低負荷下阻燃織物的特性

周小紅，鄭春琴，姚麗芳

（1.浙江理工大學 先進紡織材料制備與技術教育部重點實驗室，杭州 310018）

低負荷下阻燃織物的特性

周小紅，鄭春琴，姚麗芳

（1.浙江理工大學 先進紡織材料制備與技術教育部重點實驗室，杭州 310018）

測試阻燃芳綸/棉混紡織物、阻燃粘膠/羊毛混紡織物、阻燃腈綸/棉混紡織物和阻燃滌棉混紡織物等在低負荷下的FAST風格、動態(tài)懸垂性及折皺回復性等27項指標，并進行因子分析，提出表征面料特性的硬挺度因子、拉伸彈性因子和折皺回彈性因子的概念.研究結果顯示：羊毛纖維能顯著提高阻燃織物的抗皺性；阻燃纖維混紡織物的拉伸彈性較好，但經(jīng)阻燃整理后的阻燃滌棉混紡織物的拉伸彈性差；阻燃芳綸/棉混紡織物的硬挺度高，滌棉混紡織物經(jīng)阻燃整理后的硬挺度增加.

低負荷；阻燃織物；FAST風格儀；因子分析

織物在低負荷下的力學特性，如拉伸、剪切、彎曲和壓縮等，決定服裝的成型性、舒適性和手感等服用性能.采用FAST與KES-F風格儀對傳統(tǒng)織物在低負荷下的特性研究已有很多.許同洪[1]對真絲面料的力學性能進行測試并對其進行了主成分分析；葛彥與范諍[2]對棉織物的手感進行評價，并建立了預測評價體系；施清島[3]對幾種新型細旦滌綸和錦綸織物風格進行了測試和分析；王國和[4]與郭娟琛[5]都對毛織物的風格進行了分析評價.本文采用FAST風格儀、動態(tài)懸垂儀及折皺回復儀等，針對阻燃面料在低負荷下的特性進行了實驗研究.

1 阻燃織物的風格實驗

1.1 實驗樣品

織物規(guī)格如表1所示.

采用的阻燃纖維有煙臺NewstarR芳綸1313、撫順阻燃腈綸和山東龍海阻燃粘膠.表1中阻燃滌棉織物為經(jīng)阻燃后整理工藝獲得，棉織物和滌棉混紡織物為一般常規(guī)面料.表1中經(jīng)密和緯密根據(jù)國標GB/T 4668-1995測得；厚度根據(jù)國標GB/T 3820-1997測得；經(jīng)向和緯向線密度與平方米克重根據(jù)國標GB/T 4669-1995測得，且平方米克重在200 g/m2與310 g/m2之間.TPP值根據(jù)美國標準NFPA-1971測得，表征的是阻燃織物在熱輻射和熱對流混合作用下的綜合熱防護能力，本文阻燃織物的TPP值均在47 J/m2之上.

表1 織物試樣規(guī)格Tab.1 Details parameter of fabrics

1.2 測試方法與結果

（1）FAST風格特征測試：取20 cm×20 cm和30 cm×30 cm試樣，采用FAST風格儀測得織物的壓縮性、彎曲性、延伸性與剪切剛度.實驗3次取平均值，結果如表2所示.其中，ST為織物表面厚度；C為織物的彎曲長度；B為織物的彎曲剛度；E5為在負荷4.9 N/ m拉伸下的織物延伸性；E20為在負荷19.6 N/m拉伸下的織物延伸性；E100為在負荷98.1 N/m拉伸下的織物延伸性；EB5為在負荷4.9 N/m拉伸下的織物斜向延伸性；G為織物的剪切剛性；F為織物的成型性，由織物的伸長率及彎曲剛度計算得到.

（2）懸垂性測試：按照紡織業(yè)標準《FZ/01045-1996織物懸垂性試驗方法》，取直徑為24 cm的試樣，采用YG（L）811-DN織物動態(tài)懸垂風格儀測試織物的靜態(tài)懸垂系數(shù)、動態(tài)懸垂系數(shù)、活潑率、美感系數(shù)與硬挺系數(shù)（速度為20 r/min）.實驗3次取平均值，結果如表2所示.

（3）折皺回復性測試：按照《GB3819-1997紡織品織物折痕回復性的測定回復角》，取凸形試樣，采用YG541E全自動激光織物折皺彈性測試儀測得急彈與緩彈下的回復角.實驗5次取平均值，結果見表3.

表2 FAST風格儀測試所得數(shù)據(jù)Tab.2 Data on FAST fabric style tester

表3 織物懸垂性與折皺回復性實驗數(shù)據(jù)Tab.3 Data on dynamic drape tester and crease recovery tester

2 因子分析阻燃織物的風格特征

采用FAST風格特征15個指標、懸垂性5個指標、折皺回復性6個指標及織物平方米克重共計27個指標來表示織物的風格特征.本文通過因子分析[6]，將27個指標歸納為少數(shù)幾個指標，并分析研究實驗織物的風格特征.

2.1 因子分析

因子分析采用SPSS統(tǒng)計分析軟件執(zhí)行.首先將織物風格特征的27個指標標準化，得到指標間的相關系數(shù)矩陣，然后計算出該相關系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻率和累計貢獻率，結果如表4所示.

表4 相關系數(shù)矩陣的特征值和累計貢獻率Tab.4 Eigenvalues and contribution rate of correlation matrix

由于前3個特征值的累計貢獻率已經(jīng)達到90.779%，根據(jù)累計貢獻率大于85%且特征值大于1的原則，取前3個特征值建立因子載荷矩陣.再對因子載荷矩陣實行方差最大正交旋轉，得到正交因子表如表5所示.

由表5可以知道，各指標在各因子中的比重是不等的，每個因子只對少數(shù)幾個指標的因子載荷較大，且所占比重大的指標對該因子的影響較大.將27項指標按照高載荷并結合紡織專業(yè)知識定義為3個因子，其涵義如下：

（1）折皺回彈性因子，指織物在使用過程中抵抗起皺以及折皺容易恢復的性能.上述27項指標中的總急/緩彈回復角、平方米克重、表面厚度、經(jīng)向急/緩彈回復角及緯向急/緩彈回復角等8個指標歸為第1類，定義為折皺回彈因子.經(jīng)向急/緩彈回復角、總急/緩彈回復角和緯向急/緩彈回復角等6個指標與折皺回彈因子成負相關關系，其中總緩彈回復角對該因子的影響最大；而平方米克重和表面厚度與折皺回彈性因子成正相關關系.

（2）拉伸彈性因子，指在低負荷下判斷織物的可成型性.上述27項指標中的經(jīng)/緯向延伸性E100、E20、E5、經(jīng)/緯向成型性、剪切剛性及斜向延伸性EB5等10個指標歸為第2類，命名為拉伸彈性因子.經(jīng)/緯向延伸性E100、E20、E5、經(jīng)/緯向成型性和斜向延伸性EB5等9個指標與拉伸彈性因子成正相關關系，其中經(jīng)向延伸性E20對該因子的影響最大；而剪切剛性與拉伸彈性因子成負相關關系.

表5 正交旋轉后的因子載荷矩陣Tab.5 Rotated component matrix

（3）硬挺度因子，是指觸摸面料時感受到的可撓曲性、對手的反作用力及富有彈性的感覺.根據(jù)表5正交旋轉后的因子載荷，上述27項指標中美感系數(shù)、經(jīng)/緯向彎曲長度、靜/動態(tài)懸垂系數(shù)、硬挺系數(shù)、經(jīng)/緯向彎曲剛度以及活潑率等9個指標歸為第3類，定義為硬挺度因子.美感系數(shù)、經(jīng)/緯向彎曲長度、靜/動態(tài)懸垂系數(shù)、硬挺系數(shù)和經(jīng)/緯向彎曲剛度等8個指標與硬挺度因子成正相關關系，其中美感系數(shù)對該因子影響最大；而活潑率與硬挺度因子成負相關關系.

2.2 因子得分與排名

本文采用回歸分析方法，對實驗試樣的硬挺度因子、拉伸彈性因子和折皺回彈性因子得分進行排名，結果如表6所示，期望值設置為0，方差設置為1.

表6 各因子得分及排名情況Tab.6 Factor scores and ordering

（1）折皺回彈性分析.織物在多次的洗滌、穿著及處理過程中，容易形成不規(guī)則的皺痕，影響其外觀性能.折皺回彈性越大，表示抗皺性越好.實驗試樣的折皺回彈性從好到差排列為：阻燃粘膠/羊毛混紡織物、阻燃芳綸/棉混紡織物、滌棉混紡織物、阻燃腈綸/棉混紡織物、阻燃滌棉混紡織物、棉織物.阻燃粘膠/羊毛混紡織物抗皺性最好，是因為羊毛纖維具有較好的回彈性；棉織物的抗皺性最差，是因為棉纖維的回彈性較差；阻燃芳綸/棉混紡織物折皺回復能力相對較好；經(jīng)阻燃整理后的阻燃滌棉混紡織物的折皺回復性劣于滌棉混紡織物.

（2）拉伸彈性分析.織物拉伸彈性過小，織物將出現(xiàn)超喂縫紉、成型困難、縫紉起皺等；拉伸彈性過大，織物難于拼對花型，碼放時的牽伸會引起外觀上的“收縮”等.實驗試樣的拉伸彈性從大到小排列為：阻燃腈綸/棉混紡織物、阻燃粘膠/羊毛混紡織物、阻燃芳綸/棉混紡織物、滌棉混紡織物、棉織物、阻燃滌棉混紡織物.阻燃腈綸纖維、粘膠纖維和羊毛的斷裂伸長率高，混紡后的阻燃腈綸/棉混紡織物與阻燃粘膠/羊毛混紡織物的拉伸彈性較大.芳綸的斷裂伸長率低，與棉混紡后的織物拉伸彈性略小.阻燃整理對織物的拉伸彈性有較大影響，阻燃滌棉混紡織物拉伸彈性小于未經(jīng)阻燃整理的滌棉混紡織物和棉織物.

（3）硬挺度分析.織物硬挺度過高，織物手感會很硬；織物硬挺度過低，縫紉時在縫線處易起褶皺，使用自動化系統(tǒng)時難以處理或不易裁剪.實驗試樣的硬挺性從高到低的排列為：阻燃滌棉混紡織物、阻燃芳綸/棉混紡織物、阻燃腈綸/棉混紡織物、滌棉混紡織物、棉織物、阻燃粘膠/羊毛混紡織物.其中，阻燃芳綸/棉混紡織物的平方米克重最小，但由于芳綸纖維初始模量高，與棉混紡后織物的硬挺度較高.而阻燃腈綸纖維的初始模量較低，與棉混紡后的織物硬挺度較低.阻燃粘膠纖維和羊毛的初始模量都較低，因此兩者混紡后的硬挺性較低.阻燃整理對織物的硬挺性有較大作用，阻燃滌棉混紡織物硬挺度高.

3 結論

紡織面料的阻燃性能主要通過兩種方法獲得，分別是采用阻燃纖維和阻燃后整理面料.本文對阻燃芳綸/棉、阻燃粘膠/羊毛和阻燃腈綸/棉混紡織物與阻燃滌棉混紡織物在低負荷下的力學特性進行實驗研究，結果顯示：

（1）織物力學特性通過FAST風格儀、動態(tài)懸垂儀及折皺回復儀的測試，得到27個指標.采用因子分析，綜合為折皺回彈性因子、拉伸彈性因子、硬挺度因子，可完整描述織物的風格特征.

（2）綜合以上3個因子的得分，羊毛纖維能顯著提高阻燃織物的抗皺性，如阻燃粘膠/羊毛混紡織物的折皺回復性能最好；阻燃纖維混紡織物的拉伸彈性較好，如實驗樣品阻燃腈綸/棉混紡織物、阻燃粘膠/羊毛混紡織物與阻燃芳綸/棉混紡織物，但經(jīng)阻燃整理后的阻燃滌棉混紡織物的拉伸彈性差；阻燃芳綸/棉混紡織物的硬挺度高，滌棉混紡織物經(jīng)阻燃整理后硬挺度增加.

[1]許同洪.基于FAST力學性能的面料主成分分析 [J].絲綢，2007（6）：42-43.

[2] 葛 彥，范 諍.棉織物的手感評價體系[J].廣西輕工業(yè)，2008，10（10）：110-111.

[3] 施清島.細旦滌綸和錦綸織物風格的測試分析 [J].紡織導報，2008，（12）：113-115.

[4] 王國和，梁顏芳.毛織物的風格評價及在織物設計中的應用[J].毛紡科技，2007，35（11）：44-47.

[5] 郭娟琛，孫 艷.毛織物風格的客觀評價與分析[J].紡織科技進步，2008（4）：55-60.

[6] 林杰斌，林川雄.SPSS12統(tǒng)計建模與應用實務[M].北京：中國鐵道出版社，2006：499-511.

[7]王府梅.服裝面料的性能設計[M].上海：中國紡織大學出版社，2000：21-63.

Performance of flame retardant fabrics under low load

ZHOU Xiao-hong，ZHENG Chun-qin，YAO Li-fang
（1.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology of Ministry of Education，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China）

The main mechanics properties of blended fabrics with flame retardant such as meta-aramid/cotton，F(xiàn)RC/

wool，modacrylic/cotton and polyester/cotton are obtained，which indude FAST fabric style，dynamic drape and crease recovery.They are reduced into stiffness factor，tensile elasticity factor and crease recovery factor by factorial analysis method.The results show that：wool fibers could significantly improve the crease resistance of fabric；the tesile elasticity of blended fabrics which weaved by fire-retardant fibers are better than polyester/cotton fabrics by flame retardant treatment；the stiffness of meta-aramid/cotton fabrics is high，and the stiffness of polyester/cotton fabrics increases after flame retardant treatment.

low load；flame retardant fabrics；FAST fabric style tester；factorial analysis

TS102.528；TS101.923

A

1671－024X（2010）06－0024－04

2010-07-28

周小紅（1965—），女，博士，教授，博士生導師.

周小紅（1965—），女，博士，教授，博士生導師.E-mail：zhouxh314@163.com