基于涂層結構的阻燃纖維織物設計與性能測試

陸浩杰 陳洋洋 徐彩娣

(紹興文理學院 紡織服裝學院,浙江 紹興312000)

基于涂層結構的阻燃纖維織物設計與性能測試

陸浩杰 陳洋洋 徐彩娣

(紹興文理學院 紡織服裝學院,浙江 紹興312000)

以上漿的方式對長絲進行聚氯乙烯(PVC)涂層處理,可制得一種環(huán)境友好型新型阻燃纖維.以這種新型阻燃纖維為原料,設計開發(fā)單層、雙層、三層組織結構的阻燃窗簾織物并對其進行阻燃性能的測試,實驗結果表明,采用這種阻燃纖維織成的窗簾織物具有良好的阻燃性能;雙層結構的阻燃性能優(yōu)于單層和三層結構的.

涂層纖維;阻燃纖維;阻燃窗簾

窗簾作為日常家紡織物,在使用時如遇到火災會危及消費者的安全,為此,各國針對窗簾織物及其制品的易燃性能制定了一系列法規(guī)和相關檢測方法.歐美、日本等國很早就對一系列窗簾產品的燃燒性能進行了立法,要求須經燃燒試驗合格才能生產和使用.中國的GB 17591-2006《阻燃機織物標準》、GB 50222 -1995(2001年修訂)《建筑內部裝修設計防火規(guī)范》、GB 20286-2006《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求》都對窗簾的燃燒技術要求作了規(guī)范.因此,近幾年來,具有良好阻燃性能的窗簾被大量開發(fā),并廣泛應用于家居、酒店、公共場所等[1].

1 阻燃纖維的制備

目前市場上紡織品的阻燃性能和防水性能大多通過后整理的方法來達到,但采用這種方法處理得到的產品存在不耐磨、不耐洗的缺點,且所用阻燃劑大多為鹵系阻燃劑,對人體健康和環(huán)境存在危害[2].本文采用以聚氯乙烯(PVC)對長絲進行涂層處理制得一種環(huán)境友好型新型阻燃纖維.中間的芯絲采用普通滌綸纖維;涂層劑配方采用聚氯乙烯糊樹脂(P440),質量分數50%;增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP),質量分數27%;填充劑(CaCO3),質量分數20%;液體稀土熱穩(wěn)定劑(RE120),質量分數2.5%;異氰酸酯交聯(lián)劑,質量分數0.5%;熱穩(wěn)定劑采用液體稀土熱穩(wěn)定劑[3].這種涂層結構的阻燃纖維克服了后整理工藝中不耐磨、不耐洗的缺點,具有永久阻燃、防水、防污、防霉、防靜電、防紅外線、抗射線、防鉆絨、防油、耐水壓的優(yōu)點,其產品可廣泛用于紡織品服裝面料、防護服、裝飾織物等領域.

2 阻燃窗簾織物開發(fā)

2.1 原料選用

為了使窗簾織物有一定的柔軟度,本文選用的經紗原料為(16.7tex×2)150T/m S捻環(huán)保型原液著色滌綸絲,緯紗選用133.3tex上漿涂層結構復合阻燃纖維,其中芯絲為滌綸長絲,芯絲細度27.8tex.這種涂層復合阻燃纖維,使窗簾不但具有良好的遮光度和阻燃性能,而且還具有優(yōu)良的防水防污特性.

2.2 組織結構及試樣織造

在選用組織結構時,設計了單層菱形小提花組織、雙層表里換層組織、雙層重緯組織、三層接結組織等4種具有不同層次結構的基本組織方案.考慮到窗簾織物面料的美觀與否,會直接影響消費者的購買行為,因此在組織結構、紗線顏色和紗線排列上需要體現一定的配色設計.試樣的織造在通源SGA598全自動劍桿織樣機上進行.

2.2.1 單層菱形小提花組織

單層菱形小提花組織阻燃窗簾織物經緯紗均采用涂層阻燃纖維,經密120根/10cm,緯密110根/ 10cm.織物工藝參數及成品外觀分別見表1及圖1.

表1 單層菱形小提花組織工藝規(guī)格

圖1 單層菱形小提花組織圖與成品圖

2.2.2 雙層表里換層組織

雙層表里換層組織窗簾織物參數經紗采用(16.7tex×2)150T/m S捻環(huán)保型原液著色滌綸絲,緯紗采用涂層阻燃纖維,經密280根/10cm,緯密180根/10cm.織物工藝參數及成品外觀如表2和圖2所示.

表2 雙層表里換層組織工藝規(guī)格

圖2 單層菱形小提花組織圖與成品圖

2.2.3 雙層重緯組織

雙層重緯組織窗簾織物經紗采用(16.7tex×2)150T/m S捻環(huán)保型原液著色滌綸絲,緯紗采用阻燃纖維,經密200根/10cm,緯密360根/10cm.雙層重緯組織表層為2上2下右斜紋,里層為平紋,表里層以4枚斜紋接結(上接下).其中表緯采用兩種顏色,緯排1∶1選緯.工藝參數、組織圖、成品圖如表3和圖3所示.

表3 雙層重緯組織工藝規(guī)格

圖3 單層菱形小提花組織圖與成品圖

2.2.4 三層接結組織

三層接結組織窗簾織物經紗采用16.7tex×2網絡并絲滌綸股線,緯紗采用阻燃纖維,經密200根/ 10cm,緯密390根/10cm.三層接結組織表層為四枚斜紋,中、里層均以平紋作基礎組織,里接中、中接表以4枚斜紋接結.組織圖、工藝參數、成品圖如表4和圖4所示.

表4 三層接結組織工藝規(guī)格

圖4 單層菱形小提花組織圖與成品圖

3 阻燃性能測試

在窗簾織物的設計中,阻燃性能是重要的評價指標之一.織物的阻燃性能除與所使用紗線的阻燃性能有關外,還與織物中阻燃纖維的含量、織物的結構有關.本文根據國標《GB/T 5455-1997紡織品燃燒性能試驗垂直法》來測定基于聚氯乙烯(PVC)涂層結構的阻燃窗簾織物的極限氧指數.

實驗時以單層組織結構織物、雙層組織結構織物、三層組織結構織物分組,每一種織物試樣根據國標垂直法測織物極限氧指數,將測試得到的極限氧指數結果取平均值.并根據《GB 17591-1998阻燃機織物》阻燃性能指標等級判定標準,對織物的阻燃性能進行評級.

不同織物試樣所對應的極限氧指數測試結果如表5所示.

表5 織物試樣極限氧指數測試結果

從表5可以看到這類織物的極限氧指數大都落在20%～28%,根據紡織品的燃燒性能分類,此類涂層上漿結構的阻燃窗簾織物屬于阻燃織物[4].

4 分析與討論

試樣的經線是易燃普通滌綸絲,緯線是阻燃的涂層結構阻燃纖維,織物的總體阻燃效果與織物的阻燃纖維含量、厚度、結構等因素有關.經過實驗發(fā)現整體上織物小樣阻燃性能介于可燃織物和難燃織物之間,屬于阻燃織物,但由于織物結構的不同,阻燃效果存在一定的差異.

4.1 織物組織的變化對阻燃織物阻燃性能的影響

根據表5織物結構與極限氧指數的關系繪出圖5.圖中橫坐標表示織物層數,縱坐標代表極限氧指數;每一織物層數內又分成3種基礎組織結構,分別是1/3↗斜紋、2/2↗斜紋、3/1↗斜紋.由圖5比較可知,無論是單層、雙層還是三層織物,表面組織為1/3↗斜紋的織物阻燃效果都優(yōu)于2/2↗斜紋、3/1↗斜紋的織物,且隨織物層數的增加而減少.王增喜等人的實驗研究中也有類似結論[5].

4.2 織物組織中PVC織物層數對阻燃性能的影響

圖5中,表層組織相同、層數不同的織物阻燃性能比較可以發(fā)現,雙層織物的極限氧指數相對單層、三層織物而言為最高,說明雙層織物的阻燃性能比單層、三層好,且單層織物的阻燃效果比三層織物好,原因可能是織物厚度不再是影響PVC膜結構阻燃紡織品阻燃性能的主要因素,織物阻燃性能還受到阻燃纖維含量等因素的影響.從表5可以看出,三層阻燃織物中的阻燃纖維含量較其他雙層、單層阻燃織物中的含量小,這一因素使三層織物的阻燃性能下降.

圖5 單層、雙層、三層阻燃織物試樣極限氧指數對比

5 結語

以上漿的方式對長絲進行聚氯乙烯(PVC)涂層處理可制得一種環(huán)境友好型新型阻燃纖維.本文以這種型新型阻燃纖維為原料,設計開發(fā)了單層菱形小提花、雙層表里換層、雙層重緯、三層接結等4種不同組織結構的窗簾織物面料,通過對織物的阻燃性能測試,證明其具有阻燃功能.同時研究了織物組織、織物層數對織物阻燃性能的影響.結果表明:

(1)當織物層數一定時,表面組織為1/3↗斜紋的織物阻燃效果優(yōu)于2/2↗斜紋、1/3↗斜紋的織物,但隨織物層數的增加效果優(yōu)勢減少.

(2)雙層織物的阻燃性能比單層、三層好,且單層織物的阻燃效果比三層織物好,原因可能為織物厚度不再是影響PVC涂層阻燃織物阻燃性能的主要因素,織物阻燃性能還受到阻燃纖維含量的影響.阻燃纖維含量越高,織物阻燃性能越好.

[1]張穎,裘愉發(fā),李淳,等.阻燃織物的現狀和發(fā)展[J].絲綢,2006,(11):70-73.

[2]陸振乾.新型阻燃全遮光窗簾面料的設計[J].絲綢,2010,(7):30-32.

[3]史紅艷.PVC涂層上漿工藝研究及其織物開發(fā)[J].絲綢,2012,49(12):27-29.

[4]翟亞麗.紡織品檢驗學[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008:191-195.

[5]王增喜,李焰,譚佩清.不同組織結構阻燃織物性能研究[J].棉紡織技術,2013,41(7):488-491.

Design and Performance Test of Fire Retardant Curtain Fabric Based on Coating Structures

Lu Haojie Chen Yangyang Xu Caidi

(School of Textile Engineering and Apparel Design,Shaoxing University,Shaoxing,Zhejiang 312000)

This paper uses a kind of environmentally-friendly fire retardant fibermade by sizing and coating polyvinyl chloride(PVC).This paper designs and develops the fire retardant curtain fabric respectively with single -,double-,three-layer structures,together with a fire retardant performance test provided.The experimental results show that this kind of curtain fabric made of coating fire retardant fibers embraces good flame retardant properties;the flame retardant performance of the double-layers fabric excels that of the single-layer or threelayer structures.

oating fiber;fire retardant fiber;fire retardant curtain

TS106.7+1

A

1008-293X(2015)08-0081-05

(責任編輯 王海雷)

10.16169/j.issn.1008-293x.k.2015.08.16

2015-05-19

紹興文理學院校級項目(編號:2012LG1015)多層組織結構的阻燃窗簾開發(fā).

陸浩杰(1985-),男,浙江紹興人,助教,主要研究方向紡織品設計.