陆浩杰，陈洋洋，徐彩娣
（绍兴文理学院纺织服装学院，浙江 绍兴 ３１２０００）
【摘要】 使用浆挤塑方式对长丝进行聚氯乙烯（ＰＶＣ）涂层处理制得的一种环境友好型新型阻燃纤维为原料，设计开发单层、双层和三层组织结构的阻燃织物，并对用这种阻燃纤维的单层、双层和三层组织结构的阻燃织物进行极限氧指数测试。实验结果显示，这种阻燃纤维和普通涤纶交织成的织物属于阻燃织物，其中双层结构织物的阻燃性能比单层、三层的效果好。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 涂层纤维；阻燃纤维；极限氧指数
Doi：10.3969/j.issn.2095-0101.2015.03.006
中图分类号： TS101.92+3.9 文献标识码： A 文章编号： 2095-0101（2015）03-0018-03
收稿日期：２０１５-０５-２０
作者简介：陆浩杰（１９８５- ），男，浙江绍兴人，工学硕士，助教，研究方向：纺织品设计。
１ 涂层阻燃纤维的阻燃原理
当经纱采用普通涤纶原料而纬纱采用阻燃涤纶原料时，织物平方米克重和阻燃涤纶含量均是影响织物阻燃性能的主要因素，损毁长度随织物平方米克重的增加而减小，亦随织物中阻燃纤维含量的增加而减小［１］。目前市场上纺织品的阻燃性能和防水性能大多通过后整理来提高，这样处理得到的产品存在不耐磨、不耐洗的缺点，且所用阻燃剂大多为卤系阻燃剂，对人体健康和环境存在危害［２］。本实验用聚氯乙烯（ＰＶＣ）以上浆方式对长丝进行涂层挤塑处理制得的一种环境友好型新型阻燃纤维。该种涂层阻燃纤维呈皮芯结构，中间的芯纱长丝是普通涤纶纤维；皮层是一层阻燃涂层，涂层剂配方采用聚氯乙烯糊树脂（Ｐ４４０），质量分数５０％；增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ），质量分数２７％；填充剂（ＣａＣＯ３），质量分数２０％；液体稀土热稳定剂（ＲＥ１２０），质量分数２．５％；异氰酸酯交联剂，质量分数０．５％；热稳定剂采用液体稀土热稳定剂［３］。
在涂层阻燃丝的纺丝工艺中，阻燃涂层剂切片热熔后经螺杆挤压机从喷丝孔挤出，并涂层复合于芯丝表面，复合涂层完成后经过空气冷却，然后进入水浴冷却槽进行水洗和水冷却，最后卷绕丝筒上。这种涂层结构的阻燃纤维长丝克服了后整理工艺中不耐磨、不耐洗的缺点，具有永久阻燃、防水、防污、防霉、防静电、防红外线、抗射线、防钻绒、防油和耐水压的优点，其产品可广泛用于纺织品服装面料、防护服和装饰织物等领域。
２ 原料准备
试样的纬线原料为１５３ｔｅｘＰＶＣ涂层结构阻燃纤维长丝，经线原料为１６．７ｔｅｘ×２，捻度１５０Ｔ/ｍ ，Ｓ捻的环保型原液着色涤纶丝。织物的经密分别分成１００根/ｃｍ、２００根/ｃｍ、３００根/ｃｍ的３种规格，以研究在同一组织结构条件下，不同经密对阻燃性能的影响。
实验设计以单层织物、双层织物和三层织物为３大组，以研究织物层数对阻燃性能的影响。每一大组又分别设计三种表层是斜纹的组织结构。在同等纤维细度和经纬密度条件下，斜纹结构的织物紧度大于缎纹结构，小于平纹结构。因为涂层阻燃纤维长丝细度较粗，用平纹结构会导致纬纱屈曲过大，破坏涂层阻燃纤维表层结构；如用缎纹织物，则织物紧度过松，经纬纱间空隙率较大，不利于阻燃。因此实验选用基础组织是４枚的斜纹组织结构，分别是１/３↗斜纹、２/２↗斜纹、单层３/１↗斜纹，以观察斜纹结构组织点的不同对织物阻燃性能的影响。
织物试样的工艺规格如表１所示。
３ 阻燃性能测试
在如窗帘、地毯等织物的设计中，其阻燃性能是重要的评价指标之一。织物的阻燃性能除了所使用的纱线阻燃性能好坏外，还与织物中阻燃纤维的含量、织物的结构有关。为评价这类阻燃织物的阻燃性能，本实验采用不同的组织结构和阻燃纱线含量，根据国标《ＧＢ/Ｔ ５４５５—１９９７ 纺织品 燃烧性能试验 垂直法》来测定基于聚氯乙烯（ＰＶＣ）涂层结构的阻燃窗帘织物的极限氧指数。
每一种织物试样用垂直法燃烧试验法测试３次，将测试得到的极限氧指数结果取平均值。并根据《ＧＢ １７５９１—１９９８ 阻燃机织物》阻燃性能指标等级判定标准，对织物的阻燃性能进行分级。
９组织物试样的平方米克重、阻燃纤维含量和燃烧测试数据如表２所示。
从表２中可以看到这类的极限氧指数大都落在２０％~２８％，根据纺织品的燃烧性能分类，此类涂层上浆结构的阻燃窗帘织物属于阻燃织物［４］。
４ 分析与讨论
根据以上实验，对织物试样的阻燃性能进行等级分类，并研究织物组织、织物层数与阻燃纤维的含量对织物阻燃性能的影响。
由表２可知由于所织小样经线为易燃性普通涤纶经线，纬线为ＰＶＣ涂层阻燃纤维，整体上织物小样阻燃性能介于可燃织物和难燃织物之间，属于阻燃织物。
４．１ 织物组织的变化对阻燃织物阻燃性能的影响
根据表２的织物结构与极限氧指数的关系绘出图１。
图１中横坐标表示织物层数，纵坐标代表极限氧指数，根据不同的织物结构分成三个系列，每个系列中表层组织相同。将实验得到的阻燃织物的极限氧指数描点并连接起来。由图１比较可知，无论是单层、双层还是三层织物，表面组织为１/３↗斜纹的织物阻燃效果都优于２/２↗斜纹、１/３↗斜纹的织物，但情况明显随织物层数的增加而减少。王增喜等人的实验研究中也有类似结论［５］。
４．２ 织物组织中ＰＶＣ织物层数对阻燃性能的影响
图１中，当相同表层组织、不同层数的织物燃烧时，可以发现，双层织物的极限氧指数相对单层、三层织物而言为最高，说明双层织物的阻燃性能比单层、三层好，且单层织物的阻燃效果比三层织物好，原因可能是织物层数、厚度不再是影响ＰＶＣ膜结构阻燃纺织品阻燃性能的主要因素，织物阻燃性能还受到阻燃纤维含量等因素的影响，如表２所示，三层阻燃织物中的阻燃纤维含量较其他双层、单层阻燃织物中的含量小，这一因素使三层织物的阻燃性能下降。
４．３ 织物平方米克重对织物阻燃性能的影响
织物平方米克重对织物的阻燃性能的影响较为复杂，如表２所示，单层、双层、三层阻燃织物的平方米克重增长差异明显，但由于阻燃纤维含量、组织结构的共同影响，当织物结构层数较少时，阻燃性能随平方米克重的增加而增加；当织物层数较高时，织物阻燃性能随平方米克重的增加而减少。
４．４ ＰＶＣ涂层结构阻燃纤维含量对织物阻燃性能的影响
阻燃纤维含量与极限氧指数关系图见图２。
根据表２所得实验数据，以阻燃纱线的含量为横坐标，对应的极限氧指数为纵坐标，作出散点图。由回归分析法拟合涂层阻燃纤维含量（ｘ）与织物极限氧指数（ｙ）的二次函数关系。所得趋势线函数为ｙ ＝ ３１．６４６ｘ２ － ５２．２１６ｘ ＋ ２１．７５５，相关系数Ｒ＝０．５３２２。其中ｙ为极限氧指数，ｘ为织物中涂层阻燃纤维含量，如图２所示。由图２可知，阻燃织物中阻燃纤维的含量增加，织物的极限氧指数总体有呈现增加趋势。
５ 结 语
本实验使用以上浆挤塑方式对普通涤纶长丝进行聚氯乙烯（ＰＶＣ）涂层处理制得的一种环境友好型新型阻燃纤维和环保型原液着色涤纶丝为原料，织成９组织物试样，研究织物的阻燃性能，实验结果显示此种织物属于阻燃织物。研究了织物组织、织物层数与阻燃纤维的含量对织物阻燃性能的影响。
５．１ 当织物层数一定，表面组织为１/３↗斜纹的织物阻燃效果优于２/２↗斜纹、１/３↗斜纹的织物，但随织物层数的增加效果优势减少。
５．２ 双层织物的阻燃性能比单层、三层好，且单层织物的阻燃效果比三层织物好，原因可能为织物组织层数不再是影响ＰＶＣ涂层阻燃织物阻燃性能的主要因素，织物阻燃性能还受到阻燃纤维含量的影响。
５．３ 当织物结构层数较少时，阻燃性能随平方米克重的增加而增加；当织物层数较高时，织物阻燃性能随平方米克重的增加而减少。
５．４ ＰＶＣ涂层阻燃织物中阻燃纤维的含量增加，织物的极限氧指数随之呈现增加趋势。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
［１］刘伟龙，张红霞．交织型涤纶面料工艺参数与其阻燃性能的关系［Ｊ］．丝绸，２００９，（１２）：４２－４４．
［２］陆振乾．新型阻燃全遮光窗帘面料的设计［Ｊ］．丝绸，２０１０，（７）：３０－３２．
［３］史红艳．ＰＶＣ涂层上浆工艺研究及其织物开发［Ｊ］．丝绸，２０１２，４９（１２）：２７－２９．
［４］翟亚丽．纺织品检验学［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００８．１９１－１９５．
［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）：４８８－４９１．