基于涂层结构的阻燃纤维织物设计与性能测试

陆浩杰 陈洋洋 徐彩娣

(绍兴文理学院 纺织服装学院,浙江 绍兴312000)

基于涂层结构的阻燃纤维织物设计与性能测试

陆浩杰 陈洋洋 徐彩娣

(绍兴文理学院 纺织服装学院,浙江 绍兴312000)

以上浆的方式对长丝进行聚氯乙烯(PVC)涂层处理,可制得一种环境友好型新型阻燃纤维.以这种新型阻燃纤维为原料,设计开发单层、双层、三层组织结构的阻燃窗帘织物并对其进行阻燃性能的测试,实验结果表明,采用这种阻燃纤维织成的窗帘织物具有良好的阻燃性能;双层结构的阻燃性能优于单层和三层结构的.

涂层纤维;阻燃纤维;阻燃窗帘

窗帘作为日常家纺织物,在使用时如遇到火灾会危及消费者的安全,为此,各国针对窗帘织物及其制品的易燃性能制定了一系列法规和相关检测方法.欧美、日本等国很早就对一系列窗帘产品的燃烧性能进行了立法,要求须经燃烧试验合格才能生产和使用.中国的GB 17591-2006《阻燃机织物标准》、GB 50222 -1995(2001年修订)《建筑内部装修设计防火规范》、GB 20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求》都对窗帘的燃烧技术要求作了规范.因此,近几年来,具有良好阻燃性能的窗帘被大量开发,并广泛应用于家居、酒店、公共场所等[1].

1 阻燃纤维的制备

目前市场上纺织品的阻燃性能和防水性能大多通过后整理的方法来达到,但采用这种方法处理得到的产品存在不耐磨、不耐洗的缺点,且所用阻燃剂大多为卤系阻燃剂,对人体健康和环境存在危害[2].本文采用以聚氯乙烯(PVC)对长丝进行涂层处理制得一种环境友好型新型阻燃纤维.中间的芯丝采用普通涤纶纤维;涂层剂配方采用聚氯乙烯糊树脂(P440),质量分数50%;增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP),质量分数27%;填充剂(CaCO3),质量分数20%;液体稀土热稳定剂(RE120),质量分数2.5%;异氰酸酯交联剂,质量分数0.5%;热稳定剂采用液体稀土热稳定剂[3].这种涂层结构的阻燃纤维克服了后整理工艺中不耐磨、不耐洗的缺点,具有永久阻燃、防水、防污、防霉、防静电、防红外线、抗射线、防钻绒、防油、耐水压的优点,其产品可广泛用于纺织品服装面料、防护服、装饰织物等领域.

2 阻燃窗帘织物开发

2.1 原料选用

为了使窗帘织物有一定的柔软度,本文选用的经纱原料为(16.7tex×2)150T/m S捻环保型原液着色涤纶丝,纬纱选用133.3tex上浆涂层结构复合阻燃纤维,其中芯丝为涤纶长丝,芯丝细度27.8tex.这种涂层复合阻燃纤维,使窗帘不但具有良好的遮光度和阻燃性能,而且还具有优良的防水防污特性.

2.2 组织结构及试样织造

在选用组织结构时,设计了单层菱形小提花组织、双层表里换层组织、双层重纬组织、三层接结组织等4种具有不同层次结构的基本组织方案.考虑到窗帘织物面料的美观与否,会直接影响消费者的购买行为,因此在组织结构、纱线颜色和纱线排列上需要体现一定的配色设计.试样的织造在通源SGA598全自动剑杆织样机上进行.

2.2.1 单层菱形小提花组织

单层菱形小提花组织阻燃窗帘织物经纬纱均采用涂层阻燃纤维,经密120根/10cm,纬密110根/ 10cm.织物工艺参数及成品外观分别见表1及图1.

表1 单层菱形小提花组织工艺规格

图1 单层菱形小提花组织图与成品图

2.2.2 双层表里换层组织

双层表里换层组织窗帘织物参数经纱采用(16.7tex×2)150T/m S捻环保型原液着色涤纶丝,纬纱采用涂层阻燃纤维,经密280根/10cm,纬密180根/10cm.织物工艺参数及成品外观如表2和图2所示.

表2 双层表里换层组织工艺规格

图2 单层菱形小提花组织图与成品图

2.2.3 双层重纬组织

双层重纬组织窗帘织物经纱采用(16.7tex×2)150T/m S捻环保型原液着色涤纶丝,纬纱采用阻燃纤维,经密200根/10cm,纬密360根/10cm.双层重纬组织表层为2上2下右斜纹,里层为平纹,表里层以4枚斜纹接结(上接下).其中表纬采用两种颜色,纬排1∶1选纬.工艺参数、组织图、成品图如表3和图3所示.

表3 双层重纬组织工艺规格

图3 单层菱形小提花组织图与成品图

2.2.4 三层接结组织

三层接结组织窗帘织物经纱采用16.7tex×2网络并丝涤纶股线,纬纱采用阻燃纤维,经密200根/ 10cm,纬密390根/10cm.三层接结组织表层为四枚斜纹,中、里层均以平纹作基础组织,里接中、中接表以4枚斜纹接结.组织图、工艺参数、成品图如表4和图4所示.

表4 三层接结组织工艺规格

图4 单层菱形小提花组织图与成品图

3 阻燃性能测试

在窗帘织物的设计中,阻燃性能是重要的评价指标之一.织物的阻燃性能除与所使用纱线的阻燃性能有关外,还与织物中阻燃纤维的含量、织物的结构有关.本文根据国标《GB/T 5455-1997纺织品燃烧性能试验垂直法》来测定基于聚氯乙烯(PVC)涂层结构的阻燃窗帘织物的极限氧指数.

实验时以单层组织结构织物、双层组织结构织物、三层组织结构织物分组,每一种织物试样根据国标垂直法测织物极限氧指数,将测试得到的极限氧指数结果取平均值.并根据《GB 17591-1998阻燃机织物》阻燃性能指标等级判定标准,对织物的阻燃性能进行评级.

不同织物试样所对应的极限氧指数测试结果如表5所示.

表5 织物试样极限氧指数测试结果

从表5可以看到这类织物的极限氧指数大都落在20%～28%,根据纺织品的燃烧性能分类,此类涂层上浆结构的阻燃窗帘织物属于阻燃织物[4].

4 分析与讨论

试样的经线是易燃普通涤纶丝,纬线是阻燃的涂层结构阻燃纤维,织物的总体阻燃效果与织物的阻燃纤维含量、厚度、结构等因素有关.经过实验发现整体上织物小样阻燃性能介于可燃织物和难燃织物之间,属于阻燃织物,但由于织物结构的不同,阻燃效果存在一定的差异.

4.1 织物组织的变化对阻燃织物阻燃性能的影响

根据表5织物结构与极限氧指数的关系绘出图5.图中横坐标表示织物层数,纵坐标代表极限氧指数;每一织物层数内又分成3种基础组织结构,分别是1/3↗斜纹、2/2↗斜纹、3/1↗斜纹.由图5比较可知,无论是单层、双层还是三层织物,表面组织为1/3↗斜纹的织物阻燃效果都优于2/2↗斜纹、3/1↗斜纹的织物,且随织物层数的增加而减少.王增喜等人的实验研究中也有类似结论[5].

4.2 织物组织中PVC织物层数对阻燃性能的影响

图5中,表层组织相同、层数不同的织物阻燃性能比较可以发现,双层织物的极限氧指数相对单层、三层织物而言为最高,说明双层织物的阻燃性能比单层、三层好,且单层织物的阻燃效果比三层织物好,原因可能是织物厚度不再是影响PVC膜结构阻燃纺织品阻燃性能的主要因素,织物阻燃性能还受到阻燃纤维含量等因素的影响.从表5可以看出,三层阻燃织物中的阻燃纤维含量较其他双层、单层阻燃织物中的含量小,这一因素使三层织物的阻燃性能下降.

图5 单层、双层、三层阻燃织物试样极限氧指数对比

5 结语

以上浆的方式对长丝进行聚氯乙烯(PVC)涂层处理可制得一种环境友好型新型阻燃纤维.本文以这种型新型阻燃纤维为原料,设计开发了单层菱形小提花、双层表里换层、双层重纬、三层接结等4种不同组织结构的窗帘织物面料,通过对织物的阻燃性能测试,证明其具有阻燃功能.同时研究了织物组织、织物层数对织物阻燃性能的影响.结果表明:

(1)当织物层数一定时,表面组织为1/3↗斜纹的织物阻燃效果优于2/2↗斜纹、1/3↗斜纹的织物,但随织物层数的增加效果优势减少.

(2)双层织物的阻燃性能比单层、三层好,且单层织物的阻燃效果比三层织物好,原因可能为织物厚度不再是影响PVC涂层阻燃织物阻燃性能的主要因素,织物阻燃性能还受到阻燃纤维含量的影响.阻燃纤维含量越高,织物阻燃性能越好.

[1]张颖,裘愉发,李淳,等.阻燃织物的现状和发展[J].丝绸,2006,(11):70-73.

[2]陆振乾.新型阻燃全遮光窗帘面料的设计[J].丝绸,2010,(7):30-32.

[3]史红艳.PVC涂层上浆工艺研究及其织物开发[J].丝绸,2012,49(12):27-29.

[4]翟亚丽.纺织品检验学[M].北京:化学工业出版社,2008:191-195.

[5]王增喜,李焰,谭佩清.不同组织结构阻燃织物性能研究[J].棉纺织技术,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

(责任编辑 王海雷)

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

2015-05-19

绍兴文理学院校级项目(编号:2012LG1015)多层组织结构的阻燃窗帘开发.

陆浩杰(1985-),男,浙江绍兴人,助教,主要研究方向纺织品设计.