新型防电弧面、辅料技术研究报告
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[摘 要]随着我国经济飞速发展，国家安全管理方针也发生变化，由“预防管理，安全第一”转变为“预防为主，安全第一，综合治理”。消防行业亦在原有标准上进行修订，并加紧补充无标准作业点标准的制定，如“抢险救援，避火服” 等相关标准。国家的经济建设和社会发展，使对作业人员在作业过程中的个体安全防护变得优为重要。本文对防电弧面、辅料的开发及应用做了探讨与分析。
[关键词]EA防电弧面、辅料；避火服；应用
中图分类号：U464.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0294-02
劳保服装网特别提醒工作环境易燃易爆的企业，应为员工配备防电弧服。防电弧服有阻燃、隔热和防电弧的功能，可在源头上杜绝安全隐患，一旦发生火灾阻燃隔热的防电弧服还能抵挡火势对人体皮肤的伤害，避免遇难。
一、项目主要原理，技术内容及路线。
1.1项目主要原理
防电弧服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：隔热、阻燃、不助燃、不熔融和H级电绝缘的防火、绝缘等特点。在电弧爆炸发生时，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。
根据工作环境的设备配置， 美标NFPA-70E和行标DL/T320将防电弧服按电弧热性能数值（ATPV）分为四个等级：
I级： 4cal/cm2≤ATPV 值
II级： 8 cal/cm2≤ATPV 值
III级： 25 cal/cm2≤ATPV 值
IV级： ATPV 值≥40 cal/cm2。
目前制作防电弧服的面料为阻燃电弧面料，也分为二大类
耐久性阻燃面料：阻燃锦棉，采用后整理加工方法达到阻燃效果，其阻燃效果随洗涤次数而迅速下降；
永久性阻燃面料：采用阻燃特性优异的芳纶等高新性能纤维加工，达到永久阻燃效果，但制成面料成本高，服用性差。
1.2 项目技术内容
鉴于高性能纤维具有高模量的特性，使传统的纺纱、织造、染整加工工艺无法适应。本项目主要研究
1） 多种高性能材料的应防护需求进行不同比例的混纺和成纱工艺；
2） 面料采取不同复合结构的创新，可使整体面、辅料在同一单位重量条件下防护功能提高；
3）应用染色整理技术使制成面料安全识别性能加强，克服以往高性能材料色调单一的色织工艺，使服饰按工作环境呈现安全色彩；
4）缝纫线的阻燃研制，克服安全防护服饰某元素出现问题而散架的缺陷。
通过本项目研制，使整体安全防护的服用性、舒适性大大改善，让一些高危高强度作业领域在长时间条件下使用也能保证个体安全防护，环保，在作业过程中穿着既安全，又便利作业工作，不会对人体产生因服饰过硬影响作业等不良影响，更有利于身心健康。
1.3 项目工艺路线
防电弧用面、辅料主要采用以色织技术为主的工艺路线：
多种高新性能纤维选用
按比例混和
纺纱
染纱
织造
整理
检验
成品
二、技术关键难点和主要创新内容
2.1 原材料的选用
高性能纤维有芳纶（1313、1414）、阻燃腈纶、阻燃纤维素、预氧丝、P84、PBI、PBO、PPS等，上述纤维无论在防护功能还是物理机能等方面都有各自的优势和不足，研究选用合适的纤维应对不同场合不同用途的个体安全防护要求。制成的面料无游离甲醛，对作业人员长期穿着的身心健康有可靠保障，已获国家发明专利。（附件 ）
2.2混纺技术的研究
由于高性能纤维具有高模量的通性，应用的关键是如何将它们以科学的比例混纺，使之优势互补，扬长避短。经本项目攻关，最终选用芳纶（1313.1414）、阻燃腈纶、阻燃纤维素为混纺材料，采用紧密纺与涡流纺互补技术解决了这些纤维相互混纺的关键技术，使纺制的纱线能与传统产品的后续生产技术指标基本一致，进入规模生产。
纺纱工艺：赛络紧密纺是在环锭纺纱机上将紧密纺与赛络纺技术相结合的一种新型纺纱方法，它结合了紧密纺与赛络纺的技术优势，相继完成集聚和单纱合股的过程，可直接纺制出毛羽极少、性能优良的纱线，其纱线结构及性能与普通赛络纺纱及传统环锭纱有显著的不同。对于纺制芳纶类模量较高的纤维具有很好的效果。
纺纱工艺流程：清花-梳棉-并条-粗纱-细纱-络筒-并线-合股（如表1）。
细纱工序参数：
1）集聚张力1.05左右纤维集聚效果相对最好。
2） 集聚气流，在同样纱线号数条件下，集聚气流压力要高于常规8～12%。集聚效果最好。
3）负压值控制在1300Kpa左右对纤维的集聚效果较为理想。
4）胶琨要防静电处理，硬度要选择较小硬度，68度左右，对于毛羽和条干有效好效果。
5）车速比正常车速要略低5―10%
6）隔距块偏小控制，钢丝圈偏轻掌握。
7）车间湿度偏大，最好不低于65%
3.2.1工艺条件
3.2.2工艺配方
a. 染料；X克/升（按色泽）
b. 助剂；X克/升（按颜色深度）
签于芳纶的特别难染色性能，经过染料筛选发现使用阳离子染料在高温高压下染色是最适合芳纶纱线的染色，无论是色谱、色相、色泽、色牢度等综合技术指标均能满足市场需求。
该项染色技术经多年的研究和生产实践，重现性已可达95%以上，使用阳离子染料也能在高温高压条件下上染芳纶及混纺纱线，突破了几十年来芳纶“不可染色”的技术难关.
3.3 面料结构的研究
通常的防电弧面料是单结构。本项目利用热防护原理特性，经多次研究证实将面料制成双层结构，采用非连续、非紧实的针法连接，可以增强面料的空气性，同时在双层结构之间形成了一个防护晕，使防电弧性能进一步增加，阻燃效果和防电弧性能均得到良好提升，实践证明双层组织结构在同样克重条件下的面料增加防护效果20%以上，同时增强了面料的撕破强度和服用舒适性。节约原材料，减少排放。该项技术已获得国家实用新型专利（专利号：ZL201120157786.X见附件）
3.4 服装服用性的研究
选用合适的阻燃纤维素的混合纺纱和双层面料结构的应用，可使整体安全防护用品的舒适性大大改善，使一些高危高强度作业领域在长时间条件下使用也不会对人体产生不良影响，服用性能可与传统的民用产品基本一致。阻燃纤维素是一种植物纤维束纤维，在吸湿性、保温能力和手感上更是优越，这种纤维可以根据具体应用对其纤度、长度和外观的要求进行工业产品的生产，选用阻燃纤维素混纺更适宜用作个体防护服的面、辅料，其阻燃性能优异，克服了其他阻燃纤维钢性强，吸湿差的缺陷，使作业人员在穿着本项目防护服饰作业过程中既安全，又有利于身心健康。
3.5 高性能热防护缝纫线的研制
除了高效防电弧面料研制外，作为服装缝制的重要元素――缝纫线的研制也是本项目研究课题。为了达到缝纫线的高速可缝性，以及对自动缝纫机的适应性，本项目设计采用芳纶并具有初捻的多条纱线进行终捻而形成，而该缝纫线为由2条以上的复纱所构成的包覆构造，其强度为4～6cN/dtex，同时具有高性能纤维本质阻燃的性能，不影响个体安全防护服饰的整体防护性能。经通用标准技术服务（上海）有限公司（SGS）检测，其阻燃标准符合国家GB8965.1-2009阻燃防护部分标准。本公司已参与制定国家行业标准《FZ/T 63022-2014芳纶1313缝纫线》，目前已实施。
四、项目产品市场分析
4.1产品市场分析及市场定位
目前市场上所采用的个体安全防护面、辅料大多是经后整理使之具有阻燃热防护功能，如棉阻燃面料，其致命弱点主要其一为使用过程中阻燃功能随洗涤次数逐步下降，其二是后整理燃料中含有对人体有害的游离甲醛。本项目产品采用本质为阻燃隔热的防护纤维，采用安全染纱的色织工艺完全没有上述致命缺陷，并且由于采用双层面料结构达到了优质轻薄，安全防护性强的目标，是目前个体安全防护领域的更新换代产品，填补了某些高危领域的空白，如海上钻井平台、采掘业，由于他们的作业环境恶劣，因此更需要优质轻薄，服用性能优异的安全防护面料。
4.2产品与主要竞争企业同类产品的比较
主要竞争企业多为国内外知名的化纤生产商，他们为了自身的商业利益，因此多采用自己的原料为主体制成纯化纤面料，这给日常穿着的舒适性带来诸多不良影响。本项目产品另一大特点是采用了一定比例的阻燃粘胶（如奥地利兰精公司的兰精FR，属纤维素纤维）使最终产品的服用性能大大提高，对穿着作业人员的身心健康有了更大的保障，同时其废弃后的自然降解性能，具有较大的节能减排效应。
五、结束语
综上所述，本项目选取多种高科技新型本质阻燃纤维进行混纺，根据它们各自性能的差异，摸索出一套适合的工艺技术。首先，针对不同应用领域的个体安防护特性，测算出相应的原料品种；其次，测算出与目标功能相匹配的最佳比例进行混纺、染色；设计多层结构在织造过程的复合方法，将不同的纱支与不同层数有效配合，形成初试产品，在产品初步研发出来后，联系客户进行试用并反馈意见，总结前期产品开发的经验进行改进，形成最终的产品。