毛型阻燃面料的研發
摘要：目前阻燃紡織品缺乏高性能、中低價位、綜合性能好的阻燃纖維原料% 現有阻燃面料的設計多側重于高溫火焰作業環境下的防護功能, 尚缺乏兼具舒適性、經濟性和良好外觀的阻燃面料。羊毛是天然纖維中阻燃效果最好的纖維, 毛型阻燃面料有助于提高舒適性、經濟性和外觀手感, 適合更加廣泛的使用對象, 有良好的應用前景。利用自行研發的纖維小樣混合裝置制樣并進行小樣燃燒試驗, 可快速進行羊毛、阻燃羊毛、聚芳嚷二哇、間位芳綸、阻燃粘膠等纖維的多種混配方案的阻燃性能測試, 由此得到纖維混配方案。由小樣燃燒實驗看出普通羊毛與經阻燃劑整理的羊毛在混紡體系中沒有明顯的阻燃性能差異% 在阻燃纖維中添加∀ & 以內的普通羊毛仍可保持良好的阻燃性能。采用聚芳啥二哇纖維、間位芳綸、粘膠纖維等, 可以兼顧面料的舒適性和阻燃效果。此基礎上試制了 種毛型阻燃面料, 具有良好的毛型感和穿著舒適性。
關鍵詞:阻燃%,毛型面料%,聚芳嗯二哇纖維,間位芳綸%,舒適性
研究背景
火所擁有的強大能量, 在使人類走向文明、走向勝利的同時, 也會給人類造成災難。建筑物和住宅火災的發生, 往往是由纖維制品作為最初引燃物而蔓延成為火災的。高分子材料多數容易燃燒, 纖維材料因其比表面積大, 比同質密實物體更易發生燃燒。其中熔紡合成纖維還存在熔融滴落致人燙傷問題、一部分纖維包括阻燃纖維,在燃燒時還會產生有毒氣體致人中毒或窒息。
我國目前在紡織品阻燃方面, 存在如下幾個方面的問題亞待解決,阻燃纖維生產技術尚較落后。對本質阻燃纖維而言, 雖然我國逐漸擁有芳綸! ! 、芳礬綸、寶德綸等高性能本質阻燃纖維的生產能力,但價格偏高, 對多數企業用戶而言尚難接受, 且常缺乏可染性, 原液著色阻燃_______纖維的價格則更貴%一些較低價位的阻燃纖維分別存在著強度低、可紡性差、發煙多甚至有毒、尺寸穩定性及手感差、舒適性差等缺點% 對于阻燃滌綸等改性的熱塑性阻燃纖維, 通常以熔滴作為實現阻燃的手段, 存在致人燙傷的可能性% 對于整理型阻燃紡織品則較難兼顧阻燃效果及洗滌耐久性、手感和舒適性等綜合性能阻燃產品的法規和標準尚不完備, 對各種人群的阻燃防護尚不夠廣泛具體。我國目前對消防、焊接等日常作業中接觸高溫火焰或熔體的特殊工作崗位的阻燃防護服裝, 已經有了一系列防護服標準, 并且還在不斷增加 如電弧防護服等標準正在起草過程中∋ % 對公共場所的阻燃制品也頒布了相關國家標準及安全規范。但是, 實際上應該防護的人群和場合還有很多。國際上通常對如下對象進行重點防護并制定法規∃ 滅火消防和避難困難的場所% 劇場商店等人員聚集眾多的場所%嬰幼兒、老人、病員等缺乏自救能力的人群及所在的場所% 使用大量布幕的場所 如攝影棚∋% 以及使用遮布的場所 如工地∋。相比之下,目前我國的阻燃標準和消防法規所形成的保護面還比較狹窄, 對有遇火危險的企業中的管理人員沒有適當的防護服裝, 對汽車用紡織品、地毯、玩具等產品的阻燃性能尚未建立系統嚴密的標準體系以控制其阻燃性能% ∋ 阻燃紡織產品的性能指標還較多側重于紡織品的燃燒狀態, 對于隔熱效果在
一, 防護服裝阻燃服標準中開始采用熱防護系數/ 00 指標, 但) ∗ ! 1 # , !一∀ −阻燃織物標準中, 無論是裝飾用織物、交通工具內飾.用織物、還是阻燃防護服用織物, 均不考核熱防護系數/ 00, 即織物的隔熱性能% 阻燃織物標準和阻燃防護服標準均未考核發煙量及毒性%2 ∋ 阻燃紡織產品在服用性能和結構設計上停留在普通工作服的水平。雖然在兼顧阻燃防護性能和穿著舒適性及外觀造型方面的確存在一些技術難點, 但在設計者的設計理念中還是側重于阻燃效果, 沒__>P_?有重視舒適性、由服裝結構決定的使用便利性、以及外觀造型。事實上, 任何一件阻燃防護服, 在其使用期限內, 真正遭遇高溫火焰的機會是不多的, 但是如果這個阻燃防護服穿著不舒服, 使用者就會選擇不穿這個防護服, 這時候就會導致一旦發生火災, 就喪失了防護作用%如果采用強制手段讓作業者穿不舒服的防護服,則會導致工作效率下降、以及作業者隨意改變穿著方式以應付管理者, 而實際上仍然沒有起到必要的防護效果。此外, 對于某些存在遭遇高溫火焰可能性的非一線作業人員例如科室管理人員∋, 更需要有在外觀上接近正裝、在性能上兼具阻燃性和舒適性的服裝, 在辦公室和車間兩種工作場所均可穿著使用的服裝。這種服裝面料對實施自我保護存在障礙的消費者 如病人、智障者∋也是十分需要的�？傊�, 在目前的技術經濟條件下, 設計研制中低價位、中高性能, 兼顧舒適性和阻燃性能的阻燃面料, 是十分必要的。
二、研發思路
目前可供選用的阻燃纖維品種比較有限, 特別是較低價位、較高性能的阻燃纖維更難得到。這種狀態在國外也是如此, 只是發達國家有較強的經濟承受能力、且有比較嚴格的法規規定必須達到一定的阻燃標準, 故國外阻燃制品較多采用了芳綸!、3 4 56 4( 等高級阻燃纖維。而毛纖維是天然纖維中最不易燃燒的纖維品種。因其化學構成中含有比較豐富的氮元素含氮量!− & ∋, 在燃燒過程中可能生產不燃的含氮氣體, 從而稀釋氧氣等可燃氣體的濃度%并且有較高的回潮率 ! & 一!2 & ∋、較低的燃燒熱值 ∀78 9: ∋、故著火溫度高 # 1 一− ℃ ∋、極限氧指數達到∀#.∀ &。未經阻燃處理的毛纖維與其它阻燃纖維混紡時即有可能造成氮、磷、鹵素等多種元素的協調效應, 故實驗證明, 將∀ & 普通毛纖維與其它阻燃纖維混紡, 面料即可得到良好的阻燃效果。毛纖維也可以采用預先進行阻燃整理的方法, 這在毛紡織廠進行研發時是非常方便的, 例如在條染工序加入澳銻協效阻燃劑、氟硼酸鋅阻燃劑、氟錯酸鉀或氟欽酸鉀阻燃劑, 可達到良好的阻燃效果。并且毛纖維具有良好的手感和穿著舒適性,其價格與本質阻燃纖維相比還比較便宜, 故采用部分普通羊毛、或者是經過阻燃整理的羊毛與其他阻燃纖維混紡, 可以得到兼顧阻燃性、舒適性和手感, 且價格相對低廉的阻燃面料。在與之混紡的纖維選擇上, 遵循了在羊毛纖維之外不再采用非阻燃纖維、以免需要另作阻燃處理的研發思路。為了使制品具有良好的色彩并且容易根據需要染成不同的顏色, 擬采用具有良好染色性能的聚芳嚷二哇纖維0; < 寶德綸∋、間位芳綸、阻燃粘膠纖維、阻燃維綸、睛氯綸等纖維。為了兼顧抗靜電性能, 擬添加! & 以內的有機導電短纖維。此外, 從力學性能、阻燃性能、價位等方面對比, 聚芳啥二哇纖維與間位芳綸比較接近, 耐熱性能優于間位芳綸, 兩者基本上可以相互替換使用, 但有實驗表明, 兩者混用時阻燃性能優于單獨使用時的效果。在強調降低成本時,可適當使用一定比例的阻燃維綸% 在不限制燃燒后的發煙量時也可以采用一部分睛氯綸, 以降低成本。
三、實驗結果與討論
軍需裝備研究所與江蘇吉泰毛紡織染廠合作, 進行了一系列毛型阻燃面料的研發。本研究中的工作重點在于纖維混比的確定。根據擬定的使用場合, 準備從羊毛、阻燃羊毛、聚芳嗯二哇纖維、間位芳綸、阻燃粘膠和有機導電短纖維中尋找具有良好阻燃效果和毛型感的纖維混比配方, 特別是羊毛品種 普通羊毛、阻燃羊毛∋ 和用量的確定。
第 屆全國毛紡年會論文
采取模型小樣制備及燃燒實驗快速預選毛纖燈, 在固體的間距和時間條件下進行燃燒試驗,維及各種典型阻燃纖維的初步搭配方案。軍需裝可以根據纖維素的燃燒狀態看到各種混比條件下備研究所設計了一個粘有絨布的可轉動的圓筒作的燃燒狀態。表! 所示為同一混比采用兩次小樣為多種纖維的混合裝置, 在輥筒轉動的狀態下將試驗后的綜合情況。多種纖維附著到輥筒表面, 纖維鋪撒均勻并成為由表! 的(=" 與∀= 小樣、= 與2=、#= 小樣、−=纖維網后再用一根針將纖維網挑斷, 收攏成為纖與1= 小樣的燃燒狀態對比結果看, 在含有較多阻維束, 再將纖維束重新鋪撒附著到輥筒上, 反復燃纖維0;" < 或0; < 與芳綸混合∋ 的前提下, 普再三, 可以達到將多種纖維混合均勻的效果。
在通羊毛與阻燃羊毛的加入, 最終混合體的阻燃性固定纖維總量及預先計量各種纖維重量比的前提能差異不大。并且還可以看出, 在羊毛 無論是下, 最終得到的纖維束具有基本確定的混比和線普通羊毛還是阻燃羊毛∋ 的含量高于∀ & 以后,密度。再進行一定的加捻程度控制及用細金屬絲整個樣條均會被燒通, 沒有阻燃效果。此外,0; <綁成一定的緊密程度,固定在支架上, 采用酒精和芳綸的相對比例也不太影響其燃燒特性。
四、結論
(∋ 采用約∀ & 左右的羊毛纖維與其它阻燃纖維混紡, 制成的毛型阻燃面料具有良好的阻燃效果%∀ ∋ 在阻燃纖維中混入普通羊毛和阻燃羊毛, 在阻燃性能上沒有顯著差異% ∋ 可以根據染色性能、限制發煙要求、強度、舒適性、成本等多方面的要求, 決定羊毛以外的其它阻燃纖維的品種和混紡比例。
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