一种具有能量吸收和应急防爆结构的轻型防电弧面料的制作方法

本发明涉及纺织面料技术领域，尤其涉及一种具有能量吸收和应急防爆结构的轻型防电弧面料。

背景技术：

目前，防电弧服的防护效果是基于电弧放电的原理，能抵挡电弧的伤害主要源于防电弧服是采用高科技的材料制成。该材料具有：耐热、阻燃、不助燃、不熔融和h级电绝缘等永久性的防火、绝缘等特点。在电弧爆炸发生时，在电弧引起的高热、冲击波、强紫外作用下，这种高科技材料会迅速地膨胀、织物炭化从而使防电弧服组织密度加大并变厚，迅速地形成保护层，从而使得人体皮肤与电弧热能的接触伤害降至最低。

按照astmf1959f测试标准，衡量防电弧面料的电弧防护能力的指标有atpv值与ebt值。其中，atpv值是防电弧面料的热辐射防护值，指依据斯托尔曲线，入射到材料上的能量有50％可能性使足够的热量穿透试样引起二度烧伤；ebt值是防电弧面料的电弧防护破裂值，指入射到材料上的能量有50％可能性使试样破裂，面料上产生的破洞总面积超过1.6cm²。

防电弧面料防护性能很大程度上依赖面料的克重。按astmf1959f标准，如满足热辐射防护值二级最低atpv≥8cal/cm²，最轻的面料单位面积质量为237g/m²。为满足高等级防电弧要求，目前的做法通常是用缝合或粘合等方法将多层面料叠加方法来达到防护要求。但是，随着面料单位面积质量增加，面料的透气性、透湿性和舒适性会受到很大影响。

影响atpv值与ebt值的因素各不相同，arpv值与材料本身的热性能有关，多数情况下可以通过采用本质阻燃材料、增加面料单位面积质量等方法提高性能，而ebt值与纤维在强热和冲击波双重作用下的机械性能有关。

根据我国个人电弧防护用品通用技术要求dl/t320-2010要求，合格防电弧产品需要同时满足atpv值与ebt值要求，也要为穿着舒适性考虑，这些需要发挥多种纤维材料协同功效，也与织物结构与形态密切关联。目前国内外防电弧面料通常将各种纤维按一定比例形成混纺纱，然后机织工艺完成。这种方法工艺简单，但各种纤维经混纺后相互之间制约，各自的优点难以突出，产品设计缺乏针对性，也不能同时满足atpv值与ebt值的双重要求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有能量吸收和应急防爆结构的轻型防电弧面料，具有质轻、柔软、舒适等特点，能够满足二级电弧防护以及同时满足atpv和ebt双重要求。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种具有能量吸收和应急防爆结构的轻型防电弧面料，包括表层面料和里层面料，所述表层面料与里层面料之间设置有接结纱线；所述表层面料为间位芳纶纱线、聚丙烯腈氧化纤维纱线和导电纤维纱线交织成的面料；所述里层面料为阻燃粘胶纤维纱线；所述接结纱线为对位芳纶接结纱线，并形成六边形骨架；所述防电弧面料在燃弧后，其表层面料和里层面料之间形成一空气层。

优选地，所述表层面料、里层面料和接结纱线的各组份质量百分比为：间位芳纶为20-25％、聚丙烯腈氧化纤维为30-40％、导电纤维2-4％、阻燃粘胶纤维30-35％、对位芳纶10-15％。

优选地，所述表层面料和里层面料均与接结纱线交织，形成结接点，将面料交织成一体。

优选地，所述表层面料的表面形成致密绒毛层，所述致密绒毛层的绒毛的厚度为0.12-0.16mm。

优选地，所述空气层的厚度为4-8mm。

优选地，所述间位芳纶为芳纶1313，所述对位芳纶为芳纶1414。

本发明具有以下有益效果：本发明采用间位芳纶纱线、聚丙烯腈氧化纤维纱线和导电纤维纱线交织构成表层面料；采用阻燃粘胶纤维纱线构成里层面料；在表层面料和里层面料之间设有对位芳纶接结纱线并形成六边形骨架结构防爆裂层；在织物表面有阻燃材料形成致密的绒毛起到热能吸收和缓冲作用，织物在燃弧后由表及里形成吸能防爆层、阻燃防爆层、吸能隔热层和舒适层。与现有的多组分同等级防护功效的防电弧面料相比，该防电弧面料具有质轻、柔软、舒适等优点，能同时满足atpv和ebt双重要求，满足二级防护要求，织物电弧防护性能atpv值≥8cal/cm²，ebt值≥18cal/cm²，续燃时间≤2秒，损毁长度≤100mm，撕破强力≥40n，断裂强力≥500n。

附图说明

图1为本发明燃弧前后的织物形态对比示意图。

图2为图1中a-a向剖面的接结纱线的示意图。

图3为本发明经拉绒工艺后受到电弧冲击时的状态图。

图4为本发明的atpv热辐射防护值的曲线图。

图5为本发明的ebt电弧防护破裂值的曲线图。

图中：1表层面料、2里层面料、3接结纱线、4致密绒毛层、5空气层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图5，实施例一：一种具有能量吸收和应急防爆结构的轻型防电弧面料，包括表层面料1和里层面料2，表层面料1与里层面料2之间设置有接结纱线3；表层面料1为间位芳纶纱线、聚丙烯腈氧化纤维纱线和导电纤维纱线织成的面料；里层面料2为阻燃粘胶纤维纱线；接结纱线3为对位芳纶接结纱线，并形成六边形骨架；其中，防电弧面料在燃弧后，其表层面料1和里层面料2之间形成一空气层5。

具体的，表层面料1、里层面料2和接结纱线3的各组份质量百分比为：间位芳纶为25％、聚丙烯腈氧化纤维为30％、导电纤维2％、阻燃粘胶纤维为30％、对位芳纶13％。

其中，表层面料1和里层面料2均与接结纱线3交织，形成结接点，将面料交织成一体。

其中，间位芳纶为芳纶1313，对位芳纶为芳纶1414。

其中，间位芳纶纤维具有较高的强度，可以提高面料的整体强力；对位芳纶强度高，模量高，热收缩率小，少量对位芳纶的掺入可以作为“骨架材料”，提高面料的高温尺寸稳定性；聚丙烯腈氧化纤维(panof))纤维价格低，阻燃效果好，具有良好的电弧防护性能；导电纤维可以增强面料的抗静电性能，解决间/对位芳纶等使用中易产生静电的问题；阻燃粘胶具有良好的热湿舒适性和阻燃性，可以有效改善面料的适用性。这里针对电弧发生所产生的高热量、冲击波和强紫外，该防电弧面料应充分发挥各种原料特性，取长补短，针对性设计，发挥协同功效。

同时，本实施例中，采用芳纶1414为表里双层组织的接结纱线，利用芳纶1414轻质高强、高弹模、耐腐蚀、不导电和抗冲击等性能，形成六边形的骨架结构防爆裂层。这里采用六边形的六个连接点分别与表层面料1和里层面料2连接，使面料交织成一体。其中，六边形结构刚性大，稳定性好，坚固性好，可以有效防止爆裂发生。这里六边形骨架尺寸大小适宜，对角点距离控制为0.4-0.8cm。需要说明的是，六边形太小，面料刚性强，不柔软，也难以形成较高的空气层；六边形太大，骨架支撑作用不强。

具体的，表层面料1的表面形成致密绒毛层4，致密绒毛层4的绒毛的厚度为0.14mm。

本实施例中，将该防电弧面料经拉绒机上装有钢丝针布包扎的小辊筒进行拉绒整理。在表里接结双层六边形骨架结构中，表层组织设定为2/1纬面组织，将聚丙烯腈氧化纤维(panof)构成的组织点进行表面拉绒，将纬面组织点拉出织物，形成竖立的绒毛，将织物整体覆盖。其中绒毛厚度为0.14mm，拉绒工艺导致织物单位面积质量不超过2.2％。表面经拉绒整理后，这些绒毛增加了织物的厚度，在织物表面形成空气层，起到很好的能量吸收和应急防爆的功能，爆裂破坏的能量显著提高，这样面料具有了能量吸收和防爆裂破坏的结构。

具体的，空气层5的厚度为4mm。

本实施例中，由于纤维材料热缩率的差异，表层材料芳纶1313、芳纶1414的热缩率不到1％，里层材料阻燃粘胶纤维热缩率约3.5％，从而在燃弧前后产生尺寸差异，在表里层之间形成了厚度4mm的空气层。这层空气层的存在增加了电弧爆炸发生瞬间织物的抗冲击性，大大降低电弧的高温伤害，缓冲到达里层的热能与冲击波，避免烧伤或减轻烧伤程度。

本实施例中，当该防电弧面料遇到电弧(高热量、冲击波、强紫外),由外至里依次形成吸能防爆层、阻燃防爆层、吸能隔热层和舒适层，其中：

吸能防爆层，由伸出面料的致密绒毛构成，有效地吸收来自电弧放电而产生的热能，致密的绒毛掩盖了面料组织，遮蔽了经纬纱交织点的空隙，改善了面料的身骨，并且阻隔强热和冲击波对织物的直接破坏，起到第一缓冲带的作用。

阻燃防爆层，由六边形骨架、表层组织构成，发挥多种纤维阻燃防爆的协同功效，起到阻燃防爆作用；利用芳纶1414构建的六边形骨架，发挥六边形结构刚性大、稳定性好、坚固性好的特点，有效增强抗破裂性；由芳纶1313和聚丙烯腈氧化纤维(panof))构成的表层材料，热稳定性好，强大高，有效抵御强热和冲击波的破坏。

吸能隔热层，指织物遇到燃弧所发生的强热和冲击波时，表里层面料因热收缩差异而在表里层之间形成了4-8mm的空气层。这层空气层进一步缓冲了外界传递的热能和冲击波，起到第二缓冲带的作用。

舒适层，由里层面料构成，材料为阻燃粘胶纤维纱线，这部分能贴合皮肤，与人体形成舒适的微环境，并起到阻燃作用。

本实施例中，该防电弧面料单位面积质量为240g/m²，满足二级防护要求，面料电弧防护性能atpv值为9.4cal/cm²，ebt值为19al/cm²，续燃时间为1.9秒，损毁长度为89mm，撕破强力为45n,断裂强力509n。

实施例二：一种具有能量吸收和应急防爆结构的轻型防电弧面料，包括表层面料1和里层面料2，表层面料1与里层面料2之间设置有接结纱线3；表层面料1为间位芳纶纱线、聚丙烯腈氧化纤维纱线和导电纤维纱线织成的1/1平纹面料；里层面料2为阻燃粘胶纤维纱线；接结纱线3为对位芳纶接结纱线，并形成六边形骨架；防电弧面料在燃弧后，其表层面料1和里层面料2之间形成一空气层5。

具体的，表层面料1、里层面料2和接结纱线3的各组份质量百分比为：间位芳纶为22％、聚丙烯腈氧化纤维为33％、导电纤维3％、阻燃粘胶纤维30％、对位芳纶12％。

其中，表层面料1和里层面料2均与接结纱线3交织，形成结接点，将面料交织成一体。

其中，间位芳纶为芳纶1313，对位芳纶为芳纶1414。

具体的，表层面料1的表面形成致密绒毛层4，致密绒毛层4的绒毛的厚度为0.15mm。

具体的，空气层5的厚度为4mm。

本实施例中，其它均与实施例一相同。该防电弧面料单位面积质量为259g/m²，满足二级防护要求，面料电弧防护性能atpv值为12cal/cm²，ebt值为19cal/cm²。

实施例三：一种具有能量吸收和应急防爆结构的轻型防电弧面料，包括表层面料1和里层面料2，表层面料1与里层面料2之间设置有接结纱线3；表层面料1为间位芳纶纱线、聚丙烯腈氧化纤维纱线和导电纤维纱线织成的面料；里层面料2为阻燃粘胶纤维纱线；接结纱线3为对位芳纶接结纱线，并形成六边形骨架；防电弧面料在燃弧后，其表层面料1和里层面料2之间形成一空气层5。

具体的，表层面料1、里层面料2和接结纱线3的各组份质量百分比为：间位芳纶为20％、聚丙烯腈氧化纤维为32％、导电纤维3％、阻燃粘胶纤维32％、对位芳纶13％。

其中，表层面料1和里层面料2均与接结纱线3交织，形成结接点，将面料交织成一体。

其中，间位芳纶为芳纶1313，对位芳纶为芳纶1414。

具体的，表层面料1的表面形成致密绒毛层4，致密绒毛层4的绒毛的厚度为0.15mm。

具体的，空气层5的厚度为4.5mm。

本实施例中，其它均与实施例一相同。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。