阻燃滌綸導電纖維混紡紗的開發(fā)及性能研究

劉梅城 穆 征 高月梅 冷 港

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學院，江蘇南通，226007）

在火災事故中，因為紡織品著火引發(fā)的火災比例很高，造成的損失非常嚴重[1]。因此，阻燃紡織品的研究成為近年來紡織品研究的一個熱點。

目前，對于紡織品獲得阻燃性能的方法，第一種是采用具有阻燃特性的纖維為原料，經(jīng)過紡織加工制成具有永久阻燃特性的紡織品；第二種是對不具有阻燃性能的織物進行阻燃后整理，使其具有阻燃特性，但是這種方法獲得的阻燃性能存在時效性、耐洗滌性不足的問題[2]。滌綸是一種應用廣泛的合成纖維，對其進行阻燃改性處理具有較高價值。改性阻燃滌綸是對原絲進行阻燃改性，在滌綸紡絲加工過程中，采用共混、共聚、接枝改性等方法把阻燃劑滲入纖維內(nèi)部或牢固地附著在纖維表面，使滌綸獲得永久阻燃特性[3]。改性阻燃滌綸的阻燃性能較好、價格便宜，應用廣泛。但是，阻燃滌綸回潮率低，制成的紡織品使用過程中易產(chǎn)生靜電，存在安全隱患[4-5]。

針對上述問題，本文采用改性阻燃滌綸與導電纖維進行混紡，由于混紡紗中導電纖維分散均勻，可以有效解決電荷集聚問題，消除靜電[6]。本文設(shè)計了4種比例的阻燃滌綸導電纖維14.5 tex混紡紗，即阻燃滌綸與導電纖維的比例為97/3、94/6、90/10、80/20，通過試紡制成紡織品并對其進行阻燃與防靜電性能測試。

1 纖維材料

本次試紡采用的改性阻燃滌綸規(guī)格為1.56 dtex×38 mm，含磷量 5 600 mg/L，極限氧指數(shù)33%以上，質(zhì)量等級為A級，產(chǎn)地為山東濰坊。導電纖維采購自凱泰特種纖維科技有限公司，纖維規(guī)格為3.1 dtex×38 mm，表面電阻率為1×102Ω～1×104Ω。導電纖維是以高性能碳黑為導電原料，采用復合紡絲法將高濃度的導電微粒局部混入滌綸中制取黑色導電纖維，纖維形狀為膜片狀無卷曲、表面光滑，纖維相對較輕、抗撓性好，可洗和便于加工。

2 紗線設(shè)計

為了對阻燃滌綸與導電纖維混紡織物的性能進行比較分析，對設(shè)計的4種混紡比阻燃滌綸導電纖維混紡紗分別進行試紡。由于這4種紗中黑色導電纖維的比例不同，紗線在顏色上由淺灰到微黑，差異非常顯著。為了方便紗線品種標識，根據(jù)導電纖維的比例由低到高，分別將紗線編號為1、2、3、4。需要注意的是，由于導電纖維在紡紗過程中損失較大，為了保證成紗混紡比，需要在纖維原料混紡配重時把導電纖維的比例提高1%～2%左右。

3 紡紗工藝流程

A002D型抓棉機→A035型混開棉機→A036C型開棉機→A092A型給棉機→A076C型成卷機→A186F型梳棉機→FA311F型并條機（兩道）→FA458型粗紗機→FA506型細紗機→№21C型絡(luò)筒機

4 紡紗各工序主要技術(shù)措施及質(zhì)量測試

4.1 清梳工序

為了提高導電纖維與阻燃滌綸的混和均勻性，在混和前對阻燃滌綸進行一次開松，再與導電纖維分別稱重進行人工預混，然后由抓棉機抓取。在A035型混開棉機中，為了減少對纖維過度開松導致的纖維損傷，經(jīng)混和后，跳過開棉打手直接送入A036C型開棉機中。A036C型開棉機采用梳針打手，打手速度配置480 r/min，棉箱工藝采用“全活箱”，以減少落棉。在成卷過程中，采用防黏粗紗，增大緊壓羅拉壓力，較短的棉卷長度以減少黏卷問題。另外，由于清棉落棉中導電纖維比例較大，落棉經(jīng)過分檢后回用。清棉主要指標：棉卷定量437 g/m，重量不勻率1.4%。

梳棉采用的主要工藝措施是降低刺輥速度、放大刺輥與給棉板隔距以減少纖維損傷，提高刺輥與錫林線速比防止纖維纏繞錫林，提高道夫速度以提高纖維轉(zhuǎn)移率。由于導電纖維抱合性差，特別是導電纖維比例達到10%及以上時，落網(wǎng)現(xiàn)象嚴重，因此需要較小棉網(wǎng)張力。同時，梳棉機后車肚落棉與蓋板花中導電纖維比例很高，需降低落棉、減少蓋板花以降低導電纖維的消耗。梳棉主要工藝配置：刺輥速度710 r/min，刺輥與給棉板隔距0.31 mm，錫林速度330 r/min，道夫速度28 r/min，錫林與蓋板五點隔距0.31 mm、0.35 mm、0.35 mm、0.35 mm、0.31mm。梳棉主要質(zhì)量指標：生條定量22.6 g/5 m，重量不勻率4.3%。

4.2 并粗工序

由于導電纖維較粗、沒有卷曲，與阻燃滌綸的抱合性差，在牽伸過程中容易浮于纖維條表面、甚至脫落。因此，并條速度不宜太高，牽伸倍數(shù)不宜太大，在并條中采取“慢速度，小牽伸”的工藝原則。并條主要工藝配置：出條速度200 m/min，頭并、二并均采用6根并合，后區(qū)牽伸分別為1.83倍和1.25倍。并條主要質(zhì)量指標：熟條定量20.8 g/5 m，重量不勻率0.6%。

粗紗工序速度偏低掌握，捻度在保證細紗牽伸的情況下偏大控制，加強膠輥、羅拉及紡紗通道的檢測，保證通道光潔，特別是錠帽、壓掌和前羅拉鉗口處，避免出現(xiàn)導電纖維脫落。粗紗主要工藝配置：后區(qū)牽伸1.25倍，鉗口隔距5.0 mm，錠速600 r/min，粗紗捻系數(shù)56～60。粗紗主要質(zhì)量指標：粗紗定量5.1 g/10 m，重量不勻率1.1%。

4.3 細紗工序

為保證導電纖維與阻燃滌綸混紡紗的成紗質(zhì)量，細紗工序宜采用集聚紡紗方式[7]。采用四羅拉式加異形管、網(wǎng)格圈的集聚紡系統(tǒng)，采用PG 1/2 4254型高精密軸承鋼鋼領(lǐng)，BS JM1/2ESgc 0/6#型鋼絲圈。細紗主要工藝配置：羅拉隔距19 mm×36 mm，后區(qū)牽伸1.25倍，鉗口隔距2.5 mm，錠速15 510 r/min，細紗捻系數(shù)323。

4.4 絡(luò)筒工序

由于導電纖維具有導電性，故采用光電式清紗器。本次紡紗選擇№21C型絡(luò)筒機配置Lo-epfe Zenit型光電式電子清紗器。絡(luò)筒機速度1 000 m/min。電子清紗器參數(shù)：棉結(jié)6.0，短粗節(jié)2.4×1.5 cm，長粗節(jié)1.25×50 cm，細節(jié)-30%×60 cm。

4.5 紗線測試

對本次試紡的4種比例的阻燃滌綸導電纖維混紡紗，按照相關(guān)標準對紗線質(zhì)量指標進行測試。由于紗線中含有導電纖維，無法采用電容式條干均勻度儀進行條干不勻率測試。4種混紡比紗線的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 4種混紡比紗線主要質(zhì)量指標

5 織物樣品試織與性能檢測

5.1 織物樣品設(shè)計

織物組織采用二上一下右斜紋，織物經(jīng)密472根/10 cm，緯密354根/10 cm。漿紗采用ASS3000型小樣漿紗機，織造采用GA598型電子提綜小樣劍桿織機。經(jīng)實際檢測，織物1經(jīng)密 472根/10 cm、緯密356根/10 cm，織物2經(jīng)密463根/10 cm、緯密348根/10 cm，織物3經(jīng)密477根/10 cm、緯密352根/10 cm，織物4經(jīng)密481根/10 cm、緯密350根/10 cm。

5.2 織物阻燃性能測試

測試方法：45°傾斜法。測試標準：GB/T 14644—2014《紡織品燃燒性能45°方向燃燒速率的測定》。設(shè)備型號：HD815D-II型織物阻燃性能測試儀。對4種織物進行洗滌前后的燃燒性能測試，洗滌按照GB/T 8629—2017《試驗用家庭洗滌和干燥程序》標準，采用A型洗衣機4N程序洗滌1次，平攤晾干。經(jīng)測試，4種織物在洗滌前后均未點燃。燃燒等級均為1級。

5.3 織物導電性能測試

測試方法：靜電壓半衰期法。測試儀器：M401型織物感應式靜電測試儀。測試標準：GB/T 12703.1—2008《紡織品靜電性能的評定第一部分：靜電壓半衰期》。測試結(jié)果見表2。

表2 4種織物導電性能測試

6 結(jié)論

（1）阻燃滌綸導電纖維混紡紗在紡紗過程中，存在導電纖維容易進入落棉以及脫落問題，導致導電纖維消耗較大、混紡比產(chǎn)生偏差。因此，在紡紗生產(chǎn)中，需要采取相應技術(shù)措施減少導電纖維消耗，同時要適當提高導電纖維投入比例。

（2）由于導電纖維與阻燃滌綸的抱合性能較差，導電纖維較粗，在細紗加捻三角區(qū)容易形成紗線毛羽與飛花。所以，采用集聚紡以提高紗線品質(zhì)。

（3）本次生產(chǎn)了4種不同比例的阻燃滌綸導電纖維混紡紗織物，其阻燃性能都達到1級，阻燃性能差異較小；而織物的導電性能存在一定的差異，隨著導電纖維比例從3%增加到20%，靜電壓逐漸降低，半衰期逐漸縮短，但都得達到防靜電等級A級水平，可以滿足不同防靜電環(huán)境的需求。