李 龍，李 健，趙永旗，楊建忠，楊 柳

(1.陜西中天火箭技術(shù)股份有限公司，陜西西安710025;2.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安710048)

隨著科技的進(jìn)步和我國(guó)對(duì)于特殊行業(yè)工作人員的人身安全的重視，阻燃纖維及阻燃織物種類(lèi)日漸增多，阻燃劑的創(chuàng)新，后整理技術(shù)的改進(jìn)，及各種材料的混紡、交織，阻燃織物的風(fēng)格也在不斷變化［1］。織物風(fēng)格與服裝的服用性能息息相關(guān)，并且影響相關(guān)部門(mén)選擇防護(hù)服產(chǎn)品適用性的評(píng)定［2］。美國(guó)消防安全協(xié)會(huì)(NFPA)的規(guī)范 NFPA—1971與歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范EN—469，均要求熱防護(hù)服必須由四層組成，即防火外層、防水透濕層、隔熱防火層、舒適層。其中，防水透濕層為層壓于外層阻燃棉織物上的聚四氟乙烯(PTFE)膜，層壓過(guò)程中需用一定量的粘合劑將阻燃棉織物與PTFE膜進(jìn)行粘合，如層壓后使得織物變得僵硬則會(huì)對(duì)消防作業(yè)中消防員活動(dòng)造成阻礙，甚至拖延作業(yè)時(shí)間危及到消防員生命安全。因此，對(duì)防水透氣層進(jìn)行彎曲性能的測(cè)試十分必要。舒適層即內(nèi)層是最貼近服用者皮膚一層，在服用期間與服用者皮膚進(jìn)行數(shù)次接觸與摩擦，因此需要對(duì)舒適層進(jìn)行表面摩擦性能測(cè)試。作者通過(guò)選取外層用覆膜棉型阻燃織物和舒適層用棉型阻燃織物各3種，運(yùn)用KES-FB織物風(fēng)格儀進(jìn)行織物風(fēng)格的測(cè)試與分析，對(duì)消防服用阻燃織物的風(fēng)格進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣

阻燃織物面料:外層為阻燃棉織物，防水透濕層為層壓于阻燃棉織物上的PTFE膜，舒適層用阻燃織物為經(jīng)過(guò)阻燃整理的棉織物或嵌入防靜電絲的織物，其織物規(guī)格如表1所示，均由上海伊貝娜紡織品有限公司提供。

表1 試樣的基本規(guī)格Tab.1 Specification of samples

1.2 儀器

KES-FB-AUTO-A織物風(fēng)格儀:多臺(tái)多指標(biāo)式的織物風(fēng)格測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)分為拉伸、剪切試驗(yàn)儀，純彎曲試驗(yàn)儀，壓縮性試驗(yàn)儀和表面性能試驗(yàn)儀 4 臺(tái)試驗(yàn)主機(jī)［4－5］，日本 KATO 公司制。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

測(cè)試方法按照 FZ/T01054.1—1999《織物風(fēng)格試驗(yàn)方法總則》，試樣在溫度為(20±3)℃、相對(duì)濕度為(65±3%)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下預(yù)調(diào)濕48 h 后進(jìn)行測(cè)試，試樣大小為 20 cm ×20 cm［2，6］。

拉伸性能:將一定尺寸的試樣在低應(yīng)力下拉伸(試樣受到的最大負(fù)荷為490 cN/cm)，記錄拉伸循環(huán)中負(fù)荷-變形曲線，根據(jù)該拉伸曲線計(jì)算出拉伸性能指標(biāo)［6］。

剪切性能:將試樣一端固定，另一端向與固定端相平行的方向移動(dòng)，使試樣受到剪切力作用，測(cè)定單位寬度試樣上承受的剪切力與剪切變形角度的關(guān)系。

彎曲性能:首先向面料正面彎曲，曲率從0增加到2.5，而后變形回復(fù)到初始狀態(tài)(曲率為0)，再向面料的反面彎曲到曲率－2.5后，變形回復(fù)到初始狀態(tài)，則得到試樣的彎曲性能相關(guān)指標(biāo)。

壓縮性能:將織物試樣平放在載物臺(tái)上，壓頭以勻速緩慢下降，垂直壓縮試樣表面，通過(guò)力傳感器及X-Y記錄儀，測(cè)得相關(guān)曲線［7］。

表面摩擦性能:用兩個(gè)測(cè)頭聯(lián)合測(cè)試面料的表面性能。第一個(gè)測(cè)頭稱(chēng)為摩擦子，其模仿人的指紋由10根0.5 mm的細(xì)鋼絲排成的一個(gè)平面，測(cè)試時(shí)該平面與試樣表面在一定壓力作用下相對(duì)滑動(dòng)，測(cè)得動(dòng)摩擦系數(shù)曲線;第二測(cè)頭為一個(gè)矩形環(huán)，測(cè)試時(shí)矩形環(huán)在一定壓力作用下與面料接觸，并且沿環(huán)平面的垂直方向與面料發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，測(cè)得織物厚度(T)隨位移(x)的變化曲線［8］。

2 結(jié)果與討論

2.1 拉伸性能

由表2可看出，3#試樣的拉伸線性度(LT)均小于1#，2#試樣，說(shuō)明覆膜阻燃帆布面料比棉錦面料和防撕裂織物柔軟。2#試樣的拉伸功(WT)明顯小于1#和3#試樣，說(shuō)明覆膜阻燃防撕裂面料在抗變形能力上有明顯的優(yōu)勢(shì)。而無(wú)覆膜面料中，6#試樣的LT明顯小于4#與5#試樣，因此未做阻燃后整理的全棉防靜電面料手感最為柔軟，而全棉阻燃防靜電面料與全棉阻燃面料的LT差異并不明顯。5#的拉伸功回復(fù)率(RT)最大，說(shuō)明未嵌入防靜電金屬絲的全棉阻燃面料的彈性最好。在覆膜面料中，2#試樣的拉伸延伸率(EMT)稍小些，說(shuō)明覆膜阻燃防撕裂棉面料的抗變形能力較好;而無(wú)覆膜面料中，5#試樣的EMT小于同組其它試樣，說(shuō)明全棉阻燃面料具有良好的抗變形能力。

表2 試樣的拉伸性能Tab.2 Tensile properties of samples

2.2 剪切性能

由表3可見(jiàn):在覆膜面料中，3#織物的剪切剛度(G)較大，說(shuō)明阻燃帆布的抗剪切變形能力較強(qiáng)，即在面料搬運(yùn)、制衣以及服用過(guò)程中不易產(chǎn)生緯斜和弓斜［9］;而無(wú)覆膜面料中，4#試樣的G最大，即全棉阻燃防靜電面料的抗剪切變形能力最強(qiáng);而G最小的6#試樣懸垂性最好;對(duì)于覆膜面料，3#試樣的剪切變形角度0.5°下剪切滯后矩(2HG)最大，2#試樣的其次，1#試樣的較小，說(shuō)明阻燃帆布面料的剪切回復(fù)性相對(duì)較差;但1#試樣的G也最小，說(shuō)明覆膜棉錦阻燃面料的回復(fù)能力較好，且懸垂性最好。

表3 試樣的剪切性能Tab.3 Shearing properties of samples

2.3 彎曲性能

由表4可見(jiàn)，覆膜面料中3#試樣的平均彎曲剛度(B)較小，1#試樣的B與2#試樣的相接近，因此阻燃帆布面料手感相對(duì)較為柔軟，懸垂性好。3#試樣的彎曲滯后矩(2HB)數(shù)值稍大，說(shuō)明阻燃帆布面料最有身骨，但彎曲變形后的回復(fù)能力相對(duì)較差。

表4 試樣的彎曲性能Tab.4 Bending properties of samples

無(wú)覆膜面料中，6#試樣的B均比4#，5#試樣的小，即全棉防靜電面料最為柔軟。若后續(xù)研究中，外層及隔熱層選取阻燃性能較好的材料(如聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維織物作為外層，芳綸1313作隔熱層)［10］，可考慮用全棉防靜電面料作為內(nèi)層以提高穿著舒適度。

從表4還可以看出，覆膜織物試樣的B，2HB整體高于無(wú)覆膜織物試樣，且其B與2HB呈正相關(guān)，即B越大2HB亦越大。一般情況下，在織物紗支與組織相同時(shí)，織物越緊密，織物的B和2HB相對(duì)越大。

2.4 壓縮性能

由表5可見(jiàn)，對(duì)于覆膜面料，3種織物的壓縮線性度(LC)差異不大，但1#和3#試樣的壓縮功(WC)大于2#試樣，說(shuō)明阻燃棉錦與阻燃帆布的蓬松度要比阻燃防撕裂棉面料好;3#試樣壓縮回復(fù)率(RC)最大，說(shuō)明阻燃帆布?jí)嚎s彈性最好，織物有良好豐厚感;6#試樣的WC大于4#、5#試樣，即未做阻燃后整理的全棉防靜電面料的蓬松度最好。而蓬松度越好，織物中的空氣層越厚，在火場(chǎng)中，空氣層可有效減緩熱量傳遞速度，因此織物的蓬松度好，對(duì)于阻燃效果會(huì)有一定的提高。5#試樣的穩(wěn)定厚度(TM)及表觀厚度(T0)均為同組最小，其TM及T0分別為 0.291，0.569 mm，說(shuō)明5#試樣較為輕薄。

表5 試樣的壓縮性能Tab.5 Compressive property of samples

2.5 表面摩擦性能

由表6可見(jiàn)，3種覆膜織物的摩擦因數(shù)平均差不勻率(MMD)差異不大;2#試樣表面粗糙度(SMD)小于1#和3#試樣，說(shuō)明阻燃防撕裂棉面料的手感最細(xì)膩、滑糯;而無(wú)覆膜面料中，3種織物的MMD與SMD差異不大;而6#試樣的平均摩擦系數(shù)(MIU)小，因此全棉防靜電面料較其他兩種面料更為細(xì)膩。

表6 試樣的表面摩擦性能Tab.6 Surface friction properties of samples

3 結(jié)論

a.作為消防服中的防水透濕層，覆膜阻燃帆布具有良好的拉伸性能，面料較為柔軟且有身骨，彈性好，有較強(qiáng)的抗拉伸、剪切變形的能力。其中3#試樣覆膜阻燃帆布的織物風(fēng)格最適合應(yīng)用于消防服面料。

b.無(wú)覆膜面料中，未做阻燃后整理的6#試樣的服用性能佳，手感柔軟，壓縮彈性與豐厚感均優(yōu)于其他兩種面料。阻燃后整理對(duì)于織物手感及彈性有一定的影響。

c.若后續(xù)研究時(shí)，建議外層及隔熱層選取阻燃性能較好的材料(如聚對(duì)苯二撐苯并二噁唑纖維織物作為外層，芳綸1313作隔熱層)，可考慮用全棉防靜電面料作為內(nèi)層以提高穿著舒適度。

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