用于电弧和火焰防护的纤维共混物、纱线、织物和服装的制作方法
【专利说明】用于电弧和火焰防护的纤维共混物、纱线、织物和服装
【背景技术】
[0001] 1.巧术领域
[0002] 本发明设及更耐用的纤维共混物，其在较低重量下具有改进的性能，用于电弧和 火焰防护的纱线、织物和服装。
[0003] 2.相关领域描巧
[0004] 化tterow等人的美国专利申请公开2010/0112312公开了一种纤维共混物，其具 有约30-60%的FR变性聚丙締膳纤维、约20-60%的合成纤维素纤维和约5-30%额外固有 的FR纤维。
[0005] Zhu等人的美国专利8, 133, 584公开了纱线和织物，其由50至80重量％的结晶度 为至少20%的间位芳族聚酷胺纤维、10至30重量％的阻燃性人造丝纤维、10至20重量％ 的变性聚丙締膳纤维、0至5重量％的对位芳族聚酷胺纤维和0至3重量％的防静电纤维组 成。
[0006] 电弧和火焰防护设及捶救人类生命，因此提供在低基重下改进的暴燃性能与高水 平的防电弧性的组合的任何改进是令人期待的。
【发明内容】
[0007] 本发明设及一种适用于电弧和火焰防护的纤维共混物、纱线、织物和/或衣服，其 包含（a)大于30 %的芳族聚酷胺纤维；化)20至35重量％的变性聚丙締膳纤维；(C) 20至 35重量％的人造丝纤维，其具有21或更小的极限氧指数，并具有3克/旦巧尔或更大的干 拉伸强度；和（d) 0至3重量％的防静电纤维；百分比基于组分（a)、化）、（C)和（d);其中存 在于共混物、纱线、织物和/或服装中的变性聚丙締膳纤维和人造丝纤维的量的差异为10 重量％或更小。
【附图说明】
[000引附图示出了包含纤维共混物的织物的出人意料地优异的电弧电阻。
【具体实施方式】
[0009] 本发明设及用于电弧和火焰防护服装的纤维共混物，其包含显著量的人造丝，该 人造丝既具有21或更小的极限氧指数又具有至少3克/旦巧尔的高干拉伸强度。由该共 混物制造的织物和服装提供在较低织物重量下出人意料的防电弧性能，在一些实施例中大 于1. 2卡路里/平方厘米/盎司/平方码。该织物还具有极佳的炭化长度性能，在一些实 施例中其小于4英寸。该是重要的，因为人造丝具有21或更小的极限氧指数，所W它会在 空气中燃烧。
[0010] 电弧通常设及数千伏特和数千安培的电流，使服装或织物暴露于强烈的入射能量 中。为了向穿着者提供防护，服装或织物必须抵抗该能量向穿用者的传递。
[0011] 该纤维共混物、纱线、织物和/或服装包含（a)大于30%的芳族聚酷胺纤维； (b) 20至35重量％的变性聚丙締膳纤维；（c) 20至35重量％的人造丝纤维，其具有21或更 小的极限氧指数，并具有3克/旦巧尔或更大的干拉伸强度；和（d) 0至3重量％的防静电 纤维；百分比基于组分（a)、化）、（C)和（d)。存在于共混物、纱线、织物和/或服装中的变 性聚丙締膳纤维和人造丝纤维的量的差异为10重量％或更小。
[0012] 在一些实施例中，芳族聚酷胺纤维W至多59重量％并包括59重量％的量存在于 共混物、纱线、织物和/或服装中，并且在一些实施例中，芳族聚酷胺纤维包括间位芳族聚 酷胺纤维。在一个优选的实施例中，存在于共混物、纱线、织物和/或服装中的芳族聚酷胺 纤维的最低量大于30%，并且最大量为至多59重量％并包括59重量％ ;芳族聚酷胺纤维 由对位芳族聚酷胺纤维和间位芳族聚酷胺纤维组成，其分布在2至20重量％的对位芳族聚 酷胺纤维和10至57重量％的间位芳族聚酷胺纤维的那些最小/最大值内。
[0013] 存在于共混物、纱线、织物和/或服装中的变性聚丙締膳纤维和人造丝纤维的量 的差异为10重量％或更小，并且在一些实施例中，人造丝纤维的量大于变性聚丙締膳纤维 的量。
[0014] 该纤维共混物可纱线的形式使用。所谓"纱线"是指纺丝或加抢在一起W形 成连续股线的纤维集合，所述股线可用于编织、针织、编结、或编辫、或W其他方式制备成纺 织材料或织物。纱线可通过纺纱技术来制备，所述技术例如但不限于环锭纺纱、包巧纺纱和 气流喷射纺纱，所述气流喷射纺纱包括气流纺纱技术例如村田（Murata)气流喷射纺纱，其 中空气用于将短纤维加抢成纱线。如果制备的是单股纱线，则优选随后将它们合股在一起 W在转化为织物之前形成包括至少两股单股纱线的合股加抢纱线。在一些实施例中，纱线 可包括连续细丝。
[0015] 该纤维共混物可织物的形式使用。术语织物是指在一个实施例中已利用一种 或多种不同类型的前述纱线织造、针织或W其他方式集合的期望保护层。优选的实施例为 织造物，并且优选的编织物为斜纹组织。
[0016] 在一些优选的实施例中，织物具有根据NFPA 2112的小于4英寸的炭化长度。炭 化长度为纺织品的阻燃性的量度。炭化定义为由于高温分解或不完全燃烧形成的碳质残 渣。如在本说明书中记载的，在ASTM 6413-08测试条件下的织物炭化长度被定义为从直接 暴露于火焰的织物边缘至已施加特定的化开力之后可见织物损坏的最远点之间的距离。根 据暴燃标准NFPA 2112,织物应具有小于4英寸（10.2cm)的炭化长度。根据电弧电阻标准 ASTM F1506,织物应具有小于6英寸的炭化长度。
[0017] 在一些优选的实施例中，织物具有电弧电阻，其为基重标度化，等于或大于1.2卡 路里/平方厘米/盎司/平方码（0. 148焦耳/平方厘米/克/平方米）。在一些优选的实 施例中，电弧电阻大于1. 3卡路里/平方厘米/盎司/平方码（0. 160焦耳/平方厘米/克 /平方米）。
[0018] 随着每单位面积的织物量增加，介于潜在危险与受保护对象之间的材料量增加。 织物基重的增加导致增加的抗裂开、增加的热防护因子、W及增加的防电弧性。然而，较轻 重量的织物如何能够实现改善的性能并不明显。既具有期待的电弧又具有暴燃性能的织物 的基重为135克/平方米（4盎司/平方码）或更大，并且在一些实施例中，基重为186. 5 克/平方米巧.5盎司/平方码）或更大。在一些优选的实施例中，基重为220克/平方米 化.5盎司/平方码）或更大。在一些实施例中，优选的最大基重为288克/平方米巧.5盎 司/平方码）；在一些其他实施例中，最大基重为407克/平方米（12盎司/平方码）。高 于该最大值，在单一织物服装中的较轻重量的织物的舒适益处据信将减少，因为据信较高 基重的织物将显示出增大的刚度。
[0019] 在一个实施例中，为提供对由电弧造成的强烈热应力的防护，由该织物制成的防 电弧的织物和服装具有大于空气中氧浓度的极限氧指数（目P，其大于21，并且优选大于 25)。
[0020] 具有如前所述的芳族聚酷胺纤维、变性聚丙締膳纤维、人造丝纤维和防静电纤维 的比例的纱线优选只存在于织物中。在一个优选的织造织物的情况下，该纱线用于织物的 经纱和绅纱两者中。如果需要，芳族聚酷胺纤维、变性聚丙締膳纤维、人造丝纤维和防静电 纤维的相对量可在纱线中变化，只要纱线的组成落入前述范围内。
[0021] 在一个优选实施例中，用于织物制造的纱线基本上由如前所述的芳族聚酷胺纤 维、变性聚丙締膳纤维、人造丝纤维和防静电纤维W所述的比例组成，并且不包括任何其他 额外的热塑性或易燃性纤维或材料。诸如聚酷胺或聚醋纤维的其它材料和纤维向纱线、织 物及服装提供易燃材料，并且据信影响服装的暴燃性能。
[0022] 包含所述纤维共混物的织物可W用于制造防护性服装。在一些实施例中，所述织 物被用作防护性服装中的单层。在本说明书内，织物的防护