纺织导报-消防服用国产新型织物的热防护性能研究.pdf

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1、 一T 章针对用于消防灭火服的国产芳纶N e wsc a r 。和芳砜纶T a n l o n 。织物的热防护性能进行了研究， 入讨论其与国外普遍应用的N o m e x 。K e v l a 一及P B l K e v 】a r 。织物之间的性能差异，分析了多层织 物组合中各层基本性能以及外层润湿状态、多层织物系统隔热值等因素对整体热防护性能的影响。 T l | l et o t a lp r o t e c t i v ep e 怕n n a n c eo ft h em a r a m i dn b r eN e wS t a 产a I l dP S Af i b r eT a n l

2、o n 凹f 曲r i c sw a ss t u d i e d T h ed i f f e r e n c eo fm et o t a lp m t e c t i v ep e 币) 珊a J l c eb e t w e e nN e wS t a 产，T a n l o n 凹f a b T i c s ，N o m e 妒，K e v l a 产a J l d P B I K e v l a 严b l e n d e df a b r i c sw a sd i s c u s s e d M o r e o v e r ，T h ee f 艳c to ft h ec o m

3、p o n e n tI a y e r ，sb a s i cp r o p e r t i e s ， t 1 1 eo u t e rl a y e r sm o i s ts t a t u s ，a n dm et o t a lm e 丌I l a l i n s u l m i o no nt h et o t a lp m t e c t i V ep e r f o 丌1 1 a 1 1 c eo fm u I t i l a y e r f 曲r i c su s e di nf j r e f i g h t e rt u m O u tc l o t h i n gw

4、a sa n a l y z e d 消防服用国产新型织物的热防护性能研究 T h e r m a IP r o t e C t i V eP e r f o r m a n C e0 fH 0 m e - m a d eN e Wf a b r i C Sf o r f i r e f i g h t e rP r o t e C t i V eC 1 0 I n i n g 本文以国产新型阻燃纤维N e w S t a r 圆和芳砜纶T a f l l o n 。为主要研究对 象，综合比较了它们在热防护性能方 面的性能表现，同时基于防护服面料 的基本要求性能和对织物组合整体热 防护性能T

5、P P 的测试，研究了外层润 湿状态、多层织物系统隔热值等因素 对消防服多层织物系统热防护性能的 影响，为消防服用国产新型织物的研 发和应用提供了基础数据和依据。 1 研究方法 根据消防服综合性能及各层织 物性能G A l O 一2 0 0 2 标准要求，针对 选取的外层、防水透气层、隔热层和 舒适层等各层织物试样进行基础性 能测试并进行分析，以比较筛选后 作者简介：王云仪，女，1 9 7 2 年生，教 授，主要研究方向为功能防护服装。 作者单位：东华大学服装学院。 基金项目：上海一加拿大研究理事会 合作基金( 0 6 S N 0 7 1 1 4 ) ；上海市科技 启明星啊目资助( 0 5 Q

6、 M X l 4 0 2 ) 。 的试样构成织物组合系统研究对象， 研究分析外层润湿后其热防护性能 的改变规律。同时根据正交实验设 计法对各层织物试样进行配伍，测 试各种织物组合的隔热值和卯尸值， 分析多层织物系统的隔热值与热防 护性能的关系。 2 实验 文王云仪宗艺晶李俊 2 1 试样的选择 消防服多层织物系统包括外层、 防水透气层、隔热层和舒适层。外层 试样有国产芳纶1 3 1 3 ws t a l 8 和芳 砜纶T a n l o n 。织物，也选取了国外消 防服广泛使用的阳I ，I ( e v l a r 癣混 纺织物。防水透气层、隔热层和舒适 层试样为国内消防服产品中普遍使用 的织物

7、品类( 表1 ) 。 表1 各层织物试样基本参数 外层 黔 8 防水透 & 气层 隔热层 A ll l x 】wN e ws 协r | ( 芳纶J3 I3 )1 9 u A 2 1 0 0 N c wS t 矿( 芳纶1 3 1 3 ) 1 9 7 A 31 0 0 N e ws t a 一( 芳纶1 3 1 3 ) 2 0 0 A 41 0 0 N e wS t 矿( 芳纶1 3 1 3 ) 2 1 0 A 5l ( ) o N e ws t a r 啦C 芳纶1 3 1 3 ) 2 4 0 A 6 1 0 0 1 h l o n 。( 芳砜纶) 1 5 5 A 7 1 0 0 T 柚l o

8、 铲( 芳矾纶】 1 8 9 A 8 1 【) 【T a n l o n 睁( 芳砜纶) 2 5 7 A 9 4 0 P B I6 0 饼K e v h 一2 3 0 B l P 1 1 毛+ 芳纶基布 1 6 1 4 B 2P 1 F E + 棉基布 1 3 5 7 B 3 P I 珏+ 阻燃抗菌棉基布 1 0 3 ，2 C 11 0 0 N O l e x o1 6 8 4 C 25 0 N O m e 妒5 0 K e v l a 产9 2 3 c 3 1 0 0 T a n l o n o ( 芳砜纶) 1 8 84 C 4 碳纤维毡2 3 7 8 平纹 2 2 0 1 3 4 变化方

9、平 3 4 3x2 6 0 斜纹 2 7 6x2 3 6 变化方平 2 1 7 2 2 4 斜纹3 4 3 1 9 7 平纹 2 8 3 2 0 5 平纹 3 0 7 2 6 0 斜纹 3 0 3 2 6 9 变化方平 2 2 0 1 2 8 复合2 4 0x1 9 2c 基布零 复合2 7 4 2 3 8 ( 基布) 复合2 4 8 x 2 3 0 ( 基布堍 针刺 针刺 缝编 针刺 鼬蹲层、。p 。+ 础。蠡_ 善0 0 阻燃棒。淄燃! 争嘶。馘。，襄鲤。跳：芳巍痢眺洳撩玑疆 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r2 0 0 8N o 8 蚴晰蚴!耋蜥嘶

10、蝴耋|咖抛捌掷捌 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 2 各层织物的基础性能测试 依据G A l O 一2 0 0 2 进行基础性能 试验。外层织物预先按照G B 8 9 6 5 一 1 9 9 8 附录A 的方法洗涤，测试阻燃性 能热稳定性能、断裂强力、撕破强 力和表面抗湿性测试。防水透气层织 物测试透水蒸汽性能和热稳定性能。 隔热层织物阻燃性能和热稳定性能。 舒适层织物测试阻燃性能。 2 3 防护面料的热防护性能研究 依据G A l 0 2 0

11、 0 2 标准，采用热 防护性能卯P 来衡量消防服织物的 整体热防护水平。 实验按照N F P A l 9 7 l 标准进行， 采用美国CS I 公司生产的型号为 T P P 0 2 6 热防护性能测试仪。实验时 总热流量为( 2 O 0 1 ) c a l ，( c m 2 s ) ， 记录热流量和基于二度烧伤水平的耐 热时间，卯P 值可按照式( 1 ) 计算， 取3 次测试的平均值。 脚= ，丁 ( 1 ) 其中：弘P 织物的热防护性 能( c a m 2 ) ；，暴露的总热流量 ( c 州( c m 2 s ) ) ；7 导致烧伤的时 间( s ) 。 2 3 1 外层润湿状态对单层热防

12、护性 能的影响 裁取1 5 0 m m 1 5 0 m m 的外层 织物试样，浸入水中使之完全润湿， 取出悬挂直至无水滴滴落，设定此状 态为润湿状态l 。根据式( 2 ) ，计算 润湿状态l 的含水率。同时织物含水 率为润湿状态1 含水率的7 5 、5 0 、 2 5 时，其润湿状态分别为润湿状态 2 ，润湿状态3 ，润湿状态4 。计算出 各润湿状态的试样湿重，各润湿状态 含水率计算结果见表2 。 R = ( G ：一G 。) G ，1 0 0 ( 2 ) 表2 不同润湿状态的含水率计算表 A l44 ( J A 24 6 8 A 34 6 9 A 449 2 A 554 6 A 85 5 6

13、 A 95 3 l 4 2432J2 8 3 3 6 52 7 l2 4 4 4 2 73 5 22 8 5 3 4 62 6 42 3 1 4 3 34 1 0 2 8 9 3 5 33 0 42 3 6 3 s 13 2 5 & 4 表3 外层面料基础性能测试结果 1 4 2 1 2 2 1 43 1 1 6 1 4 4 l l8 1 2 7 07 2 0 6 5 07 8 0 6 5 0 9 2 07 3 0 7 9 lO 无驯显变化 l l5 97 I2 8 26 0 7 颜色稍许变暗】0 9 l6 8 7 3 1 1 O 颜色稍许变暗13 7 3 4 l2 5 5 1 0 _ 4 颜

14、色稍许变暗11 9 16 I1 9 3 8 1 O 无明显变化 16 5 951 1 9 2 _ 3 o r 2 明显褪色6 0 3 55 5 7 1 0 - 2 明显褪色 6 8 26 5 7 2 0 1 O 颜色稍许变暗8 5 567 1 4 5 一1 O 颜色稍许变暗 l5 l 如谚 纺织导报C h i n aT e ) c t i I eL 明d e r 2 0 0 8N o 8 前沿技术 式中，R 含水率( ) ，G 织物润湿前的质量( g ) - G 2 织物 润湿后的质量( g ) 。 2 3 2 多层织物系统的热阻与热防护 性能的关系研究 参照G A l 0 2 0 0 2 中

15、的性能要求， 比较筛选各层织物试样。同时通过正 交试验法进行组合配伍设计，构成多 层织物组合。 按照G B l l 0 4 8 8 9 ，采用Y G 6 0 6 D 平板式保温仪测试各试样组合的热阻 ( a D ) ，同时测试热防护性能弘P 。 3 结果与讨论 3 1 各层织物的基础性能 外层织物基础性能测试结果见 表3 。各试样的阻燃性能和热稳定性 能均符合标准。损毁长度芳纶织物较 芳砜纶织物小，但二者与P B I K e v l a 产 混纺织物相比还存在差距。A 6 、A 7 经 过热稳定测试后明显褪色，说明芳砜 纶染色工艺尚不稳定。在物理机械性 能方面，芳纶织物明显优于芳砜纶织 物。A

16、 6 、A 7 强力差，不适用于作消 防服织物。在表面抗湿性能测试方面 A 2 、A 4 、A 8 和A 9 较好。原因在于A 2 、 A 4 、A 9 均为变化方平组织，织物表 面具有方格状的凸凹纹理，组织结构 有利于增强表面抗湿能力或有利于进 行拒水整理。 防水透气层、隔热层和舒适层的 基础性能均符合G A l O 一2 0 0 2 标准。 3 2 织物的热防护性能实验结果 3 2 1 润湿状态外层的热防护性能 不同润湿状态试样的T P P 测试 结果如图1 所示。图中各折线起点为 干态时面料的吸水量，终点为饱和时 面料的吸水量。 蕊 l他站盯如佑鹋昭 茹 铂船卯拍卯盯卯 H”吣=。苫=跎

17、 ， ， 。玉 3 9 8 2 l 4 5 2 l 帅的驺”吖孔弭轧孤 2 6 0 6 8 3 O 8 舛唠他田为担 2 l l 2 1 3堪吣嘶们吣蛇m“ 一 无无无无无无无无纛 O 4 O 4 4 8 0 2 O 姗撕枷m螂姗毗砌 O O 0 0 O O 0 O O “ 0 0 2 0 8 2 8 6 O “ o o o o o o o o o 龇 川m 躬M = 2 M 们储“ 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 前沿技术 图1 各润湿状态试样的

18、T P P 测试结果 由图l 可见A 1 至A 5 干态试样的 7 P P 值相近，说明织物的热防护性与 纤维材料有密切关系。A 8 厚度较芳 纶稍厚，冲P 值也稍高，说明芳砜纶 T a n l o n 圆织物与国产芳纶N e wS t a 产织 物的热防护性能相近。而A 9 的卯P 值明显高于其他芳纶和芳砜纶的试 样，说明P B I ，K e v l a 一混纺织物的干态 热防护性能优于芳纶和芳砜纶。润湿 后，A 8 热防护性能上升为与A 9 相近， 说明湿态芳砜纶织物的热防护性能优 于芳纶织物。 随着润湿程度增大，砰P 值的总 趋势是增大的。原因在于织物润湿后 在抵抗热对流与热辐射时水分蒸

19、发会 带走大量的热，使温度上升速率减 缓，从而达到二度烧伤的时间延长。 当润湿状态接近饱和时，A 2 ，A 4 、A 8 和A 9 试样的乃) P 值发生了下降，A 1 ， A 3 和A 5 的乃) P 值继续上升或维持不 变。究其原因，A 2 、A 4 、A 8 和A 9 表 面抗湿性能良好，吸水能力差，滞留 于织物表面而未渗入纱线或纤维间的 水分可使热传导迅速增加，达到二度 烧伤的时间变短，刀) P 值降低。 3 2 2 多层织物系统的热阻与热防护 性能实验结果 基于各层织物的基本性能测试结 果，参照G A l O 一2 0 0 2 ，共选出1 0 种 织物进行多层织物系统的组合配伍性 能

20、试验研究，其中外层为A 2 、A 4 、A 8 、 A 9 ，防水透气层为B 2 、B 3 ，隔热层 为C 1 、C 2 、C 3 、C 4 。按照L 1 6 ( 4 2 2 9 ) 正交表，得到1 6 种不同的组合。 隔热性能和订) P 测试结果见表4 。 表4 多层织物系统隔热性与热防护性测试结果 Z 1 Z 2 Z 3 z 4 z 5 Z 6 z 7 四 分别以弘P 值和C 协值为试验指 标进行正交表的方差分析因子C 对组 合织物的”P 值和C 胁值的影响显 著。外层中A 8 芳砜纶织物与其它织 物相比明显不利于7 P P 值的提高， A 2 、A 4 芳纶织物性能居中，A 9 热防 护

21、性能最好。 经统计分析，即P 值与c j D 值的 1 0 0 Z 9A 8 B 3 + C I 十D Z 1 0A 8 + B 2 + C 2 + D Z l lA 8 + B 3 + C 3 + D Z 1 2A 8 + B 2 + C 4 + D Z 1 3A 9 + B 2 + C l + D Z 1 4A 9 + B 3 + C 2 + D Z 1 5A 9 + B 2 + C 3 + D Z 1 6A 9 + B 3 + c 4 + D 1 8 7 j4 I 0 3 2 5 04 3 O 1 5 2 l4 5 0 2 6 4 6 5 1 7 2 0 3 7 4 5 7 2 9 2

22、94 2 9 1 8 4 54 8 9 2 9 ：2 35 2 6 相关系数仅为0 2 2 6 ，两者没有显著 的相关性。由于隔热层对卯P 值与 C f D 值都有显著影响，对于包含克重 相近的C l 、C 3 、C 4 隔热层的多层织 物组合，c f D 值与开P 值呈现一定的 相关性。”P 值与a D 值在0 0 l 水平 显著正相关，相关系数为0 7 4 4 。进 一步引入隔热层织物的密度与厚度 纺织导报C h i n aT e ) ( I i l e L 钧d e r 2 0 0 8N o 8 两项影响因素分析与卯P 值与a D 值 的相关性。C z D 值与隔热层密度在 0 O l

23、水平呈显著负相关，相关系数为 一O 8 6 6 ，隔热层厚度与C Z D 值在 0 0 5 水平上相关，相关系数为0 5 1 2 。 而卯尸值与隔热层厚度在0 0 1 水平 呈显著的正相关，相关系数为0 7 7 0 。 因C 1 、C 3 和C 4 密度差异相对较小， 隔热层厚度成为影响多层织物系统 组合C 胁值和卯P 值的重要因素，含 有c 1 、C 3 和C 4 的织物组合c 肠值和 即P 值呈现显著相关。 4 结论 ( 1 ) 国产芳纶1 3 1 3N e ws t a r 园、 芳砜纶T a I l l o n 回与P B I ，I ( e v l a 产混纺织 物相比，阻燃性能上相差

24、不大，强力 方面存在较大差距。干态时，国产芳 纶、芳砜纶织物热防护性能相近，与 P B I ，K e v l a r 国混纺织物存在较大差距。 湿态时，芳砜纶织物热防护性能与 P B I ，K e v l 扩混纺织物相近，优于芳纶 织物。 ( 2 ) 外层织物的润湿状态影响其 热防护性能，随着润湿程度增大， ”P 趋向增大。润湿程度接近饱和 时，表面抗湿性能好的织物卯P 值发 生了下降，表面抗湿性能差的面料的 z P P 值继续上升。 ( 3 ) 在多层织物系统中，隔热 层对组合织物的卯P 值和c f D 值具 有影响。在隔热层密度相近的条件 下，隔热层厚度成为影响多层织物 组合系统c f D

25、 值与卯P 值的重要因 素，同时其C 胁值与卯P 值呈现正 相关关系。圃 参考文献( 略) 4 2 5 4 6 9 5 O驼船舵研稻撕哟m跏抓附螂瑚 L土L互L王L Z D D D D D D D D十+ + 十+ + + + I 2 3 4 l ，3 4 C C C o C C C o十+ + + + + + + 2 3 2 3 3 2 3 2 B B B B B B B B+ + 十+ + + + + 舵舵舵舵斛M M M 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark