羊毛/粘膠/錦綸阻燃工裝面料的開發(fā)

張興娟，符愛芬，詹永娟，俞金林，楊德明，沈彧超

(江蘇丹毛紡織股份有限公司，江蘇丹陽 212351)

阻燃工裝是一種常見的工裝制服[1]，常應(yīng)用于各種高溫易燃工作環(huán)境，如石油、化工、加油站、冶金、電焊、采礦、修理等行業(yè)。

羊毛纖維在燃燒時(shí)不會(huì)融化、滴落或黏在皮膚上[2－3]，作為本質(zhì)阻燃的理想原料，非常適用于阻燃工裝。隨著科技發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)羊毛阻燃工裝的需求不斷更迭，既要耐磨阻燃，也要舒適透氣[4－5]。而一般的棉、麻、粘膠等纖維素纖維雖然吸濕透氣，但遇火易燃，并不適用于阻燃工裝開發(fā)[6－7]。

奧地利蘭精公司通過在紡絲原液中加入磷、硫阻燃元素，制備的阻燃粘膠具有極好的阻燃透氣性能[8－9]，可以使織物的燃燒速度大大減緩，離開火源后能夠立刻自行熄滅，且燃燒部分迅速炭化，不會(huì)產(chǎn)生熔融、滴落或穿洞。為提高工裝面料吸濕透氣、耐磨等服用性能，引進(jìn)蘭精公司阻燃粘膠纖維，與羊毛纖維、錦綸纖維進(jìn)行混紡，開發(fā)舒適性與功能性兼具的阻燃工裝面料。

為提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，開發(fā)過程中針對(duì)紡、織、染進(jìn)行要點(diǎn)總結(jié)，為企業(yè)后期生產(chǎn)開發(fā)提供實(shí)際指導(dǎo)。

1 纖維特點(diǎn)

1.1 羊毛纖維

羊毛纖維作為一種含有角朊蛋白的天然纖維，與其他纖維相比具有一定阻燃性，這是由于羊毛具有氮含量高(16%)、著火點(diǎn)高(＞500℃)、燃燒熱低、回潮率高(10%～14%)等特點(diǎn)。

此外，縮絨性是羊毛的重要特性之一，毛織物通過縮絨，可提高織物厚度和緊度，產(chǎn)生整齊的絨面，外觀優(yōu)雅，手感豐滿，可提高其保暖性。但有些品種如精紡織物及羊毛衫等，要求紋路清晰，形狀穩(wěn)定，需減小縮絨性，通常采用破壞鱗片層或鱗片披覆的方法。阻燃工裝被長(zhǎng)期穿著，清洗過程要求一定的防縮效果，因此，多選用鱗片披覆的防縮羊毛或者絲光防縮羊毛。

1.2 阻燃粘膠纖維

粘膠纖維屬于纖維素纖維，是由纖維素物質(zhì)經(jīng)過溶解再生而成，其吸濕性與棉纖維相近，符合人體皮膚透濕生理要求，具有光滑涼爽、抗靜電、防紫外、色彩絢麗等特點(diǎn)，蘭精公司在粘膠纖維制備基礎(chǔ)上，在溶解紡絲原液階段加入磷系阻燃劑，賦予基材阻燃性。

1.3 錦綸纖維

聚酰胺屬于合成纖維，聚酰胺纖維(錦綸)最突出的優(yōu)點(diǎn)是耐磨性高于其他纖維，耐磨性比棉纖維高10倍，比羊毛纖維高20倍，在混紡織物中少量加入錦綸纖維，可大大提高其耐磨性；錦綸纖維當(dāng)拉伸至3%～6%時(shí)，彈性回復(fù)率可達(dá)100%；能經(jīng)受上萬次折撓而不斷裂。

錦綸纖維的強(qiáng)度比棉纖維高1～2倍、比羊毛纖維高4～5倍，是粘膠纖維的3倍。但錦綸纖維的耐熱性和耐光性較差，保持性也不佳，做成的衣服不如滌綸挺括。另外，用于衣著的錦綸66和錦綸6都存在吸濕性和染色性差的缺點(diǎn)，為此開發(fā)了聚酰胺纖維的新品種——錦綸3和錦綸4的新型聚酰胺纖維，具有質(zhì)輕、防皺性優(yōu)良、透氣性好以及良好的耐久性、染色性和熱定形等特點(diǎn)，被認(rèn)為是很有發(fā)展前途的纖維。

2 紗線規(guī)格設(shè)計(jì)

2.1 原料選配

阻燃工裝對(duì)阻燃性能要求極高，因此阻燃纖維含量一般要求80%以上。為了保證工裝持久耐磨的服用性能，還要求面料中錦綸(極限氧指數(shù)LOI＝24%)含量不低于5%。由于阻燃粘膠的阻燃性能(LOI＝30%)一般高于羊毛纖維(LOI＝24%～25%)，但粘膠纖維遇水保形性差，在綜合考慮風(fēng)格及性能要求基礎(chǔ)上，一般要求阻燃粘膠纖維含量不低于50%，羊毛含量30%～50%，錦綸含量5%～20%。

2.2 紗線規(guī)格確定

面料外觀很大程度上取決于紗線的性質(zhì)，紗線內(nèi)部纖維排列對(duì)紗線性質(zhì)影響很大，尤其對(duì)紗線進(jìn)一步加工及最終產(chǎn)品性質(zhì)的影響更為顯著。好的紡紗方式能夠減少紗線毛羽，增強(qiáng)紗線強(qiáng)力、耐磨性，獲得良好的紗線外觀。采用2根單紗合股加捻成紗，捻度適中進(jìn)行紡紗。具體紡紗工藝步驟如下:混條→頭粗→二粗→三粗→粗紗→細(xì)紗→自動(dòng)絡(luò)筒→并線→倍捻→蒸紗。紡紗工藝參數(shù)為:紗線線密度25 tex×2，捻向 Z/S，單紗捻度 570 捻/m，單紗捻系數(shù)88，股紗捻度610捻/m，股紗捻系數(shù)135。

2.3 紡紗過程控制

由于粘膠纖維、羊毛纖維、錦綸纖維回潮率分別為13%±2%、16%±2%、4.5%±0.5%，紡紗過程需注重須條的給濕處理，使纖維達(dá)到吸濕放濕平衡。此外，由于不同纖維之間摩擦性能有所差異，易產(chǎn)生靜電，引起毛羽，還需在前紡階段添加一定量的水性和毛油，使纖維具有良好的潤(rùn)滑性、柔軟性和韌性，滿足可紡要求。

3 織造、整理過程控制

3.1 織 造

采用3/1斜紋組織，并按95%織物緊度進(jìn)行上機(jī)織造。由于紗線規(guī)格為單紗線密度25 tex的2合股紗，在整經(jīng)、織造過程中，在滿足正常生產(chǎn)條件下，需要格外控制織造張力及速率，盡量選用低速率、低張力生產(chǎn)配置，減少紗線與鋼筘、綜眼的摩擦，避免紗線斷紗、擦傷引起的質(zhì)量問題。織造工藝參數(shù)見表1。

表1 織造工藝參數(shù)

3.2 后整理

后整理工藝流程步驟為:生修→燒毛(透燒)→落水→平洗連煮→雙煮→卷布→烘呢→中檢→熟修→刷剪→軋水→蒸呢。

后整理進(jìn)出布過程注重頭尾平幅對(duì)齊，防止緯斜、折痕等問題產(chǎn)生。此外，工藝過程需尤其關(guān)注煮呢、烘干、蒸呢等工藝。煮呢溫度一般不超過90℃，時(shí)間30 min，加壓6次，并加入少許稀鹽酸保護(hù)羊毛力學(xué)性能。烘干定形時(shí)，需先以110～120℃烘干，再以175℃熱定形，車速25～30 m/min，如果面料彈性不足，還需注意超喂及上機(jī)幅寬工藝控制。如若面料手感不夠硬挺，必要時(shí)還需進(jìn)行硬挺整理以改善面料挺括性，并以KD灌蒸或TMT強(qiáng)灌蒸改善面料光澤、彈性及尺寸穩(wěn)定性。

4 測(cè)試及分析

4.1 阻燃性能

阻燃性能測(cè)試[10]采用標(biāo)準(zhǔn)直尺、精密秒表進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，參照GB/T 5455—2014《紡織品 燃燒性能垂直方向損毀長(zhǎng)度、陰燃和續(xù)燃時(shí)間的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試。面料測(cè)試前需按照 GB/T 6529—2008《紡織品調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行調(diào)濕，然后將調(diào)濕后的試樣放入密封容器內(nèi)。

采用相同紡紗、織造、整理工藝生產(chǎn)同等規(guī)格的羊毛阻燃工裝面料、羊毛/滌綸面料、羊毛/錦綸面料，各面料阻燃性能測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 各面料阻燃性能測(cè)試結(jié)果

含阻燃粘膠纖維的面料相較于普通羊毛混紡面料具有明顯的阻燃效果，隨著阻燃粘膠纖維含量提高，阻燃效果相應(yīng)提高。

4.2 耐磨性能

耐磨測(cè)試采用M235型馬丁代爾耐磨測(cè)試儀(SDL ATLAS)，參照 GB/T 21196—2007《馬丁代爾法織物耐磨性的測(cè)定》測(cè)試。按GB/T 21196—2007《紡織品馬丁代爾法織物耐摩性的確定》準(zhǔn)備樣品，將織物以Lissajous擺動(dòng)軌跡進(jìn)行平板摩擦，記錄面料試樣外觀經(jīng)緯向破壞結(jié)果，計(jì)算摩擦次數(shù)。采用相同紡紗、織造、整理工藝生產(chǎn)同等規(guī)格的羊毛阻燃工裝面料、羊毛/滌綸面料、羊毛/錦綸面料，耐磨性能測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 耐磨性能測(cè)試結(jié)果

面料中添加錦綸可有效提高耐磨性能，隨著錦綸含量提高，耐磨性能明顯提高。

5 結(jié)束語

在優(yōu)化原料配比的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一組羊毛/粘膠/錦綸阻燃工裝面料，通過測(cè)試，該阻燃面料具有較好的阻燃性、耐磨性和穿著舒適性；并對(duì)影響阻燃工裝面料的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了研究分析，就過程控制提出了建議，即開發(fā)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意:①阻燃粘膠纖維含量越高，面料阻燃效果越高；②錦綸纖維的加入能有效延長(zhǎng)面料的耐久穿著性能。