一種新型透氣式防護襪套的制備方法

李茹茹，王靈杰，李秀明

(北京邦維高科新材料科技股份有限公司，北京 100043)

0 引言

當前，世界各國仍面臨核生化威脅，尤其是在區域性戰爭和恐怖襲擊中，化學戰劑不斷威脅著人員的生命安全。典型的化學毒劑，如沙林、芥子氣、光氣、氯化氰等，它們可通過與人體的呼吸道和皮膚接觸，對人體造成嚴重傷害甚至使其死亡[1-2]。為了保障戰場環境下作戰人員的生命安全，美國和歐洲等一直在發展個體防護裝備，不斷提高其防護性能及舒適性，個體防護裝備主要包括防毒面具、防護服、防護手套、防護靴套等[3]。隨著科學技術的快速發展，國內的透氣型防護材料不斷涌現，其中腈氯綸摻炭纖維織物、活性炭纖維復合織物等材料已達到工業化生產水平，并已應用于透氣型防護服、透氣型防護手套等產品[4-5]。其中，防護靴套作為個體防護裝備的重要組成部分，主要為橡膠材料，不具有透氣、透濕功能，穿戴舒適性也較差。因此，亟需開發一種新型的透氣式足部防護裝備。

本文開發了一種新型透氣式防護襪套。該襪套為雙層結構，內外層均采用腈氯綸摻炭纖維股線和錦氨包覆絲織造，腈氯綸摻炭纖維中的活性炭可吸附有毒有害物質，錦氨包覆絲使防護襪套具有拉伸性能，能提高穿著舒適性，經織造、縫頭、水洗、定型等工藝制備的防護襪套具有良好的透氣性和防護性能。

1 試驗

1.1 原料

實驗采用腈氯綸摻炭纖維股線進行織造，選取的紗線：線密度為59 tex，斷裂強度為7.5 cN/tex，斷裂伸長率為11.1%，回潮率為9.1%。錦氨包覆紗為彈性增強紗線。

1.2 設備及儀器

生產設備為市面所售普通襪機、電腦直縫機、電腦洗衣機以及定型機。性能測試儀器為YG(B)461E數字式織物透氣性能測試儀和防護性能測試裝置。

1.3 工藝流程

防護襪套的加工主要分為織造、水洗和定型等過程。

1.4 測試標準及方法

透氣性能測試參考GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》。

防護性能測試參考GJB 3253—1998《阻燃偽裝防毒服規范》。

2 測試工藝、結果與討論

2.1 紗線材料的篩選

透氣防護襪套編織需要具有吸附功能的紗線，國內已工業化生產的炭吸附型材料有活性炭纖維復合織物、腈氯綸摻炭纖維織物?；钚蕴坷w維復合織物是將活性炭纖維布或氈與棉布、非織造布或化纖布進行復合，獲得織物的服用性能，但是該類織物其制作工藝無法獲得滿足加工要求的紗線；與活性炭纖維復合織物相比，腈氯綸摻炭纖維織物是將具有阻燃性的含氯改性聚丙烯腈與具有良好吸附性能的超細活性炭，以二甲基甲酰胺為溶劑，采用共混法紡絲工藝，獲得腈氯綸摻炭纖維，再經紡紗、織造工序加工而成[6]，在纖維形態時便具有吸附性能，紡制的腈氯綸摻炭纖維紗線具有良好的力學性能。因此選用腈氯綸摻炭纖維紗線作為防護襪套的主體原料。在常規化纖中，錦綸的耐磨性最好，氨綸具有良好的彈性及其恢復性，選擇錦氨包覆紗作為防護襪套的彈性增強紗線，可提高襪子的使用耐久性和穿著舒適性。

2.2 水洗工藝對防護襪套收縮性能的影響

襪套織造是線圈間相互穿套的過程，線圈間會有一定內應力存在，在受到外力作用時，如機械拉伸、溫度升降等，均可改變線圈的狀態[9]。當襪套放入熱水中時，因受到熱量影響，纖維大分子運動性增加，編織過程中線圈串套產生的內應力釋放，松弛的織物在熱水中逐漸收縮，使織物結構變得致密。水洗工藝的溫度和時間對襪套的收縮性影響很大，因此需要通過改變水洗溫度和時間確定適宜的工藝參數。

2.2.1 水洗溫度

將縫頭整理后的襪套放入不同溫度的水中，浸泡5 min后，經脫水、晾干后測試其橫向拉伸值，結果見表1。實驗結果表明，水洗溫度越高襪套的收縮性越大，但溫度過高，襪套收縮嚴重，厚度明顯增加，已不能很好地滿足穿著性能。若選用常溫水洗，襪套的尺寸雖能滿足穿著要求，但常溫處理后襪套的尺寸穩定性較差，一旦后續使用過程中水洗溫度超過該水洗溫度，襪套尺寸會再次發生變化，影響使用性能。因此水洗溫度選用60 ℃，該溫度高于常規洗滌水溫，且收縮后的尺寸和橫向拉伸值滿足防護襪套使用要求。

表1 水洗溫度對襪套收縮性能的影響

2.2.2 水洗時間

為研究水洗時間對襪套收縮性的影響，將縫頭整理后的襪套放入60 ℃熱水中浸泡，浸泡時間分為5 min、10 min、15 min、20 min、30 min，經脫水、晾干后，測試結果見表2。實驗結果表明，隨著水洗時間的延長，襪套尺寸不會發生明顯變化，其橫向拉伸值隨著時間的延長逐漸降低。當水洗時間延長至30 min時，橫向拉伸值不再發生變化，襪套的收縮率趨于穩定，因此將水洗時間確定為20 min。

表2 水洗時間對襪套收縮性能的影響

2.3 防護襪套性能測試

2.3.1 透氣性能測試

對防護襪套進行透氣性測試，測試方法參考《GB/T 5453—1997 紡織品織物透氣性的測定》，實驗儀器為YG(B)461E數字式織物透氣性能測試儀。分別對襪筒、襪底兩個部位進行測試，測試結果見表3。通常透氣防護服吸附層材料透氣性要求為大于100 mm/s，測試結果表明防護襪套的透氣性能滿足該指標。

表3 透氣性測試結果(mm/s)

2.3.2 防護性能測試

織物在穿著過程中，往往受到兩個甚至多個方向的張力作用，因此相對于單向拉伸，研究織物的雙向拉伸更有意義[10]。防護襪套存在一定拉伸性能，應測試雙向拉伸狀態下的防護性能。防護襪套的防護性能測試方法參考GJB 3253—1998《阻燃偽裝防毒服規范》，測試溫度為20 ℃，測試濕度為80%。經測試，防護襪套在雙向最大拉伸狀態下對化學戰劑的模擬劑的防護時間大于6 h。

3 結論

通過對防護襪套所需紗線進行分析和試織，選用59 tex腈氯綸摻炭纖維股線和錦氨包覆絲進行織造，經過對制備工藝及防護襪性能分析，得出如下結論：

(1)對不同水洗溫度和時間處理后的樣品進行分析，結果表明適用水洗工藝為水溫60 ℃，時間20 min。

(2)制得的透氣式防護襪套具有良好的透氣性能、防護性能。