本发明属于个体防护纺织面料技术领域，具体涉及一种单层立体结构防电弧面料。
背景技术：
电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花。电弧的特点主要有：发生速度快，持续时间短，产生能量大，表面温度可达3000～4000度，弧心温度可达10000度。每天，都有成千上万的工作者暴露在电弧的危险之中。最常见的电弧危害在电力行业较多，但同时也发生在石化、燃气、化工、自来水公司、炼油厂等行业存在电弧危害。据统计，大约1/3的电弧烧伤事故发生在配电网，90％事故都发生在不超过1000v的低电压下，超过1/2的事故发生在开关组件附近，包括纤维内衣的燃烧熔滴给工人的人身造成的烧伤，会形成严重的灼伤。目前有不少工程师和厂商对高阻燃的防电弧的面料材料组成进行了研究。
cn112709077a本发明耐久阻燃、透湿、单吸、单防面料整理方法，其特征是(1)将芳纶及其混纺面料正面进行热轧，(2)用聚丙烯酸类增稠剂1.7-2份、甲苯6份、水80-77份、碳氢聚合物结构无氟防水剂10-12份、封端异氰酸酯增效剂2-2.5份、聚氨酯缔合型增稠流平剂0.3-0.4份制得的防水涂层胶对面料正面进行涂层处理，(3)用聚丙烯酸类增稠剂1.7-2份、甲苯6份、水87-84份、聚氨酯亲水整理剂5-7份、聚氨酯缔合型增稠流平剂0.3-0.4份制得的吸湿涂层胶对面料反面进行涂层处理；整理后面料具有优异的阻燃性和透湿性，具有单面防水性和单面吸湿速干性，且耐洗性好，透气柔软，服用舒适，生产操作方便。
cn110284339a公开了一种阻燃防电弧复合面料，包括基布和防护薄膜层；所述基布层是采用聚酰亚胺、芳砜纶、阻燃腈氯纶、阻燃粘胶、pod纤维作为原料织造得到；所述防护薄膜层是采用阻燃聚氨酯乳液、聚烯烃弹性体、无卤阻燃剂、增稠剂、聚氨酯交联剂、分散剂为原料制成。本发明在基布表面进一步制备具有阻燃功能的热防护层，所得到的面料具有优异的永久阻燃、抗静电和防电弧性能。
cn108117750a公开了一种防电弧阻燃混合物及其制作方法，包括聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶；所述芳纶为间位芳纶、对位芳纶或两者的混合物；聚酰亚胺、芳纶和变性腈纶占三种材料质量总和的百分比分别为，聚酰亚胺：2％～40％；芳纶：10～60％；变性腈纶：20～70％。混合物的存在形式为纤维混合物、纱线、织物、无纺布或者服装中的一种或者其任意组合。其采用astmd6413-1999进行垂直燃烧测试，续燃时间低于2秒，损毁长度不超过6英寸。
目前市场需求较大的是2级防电弧产品，而随着技术的不断进步，市场的需求的不断扩大，对于防护产品功能性需求的同时也提出了舒适性要求。国内电力行业标准要求2级防电弧atpv值8.0-25.0cal/cm2，ebt值18.0-25.0cal/cm2。国际标准要求2级防电弧atpv或ebt值8.0-25.0cal/cm2，满足其一即可。而目前市场产品atpv大多在8.0-9.0cal/cm2，但随着人们对安全的不断重视，产品要求也在不断提升，目前市场大多需求高防护性能产品，要求达到10cal/cm2以上，但此类产品较少，且单位面积质量较大，透气、舒适性较差。或采用多层复合，但会对后期服装的制作缝纫裁剪造成较大的难度。同时，现有技术更多地集中在面料的材料组成及选择进行研究，而对比防电弧面料的结构设计研究的较少。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对目前市场的高防护性能防电弧面料的需求，及目前市场存在产品的技术的不足，提供了一种单层立体结构的防电弧面料。本发明通过对面料的原材料进行了优化选择，并对采用特殊组织结构设计，使单层面料形成立体结构，大幅度提升了面料的厚度，并改善了面料的透气性，提高了面料的防电弧性能。
本发明所采用的技术方案是，一种单层立体结构防电弧面料，所述面料由经纱、纬纱交织而成，经纱共有2种纱线，纬纱也共有2种纱线，通过特殊结构使单层面料形成立体结构，该立体结构可以分为3层。上层为主体经纱与上层纬纱交织而成，中间层由另一种经纱单独形成，下层由主体经纱与下层纬纱交织而成；
其中经纱共有两种纱线，一种为主体纱线，一种为中间层纱线：主体经纱纱线含有50％阻燃粘胶纤维、30％芳纶1313纤维、10％腈氯纶纤维、10％尼龙纤维；中间层经纱为100％聚酰亚胺长丝；纬纱共有两种纱线，一种为上层纬纱，一种下层纬纱：上层纬纱纱线，50％阻燃粘胶纤维、20％芳纶1313纤维、10％芳纶1414、10％腈氯纶纤维、5％尼龙纤维；下层纬纱纱线，含有70％阻燃粘胶纤维、25％芳纶1313纤维、5％芳纶1414纤维。
进一步地，所述面料的组织结构为2/2 1/1特殊结构组织，通过经向中间层长丝纱线将上下层纱线进行分隔，使上下层纬纱重叠在一个垂直面，形成上中下三层立体结构。
进一步地，所述面料的经纱有两种，主体经纱线密度为12.3×2tex，中间层经纱线密度为150d×2。纬纱有两种，上层、下层纬纱线密度相同，为12.3×2tex。
进一步地，所述面料的两种经纱排列比为4:1，其中中间层经纱长丝由两根长丝进行捻合，捻度为20t/10cm。
进一步地，所述面料的经向密度为415根/10cm，其中主体经纱密度为332根/10cm，中间层经纱密度为83根/10cm；纬向密度为472根/10cm。
进一步地，所述面料的单位面积质量为240g/m2。
本发明的另一个目的是提供上述单层立体结构防电弧面料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，纺纱。按本发明的技术方案中经、纬纱的配比成分，称取各组分纤维，主体经纱为50％阻燃粘胶纤维、30％芳纶1313纤维、10％腈氯纶纤维、10％尼龙纤维，质量百分数总和为100％，充分混合；上层纬纱为50％阻燃粘胶纤维、20％芳纶1313纤维、10％芳纶1414、10％腈氯纶纤维、5％尼龙纤维，质量百分数总和为100％，充分混合；下层纬纱为70％阻燃粘胶纤维、25％芳纶1313纤维、5％芳纶1414纤维，质量百分数总和为100％，充分混合。依次经过原料预处理，清花，梳棉，并条，粗纱，细纱，络筒，并捻，捻线，热定型；中间层经纱，采用2根150d聚酰亚胺长丝进行捻合，捻度20t/10cm。
步骤2，整经。按幅宽、密度进行计算整经总经根数，按主体经纱和中间层经纱4:1排列比，进行分配两种经纱根数。两种经纱分开进行整经，整经时采用分批整经机进行整经，按总经根数合理分配经轴个数及每个经轴经纱根数，整经时对经纱张力配置进行弧形分段。
步骤3，浆纱。两种经纱形成2个经轴分别进行上浆。主体经纱并轴上浆，上浆配方，55％变性淀粉，30％低聚合度pva，10％丙烯酸浆料，3％渗透剂，2％抗静电剂，上述浆料质量百分比总和为100％，制备浆料固体含量为5％。中间层经纱进行并轴，不上浆，过水烘干，上水溶性蜡，上蜡率2％。
步骤4，穿综筘。采用双经轴架，穿综时，采用顺穿法，按4根主体经纱 1根中间层经纱进行穿综。穿筘时采用2入 3入法，如遇中间层经纱时采用3入法。
步骤5，上机织造。采用双织轴剑杆织机，主体经纱轴与中间层经纱轴形成上下两个经轴，分别采用两套送经控制系统。主体经纱轴张力控制比正常织机织造偏小20％控制，主体经纱轴后梁高度偏高控制。中间层经纱轴张力正常控制。
步骤6，修织，成包。
步骤7，染色后整理。采用缸染工艺，后整理工艺流程：坯布检验→缸洗→缸染色→开幅→烘干→拉幅定型→蒸呢→成品检验→打卷包装。缸洗退浆时采用酶退浆，拉幅定型温度145℃。
本发明的有益效果是，通过特殊结构设计，使面料形成单层立体结构此立体结构形成三层效应，由于立体结构的形成，使面料整体的厚度增加，大幅度提升了面料的电弧防护性能。此结构同时使面料形成了双面效应，正面由多组分主体经纱与上层纬纱进行交织，主要形成较好的防电弧性能，提升面料的整体防护性能；反面由多组分主体经纱与下层纬纱进行交织，高比例的阻燃粘胶大幅度提高了里层的贴肤性及穿着舒适性；中间层通过聚酰亚胺长丝将上下层进行有效分离，并形成中空层，同时结合聚酰亚胺的超低导热性，使面料的整体隔热性能大幅度提升，进一步提升了面料整体的功能性防护。本发明的产品atpv值可以高达12cal/cm2，优于市场目前大多产品，并且阻燃性能可以满足gb8965.1-2009阻燃服标准要求。
附图说明
图1是本发明的单层立体结构上机组织图，图中下方1、2、3、4、5经纱，其中a为主体经纱，b为中间层经纱；左侧1、2、3、4为纬纱，其中a为上层纬纱，b为下层纬纱。
图2是本发明的正面平面效果图。
图3是本发明的沿纬向截面效果图。
图4是本发明的沿经向截面效果图。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明及其制备方法进行进一步详细说明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明的一种单层立体结构防电弧面料，所述面料由经纱、纬纱交织而成，经纱共有2种纱线，纬纱也共有2种纱线。
进一步的两种经纱，一种为主体纱线，一种为中间层纱线。主体经纱为混纺纱线，纱线含有50％阻燃粘胶纤维、30％芳纶1313纤维、10％腈氯纶纤维、10％尼龙纤维；中间层经纱为100％聚酰亚胺长丝。
进一步的两种纬纱，一种为上层纬纱，一种为下层纬纱。上层纬纱为混纺纱线，纱线含有50％阻燃粘胶纤维、20％芳纶1313纤维、10％芳纶1414、10％腈氯纶纤维、5％尼龙纤维；下层纬纱也是混纺纱线，纱线含有70％阻燃粘胶纤维、25％芳纶1313纤维、5％芳纶1414纤维。
进一步地，所述面料的组织结构为2/2 1/1特殊结构组织，通过经向中间层长丝纱线将上下层纬纱进行分隔，使上下层纬纱重叠在一个垂直面，形成上中下三层立体结构。
进一步地，所述面料的两种经纱，主体经纱线密度为12.3×2tex，中间层经纱线密度为150d×2；两种纬纱，上层、下层纬纱线密度相同，均为12.3×2tex。
进一步地，所述面料的两种经纱排列比为4:1，其中中间层经纱长丝由两根长丝进行捻合，捻度为20t/10cm。
进一步地，所述面料的经向密度为415根/10cm，其中主体经纱密度为332根/10cm，中间层经纱密度为83根/10cm；纬向密度为472根/10cm。
进一步地，所述面料的单位面积质量为240g/m2。
本发明的一种单层立体结构防电弧面料的制备方法，具体实施步骤如下：
步骤1，纺纱。按本发明的技术方案中经、纬纱的配比成分，称取,各组分纤维，主体经纱为50％阻燃粘胶纤维、30％芳纶1313纤维、10％腈氯纶纤维、10％尼龙纤维，质量百分数总和为100％，充分混合；上层纬纱为50％阻燃粘胶纤维、20％芳纶1313纤维、10％芳纶1414、10％腈氯纶纤维、5％尼龙纤维，质量百分数总和为100％，充分混合；下层纬纱为70％阻燃粘胶纤维、25％芳纶1313纤维、5％芳纶1414纤维，质量百分数总和为100％，充分混合。依次经过原料预处理，清花，梳棉，并条，粗纱，细纱，络筒，并捻，捻线，热定型；中间层经纱，采用2根150d聚酰亚胺长丝进行捻合，捻度20t/10cm。
步骤2，整经。总经头份6640根。两种经纱分别进行整经，主体经纱总经头份5324根，中间层经纱总经头份1316根。整经时采用分批整经机进行整经，主体经纱共整8个经轴，665×4 666×4；中间层经纱共整2个轴，658×2，整经时对经纱张力配置进行弧形分段。
步骤3，浆纱。两种经纱分别进行上浆。主体经纱8个经轴并轴上浆，上浆配方为：55％变性淀粉，30％低聚合度pva，10％丙烯酸浆料，3％渗透剂，2％抗静电剂，上述浆料质量百分比总和为100％，制备浆料固体含量为5％。中间层经纱2个经轴并轴不上浆，过水烘干，上水溶性蜡，上蜡率为2％。在浆纱过程中，合理配置干、湿区张力。
步骤4，穿综筘。采用7页综框，1，2页为边纱，3，4，5，6，7为地纱。边纱穿综方法：左边(1，2)×15，右边(1，2)×15。地纱穿综方法：(3，4，5，6，7)×1316，顺穿法。穿综时采用双经轴架，3，4，5，6为主体经纱，7为中间层经纱。筘号80#，筘幅169cm，筘长174cm，穿筘时采用2入 3入法，遇中间层经纱时采用3入，即3，4穿1入，5，6，7穿1入。
(5)上机织造。采用双织轴剑杆织机，主体经纱轴与中间层经纱轴形成上下两个经轴，分别采用两套送经控制系统。主体经纱轴张力控制比正常织机织造偏小20％控制，主体经纱轴后梁高度偏高控制。加大织造时打纬力度，使上下层纬纱处于同一垂直平面。中间层经纱轴张力正常控制，上机组织图如图1所示。
(6)修织，成包。
(7)染色后整理。采用缸染工艺，后整理工艺流程：坯布检验→缸洗→缸染色→开幅→烘干→拉幅定型→蒸呢→成品检验→打卷包装。缸洗退浆时采用酶退浆，拉幅定型温度145℃。
图2是本发明实施例所得面料的正面平面效果图；图3是本发明实施例所得面料的沿纬向截面效果图；图4是本发明实施例所得面料的沿经向截面效果图。
本实施例所制备的单层立体结构防电弧面料在权威机构arcwear的测试报告及电弧测试数据表明，atpv可以达到12cal/cm2，远远优于标准要求的2级防电弧要求8cal/cm2，也远超目前市场8.0-9.0cal/cm2的技术水平。
同时，如下表1所示为本实施例所制备的单层立体结构防电弧面料的相关理化指标测试，阻燃性能可以达到gb8965.1-2009阻燃a级标准要求，且热防护性能tpp、透湿量及透气率远高于相关国家标准要求，大幅度提升了面料的热防护性能及整体的穿着舒适性。
表1实施例理化指标测试
本发明描述只是部分实施例，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的材料、结构和方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。
1.一种单层立体结构防电弧面料，所述面料由经纱、纬纱交织而成，经纱共有2种纱线，纬纱也共有2种纱线，通过特殊结构使单层面料形成立体结构，该立体结构可以分为3层；上层为主体经纱与上层纬纱交织而成，中间层由另一种经纱单独形成，下层由主体经纱与下层纬纱交织而成；
其中经纱共有两种纱线，一种为主体纱线，一种为中间层纱线：主体经纱纱线含有50％阻燃粘胶纤维、30％芳纶1313纤维、10％腈氯纶纤维、10％尼龙纤维；中间层经纱为100％聚酰亚胺长丝；纬纱共有两种纱线，一种为上层纬纱，一种下层纬纱：上层纬纱纱线，50％阻燃粘胶纤维、20％芳纶1313纤维、10％芳纶1414、10％腈氯纶纤维、5％尼龙纤维；下层纬纱纱线，含有70％阻燃粘胶纤维、25％芳纶1313纤维、5％芳纶1414纤维。
2.根据权利要求1所述一种单层立体结构防电弧面料，所述面料的组织结构为2/2 1/1特殊结构组织，通过经向中间层长丝纱线将上下层纱线进行分隔，使上下层纬纱重叠在一个垂直面，形成上中下三层立体结构。
3.根据权利要求1所述一种单层立体结构防电弧面料，所述面料的经纱有两种，主体经纱线密度为12.3×2tex，中间层经纱线密度为150d×2；纬纱有两种，上层、下层纬纱线密度相同，为12.3×2tex。
4.根据权利要求1所述一种单层立体结构防电弧面料，所述面料的两种经纱排列比为4:1，其中中间层经纱长丝由两根长丝进行捻合，捻度为20t/10cm。
5.根据权利要求1所述一种单层立体结构防电弧面料，所述面料的经向密度为415根/10cm，其中主体经纱密度为332根/10cm，中间层经纱密度为83根/10cm；纬向密度为472根/10cm。
6.根据权利要求1所述一种单层立体结构防电弧面料，所述面料的单位面积质量为240g/m2。
7.根据权利要求1-6之一所述一种单层立体结构防电弧面料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，纺纱：按经、纬纱的配比成分，称取各组分纤维，主体经纱为50％阻燃粘胶纤维、30％芳纶1313纤维、10％腈氯纶纤维、10％尼龙纤维，质量百分数总和为100％，充分混合；上层纬纱为50％阻燃粘胶纤维、20％芳纶1313纤维、10％芳纶1414、10％腈氯纶纤维、5％尼龙纤维，质量百分数总和为100％，充分混合；下层纬纱为70％阻燃粘胶纤维、25％芳纶1313纤维、5％芳纶1414纤维，质量百分数总和为100％，充分混合；依次经过原料预处理，清花，梳棉，并条，粗纱，细纱，络筒，并捻，捻线，热定型；中间层经纱，采用2根150d聚酰亚胺长丝进行捻合，捻度20t/10cm；
步骤2，整经：按幅宽、密度进行计算整经总经根数，按主体经纱和中间层经纱4:1排列比，进行分配两种经纱根数；两种经纱分开进行整经，整经时采用分批整经机进行整经，按总经根数合理分配经轴个数及每个经轴经纱根数，整经时对经纱张力配置进行弧形分段；
步骤3，浆纱：两种经纱形成2个经轴分别进行上浆；主体经纱并轴上浆，上浆配方，55％变性淀粉，30％低聚合度pva，10％丙烯酸浆料，3％渗透剂，2％抗静电剂，上述浆料质量百分比总和为100％，制备浆料固体含量为5％；中间层经纱进行并轴，不上浆，过水烘干，上水溶性蜡，上蜡率2％；
步骤4，穿综筘：采用双经轴架，穿综时，采用顺穿法，按4根主体经纱 1根中间层经纱进行穿综；穿筘时采用2入 3入法，如遇中间层经纱时采用3入法；
步骤5，上机织造：采用双织轴剑杆织机，主体经纱轴与中间层经纱轴形成上下两个经轴，分别采用两套送经控制系统；主体经纱轴张力控制比正常织机织造偏小20％控制，主体经纱轴后梁高度偏高控制；中间层经纱轴张力正常控制；
步骤6，修织，成包；
步骤7，染色后整理：采用缸染工艺，后整理工艺流程：坯布检验→缸洗→缸染色→开幅→烘干→拉幅定型→蒸呢→成品检验→打卷包装；缸洗退浆时采用酶退浆，拉幅定型温度145℃。
技术总结