(1. 廣西科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院,柳州,545006;2. 紹興文理學(xué)院元培學(xué)院,紹興,312000;3. 紹興凱奇服飾有限公司,紹興,312000)
近年來校園成為火災(zāi)頻發(fā)區(qū),國內(nèi)外有不少火災(zāi)案例,如2000年吉林省松原市扶余縣萬發(fā)鄉(xiāng)中學(xué)磚瓦結(jié)構(gòu)學(xué)生宿舍發(fā)生火災(zāi),4名初中生喪生,11名被燒成重傷;2001年英國倫敦市立大學(xué)發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi),將一座建于1894年的建筑燒毀;2001年廣東省廣州市一所寄宿學(xué)校發(fā)生火災(zāi),8名學(xué)生死亡,25人受傷;2002年云南省昆明市尋甸縣羊街鎮(zhèn)三元莊村小學(xué)發(fā)生火災(zāi),8名男生被燒死; 2003年武漢大學(xué)測(cè)繪校區(qū)一男生宿舍突發(fā)大火,燒毀22間寢室[1]。
據(jù)統(tǒng)計(jì),校園建筑環(huán)境中木質(zhì)材料、易燃紡織品成為火災(zāi)最主要原因[2]。許多國家都規(guī)定了公共場(chǎng)所阻燃標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)[3-4],國外較早對(duì)阻燃織物和相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)及研究,在20世紀(jì)70年代發(fā)達(dá)國家就制定了阻燃法規(guī),近年來相關(guān)要求越來越高,制定的制度也越來越規(guī)范。中國近10年也著手開展對(duì)阻燃紡織品的研究及開發(fā)工作,已取得了較大進(jìn)展[5-6]。
由于我國的教育投入,特別是對(duì)落后地區(qū)的投入相對(duì)不足,故對(duì)校園建筑進(jìn)行低成本阻燃保護(hù),對(duì)于校園安全具有重要意義。同時(shí)相對(duì)其他建筑阻燃產(chǎn)品,校園內(nèi)墻對(duì)阻燃要求的級(jí)別更為嚴(yán)苛。本文采用多層面料復(fù)合工藝,開發(fā)一款新型阻燃?jí)Σ?,希望能減少目前頻發(fā)的校園火災(zāi)事故,保障師生在校園中工作、學(xué)習(xí)、生活環(huán)境的安全。
校園建筑用墻布除了要求其美觀外,對(duì)其阻燃性能和環(huán)保要求極高,因此選用的墻布基材需要具備較好的阻燃性能和環(huán)保效果。由于目前許多學(xué)校無足夠的資金采購高品質(zhì)阻燃?jí)Σ?,因此在保證阻燃效果的前提下,為降低成本,本文研制的墻布選擇價(jià)格相對(duì)較低的非織造布和滌綸吸光布復(fù)合工藝。同時(shí)為保證室內(nèi)環(huán)境安靜,可利用墻布達(dá)到一定的隔聲效果,我們選擇了多孔狀的阻燃丙綸非織造布,利用其多孔介質(zhì),達(dá)到一定的隔聲效果。
依據(jù)校園內(nèi)建筑墻布的設(shè)計(jì)要求,我們研制的墻布預(yù)期達(dá)到的性能如表1所示。
材料:聚丙烯切片,阻燃母粒,阻燃滌綸吸光機(jī)織布(經(jīng)絲和緯絲都為11.11tex滌綸FDY,經(jīng)密為296根/10 cm,緯密為144根/10 cm),滌綸阻燃短纖維。
表1 校園建筑墻布性能要求
試驗(yàn)設(shè)備:SG-45/28型熔噴機(jī),超聲波復(fù)合機(jī),ZH92lYB-18型熱定型機(jī),XFH型小和毛機(jī),羅拉式梳理機(jī),MD型中速預(yù)刺針刺機(jī)。
2.2.1 阻燃熔噴非織造布加工
熔噴非織造工藝是將聚丙烯熔噴料經(jīng)螺桿擠壓機(jī)熔融,通過計(jì)量泵精確計(jì)量熔融液體量,并送入噴絲孔,在高壓、高速熱氣流作用下,對(duì)噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行多倍牽伸,形成丙綸超細(xì)纖維,在平板或滾筒收集裝置上,通過纖維自身黏合形成熔噴非織造布。主要生產(chǎn)工藝流程如下:
(1)原料準(zhǔn)備(干燥):使用聚丙烯熔噴切片原料,對(duì)切片進(jìn)行干燥預(yù)結(jié)晶。干燥采用80~100 ℃的熱氣進(jìn)行烘料處理,并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的阻燃母粒,達(dá)到阻燃效果。
(2)塑化:塑化溫度設(shè)定為,螺筒一段溫度200~240 ℃,螺筒二段溫度240~270 ℃,在螺桿計(jì)量段中混合塑化。
(3)計(jì)量:采用齒輪計(jì)量泵進(jìn)行熔體計(jì)量,以精確控制纖維線密度和熔噴非織造布的均勻度。
(4)過濾:用多層細(xì)目耐高溫金屬篩網(wǎng),濾去熔融液中的雜質(zhì)及聚合反應(yīng)后纖維殘留的催化劑。
(5)擠出:在螺桿壓力的作用下將液體從噴絲孔擠出,擠出過程包括入口區(qū)、孔流區(qū)、膨化區(qū),聚丙烯熔體形成超細(xì)纖維通過入口區(qū)和孔流區(qū)。
(6)形成纖維:采用側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng),在細(xì)流兩側(cè)噴入高速熱氣流,將黏流狀態(tài)的聚丙烯熔體進(jìn)行多倍拉細(xì);同時(shí)兩側(cè)的常溫空氣摻入熱氣流中,將熔體細(xì)流冷卻、固化,形成丙綸超細(xì)纖維。
(7)熔噴成網(wǎng):經(jīng)牽伸、冷卻、固化的超細(xì)纖維再經(jīng)牽伸氣流牽引,吹向滾筒,并收集到平板或滾筒上,依靠自身的熱黏合成為熔噴非織造布。噴絲孔出口到平板或滾筒的距離,即熔噴接收距離DCD值調(diào)整為10 cm左右。
(8)收集卷取:將成網(wǎng)后的熔噴布收集在滾筒上,然后由卷繞機(jī)構(gòu)卷取成卷以備裁切,制得的阻燃丙綸熔噴非織造布的面密度為25 g/m2。
2.2.2 滌綸針刺布加工
(1)開松鋪網(wǎng):纖維網(wǎng)的加工工藝為,開松4次,梳理2次,羅拉梳理,交叉鋪網(wǎng)。
(2)針刺加固:用單板垂直向下針刺方式,對(duì)纖維網(wǎng)正反兩面交替穿刺各2次,設(shè)置針刺深度為13 mm,植針密度為4 000枚/m2,刺針頻率為300次/min,纖維網(wǎng)輸出速度為5 m/min。
2.2.3 后加工
(1)超聲波復(fù)合:復(fù)合工藝為面料數(shù)碼印花針刺滌綸布,中層熔噴非織造布,里層滌綸基布。
(2)定型:采用ZH92lYB-18型熱定型機(jī),在160 ℃下定型5 min。
丙綸熔噴非織造布為20萬元/t,布的面密度為25 g/m2時(shí),單價(jià)為5元/m2;滌綸針刺布成本為6元/m2;阻燃滌綸吸光機(jī)織布為3元/m2;合計(jì)原料成本為14元/m2,超聲波復(fù)合工藝為0.5元/m2,合計(jì)總成本為14.5元/m2,符合中低端墻布市場(chǎng)的需求。
3.1.1 織物阻燃性能
依據(jù)ISO 6941—2004《紡織物 燃燒性能 垂直定向試品火焰蔓延性的測(cè)定》,測(cè)試織物的阻燃性能。
3.1.2 織物懸垂性能
依據(jù)ISO 9073-9—2008 《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第9部分:懸垂性(含懸垂系數(shù))的測(cè)定》,測(cè)試織物的懸垂性能。
3.1.3 織物力學(xué)性能
依據(jù)FZ/T 60005—1991《非織造布斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長的測(cè)定》,測(cè)試織物的抗拉伸性能。
3.1.4 織物色牢度
依據(jù)GB/T 14575—2009 《紡織品 色牢度試驗(yàn) 綜合色牢度》,分別測(cè)試織物的耐日曬及耐水洗色牢度。
3.1.5 織物甲醛含量
依據(jù)GB 18401—2001 《紡織品甲醛含量的限定》,測(cè)試織物的殘留甲醛含量。
3.1.6 織物可分解芳香胺
依據(jù)GB/T 17592—2011 《紡織品 禁用偶氮染料的測(cè)定》,測(cè)試織物中23種對(duì)人體有害的可分解芳香胺含量。
3.1.7 織物吸聲性能
以HP835lB型射頻/微波信號(hào)源為聲源,用HP8757D型射頻/微波網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試織物的吸聲性能。用聲波反射率來評(píng)價(jià)織物的吸聲性能,織物反射率小,對(duì)聲波的吸收性能好。對(duì)吸波材料的反射率測(cè)試需要在無回波的暗室中進(jìn)行,如在微波暗室內(nèi)采用錐形吸波材料以防止回波干擾,這種方法可代替外場(chǎng)的試驗(yàn)內(nèi)容,而且在較大程度上彌補(bǔ)和完善了外場(chǎng)試驗(yàn)的不足。
對(duì)織物的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見表2。
表2 織物的性能指標(biāo)
由表2可知:織物的續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間均為0 s,阻燃性能特好,達(dá)到美國CPSC(消費(fèi)品安全委員會(huì))對(duì)織物阻燃的最高要求;織物的懸垂系數(shù)為74%,在傳統(tǒng)裝飾面料懸垂系數(shù)(40%~80%)的范圍內(nèi),并且表現(xiàn)出較好的平整度;織物的經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力均超過670 N,滿足常規(guī)裝飾面料斷裂強(qiáng)力≥400 N的要求;織物的耐水洗色牢度達(dá)到4~5級(jí),水洗對(duì)織物外觀色澤性能影響較??;織物的耐日曬色牢度雖然僅為3~4級(jí),但對(duì)室內(nèi)產(chǎn)品而言,基本符合使用要求;在生產(chǎn)中未添加甲醛和可分解芳香胺染料,產(chǎn)品無異味,對(duì)人體無害;織物在2~18 Hz不同頻率條件下的反射率都<2%,具有很好的吸聲功能,可保證室內(nèi)環(huán)境安靜,避免噪聲污染。
我們采用超聲波復(fù)合工藝研制了一款高阻燃性墻布。各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果表明,該織物阻燃級(jí)別高,力學(xué)性能好,耐日曬及水洗,不含對(duì)人體有害的物質(zhì),同時(shí)具備較好的吸聲效果。墻布成本為14.5元/m2,性價(jià)比極高,非常適合校園建筑內(nèi)環(huán)境的改造要求。
[1] 中國消防在線.別讓高校宿舍火災(zāi)悲劇重演[EB/OL] .(2013-04-13).http://119.china.com.cn.
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