阻燃纤维与棉混纺针织物的性能分析

张海霞，张喜昌

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

阻燃纤维与棉混纺针织物的性能分析

张海霞，张喜昌

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

探讨了阻燃纤维与棉混纺针织物的力学性能、舒适性能和燃烧性能.选用阻燃黏胶、阻燃腈纶和棉纤维，分别织制了3种不同混纺比的针织物，测试分析了织物的顶破、耐磨、保温、透气、透湿、导湿、吸放湿和燃烧性能.结果表明，纤维含量对织物顶破性能和透气性能的影响不大，棉纤维含量的增加使织物的耐磨性、保温性、透湿性、导湿性和阻燃性下降，吸放湿回潮率升高.因此，混纺比对阻燃黏胶/阻燃腈纶/棉混纺针织物主要性能的影响显著，可根据产品的用途选择适当的产品类型.

阻燃黏胶纤维；阻燃腈纶纤维；棉纤维；混纺针织物；性能

随着人们生活水平的提高和安全防护意识的增强，纺织品的阻燃性能越来越受到重视，对阻燃纺织品性能的要求也越来越高[1-2].阻燃腈纶纤维开发较早，应用较广，阻燃性良好，但舒适性较差[3-4]；阻燃黏胶纤维较其他阻燃纤维极限氧指数偏低，但穿着舒适性好[5-6]；棉纤维是目前使用范围最广的纤维原料，成本相对较低.阻燃纤维与棉纤维混纺，有利于提高日常衣物的使用安全性和防护服装穿着的舒适性，在一定程度上可以扩展阻燃纺织品的应用领域.本研究选用阻燃黏胶纤维、阻燃腈纶纤维与棉纤维按不同混纺比纺成相同规格的纱线，再采用相同的工艺制成织物，分析织物主要性能与混纺比的关系，以期为阻燃纤维与棉纤维混纺针织物的开发提供参考.

1 试验

1.1 试样

采用阻燃黏胶纤维(R)、阻燃腈纶纤维(A)和棉纤维(C)，按照3种混纺比分别纺纱，混纺纱线的基本性能见表1.表1中，RA为阻燃黏胶纤维和阻燃腈纶纤维的总混纺比，两种阻燃纤维的混纺比相同.

表1 纱线的基本性能Tab.1 Basic properties of yarns

分别采用3种混纺纱在BODYTEC-8型无缝内衣机上编织得到试样，机号为26针/25.4 mm，筒径为355.6 mm(14＂)，总针数为1 142针，转速为25 r/min，织物组织均采用纬平针.试样编织时，要严格控制设备参数和编织工艺，尽量保证试样的线圈密度、厚度、单位面积质量等结构参数一致，以减少对后续织物性能测试结果的影响.经测试，编织所得3种织物试样的结构参数见表2.

表2 织物的结构参数Tab.2 Fabric structure parameters

1.2 织物性能的测试方法

顶破性能：HD026N型电子织物强力仪，试样直径为60 mm，隔距为450 mm，速度为300 mm/min，样本容量为5，测试顶破强力.

耐磨性能：YG522型耐磨耗试验机，试样直径为140 mm，加压质量为500 g，转数为100，样本容量为5，计算质量减少率.

保温性能：YG606型平板式保温仪，试样尺寸为300 mm×300 mm，上限温度为36 ℃，下限温度为35.9 ℃，预热时间为30 min，循环5次，样本容量为3，测试保温率.

透气性能：YG461Z型全自动透气性能测试仪，试验压差为100 Pa，试验面积为20 cm2，样本容量为10，测试透气率.

透湿性能：YG501D型透湿试验箱，试样直径为70 mm，透湿箱温度为38 ℃，相对湿度为90%，测试时间为1 h，样本容量为3，计算透湿率.

导湿性能：YG871型毛细管效应测定仪，试样尺寸为250 mm×30 mm，测试时间为30 min，样本容量为3，分别测试纵向和横向芯吸高度.

吸湿性能：YG747型通风式快速八篮烘箱，将10 g试样置于105 ℃烘箱内1 h，快速取出称质量，每隔30 s记录一次试样质量直至趋于稳定.计算试样吸湿过程中的回潮率，绘制吸湿曲线.

放湿性能：YG501D型透湿试验箱，将10 g试样置于温度22 ℃、相对湿度95%的透湿箱中调湿1 h，快速取出称质量，每隔30 s记录一次试样质量直至趋于稳定.计算试样放湿过程中的回潮率，绘制放湿曲线.

燃烧性能：LLY-07型织物阻燃性能测试仪，试样尺寸为300 mm×80 mm，样本容量为5，分别测试纵向与横向燃烧时间.

2 结果与分析

2.1 力学性能

顶破性能和耐磨性能属于织物的力学性能，与织物的耐用性有关，测试结果见表3.

表3 织物的力学性能测试结果Tab.3 Test results of fabric mechanical properties

由表3可知，3种织物的顶破强力相差不大.相对而言，混纺比为RA50/C50的织物顶破强力较大，接下来依次为RA30/C70和RA70/C30，这与纱线断裂强度的规律一致，说明织物的顶破强力与纱线的断裂强度关系密切.

3种混纺织物中，随着棉纤维含量的增加，织物质量的减少率增加，说明织物的耐磨性能变差，这与棉纤维的耐磨性能较差有关.

2.2 舒适性能

织物的舒适性能主要包括保温、透气、透湿、导湿和吸放湿性能等，3种混纺织物的舒适性能测试结果见表4.

表4 织物的舒适性能测试结果Tab.4 Test results of fabric comfort properties

织物的保温性能主要取决于纤维间保持的静止空气和水的数量，这与织物结构参数和纤维的吸湿性能有关.由表4可知，随着棉纤维混纺比的增加，织物的保温率下降.3种织物的结构参数相近，纤维间保持的静止空气数量也相近，所以造成织物保温性能不同的主要原因是其吸湿性能存在差异.

织物的透气性能主要取决于纤维的性状、纱线的结构和织物的结构.由表4可知，3种混纺织物的透气率相差不多，这主要是因为3种织物的线圈密度、厚度等结构参数比较接近.

织物的透湿性能是指湿汽透过织物的性能，导湿性能是指液态水在织物中传导的性能，两者均与织物的组成和结构有关.由表4可知，随着棉纤维混纺比的增加，织物的透湿率和纵横向芯吸高度均逐渐下降，这说明其透湿性能和导湿性能变差.3种织物的结构参数相差不大，所以织物之间透湿及导湿性能存在差异主要是由于原料组成的不同造成的.织物的横向芯吸高度均小于纵向芯吸高度，主要是因为织物横向的线圈密度小于纵向.

3种织物的吸放湿曲线分别见图1和图2.混纺织物的吸湿性能和织物中纤维的吸湿性能与混纺比有关.由图1可知，3种织物的吸湿曲线比较接近且变化趋势相似，回潮率均是在起始阶段变化较大，随着时间的延续逐渐趋于稳定.在整个吸湿过程中，RA30/C70的回潮率最大，其余依次为RA50/C50和RA70/C30.这说明当棉纤维含量高时，织物的吸湿性能较好.由图2可知，放湿曲线的变化规律与吸湿曲线相似，不同之处是RA50/C50和RA70/C30的放湿曲线比较接近，而RA30/C70的放湿曲线明显偏高，这应该是3种纤维原料放湿性能综合作用的结果.

图1 吸湿曲线Fig.1 Moisture absorption curve

图2 放湿曲线Fig.2 Moisture liberation curve

2.3 燃烧性能

试样被点燃后移开火源，3种织物试样均继续燃烧至完全烧毁.这主要是因为混纺织物中的棉纤维不具有阻燃性，非常容易燃烧；并且，织物试样为针织物，结构较轻薄疏松，也有利于燃烧.织物燃烧性能测试结果见表5.

表5 织物燃烧性能测试结果Tab.5 Test results of fabric flammability

由表5可知，混纺织物中棉纤维的含量越高，完全烧毁的时间越短，说明其越容易燃烧.织物横向烧毁所需时间小于纵向，主要是因为织物的横密小于纵密.3种织物均没有阴燃现象，但棉织物在日常生活中应用很广，阻燃纤维与棉纤维混纺可以在一定程度上改善棉织物的燃烧性能.

3 结语

通过对3种不同混纺比针织物的力学性能、舒适性能和燃烧性能进行测试与分析，可得出以下结论：3种织物的顶破强力和透气性能相差不大；棉纤维含量高时，织物的耐磨性、保温性、透湿性和导湿性较差，吸放湿回潮率较高.阻燃纤维与棉纤维混纺可以降低产品成本，也在一定程度上扩展了棉纤维的应用领域.但是,棉纤维的加入对织物的燃烧性能有一定影响，加入得越多,影响就越大，所以棉纤维的混纺比不宜过大.该类混纺织物可用于对织物燃烧性能有一定要求但要求不太高的产品，在实际生产和使用过程中可根据产品的用途来选择适当的产品类型.

[1] 赵永霞.阻燃纺织品的技术进步与发展[J].纺织导报，2011(1)：83-88.

[2] 周志华，李玉林，薛露云.阻燃纤维的现状及发展趋势[J].中国纤检，2014(6)：82-83.

[3] 刘玲，黄晓梅.腈氯纶棉混纺织物阻燃性能和力学性能的研究[J].棉纺织技术，2010，38(10)：26-29.

[4] 张海霞，张喜昌.阻燃腈纶纤维性能与可纺性研究[J].棉纺织技术，2014，42(6)：44-46，50.

[5] 夏郁葱.国产阻燃黏胶纤维技术现状和发展趋势[J].纺织学报，2012，33(6)：129-134.

[6] 马君志，夏延致.阻燃黏胶纤维的发展现状及趋势[J].纺织导报，2012(10)：67-69.

Property analysis of flame-retardant fiber/cotton blended knitted fabrics

ZHANG Haixia, ZHANG Xichang

(CollegeofTextiles,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China)

The mechanical property, comfort property and flammability of flame-retardant fiber/cotton blended knitted fabric were discussed. Flame-retardant viscose fiber, flame-retardant acrylic fiber and cotton fiber were used to knit three kinds of knitted fabrics with different blending ratio. The fabric properties including bursting, abrasion resistance, heat preservation, air permeability, moisture permeability, moisture conductivity, moisture absorption and liberation, and flammability were tested and analyzed. The results show that the difference of fiber content has little effect on fabric bursting and air permeability property. With the increasing of cotton fiber content, the fabric abrasion resistance, heat preservation, moisture permeability, moisture conductivity, and flame-retardant property become worse，but moisture regain rate of moisture absorption and liberation increases. The blending ratio has obvious influence on the properties of flame-retardant viscose/flame-retardant acrylic/cotton blended knitted fabric, and the appropriate fabric type should be selected according to the product end use.

flame-retardant viscose fiber; flame-retardant acrylic fiber; cotton fiber; blended knitted fabric; property

2017-01-08

河南省高校科技创新人才支持计划(2012HASTIT025)；河南省高校科技创新团队支持计划(15IRTSTHN011)

张海霞(1971-)，女，河南郑州人，教授，博士，主要从事纺织新材料与新产品开发方面的研究.

TS186.2

A

1674-330X(2017)02-0001-04