Новая схема смешивания для экономичного огнестойкого белья: баланс между безопасностью и комфортом

Работники, занимающиеся высокорисковыми профессиями, такие как пожарные и гонщики, остро нуждаются в нижнем белье, сочетающем огнестойкость и комфорт. Оно должно не только защищать от ожогов при высоких температурах, но и быстро отводить пот. Однако существующие продукты либо используют дорогие огнестойкие волокна (например, мета-арамид), что делает их дорогостоящими, либо применяют смесь модакрила и хлопка, обладающую плохим влагопоглощением — из-за чего трудно достичь одновременно обеих целей.

Для решения этой задачи исследовательская команда разработала новую схему смешивания, состоящую из 55% модакрилового волокна (MAC), 15% полиакрилатного волокна (PAC) и 30% волокна лиоцелл (CLY). Испытания подтвердили, что данная схема обеспечивает баланс между стоимостью, огнестойкостью и комфортом, открывая новый путь для разработки экономичного огнестойкого белья.

I. Основные проблемы: Ограничения традиционных схем

●Требования в экстремальных условиях: Температура при пожаре может достигать 1700 °C, поэтому нижнее бельё должно быть огнестойким, чтобы предотвратить ожоги. Интенсивная физическая нагрузка приводит к сильному потоотделению, что требует быстрого впитывания и отвода влаги для предотвращения дискомфорта.
●Недостатки традиционных схем: Высокая стоимость волокон в 3-4 раза превышает стоимость модакрила, что затрудняет их широкое распространение. Смесь из 65% модакрила и 35% хлопка имеет длительное время смачивания — 480–960 секунд, что приводит к низкой эффективности поглощения воды.

II. Новая схема смешивания: волокна и процессы

1、Комплементарные преимущества волокон
MAC: Служит огнестойким основным компонентом. При высоких температурах обугливается без плавления, имеет предел кислорода (LOI) 32,5%. Также устойчиво к износу и легко очищается.
PAC: Отличается как огнестойкостью (LOI 42%), так и способностью к поглощению влаги (возвращение влажности 15,55%), что повышает общую гигроскопичность смеси.
CLY: Экологически чистое регенерированное волокно с лучшим поглощением влаги (возвращение влажности 8–14 %) по сравнению с хлопком. Обладает превосходной проницаемостью влаги, что ускоряет испарение пота.

2、Ключевые переменные процесса
Проводились контролируемые эксперименты путем изменения тонины волокна (1,7 дтекс/1,0 дтекс MAC), процессов прядения (кольцевое прядение/компактное прядение/сироспиннинг) и структур трикотажных полотен (5 типов, включая полотняное переплетение, реб 2:1 и жаккардовое ребро), что обеспечивает применимость результатов к реальному производству.

III. Проверка характеристик: соответствие стандартам огнестойкости и комфорта

1、Основные характеристики
●Волокна равномерно распределены в нити и остаются стабильными при температуре ниже 200 °C (MAC устойчив до 220 °C, CLY — до 250 °C), что соответствует требованиям для высокотемпературных условий.
●Прочность на разрыв нити из волокна 1,0 дтекс MAC на 13,7 % выше, чем у обычной нити. Нить, полученная компактным прядением, имеет наименьшую пушковость, предотвращая образование катышков.

2. Поглощение влаги и отведение пота
Новая смесь имеет время смачивания всего 5–14,6 секунд и время водопоглощения 4,6–21,4 секунд, что значительно лучше традиционных смесей (480–960 секунд). Структура «тройной подворот» обеспечивает наилучшее поглощение влаги, в то время как структура ребра 2:1 относительно медленнее.

3. Огнестойкость и безопасность
Все образцы соответствуют стандарту ISO 15025 и имеют время послепламенного горения и время тления менее 2 секунд без плавления или каплепадения. Структура ребра 2:1 обеспечивает наилучшую огнестойкость. PAC и MAC действуют синергетически, повышая огнестойкость, а улучшенное поглощение влаги не снижает уровень безопасности.

IV. Прикладная ценность и перспективы оптимизации

Основные Преимущества
1、Низкая стоимость: Стоимость материала составляет лишь 1/3–1/4 от стоимости мета-арамида, дополнительная химическая обработка антипиренами не требуется.
2、Безопасность и надежность: Материал не плавится при высоких температурах, эффективно предотвращая ожоги.
3、Комфорт и экологичность: Обладает отличными свойствами впитывания влаги и отведения пота. Лиоцелл усиливает мягкость и обеспечивает экологичность.

Будущая оптимизация
Структуру можно адаптировать в зависимости от профессиональных потребностей (например, резинка 2:1 для пожарных, тройной подворот для гонщиков). Кроме того, процессы прядения можно оптимизировать для уменьшения пушистости нити и повышения износостойкости, что поможет функциональным текстильным материалам сбалансировать «безопасность, комфорт и стоимость».
(Примечание: данные взяты из статьи «Качество тонких нитей из смесей модакрила/полиакрилата/лиоцелла...» (Номер документа: materials-16-04386.pdf) и были первоначально переформулированы.)