高秀麗，王欣欣，朱進忠，丁艷瑞

(河南工程學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

棉織物阻燃及服用性能的測試與分析

高秀麗，王欣欣，朱進忠，丁艷瑞

(河南工程學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

研究和測試了5種棉織物的阻燃和服用性能，比較了織物的厚度、阻燃性、拉伸性、撕裂性、耐磨性和透氣性.試驗結(jié)果表明,織物的阻燃性與其材料、密度及組織有關；阻燃改性會影響織物的物理機械和服用性能，使其拉伸斷裂強力、撕破強力和透氣性能降低，改變織物的外觀風格和穿著舒適性.

棉織物；阻燃性；服用性

阻燃織物是指被明火點著后可以在離開明火12 s內(nèi)自動熄滅的織物，燃燒性是阻燃面料重要的性能.由于棉織物具有良好的舒適性，在開發(fā)阻燃產(chǎn)品時會加入不同比例的棉纖維.以阻燃棉織物及其混紡阻燃棉類織物為主要試樣，對其燃燒與服用性能進行了測試與對比分析，以期為具有阻燃功能的高性能家用紡織品和服裝面料的設計開發(fā)提供依據(jù).

1 試驗

試驗所用試樣及其規(guī)格見表1.其中,4種阻燃織物的阻燃劑均為四羥甲基氯化磷-尿素初縮體(THPC-U).該阻燃劑由四羥甲基氯化磷(THPC)分子結(jié)構(gòu)中的羥甲基與尿素反應生成[1]，是棉織物與滌棉織物后處理中的永久性阻燃劑，主要用于純棉及其他織物的阻燃、隔光、防霉及防皺整理.

表1 5種棉織物的規(guī)格Tab.1 Specification parameters of five kinds of cotton fabric

所有試樣在標準大氣壓條件下平衡48 h以上，在溫度20 ℃、相對濕度65%的條件下進行試驗[2].采用LFY-606B型數(shù)顯氧指數(shù)測定儀對織物進行燃燒性能測試，流量約為10 L/min，時間為30 min，試樣尺寸為150 mm×58 mm，經(jīng)緯向各15塊.

采用YG141LA數(shù)字式織物厚度儀測試織物的厚度，壓腳直徑為7.89 mm，加壓時間為30 s，壓腳面積為50 mm2，加壓1 000 cN，誤差為0.01，試驗10次.

采用HD026N型電子織物強力儀測試織物的拉伸性能，每塊試樣的有效寬度為(50±0.5)mm，滿足隔距長度200 mm.毛邊約為5 mm，經(jīng)緯向各5塊.

采用南通宏大多功能電子織物強力儀測試織物的撕裂性能，每塊試樣的長度為(200±2)mm，寬度為50 mm，經(jīng)緯向各5塊.

采用耐磨耗試驗機和FA2004A電子天平測試織物的耐磨性，試樣為直徑125mm的圓形織物，共5塊，試樣不能有磨損.

采用YG461Z型全自動透氣性能測試儀測試試樣的透氣性，試驗面積為20 cm2，服用織物的壓降為100 Pa.

2 測試結(jié)果與分析

2.1 織物的厚度

表2 織物厚度的測試結(jié)果Tab.2 Test results of fabric thickness

織物厚度對織物服用性能的影響很大，5種試樣的厚度測試結(jié)果如表2所示.

由表2可知，經(jīng)過阻燃整理的全棉織物比未經(jīng)阻燃整理的全棉色布厚，混入滌綸和錦綸的阻燃棉織物厚度變化不大.

2.2 織物的燃燒性能

紡織品燃燒性能的測試方法有很多，常見的有垂直燃燒法、氧指數(shù)法、傾斜法、水平法等[3]，本試驗采用氧指數(shù)法來測試試樣的燃燒性能.氧指數(shù)是指在規(guī)定條件下試樣在氧氣和氮氣的混合氣體中恰好保持燃燒狀態(tài)所需的最低氧濃度，數(shù)值越高說明試樣的阻燃性越好.5種織物的燃燒性能測試結(jié)果見表3和表4.

表3 織物經(jīng)向燃燒性能的測試結(jié)果Tab.3 Combustion performance tested results of fabric warp direction

表4 織物緯向燃燒性能的測試結(jié)果Tab.4 Combustion performance tested results of fabric weft direction

由表3和表4可知，當組織結(jié)構(gòu)不同時，直貢的阻燃效果好于紗卡，緞紋組織織物的阻燃性比斜紋組織的織物好,這說明織物組織對織物阻燃性有影響；當80%的棉與不同的滌錦混紡且組織結(jié)構(gòu)相同時，阻燃效果是棉滌/棉錦>全棉；未經(jīng)過整理的全棉織物與經(jīng)過整理的相比，阻燃效果相差很大.試樣的經(jīng)向極限氧指數(shù)均略高于緯向極限氧指數(shù)，而這些織物的經(jīng)密均大于緯密，這表明織物密度對織物的阻燃性能有影響，極限氧指數(shù)均隨著密度的增加而增大，即密度越大,織物阻燃性越好.

2.3 織物的拉伸性能

采用扯邊紗條樣法對機織物的經(jīng)緯向進行單軸拉伸試驗.扯邊紗條樣法是將一定尺寸的織物試樣扯去邊紗到規(guī)定的寬度并全部夾入織物拉伸試驗機夾鉗內(nèi)的一種測試方法.5種織物的拉伸性能測試結(jié)果見表5和表6.

由表5和表6可知，織物在經(jīng)緯向的斷裂強力和斷裂伸長率均為棉滌阻燃紗卡>棉錦阻燃紗卡>全棉阻燃紗卡>全棉阻燃直貢>全棉色布.棉滌阻燃紗卡織物的拉伸性能優(yōu)于其他織物是因為織物中含有滌綸，滌綸的強力高，很難被拉斷.經(jīng)過阻燃整理的織物拉伸性能大于未經(jīng)過阻燃整理的織物，這是因為織物經(jīng)過后整理加入了阻燃劑，纖維間的抱合力變大，從而斷裂強力變大.紗卡(斜紋)織物的拉伸性能大于直貢(緞紋)織物的拉伸性能，說明織物組織對斷裂強力有著顯著的影響，組織不同，紗線在織物中交錯的次數(shù)不同，紗線能做某些相對滑動的程度就不同.斜紋織物由于在一定長度內(nèi)紗線交錯的次數(shù)多于緞紋織物，紗線間不易滑動，受力三角區(qū)小，所以斜紋織物的斷裂強力大于緞紋織物.

表5 織物經(jīng)向拉伸性能的測試結(jié)果Tab.5 Tensile performance tested results of fabric warp direction

表6 織物緯向拉伸性能的測試結(jié)果Tab.6 Tensile performance tested results of fabric weft direction

2.4 織物的撕裂性能

織物邊緣在集中負荷的作用下發(fā)生的撕開現(xiàn)象即為“撕裂”，又稱為撕破，常采用撕破性能來評定后整理產(chǎn)品的耐用性.采用單舌法測定織物的撕破性能，測試結(jié)果見表7和表8.

表7 織物經(jīng)向撕破性能的測試結(jié)果Tab.7 Tearing performance tested results of fabric warp direction

表8 織物緯向撕破性能的測試結(jié)果Tab.8 Tearing performance tested results of fabric weft direction

由表7和表8可知，織物經(jīng)緯向的撕裂強力的排序均為棉錦阻燃紗卡>棉滌阻燃紗卡>全棉阻燃直貢>全棉阻燃紗卡>全棉色布.織物的撕破強力與紗線的斷裂強力密切相關，且隨紗線強力的增大而增大，纖維的強力為錦綸>滌綸>棉.斷裂伸長率影響織物的撕破強力，二者成正相關，這是由于紗線的斷裂伸長率大，織物的受力三角形就拉得越大，故織物的撕破強力也越大.在組織結(jié)構(gòu)上，直貢(緞紋)>紗卡(斜紋)，這是因為織物的組織不同，組織的浮長線不同，經(jīng)緯紗線的交織次數(shù)也不同，在撕裂過程中，撕裂三角形中受力的紗線長度也不同.一般情況下，當織物的浮長線較長時，經(jīng)緯交織的次數(shù)較少，紗線間的摩擦阻力也就相對較小，故在撕裂過程中，紗線的滑移就變得相對容易，受力三角形也相對較大，三角形中的紗線根數(shù)也就較多，撕裂就比較困難，即撕裂強力較大.

表9 織物耐磨性的測試結(jié)果Tab.9 Test results of fabric abrasion resistance

2.5 織物的耐磨性能

織物與織物或織物與其他物質(zhì)間反復摩擦，織物會逐漸磨損或破損.耐磨性是指織物抵抗磨損的性能，采用耐磨儀測試織物摩擦后的質(zhì)量減少率，數(shù)值越小、耐磨性越好，測試結(jié)果見表9.

由表9可知，織物的耐磨性依次為棉錦阻燃紗卡>棉滌阻燃紗卡>全棉阻燃紗卡>全棉阻燃直貢>全棉色布.影響織物耐磨性的因素有纖維的性質(zhì)和幾何形狀、紗線性狀、織物的幾何結(jié)構(gòu)、試驗條件和后整理.本實驗中的主要影響因素是纖維的性質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)和后整理.在織物磨損過程中，纖維疲勞而斷裂是最基本的破壞形式，所以纖維斷裂功大、彈性回復率高及斷裂比功大的織物的耐磨性一般較好，與這樣的纖維混紡后可顯著提高織物的耐磨性.當經(jīng)緯密度適中時，斜紋織物的耐磨性好于緞紋織物，這是由于斜紋組織具有近似于平紋的交織點多和浮長較長的特點，可緩解應力集中.全棉色布的耐磨性最差，說明阻燃整理可以提高織物的耐磨性.

表10 織物透氣性能的測試結(jié)果Tab.10 Test results of fabric breathability

2.6 織物的透氣性能

織物的透氣性是指氣體分子穿過織物的能力，是織物通透性中最基本的性能，織物的透氣性影響織物的穿著舒適性和使用性能.在一定的壓差條件下，測試規(guī)定時間內(nèi)垂直通過試樣的氣流流量并計算透氣率來評價織物的透氣性能，測試結(jié)果見表10.

由表10可知，織物的透氣性依次為全棉色布>全棉阻燃直貢>棉錦阻燃紗卡>全棉阻燃紗卡>棉滌阻燃紗卡.棉纖維的截面呈腰圓形，有中腔，透氣性好，故棉織物的透氣性要優(yōu)于其他織物.另外，織物的組織結(jié)構(gòu)和阻燃整理對織物的透氣性也有影響.斜紋織物經(jīng)緯線的交織次數(shù)多于緞紋織物，紗線間的空隙較小，所以直貢(緞紋)的透氣性好于紗卡(斜紋).阻燃織物表面有一層致密的涂層阻燃劑，所以未整理過織物的透氣性好于整理過的織物.

3 結(jié)語

通過對5種阻燃棉型機織物結(jié)構(gòu)與性能的研究可知，經(jīng)過阻燃整理、較高經(jīng)緯紗密度混紡滌綸或錦綸及采用緞紋組織，可以改善棉織物的阻燃性、拉伸性和撕裂性，但同時會降低織物的透氣性，阻燃整理也會增加織物的厚度；緞紋織物由于組織平均浮長高于斜紋組織，織物略顯松軟，耐磨性不及斜紋織物.生產(chǎn)上應選用適當?shù)脑?、組織結(jié)構(gòu)和阻燃整理，以滿足對織物不同性能和用途的需求.

[1] 寧培森,王紅梅,丁著明.磷系織物阻燃劑的研究進展[J].精細與專用化學品,2007,15(11):5-9．

[2] 姚穆,周錦芳,黃淑珍.紡織材料學[M].北京:中國紡織出版社,1990:355-376．

[3] 鄭振榮,顧振亞.織物結(jié)構(gòu)對安芙賽紡織品阻燃性能的影響[J].紡織學報,2009,30(2):56-60．

The test and analysis of flame retardancy and wearability of cotton fabric

GAO Xiuli, WANG Xinxin, ZHU Jinzhong， DING Yanrui

(CollegeofTextiles,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China)

Flame retardancy and wearing properties of five kinds of cotton fabrics were tested and researched. The difference of thickness, flame retardancy, tensile, tearing, abrasion resistance and breathability are compared, the test results are also analyzed. The results showed that flame retardancy of fabric is related to its material, density and weave, flame retardant modification will affect its physical mechanical properties and wearability, decrease tensile strength, tear strength, air permeability, and change its appearance style and wearing comfort.

cotton fabric; flame retardancy; wearability

2015-11-30

河南工程學院紡織科技與標準應用研究所資助項目(YJJJ2014006)

高秀麗(1974- )，女，河南鄭州人，講師，主要研究方向為新型紡織品的設計與檢測.

TS111.9

A

1674-330X(2016)02-0012-04