專利名稱：用于防護(hù)服裝的阻燃織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
眾所周知，阻燃織物特別是由阻燃纖維制成的那些可用以提供防護(hù)以免暴露于火焰中。常規(guī)實(shí)踐是消防隊員穿戴在危險情形下將保護(hù)使用者免受火焰影響的衣服。預(yù)期該衣服防止穿著使用者的皮膚直接暴露于火焰，由此降低遭受燃燒損傷的危險。需要防護(hù)免受火焰影響 的其他職業(yè)包括警察和治安人員、軍事人員、天然氣與石油エ業(yè)的工人、焊接工人、金屬エ業(yè)工人和可能在高壓設(shè)施上工作的公共事業(yè)工人。非常希望在這些應(yīng)用中使用的織物穿著舒適，物理性能良好且審美上適合任務(wù)-彩色外觀和感覺。使用個人防護(hù)服裝的工人通常在具有導(dǎo)致高能量消耗的高工作負(fù)荷的高應(yīng)カ環(huán)境中工作。這導(dǎo)致在衣服內(nèi)產(chǎn)生熱和濕氣。非常希望用于構(gòu)造衣服的織物能夠散發(fā)熱和濕氣以防止使使用者變熱。允許熱和濕氣逸散的織物生產(chǎn)穿戴感覺更舒適以及還延長可在不超過最大生理應(yīng)激水平下達(dá)到的工作時間的衣服。眾所周知，與合成纖維相比，纖維素纖維可賦予增強(qiáng)的舒適性。這是因?yàn)槔w維素纖維為親水的且吸收濕氣和液態(tài)水?？刂扑诳椢镏械倪\(yùn)動和分布是纖維素纖維的固有性質(zhì)。在預(yù)定的應(yīng)用中，預(yù)期織物不受它們所經(jīng)受的所有活動的影響。這意味著它們需要具有高撕裂強(qiáng)度、高耐磨性和良好的耐鉤絲性?？椢镞€需要在持續(xù)的使用和維護(hù)期內(nèi)保持其外觀。因此，織物需要可洗滌且具有良好的洗滌穩(wěn)定性、低皺縮性、良好的起毛起球性能和良好的對洗滌和光的色牢度。用個人防護(hù)服裝裝備工人的組織機(jī)構(gòu)通常要求衣服符合組織機(jī)構(gòu)的企業(yè)風(fēng)格。還有許多情況，其中衣服的顔色對于其功能是重要的，諸如供防暴警察用的黒色、高能見度的黃色、供消防隊員用的橙色或緑色。因此，非常希望用于這些應(yīng)用的織物可容易地染成寬范圍的顏色且提供優(yōu)良的牢固性能。
現(xiàn)有技術(shù)紡織品材料在其耐火焰且因此保護(hù)下面的材料的能力方面顯著不同。由天然纖維制成和由合成纖維制成的大多數(shù)織物在暴露于火焰時會燃燒。燃燒速率和易燃性主要由制成纖維的聚合物的化學(xué)性質(zhì)和織物構(gòu)造決定。諸如纖維素、聚酯和尼龍的許多聚合物易于燃燒?？椢镌街?，燃燒速率越小。羊毛是最常見的纖維，其在某種程度上具有阻燃性質(zhì)-重質(zhì)羊毛織物不易于燃燒且用于消防隊員服裝中?？赏ㄟ^對織物施用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)品來處理織物以使其阻燃。頭種阻燃處理的織物使用諸如氫氧化鋁、三氧化銻和硼酸鹽的無機(jī)鹽來使棉織物阻燃。這些是有效的，但沒有耐洗滌性。通過接枝或形成網(wǎng)絡(luò)而通過反應(yīng)結(jié)合到棉上的有機(jī)含磷化合物更耐久且廣泛使用。兩種最主要的商標(biāo)名稱為Proban 和Pyrovatex 。雖然這些精整劑耐久,但它們會因嚴(yán)苛的化學(xué)處理而被除去且精整劑的含量隨著洗滌周期的次數(shù)而降低。精整劑應(yīng)用對于織物具有不利的變硬影響。該類型織物用于防護(hù)以免受火焰影響。頭種所生成的阻燃人造纖維通過粘膠法制得。在擠出纖維之前將高粘度液態(tài)阻燃添加劑分散在紡紗溶液中。該液體通過物理手段作為非常小的氣泡捕獲在纖維素中。產(chǎn)生有效的阻燃纖維，而添加劑可通過重復(fù)洗滌除去。纖維的強(qiáng)度隨所包含的添加劑的量成比例地降低。由于安全憂慮該添加劑自市場退出且該纖維的生產(chǎn)被中斷。改善的阻燃粘膠纖維可通過使用固態(tài)顏料阻燃劑來生產(chǎn)。該類型的纖維將被稱為阻燃粘膠纖維。將顏料磨細(xì)且在擠出纖維之前將其與紡紗溶液混合。產(chǎn)生不溶性顆粒添加劑在纖維中的分散體。纖維的強(qiáng)度隨所包含的添加劑的量成比例地降低。在纖維中的所有纖維素都含有ー些添加劑且該添加劑不能通過洗滌或正常的織物染色或精整方法除去。因此，該方法產(chǎn)生固有地阻燃的纖維。眾所周知的該類纖維為Visil ，其含有ニ氧化硅顔料阻燃劑。進(jìn)ー步的改善可通過在用以生產(chǎn)莫代爾纖維的紡紗溶液中加入固態(tài)顏料阻燃劑 來實(shí)現(xiàn)。該莫代爾方法為設(shè)計用來生產(chǎn)具有比正常粘膠纖維高的強(qiáng)度和高的濕模量的纖維的改進(jìn)的粘膠法。含有阻燃顔料的所得纖維固有地阻燃。其強(qiáng)度比通過粘膠法生成的纖維高且得到具有較高強(qiáng)度和較佳穩(wěn)定性的織物。該類型的纖維被稱為阻燃莫代爾，但應(yīng)注意，該纖維的性質(zhì)不符合莫代爾纖維的BISFA定義。供這類纖維用的已證實(shí)的阻燃顏料為有機(jī)磷化合物，且優(yōu)選的顏料為Exolith (2’ -氧基雙[5，5- ニ甲基-1，3，2- ニ氧雜磷雜環(huán)己烷]2，2’ ニ硫化物)
以100%形式的阻燃莫代爾僅在服裝領(lǐng)域的少數(shù)應(yīng)用如金屬化織物或作為兩種或更多種紗線的混合物的織物中使用。就阻燃莫代爾本身來講，與其他產(chǎn)品相比，其性能在許多方面都不適宜。同樣地，可以使萊賽爾((Lyocell))纖維阻燃。由于不同的制造條件，通常不同的顔料為合適的。該類型的纖維將被稱為萊賽爾阻燃。生產(chǎn)阻燃纖維的一種供選的方法為使由其制成纖維的聚合物改性以使其固有地阻燃，但仍然可以形成纖維。存在這類纖維的許多實(shí)例，但在個人防護(hù)服裝中使用的最主要的種類為間芳族聚酰胺、對芳族聚酰胺、聚苯并咪唑(PBI)、阻燃聚酯和改性聚丙烯腈(Modacrylic)。阻燃纖維常?？梢元?dú)自使用來制成功能良好的織物。它們也可以彼此混紡以及與非阻燃纖維混紡使用來生產(chǎn)織物。這類混紡織物可具有為各組分纖維的性質(zhì)的組合的性質(zhì)。存在許多可在市場上得到的阻燃織物。在個人防護(hù)服裝中最廣泛使用的有阻燃精整的100%棉；阻燃精整的棉/聚酰胺混紡物(通常85/15);阻燃精整的聚酯/棉混紡物(通常50/50);改性聚丙烯腈/棉混紡物(通常55/45);改性聚丙烯腈/棉/芳族聚酰胺混紡物(通常25/25/50);改性聚丙烯腈/萊賽爾/芳族聚酰胺混紡物(通常25/25/50)；100%間芳族聚酰胺；間芳族聚酰胺/對芳族聚酰胺混紡物(通常80/20);間芳族聚酰胺/阻燃莫代爾混紡物(通常70/30)。這些織物各自具有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這點(diǎn)可從實(shí)施例2中的表2看出。由衣服制造者和規(guī)格制定者使用的織物選擇方法基于綜合性能的判斷和以危險分析為基礎(chǔ)的需要水平。沒有ー種織物滿足理想織物的所有標(biāo)準(zhǔn)。
阻燃處理的棉和棉混紡織物提供弱至中等的性能、還可以的舒適感、相對容易的加工性且為最便宜。改性聚丙烯腈混紡物提供還可以的性能，但舒適感差且花費(fèi)更多。芳族聚酰胺織物提供良好的性能和洗滌性能，但不舒適且昂貴。向芳族聚酰胺織物中加入阻燃莫代爾改善其綜合性能且降低成本。這些織物各自在ー個或多個方面具有缺點(diǎn)。單ー的織物無一能在合理的成本下提供良好的全面性能、舒適感、可加工性和護(hù)理性質(zhì)。這是本發(fā)明的目標(biāo)。目的
本發(fā)明的目的在于生產(chǎn)用于個人防護(hù)服裝中的織物，其解決了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。所述織物在使用者的安全性方面應(yīng)當(dāng)顯示優(yōu)異的性能，而與當(dāng)前產(chǎn)品相比具有較低的成本和較好的舒適性和美觀性，從而保證由其制成的衣服對于預(yù)定應(yīng)用具有所有需要的性能。市場上的當(dāng)前產(chǎn)品在保護(hù)使用者方面性能良好，但它們價格昂貴，這意味著其使·用受到限制。它們至少部分地由具有差舒適性和美觀性的纖維制成且它們由于染色性差可能難以生產(chǎn)。需要將賦予以下特性的織物
防護(hù)作用
〇產(chǎn)品的使用期限固有地阻燃 〇在暴露于火焰之后立即觸摸涼爽
〇很好的破開(break open)特性；即使在暴露于火焰之后織物也完整無損 〇很好的熱和火焰隔離性 機(jī)械性能耐久性
〇極高的抗撕裂性 〇低起毛起球性 〇優(yōu)異的磨損性 生理學(xué)性能
〇給出更有效的涼爽的較佳熱性質(zhì) 〇改善的使用者的生理學(xué)性能 舒適性
〇較高且較快的吸濕性 〇較好的短期吸水能力 〇觸摸涼爽 可加工性
〇織物可以匹染 〇極高的色牢度 〇能實(shí)現(xiàn)寬范圍的顔色
〇織物可使用還原染料體系或活性染料體系印刷 洗滌性能
〇洗滌穩(wěn)定性 O低縮水性 環(huán)境/可持續(xù)性
O纖維符合 ΚΟΤΕΧ標(biāo)準(zhǔn)100O纖維高度持久。描述
本發(fā)明的產(chǎn)物為用于個人防護(hù)服裝中的阻燃織物，其對火焰或其他熱源提供高水平的防護(hù)，其特征在于其由為阻燃纖維素纖維與耐高溫聚合物纖維的混紡物的主要紗線和為含有連續(xù)合成長絲紗的加捻紗的次要紗線的混合物制成。所述主要紗線的配混比優(yōu)選為70-90%阻燃纖維素纖維和10-30%耐高溫聚合物纖維，更優(yōu)選80-90%阻燃莫代爾和10-20%耐高溫聚合物纖維。主要紗線的阻燃纖維素纖維為已經(jīng)在纖維生產(chǎn)期間或之后通過加入阻燃劑使其阻燃的纖維素纖維。主要紗線的阻燃纖維素纖維選自阻燃莫代爾、阻燃粘膠纖維和阻燃萊賽爾。更具·體地講，主要紗線的阻燃纖維素纖維為阻燃莫代爾纖維。所述耐高溫聚合物纖維選自對芳族聚酰胺、間芳族聚酰胺和PBI以及這些纖維的混紡物。優(yōu)選所述耐高溫聚合物纖維為對芳族聚酰胺纖維。所述次要紗線為含有連續(xù)合成長絲紗的加捻紗。在一個實(shí)施方案中，所述次要紗線僅由連續(xù)合成長絲紗組成。在另ー實(shí)施方案中，所述次要紗線由與具有與在相應(yīng)織物中使用的主要紗線相同的組成的紗線加捻的連續(xù)合成長絲紗組成。在本文所述的所有實(shí)施方案中，所述合成長絲紗選自PA6、PA6. 6、PES和芳族聚酰胺長絲紗。優(yōu)選在次要紗線中的連續(xù)合成長絲紗為PA6長絲紗，且特別優(yōu)選為高強(qiáng)度的PA6長絲。更具體地講，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的產(chǎn)物為由主要紗線加次要紗線組成的織物，所述主要紗線為阻燃莫代爾和對芳族聚酰胺或間芳族聚酰胺或這兩種芳族聚酰胺的混紡物的混紡物，所述次要紗線為加捻的100%連續(xù)長絲聚酰胺(尼龍)。所述織物可為機(jī)織或針織的。更具體地講，在另ー優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的產(chǎn)物為由主要紗線加次要紗線組成的織物，所述主要紗線為阻燃莫代爾和對芳族聚酰胺或間芳族聚酰胺或這兩種芳族聚酰胺的混紡物的混紡物，所述次要紗線為使連續(xù)聚酰胺(尼龍)長絲和為阻燃莫代爾和對芳族聚酰胺或間芳族聚酰胺的混紡物或?yàn)樽枞寄鸂柵c這兩種芳族聚酰胺的混紡物的紗線加捻在一起的產(chǎn)物。甚至更具體地講，在該實(shí)施方案中的次要紗線為連續(xù)長絲聚酰胺(尼龍)紗線與具有與主要紗線相同的組成的紗線加捻在一起的產(chǎn)物。所述織物可為機(jī)織或針織的。所述機(jī)織織物具有主要由主要紗線構(gòu)成的經(jīng)紗和緯紗，其中例如在經(jīng)紗和緯紗中每第六根線由次要紗線替換以給出次要紗線的網(wǎng)格圖形。具體地講，將其構(gòu)造以使得次要紗線在經(jīng)紗和緯紗中以每4-20根紗線、優(yōu)選每5-8根紗線的頻率出現(xiàn)以給出次要紗線的網(wǎng)格圖形。緯紗針織織物具有約五橫列主要紗線和一橫列次要紗線。所述織物具有卓越的可燃性和防護(hù)性能。其在暴露于火焰時不會燃燒，不會破開且繼續(xù)提供對火焰的障壁。先前這僅對于更加昂貴的織物如PBI、100%對芳族聚酰胺或Lenzing FR/間芳族聚酰胺混紡物和基于無機(jī)物的纖維才是可能的。所有這些都用具有比具有類似性能的其他織物低的生產(chǎn)成本的織物實(shí)現(xiàn)且所述織物由于高比例的纖維素纖維而更加舒適。
主要紗線通過使用諸如環(huán)錠紡紗、開端式紡紗、渦流紡紗、精梳毛紡、半精梳毛紡的傳統(tǒng)技術(shù)或在紡紗エ業(yè)中使用的這些技術(shù)的任何變體而由短纖維生產(chǎn)。用于主要紗線的纖維的短纖維長度可為35mm-160mm且優(yōu)選為75_110mm。該短纖維長度需要適合所選擇的紡紗系統(tǒng)。所 述次要紗線優(yōu)選具有與主要紗線的紗線支數(shù)類似的紗線支數(shù)。然而，取決于目標(biāo)應(yīng)用所需要的撕裂強(qiáng)度，次要紗線可能比主要紗線細(xì)或粗。在織物中使用的纖維和長絲的線密度(=纖度)將視預(yù)定應(yīng)用而選擇。通常，其在這類紡織品應(yīng)用通常使用的范圍內(nèi)。該線密度將取決于用于主要紗線的紡紗系統(tǒng)。在紡主要紗線之前的準(zhǔn)備過程期間，將阻燃莫代爾纖維和對芳族聚酰胺纖維按所需要的比例共混在一起。主要紗線為這兩種纖維的均勻混紡物，對芳族聚酰胺纖維良好地分散在整個最終紗線中。該共混可在纖維開松期間、在梳理期間或在絲條拉伸期間進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的主要紗線的配混比優(yōu)選為70-90%阻燃莫代爾和10-30%對芳族聚酰胺，更優(yōu)選80-90%阻燃莫代爾和10-20%對芳族聚酰胺。在該紗線中對芳族聚酰胺纖維的比例可為至高30%，但織物的成本隨著對芳族聚酰胺的含量増加而增加，而其性能對于適用標(biāo)準(zhǔn)沒有明顯增加。選擇機(jī)織織物的織物重量、構(gòu)造和織法以獲得具有應(yīng)用所需要的類型和性質(zhì)的織物。例如，織物構(gòu)造可為平紋編織、斜紋、席紋、緞紋、緯面緞紋或適合防護(hù)服裝應(yīng)用的任何其他編織構(gòu)造。對于針織織物，緯平、凸紋或任何其他合適的織物構(gòu)造都是可能的。該織物可為用于襯衫衣料應(yīng)用的輕質(zhì)(即，每單位面積的重量為100-150g/m2)的平紋編織物。其可以為用于褲子的中等重量(即，每單位面積的重量為150-230g/m2)的斜紋編織物。其也可為用于外套及其他外衣的重質(zhì)(即，每單位面積的重量為230-350g/m2)的斜紋編織物。本發(fā)明的基本原理可結(jié)合到各種織物中。其與織法或構(gòu)造無關(guān)，條件是使用紗線的正確的混紡物和配置(arrangement)。僅格外輕質(zhì)的織物(小于100g/m2)不會表現(xiàn)出本發(fā)明的益處。本發(fā)明的用途
本發(fā)明的產(chǎn)物意欲在存在暴露于火焰的危險的情形中用作個人防護(hù)的衣服的基本組件之一。該織物用以制造覆蓋使用者的身體以防皮膚暴露于火焰或可能導(dǎo)致?lián)p傷的其他熱源的衣服。衣服通常通過將織物的切成型部件縫合在一起而將它們組裝來制成。本發(fā)明的產(chǎn)物可為在制造衣服中使用的僅有的織物或者可為衣服的ー個組件，其他組件由不同設(shè)計和目的的織物組成。其也可以通過在切供衣服組合件用的成型部件之前層壓來與其他織物組
ム
ロ ο本發(fā)明的產(chǎn)物可作為在衣服內(nèi)側(cè)上的織物層使用。其可以作為在衣服外側(cè)上的層使用或者其可以作為在兩種或更多種其他織物之間的內(nèi)組件使用。其也可用以提供在衣服中的多于ー層。例如，其可以作為衣服的內(nèi)層或作為衣服的外層使用，其中在該內(nèi)層與該外層之間具有阻燃填料第三層。本發(fā)明的產(chǎn)物可用以生產(chǎn)對火焰的防護(hù)是主要目的的所有類型的衣服。其可用于外套、外衣、褲子、襯衫、毛線衫和工作服、運(yùn)動衫、T恤、襪子、圍裙、手套和長手套、用于頭部防護(hù)的外罩、其他頭飾和可出于保護(hù)穿戴者免受火焰影響的目的而穿戴的任何其他衣服。該織物也可用于其他制品中，該制品用以對人或資產(chǎn)提供防護(hù)作用以免暴露于火焰，諸如鞋和靴組件、電焊遮光罩、防火幕、帳篷、睡袋、防水布和整體或部分地由織物制成的任何其他類似的制品。用于預(yù)定應(yīng)用的有色織物優(yōu)選通過使用紡前染色纖維(spun dyed fires)通過匹染或通過印刷來獲得，但通常所有染色技術(shù)都適用。實(shí)施例I
斜紋編織織物由以下組分編織
主要紗線Nm 50/2精紡短纖紗，其中90%的纖維為3. 3dtex Lenzing FR (1/3具有75mm的短纖維長度且2/3具有90mm的短纖維長度)和10%的纖維為I. 7 dtex IOOmm短纖維長度的對芳族聚酰胺。Lenzing FR 為自Lenzing AG, Austria購得的阻燃莫代爾纖維，其根據(jù)莫代爾方法(參見AT-A 1371/2009)生產(chǎn)且其含有作為阻燃顏料的Exolith 。這兩種纖維組分在準(zhǔn)備加工期間在牽伸絲條的過程中混紡在一起；
次要紗線次要紗線通過將主要紗線與235dtex 34長絲尼龍6. 6高強(qiáng)度連續(xù)長絲紗加捻在一起來形成。所得紗線具有Nm 50/2的紗線支數(shù)?？椢锝?jīng)紗支數(shù)為30根線/厘米。緯紗支數(shù)為26根線/厘米。在經(jīng)紗中，配置該雙組分紗線以使得5根鄰近的紗線為主要紗線且第六根紗線為次要紗線,這貫穿經(jīng)紗的整個寬度重復(fù)。緯紗與經(jīng)紗以連續(xù)五根紗線為主要紗線且第六根紗線為次要紗線、貫穿平織布的長度重復(fù)的方式交錯。所得織物的単位面積質(zhì)量為250g/m2。次要紗線形成矩形柵格圖形，其可以在織物的全部兩個表面上見到。所得織物在正常大氣條件下無法點(diǎn)燃。在暴露于直接在織物的表面處的火焰時，織物燒焦但保持其結(jié)構(gòu)且繼續(xù)充當(dāng)火焰障壁。在織物中沒有形成孔。在根據(jù)EN ISO 15025試驗(yàn)時織物的續(xù)燃和陰燃在經(jīng)向上為O秒且在緯向上為O秒。撕裂試驗(yàn)結(jié)果如下，在表I中與在個人防護(hù)服裝中使用的一些其他產(chǎn)品相比較。表ト織物性能結(jié)果
權(quán)利要求
1.用于個人防護(hù)服裝中的阻燃織物，其對火焰或其他熱源提供高水平的防護(hù)，其特征在于其由為阻燃纖維素纖維與耐高溫聚合物纖維的混紡物的主要紗線和為含有連續(xù)合成長絲紗的加捻紗的次要紗線的混合物制成。
2.權(quán)利要求I的織物，其中所述主要紗線的配混比優(yōu)選為70-90%阻燃纖維素纖維和.10-30%耐高溫聚合物纖維，更優(yōu)選為80-90%阻燃莫代爾(Modal)和10-20%耐高溫聚合物纖維。
3.權(quán)利要求I的織物，其中所述主要紗線的阻燃纖維素纖維為已經(jīng)在纖維生產(chǎn)期間或之后通過加入阻燃劑使其阻燃的纖維素纖維。
4.權(quán)利要求I的織物，其中所述主要紗線的阻燃纖維素纖維選自阻燃莫代爾、阻燃粘膠纖維和阻燃萊賽爾(Lyocell)。
5.權(quán)利要求I的織物，其中所述主要紗線的阻燃纖維素纖維為阻燃莫代爾纖維。
6.權(quán)利要求I的織物，其中所述耐高溫聚合物纖維選自對芳族聚酰胺、間芳族聚酰胺、PBI和這些纖維的混紡物。
7.權(quán)利要求I的織物，其中所述耐高溫聚合物纖維為對芳族聚酰胺纖維。
8.權(quán)利要求I的織物，其中所述次要紗線僅由加捻的連續(xù)合成長絲紗組成。
9.權(quán)利要求I的織物，其中所述次要紗線由與具有與在相應(yīng)織物中使用的主要紗線相同的組成的紗線加捻在一起的連續(xù)合成長絲紗組成。
10.權(quán)利要求I的織物，其中所述連續(xù)合成長絲紗選自PA6、PA6.6、PES和芳族聚酰胺長絲紗。
11.權(quán)利要求I的織物,其中所述連續(xù)合成長絲紗為PA6長絲紗。
12.權(quán)利要求I的機(jī)織織物，其中所述織物構(gòu)造成使得所述第二紗線在經(jīng)紗和緯紗中以每4-20根紗線、優(yōu)選每5-8根紗線的頻率出現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明的產(chǎn)物為用于個人防護(hù)服裝中的阻燃織物，其對火焰或其他熱源提供高水平的防護(hù)，其特征在于其由為阻燃纖維素纖維與耐高溫聚合物纖維的混紡物的主要紗線和為含有連續(xù)合成長絲紗的加捻紗的次要紗線的混合物制成。
文檔編號D04B1/14GK102666954SQ201080060058
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者A.格斯泰特納, T.伯羅, U.馬特斯 申請人:連津格股份公司