高服用性能阻燃紗線生產(chǎn)實(shí)踐

唐建東，晏順芝，孫軼榮，王 平，鄧星剛

(際華三五四二紡織有限公司；新型環(huán)保復(fù)合面料湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室：湖北 襄陽 441002)

0 引言

傳統(tǒng)的紡織品絕大多數(shù)為易燃品，每年由紡織品引起的火災(zāi)超過火災(zāi)總數(shù)的一半。隨著能源、冶金、交通、化工、石油、航天、航空及特殊兵種的工作服對隔熱性能與阻燃性能的要求日益提高，研發(fā)既有良好阻燃、隔熱性能又有優(yōu)異舒適性和高強(qiáng)度的防護(hù)服，就成為一項(xiàng)既有社會(huì)效益又有經(jīng)濟(jì)效益的科研課題。

隨著科技進(jìn)步、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，阻燃類化學(xué)纖維有了較大進(jìn)展，我國在泰普龍芳綸、甲綸、芳砜綸等芳香族聚酰胺高強(qiáng)纖維領(lǐng)域快速發(fā)展，各類阻燃粘膠、阻燃滌綸、阻燃腈綸等纖維都已有成熟產(chǎn)品出現(xiàn)[1-3]，如何選用和配置此類纖維生產(chǎn)既具有阻燃功能，又具有較好的穿著舒適性和必備的穿著強(qiáng)力的紗線，是我們研究的重點(diǎn)。

我公司全部使用國產(chǎn)纖維，各類阻燃纖維的混配根據(jù)阻燃效果、舒適性、強(qiáng)力指標(biāo)和熔滴狀況等指標(biāo)確定[4]，以阻燃粘膠纖維為主體配用耐高溫高強(qiáng)的對位芳綸1414纖維，以及適量阻燃腈綸纖維，以提高手感和纖維間的協(xié)同性，另配用少量芳綸基導(dǎo)電纖維，將成品靜電問題控制在服用標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[5]，生產(chǎn)18.2 tex及14.6 tex高服用性能阻燃紗線，滿足了成品服裝各項(xiàng)性能要求。

1 生產(chǎn)過程控制要素

1.1 各纖維性能要求

1.1.1阻燃粘膠纖維

采用國產(chǎn)阻燃粘膠纖維，其橫截面形狀為腰子形，安全無毒、燃燒時(shí)不產(chǎn)生毒氣、產(chǎn)煙量較少，阻燃性高，自熄效果好(陰燃時(shí)間小于2 s)；炭化后或1100 ℃高溫能保持原有形態(tài)，起到阻隔作用，不熔融、不流滴可減少燙傷等二次傷害。平時(shí)穿著時(shí)無有害物質(zhì)滲透、釋放；耐洗滌和化學(xué)處理，阻燃作用持久；吸濕透氣，懸垂性和穿著舒適性好；染色鮮艷，色牢度高；可自然降解為土壤成分，符合環(huán)保要求，不會(huì)使水體富營養(yǎng)化。該粘膠纖維主要物理性能指標(biāo)見表1。

表1 阻燃粘膠纖維主要物理性能指標(biāo)

物理性能指標(biāo)物理性能指標(biāo)干斷裂強(qiáng)度/(cN·dtex-1)≥1.8極限氧指數(shù)(LOI)/%≥30濕斷裂強(qiáng)度/(cN·dtex-1)≥1.0耐堿洗性/%≤2干斷裂伸長率/%≥16～20濕斷裂伸長率/%≥18～22續(xù)燃時(shí)間/s≤2陰燃時(shí)間/s≤2 煙密度≤10煙氣成分無毒熔融滴落無纖維截面形狀腰子形

1.1.2對位芳綸1414纖維

采用原液著色法生產(chǎn)的對位芳綸1414纖維，具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐撕裂、阻燃等特征，可在220 ℃高溫連續(xù)使用，熱分解溫度不低于530 ℃；另外，國產(chǎn)對位芳綸1414纖維在耐日曬和耐水洗方面性能優(yōu)異。 對位芳綸1414纖維主要物理指標(biāo)見表2。

1.1.3阻燃腈綸纖維

腈綸纖維是合成纖維的四大品種之一，蓬松、卷曲而柔軟，性能與羊毛相似，彈性較好，伸長20%時(shí)的回彈率仍可保持在65%，保暖性比羊毛高15%，有“合成羊毛”之稱。腈綸纖維的強(qiáng)度和耐磨性均優(yōu)于羊毛；此外，腈綸織物易洗、易干，護(hù)理簡單，具有耐光性、耐候性、耐霉菌性和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。阻燃腈綸纖維的強(qiáng)力比原纖維小，其它性能基本不變。阻燃腈綸纖維的主要物理性能指標(biāo)見表3。

表2 對位芳綸1414纖維主要物理性能指標(biāo)

物理性能指標(biāo)物理性能指標(biāo)線密度/dtex1.67極限氧指數(shù)(LOI)/%≥28單纖維斷裂強(qiáng)度/(cN·dtex-1)≥15耐水洗色牢度/級4～5斷裂伸長率/%≤5光照色牢度/級4～5續(xù)燃時(shí)間/s0陰燃時(shí)間/s≤5熔融滴落無卷曲數(shù)/[個(gè)·(25 cm)-1]≥6～12

表3 阻燃腈綸纖維的主要物理指標(biāo)

物理性能指標(biāo)物理性能指標(biāo)線密度/dtex1.67極限氧指數(shù)(LOI)/%≥30單纖維斷裂強(qiáng)度/(cN·dtex-1)≥3.5斷裂伸長率/%≤25續(xù)燃時(shí)間/s≤5陰燃時(shí)間/s≤5熔融滴落球狀卷曲數(shù)/[個(gè)·(25 cm)-1]≥9～16

1.2 纖維混合方式控制要點(diǎn)

由于所紡紗線以阻燃粘膠纖維為主體，配用對位芳綸1414、阻燃腈綸和芳綸基導(dǎo)電纖維，而其中的芳綸基導(dǎo)電纖維比例不大于5%；因此，混合均勻性決定著成紗品質(zhì)及最終服裝面料的綜合性能，各種纖維必須充分混合，才能保證成紗的均勻性和一致性。

傳統(tǒng)的紡織纖維混合方式有棉槽混合和并條混合。由于芳綸纖維生產(chǎn)過程中有靜電問題，不易單獨(dú)成條，加之導(dǎo)電纖維量小而不適于條混；如采用2道成卷法則對纖維損傷較大。采用混合機(jī)混合后，后道前紡各工序均以混合為主要任務(wù)進(jìn)行流程操作，棉卷編號(hào)，槽頭、槽中，槽中、槽尾棉卷搭配在梳棉機(jī)上橫向使用，到并條同排梳棉機(jī)棉條用于并條同一眼，同時(shí)絡(luò)筒的兩眼頭并到末并用于同一眼，嚴(yán)格執(zhí)行，教練工隨時(shí)抽查。

工藝設(shè)計(jì)也以混合為主，各道工序并合數(shù)增多，質(zhì)量加大，以大牽伸為主，提高紗條均勻性。

2 各工序工藝要點(diǎn)

2.1 工藝流程

工藝流程為：A002D型抓棉機(jī)→A006B型混棉機(jī)→A036C型開棉機(jī)→A092型給棉機(jī)→A076C型成卷機(jī)→A186D型梳棉機(jī)→FA311型并條機(jī)(三并)→A454型粗紗機(jī)→FA506型集聚紡環(huán)錠細(xì)紗機(jī)→AC338RM型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)。

2.2 清棉工序

4種化學(xué)纖維混合應(yīng)注重開松，縮小打手和塵棒隔距，降低打手轉(zhuǎn)速，關(guān)閉塵棒間隔距。

清棉主要工藝配置：A002D型抓棉機(jī)打手轉(zhuǎn)速為975 r/min，抓棉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率大于90%；A036C型開棉機(jī)采用鋼針打手，隔距為12 cm，打手轉(zhuǎn)速為400 r/min，給棉羅拉轉(zhuǎn)速可根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率定為65 r/min，保證多松少打；A076C型成卷機(jī)打手轉(zhuǎn)速為800 r/min。

2.3 梳棉工序

梳棉工序的主要任務(wù)是將棉塊分解成單纖維狀態(tài)，改善纖維伸直平行度，提高單纖維混合度。使用浙江錦峰正反齒全固定蓋板改造FA221B型梳棉機(jī)，分梳效果提高20%以上，同時(shí)提高錫林轉(zhuǎn)速、降低回轉(zhuǎn)蓋板線速。針布配置：錫林金屬針布為AC2030×01550D型，道夫針布為AD4030×01890型，蓋板花和車肚花降到最低。

采用“大隔距、低速度、重定量”工藝。錫林—蓋板隔距為0.12 mm，0.10 mm，0.10 mm，0.12 mm，錫林轉(zhuǎn)速為330 r/min，刺輥轉(zhuǎn)速為660 r/min。

2.4 并條工序

由于4種纖維長度均為51 mm，除溫、濕度和膠輥處理需要嚴(yán)格控制外，羅拉隔距和加壓也是工藝重點(diǎn)。并條具體工藝配置：頭道采用10根并合，總牽伸倍數(shù)為9.8，后區(qū)牽伸倍數(shù)為2.014，羅拉線速為268 m/min，羅拉隔距為23 mm×35 mm；末道并條使用8根并合，總牽伸倍數(shù)為8.67，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.251，羅拉線速為240 m/min，羅拉隔距為21 mm×31 mm，頭、末并壓力均調(diào)至最大。并條采用局部加濕，相對濕度控制在(65±3)%；并條膠輥使用涂料處理2遍以利于減少粘纏。

2.5 粗紗工序

粗紗工序應(yīng)控制好伸長率，一般控制為1.0%～1.5%，前、后排大小紗差異不大于0.5%。粗紗宜采用“重加壓、低速度、重定量、小張力”的工藝原則，粗紗捻系數(shù)以盡可能小、退繞時(shí)不斷粗紗為原則，以保證細(xì)紗的正常牽伸。粗紗主要工藝參數(shù)：羅拉隔距為33 mm×48 mm，鉗口隔距為7.5 mm，粗紗捻系數(shù)為86，錠子轉(zhuǎn)速為720 r/min。

2.6 細(xì)紗工序

細(xì)紗工序應(yīng)以降低成紗毛羽、提高條干CV值、減少粗細(xì)節(jié)為重點(diǎn)。采用集聚紡紗技術(shù)可以減少成紗毛羽，提高成紗強(qiáng)力；錠子轉(zhuǎn)速為14 kr/min，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.21，羅拉隔距為30 mm×48 mm，壓力棒隔距塊、鉗口隔距為5.0 mm，捻系數(shù)為415；采用邵爾A65度高彈性低硬度膠輥，可降低條干不勻率；選用自潤滑功能較強(qiáng)的PG1-4254型合金鋼鋼領(lǐng)，選用表面粗糙度Ra值小、耐磨性好的W321型鋼絲圈。

2.7 絡(luò)筒工序

采用AC338RM型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)，絡(luò)筒工序的配置主要是選擇電清工藝，既要保證能清除有害紗疵又要保證一定的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。電清工藝配置：N為300%，S為140%×1.8 cm，L為30%×40 cm，T為30%×70 cm；絡(luò)筒線速為800 m/min。

3 紗線及成品指標(biāo)

通過對阻燃粘膠、對位芳綸1414、阻燃腈綸和芳綸基導(dǎo)電纖維進(jìn)行混合、梳理及各工序生產(chǎn)工藝過程控制，分別紡18.2 tex和14.6 tex紗的成紗質(zhì)量對比見表4。

表44種纖維混紡18.2tex和14.6tex紗成紗質(zhì)量對比

性能指標(biāo)18.2 tex14.6 tex實(shí)際號(hào)數(shù)/tex18.614.9百米重量CV/%2.21.8實(shí)際干重/[g·(100 m)-1]1.7201.373百米重量偏差/%1.62.5回潮率/%8.28.2單紗斷裂強(qiáng)度/(cN·tex-1)16.216.9修正強(qiáng)力/cN294.8245.0單強(qiáng)CV/%11.510.5條干CV/%14.816.1細(xì)節(jié)/(個(gè)·km-1)613粗節(jié)/(個(gè)·km-1)92102棉結(jié)/(個(gè)·km-1)80135最低強(qiáng)力/cN217188捻系數(shù)409413

采用4種纖維紡紗生產(chǎn)的斜紋格坯布染整后檢測指標(biāo)見表5。

從表5測試指標(biāo)可見，成品布強(qiáng)力遠(yuǎn)大于GB 8965.1—2009《防護(hù)服裝 阻燃防護(hù) 第1部分：阻燃服》中的要求，透氣性、透濕量及滴水?dāng)U散時(shí)間均在服裝面料舒適性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)；阻燃性能指標(biāo)達(dá)到阻燃服A級標(biāo)準(zhǔn)，且無熔融現(xiàn)象。

表5采用4種纖維紡紗生產(chǎn)的斜紋格坯布染整后檢測指標(biāo)

性能實(shí)測值檢測方法幅寬/cm151.8GB/T 4666—2009單位面積質(zhì)量/(g·m-2)219GB/T 4669—2008斷裂強(qiáng)力/N經(jīng)向緯向968637GB/T 3923.1—1997撕破強(qiáng)力/N經(jīng)向緯向6555GB/T 3917.3—2009彎曲長度/cm經(jīng)向緯向1.91.5GB/T 18318.1—2009干熱尺寸變化率/%經(jīng)向緯向-1.3-0.2GB/T 17032.1—1997、GB/T 17032.2—1997水洗尺寸變化率/%經(jīng)向緯向-2.3-0.5GB/T 8628—2001、GB/T 8629—2001、GB/T 8630—2002織物透氣性/(mm·s-1)86GB/T 5453—1997甲醛含量/(mg·kg-1)8.9GB/T 2912.1—2009透濕量/[g·(m2·24 h)-1]9.06×103GB/T 12704—2009滴水?dāng)U散性(反面)/s5GB/T 21655.1—2008pH值7GB/T 7573—2009陰燃時(shí)間/s經(jīng)向緯向22續(xù)燃時(shí)間/s經(jīng)向緯向00GB/T 5455—1997損毀長度/cm經(jīng)向緯向4.54.7熔滴現(xiàn)象無

4 結(jié)語

4.1 根據(jù)目前國產(chǎn)的各種阻燃纖維性能，采用阻燃粘膠、對位芳綸1414、阻燃腈綸和芳綸基導(dǎo)電纖維按適當(dāng)比例優(yōu)化組合后進(jìn)行混紡，消除靜電，做好原料準(zhǔn)備。

4.2 為提高成紗質(zhì)量，優(yōu)選紡紗器材，優(yōu)化工藝流程和工藝參數(shù)，開發(fā)出既有良好阻燃、隔熱性能又有優(yōu)異舒適性和高強(qiáng)度的18.2 tex及14.6 tex高服用性能阻燃紗線，其織物的透氣性、透濕量及滴水?dāng)U散時(shí)間均符合服裝面料舒適性標(biāo)準(zhǔn)要求，且阻燃性能指標(biāo)達(dá)到阻燃服A級標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 通過不同比例的各阻燃纖維的混配，生產(chǎn)出適用于各類作業(yè)場所的阻燃防護(hù)服，不但具有高強(qiáng)力和良好的服用性能，而且價(jià)格降低到普通消費(fèi)者能接受的范圍內(nèi)，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。