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_2

文档序号:8367106阅读:来源:国知局
值针对织物的单层报导。在一 些实施例中,本发明还包括由织物制成的多层服装。通过W标准的连身工作服样式裁剪成 幅片,并将幅片缝合在一起,所述织物可变为服装,包括单层防护服装,例如衬衣、裤子和连 身工作服。
[0023] 在一些特别有用的实施例中,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所纺制的短纱线可用于制造阻燃性服装。在该些服 装中的织物的优选基重为150克/平方米(4.5盎司/平方码)或更大。在一些实施例中, 优选的最大基重为290克/平方米巧.5盎司/平方码)。
[0024] 在一些实施例中,所述服装基本上可具有一层由短纤纱制成的防护织物。示例性 的此类服装包括用于消防人员或用于军事人员的连裤衫和连身工作服。此类套装通常用 于罩在消防人员服装之外,并且用于跳伞进入到某个区域W扑灭森林火灾。其它服装可包 括在可能发生极度热事件的诸如化学处理工业或工业电气/电力环境下可穿着的裤子、衬 衫、手套、袖套等。
[0025] 在一些实施例中,由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制成的服装向穿着者提供热防护,其等同于当暴露于4秒 的暴燃时低于65%的预测身体烧伤,同时维持第2类电弧等级。该是优于暴露3秒钟时对 穿着者小于50%的预测身体烧伤的最低标准的显著改善;就一些其它阻燃织物而言,烧伤 相对于火焰暴露实质上基本为指数级。万一多一秒钟的火焰暴露时间,由服装提供的防护 很可能意味着生死之别。
[0026] 对于电弧等级有两种常见类别的评级体系。美国国家消防协会(NFPA)具有4个 不同的类别,其中第1类具有最低性能而第4类具有最高性能。在NFPA 70E体系下,第1、 2、3和4类分别对应于4、8、25和40卡路里/平方厘米的透过织物的热通量。美国国家用 电安全规程(NESC)也具有含有3种不同类别的评级体系,其中第1类具有最低性能而第3 类具有最高性能。在肥SC体系下,第1、2和3类分别对应于4、8和12卡路里/平方厘米 的透过织物的热通量。因此,如按照标准设定方法ASTM F1959所测量的,具有第2类电弧 等级的织物或服装可承受8卡路里/平方厘米的热通量。
[0027] 暴燃中的服装性能使用仪器化的人体模型,使用ASTM F1930测试协议测量。人体 模型穿着所述服装,并暴露于来自燃烧器的火焰,传感器测量局部皮肤温度,其会是如果经 受相同量的火焰,人体将经受的温度。在给定的标准火焰强度下,可根据人体模型温度数据 测定人将经受的烧伤程度(即一级、二级等)和人体烧伤百分比。较低的预测身体烧伤表 明在暴燃危险中较佳的服装保护。
[002引所述纤维共混物、纱线、织物和/或服装包含人造丝,其既具有21或更小的极限氧 指数和至少3克/旦巧尔的高干拉伸强度。通常,用于防护性服装的任何人造丝纤维是经 阻燃剂处理的人造丝纤维。阻燃剂可如下渗入人造丝纤维中;将阻燃剂化学物质加入纺丝 溶液中并将阻燃剂纺丝到人造丝纤维中,用阻燃剂涂覆人造丝纤维,使人造丝纤维与阻燃 剂接触并使纤维吸收阻燃剂,或者通过使阻燃剂渗入人造丝纤维中或合并人造丝纤维的任 何其它方法。然而,提供阻燃剂的工艺削弱了人造丝的干强度,并且显著削弱了人造丝的湿 强度。因此,本发明的共混物、纱线、织物和/或服装出于耐用性而包含更强的人造丝,其不 使用阻燃剂制得。如本文所用,短语"具有21或更小的极限氧指数的人造丝"和短语"无阻 燃剂的人造丝"应认为表示相同含义。
[0029] 如本文所用,"干初度"是指在标准条件下而非有意润湿纤维的纤维拉伸测试,而 "湿初度"是指润湿时纤维的拉伸测试。
[0030] 术语拉伸强度是指在破裂或失效之前可施加于材料的最大应力量。抗撕强度是撕 裂织物所需力的量。一般来讲,织物的拉伸强度设及织物会撕裂或撕破的容易性。拉伸强度 还可设及避免织物变得永久性地拉长或变形的能力。织物的拉伸和撕裂强度应足够高,使 得防止服装被撕破、撕裂或永久性地变形,W该样的方式将显著降低衣服防护的预期水平。
[0031] 无阻燃剂的人造丝的使用平衡了用于共混物中的主要纤维的初度。换句话讲,无 阻燃剂的人造丝具有与变性聚丙締膳纤维和间位芳族聚酷胺纤维相当的初度,据信其有助 于提供性能出人意料的协同效果。
[0032] 已知人造纤维素纤维可通过将在合适溶剂中的纤维素溶液挤入凝固浴中而制得。 此类工艺的一个示例描述于美国专利4, 246, 221中。纤维素被溶于溶剂,例如叔胺N-氧化 物,例如N-甲基吗咐N-氧化物的水溶液中。所得溶液然后通过合适的模具挤入含水浴中 而产生细丝集合,在水中将其洗漆W去除溶剂,随后干燥。该工艺被称为"溶剂纺丝",并且 由此产生的纤维素纤维被称为"溶剂纺丝"纤维素纤维或莱赛尔纤维。莱赛尔纤维区别于 通过其他已知工艺制得的纤维素纤维,其依靠纤维素的可溶性化学衍生物的形成及其随后 的分解而再度产生纤维素,例如粘胶纤维工艺。
[0033] 在一些实施例中,优选的无阻燃剂的人造丝是莱赛尔纤维。如本文所用,术语"莱 赛尔纤维"是指通过有机溶剂纺丝工艺得到的纤维素纤维,其中有机溶剂基本上包含有机 化学物和水的混合物,并且其中溶剂纺丝设及将纤维素溶于有机溶剂中W形成溶液,溶液 被纺丝成纤维而不形成纤维素衍生物。如本文所用,术语"溶剂纺丝的纤维素纤维"和"莱 赛尔纤维"同义。多组该些细丝可形成纱线或者切割成短纱线并进一步加工成短纤纱。所 述共混物、纱线、织物和/或服装具有至少20重量%的人造丝纤维。在一些实施例中,至 少28重量%的共混物是人造丝纤维。在一些实施例中,人造丝纤维的优选最大量为33重 量%。
[0034] 由于无阻燃剂的人造丝会在空气中燃烧,所W其与变性聚丙締膳组合W弥补阻燃 性质的缺失。具体地,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。
[0035] 在所述共混物中使用大量的芳族聚酷胺纤维也使得能够自由地使用无阻燃剂的 人造丝,使得在一些实施例中其W大于变性聚丙締膳量的量存在。具体地,一个优选的实 施例是一种共混物、纱线、织物和/或服装,其中人造丝纤维的量大于大于变性聚丙締膳纤 维。
[0036] 如本文所用,"芳族聚酷胺"是指一种聚酷胺,其中至少85%的酷胺(-CONH-)键 直接与两个芳香环连接。可将添加剂与芳族聚酷胺一起使用,并且实际上已发现,可将多达 10重量%的其他聚合物材料与芳族聚酷胺共混,或者可使用共聚物,所述共聚物具有多达 10%的替代芳族聚酷胺二胺的其他二胺,或多达10%的替代芳族聚酷胺二酷氯的其他二酷 氯。合适的芳族聚酷胺纤维在Man-Made Fibers-Science and Technology,第2卷,名称 为 Fiber-Forming Aromatic 化lyamides 的部分,第 297 页,W. Black 等人的 Interscience Publishers, 1968中有所描述。芳族聚酷胺纤维也公开在美国专利4, 172, 938 ;3, 869, 429 ; 3, 819, 587 ;3, 673, 143 ;3, 354, 127 ;和3, 094, 511中。间位芳族聚酷胺是酷胺键在相对于 彼此的间位的那些芳族聚酷胺,而对位芳族聚酷胺是酷胺键在相对于彼此的对位的那些芳 族聚酷胺。在一些实施例中,优选的间位芳族聚酷胺是聚间苯二甲酯间苯二胺,并且优选的 对位芳族聚酷胺是聚(聚对苯二甲酯对苯二胺)。
[0037] 当在纱线中使用时,间位芳族聚酷胺纤维提供极限氧指数(L0I)为约26的阻燃炭 化纤维。间位芳族聚酷胺纤维还抵抗由于暴露于火焰而对纱线损伤的传播。由于间
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