻在一起。所得合股纱(TY6)的线密度为Nm 70/2或286dtex，S向捻度为600TPM。TY6用作经纱。
制备具有8×8封闭正方形小袋的机织织物。所得织物为42根经纱/厘米(经纱)(21根经纱/厘米，每层)、48根纬纱/厘米(纬纱)(24根纬纱/厘米，每层)、比重为200g/m2。对所得织物进行与实施例1相同的物理测试，除电弧试验按照ASTM F 1959进行。
象实施例1那样，对织物以单层(表4a织物)形式和以多层结构(表4a服装)的外层的形式进行测试。
所得结果示于表4a。织物小袋在经辐射和对流加热联合试验时发生鼓胀。
                         表4a
 经纱  纬纱
断裂强度      (N)伸长          (％)  304510.5  20808.7
抗撕裂性      (N)  208  294
洗涤后尺寸变化(％) -1.5 -2.5
比重          (g/m2)          208
TPP(织物)痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 4.67.014.17.0
TPP(服装)痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 16.723.446.98.0
表4a示出织物的优良性能，特别是作为多层结构中的外层，具有最高的FFF值8.0×102cal/g。织物的关于断裂强度和耐撕裂性方面的物理性能也是优良的。具有相同组分和比重的，但是按照标准单层结构织造的织物所示性能可能近似本织物的一半。
对织物以单层形式按照TATE(在热暴露之后拉伸)方法进行测试：
TATE方法基于按照标准ISO 5081断裂强度和伸长(条样法)的测定，其中在TPP暴露2秒和4秒后，热通量校正为2.0cal/cm2/sec。
测试条件为：
测试机器：    等速牵引(CRT)，具有测力传感器2000N
隔距：        200±1mm
样品宽：      50±0.5mm
牵引速度：    100mm/min
所得结果总结在表4b中。
                  表4b
 0s  2s  4s
断裂强度断裂伸长 N％  27809.4  239510.1  8957.3
现在欧洲使用的作为消防员翻面外套的外层的传统织物在4秒后的重量归一化TATE值(TATE值除以织物比重)为1.8Ng-1cm2-3.3Ng-1cm2，而本实施例织物的值为约4.5Ng-1cm2。这清楚说明，本织物特别适于作消防员防护服外层。
                       实施例5
按照实施1中制备具有正方形小袋的两层织造织物。
对于第一层，纬纱和经纱按照下述制备：采用传统精梳短纤维加工设备，将50％Kevlar和50％Nomex长的短纤维的混纺纱环锭纺成两种类型短纤维单纱(Y7和Y8)。
Y7的线密度为Nm 60/1或167dtex，Z向捻度为575TPM，其随后经蒸汽处理以便稳定其折皱趋势。Y7用作纬纱。
Y8的线密度为Nm 70/1或143dtex，Z向捻度为620TPM，其随后经蒸汽处理以便稳定其折皱趋势。
然后将两根Y8纱线合股并加捻在一起。所得合股纱(TY8)的线密度为Nm 70/2或286dtex，S向捻度为600TPM。TY8用作经纱。
对于第二层Y5用作纬纱，TY6用作经纱。
制备具有8×8闭合正方形小袋的织造织物。该织物为42根经纱/厘米(经纱)(21根经纱/厘米，每层)，48根纬纱/厘米(纬纱)(24根纬纱/厘米，每层)，比重200g/m2。对该织物进行与实施例1相同的物理测试。象实施例1那样对该织物以单层(表5a中的织物)形式和以多层结构的外层形式(表5a中的服装)进行测试。
所得结果示于表5a。织物小袋在经辐射和对流和热联合试验和电弧试验时发生鼓胀。
                         表5a
 经纱  纬纱
断裂强度      (N)伸长          (％)  357510.9  29406.4
抗撕裂性      (N)  249  343
洗涤后尺寸变化(％)  -1.5  -1.5
比重          (g/m2)          210
 TPP单层痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 4.36.713.56.7
TPP服装痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 15.521.442.97.3
表5a示出织物的优良热性能，特别是多层结构的外层FFF为7.3×102cal/g。诸如断裂强度和抗撕裂性等织物物理性能也是优良的。
按照ASTM F 1959的电弧试验，对T恤衫所测定的EBT为约22cal/cm2，这样证明，该织物防电弧性能优良。
相同比重、相同材料但是按照标准2/1斜纹结构织造的相似织物具有显著降低的EBT值，为10cal/cm2-15cal/cm2。
对织物以单层形式按照在实施例4中叙述的TATE方法进行测试。
所得结果总结在表5b中。
                   表5b
 0s  2s  4s
断裂强度断裂伸长 N％  360010.7  336010.3  8907.4
现在欧洲使用的作为消防员翻面外套的外层的传统织物，4秒后重量归一化TATE值(TATE值除以织物比重)为1.8Ng-1cm2-3.3Ng-1cm2，而本实施例织物的值为约4.5Ng-1cm2。这清楚说明，本织物特别适于作消防员防护服外层。
                       实施例6
按照实施例1制备具有正方形小袋的双层织造织物。
220dtex的NomexT 430长丝纱(Y9)用作第一层纬纱和经纱。
第二层纬纱和经纱按下述制备：
将纤维混纺纱，在杜邦公司(Wilmington，Delaware，U.S.A.)市售，商品名NomexE502，切断长度5cm，组成如下：
93wt％半结晶原色聚间苯二甲酰间苯二胺(间位芳族聚酰胺)1.4dtex短纤维；
5wt％聚对苯二甲酰对苯二胺(对位芳族聚酰胺)纤维；和
2wt％碳芯聚酰胺皮抗静电纤维
以传统棉纤维加工设备环锭纺成两种类型短纤维单纱(Y10和Y11)。
Y10线密度为Nm 60/1或167dtex，Z向捻度为850TPM，其随后经蒸汽处理以便稳定其折皱趋势。Y10用作纬纱。
Y11线密度为Nm 70/1或143dtex，Z向捻度为920TPM，Y11随后经蒸汽处理以便稳定其折皱趋势。然后将两根Y11纱合股并加捻在一起。所得合股加捻纱(TY11)线密度Nm 70/2或286dtex，S向捻度为650TPM。TY11用作经纱。
将Y10和TY11织造成具有尺寸为32mm闭合正方形小袋的织造织物。织造织物为42根经纱/厘米(经纱)(21根经纱/厘米，每层)，48根纬纱/厘米(纬纱)(24根纬纱/厘米，每层)，比重210g/m2。对织物进行与实施例1相同的物理测试，除了电弧实验按照ASTM F 1959进行。
所得结果示于表6。织物小袋经辐射对流加热联合试验时发生鼓胀。
                         表6
 经纱  纬纱
断裂强度      (N)伸长          (％)  135031.5  117027.4
抗撕裂性      (N)  120.2  118.2
洗涤后尺寸变化(％)  -1.0  -3.0
比重          (g/m2)          210
TPP单层痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 4.47.414.97.1
TPP服装痛苦记录时间(s)二度烧伤    (s)TPP额定值(cal/cm2)织物失效因子(102cal/g) 16.322.945.77.7
表6说明织物以单层形式和以多层结构外层形式均具有优良热性能。织物的诸如断裂强度和抗撕裂性等物理性能也是优良的。该织物特别适用于制造竞赛用套装，原因在于其目视美感(真丝外观)和其优良的防护-质轻比。
本织物现已达到与总比重为400g/m2以上的传统单层织物相同的性能。

Claims (24)

1.用于单层防护服或防护服外层的耐热、抗燃和防电弧织物(1)，其特征在于：所述织物包含至少两个独立的单层(2，3)，每层包含经纱和纬纱系统，该至少两个独立的单层(2，3)在预定位置组合在一起，如此构成具有S1侧和S2侧的小袋，该至少两个独立的单层(2，3)的经纱和纬纱系统基于下述独立选择的材料：芳族聚酰胺纤维和长丝、聚苯并咪唑纤维和长丝、聚酰胺酰亚胺纤维和长丝、聚对苯亚苯基苯并双噁唑纤维和长丝、酚醛纤维和长丝、三聚氰胺纤维和长丝、天然纤维和长丝、合成纤维和长丝、人造纤维和长丝、玻璃纤维和长丝、碳纤维和长丝、金属纤维和长丝，以及其复合材料。
2.权利要求1的织物(1)，其中至少两个独立的单层(2，3)的经纱和纬纱系统彼此独立地基于单丝纱，复丝纱，短纤纱和包芯纱。
3.权利要求1或2的织物(1)，其中至少两个独立的单层(2，3)的经纱和纬纱系统彼此独立地是单纱，加捻纱和混合纱。
4.权利要求3的织物(1)，其中至少两个单层(2，3)的经纱和纬纱系统彼此独立地包含单纱和加捻纱，这些纱包含芳族聚酰胺纤维、芳族聚酰胺单丝、芳族聚酰胺复丝或由芳族聚酰胺和聚苯并咪唑构成的复合纤维。
5.权利要求3或4的织物(1)，其中至少两个单层(2，3)的经纱系统彼此独立地包含含芳族聚酰胺单丝或芳族聚酰胺复丝的单纱和加捻纱，和纬纱系统彼此独立地和交替顺序地包含芳族聚酰胺单丝的单纱或加捻纱或者芳族聚酰胺复丝的单纱或加捻纱。
6.权利要求5的织物(1)，其中至少两个单层(2，3)的纬纱系统彼此独立地和交替顺序地包含至少两种不同的芳族聚酰胺长丝单纱和加捻纱。
7.前述权利要求中任何一项的织物(1)，其由两个独立的单层(2，3)组成。
8.权利要求7的织物(1)，其中两个独立的单层(2，3)包含选自聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺及其混合物的芳族聚酰胺纤维。
9.权利要求8的织物(1)，其中两个单层之一完全由聚对苯二甲酰对苯二胺制成。
10.权利要求7～9中任何一项的织物(1)，其中两个独立的单层(2，3)由相同材料制成。
11.权利要求7～9中任何一项的织物(1)，其中每个独立的单层(2，3)由具有不同方向性热收缩的材料制成。
12.权利要求7～11中任何一项的织物(1)，其中两个独立的单层(2，3)以在预定位置彼此交叉的方式编织在一起，以致两个相邻小袋的同侧(S1或S2)由两个不同的独立单层(2，3)交替构成。
13.权利要求7～12中任何一项的织物(1)，其中两个独立的单层(2，3)在预定位置组合在一起，从而构成闭合的相邻小袋。
14.权利要求13的织物(1)，其中闭合的相邻小袋是正方形的。
15.前述权利要求中任何一项的织物(1)，其中小袋的每一侧为5-50mm。
16.权利要求15的织物(1)，其中小袋的每一侧为8-32mm。
17.前述权利要求中任何一项的织物(1)，其比重为100g/m2-900g/m2。
18.权利要求17的织物(1)，其比重为170-320g/m2。
19.前述权利要求中任何一项的织物(1)，其中填料纱位于至少两个独立的单层(2，3)之间。
20.耐热、抗燃和防电弧的服装，包含由至少一层根据权利要求1-19中任何一项的织物(1)制成的结构。
21.权利要求20的服装，包含内层，任选的由透气防水材料制成的中间层，和由根据权利要求1-19中任何一项的织物构成的外层。
22.按照权利要求20或21的服装，其中织物(1)由两个独立的单层(2，3)构成，前者位于服装结构的内部，而后者位于服装结构外部，位于内部的独立单层的尺寸热收缩小于位于外部的独立单层的尺寸热收缩。
23.权利要求22的服装，其中两个独立的单层包含聚对苯二甲酰对苯二胺，位于内部的层包含至少与位于外部的层相同量的聚对苯二甲酰对苯二胺。
24.权利要求23的服装，其中位于内部的层完全由聚对苯二甲酰对苯二胺制成。
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