负氧离子和阻燃复合功能窗帘交织物的性能研究

郑雪莹，张红霞，黄锦波，何 波，祝成炎

(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.浙江和心控股集团有限公司，浙江海宁314400；3.浙江省纺织测试研究院，杭州310018)

日常生活中，室内空间环境的好坏会直接影响着人们的健康情况。在安全性、保健性、环保性越来越被关注的今天，人们对室内纺织品提出了各种功能性要求。根据世界卫生组织的规定，当空气中负氧离子的浓度不低于1 000～1 500个/cm3时，这样的空气被视为是清新空气[1]。科学研究表明，负氧离子能与细菌、灰尘、烟雾等带正电的微粒相结合，并聚集成球落到地面，从而起到杀菌和消除异味的作用[2]。负氧离子具有净化室内空气、保障人体健康的功能[3-4]，得到人们更加广泛的关注。近年来，国内外许多研究机构纷纷加入对负氧离子与阻燃领域的研究，并在这方面取得了显著的成绩。

目前，存在许多负氧离子与阻燃功能的同类研究，与其相比，本文主要探究不同纬纱含量及不同组织对面料的阻燃性能和负氧离子功能产生的影响，试制9种纬纱不同比例的交织面料，以及4种纬纱比例为1︰1时的2/1斜纹、四枚破斜纹、五枚缎纹和八枚缎纹织物，同时测试织物释放负氧离子浓度和阻燃性能。

本文采用具有阻燃及释放负氧离子功能的纱线开发研制复合功能性提花织物，以满足未来对功能性家用纺织品的市场需求。

1 功能纤维原料的选用

本文所采用的负氧离子纤维是运用纳米技术研发出的具有呈内外贯穿的蜂窝状微孔结构聚酯改性短纤维[5]，可产生负氧离子。负氧离子涤纶纤维的性能与其结构有着很大的关系[6]，本文对负氧离子涤纶纤维进行纵横向电镜观察，进而了解纤维的性能。

从图1负氧离子涤纶纤维纵横向截面结构可以看出，纤维纵横向表面具有丰富的蜂窝状微孔结构，因而具有良好的负氧离子释放功能。纤维的长度和细度及纵横截面的形态将会直接影响纤维的性能，进而影响织物的外观、风格及性能等[7]。

负氧离子涤纶纤维长度为38mm，细度为1.67 dtex，阻燃涤纶纤维长度为38mm，细度为1.67 dtex(浙江上虞弘强彩色涤纶有限公司)；经纱采用的阻燃涤纶网络丝纱线细度为8.33 tex(上海佳通超细化纤有限公司)。

2 试样织物规格设计

本文采用阻燃涤纶网络丝作为经纱原料，负氧离子涤纶纱与阻燃纱作为纬纱原料，就负氧离子纱和阻燃涤纶纱的涤纶不同含量，以及不同组织对织物释放负氧离子浓度和阻燃性能的影响进行理论分析和研究。合理选用纬纱比例、组织，开发出具有良好阻燃性能与负氧离子释放功能的复合功能提花窗帘面料。

本文试制了8种负氧离子涤纶纱与阻燃涤纶纱在纬纱中按一定比例变化的交织面料，其中负氧离子涤纶纱与阻燃涤纶纱在纬纱中比例依次为0︰1、1︰4、1︰3、1︰2、1︰1、2︰1、3︰1 和 4︰1。 同时试织了 4种纬纱比例为1︰1时不同组织织物，依次为2/1斜纹、四枚破斜纹、五枚缎纹和八枚缎纹。纱线细度为18.45 tex，经线密度80根/cm，纬线密度37根/cm。详细规格见表1和表2。

表1 检测用面料规格参数(Ⅰ)Tab.1 The specifications of fabrics(Ⅰ)

续表1

表2 检测用面料规格参数(Ⅱ)Tab.2 The specifications of fabrics(Ⅱ)

3 试样织物的性能测试

3.1 试样织物负氧离子浓度测试

国内外至今没有公开的标准文件用于该类负氧离子纺织品的评价。鲜有的公开报道之一是2006年建筑材料行业推出了一个行业标准——JC/T1016—2006《材料负离子发生量的测试方法》[8]。

将空气离子检测仪Air Ion Counter与密闭装置连接，手持尺寸为A4大小的试样，伸入封闭装置，在距测定仪进风口处，手搓试样进行测试，测试时间为2min，共测试5次，结果取较大值[9]。测试结果见下表3和表4。

由表3和表4可看出，负氧离子浓度高低与负氧离子涤纶纱含量及织物组织有关。A系列织物中，A1～A7织物均有良好的负氧离子释放功能，均大于1 500个/cm3，且释放的负氧离子浓度随着试样的纬纱中负氧离子涤纶纱含量增大而增加。B系列织物中，八枚缎纹产生的负氧离子浓度最高，说明织物产生的负氧离子浓度随着织物组织枚数的增加及织物的蓬松程度增加而增大。

表3 不同组织织物负氧离子测试结果Tab.3 The negative oxygen ion test results of differentweave

表4 不同负氧离子涤纶纱含量织物负氧离子测试结果Tab.4 The negative oxygen ion test result of fabrics with different content of negative oxygen ions polyester yarn

由表3和表4可看出，负氧离子浓度高低与负氧离子涤纶纱含量及织物组织有关。A系列织物中，A1～A7织物均有良好的负氧离子释放功能，均大于1 500个/cm3，且释放的负氧离子浓度随着试样的纬纱中负氧离子涤纶纱含量增大而增加。B系列织物中，八枚缎纹产生的负氧离子浓度最高，说明织物产生的负氧离子浓度随着织物组织枚数的增加及织物的蓬松程度增加而增大。

对A1～A8交织物中负氧离子涤纶的含量与负氧离子浓度作函数拟合，如图2所示。负氧离子涤纶的含量为X，负氧离子浓度为应变量Y，二者具有显著的相关性。

图2 负氧离子涤纶用量与负氧离子浓度关系Fig.2 Relationship between content of negative oxygen ion polyester fiber and negative oxygen ion concentration

3.2 试样织物燃烧性能测试

依据GB/T5455—1997《纺织品 燃烧性能试验垂直法》对织物阻燃性能进行评判[10]。采用垂直燃烧法，取尺寸为360mm×70mm的织物经纬向各5块，用ATLAS-VFC垂直阻燃测试仪对织物进行燃烧性能测试。测试结果见表5和表6。由表5和表6可得A系列试样织物的续燃和阴燃时间都为0，且织物经纬向的损毁长度也都小于150 mm，由此可知这八组试样全都达到了阻燃B1级的等级标准，具有良好的阻燃效果。因织物经纬向都有阻燃纱线，且A8织物中阻燃纱线含量最高，所以A8织物的阻燃效果最好。A1织物纬纱中阻燃涤纶纱的含量为0，出现熔滴，燃烧时会带走一部分燃烧产生的热量，因此A1织物纬向损坏长度较小。B系列织物中，B1～B2的组织分别为2/1斜纹、四枚破斜纹、五枚缎纹和八枚缎纹，随着织物组织变化，织物的紧密变小，织物越疏松，织物与氧气的接触面积增大，燃烧越剧烈，损毁长度越大，织物阻燃效果减弱。

综上所述，由于面料选取的经纱均为阻燃涤纶丝，当纬纱选用负氧离子涤纶纱与阻燃涤纶纱的比例为4︰1时，在保证达到阻燃功能情况下，负氧离子释放功能较好。

表5 试样织物垂直燃烧测试结果Tab.5 Vertical burning test results of sample fabrics

表6 不同组织织物垂直燃烧测试结果Tab.6 Vertical burning test results of differentweave

4 结 论

1)织物释放的负氧离子浓度随着织物中负氧离子涤纶纱含量的增加而增大；且织物的组织也会对织物释放的负氧离子浓度产生影响，织物枚数多、蓬松高度增大，产生的负氧离子浓度增多。当织物的纬纱中负氧离子涤纶纱含量与阻燃涤纶纱含量的比例为4︰1时，释放的负氧离子浓度可达到3 700个/m3，远超过世界卫生组织对清新空气中负氧离子浓度的要求。

2)织物的阻燃性能随阻燃涤纶纱的含量增加而增强，都可达到B1级阻燃标准，可用于电影院、学校等阻燃要求较高的建筑内窗帘，且织物的组织也会影响其阻燃效果。当织物紧密度因组织而减小时，织物越疏松，织物与氧气的接触面积越大，织物损毁长度越大，阻燃效果减弱。

3)相比于其他复合功能性织物，该系列织物可释放较高浓度的负氧离子且具有良好的阻燃功能，充分地发挥了纤维本身的优良性能，并提高了织物的阻燃与负氧离子复合功能。

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