低负荷下阻燃织物的特性

周小红，郑春琴，姚丽芳

（1.浙江理工大学 先进纺织材料制备与技术教育部重点实验室，杭州 310018）

低负荷下阻燃织物的特性

周小红，郑春琴，姚丽芳

（1.浙江理工大学 先进纺织材料制备与技术教育部重点实验室，杭州 310018）

测试阻燃芳纶/棉混纺织物、阻燃粘胶/羊毛混纺织物、阻燃腈纶/棉混纺织物和阻燃涤棉混纺织物等在低负荷下的FAST风格、动态悬垂性及折皱回复性等27项指标，并进行因子分析，提出表征面料特性的硬挺度因子、拉伸弹性因子和折皱回弹性因子的概念.研究结果显示：羊毛纤维能显著提高阻燃织物的抗皱性；阻燃纤维混纺织物的拉伸弹性较好，但经阻燃整理后的阻燃涤棉混纺织物的拉伸弹性差；阻燃芳纶/棉混纺织物的硬挺度高，涤棉混纺织物经阻燃整理后的硬挺度增加.

低负荷；阻燃织物；FAST风格仪；因子分析

织物在低负荷下的力学特性，如拉伸、剪切、弯曲和压缩等，决定服装的成型性、舒适性和手感等服用性能.采用FAST与KES-F风格仪对传统织物在低负荷下的特性研究已有很多.许同洪[1]对真丝面料的力学性能进行测试并对其进行了主成分分析；葛彦与范诤[2]对棉织物的手感进行评价，并建立了预测评价体系；施清岛[3]对几种新型细旦涤纶和锦纶织物风格进行了测试和分析；王国和[4]与郭娟琛[5]都对毛织物的风格进行了分析评价.本文采用FAST风格仪、动态悬垂仪及折皱回复仪等，针对阻燃面料在低负荷下的特性进行了实验研究.

1 阻燃织物的风格实验

1.1 实验样品

织物规格如表1所示.

采用的阻燃纤维有烟台NewstarR芳纶1313、抚顺阻燃腈纶和山东龙海阻燃粘胶.表1中阻燃涤棉织物为经阻燃后整理工艺获得，棉织物和涤棉混纺织物为一般常规面料.表1中经密和纬密根据国标GB/T 4668-1995测得；厚度根据国标GB/T 3820-1997测得；经向和纬向线密度与平方米克重根据国标GB/T 4669-1995测得，且平方米克重在200 g/m2与310 g/m2之间.TPP值根据美国标准NFPA-1971测得，表征的是阻燃织物在热辐射和热对流混合作用下的综合热防护能力，本文阻燃织物的TPP值均在47 J/m2之上.

表1 织物试样规格Tab.1 Details parameter of fabrics

1.2 测试方法与结果

（1）FAST风格特征测试：取20 cm×20 cm和30 cm×30 cm试样，采用FAST风格仪测得织物的压缩性、弯曲性、延伸性与剪切刚度.实验3次取平均值，结果如表2所示.其中，ST为织物表面厚度；C为织物的弯曲长度；B为织物的弯曲刚度；E5为在负荷4.9 N/ m拉伸下的织物延伸性；E20为在负荷19.6 N/m拉伸下的织物延伸性；E100为在负荷98.1 N/m拉伸下的织物延伸性；EB5为在负荷4.9 N/m拉伸下的织物斜向延伸性；G为织物的剪切刚性；F为织物的成型性，由织物的伸长率及弯曲刚度计算得到.

（2）悬垂性测试：按照纺织业标准《FZ/01045-1996织物悬垂性试验方法》，取直径为24 cm的试样，采用YG（L）811-DN织物动态悬垂风格仪测试织物的静态悬垂系数、动态悬垂系数、活泼率、美感系数与硬挺系数（速度为20 r/min）.实验3次取平均值，结果如表2所示.

（3）折皱回复性测试：按照《GB3819-1997纺织品织物折痕回复性的测定回复角》，取凸形试样，采用YG541E全自动激光织物折皱弹性测试仪测得急弹与缓弹下的回复角.实验5次取平均值，结果见表3.

表2 FAST风格仪测试所得数据Tab.2 Data on FAST fabric style tester

表3 织物悬垂性与折皱回复性实验数据Tab.3 Data on dynamic drape tester and crease recovery tester

2 因子分析阻燃织物的风格特征

采用FAST风格特征15个指标、悬垂性5个指标、折皱回复性6个指标及织物平方米克重共计27个指标来表示织物的风格特征.本文通过因子分析[6]，将27个指标归纳为少数几个指标，并分析研究实验织物的风格特征.

2.1 因子分析

因子分析采用SPSS统计分析软件执行.首先将织物风格特征的27个指标标准化，得到指标间的相关系数矩阵，然后计算出该相关系数矩阵的特征值、方差贡献率和累计贡献率，结果如表4所示.

表4 相关系数矩阵的特征值和累计贡献率Tab.4 Eigenvalues and contribution rate of correlation matrix

由于前3个特征值的累计贡献率已经达到90.779%，根据累计贡献率大于85%且特征值大于1的原则，取前3个特征值建立因子载荷矩阵.再对因子载荷矩阵实行方差最大正交旋转，得到正交因子表如表5所示.

由表5可以知道，各指标在各因子中的比重是不等的，每个因子只对少数几个指标的因子载荷较大，且所占比重大的指标对该因子的影响较大.将27项指标按照高载荷并结合纺织专业知识定义为3个因子，其涵义如下：

（1）折皱回弹性因子，指织物在使用过程中抵抗起皱以及折皱容易恢复的性能.上述27项指标中的总急/缓弹回复角、平方米克重、表面厚度、经向急/缓弹回复角及纬向急/缓弹回复角等8个指标归为第1类，定义为折皱回弹因子.经向急/缓弹回复角、总急/缓弹回复角和纬向急/缓弹回复角等6个指标与折皱回弹因子成负相关关系，其中总缓弹回复角对该因子的影响最大；而平方米克重和表面厚度与折皱回弹性因子成正相关关系.

（2）拉伸弹性因子，指在低负荷下判断织物的可成型性.上述27项指标中的经/纬向延伸性E100、E20、E5、经/纬向成型性、剪切刚性及斜向延伸性EB5等10个指标归为第2类，命名为拉伸弹性因子.经/纬向延伸性E100、E20、E5、经/纬向成型性和斜向延伸性EB5等9个指标与拉伸弹性因子成正相关关系，其中经向延伸性E20对该因子的影响最大；而剪切刚性与拉伸弹性因子成负相关关系.

表5 正交旋转后的因子载荷矩阵Tab.5 Rotated component matrix

（3）硬挺度因子，是指触摸面料时感受到的可挠曲性、对手的反作用力及富有弹性的感觉.根据表5正交旋转后的因子载荷，上述27项指标中美感系数、经/纬向弯曲长度、静/动态悬垂系数、硬挺系数、经/纬向弯曲刚度以及活泼率等9个指标归为第3类，定义为硬挺度因子.美感系数、经/纬向弯曲长度、静/动态悬垂系数、硬挺系数和经/纬向弯曲刚度等8个指标与硬挺度因子成正相关关系，其中美感系数对该因子影响最大；而活泼率与硬挺度因子成负相关关系.

2.2 因子得分与排名

本文采用回归分析方法，对实验试样的硬挺度因子、拉伸弹性因子和折皱回弹性因子得分进行排名，结果如表6所示，期望值设置为0，方差设置为1.

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

（1）折皱回弹性分析.织物在多次的洗涤、穿着及处理过程中，容易形成不规则的皱痕，影响其外观性能.折皱回弹性越大，表示抗皱性越好.实验试样的折皱回弹性从好到差排列为：阻燃粘胶/羊毛混纺织物、阻燃芳纶/棉混纺织物、涤棉混纺织物、阻燃腈纶/棉混纺织物、阻燃涤棉混纺织物、棉织物.阻燃粘胶/羊毛混纺织物抗皱性最好，是因为羊毛纤维具有较好的回弹性；棉织物的抗皱性最差，是因为棉纤维的回弹性较差；阻燃芳纶/棉混纺织物折皱回复能力相对较好；经阻燃整理后的阻燃涤棉混纺织物的折皱回复性劣于涤棉混纺织物.

（2）拉伸弹性分析.织物拉伸弹性过小，织物将出现超喂缝纫、成型困难、缝纫起皱等；拉伸弹性过大，织物难于拼对花型，码放时的牵伸会引起外观上的“收缩”等.实验试样的拉伸弹性从大到小排列为：阻燃腈纶/棉混纺织物、阻燃粘胶/羊毛混纺织物、阻燃芳纶/棉混纺织物、涤棉混纺织物、棉织物、阻燃涤棉混纺织物.阻燃腈纶纤维、粘胶纤维和羊毛的断裂伸长率高，混纺后的阻燃腈纶/棉混纺织物与阻燃粘胶/羊毛混纺织物的拉伸弹性较大.芳纶的断裂伸长率低，与棉混纺后的织物拉伸弹性略小.阻燃整理对织物的拉伸弹性有较大影响，阻燃涤棉混纺织物拉伸弹性小于未经阻燃整理的涤棉混纺织物和棉织物.

（3）硬挺度分析.织物硬挺度过高，织物手感会很硬；织物硬挺度过低，缝纫时在缝线处易起褶皱，使用自动化系统时难以处理或不易裁剪.实验试样的硬挺性从高到低的排列为：阻燃涤棉混纺织物、阻燃芳纶/棉混纺织物、阻燃腈纶/棉混纺织物、涤棉混纺织物、棉织物、阻燃粘胶/羊毛混纺织物.其中，阻燃芳纶/棉混纺织物的平方米克重最小，但由于芳纶纤维初始模量高，与棉混纺后织物的硬挺度较高.而阻燃腈纶纤维的初始模量较低，与棉混纺后的织物硬挺度较低.阻燃粘胶纤维和羊毛的初始模量都较低，因此两者混纺后的硬挺性较低.阻燃整理对织物的硬挺性有较大作用，阻燃涤棉混纺织物硬挺度高.

3 结论

纺织面料的阻燃性能主要通过两种方法获得，分别是采用阻燃纤维和阻燃后整理面料.本文对阻燃芳纶/棉、阻燃粘胶/羊毛和阻燃腈纶/棉混纺织物与阻燃涤棉混纺织物在低负荷下的力学特性进行实验研究，结果显示：

（1）织物力学特性通过FAST风格仪、动态悬垂仪及折皱回复仪的测试，得到27个指标.采用因子分析，综合为折皱回弹性因子、拉伸弹性因子、硬挺度因子，可完整描述织物的风格特征.

（2）综合以上3个因子的得分，羊毛纤维能显著提高阻燃织物的抗皱性，如阻燃粘胶/羊毛混纺织物的折皱回复性能最好；阻燃纤维混纺织物的拉伸弹性较好，如实验样品阻燃腈纶/棉混纺织物、阻燃粘胶/羊毛混纺织物与阻燃芳纶/棉混纺织物，但经阻燃整理后的阻燃涤棉混纺织物的拉伸弹性差；阻燃芳纶/棉混纺织物的硬挺度高，涤棉混纺织物经阻燃整理后硬挺度增加.

[1]许同洪.基于FAST力学性能的面料主成分分析 [J].丝绸，2007（6）：42-43.

[2] 葛 彦，范 诤.棉织物的手感评价体系[J].广西轻工业，2008，10（10）：110-111.

[3] 施清岛.细旦涤纶和锦纶织物风格的测试分析 [J].纺织导报，2008，（12）：113-115.

[4] 王国和，梁颜芳.毛织物的风格评价及在织物设计中的应用[J].毛纺科技，2007，35（11）：44-47.

[5] 郭娟琛，孙 艳.毛织物风格的客观评价与分析[J].纺织科技进步，2008（4）：55-60.

[6] 林杰斌，林川雄.SPSS12统计建模与应用实务[M].北京：中国铁道出版社，2006：499-511.

[7]王府梅.服装面料的性能设计[M].上海：中国纺织大学出版社，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，FRC/

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

周小红（1965—），女，博士，教授，博士生导师.

周小红（1965—），女，博士，教授，博士生导师.E-mail：zhouxh314@163.com