棉织物阻燃及服用性能的测试与分析

高秀丽，王欣欣，朱进忠，丁艳瑞

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

棉织物阻燃及服用性能的测试与分析

高秀丽，王欣欣，朱进忠，丁艳瑞

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

研究和测试了5种棉织物的阻燃和服用性能，比较了织物的厚度、阻燃性、拉伸性、撕裂性、耐磨性和透气性.试验结果表明,织物的阻燃性与其材料、密度及组织有关；阻燃改性会影响织物的物理机械和服用性能，使其拉伸断裂强力、撕破强力和透气性能降低，改变织物的外观风格和穿着舒适性.

棉织物；阻燃性；服用性

阻燃织物是指被明火点着后可以在离开明火12 s内自动熄灭的织物，燃烧性是阻燃面料重要的性能.由于棉织物具有良好的舒适性，在开发阻燃产品时会加入不同比例的棉纤维.以阻燃棉织物及其混纺阻燃棉类织物为主要试样，对其燃烧与服用性能进行了测试与对比分析，以期为具有阻燃功能的高性能家用纺织品和服装面料的设计开发提供依据.

1 试验

试验所用试样及其规格见表1.其中,4种阻燃织物的阻燃剂均为四羟甲基氯化磷-尿素初缩体(THPC-U).该阻燃剂由四羟甲基氯化磷(THPC)分子结构中的羟甲基与尿素反应生成[1]，是棉织物与涤棉织物后处理中的永久性阻燃剂，主要用于纯棉及其他织物的阻燃、隔光、防霉及防皱整理.

表1 5种棉织物的规格Tab.1 Specification parameters of five kinds of cotton fabric

所有试样在标准大气压条件下平衡48 h以上，在温度20 ℃、相对湿度65%的条件下进行试验[2].采用LFY-606B型数显氧指数测定仪对织物进行燃烧性能测试，流量约为10 L/min，时间为30 min，试样尺寸为150 mm×58 mm，经纬向各15块.

采用YG141LA数字式织物厚度仪测试织物的厚度，压脚直径为7.89 mm，加压时间为30 s，压脚面积为50 mm2，加压1 000 cN，误差为0.01，试验10次.

采用HD026N型电子织物强力仪测试织物的拉伸性能，每块试样的有效宽度为(50±0.5)mm，满足隔距长度200 mm.毛边约为5 mm，经纬向各5块.

采用南通宏大多功能电子织物强力仪测试织物的撕裂性能，每块试样的长度为(200±2)mm，宽度为50 mm，经纬向各5块.

采用耐磨耗试验机和FA2004A电子天平测试织物的耐磨性，试样为直径125mm的圆形织物，共5块，试样不能有磨损.

采用YG461Z型全自动透气性能测试仪测试试样的透气性，试验面积为20 cm2，服用织物的压降为100 Pa.

2 测试结果与分析

2.1 织物的厚度

表2 织物厚度的测试结果Tab.2 Test results of fabric thickness

织物厚度对织物服用性能的影响很大，5种试样的厚度测试结果如表2所示.

由表2可知，经过阻燃整理的全棉织物比未经阻燃整理的全棉色布厚，混入涤纶和锦纶的阻燃棉织物厚度变化不大.

2.2 织物的燃烧性能

纺织品燃烧性能的测试方法有很多，常见的有垂直燃烧法、氧指数法、倾斜法、水平法等[3]，本试验采用氧指数法来测试试样的燃烧性能.氧指数是指在规定条件下试样在氧气和氮气的混合气体中恰好保持燃烧状态所需的最低氧浓度，数值越高说明试样的阻燃性越好.5种织物的燃烧性能测试结果见表3和表4.

表3 织物经向燃烧性能的测试结果Tab.3 Combustion performance tested results of fabric warp direction

表4 织物纬向燃烧性能的测试结果Tab.4 Combustion performance tested results of fabric weft direction

由表3和表4可知，当组织结构不同时，直贡的阻燃效果好于纱卡，缎纹组织织物的阻燃性比斜纹组织的织物好,这说明织物组织对织物阻燃性有影响；当80%的棉与不同的涤锦混纺且组织结构相同时，阻燃效果是棉涤/棉锦>全棉；未经过整理的全棉织物与经过整理的相比，阻燃效果相差很大.试样的经向极限氧指数均略高于纬向极限氧指数，而这些织物的经密均大于纬密，这表明织物密度对织物的阻燃性能有影响，极限氧指数均随着密度的增加而增大，即密度越大,织物阻燃性越好.

2.3 织物的拉伸性能

采用扯边纱条样法对机织物的经纬向进行单轴拉伸试验.扯边纱条样法是将一定尺寸的织物试样扯去边纱到规定的宽度并全部夹入织物拉伸试验机夹钳内的一种测试方法.5种织物的拉伸性能测试结果见表5和表6.

由表5和表6可知，织物在经纬向的断裂强力和断裂伸长率均为棉涤阻燃纱卡>棉锦阻燃纱卡>全棉阻燃纱卡>全棉阻燃直贡>全棉色布.棉涤阻燃纱卡织物的拉伸性能优于其他织物是因为织物中含有涤纶，涤纶的强力高，很难被拉断.经过阻燃整理的织物拉伸性能大于未经过阻燃整理的织物，这是因为织物经过后整理加入了阻燃剂，纤维间的抱合力变大，从而断裂强力变大.纱卡(斜纹)织物的拉伸性能大于直贡(缎纹)织物的拉伸性能，说明织物组织对断裂强力有着显著的影响，组织不同，纱线在织物中交错的次数不同，纱线能做某些相对滑动的程度就不同.斜纹织物由于在一定长度内纱线交错的次数多于缎纹织物，纱线间不易滑动，受力三角区小，所以斜纹织物的断裂强力大于缎纹织物.

表5 织物经向拉伸性能的测试结果Tab.5 Tensile performance tested results of fabric warp direction

表6 织物纬向拉伸性能的测试结果Tab.6 Tensile performance tested results of fabric weft direction

2.4 织物的撕裂性能

织物边缘在集中负荷的作用下发生的撕开现象即为“撕裂”，又称为撕破，常采用撕破性能来评定后整理产品的耐用性.采用单舌法测定织物的撕破性能，测试结果见表7和表8.

表7 织物经向撕破性能的测试结果Tab.7 Tearing performance tested results of fabric warp direction

表8 织物纬向撕破性能的测试结果Tab.8 Tearing performance tested results of fabric weft direction

由表7和表8可知，织物经纬向的撕裂强力的排序均为棉锦阻燃纱卡>棉涤阻燃纱卡>全棉阻燃直贡>全棉阻燃纱卡>全棉色布.织物的撕破强力与纱线的断裂强力密切相关，且随纱线强力的增大而增大，纤维的强力为锦纶>涤纶>棉.断裂伸长率影响织物的撕破强力，二者成正相关，这是由于纱线的断裂伸长率大，织物的受力三角形就拉得越大，故织物的撕破强力也越大.在组织结构上，直贡(缎纹)>纱卡(斜纹)，这是因为织物的组织不同，组织的浮长线不同，经纬纱线的交织次数也不同，在撕裂过程中，撕裂三角形中受力的纱线长度也不同.一般情况下，当织物的浮长线较长时，经纬交织的次数较少，纱线间的摩擦阻力也就相对较小，故在撕裂过程中，纱线的滑移就变得相对容易，受力三角形也相对较大，三角形中的纱线根数也就较多，撕裂就比较困难，即撕裂强力较大.

表9 织物耐磨性的测试结果Tab.9 Test results of fabric abrasion resistance

2.5 织物的耐磨性能

织物与织物或织物与其他物质间反复摩擦，织物会逐渐磨损或破损.耐磨性是指织物抵抗磨损的性能，采用耐磨仪测试织物摩擦后的质量减少率，数值越小、耐磨性越好，测试结果见表9.

由表9可知，织物的耐磨性依次为棉锦阻燃纱卡>棉涤阻燃纱卡>全棉阻燃纱卡>全棉阻燃直贡>全棉色布.影响织物耐磨性的因素有纤维的性质和几何形状、纱线性状、织物的几何结构、试验条件和后整理.本实验中的主要影响因素是纤维的性质、组织结构和后整理.在织物磨损过程中，纤维疲劳而断裂是最基本的破坏形式，所以纤维断裂功大、弹性回复率高及断裂比功大的织物的耐磨性一般较好，与这样的纤维混纺后可显著提高织物的耐磨性.当经纬密度适中时，斜纹织物的耐磨性好于缎纹织物，这是由于斜纹组织具有近似于平纹的交织点多和浮长较长的特点，可缓解应力集中.全棉色布的耐磨性最差，说明阻燃整理可以提高织物的耐磨性.

表10 织物透气性能的测试结果Tab.10 Test results of fabric breathability

2.6 织物的透气性能

织物的透气性是指气体分子穿过织物的能力，是织物通透性中最基本的性能，织物的透气性影响织物的穿着舒适性和使用性能.在一定的压差条件下，测试规定时间内垂直通过试样的气流流量并计算透气率来评价织物的透气性能，测试结果见表10.

由表10可知，织物的透气性依次为全棉色布>全棉阻燃直贡>棉锦阻燃纱卡>全棉阻燃纱卡>棉涤阻燃纱卡.棉纤维的截面呈腰圆形，有中腔，透气性好，故棉织物的透气性要优于其他织物.另外，织物的组织结构和阻燃整理对织物的透气性也有影响.斜纹织物经纬线的交织次数多于缎纹织物，纱线间的空隙较小，所以直贡(缎纹)的透气性好于纱卡(斜纹).阻燃织物表面有一层致密的涂层阻燃剂，所以未整理过织物的透气性好于整理过的织物.

3 结语

通过对5种阻燃棉型机织物结构与性能的研究可知，经过阻燃整理、较高经纬纱密度混纺涤纶或锦纶及采用缎纹组织，可以改善棉织物的阻燃性、拉伸性和撕裂性，但同时会降低织物的透气性，阻燃整理也会增加织物的厚度；缎纹织物由于组织平均浮长高于斜纹组织，织物略显松软，耐磨性不及斜纹织物.生产上应选用适当的原料、组织结构和阻燃整理，以满足对织物不同性能和用途的需求.

[1] 宁培森,王红梅,丁著明.磷系织物阻燃剂的研究进展[J].精细与专用化学品,2007,15(11):5-9．

[2] 姚穆,周锦芳,黄淑珍.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,1990:355-376．

[3] 郑振荣,顾振亚.织物结构对安芙赛纺织品阻燃性能的影响[J].纺织学报,2009,30(2):56-60．

The test and analysis of flame retardancy and wearability of cotton fabric

GAO Xiuli, WANG Xinxin, ZHU Jinzhong， DING Yanrui

(CollegeofTextiles,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China)

Flame retardancy and wearing properties of five kinds of cotton fabrics were tested and researched. The difference of thickness, flame retardancy, tensile, tearing, abrasion resistance and breathability are compared, the test results are also analyzed. The results showed that flame retardancy of fabric is related to its material, density and weave, flame retardant modification will affect its physical mechanical properties and wearability, decrease tensile strength, tear strength, air permeability, and change its appearance style and wearing comfort.

cotton fabric; flame retardancy; wearability

2015-11-30

河南工程学院纺织科技与标准应用研究所资助项目(YJJJ2014006)

高秀丽(1974- )，女，河南郑州人，讲师，主要研究方向为新型纺织品的设计与检测.

TS111.9

A

1674-330X(2016)02-0012-04