用于防護服裝的阻燃織物的制作方法

專利名稱：用于防護服裝的阻燃織物的制作方法
技術領域：
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以免暴露于火焰中。常規實踐是消防隊員穿戴在危險情形下將保護使用者免受火焰影響的衣服。預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。需要防護免受火焰影響 的其他職業包括警察和治安人員、軍事人員、天然氣與石油エ業的工人、焊接工人、金屬エ業工人和可能在高壓設施上工作的公共事業工人。非常希望在這些應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-彩色外觀和感覺。使用個人防護服裝的工人通常在具有導致高能量消耗的高工作負荷的高應カ環境中工作。這導致在衣服內產生熱和濕氣。非常希望用于構造衣服的織物能夠散發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穿戴感覺更舒適以及還延長可在不超過最大生理應激水平下達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的舒適性。這是因為纖維素纖維為親水的且吸收濕氣和液態水。控制水在織物中的運動和分布是纖維素纖維的固有性質。在預定的應用中，預期織物不受它們所經受的所有活動的影響。這意味著它們需要具有高撕裂強度、高耐磨性和良好的耐鉤絲性。織物還需要在持續的使用和維護期內保持其外觀。因此，織物需要可洗滌且具有良好的洗滌穩定性、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。用個人防護服裝裝備工人的組織機構通常要求衣服符合組織機構的企業風格。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用的織物可容易地染成寬范圍的顏色且提供優良的牢固性能。
現有技術紡織品材料在其耐火焰且因此保護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性質和織物構造決定。諸如纖維素、聚酯和尼龍的許多聚合物易于燃燒。織物越重，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-重質羊毛織物不易于燃燒且用于消防隊員服裝中。可通過對織物施用適當的化學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。通過接枝或形成網絡而通過反應結合到棉上的有機含磷化合物更耐久且廣泛使用。兩種最主要的商標名稱為Proban 和Pyrovatex 。雖然這些精整劑耐久,但它們會因嚴苛的化學處理而被除去且精整劑的含量隨著洗滌周期的次數而降低。精整劑應用對于織物具有不利的變硬影響。該類型織物用于防護以免受火焰影響。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。產生有效的阻燃纖維，而添加劑可通過重復洗滌除去。纖維的強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被中斷。改善的阻燃粘膠纖維可通過使用固態顏料阻燃劑來生產。該類型的纖維將被稱為阻燃粘膠纖維。將顏料磨細且在擠出纖維之前將其與紡紗溶液混合。產生不溶性顆粒添加劑在纖維中的分散體。纖維的強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。進ー步的改善可通過在用以生產莫代爾纖維的紡紗溶液中加入固態顏料阻燃劑 來實現。該莫代爾方法為設計用來生產具有比正常粘膠纖維高的強度和高的濕模量的纖維的改進的粘膠法。含有阻燃顔料的所得纖維固有地阻燃。其強度比通過粘膠法生成的纖維高且得到具有較高強度和較佳穩定性的織物。該類型的纖維被稱為阻燃莫代爾，但應注意，該纖維的性質不符合莫代爾纖維的BISFA定義。供這類纖維用的已證實的阻燃顏料為有機磷化合物，且優選的顏料為Exolith (2’ -氧基雙[5，5- ニ甲基-1，3，2- ニ氧雜磷雜環己烷]2，2’ ニ硫化物)
以100%形式的阻燃莫代爾僅在服裝領域的少數應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例，但在個人防護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)。阻燃纖維常常可以獨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織物。這類混紡織物可具有為各組分纖維的性質的組合的性質。存在許多可在市場上得到的阻燃織物。在個人防護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點和缺點，這點可從實施例2中的表2看出。由衣服制造者和規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的需要水平。沒有ー種織物滿足理想織物的所有標準。
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。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、可加工性和護理性質。這是本發明的目標。目的
本發明的目的在于生產用于個人防護服裝中的織物，其解決了上述現有技術的缺點。所述織物在使用者的安全性方面應當顯示優異的性能，而與當前產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定應用具有所有需要的性能。市場上的當前產品在保護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。需要將賦予以下特性的織物
防護作用
〇產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 機械性能耐久性
〇極高的抗撕裂性 〇低起毛起球性 〇優異的磨損性 生理學性能
〇給出更有效的涼爽的較佳熱性質 〇改善的使用者的生理學性能 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 〇能實現寬范圍的顔色
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
〇洗滌穩定性 O低縮水性 環境/可持續性
O纖維符合 ΚΟΤΕΧ標準100O纖維高度持久。描述
本發明的產物為用于個人防護服裝中的阻燃織物，其對火焰或其他熱源提供高水平的防護，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選為70-90%阻燃纖維素纖維和10-30%耐高溫聚合物纖維，更優選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在纖維生產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合成長絲紗的加捻紗。在一個實施方案中，所述次要紗線僅由連續合成長絲紗組成。在另ー實施方案中，所述次要紗線由與具有與在相應織物中使用的主要紗線相同的組成的紗線加捻的連續合成長絲紗組成。在本文所述的所有實施方案中，所述合成長絲紗選自PA6、PA6. 6、PES和芳族聚酰胺長絲紗。優選在次要紗線中的連續合成長絲紗為PA6長絲紗，且特別優選為高強度的PA6長絲。更具體地講，在一個實施方案中，本發明的產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%連續長絲聚酰胺(尼龍)。所述織物可為機織或針織的。更具體地講，在另ー優選的實施方案中，本發明的產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為阻燃莫代爾與這兩種芳族聚酰胺的混紡物的紗線加捻在一起的產物。甚至更具體地講，在該實施方案中的次要紗線為連續長絲聚酰胺(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物。所述織物可為機織或針織的。所述機織織物具有主要由主要紗線構成的經紗和緯紗，其中例如在經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格圖形。具體地講，將其構造以使得次要紗線在經紗和緯紗中以每4-20根紗線、優選每5-8根紗線的頻率出現以給出次要紗線的網格圖形。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性能。其在暴露于火焰時不會燃燒，不會破開且繼續提供對火焰的障壁。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成本的織物實現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錠紡紗、開端式紡紗、渦流紡紗、精梳毛紡、半精梳毛紡的傳統技術或在紡紗エ業中使用的這些技術的任何變體而由短纖維生產。用于主要紗線的纖維的短纖維長度可為35mm-160mm且優選為75_110mm。該短纖維長度需要適合所選擇的紡紗系統。所 述次要紗線優選具有與主要紗線的紗線支數類似的紗線支數。然而，取決于目標應用所需要的撕裂強度，次要紗線可能比主要紗線細或粗。在織物中使用的纖維和長絲的線密度(=纖度)將視預定應用而選擇。通常，其在這類紡織品應用通常使用的范圍內。該線密度將取決于用于主要紗線的紡紗系統。在紡主要紗線之前的準備過程期間，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行。根據本發明的主要紗線的配混比優選為70-90%阻燃莫代爾和10-30%對芳族聚酰胺，更優選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準沒有明顯增加。選擇機織織物的織物重量、構造和織法以獲得具有應用所需要的類型和性質的織物。例如，織物構造可為平紋編織、斜紋、席紋、緞紋、緯面緞紋或適合防護服裝應用的任何其他編織構造。對于針織織物，緯平、凸紋或任何其他合適的織物構造都是可能的。該織物可為用于襯衫衣料應用的輕質(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(即，每單位面積的重量為230-350g/m2)的斜紋編織物。本發明的基本原理可結合到各種織物中。其與織法或構造無關，條件是使用紗線的正確的混紡物和配置(arrangement)。僅格外輕質的織物(小于100g/m2)不會表現出本發明的益處。本發明的用途
本發明的產物意欲在存在暴露于火焰的危險的情形中用作個人防護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致損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。本發明的產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本發明的產物可作為在衣服內側上的織物層使用。其可以作為在衣服外側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層或作為衣服的外層使用，其中在該內層與該外層之間具有阻燃填料第三層。本發明的產物可用以生產對火焰的防護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、運動衫、T恤、襪子、圍裙、手套和長手套、用于頭部防護的外罩、其他頭飾和可出于保護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提供防護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。用于預定應用的有色織物優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都適用。實施例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，其根據莫代爾方法(參見AT-A 1371/2009)生產且其含有作為阻燃顏料的Exolith 。這兩種纖維組分在準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高強度連續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。織物經紗支數為30根線/厘米。緯紗支數為26根線/厘米。在經紗中，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,這貫穿經紗的整個寬度重復。緯紗與經紗以連續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的方式交錯。所得織物的単位面積質量為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構且繼續充當火焰障壁。在織物中沒有形成孔。在根據EN ISO 15025試驗時織物的續燃和陰燃在經向上為O秒且在緯向上為O秒。撕裂試驗結果如下，在表I中與在個人防護服裝中使用的一些其他產品相比較。表ト織物性能結果
權利要求
1.用于個人防護服裝中的阻燃織物，其對火焰或其他熱源提供高水平的防護，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合成長絲紗的加捻紗的次要紗線的混合物制成。
2.權利要求I的織物，其中所述主要紗線的配混比優選為70-90%阻燃纖維素纖維和.10-30%耐高溫聚合物纖維，更優選為80-90%阻燃莫代爾(Modal)和10-20%耐高溫聚合物纖維。
3.權利要求I的織物，其中所述主要紗線的阻燃纖維素纖維為已經在纖維生產期間或之后通過加入阻燃劑使其阻燃的纖維素纖維。
4.權利要求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.權利要求I的織物，其中所述次要紗線僅由加捻的連續合成長絲紗組成。
9.權利要求I的織物，其中所述次要紗線由與具有與在相應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合成長絲紗組成。
10.權利要求I的織物，其中所述連續合成長絲紗選自PA6、PA6.6、PES和芳族聚酰胺長絲紗。
11.權利要求I的織物,其中所述連續合成長絲紗為PA6長絲紗。
12.權利要求I的機織織物，其中所述織物構造成使得所述第二紗線在經紗和緯紗中以每4-20根紗線、優選每5-8根紗線的頻率出現。
全文摘要
本發明的產物為用于個人防護服裝中的阻燃織物，其對火焰或其他熱源提供高水平的防護，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 優先權日2009年11月2日
發明者A.格斯泰特納, T.伯羅, U.馬特斯 申請人:連津格股份公司