本申请涉及纺织领域，具体而言，涉及一种高强阻燃纱线、其制备方法及耐用面料。
背景技术：
现有的工作服，其使用的工作服面料，通常存在阻燃性较差、容易粘金属渣、耐高温性差或强度较低等问题，长期在例如炉前、焊接等高温环境中穿着时，耐持久性较差。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种高强阻燃纱线、其制备方法及耐用面料，高强阻燃纱线有效地改善了阻燃性较差、容易粘金属渣、耐高温性差和强度较低等问题，利用该高强阻燃纱线织造得到的该耐用布料耐持久性较好。
本申请的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种高强阻燃纱线，该高强阻燃纱线包括芯丝及包覆于芯丝外的外包纤维，芯丝主要为聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维中的一种且强度在6cn/dtex以上，外包纤维的原料包括阻燃粘胶和聚氟乙烯，聚氟乙烯选自聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或两种。
上述技术方案中，利用芯丝和外包纤维配合，能够有效改善纱线使用过程中易变脆、耐高温性差等问题，将二者性能结合，还能够提高该纱线的综合性能。其中，芯丝选用为上述种类，能够达到较高的强度，按照6cn/dtex的标准进行配置时，能够为纱线提供高强力；其挺括性好，且具有较好的耐磨性能，能够为纱线提供骨架支撑作用，且利用其织造的面料制成的服装更有型；此外，其的价格较低，使得纱线其利用其织造的工作服性价比更高。外包纤维使用的阻燃粘胶及聚氟乙烯使得纱线表层具有较好的阻燃性能；同时，其选用的阻燃粘胶及聚氟乙烯纤维具有较低的表面能，具有很好的防金属飞溅功能，在织造时对设备的损伤小，还能方便的利用现有设备实现工业化生产；此外，阻燃粘胶能够较好地被活性染料染色，使得该纱线织造得到的面料易染色。
在一些可选的实施方案中，芯丝与外包纤维的重量比为(10-30):(70-90)；可选的，芯丝与外包纤维的重量比为(20-30):(70-80)；可选的，芯丝与外包纤维的重量比为(20-25):(75-80)。
上述技术方案中，将芯丝与外包纤维按照上述比例进行配合，二者比例恰当，使得该高强阻燃纱线在强度、阻燃性等方面更佳。
在一些可选的实施方案中，阻燃粘胶和聚氟乙烯的重量比为(70-90):(10-30)；可选的，阻燃粘胶和聚氟乙烯的重量比为(75-85):(15-25)；
和/或，阻燃粘胶为焦磷酸酯阻燃粘胶和/或硅氮阻燃粘胶。
上述技术方案中，将阻燃粘胶和聚氟乙烯按照上述比例进行配合，二者比例恰当，既能保证外包纤维在阻燃性、防金属飞溅的效果等方面较佳，又能避免添加聚氟乙烯过多而影响外包纤维的可纺性，使得外包纤维的综合性能更佳。其中，阻燃粘胶保障外包纤维具有较好的阻燃作用，焦磷酸酯阻燃粘胶和硅氮阻燃粘胶二者配合能够起到协同阻燃的作用。焦磷酸酯阻燃粘胶和硅氮阻燃粘胶在能够保障外包纤维的上述性能需求之外，还具有燃烧后烟小的优点，更为环保。硅氮阻燃粘胶的使用还使得外包纤维表现出了较好抗菌效果，同时硅氮阻燃粘胶燃烧时二氧化硅包覆在表面，能够起到很好的阻燃作用。
在一些可选的实施方案中，外包纤维由焦磷酸酯阻燃粘胶、硅氮阻燃粘胶和聚氟乙烯以(48-52):(36-40):(8-16)的重量比组合而成；
可选的，外包纤维由焦磷酸酯阻燃粘胶、硅氮阻燃粘胶和聚氟乙烯以(49-51):(37-39):(10-14)的重量比组合而成。
上述技术方案中，外包纤维以上述比例的焦磷酸酯阻燃粘胶、硅氮阻燃粘胶和聚氟乙烯组成，纱线具有较佳的综合性能。
在一些可选的实施方案中，高强阻燃纱线的规格为20-38s/2；可选的，高强阻燃纱线的规格为26-34s/2；可选的，高强阻燃纱线的规格为28-32s/2；
和/或，高强阻燃纱线的纤度为140-265d；可选的，高强阻燃纱线的纤度为156-204d；可选的，高强阻燃纱线的纤度为166-190d。
上述技术方案中，由于纱线的细度、规格等会影响纱线的强度等质量标准，将纱线按照上述标准配置规格和细度，使得纱线具有较好的强度等性能。
在一些可选的实施方案中，芯丝的纤度为15-40d；可选的，芯丝的纤度为20-35d；
和/或，外包纤维的定量为7-8g/10m；可选的，外包纤维的定量为7.2-7.8g/10m。
上述技术方案中，由于芯丝的纤度和外包纤维的定量同样会影响纱线的强度等质量标准，将芯丝的纤度和外包纤维的定量按照上述标砖进行配置，使得纱线具有较好的强度等性能。
第二方面，本申请实施例提供一种该第一方面实施例提供的高强阻燃纱线的制备方法，包括：将外包纤维包覆芯丝得到单股包芯纱。
上述技术方案中，采用上述的外包纤维包覆上述的芯丝，其中，使用的芯丝强度高、挺括性好、具有较好的耐磨性能且价格较低，使用的外包纤维具有较好阻燃性能和防金属飞溅功能，包芯纱的结构利用芯丝和外包纤维配合还能有效改善纱线使用过程中易变脆、耐高温性差等问题。制备得到的单股包芯纱具有较好的阻燃性、防粘金属渣性、耐高温性以及强度，性价比高。
在一些可选的实施方案中，外包纤维通过以下方法制得：将外包纤维的原料制成4-5g/10m的毛条再进行并条处理。
上述技术方案中，制备过程中将外包纤维的原料制成4-5g/10m的毛条用于并条，在外包纤维的定量为7-8g/10m等情况下，有利于得到均匀度较佳的外包纤维。
第三方面，本申请实施例提供一种耐用面料，由该第一方面实施例提供的高强阻燃纱线织造而成。
上述技术方案中，耐用面料采用上述的高强阻燃纱线织造而成，由于该高强阻燃纱线具备较好的阻燃性、防粘金属渣性、耐高温性以及强度，使得该耐用面料在上述各方面也表现出优异的性能，具有较佳的耐持久性，在该布料克重较小的情况下，就能够达到较好的使用性能。
在一些可选的实施方案中，耐用面料的克重为150-400g/m2；可选的，耐用面料的克重为160-300g/m2；可选的，耐用面料的克重为170-250g/m2；可选的，耐用面料的克重为180-215g/m2。
上述技术方案中，经研究发现，将耐用面料的克重控制在上述标准，就能够满足焊接、炉前等高温作业的工作服的要求。该耐用面料即使在克重轻的情况下也能够满足焊接、炉前等高温作业的工作服的要求，利用其制成的工作服耐持久性佳且穿着更为轻便。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的高强阻燃纱线、其制备方法及耐用面料进行具体说明。
需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“方案a和/或方案b”，均是指可以单独地为方案a、单独地为方案b、方案a加方案b，该三种方式。
第一方面，本申请实施例提供一种高强阻燃纱线，其包括芯丝及包覆于芯丝外的外包纤维，即，高强阻燃纱线包括通过包芯工艺由外包纤维包覆芯丝得到的单股包芯纱。在本申请的实施例中，根据实际的使用需求，可选的，该高强阻燃纱线由一股该单股包芯纱组成，或者由两股该单股包芯纱并线组成。
在本申请的实施例中，芯丝主要为聚对苯二甲酸丁二酯(pbt，polybutyleneterephthalate)纤维、聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯(pct，polycyclohexyldimethyleneterephthalate)纤维、聚对苯二甲酸乙二酯(pet，polyethyleneglycolterephthalate)纤维中的一种且强度在6cn/dtex以上，外包纤维的原料包括阻燃粘胶和聚氟乙烯，聚氟乙烯选自聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或两种。
本申请实施例提供的高强阻燃纱线，利用芯丝和外包纤维配合，将二者性能结合，有效地改善了阻燃性较差、容易粘金属渣、耐高温性差或强度较低等问题，能够较好地应用于焊接、炉前等高温作业的工作服，也可以应用于石化、抢险救灾等室外作业的工作服。在本申请的实施例中，根据该高强阻燃纱线的实际使用需求，还可以在芯丝和/或外包纤维中增加其他功能性纤维，完善纱线的性能，满足不同领域的需求。
芯丝和外包纤维的种类选择及组成会影响高强阻燃纱线的强度、阻燃性等综合性能。
在一些可选的实施例中，芯丝为一种纤维材料构成，该纤维材料选自上述聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维中的一种。示例性地，该芯丝由涤纶纤维构成，其在强度性能、骨架支撑性能、挺括性能、性价比等方面均较佳。该芯丝的强度要求在6cn/dtex以上，或为7cn/dtex以上，例如但不限于为6cn/dtex、6.5cn/dtex、7cn/dtex、7.5cn/dtex、8cn/dtex中的任一者或任意两者之间的范围。
在一些可选的实施例中，阻燃粘胶和聚氟乙烯的重量比为(70-90):(10-30)，或(75-85):(15-25)，或(78-82):(18-22)，例如但不限于为70:30、75:25、78:22、82:18、85:15、90:10中的任一者或任意两者之间的范围。
示例性的，阻燃粘胶为焦磷酸酯阻燃粘胶和/或硅氮阻燃粘胶。可选的，阻燃粘胶为焦磷酸酯阻燃粘胶和硅氮阻燃粘胶两者的组合。在其他实施例中，根据应用需要，阻燃粘胶还可以包括通过后整理法得到的其他种类。
示例性的，聚氟乙烯为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有优异的防金属飞溅性能，或者聚氟乙烯为聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯具有较好的防金属飞溅性能的同时具有较好的可纺性。
在一些可选的实施例中，外包纤维由焦磷酸酯阻燃粘胶、硅氮阻燃粘胶和聚氟乙烯组合而成。焦磷酸酯阻燃粘胶、硅氮阻燃粘胶和聚氟乙烯的重量比可选的为(48-52):(36-40):(8-16)，或(49-51):(37-39):(10-14)，例如但不限于为51:39:10、52:36:12、48:40:12、50:38:12、49:37:14、48:36:16等。
除了芯丝和外包纤维的种类选择及组成之外，芯丝与外包纤维的重量比例也会影响高强阻燃纱线的强度、阻燃性等综合性能。
在一些可选的实施例中，芯丝与外包纤维的重量比为(10-30):(70-90)，或(20-30):(70-80)，或(20-25):(75-80)，例如但不限于为10:90、15:85、20:80、25:75、30:70中的任一者或任意两者之间的范围。
由于纱线的细度、规格，均会影响纱线的强度等质量标准。
在一些可选的实施例中，高强阻燃纱线的规格为20-38s/2，或26-34s/2，或28-32s/2，例如但不限于为20s/2、22s/2、24s/2、26s/2、28s/2、30s/2、32s/2、34s/2、36s/2、38s/2中的任一者或任意两者之间的范围。
可选的，高强阻燃纱线由两股该单股包芯纱并线组成的实施例中，外包纤维沿第一捻向包覆芯丝组成单股包芯纱，两股该单股包芯纱沿第二捻向并线组成该高强阻燃纱线，该第一捻向和第二捻向相反，即其中一者为s捻且另一者为z捻。示例性的，第一捻向为z捻，第二捻向为s捻。
进一步可选的，外包纤维沿第一捻向包覆芯丝的捻度为85-95捻/10cm，例如90捻/10cm。两股该单股包芯纱沿第二捻向并线的捻度为75-85捻/10cm，例如80捻/10cm。
在一些可选的实施例中，高强阻燃纱线的纤度为140-265d，或156-204d，或166-190d，例如但不限于为140d、145d、150d、155d、160d、165d、170d、175d、180d、185d、190d、200d、220d、240d、260d中的任一者或任意两者之间的范围。
根据纱线的细度、规格等，对芯丝的纤度及外包纤维的定量进行调整，使得该高强阻燃纱线具有较佳的综合性能。
示例性的，芯丝的纤度为15-40d，或20-35d，例如但不限于为15d、20d、25d、30d、35d、40d中的任一者或任意两者之间的范围。
示例性的，外包纤维的定量为7-8g/10m，或7.2-7.8g/10m，例如但不限于为7g/10m、7.2g/10m、7.5g/10m、7.8g/10m、8g/10m中的任一者或任意两者之间的范围。
第二方面，本申请实施例提供一种该第一方面实施例提供的高强阻燃纱线的制备方法，包括：将外包纤维包覆芯丝得到单股包芯纱。其中，芯纱和外包纤维的种类选择、组成及重量比例等，以及纱线的规格、细度、捻度、捻向等，均参照第一方面实施例提供的高强阻燃纱线，以下将不再赘述。
示例性的，外包纤维通过将原料混合后，进行开松、清花、梳理成毛条，然后并条处理等操作，制备得到。
在一些可选的实施例中，外包纤维通过以下方法制得：将外包纤维的原料制成4-5g/10m的毛条再进行并条处理。
进一步可选的，并条处理采用8根3道的处理方式，即，采用8根毛条进行第一次并条，例如定量为7-8g/10m；然后采用8根第一次并条得到的纤维进行第二次并条，例如定量为7-8g/10m；最后采用8根第二次并条得到的纤维进行第三次并条，例如定量为7-8g/10m。得到外包纤维。
第三方面，本申请实施例提供一种耐用面料，由该第一方面实施例提供的高强阻燃纱线织造而成。
示例性的，耐用面料的克重为150-400g/m2，或160-300g/m2，或170-250g/m2，或180-215g/m2，或185-195g/m2，例如但不限于为150g/m2、160g/m2、170g/m2、175g/m2、180g/m2、185g/m2、190g/m2、195g/m2、200g/m2、215g/m2、230g/m2、250g/m2、270g/m2、300g/m2、350g/m2、400g/m2中的任一者或任意两者之间的范围。
在一些可选的实施例中，使用剑杆织机织造，织物组织选择平纹或斜纹。
在一些可选的实施例中，织造完成后，还包括染色处理。聚氟乙烯可选的直接采用色丝，染色处理主要对阻燃粘胶进行染色，故可选的采用的染料为活性染料。在常温下将染料、染料牢度增强剂、助剂等混合均匀，放入织物，接着以2℃/min的速度升温至90℃，恒温30min，经烘干、清洗固色，得到染底织物。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种耐用面料，由高强阻燃纱线通过剑杆织机织造后染色处理而成。该耐用面料的组织为平纹，克重为190g/m2。
其中，高强阻燃纱线的规格为30s/2、纤度为177d。芯丝为涤纶，芯丝的强度7cn/dtex，芯丝的纤度为30d。外包纤维由50wt％焦磷酸酯阻燃粘胶、38wt％硅氮阻燃粘胶和12wt％聚四氟乙烯组成。芯丝和外包纤维的重量比为20:80。
该高强阻燃纱线的制备方法，包括：
s1、将外包纤维的原料按比例混合、开松、清花，然后在盖板梳理机上经1道梳理制成4.5g/10m的毛条，控制并条定量标准为7.5g/10m，采用8根3道的方式进行并条，得到外包纤维。
s2、将外包纤维喂入粗砂机，控制捻向为z捻、捻度为90捻/10cm、纱支为28-29s单股纱，通过包芯工艺将外包纤维包覆于芯丝外，得到单股包芯纱。控制捻向为s捻、捻度为80捻/10cm，将2股该单股包芯纱并线，得到该高强阻燃纱线。
实施例2
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该耐用面料的克重为160g/m2，高强阻燃纱线的规格为34s/2、纤度为156d，芯丝的纤度为20d。
实施例3
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该耐用面料的的克重为215g/m2，高强阻燃纱线的规格为26s/2、纤度为204d，芯丝的纤度为40d。
实施例4
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该高强阻燃纱线具有与实施例1不同的以下参数：
芯丝和外包纤维的重量比为10:90。
实施例5
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该高强阻燃纱线具有与实施例1不同的以下参数：
芯丝和外包纤维的重量比为25:75。
实施例6
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该高强阻燃纱线具有与实施例1不同的以下参数：
外包纤维由52wt％焦磷酸酯阻燃粘胶、36wt％硅氮阻燃粘胶和12wt％聚四氟乙烯组成。
实施例7
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该高强阻燃纱线具有与实施例1不同的以下参数：
外包纤维由48wt％焦磷酸酯阻燃粘胶、40wt％硅氮阻燃粘胶和12wt％聚四氟乙烯组成。
实施例8
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该高强阻燃纱线具有与实施例1不同的以下参数：
外包纤维由88wt％焦磷酸酯阻燃粘胶和12wt％聚四氟乙烯组成。
实施例9
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该高强阻燃纱线具有与实施例1不同的以下参数：
外包纤维由88wt％硅氮阻燃粘胶和12wt％聚四氟乙烯组成。
实施例10
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，该高强阻燃纱线具有与实施例1不同的以下参数：
外包纤维由50wt％焦磷酸酯阻燃粘胶、38wt％硅氮阻燃粘胶和12wt％聚偏氟乙烯组成。
实施例11
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，芯丝为聚对苯二甲酸丁二酯纤维。
实施例12
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，芯丝为聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维。
对比例1
一种耐用面料，其与实施例1的不同之处在于，所采用的芯丝不同。具体的，芯丝为尼龙。
试验例
对实施例1、实施例11-12、对比例1的耐用面料依次对应标号为试验例1-4，对试验例1-4进行性能测试并进行统计比较。
经测试，试验例1提供的耐用面料，水洗牢度、汗渍牢度、摩擦牢度和日晒牢度都达到4级以上的标准，其断裂强力、撕破强力、续燃时间、阴燃时间和损毁长度均达到gb8965.1-2009《防护服装阻燃防护第二部分阻燃服》标准a级的要求。具体的，以下示出试验例1提供的耐用面料的5组性能测试表，具体结果参见表1。
表1.性能测试表
试验例2-3提供的耐用面料，其水洗牢度、汗渍牢度、摩擦牢度和日晒牢度基本上与试验例1相当，都达到4级以上的标准。其断裂强力、撕破强力、续燃时间、阴燃时间和损毁长度基本上与试验例1相当，均达到gb8965.1-2009《防护服装阻燃防护第二部分阻燃服》标准a级的要求。
试验例4提供的耐用面料，和试验例1相比，挺括性差。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。