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芳纶阻燃面料的开发

连山职业安全防护_劳保安防用品一站式购物平台 / 2015-01-28
  国产阻燃纺织品大多为纯化纤或纯棉后整理产品,普遍存在手感粗硬,强力低、遇火融滴等缺陷,集耐久性、服用性等综合性能于一体的高档耐久性阻燃纺织品多数依赖进口。为了开发国内高品质的阻燃产品,替代进口,我们优选并采用了芳纶、阻燃粘胶纤维,综合芳纶、阻燃粘胶特性进行混纺(芳/粘65/35、50/50)、织造及其印染后整理工艺研究,制定了从原料选配到纺纱、织造、漂染、柔软整理等一系列最佳生产工艺路线,并通过其中关键技术的攻关,研制开发出具有耐久阻燃性能的芳纶系列产品,取得了良好的效果。
  1 原料及产品性能
  1.1 原料性能
  芳纶(Nomex)纤维属于芳香族聚酰胺类,为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。具有优异的耐热性能;良好的阻燃性能和耐化学品性能;具有良好的机械性能:断裂强度高,伸长较大,手感柔软,高温下不软化,不熔融,仅碳化,燃烧时烟雾浓度低,且发热量低,耐洗涤,经多次洗涤阻燃性能保持良好,有较好的尺寸稳定性和服用性。
  阻燃粘胶是一种含硅酸盐的纤维素纤维。以纤维素为主体,其大分子内部形成硅酸盐分子网络和大量的化学结合水。其物理机械性能与普通粘胶纤维相类似,不但吸湿透气易染色,而且耐酸耐碱耐虫蛀;与其他阻燃纤维相比较,成本低,无污染,可加工成各种纺织品。并可通过自然生物降解成为有机和无机的混合土壤。在燃烧条件下碳化成无毒的SiO2。
  1.2 产品性能
  产品具有柔软的手感,良好的蓬松性、悬垂性、吸湿透气性和较高的强力、耐磨性,良好的布面光洁度、色牢度,以及遇火碳化不融滴等优良特性,从而满足高中档阻燃服装、装饰面料的质量要求。
  2 工艺流程
  我们以产品表面风格和提高织物服用性能为重点,围绕阻燃产品综合特性,制定了从纺纱、织造到染色、后整理等工艺设备流程及参数的研制方案,进行了反复实验、筛选、确定,达到了预期效果。具体工艺流程如下:
  国产阻燃纺织品大多为纯化纤或纯棉后整理产品,普遍存在手感粗硬,强力低、遇火融滴等缺陷,集耐久性、服用性等综合性能于一体的高档耐久性阻燃纺织品多数依赖进口。为了开发国内高品质的阻燃产品,替代进口,我们优选并采用了芳纶、阻燃粘胶纤维,综合芳纶、阻燃粘胶特性进行混纺(芳/粘65/35、50/50)、织造及其印染后整理工艺研究,制定了从原料选配到纺纱、织造、漂染、柔软整理等一系列最佳生产工艺路线,并通过其中关键技术的攻关,研制开发出具有耐久阻燃性能的芳纶系列产品,取得了良好的效果。
  1 原料及产品性能
  1.1 原料性能
  芳纶(Nomex)纤维属于芳香族聚酰胺类,为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。具有优异的耐热性能;良好的阻燃性能和耐化学品性能;具有良好的机械性能:断裂强度高,伸长较大,手感柔软,高温下不软化,不熔融,仅碳化,燃烧时烟雾浓度低,且发热量低,耐洗涤,经多次洗涤阻燃性能保持良好,有较好的尺寸稳定性和服用性。
  阻燃粘胶是一种含硅酸盐的纤维素纤维。以纤维素为主体,其大分子内部形成硅酸盐分子网络和大量的化学结合水。其物理机械性能与普通粘胶纤维相类似,不但吸湿透气易染色,而且耐酸耐碱耐虫蛀;与其他阻燃纤维相比较,成本低,无污染,可加工成各种纺织品。并可通过自然生物降解成为有机和无机的混合土壤。在燃烧条件下碳化成无毒的SiO2。
  1.2 产品性能
  产品具有柔软的手感,良好的蓬松性、悬垂性、吸湿透气性和较高的强力、耐磨性,良好的布面光洁度、色牢度,以及遇火碳化不融滴等优良特性,从而满足高中档阻燃服装、装饰面料的质量要求。
  2 工艺流程
  我们以产品表面风格和提高织物服用性能为重点,围绕阻燃产品综合特性,制定了从纺纱、织造到染色、后整理等工艺设备流程及参数的研制方案,进行了反复实验、筛选、确定,达到了预期效果。具体工艺流程如下:
  3 纺纱过程中解决的问题
  芳纶纤维十分蓬松,弹性大,伸长率高,且加工时易积聚静电;阻燃粘胶纤维湿强低,耐磨性差,易起静电,纤维呈现脆性,纤维与纤维之间的抱合力差,成条困难,纱条膨松且强力较低,纺纱时存在断头率高等缺陷,在纺纱过程中着重解决以下几个问题:
  纺制芳纶时要加工环境保持较高的湿度,以避免静电积聚。梳棉相对湿度为60%;并条为55%~60%;细纱为45%~50%。
  清梳工序阻燃粘胶纤维湿强低,耐磨性差,采用低速度、中分梳、小牵伸、快转移工艺,以减轻对阻燃纤维的损伤和由于易起静电造成的缠绕现象,减少棉结、杂质与短绒。芳纶纤维条子相对蓬松,清棉工序成卷时加压罗拉需要较高压力,以防止棉卷撕裂,圈条器及喇叭口等导条装置处保持光滑流畅,以减少摩擦。
  芳纶纤维长度为51mm,粗纱捻度在2.357捻/10cm左右,不宜太高。采用较小定量和较小粗纱捻系数以降低细纱牵伸力不匀,从而减少了成纱粗细节、提高了成纱的条干均匀度水平。
  细纱捻系数适当加大,一般设计公制捻系数为383左右较合适。细纱采用大的后区牵伸隔距及小的后区牵伸倍数,牵伸胶辊采用软胶辊以改善成纱条干,确保细纱质量。
  采用自动络筒机络筒成形,既可减少纱疵,又可利用无结头纱提高布面质量。
  由于芳纶纤维处于单纱和股线状态时都易发生扭曲,因此采用两次定捻,即单纱和股线各在85℃中定捻40min,以得到较好的伏捻效果,保证后道工序不产生小辫纱。
  在纺有色芳纶纱时,捻度应较高以达到较好的成纱强力,合股纱的捻度应为单纱捻度的70%,并且捻向同单纱相反,以平衡扭矩。
  4 产品规格及织造过程中解决的问题
  4.1 产品规格
  阻燃服装面料从服用性能需求出发,要求挺括、耐磨、美观;从安全性需求出发,要求阻燃、耐高温。在织物组织规格设计时,首先考虑满足安全性要求。织物的组织结构、重量、厚度等都会影响织物的燃烧性。如纱线的捻度高,织物组织结构紧密,透气性小,不易与周围空气充分接触,燃烧就困难;同类组织结构的织物,单位面积的重量越重,越不易引燃。根据以上分析,我们研制生产了粗厚股线二上一下左斜纹织物,基本达到预期效果。
  产品规格:19.6tex×2/19.6tex×2 315/212.5 119.5cm
  4.2 织造过程中解决的问题
  在整经时适当加大张力圈重量,防止产生小辫纱,保证经轴卷绕密度;浆纱时选择适当的浆料和上浆温度,保证纱线毛羽伏贴、表面光滑,避免纱线粘连,提高纱线强度,保持纱线一定的柔软度、伸长度,从而使织造过程开口清晰,断头减少;织造时,适当加大上机张力,以使布面平整,纹路清晰。
  5 染色工艺
  由于粘胶纤维湿强力要比干强力低得多,因此,在湿处理过程中,要尽可能进行松式加工或低张力加工。另外,由于粘胶纤维结晶度、取向度、聚合度和杨氏模量都比较低,也要求尽量采用松式加工。因此我们选择溢流染色机染色。
  5.1 生产设备
  溢流染色机。
  5.2 工艺流程
  坯布→烧毛→退浆→染色→后处理
  5.3 烧毛、退浆
  因坯布表面有不规则的茸毛存在,需对其进行烧毛加工,采用二正二反,烧毛级数应达3级~4级。采用碱退浆对化学及天然浆料、油剂和蜡质都有较好的去除效果。
  5.4 染色
  因芳纶纤维不易染色,我们采取只染阻燃粘胶的方法进行染色。
  采用B型活性染料。B型活性染料以一氯均三嗪基团为连接基,在染色母体上引入乙烯砜硫酸酯,使之兼有两种活性基团的优点,染色性能稳定,固色率高、匀染性好,对染色工艺条件的变化有相当大的适应弹性。
  染色处方:
  B型活性染料(o.w.f)/% 2
  Na2SO4/g·L-1 25
  Na2SO3/g·L-1 25
  温度/℃ 60
  浴比 1:10
  5.5 定型
  芳纶混纺织物的耐热性能不同于其他合成纤维织物。由于芳纶织物的耐热性,因此能够在高于标准条件时保持尺寸稳定。为了提高芳纶混纺织物的尺寸稳定性,定型温度应在180℃、时间30s为宜。
  6 结束语
  该产品经过从原料的选用、工艺方案的实施及半成品质量等逐道工序的严格把关,优化工艺参数,修正不利于产品质量的因素,解决了阻燃纤维在纺纱、织造、染整过程中的技术难题,成品阻燃整理前后的阻燃整理指标达到GB8965—1998阻燃防护服标准要求。产品永久性阻燃效果明显,织物强力高,柔软舒适,经多次洗涤后不影响阻燃效果,阻燃防护效果理想。该产品受到消费者青睐,获得了良好的经济效益。
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