预氧化／腈氯纶阻燃织物性能研究yd15132
欧阳洁1，吴汉荣2，李炜1 1.东华大学，上海201620；2．汕头市奥山服饰有限公司，广东汕头515000
收稿日期：2011-01-29
作者简介：欧阳洁(1988-)，女，湖南衡阳人，硕士研究生。
原载:山东纺织科技 2012/2;4-6
【】摘要：预氧化纤维具有极佳的阻燃性能，腈氯纶纤维具有优良的服用性，二者可用于阻燃服装面料的开发。文章采用赛络纺将预氧化纤维与腈氯纶纤维以三种不同比例进行混纺，研究了混纺比对织物的阻燃性以及服用性能的影响。结果表明，预氧化含量越高，织物阻燃性越好，但其拉伸性能和耐磨性越差。结合两方面进行综合考虑，方可达到合理的织物设计要求。
【关键词】预氧化纤维；腈氯纶；阻燃；混纺；赛络纺
【中图分类号】TS155．6 文献标识码：A 文章编号：1009-3028(2O12)02-0004-03
赋予纺织品阻燃性能的方法一般有两种：一是选用阻燃纤维纺纱、织造；二是对织物进行阻燃整理。与阻燃整理相比，采用阻燃纤维织造阻燃效果更佳、耐久性和手感更好[1-3]。预氧化纤维属准不燃产品，极限氧指数可达55，阻燃性能长久。但该材料无卷曲、静电大、纤维光滑，纺纱有一定难度，织造断头率高。腈氯纶原料成本低廉，具有一定的阻燃性，同时还保留腈纶优异的可纺性和服用性[4-5]。将这两种纤维混纺可开发出既具有优异阻燃性又具有一定服用性的阻燃织物。本文以这两种纤维为原料，用赛络纺分别纺制预氧化／腈氯纶混纺比为80／20、70／30和60／40的纱线，对比研究了混纺比对织物的阻燃及服用性能尤其是机械性能的影响。
1 实验
1．1 原料
本次实验采用的预氧化丝和腈氯纶纤维均为汕头市奥山服饰有限公司提供，其主要性能如表1所示。
1．2 试样制备
1．2．1 纺纱
纺纱工艺流程为：开松(DHU 清梳联合试验机)→梳理(AS181A梳棉试验机，梳理两道) →并条(一并，二并) →粗纱(FA498粗纱机) →细纱 (TH101棉型细纱机)
表1 纤维规格和性能
|
纤维品种 |
预氧化丝 |
腈氯纶 |
|
长度(mm) |
51 |
51 |
|
细度(dtex) |
2.2 |
2.2 |
|
强力(cN) |
5.7 |
4.7 |
|
伸长率% |
47.7 |
53.4 |
|
极限氧指数 |
50 |
31 |
为了使不同成分的纤维混合均匀，对纤维进行逐份开松，每份30 g，按照实验方案进行配比，共8份。由于纤维的静电较大，开松前需添加抗静电油剂，并密封搁置24 h后再进行开松。纤维开松后对其进行梳理，为了保证纤维网的均匀，每份梳理两道。并条次数为两次，头并牵伸倍数为7倍，二并根数为8根，其牵伸倍数为8倍。赛络纺是一种较为新型的纺纱方式，在细纱机上喂入两根保持一定间距的粗纱，经牵伸后，由前罗拉输出这两根单纱须条，并由于捻度的传递而使单纱须条上带有少量的捻度，拼合后被进一步加捻成类似合股的纱线，卷绕在筒管上。其特点是毛羽少，强力高，耐磨性好。喂入的粗纱细度为450tex，喂入的条子隔距为6 mm，纱线细度为37tex，捻度为700捻／m。
1．2．2 织造
织造过程为：穿综→穿筘→整经→开口→引纬→打纬→卷取→下机。使用的织机为SGA598型半自动织样机。为了使织物达到比较厚重且紧密的效果，采用2／1双层接结组织，织物克重为250 g／m2。
2 测试结果及讨论
2．1 纱线测试
纱线主要性能测试结果如表2所示，测试纱在标准状态(标准大气压下，温度20℃ ，相对湿度65%)下放置24 h以上。力学性能测试采用HD021N 型电子单纱强力仪，毛羽测试采用YG172型纱线毛羽测试仪，条干测试采用YG135G条干均匀度分析仪。测试条件：温度20℃，相对湿度65%。
表2 纱线性能测试结果
|
预氧化/腈氯纶配比 |
单纱强度(cN/tex) |
伸长率(%) |
3mm毛羽指数(_%) |
条干均匀度(%) |
|
80/20 |
8.0 |
12.5 |
136.69 |
16.77 |
|
70/30 |
9.2 |
16.9 |
162.16 |
15.55 |
|
60/40 |
12.3 |
19.5 |
244.81 |
17.27 |
从表2结果中可以看出，随着预氧化纤维含量的降低，纱线强力不断增大，毛羽量不断增加，这是因为预氧化纤维存在着强力低、纤维间抱合力差、纤维呈脆性等缺点，随着腈氯纶含量的增加，由于腈氯纶纤维卷曲多、抱合力强，纱线强力会增大，但同时毛羽也随之增多。当预氧化纤维含量在70% 时，纱线条干均匀度最好。
2．2 织物阻燃性能测试
评价纺织品的燃烧性能主要包括4个指标：点燃时间、火焰的蔓延性、燃烧的破坏性和极限氧指数[6-9]。本实验主要对火焰的蔓延性进行测量，采用垂直法对阻燃性能进行测试，测试标准为GBT5455-1997，在YG(B)815D-Ⅰ垂直燃烧仪上进行。测试样品在标准状态下放置48 h以上，每个方案剪取10块织物(经向5块，纬向5块)进行测试，尺寸为8 cm(宽)×30 cm(长)，测试火焰高度40 mm，点火时间12 s，使用的重锤质量为226．8 g。测试条件为温度20℃ 、相对湿度65%，测试结果如表3所示。
表3 玄武岩织物阻燃性测试结果
|
预氧化/腈氯纶配比 |
织物方向 |
续燃时间(s) |
阴燃时间(s) |
损毁长度(mm) |
|
80/20 |
经向 |
0 |
0.3 |
23 |
|
纬向 |
0 |
0.3 |
26 |
|
|
70/30 |
经向 |
0 |
0.3 |
36 |
|
纬向 |
0 |
0.4 |
43 |
|
|
60/40 |
经向 |
0 |
0.4 |
48 |
|
纬向 |
0 |
0.5 |
52 |
根据GB 8965~国家防护服装阻燃防护》，织物的续燃时间小于2 S，阴燃时间小于2 s，且损毁长度小于50 mm，即可达到A级防护要求。从表3中可知，以上阻燃织物除预氧化／腈氯纶(60／40)外均可达到此要求。预氧化／腈氯纶(80／20)的阻燃性能最好，而预氧化／腈氯纶(60／40)的阻燃性能最差，即预氧化纤维含量越多，织物的损毁长度越小，织物的阻燃性能越好。这是因为预氧化纤维的极限氧指数远高于腈氯纶，纱线中预氧化纤维含量越多，则由它制成的织物阻燃性能越好。可见，纤维性能及其混纺比在很大程度上决定了织物的阻燃性能。
2．3 织物强力测试
测试所用仪器为HDO26电子织物强力仪，测试标准为GB／T 3923.1-1997。裁取经向、纬向试样各5块，尺寸为150 mm×50 mm。实验参数：隔距：100 mm；速度：100 mm／min；实验方式：定速拉伸；预加张力：2 N。测得的实验平均值如表4所示。
表4 织物强力测试数据
|
预氧化/腈氯纶配比 |
织物方向 |
断裂强力(N) |
断裂伸长(mm) |
伸长率 (%) |
|
80/20 |
经向 |
545.0 |
65.5 |
63.5 |
|
纬向 |
457. |
48.4 |
45.7 |
|
|
70/30 |
经向 |
614.8 |
67.9 |
66.0 |
|
纬向 |
567.5 |
63.7 |
64.5 |
|
|
60/40 |
经向 |
661.0 |
60.8 |
58.1 |
|
纬向 |
570.1 |
66.5 |
67.0 |
表4结果显示，各织物均达到了GB8965中要求的450 N。但随着预氧化纤维含量的降低，织物强力增大，这与纱线强力的测试结果一致，都是因为腈氯纶的卷曲度高，抱合力强，能在纤维之间缠绕，提高混纺纱的强力，进而改善织物强力。
2．4 织物耐磨性测试
测试所用仪器为YG401E型织物平磨仪(马丁代尔仪)。测试时，使试样在一定压力下与标准磨料进行相互摩擦，导致试样破损，最后记录试样破损的耐磨次数以表示织物的耐磨性能。再采用视觉描述方式评定试样的起毛起球等级，如表5所示。
表5 织物耐磨性测试结果
|
预氧化/腈氯纶配比 |
耐磨次数(圈) |
起毛起球(级数) |
|
80/20 |
8000 |
4 |
|
70/30 |
8400 |
4 |
|
60/40 |
8700 |
4 |
从表5中可以看出，随着预氧化纤维含量的增加，纱线耐磨性下降，耐磨次数从8700减少到8000。织物的耐磨性由多方面原因决定，就纤维和纱线结构来说，主要由纤维强力以及纱线内纤维之间的抱合力决定，由于预氧化丝和腈氯纶的强力差别不大，但腈氯纶的抱合力远优于预氧化丝，故随着腈氯纶的增加，织物耐磨性提高。
3 结语
将腈氯纶与预氧化纤维混纺后，纱线的力学性能，织物的阻燃性能、拉伸性和耐磨性都有一定的改变。随着腈氯纶纤维含量的增加，织物的阻燃性会有所下降，但是其拉伸性能和耐磨性能都得到一定的改善。作为服用织物，不仅要考虑织物的阻燃性能，也需注意织物的力学性能，才能保证织物在穿着过程中不会轻易被外力所破坏。故在设计预氧化／腈氯纶阻燃织物时，要综合考虑其阻燃性能和服用性能，要在保证一定阻燃性能的前提下，尽量优化织物的服用性能。
参考文献：
[1] 朱平．功能纤维及功能纺织品[M]．北京：中国纺织出版社，2006．
[2] 位丽．国内外阻燃家用纺织品的要求及发展方向[J]．纺织科技进展，2009，(5)：25—26．
[3] 袁小红，殷薇．阻燃技术的现状及在家纺领域中的应用[J]．现代纺织技术，2008，(1)：56 57．
[4] 张建春，钟铮．腈氯纶阻燃纤维生产技术与应用[J]．纺织导报，2000，(2)：17— 18．
[5] 吴红玲，张茂林，蒋少军．阻燃织物的开发及应用[J]．现代纺织技术，2002，(2)；39—4l_
[6] 梁子青，韩德昌，杨彩云．织物组织结构对燃烧性能的影响[J]．天津工业大学学报，2001，(5)：19-21．
[7] 陈广顺．氧指数用于纺织品燃烧性能的研究[J]．印染，1991，17(6)：47 51．
[8] Walker C．Needles H L．Flammability characteristics of lightweight cellulosic and polyester—cellulosic blend fabrics[J]．Journal of Fire Sciences，1985，(3)：461—471．
[9] Le Van S L．Flame spread variability of candidate wool-based reference material[J]．Journal of Fire Sciences，1985，(3)：208— 223．