室内阻燃立体装饰面料的设计探索

2024-01-14张引

轻纺工业与技术 2023年6期

张引

（中华人民共和国淄博海关，山东淄博 255035）

目前市场上的防火阻燃面料主要采用以下2 种方法：一是在纺织成品面料上通过后整理工艺对面料进行阻燃处理（涂层处理）；二是将具有阻燃功能的阻燃剂通过聚合物聚合、共混、共聚、复合纺丝、接挤改性等化学手段加入到纤维中，使纤维具有阻燃性[1]。现代室内装饰中，室内装饰墙布通常使用纺织面料，一旦发生火灾，属于易燃的物品。尤其在人流较多的场所如酒店、宾馆、会所等，更要注意消防安全，加强安全防范。

国家消防条例规定：大型会所、歌舞厅、影剧院以及宾馆等公共场所所用阻燃墙布，要求必须达到或超过阻燃B1 级的标准，采用玻璃纤维来生产织造室内墙布，可以大大提高阻燃墙布的阻燃性，而且也减少生产过程中的工业污染，降低了加工及生产成本。如下详细论述室内阻燃立体墙布的具体研发设计。

1 设计灵感与意图

目前市场上的防火墙布就是人们平时称的阻燃墙布，其实际上就是只能阻止其燃烧一段时间（即最高达到B1 级，标准是指墙布在垂直燃烧时能在5s 之内自然阻断燃烧），生产工艺上大部分为在墙布的生产过程中增加了阻燃剂等防火浆料。根据GB 8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，燃烧性能等级一共分A 级不燃材料（A1、A2），B1 级难燃材料（B、C），B2 级可燃材料(D、E)，B3 级易燃材料（F）。可以做到A级防火的只有玻璃纤维壁布，它能达到不燃和阻燃效果，但玻璃纤维壁布表面要再做一层乳胶漆，市场上的防火墙布最多只能达到难燃的B1 级。玻璃纤维最大的特征是抗拉强度大，抗拉强度在标准状态下是6.3～6.9g/d，湿润状态是5.4～5.8g/d；耐热性好，温度达300℃时对强度没影响；而且还有优良的电绝缘性，是高级的电绝缘材料，也用于绝热材料和防火屏蔽材料[2]；一般只能被浓碱、氢氟酸和浓磷酸腐蚀。因此，用它来设计室内装饰用阻燃墙布，考虑其纤维刚性大的特点，织造时纤维不易弯曲，且避免对人体皮肤伤害，将其设计为墙布的填芯用材料，使其具有装饰和防火双重功能。目前防火墙布在墙面装饰中越来越受到人们的重视，尤其是一些公共场所的墙面装修。本文基于该想法设计了一款阻燃且具有立体高花外观效果的墙布，设计主面料案例的颜色选用了2023 年室内墙面装饰流行色——灰色。

2 原料选择

产品表面（里层、外层）设计以涤弹网络丝和涤弹丝为主，填芯以玻璃纤维和涤弹丝为主。其搭配优缺点的互补分析如下。

涤弹丝除了具有一般涤纶断裂强度和弹性模量高、热定型性优异、回弹性能好、耐热性、耐光性、耐腐蚀性强、易洗快干等特点外，还具有膨松性高、隔热性好、手感舒适、光泽柔和等特点，目前市场上的室内装饰墙布一般都使用涤弹丝。而玻璃纤维又具有良好的耐气候性（在低温-196℃，高温300℃之间）、非粘着性（不易粘附任何物质）、耐化学腐蚀（耐强酸、强碱、王水及各种有机溶剂的腐蚀）、摩擦系数低、透光率达6%～13%、绝缘性能高、防紫外线、防静电、强度高、机械特性良好、耐药剂性等优点。

利用玻璃纤维的隔热、防火、阻燃及高绝缘性能等与涤弹丝交织设计来实现室内装饰用阻燃等功能性墙布。采用玻璃纤维及涤弹丝作为纬线进行填芯设计，以及涤弹丝位于织物里层外表，既保证了墙布的装饰性，又赋予了墙布的阻燃及立体弹性等功能，有利于织造（玻璃纤维刚性大，织造不易弯曲）的顺利进行和减少玻璃纤维对人体皮肤的损害。

3 织物织造规格设计

考虑织造成本及后处理工艺造成的工业污染，织物采用色织工艺。玻璃纤维、填芯涤弹丝纬线和背衬涤弹丝纬线均采用原白线，只有经线和表层纬线为色线。具体织造设计工艺如下。

3.1 经纬组合及工艺流程

3.1.1 经纬组合

经纱构成为：甲经为166.7dtex（150D）涤弹网络丝（色），乙经为166.7dtex（150D）涤弹网络丝（色），甲经∶乙经∶甲经=2∶1∶2。

纬纱构成为：甲纬为333.3dtex（300D）涤弹丝（色同经纱），乙纬为333.3dtex（300D）涤弹丝（白色），丙纬为217.4Tex（4.6N）玻璃纤维（白色，因玻璃纤维刚性大，采用填芯与经线不交织织造），丁纬为1666.7dtex（1500D）涤弹丝（白色）。投纬顺序设计为：甲纬∶丙纬∶丁纬∶乙纬∶甲纬=2∶2∶1∶1∶1

根据今年室内装饰墙布的流行色，色纱颜色选取见图1。

图1 色纱颜色

上机纬密为：64 根/cm（双层填芯），26 根/cm（单层变化纬重平组织，以减少综片数进行变化设计），筘号为12 齿/cm，筘穿入数为5 入。

组织方式为：正身组织采用表面五枚经缎里面平纹的双层填芯、单层变化纬重平组织。边组织采用2/2经重平组织（玻璃纤维和粗的涤弹丝在边下面纬浮长不交织）、平纹组织组合；也可以不设计边组织，用绞边即可。

其他注意事项有：织物织造时，纹样织横条；悬挂时，纬向为墙高方向；织机宽度选用幅宽为3m 的宽机（使成品宽度与住宅墙高基本吻合）。

3.1.2 工艺流程设计

经线：原料检验→染色→色检→倒筒→整经→穿经→织造。

甲纬：原料检验→染色→色检→倒筒→织造。

乙纬：原料检验→织造。

丙纬、丁纬工艺流程同甲纬。

3.2 幅度计算

（1）设定织物的成品幅度。根据住宅房屋高度来确定墙布成品内幅尺寸。大部分选择为300.0cm 和330.0cm 两种幅度规格设计。本墙布产品成品内幅设计为300.0cm。即：成品内幅=坯绸内幅=300.0cm。

（2）实测织物织造幅缩率为5%左右。钢筘内幅的计算见公式（1）。

3.3 密度设计

3.3.1 设定成品密度

成品经密=坯绸经密=63.2 根/cm；成品纬密=坯绸纬密=659.8 根/cm（向上取整数为268.0）。

3.3.2 机上密度

机上经密=坯绸经密×（1－织造幅缩率）=63.2×（1－5%）≈60.0（根/cm）。机上纬密1=坯绸纬密×（1－坯绸下机长度缩率）=659.8 ×（1－3%）≈640.0（根/cm）（双层填芯）。机上纬密2=坯绸纬密×（1－坯绸下机长度缩率）=268.0 ×（1－3%）≈260.0（根/cm）。单层变化纬重平组织设计，是为了减少织造综片数，减少织造难度，提高车速，使织造能够顺利进行。

3.4 筘齿穿入数设计及筘号选择

设定筘穿入数设计为5，为使表里层重叠效果好，每筘齿中穿经次序采用为：甲经2 根，乙经1 根，甲经2 根。筘号的确定见公式（2）。

3.5 经丝数确定

初定内经丝数=成品经密×成品内幅=63.2×300=18960 根。考虑经线数与筘齿穿入数间的关系等因素，内经丝数就选为18960 根。

该产品不设计布边，用绞边设计阻止经线沿纬线脱离。所以，总经线根数=内经丝根数=18960 根。

3.6 整经与织造

产品甲、乙经线原料及规格是相同的，只是组织设计不同而分为甲、乙经线。两种组织的织缩率虽然不同，但是由于经纱原料采用涤弹网络丝，其原料可塑性很好，再加上乙经组织虽然设计为平纹，交织次数多，但是密度设计较甲经组织的密度小很多，所以采用单经轴织造即可。因为织物正面组织为经面组织，为了减少织造时织机提升负荷，织物织造采用反面上机织造。

织物织造设计时注意：纹样织横条悬挂时，纬向为墙高方向；织机宽度选用3.2m 宽机（使成品宽度与住宅墙高基本吻合）。

4 织物纹样设计

因为产品设计用于室内墙壁的装饰，在室内装饰中，墙布图案及色彩设计不能很花哨，所以该室内墙布纹样图案设计选用宽窄不一的凹凸竖条纹理。织物纹理立体感强，面料厚实有弹性，织物以横条纹织造，便于多种纬线变化投纬设计，墙布铺设时墙面的上下方向为织物的横幅方向，即墙布视觉为上下纵条纹，织物幅度设计主要参考居室房屋高度而定。织物面料纹理效果见图2，室内装饰墙布应用效果见图3。

图2 面料实物效果

图3 室内装饰墙布应用效果

5 织物组织设计

正身组织设计：主组织（见图4）为表面组织，为五枚经缎，里层组织为平纹，中间填芯；次组织（见图5）为单层变化纬重平组织。

图4 主组织

图5 次组织

边组织设计：由2/2 经重平组织（玻璃纤维和粗的涤弹丝在边下面纬浮长不交织）和平纹组织两种组合；也可以不设计边组织，采用绞边设计即可（该产品试织绸边设计就采用的绞边）。

6 织物上机设计

6.1 穿综顺序

正身穿综顺序（穿综循环为50 根），不设计布边，用绞边。相关信息为：1，2，6，3，4，5，1，7，2，3，4，5，6，1，2，3，4，7，5，1，2，3，6，4，5，1，2，7，3，4，5，1，6，2，3，4，5，7，1，2，3，4，6，5，1，2，3，7，4，5。

6.2 纹板设计

纹样一个循环共502 块纹板。相关信息为：[（1）1，2，4，5（2）3，6，7（3）1，2，4，5（4）3，6，7]*7；（29）1，6，7；（30）4，6，7；（31-33）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1根共口）；（34）6；（35）2，6，7；（36）5，6，7；（37）3，6，7；（38-40）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1 根共口）；（41）7；（42）1，6，7；（43）4，6，7；（44）2，6，7；（45-47）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1 根共口）；（48）6；（49）5，6，7；（50）3，6，7；（51）1，6，7；（52-54）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1 根共口）；（55）7；（56）4，6，7；（57）2，6，7；（58）5，6，7；（59-61）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1 根共口）；（62）6；（63）3，6，7；（64）1，6，7；（65）4，6，7；（66-68）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1 根共口）；（69）7；（70）2，6，7；（71）5，6，7；（72）3，6，7；（73-75）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1 根共口）；（76）6；（77）1，6，7；（78）4，8，7；（79）2，6，7；（80-82）6，7（玻璃纤维2 根，粗涤弹丝1 根共口）；（83）7；（84）5，6，7；（85）-（88）同（1）-（4）；（89）-（116）同（29）-（56）；（117）-（120）同（1）-（4）；（121）-（148）同（29）-（56）；（149）-（160）同[（1）-（4）]*3；（161）-（210）同（29）-（84）；（211）-（226）同[（1）-（4）]*4；（227）-（268）同（29）-（70）；（269）-（284）同[（1）-（4）]*4；（285）-（326）同（29）-（70）；（327）-（342）同[（1）-（4）]*4；（343）-（370）同（29）-（56）；（371）-（374）同（1）-（4）；（375）-（402）同（29）-（56）；（403）-（406）同（1）-（4）；（407）-（434）同（29）-（56）；（435）-（446）同[（1）-（4）]*3；（447）-（502）同（29）-（84）。