基于芳綸復(fù)合紗阻燃織物的設(shè)計(jì)與研發(fā)

張麗娟，李向紅，李國(guó)生,3

（1.唐山學(xué)院 時(shí)尚設(shè)計(jì)系，河北唐山 064000；2.河北科技大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，河北石家莊 050018;3.河北紡織與服裝行業(yè)協(xié)會(huì)設(shè)計(jì)師委員會(huì)副主任，河北石家莊 050000）

關(guān)鍵字 芳綸1313；芳綸1414；紡紗工藝；織造工藝；復(fù)合紗性能；問(wèn)題及解決方法

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，火災(zāi)發(fā)生的幾率急劇增加，火災(zāi)救援難度也逐漸加大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在救援工作中全世界每年約有成千上萬(wàn)的消防員受傷，中國(guó)消防員在2015年受傷和犧牲人數(shù)超過(guò)前10年的總和[1]。為有效確保消防員的人身安全，這就使得阻燃織物的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

1 阻燃織物的研究現(xiàn)狀與發(fā)展

目前，阻燃織物主要有三種。

第一種，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在纖維高分子結(jié)構(gòu)中加入阻燃劑，紡絲得到阻燃纖維，經(jīng)織造加工阻燃織物。該阻燃織物阻燃效果好，耐久性佳，但加工成本高，難以廣泛推廣。

第二種，涂層加工法，在織物表面刮涂阻燃劑與聚氨酯乳液或丙烯酸酯乳液共混增稠液。該種織物阻燃效果優(yōu)良、阻燃耐久、成本較低、抗遷移性好、加工工藝簡(jiǎn)單，已廣泛應(yīng)用。

第三種，將紡織品浸入含有阻燃劑的溶劑中，軋除溶劑，烘干，得到阻燃織物。該織物加工方法簡(jiǎn)單、阻燃效果好、成本低，但阻燃劑向表面遷移、洗滌后阻燃效果明顯下降，污染嚴(yán)重[2]。

我國(guó)阻燃纖維在紡織品上的應(yīng)用從20世紀(jì)70～80年代開(kāi)始，以紡織品成品后整理為主，工藝較為簡(jiǎn)單，使用纖維也比較單一。改革開(kāi)放以來(lái)，阻燃織物得到快速發(fā)展，但主要應(yīng)用在窗簾織物、床飾制品、裝飾臺(tái)布、床罩織物及毯類裝飾織物[3-4]。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，阻燃紡織品開(kāi)發(fā)逐漸向永久阻燃織物方向發(fā)展，而阻燃聚酯纖維將成為市場(chǎng)的新寵，其阻燃織物得到重視與開(kāi)發(fā)。

2 芳綸復(fù)合紗的紡制

2.1 紡紗原料與設(shè)備

紡紗原料：200D芳綸1414長(zhǎng)絲；200D芳綸1313長(zhǎng)絲；定量5g/10m芳綸1313粗紗。

紡紗設(shè)備：實(shí)驗(yàn)采用DSSp-01型數(shù)字小樣細(xì)紗機(jī)進(jìn)行紡紗。

2.2 紡紗工藝

2.2.1 主要參數(shù)

主要紡紗參數(shù)為：細(xì)紗設(shè)計(jì)細(xì)度80tex，細(xì)紗設(shè)計(jì)捻度65捻/m，牽伸倍數(shù)35。

2.2.2 紡紗中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

（1）為適當(dāng)增加長(zhǎng)絲張力，增強(qiáng)復(fù)合紗的綜合性能，增加長(zhǎng)絲張力盤(pán)。

（2）芳綸復(fù)合紗細(xì)度太細(xì)，為紡紗的順利進(jìn)行，換上更大直徑的鋼絲圈。

（3）為避免或減少粗紗牽伸不開(kāi)、斷頭的不良影響，將細(xì)紗機(jī)隔距塊換成粗紗機(jī)隔距塊。

2.3 紗線性能測(cè)試與分析

2.3.1 紗線性能測(cè)試

各種復(fù)合紗的性能如表1所示。

表1 不同芳綸復(fù)合紗性能

2.3.2 紗線性能分析

2.3.2.1 復(fù)合紗斷裂強(qiáng)度

芳綸1414長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度大于芳綸1313長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度，同類復(fù)合紗中芳綸1414復(fù)合紗斷裂強(qiáng)度大于1313復(fù)合紗的。包芯紗中長(zhǎng)絲為芯鞘，而賽絡(luò)菲爾紗中長(zhǎng)絲與短纖維纏繞，包芯紗更易發(fā)揮復(fù)合紗的斷裂強(qiáng)度性能。因此，相同長(zhǎng)絲復(fù)合紗的斷裂強(qiáng)度包芯紗的略大于賽絡(luò)菲爾紗的。

2.3.2.2 復(fù)合紗斷裂伸長(zhǎng)率

賽絡(luò)菲爾紗中長(zhǎng)絲和短纖維相互螺旋纏繞，長(zhǎng)絲和短纖維在微觀上存在由纏繞變直的過(guò)程，斷裂伸長(zhǎng)略大于包芯紗。芳綸1313長(zhǎng)絲的斷裂伸長(zhǎng)率大于芳綸1414長(zhǎng)絲的斷裂伸長(zhǎng)率。

2.3.2.3 復(fù)合紗條干CV值

芳綸1313復(fù)合紗捻度大于芳綸1414復(fù)合紗捻度。復(fù)合紗捻度過(guò)大，長(zhǎng)絲和短纖維內(nèi)外應(yīng)力分布不均，棉結(jié)增加，影響成紗質(zhì)量，所以芳綸1313復(fù)合紗的條干CV值大于芳綸1414復(fù)合紗條干CV值。從復(fù)合紗結(jié)構(gòu)上分析，賽絡(luò)菲爾紗捻度大于包芯紗捻度，條干試驗(yàn)中賽絡(luò)菲爾紗的棉結(jié)數(shù)大于包芯紗的棉結(jié)數(shù)，賽絡(luò)菲爾紗捻度過(guò)大，影響了成紗質(zhì)量[5]。

2.3.2.4 復(fù)合紗毛羽

從復(fù)合紗結(jié)構(gòu)上分析，包芯紗毛羽指數(shù)大于賽絡(luò)菲爾紗的毛羽指數(shù)。賽絡(luò)菲爾紗在前羅拉到捻合纏繞時(shí)受到的較少的加捻，紗線短纖維受到的扭力較小，毛羽減少。賽絡(luò)菲爾紗中長(zhǎng)絲與短纖維相互纏繞，長(zhǎng)絲覆蓋一部分短纖維紗表面，也減少了毛羽。從長(zhǎng)絲種類上分析，芳綸1313復(fù)合紗的毛羽指數(shù)大于芳綸1414復(fù)合紗的毛羽指數(shù)，芳綸1313復(fù)合紗捻度大于芳綸1414復(fù)合紗，短纖維紗受到較大扭轉(zhuǎn)力影響而橫出紗體，形成較多的毛羽[6-7]。

3 織物設(shè)計(jì)與制織

3.1 制織流程及設(shè)備型號(hào)

SW550小型整經(jīng)機(jī)——穿結(jié)經(jīng)——SL8900EG型全自動(dòng)梭織小樣樣機(jī)。由于經(jīng)紗是芳綸16tex×2的股線，經(jīng)紗無(wú)需上漿。

3.2 織造工序及關(guān)鍵工藝

3.2.1 整經(jīng)工序

3.2.1.1 整經(jīng)儀器

整經(jīng)流程選用SW550小型整經(jīng)機(jī)，可制作出固定長(zhǎng)度（3m）的經(jīng)軸。

3.2.1.2 整經(jīng)主要工藝

根據(jù)織物設(shè)計(jì)經(jīng)密、織物設(shè)計(jì)幅寬和緯縮率，設(shè)計(jì)工藝為整經(jīng)根數(shù)1 100根和經(jīng)紗整經(jīng)幅寬50cm。整經(jīng)速度共12檔，1檔速度最慢，12檔速度最快，本次整經(jīng)所選速度為4檔。倒紗前要先用膠帶將經(jīng)紗固定，將紗線固定好后，用剪刀剪斷壓紗桿上層經(jīng)紗，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒直至經(jīng)紗接觸到織軸，將經(jīng)紗卷繞固定在織軸上，調(diào)節(jié)倒紗速度。

3.2.1.3 整經(jīng)工序結(jié)果及問(wèn)題分析

由SW550小型整經(jīng)機(jī)整經(jīng)后，經(jīng)軸質(zhì)量良好，經(jīng)紗張力較好，由于人為操作因素，使邊紗張力在織造時(shí)略小，但問(wèn)題不大，并不影響織造。

3.2.2 織造設(shè)計(jì)與工藝

3.2.2.1 織物組織設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際用途要求，設(shè)計(jì)織物組織為方平組織，如圖1所示。

圖1 織物組織圖

3.2.2.2 設(shè)計(jì)經(jīng)密和緯密

根據(jù)所設(shè)計(jì)織物的用途和查閱資料，確定經(jīng)密和緯密，經(jīng)密為255根/10cm，緯密為220根/10cm。根據(jù)織造要求，4種復(fù)合紗織造時(shí)保持組織和經(jīng)密和緯密一致。為了便于表示，將4種織物標(biāo)號(hào)，如表2所示，下文都用標(biāo)號(hào)表示。

表2 芳綸織物標(biāo)號(hào)

3.2.2.3 織造主要工藝

織造選用SL8900EG型全自動(dòng)梭織小樣機(jī)，由開(kāi)口、劍桿引緯、打緯、卷取和送經(jīng)五大部分組成，還配有斷緯自停裝置，主要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用多個(gè)分離馬達(dá)控制模組，綜框升降由對(duì)應(yīng)氣泵提供動(dòng)力，并且各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的協(xié)調(diào)都由機(jī)載電腦控制，在加工過(guò)程中經(jīng)紗提綜、緯紗引入、緯紗密度，經(jīng)紗張力，斷緯自停等實(shí)現(xiàn)了電腦自動(dòng)控制。

3.2.3 織造中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

3.2.3.1 經(jīng)紗斷頭原因及分析

通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)，在織造時(shí)導(dǎo)致經(jīng)紗斷頭多的原因有：

(1) 在穿綜時(shí)沒(méi)按織軸經(jīng)紗排列順序穿紗，織造時(shí)經(jīng)紗相互纏繞在一起，導(dǎo)致經(jīng)紗張力不勻或經(jīng)紗連接在一起不能分離，進(jìn)而拉斷經(jīng)紗。此時(shí)，應(yīng)分離經(jīng)紗，并用正確的接頭方式接頭，再將紗線依次穿過(guò)綜絲、鋼筘，并將尾端固定在布面上。

(2) 邊紗開(kāi)口不清，織造時(shí)劍桿拉斷邊紗，導(dǎo)致拉斷經(jīng)紗。此時(shí)，應(yīng)重新穿邊紗，再固定邊紗、接頭。

(3) 在梳理固定經(jīng)紗時(shí)，導(dǎo)致經(jīng)紗張力不勻，引起斷頭。應(yīng)先接頭再調(diào)整經(jīng)紗張力，使經(jīng)紗張力保持均勻。

(4) 經(jīng)紗為股線，沒(méi)有經(jīng)過(guò)漿紗，經(jīng)紗毛羽較多，在織造時(shí)相互纏繞在一起，導(dǎo)致經(jīng)紗斷頭。此時(shí)，應(yīng)分離經(jīng)紗，再接頭。

3.2.3.2 爛邊產(chǎn)生原因及解決辦法

織造中，打引緯結(jié)束時(shí)，緯紗釋放，但是絞邊紗未能鎖住緯紗，緯紗回縮導(dǎo)致邊紗附近不能順利織造，引起爛邊。此外，織物邊紗張力不足也會(huì)導(dǎo)致織物爛邊。此時(shí)，應(yīng)暫?？棛C(jī)，增加絞邊紗張力，使其能鎖住緯紗，也要加大織物布邊的經(jīng)紗張力。

（1）緯紗引緯過(guò)程沒(méi)有隔斷?？椩爝^(guò)程中，引緯芳綸1414復(fù)合紗時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)緯紗沒(méi)有割斷的情況。原因是芳綸1414復(fù)合紗的斷裂強(qiáng)力過(guò)大，織造時(shí)織機(jī)割刀不能割斷。同時(shí)，絞邊紗鎖邊不牢，導(dǎo)致緯紗割不斷。此時(shí)，應(yīng)調(diào)慢織機(jī)織造速度，仔細(xì)觀察織造過(guò)程，若出現(xiàn)緯紗沒(méi)有割斷時(shí)，應(yīng)及時(shí)暫?？棛C(jī)，人工手動(dòng)割斷。

（2）經(jīng)紗張力過(guò)大或過(guò)小。織造時(shí)，經(jīng)紗張力過(guò)大，導(dǎo)致經(jīng)紗斷頭經(jīng)紗張力過(guò)小，導(dǎo)致經(jīng)紗開(kāi)口不清，不能順利織造。遇到該問(wèn)題應(yīng)該調(diào)整織機(jī)設(shè)計(jì)程序，選擇合適的經(jīng)紗張力。

（3）織機(jī)速度調(diào)節(jié)?？棛C(jī)速度過(guò)快，在織造時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不能及時(shí)暫停織機(jī)，導(dǎo)致布面疵點(diǎn)增加；織機(jī)速度過(guò)慢，影響織造效率，浪費(fèi)時(shí)間。應(yīng)該按實(shí)際織造情況調(diào)節(jié)合適的織機(jī)速度，如織芳綸1313復(fù)合紗，緯紗強(qiáng)力較小，可以適當(dāng)調(diào)快織機(jī)速度；織造芳綸1414復(fù)合紗時(shí)，緯紗強(qiáng)力較大，極易出現(xiàn)緯紗沒(méi)有割斷的情況，這時(shí)應(yīng)調(diào)慢織機(jī)速度，以便能夠及時(shí)暫?？棛C(jī)。

（4）緯紗捻度太大。復(fù)合紗緯紗的捻度太大，引緯結(jié)束后，緯紗回縮，導(dǎo)致織物缺緯紗，不能織造。在緯紗捻度太大時(shí)，采用高溫定捻。

4 結(jié)語(yǔ)

相同紗線結(jié)構(gòu)下，芳綸1414復(fù)合紗的斷裂強(qiáng)度、條干均勻度、毛羽等性能優(yōu)于芳綸1313復(fù)合紗，芳綸1313復(fù)合紗的斷裂伸長(zhǎng)率大于芳綸1414復(fù)合紗。

相同長(zhǎng)絲種類下，包芯紗的斷裂強(qiáng)度、條干均勻度等性能優(yōu)于賽絡(luò)菲爾紗；賽絡(luò)菲爾紗的毛羽好于包芯紗，斷裂伸長(zhǎng)率大于包芯紗。

在織造過(guò)程中，選用SL8900Evergreen全自動(dòng)梭織打樣機(jī)進(jìn)行織造。為了使整經(jīng)過(guò)程順利進(jìn)行，應(yīng)選擇合適的整經(jīng)速度。由于整經(jīng)機(jī)沒(méi)有分絞作用，穿綜時(shí)，要按照織軸經(jīng)紗順序穿綜。在保證經(jīng)紗不斷的前提下，考慮到經(jīng)紗開(kāi)口清晰、打緊緯紗等問(wèn)題，經(jīng)紗上機(jī)張力可偏大掌握。為了保證安全和減少經(jīng)紗斷頭率，投緯速度和引緯速度應(yīng)偏小掌握。另外，絞邊紗至關(guān)重要，可以固定緯紗，并使引入的緯紗保持一定的張力。