符合EN 11612與EN 1149標準的防酸阻燃防靜電紗卡開發實踐 引言 在現代工業生產中，尤其是在冶金、化工、石油、電力、消防等高風險作業環境中，工作人員麵臨的熱危害、化學腐蝕及靜電積聚等問題日益突出...
符合EN 11612與EN 1149標準的防酸阻燃防靜電紗卡開發實踐
引言
在現代工業生產中，尤其是在冶金、化工、石油、電力、消防等高風險作業環境中，工作人員麵臨的熱危害、化學腐蝕及靜電積聚等問題日益突出。為保障勞動者安全，國際標準化組織（ISO）及歐洲標準化委員會（CEN）製定了多項防護服性能標準，其中 EN 11612 和 EN 1149 分別針對防護服的熱防護性能和靜電防護性能提出了嚴格要求。在此背景下，開發一種同時滿足 耐酸、阻燃、防靜電 三大功能，並符合上述國際標準的多功能防護麵料——防酸阻燃防靜電紗卡，具有重要的現實意義和廣闊的市場前景。
本文係統闡述了該類紗卡麵料的研發背景、技術路線、原料選擇、織造工藝、後整理技術、性能測試方法及實際應用案例，結合國內外權威研究文獻，全麵展示其開發過程中的關鍵技術突破與創新點。
一、標準解讀：EN 11612 與 EN 1149 的核心要求
1.1 EN 11612：工業用防護服 — 抗熱和火焰性能
EN 11612 是歐洲關於防護服抗熱和火焰性能的核心標準，適用於可能接觸傳導熱、對流熱、輻射熱、小規模熔融金屬飛濺或火焰的工業環境。該標準通過多個子項對材料進行分級評估：
| 測試項目 | 代號 | 測試內容 | 性能等級 |
|---|---|---|---|
| 對流熱傳遞 | A1/A2 | 火焰暴露下溫度上升時間 | 高等級為A1(≥7秒)、A2(≥30秒) |
| 輻射熱傳遞 | B | 輻射源下達到二級燒傷的時間 | B1(≥10秒) 至 B4(≥100秒) |
| 熔融金屬飛濺（鐵） | C | 不同質量金屬滴落後的熱傳遞延遲 | C1(≥10滴) 至 C4(≥50滴) |
| 熔融鋁飛濺 | D | 同上，適用於鋁液環境 | D1 至 D4 |
| 熔融銅飛濺 | E | 同上，適用於銅冶煉環境 | E1 至 E4 |
| 接觸熱傳遞 | F | 材料與高溫表麵接觸時的隔熱性能 | F1(≥10秒) 至 F4(≥80秒) |
注：根據歐盟個人防護裝備（PPE）法規（EU）2016/425，EN 11612 屬於第二類PPE，需由公告機構進行型式檢驗和生產一致性控製。
據《Textile Research Journal》（2020）報道，芳綸、間位芳綸（如Nomex®）、對位芳綸（Kevlar®）、PBO纖維及改性滌綸等是實現EN 11612高性能的關鍵材料基礎（Chattopadhyay et al., 2020）。
1.2 EN 1149：防護服 — 靜電性能
EN 1149 係列標準主要規定了防護服材料的靜電消散能力，防止因靜電積聚引發火災或爆炸，特別適用於易燃易爆環境（如加油站、化工廠）。當前有效版本為 EN 1149-1:2018 和 EN 1149-3:2007。
| 標準條款 | 測試方法 | 要求 |
|---|---|---|
| EN 1149-1 | 表麵電阻率測定（垂直法） | ≤2.5 × 10⁹ Ω（歐姆） |
| EN 1149-3 | 電荷衰減測試 | 在4秒內衰減至初始值的50%以下 |
英國利茲大學紡織研究所（UTIR）研究表明，導電纖維混紡比例超過0.5%即可顯著降低織物表麵電阻，且碳黑塗層與金屬鍍層導電紗線效果更優（Horrocks, A.R., 2019）。
二、產品定位與設計目標
基於上述標準要求，本項目旨在開發一款兼具以下特性的高端功能性紗卡麵料：
- 阻燃性能優異：極限氧指數（LOI）≥28%，垂直燃燒損毀長度≤50mm，續燃時間=0s；
- 耐酸堿性強：在pH=1~2的硫酸溶液中浸泡4小時無明顯變色或強度損失；
- 防靜電達標：表麵電阻率≤1×10⁹ Ω，電荷密度≤7 μC/m²；
- 穿著舒適性良好：克重控製在220~260 g/m²之間，透氣率≥80 mm/s；
- 符合EN 11612與EN 1149認證要求，可用於煉鋼廠、石化企業、應急救援等領域。
三、原材料選擇與配比優化
3.1 纖維組分設計
為實現多重功能集成，采用多組分混紡策略，兼顧力學性能、熱穩定性和導電性。
| 纖維類型 | 比例（%） | 功能特性 | 供應商示例 |
|---|---|---|---|
| 間位芳綸（Nomex® Type 406） | 60% | 主體骨架，提供永久阻燃性、耐高溫性 | 美國杜邦（DuPont） |
| 芳碸綸（PSA） | 20% | 增強耐酸性，提升尺寸穩定性 | 上海特安綸 |
| 導電滌綸長絲（含碳黑） | 5% | 構建導電網格，實現靜電泄放 | 日本帝人（Teijin）Antistat® |
| 耐酸改性滌綸短纖 | 15% | 提高耐酸腐蝕能力，降低成本 | 江蘇三房巷集團 |
注：導電纖維以經向嵌織方式引入，間距控製在10mm以內，確保全幅麵靜電連通。
中國工程院院士蔣士成指出：“高性能合成纖維的複合使用是未來高端防護材料的發展方向。”（《中國材料進展》，2021）
四、織造工藝參數設定
采用傳統噴氣織機結合電子多臂裝置，確保組織結構穩定、密度均勻。
4.1 織物規格設計
| 參數名稱 | 數值 |
|---|---|
| 組織結構 | 2/1右斜紋（紗卡） |
| 經密 | 280根/10cm |
| 緯密 | 190根/10cm |
| 紗支配置 | 經紗：16S/2 芳綸混紡紗；緯紗：21S 耐酸滌綸 |
| 克重 | 245 g/m²（±5%） |
| 幅寬 | 155 cm |
| 導電紗排列 | 每隔80根經紗嵌入1根導電長絲 |
4.2 關鍵工藝控製點
| 工序 | 控製要點 | 目標值 |
|---|---|---|
| 整經 | 張力均勻，避免斷頭 | 單紗張力差＜5cN |
| 漿紗 | 使用PVA+丙烯酸混合漿料 | 上漿率12%±1%，回潮率6%~8% |
| 織造 | 開口清晰，引緯順暢 | 下機一等品率≥95% |
| 驗布 | 檢測破洞、稀密路、油汙 | 缺陷密度＜0.5個/m² |
德國卡爾邁耶（Karl Mayer）公司指出，高比例芳綸織造時應適當降低車速（建議≤550 rpm），並加強溫濕度調控（相對濕度65%~70%），以防脆斷（Karl Mayer Technical Bulletin, 2022）。
五、功能性後整理技術路徑
後整理是賦予麵料終性能的關鍵環節。本產品采用“三合一”協同整理工藝：
5.1 阻燃整理
盡管主體纖維本身具備阻燃性，但仍需補充整理以應對極端工況。采用 Pyrovatex CP New（汽巴精化）進行浸軋焙烘處理：
- 浸軋液配方：Pyrovatex CP New 80 g/L，尿素 40 g/L，MgCl₂催化劑 15 g/L
- 工藝條件：二浸二軋（軋餘率75%），預烘100℃×3min，焙烘160℃×3min
- 效果：提高炭化長度穩定性，減少高溫收縮率
5.2 耐酸整理
為增強對強酸介質的抵抗能力，施加含氟防水防油劑（AG-E520，旭硝子）：
- 含量：20 g/L
- pH值調節至5.5~6.0
- 焙烘溫度170℃×2min
- 形成疏水膜層，阻止酸液滲透
據《Journal of Industrial Textiles》（2021）研究，含氟整理可使棉/芳綸混紡織物在98%硫酸中浸泡2小時後強力保持率提升至85%以上（Zhang et al., 2021）。
5.3 防靜電整理
在常規導電纖維基礎上，追加親水型抗靜電劑（SN-318，上海澤尼特）：
- 濃度：30 g/L
- 浸軋→烘幹（110℃）→定型（150℃×3min）
- 作用機製：吸濕導電，平衡表麵電荷分布
注意：避免使用陽離子型抗靜電劑，以免與阻燃劑發生沉澱反應。
六、性能測試結果與數據分析
所有樣品均送至SGS通標標準技術服務有限公司及國家紡織製品質量監督檢驗中心進行第三方檢測。
6.1 物理機械性能
| 項目 | 測試標準 | 實測值 | 標準要求 |
|---|---|---|---|
| 斷裂強力（經向） | GB/T 3923.1 | 860 N | ≥600 N |
| 斷裂強力（緯向） | GB/T 3923.1 | 520 N | ≥400 N |
| 撕破強力（梯形法） | GB/T 3917.2 | 48 N | ≥35 N |
| 頂破強力 | GB/T 19976 | 920 kPa | ≥800 kPa |
| 縮水率（洗滌3次） | GB/T 8628~8630 | 經向 -2.1%；緯向 -1.8% | ≤3% |
6.2 阻燃與熱防護性能（EN 11612）
| 測試項目 | 代號 | 測試結果 | 等級 |
|---|---|---|---|
| 對流熱傳遞 | A1/A2 | A2: 38秒 | 合格 |
| 輻射熱傳遞 | B | B3: 65秒 | 合格 |
| 熔融鐵飛濺 | C | C3: 35滴 | 合格 |
| 熔融鋁飛濺 | D | D2: 18滴 | 合格 |
| 接觸熱傳遞（250℃） | F | F3: 55秒 | 合格 |
所有試樣均未出現熔融、滴落、穿孔現象，炭化長度平均為42mm。
6.3 靜電性能（EN 1149-1 & EN 1149-3）
| 測試項目 | 方法 | 結果 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 表麵電阻率 | 垂直電極法（EN 1149-1） | 8.7 × 10⁸ Ω | ≤2.5×10⁹ Ω，合格 |
| 電荷衰減時間 | EN 1149-3 | 2.3秒（從±5kV降至±2.5kV） | ＜4秒，合格 |
| 摩擦電壓（行走模擬） | IEC 61340-4-5 | +180 V / -210 V | 安全範圍 |
6.4 化學防護性能
| 介質 | 濃度 | 接觸時間 | 外觀變化 | 強力保留率 |
|---|---|---|---|---|
| 硫酸 | 98% | 4h | 輕微泛黃，無起泡 | 82% |
| 鹽酸 | 37% | 4h | 無明顯變化 | 86% |
| 氫氧化鈉 | 40% | 4h | 局部輕微軟化 | 78% |
結果顯示，該麵料對常見強酸具有優良抵抗能力，但在強堿環境下需謹慎使用。
七、實際應用與客戶反饋
該款防酸阻燃防靜電紗卡已成功應用於以下領域：
7.1 應用場景分布
| 用戶類型 | 典型企業 | 用途 | 年采購量（米） |
|---|---|---|---|
| 鋼鐵冶金 | 寶武鋼鐵集團 | 煉鋼工人工作服 | 12萬 |
| 石油化工 | 中石化齊魯分公司 | 檢修防護服 | 8萬 |
| 消防救援 | 廣東省消防總隊 | 特種作戰外層 | 5萬 |
| 核電建設 | 中廣核工程公司 | 輻射區輔助服 | 3萬 |
7.2 用戶評價摘要
- “麵料手感較傳統純芳綸產品柔軟，夏季穿著不悶熱。” ——寶武集團安全主管
- “經過半年現場使用，未發現靜電引發事故，安全性顯著提升。” ——中石化HSE工程師
- “耐酸性能優於進口同類產品，在酸洗車間表現穩定。” ——某不鏽鋼廠設備科
八、技術創新與難點突破
8.1 多功能協同難題
如何在同一材料體係中協調阻燃、防酸、導電三種功能，是本項目大挑戰。傳統做法往往犧牲某一性能換取其他，例如過度使用含磷阻燃劑會影響導電穩定性。
解決方案：
- 選用本征阻燃纖維為主，減少化學助劑依賴；
- 導電纖維采用包芯結構（PET外包碳黑），避免直接接觸酸液導致腐蝕；
- 分階段整理：先阻燃→再防水防酸→後抗靜電，避免交叉幹擾。
8.2 色牢度與功能性平衡
深色係（藏青、黑色）更受工業客戶歡迎，但染色過程中高溫易損傷導電纖維。
對策：
- 采用低溫活性染料染色（<100℃）；
- 添加還原保護劑（如羥胺磺酸鈉）；
- 染後增加固色處理，提升濕摩擦牢度至≥3級。
據東華大學朱美芳教授團隊研究，納米TiO₂摻雜可同時提升色牢度與紫外屏蔽性能，已在部分批次中試點應用（Advanced Fiber Materials, 2023）。
九、質量管理體係與認證情況
為確保產品持續合規，建立完整的質量追溯係統：
- 原料入庫實行批號管理，每批次留樣6個月；
- 生產過程執行SPC統計過程控製；
- 成品每300米取樣檢測關鍵指標；
- 定期送樣至TÜV萊茵、SGS進行EN標準複測。
目前已獲得：
- CE認證（依據PPE Regulation (EU) 2016/425）
- OEKO-TEX® STANDARD 100 Class II（嬰幼兒可接觸級別）
- ISO 9001:2015 質量管理體係認證
- SGS出具的EN 11612與EN 1149符合性報告
十、未來發展方向
隨著智能穿戴與綠色製造理念的普及，下一代防酸阻燃防靜電紗卡將向以下方向演進：
- 智能化升級：集成微型傳感器，實時監測體溫、心率及有害氣體濃度；
- 生物基材料替代：探索PLA/芳綸共混體係，降低碳足跡；
- 自清潔功能：引入光催化TiO₂塗層，實現汙染物降解；
- 模塊化設計：按區域功能差異化配置麵料性能，提升性價比。
美國北卡羅來納州立大學紡織學院預測：“到2030年，超過40%的工業防護服將具備至少一項智能響應功能。”（NCSU Annual Report on Smart Textiles, 2023）
