舒适性阻燃服用面料的研究

王玉珏，张三星，贺　荣，何琼多，张红霞

(1.浙江理工大学 纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室，杭州 310018； 2.海宁市天一纺织有限公司，浙江 海宁 314409)



舒适性阻燃服用面料的研究

王玉珏1，张三星2，贺荣1，何琼多1，张红霞1

(1.浙江理工大学 纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室，杭州 310018； 2.海宁市天一纺织有限公司，浙江 海宁 314409)

摘要:以阻燃涤纶长丝作经纱、阻燃腈纶纤维和普通黏胶纤维纺制成纱线作纬纱，以不同的投梭比例织造出14种织物，利用织物组织结构相同的9种织物分析阻燃腈纶的不同含量对织物阻燃效果的影响；将两种纬纱交织比例相同的5种织物，通过实验分析了不同的织物组织结构与织物阻燃性之间的关系。探讨加入了黏胶纤维的服用阻燃织物达到阻燃性所需要的阻燃纤维最低含量。结果表明，极限氧指数LOI在30%～33%的阻燃纤维与纤维素纤维的交织织物中，阻燃腈纶与黏胶的投梭比例大于2：1时，织物达到较好的阻燃效果；织物的组织结构对织物的阻燃效果影响不大。

关键词:阻燃；混纺纱；交织织物；舒适性；功能性

近十年来火灾频繁发生，给人们带来了惨重的身体伤害和财产损失，这种情况不得不引起人们的高度重视，国家也采取了相应政策完善了相应的法律法规[1-2]。经调查发现纺织品是引起火灾并使火势蔓延的重要因素[3]，研发具备阻燃功能性的纺织品已成为纺织发展的趋势之一。服用面料的舒适性是服装具备市场竞争力的主要因素，也是最基本的因素，其阻燃性将为服装增加更可观的附加值。腈纶素有合成羊毛之称[4-5]，具有柔软、膨松、保暖性好等特性；黏胶吸湿易染，在最常用的十余种纺织纤维材料中，其含湿率最符合人体皮肤的生理要求[6]，穿着舒适；涤纶挺括不皱，耐用，强度高[7]。由阻燃涤纶丝作经线，阻燃腈纶及黏胶纤维作纬线，可结合纤维自身的性能优势，达到阻燃功能性的同时提高织物舒适性。

1　实　验

1.1材料

纤维原料：台丽郎阻燃腈纶纤维(极限氧指数LOI为30%～33%，台湾台塑公司)，阻燃涤纶长丝(极限氧指数LOI为30%～34%，上海佳通超细纤维有限公司)，黏胶纤维(浙江富丽达股份有限公司)。

1.2仪器与方法

1.2.1织物试样准备

经纱：阻燃涤纶长丝，83.3 dtex 72根。

纬纱：阻燃腈纶147.6 dtex，捻向为Z，捻度95/10 cm；黏胶纱线147.6 dtex，捻向为Z，捻度85/10 cm；50阻燃腈纶/50黏胶混纺纱147.6 dtex，捻向为Z，捻度111/10 cm。

根据实验目的设计了两组织物规格：1#-9#为第一组，织物的组织结构相同，均为五枚缎纹，设计了不同的两种纬纱投梭比例来探讨织物中阻燃纤维的含量与织物阻燃效果之间的关系。10#-14#为第二组，保持纬纱交织比例不变(经纱采用阻燃涤纶长丝，纬纱采用阻燃腈纶纱线与50/50的阻燃腈纶/黏胶混纺纱交织)，改变织物组织结构，通过实验分析织物组织结构对织物阻燃效果的影响。织物规格如表1所示。

表1　织物规格设计

1.2.2仪器

垂直阻燃测试仪ATLAS-VFC(美国ATLAS公司)，YG461 E型透气性测试仪(温州方圆仪器有限公司)，YG601-Ⅰ/Ⅱ型电脑式织物透湿仪(宁波纺织仪器厂)，LLY-01B型电子硬挺度仪(莱州市电子仪器有限公司)。

1.2.3阻燃性测试

采用垂直阻燃测试仪ATLAS-VFC，参考GB/T 5455—1997《纺织品 燃烧性能试验 垂直法》[8]进行实验。

1.2.4织物的舒适性测试

将达到阻燃标准的织物做进一步的舒适性相关测试，探索使织物舒适性达到最佳的交织比例配置方案。

1.2.4.1织物的透气性测试

参照国家标准GB/T 5435—1997《纺织品 织物透气性的测试》，采用YG461 E型透气性测试仪进行测试。织物的透气性用透气率表示，透气率越大表示织物的透气性越好。

1.2.4.2织物的透湿性测试

依据国家标准GB/T 12704.1—2009《织物透湿性试验方法》，采用YG601-Ⅰ/Ⅱ型电脑式织物透湿仪进行测试。透湿率是反映织物透湿性能的指标之一，其数值越大表明织物的透湿性越好。

1.2.4.3刚柔性测试

依据国家标准GB/T 18318—2001《纺织品 织物弯曲长度的测定》，采用LLY-01B型电子硬挺度仪进行测试。以试样的抗弯长度表征织物的刚柔性，抗弯长度越小织物越柔软。

2　结果与讨论

2.1阻燃性测试

2.1.1第一组试样(1#-9#)

试样的组织结构相同，交织比例依次是0：1、1：4、1：3、1：2、1：1、2：1、3：1、4：1、1：0(黏胶纤维总含量从100%到0逐渐降低)，结果如图1和图2所示。为方便观察，图2中损毁长度以200 cm作为上限，大于该值均用200 cm表示。由于在实验中，所有试样的阴燃时间均为零，故不予讨论。

图1　甲纬乙纬交织比例与续燃时间的关系Fig.1　Relationship between interweaving proportion of weft A and weft B and after flame time

图2　甲纬乙纬交织比例与损毁长度的关系Fig.2　Relationship between interweaving proportion of weft A and weft B and damaged length

1)当阻燃腈纶与黏胶的交织比例在0：1～1：2(1#-4#试样)，即纬纱中黏胶的含量在66.7%以上时，织物的续燃时间超过15 s，损毁长度均在200 mm以上，完全不具备阻燃性；且经纱的续燃时间小于纬纱的续燃时间。

2)从交织比例为1：1的5#试样可以看出，当纬纱中黏胶的含量为50%时，损毁长度在200 mm以下，但经向纬向的续燃时间均在15 s以上，没有达到阻燃标准。

3)从6#-9#试样可以看出，当纬纱中腈纶的含量是黏胶的3倍以上时，织物达到国家标准GB/T 5455—1997《纺织品 燃烧性能试验 垂直法》中的阻燃标准B1级[8]；试样经向的损毁长度小于纬向的损毁长度，表明经向的阻燃效果比纬向的阻燃效果好(这与经向是100%的阻燃涤纶长丝有关)。

2.1.2第二组试样(10#-14#)

织物对损毁长度及续燃时间的影响如图3和图4所示。

图3　织物组织对损毁长度的影响Fig.3　Influence of fabric weave on damaged length

图4　织物组织对续燃时间的影响Fig.4　Influence of fabric weave on after flame time

1)10#-14#试样中，纬纱中阻燃腈纶总含量为75%，黏胶总含量为25%，此时续燃时间为0，毁损长度不超过150 mm，达到阻燃标准B1级。

2)经向的毁损长度小于纬向的损毁长度。

3)织物紧密程度由大到小依次是平纹、斜纹、缎纹。理论上，织物越疏松，燃烧时与氧气接触的面积越大，织物燃烧越剧烈。观察图3中的试样经向损毁长度发现，当织物的组织结构变化时，损毁长度在120 mm上下波动，没有明显规律性；观察试样纬向损毁长度可知，纬向的损毁长度也没有随织物组织密度的增大而增大，表明织物组织对阻燃效果的影响不大。

2.2织物的舒适性测试

多组试样舒适性测试平均值如表2所示。表2可见，几种织物的透气率均在311.00 mm/s上下波动，数值差异不大；这主要是由于织物紧度、组织结构和纱的线密度相差甚微的缘故[8-9]。织物良好的透湿性有助于人体汗液的散发，消除闷热感。在透湿性与刚柔性的测试中，7#织物的透湿率最大，抗弯长度最长，表明7#织物的透湿性最好，且手感风格柔软，适合开发贴身服用面料，达到了设计开发的预期要求。

表2　舒适性指标测试结果

3　结　论

1)在本文所采用的材料中，当纬纱中阻燃腈纶的含量接近50%时，织物有实现阻燃功能的趋势，但未能到达阻燃B2级标准；当其含量大于66.67%时，织物具备较好的阻燃性能，到达阻燃B1级标准。

2)当织物中纬纱的交织比例相同时，织物的阻燃效果没有因组织结构的不同而发生明显变化，说明织物组织结构对纺织品的阻燃性影响不大。

3)在达到阻燃标准的4种(6#-9#)织物中，7#(交织比例3：1)织物的阻燃性与舒适性俱佳，更适合贴身服用面料的产品研发。

参考文献：

[1]邹振高,王西亭,施楣梧.常规阻燃纤维的技术现状与发展趋势[J].纺织导报,2006(3):45-49.

ZOU Zhengao,WANG Xiting,SHI Meiwu.The present and future of conventional flame-retardant fibers[J].China Textile Leader,2006(3):45-49.

[2]LEU T S,WANG C S.Synergistic effect of a phosphorus-nitro-gen flame retardant on engineering plastics[J].Journal of Applied Polymer Science,2004,92(9):410-417.

[3]陈锡勇.阻燃纺织品与阻燃法规[J].产业用纺织品,2011(12):1-6.

CHEN Xiyong.Flame retardant textiles and federal regulation for the flammability[J].Industrial Textiles,2011(12):1-6.

[4]江连营.物理改性腈纶抗起毛起球性能研究[D].上海:东华大学,2007.

JIANG Lianying.Research of Acrylic Physically Modified Anti-pilling Performance[D].Shanghai:Donghua University,2007.

[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):2-15.

WANG Zengxi,LI Yan,TAN Peiqing.Property research of flame-retardant fabric with different weave structure[J].Cotton Textile Technology,2013,41(7):12-15.

[6]盛杰.我国粘胶纤维行业发展态势分析及对策研究[D].长春:吉林大学,2007.

SHENG Jie.Analysis of Viscose Fiber Industry Development Trend and Countermeasures in My Country[D].Chuangchun:Jilin University,2007.

[7]冯继斌.阻燃纤维、阻燃纱线与阻燃织物的研究[J].广西纺织科技,2004(3):35-39.

FENG Jibin.Research of flame retardant fiber,yarn and fibric[J].Guangxi Textile Science & Technology,2004(3):35-39.

[8]李婕,郑天勇,杨俊霞.织物结构对织物透气性能影响的研究[J].天津纺织工学院学报,1998,17(4):92-95.

LI Jie,ZHENG Tianyong,YANG Junxia.Research on the effect of fabric constructionv on the fabric air permeability[J].Journal of Tianjin Institute of Textile Science and Technology,1998(4):95-98.

[9]刘剑宇,吴坚.机织物紧密度与纱线线密度对织物透气性的影响[J].大连轻工业学院学报,2001,20(3):218-220.

LIU Jianyu,WU Jian.Effect of material density and strand thickness on air permeability of fibrics[J].Journal of Dalian Institutes of Light Industry,2001,20(3):218-220.

DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.01.002

收稿日期:2015-06-03; 修回日期:2015-12-20

基金项目:国家国际科技合作专项项目(2011DFB51570)

作者简介:王玉珏(1990—)，女，硕士研究生，研究方向为纺织品设计、纺织品性能分析。通信作者：张红霞，教授级高工，hongxiazhang8@126.com。

中图分类号:TS157

文献标志码:A

文章编号:1001-7003(2016)01-0007-04引用页码:011102

Research on comfortable flame-resistant wearing fabrics

WANG Yujue1,ZHANG Sanxing2,HE Rong1,HE Qiongduo1,ZHANG Hongxia1

(1.National Engineering Lab for Textile Fiber Materials and Processing Technology,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China; 2.Haining Tianyi Textile Co.,Ltd.,Haining 314409,China)

Abstract:This study weaves 14 fabrics with different proportions of picking shuttle with flame-resistant polyester filament yarn as warp and yarn spun with flame-resistant acrylic fiber and common viscose fiber as weft,analyzes different contents of flame-resistant acrylic fibers on flame retardant effect of fabrics based on four fabrics with identical weave structure,analyzes the relationship between different weave structures and flame retardance of fabrics through experiment on five fabrics with identical interweaving ratio of weft and warp and discusses the minimum content of flame-resistant fiber required for reaching flame retardance of wearing flame-resistant fabrics with viscose fiber added.The result shows that when the proportion of picking shuttle of flame-resistant acrylic fibers to viscose is more than 2：1 in fabrics with interweaving of flame-resistant fiber and cellulose fiber of limit oxygen index (LOI=30%～33%),fabrics have a good flame-retardant effect; weave of fabrics does not have great influence on flame-retardant effect.

Key words:flame retardance; blended yarn; interweave fabric; comfortability; functionality