負(fù)氧離子和阻燃復(fù)合功能窗簾交織物的性能研究

鄭雪瑩，張紅霞，黃錦波，何 波，祝成炎

(1.浙江理工大學(xué)紡織纖維材料與加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，杭州310018；2.浙江和心控股集團(tuán)有限公司，浙江海寧314400；3.浙江省紡織測(cè)試研究院，杭州310018)

日常生活中，室內(nèi)空間環(huán)境的好壞會(huì)直接影響著人們的健康情況。在安全性、保健性、環(huán)保性越來越被關(guān)注的今天，人們對(duì)室內(nèi)紡織品提出了各種功能性要求。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的規(guī)定，當(dāng)空氣中負(fù)氧離子的濃度不低于1 000～1 500個(gè)/cm3時(shí)，這樣的空氣被視為是清新空氣[1]?？茖W(xué)研究表明，負(fù)氧離子能與細(xì)菌、灰塵、煙霧等帶正電的微粒相結(jié)合，并聚集成球落到地面，從而起到殺菌和消除異味的作用[2]。負(fù)氧離子具有凈化室內(nèi)空氣、保障人體健康的功能[3-4]，得到人們更加廣泛的關(guān)注。近年來，國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)紛紛加入對(duì)負(fù)氧離子與阻燃領(lǐng)域的研究，并在這方面取得了顯著的成績(jī)。

目前，存在許多負(fù)氧離子與阻燃功能的同類研究，與其相比，本文主要探究不同緯紗含量及不同組織對(duì)面料的阻燃性能和負(fù)氧離子功能產(chǎn)生的影響，試制9種緯紗不同比例的交織面料，以及4種緯紗比例為1︰1時(shí)的2/1斜紋、四枚破斜紋、五枚緞紋和八枚緞紋織物，同時(shí)測(cè)試織物釋放負(fù)氧離子濃度和阻燃性能。

本文采用具有阻燃及釋放負(fù)氧離子功能的紗線開發(fā)研制復(fù)合功能性提花織物，以滿足未來對(duì)功能性家用紡織品的市場(chǎng)需求。

1 功能纖維原料的選用

本文所采用的負(fù)氧離子纖維是運(yùn)用納米技術(shù)研發(fā)出的具有呈內(nèi)外貫穿的蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)聚酯改性短纖維[5]，可產(chǎn)生負(fù)氧離子。負(fù)氧離子滌綸纖維的性能與其結(jié)構(gòu)有著很大的關(guān)系[6]，本文對(duì)負(fù)氧離子滌綸纖維進(jìn)行縱橫向電鏡觀察，進(jìn)而了解纖維的性能。

從圖1負(fù)氧離子滌綸纖維縱橫向截面結(jié)構(gòu)可以看出，纖維縱橫向表面具有豐富的蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)，因而具有良好的負(fù)氧離子釋放功能。纖維的長(zhǎng)度和細(xì)度及縱橫截面的形態(tài)將會(huì)直接影響纖維的性能，進(jìn)而影響織物的外觀、風(fēng)格及性能等[7]。

負(fù)氧離子滌綸纖維長(zhǎng)度為38mm，細(xì)度為1.67 dtex，阻燃滌綸纖維長(zhǎng)度為38mm，細(xì)度為1.67 dtex(浙江上虞弘強(qiáng)彩色滌綸有限公司)；經(jīng)紗采用的阻燃滌綸網(wǎng)絡(luò)絲紗線細(xì)度為8.33 tex(上海佳通超細(xì)化纖有限公司)。

2 試樣織物規(guī)格設(shè)計(jì)

本文采用阻燃滌綸網(wǎng)絡(luò)絲作為經(jīng)紗原料，負(fù)氧離子滌綸紗與阻燃紗作為緯紗原料，就負(fù)氧離子紗和阻燃滌綸紗的滌綸不同含量，以及不同組織對(duì)織物釋放負(fù)氧離子濃度和阻燃性能的影響進(jìn)行理論分析和研究。合理選用緯紗比例、組織，開發(fā)出具有良好阻燃性能與負(fù)氧離子釋放功能的復(fù)合功能提花窗簾面料。

本文試制了8種負(fù)氧離子滌綸紗與阻燃滌綸紗在緯紗中按一定比例變化的交織面料，其中負(fù)氧離子滌綸紗與阻燃滌綸紗在緯紗中比例依次為0︰1、1︰4、1︰3、1︰2、1︰1、2︰1、3︰1 和 4︰1。 同時(shí)試織了 4種緯紗比例為1︰1時(shí)不同組織織物，依次為2/1斜紋、四枚破斜紋、五枚緞紋和八枚緞紋。紗線細(xì)度為18.45 tex，經(jīng)線密度80根/cm，緯線密度37根/cm。詳細(xì)規(guī)格見表1和表2。

表1 檢測(cè)用面料規(guī)格參數(shù)(Ⅰ)Tab.1 The specifications of fabrics(Ⅰ)

續(xù)表1

表2 檢測(cè)用面料規(guī)格參數(shù)(Ⅱ)Tab.2 The specifications of fabrics(Ⅱ)

3 試樣織物的性能測(cè)試

3.1 試樣織物負(fù)氧離子濃度測(cè)試

國(guó)內(nèi)外至今沒有公開的標(biāo)準(zhǔn)文件用于該類負(fù)氧離子紡織品的評(píng)價(jià)。鮮有的公開報(bào)道之一是2006年建筑材料行業(yè)推出了一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——JC/T1016—2006《材料負(fù)離子發(fā)生量的測(cè)試方法》[8]。

將空氣離子檢測(cè)儀Air Ion Counter與密閉裝置連接，手持尺寸為A4大小的試樣，伸入封閉裝置，在距測(cè)定儀進(jìn)風(fēng)口處，手搓試樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間為2min，共測(cè)試5次，結(jié)果取較大值[9]。測(cè)試結(jié)果見下表3和表4。

由表3和表4可看出，負(fù)氧離子濃度高低與負(fù)氧離子滌綸紗含量及織物組織有關(guān)。A系列織物中，A1～A7織物均有良好的負(fù)氧離子釋放功能，均大于1 500個(gè)/cm3，且釋放的負(fù)氧離子濃度隨著試樣的緯紗中負(fù)氧離子滌綸紗含量增大而增加。B系列織物中，八枚緞紋產(chǎn)生的負(fù)氧離子濃度最高，說明織物產(chǎn)生的負(fù)氧離子濃度隨著織物組織枚數(shù)的增加及織物的蓬松程度增加而增大。

表3 不同組織織物負(fù)氧離子測(cè)試結(jié)果Tab.3 The negative oxygen ion test results of differentweave

表4 不同負(fù)氧離子滌綸紗含量織物負(fù)氧離子測(cè)試結(jié)果Tab.4 The negative oxygen ion test result of fabrics with different content of negative oxygen ions polyester yarn

由表3和表4可看出，負(fù)氧離子濃度高低與負(fù)氧離子滌綸紗含量及織物組織有關(guān)。A系列織物中，A1～A7織物均有良好的負(fù)氧離子釋放功能，均大于1 500個(gè)/cm3，且釋放的負(fù)氧離子濃度隨著試樣的緯紗中負(fù)氧離子滌綸紗含量增大而增加。B系列織物中，八枚緞紋產(chǎn)生的負(fù)氧離子濃度最高，說明織物產(chǎn)生的負(fù)氧離子濃度隨著織物組織枚數(shù)的增加及織物的蓬松程度增加而增大。

對(duì)A1～A8交織物中負(fù)氧離子滌綸的含量與負(fù)氧離子濃度作函數(shù)擬合，如圖2所示。負(fù)氧離子滌綸的含量為X，負(fù)氧離子濃度為應(yīng)變量Y，二者具有顯著的相關(guān)性。

圖2 負(fù)氧離子滌綸用量與負(fù)氧離子濃度關(guān)系Fig.2 Relationship between content of negative oxygen ion polyester fiber and negative oxygen ion concentration

3.2 試樣織物燃燒性能測(cè)試

依據(jù)GB/T5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn)垂直法》對(duì)織物阻燃性能進(jìn)行評(píng)判[10]。采用垂直燃燒法，取尺寸為360mm×70mm的織物經(jīng)緯向各5塊，用ATLAS-VFC垂直阻燃測(cè)試儀對(duì)織物進(jìn)行燃燒性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見表5和表6。由表5和表6可得A系列試樣織物的續(xù)燃和陰燃時(shí)間都為0，且織物經(jīng)緯向的損毀長(zhǎng)度也都小于150 mm，由此可知這八組試樣全都達(dá)到了阻燃B1級(jí)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的阻燃效果。因織物經(jīng)緯向都有阻燃紗線，且A8織物中阻燃紗線含量最高，所以A8織物的阻燃效果最好。A1織物緯紗中阻燃滌綸紗的含量為0，出現(xiàn)熔滴，燃燒時(shí)會(huì)帶走一部分燃燒產(chǎn)生的熱量，因此A1織物緯向損壞長(zhǎng)度較小。B系列織物中，B1～B2的組織分別為2/1斜紋、四枚破斜紋、五枚緞紋和八枚緞紋，隨著織物組織變化，織物的緊密變小，織物越疏松，織物與氧氣的接觸面積增大，燃燒越劇烈，損毀長(zhǎng)度越大，織物阻燃效果減弱。

綜上所述，由于面料選取的經(jīng)紗均為阻燃滌綸絲，當(dāng)緯紗選用負(fù)氧離子滌綸紗與阻燃滌綸紗的比例為4︰1時(shí)，在保證達(dá)到阻燃功能情況下，負(fù)氧離子釋放功能較好。

表5 試樣織物垂直燃燒測(cè)試結(jié)果Tab.5 Vertical burning test results of sample fabrics

表6 不同組織織物垂直燃燒測(cè)試結(jié)果Tab.6 Vertical burning test results of differentweave

4 結(jié) 論

1)織物釋放的負(fù)氧離子濃度隨著織物中負(fù)氧離子滌綸紗含量的增加而增大；且織物的組織也會(huì)對(duì)織物釋放的負(fù)氧離子濃度產(chǎn)生影響，織物枚數(shù)多、蓬松高度增大，產(chǎn)生的負(fù)氧離子濃度增多。當(dāng)織物的緯紗中負(fù)氧離子滌綸紗含量與阻燃滌綸紗含量的比例為4︰1時(shí)，釋放的負(fù)氧離子濃度可達(dá)到3 700個(gè)/m3，遠(yuǎn)超過世界衛(wèi)生組織對(duì)清新空氣中負(fù)氧離子濃度的要求。

2)織物的阻燃性能隨阻燃滌綸紗的含量增加而增強(qiáng)，都可達(dá)到B1級(jí)阻燃標(biāo)準(zhǔn)，可用于電影院、學(xué)校等阻燃要求較高的建筑內(nèi)窗簾，且織物的組織也會(huì)影響其阻燃效果。當(dāng)織物緊密度因組織而減小時(shí)，織物越疏松，織物與氧氣的接觸面積越大，織物損毀長(zhǎng)度越大，阻燃效果減弱。

3)相比于其他復(fù)合功能性織物，該系列織物可釋放較高濃度的負(fù)氧離子且具有良好的阻燃功能，充分地發(fā)揮了纖維本身的優(yōu)良性能，并提高了織物的阻燃與負(fù)氧離子復(fù)合功能。

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