棉／玄武巖纖維混紡阻燃面料的開發與設計

呂 麗 華，周 男 男，曹 立 泉，李 歡，楊 美 皊，龔 佳 偉

（大連工業大學 紡織與材料工程學院，遼寧 大連 116034）

0 引 言

國內外大量統計資料表明，室內裝飾織物、床上用品、沙發、電熱毯等都曾是火災的源頭［1－3］。20世紀70年代，蘇聯科學家成功研制出了玄武巖纖維［4］。玄武巖纖維是以玄武巖為原料，經過高溫熔融拉制成連續纖維材料，其主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、二氧化鈦等多種氧化物，因此相對于其他化學及礦物材料的化學穩定性和熱穩定性更高。玄武巖纖維在強度、耐高低溫、阻燃及化學、電絕緣性方面性能優異，被稱為“21世紀的新材料”。

選用玄武巖纖維和棉纖維［5］混紡開發阻燃面料，不僅可以充分利用到玄武巖纖維的阻燃性能，提高混紡紗線的物理機械性能，降低玄武纖維對人體皮膚的刺激性，同時減少化學藥品對人體和環境的危害。本研究把玄武巖纖維應用到服用領域，與棉纖維混紡，開發了阻燃面料。

1 材料與方法

1.1 原 料

棉纖維，27～29mm，五級皮棉，河南銘鑫棉業有限公司；玄武巖纖維，單絲9 μm，27～29mm，成都點石玄武纖維技術有限公司。

1.2 試 劑

聚磷酸胺，水溶性，聚合度小于20，山東省東營市京東化工有限公司。

1.3 儀器設備

DS數字式小型紡紗系統，天津市嘉誠機電設備有限公司；YG－061電子單紗強力機，常州市紡織計量儀器有限公司；YG－172型紗線毛羽測試儀，山東萊州市電子儀器有限公司；YG－135G 型條干儀，常州華英博傳動機械有限公司晨紡紡機配件分公司；VFC 垂直燃燒儀，蘇州泰斯泰克檢測儀器科技有限公司；Y522型圓盤式平磨儀，常州第二紡織機械有限公司；LFY－207自動織物硬挺度試驗儀，山東省紡織科學研究院；YG461 型織物中壓透氣量儀，寧波市新遼儀器有限公司。

1.4 單紗試紡工藝流程

棉纖維經阻燃處理［6－7］，得到阻燃棉纖維；阻燃棉纖維和玄武巖纖維混合，經梳棉、并條（二道）、粗紗、細紗；得到棉／玄武巖纖維混紡紗線。

2 結果與討論

2.1 混紡紗性能測試

按照“1.4”的工藝流程，試紡了5種比例的混紡紗線，棉／玄武巖纖維分別為90／10，80／20，70／30，60／40及50／50。

2.1.1 細度檢測

混紡紗細度測試結果見表1。

表1 混紡紗細度測試結果Tab.1 Test results of blended yarn fineness

2.1.2 強力檢測

混紡紗強力測試按照GB／T 3916—1997 進行，強力測試結果見表2所示。

2.1.3 毛羽檢測

混紡紗毛羽測試按照FZ／T 01086—2000進行，毛羽測試結果見表3所示。從表3可以看出，1mm 以內的毛羽占大多數，毛羽越長所占的比例越小。毛羽越長，越容易發生纏結，對紗線的可織造性危害越大，尤其是長度大于2 mm 的毛羽更易相互纏結，所以要控制長毛羽。3 mm 以上的毛羽與紗線的原料混紡比有關，50／50 毛羽最多，80／20最少。所以，要合理選擇原料混紡比，以降低紗線毛羽。

2.1.4 混紡紗條干均勻性檢測

混紡紗條干均勻度測試按照GB／T 398—1993進行，毛羽測試結果見表4所示。

由以上可知，棉／玄武巖纖維配比為80／20的混紡紗，其單紗強力、毛羽、條干均勻性等表現出優異的性能。

2.2 織造及織物性能檢測

采用混紡紗組分棉／玄武巖纖維的比例為80／20。

表2 混紡紗強力測試結果Tab.2 Test results of blended yarn strength

表3 混紡紗毛羽測試結果Tab.3 Test results of blended yarn hairiness

表4 混紡紗條條干均勻度測試結果Tab.4 Test results of blended yarn evenness

2.2.1 織 造

設計的織物組織是蜂巢組織［8－9］。蜂巢組織織物的表面四周高、中間低的方形、菱形或其他幾何圖形，具有外觀美觀、立體感強、比較松軟、富有較強的吸濕性和保暖性的特點，被廣泛用于裝飾用紡織品中。實驗中選用的基礎組織是一上四下斜紋形成菱形斜紋。Kj＝Kw＝5，Rj＝8，Rw＝10。圖1為織物實物圖，圖2為織物上機圖。

2.2.2 織物服用性能檢測

織物服用性能測試結果見表5。

3 結 論

通過對棉纖維阻燃預處理，和玄武巖纖維進行混紡，開發阻燃面料。重點通過對混紡紗強力、毛羽和條干均勻性的檢測，優化棉和玄武巖纖維混紡比例為80／20。并通過蜂巢組織試織小樣織物，測試其服用性能，該混紡阻燃面料性能優異。本的研究，將玄武巖纖維應用到服用領域，與棉纖維混紡，將二者的優異特性結合，滿足阻燃和服用雙重標準，為棉／玄武巖纖維混紡阻燃面料的開發奠定了理論基礎。

圖1 織物實物圖Fig.1 Picture of fabric

圖2 織物上機圖Fig.2 Looming draft

表5 織物服用性能測試結果Tab.5 Test results of fabric wearability

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