（纺织工程专业论文）产业用柔性复合材料——新型涤纶网络丝篷盖布的研制.pdf

摘要 本课题通过对柔性篷盖材料的原料、织造工艺、涂层工艺和性能 的分析研制出了新型涤纶网络丝篷盖布工艺：对一般篷盖材料的生 产和使用中存在问题进行了分析并提出了解决办法：通过对新型涤 纶网络丝蓬盖布性能的测试证明长丝网络在篷盖布生产中的合理 性。为篷盖布的深入研究奠定了基础。 关键词：篷盖布、涤纶、网络丝、涂层、织造 b s t r c t b yt h er e s e a r c h o nf l e x i b l ec o v e r i n gm a t e r i a l ss t a p l e ， w e a v i n g ，c o a t i n ga n da b i l i t i e s ，t h en o wt y p et a r p a u l i nm a d e o f t a n g l e dp o l y e s t e rf i l a m e n t si s i n t r o d u c e di nt h i sp a p e r - t h e p r o b l e m so c c u r r e d i nw w n r i n ga n dc o a t i n gw o r ea n a l y z e da n d f i x e du pf o rt r e d l t l a n a ip r o d u c t s t h er a t i o n a l i t y o f u s i n g i n t e r l a c e dy a mi sp r o v e db yt e s t i n gi t sp r o p e r t i e s t h ep a p e r h a st h ep r e p a r a t i o nf o rf a r - r o a c h i n go ft h es u b j e c t - t a r p a u l i n ，p o l y e s t e r ，t a n g l e d f i l a m e n t y a r n ，c o a t i n g ，w e a v i n g - 第一章国内外篷盖布研究与课题研究的意义 产业用柔性复合材料涤纶网络丝篷盖布的研制 第一章国内外篷盖布研究与课题研究的意义 1 - l 国内外篷盖布研究技术及进展 i 1 1 篷盖布的概念和制造原理 传统篷盖布主要是指粮棉等仓储物资的苫布、车船运输的盖布及 室外作业的帐篷，基本要求是坚固、耐用、防水、防晒。近年来，篷 盖布已经突破原有的概念，其涵盖范围向灯箱广告、室外建筑、充气 储水等方面扩展。 篷盖布是经过涂层工序将纺织品上覆盖一层高分子物或其它材 料形成纺织制品和高分子的复合物。这种复合物不仅具有原制品的性 能，而且还有覆盖层的功能。作为基布的织物起着骨架的作用，承担 着复合物的抗张强力、撕裂强力及其尺寸稳定性的作用。涂层材料起 着保护基布组织和表面特性( 如防水、阻燃、耐老化) 的作用。 基于以上原理，篷盖布属于广义复合材料的范畴1 。具有一定的 柔韧性，弯曲丽不脆裂或断裂。在受到外来载荷时，其较小的变形可 以吸收较大的能量，所以其抗冲击性能好。通过在基体中加入不同组 分的材料可以使其具有耐腐蚀、耐热、防水、阻燃、防静电等特殊功 能。所以也称其为柔性复合材料。 1 1 2 篷盖布的发展 篷盖布发展主要经历了从天然纤维应用到合成纤维使用的两个 阶段。 十九世纪中期，篷盖布基布用棉帆布，经过金属皂石蜡的化学防 水处理。其优点是透气性好，多次折叠不折断等优点而且工艺比较成 熟，所以很长时间以来棉帆布一直是我国及世界上许多国家的主要原 r i d m r d s o n 指出，复合材料是不同的材料结合在一起形成一种结构较为复杂的材料，这种 材料的组成成分应保持同一性，形成的材料在性能上必须有重要的改进或不同于原组成成 分的性质同时还指出，复台材科是一个连续相与个分散相的复合，或两个或多个连续 相与一个或多个分散相在每个连续相中复合的材料 第1 页 第一章国内外篷盖布研究与课题研究的意义 料，占5 0 以上。缺点是棉帆布易燃、易蛀、易磨损、易霉烂、耐老 化性差，大量的棉篷盖布在使用过程中过早的破坏。 本世纪五十年代，合成纤维开始发展，维纶帆布成为最早的合成 纤维帆布由于其具有比较接近棉纱线的性质轻而强力大，因此开始利 用它作为棉帆布的代用品。但是用金属皂石蜡防水整理的老方法得不 到持久的防水性能，耐漏水的性能也不令人满意。后来通过利用聚氯 乙烯树脂解决防水问题，但是不透气。 从七十年代起，涤纶短纤纱制帆布的聚氯乙烯树脂涂层得到迅速 发展，最近几年，开始利用长丝纱与聚氯乙烯涂层，在欧洲多数用于 运输篷盖布，在日本，长丝纱织造的帆布也逐步进入实际应用阶段。 1 1 3 篷盖布的发展方向 在纤维方面，化学纤维基布将逐步取代棉帆布。化学纤维不仅 价格低，而且质量轻。而在化学纤维方面又有长丝取代短纤维的趋势。 在涂层材料方面，聚氯乙烯树脂占大多数，聚氯乙烯树脂与其它通用 树脂相比，具有性能好，加工优良和成本低的特点。 高强度柔性防水篷盖布也开始生产和使用，该产品采用高强涤纶 丝为原料，经过机织或双轴向经编织造并经涂层加工及防水、防霉、 等处理，已在国内作为遮阳伞、广告灯箱、建筑材料等逐步推广应用。 在提高质量、降低成本的同时，开发新产品、改进性能、提高档 次，使篷盖布的用途和性能多样化成为今后的发展方向。 1 1 4 篷盖布的应用及市场 篷盖布在铁路、船舶、汽车、港口、码头、仓库、油井塔衣、飞 机汽车罩衣、大炮炮衣以及建筑帆布等领域己得到广泛应用，新型篷 盖布和其他新型纺织涂层复合材料具有广阔的市场，新的篷盖布市场 领域重要有： 街道广告材料，象城市灯箱广告、各种造型的装饰广告、大型 充气广告、高架广告牌等。涂层篷盖布的强力高、结构轻巧、透光性 能好、色彩鲜艳、容易安装。 帐篷材料，如传统的军用、民用野外作业帐篷，还有正在兴起 的休闲帐篷和营业帐篷，如旅游、展览、售货、餐饮、演出、聚会、 第2 页 第一章国内外镰盖布研究与课题研究的意义 海滨遮阳、森林度假等所用帐篷，坚固、防水、易折移、投资省、美 观。 充气储水材料，充气材料用于汽车充气安全袋、大型娱乐设施 以及飘流伐等，储水材料用于军用折叠水桶、水包、浴池和各种储水 设备。这要求篷盖布的防漏水性、防漏气性能要好。 建筑材料，在建筑中，用作顶部构架材料，特别是大面积、 大跨度建筑物的顶盖材料。毹使建筑物顶部重量减轻到使用传统材料 的几十分之一，降低工程费用。如在体育馆、大型旅游设施、博物馆、 超级市场和仓库等方面多有应用。国外的蓬盖类纺织品发展迅速。这 种篷盖布具有质轻阻燃、结实耐用、防止污染和色彩鲜艳的特点。 1 2 课题研究的意义 1 2 1 新型篷盖材料将成为主流 区别于传统篷盖产品，新型篷盖布可以理解为化纤涂塑多功能的新 一代技术型产品，合成纤维替代天然纤维，长丝替代短纤维；后加工 从一般的防水整理转向技术含量较高的p v c 涂塑2 ；用途和功能向多 样化方向发展。 1 2 2 新型篷盖材料将对我国纺织产业结构调整产生积极的影响 随着新技术注入篷盖材料的研制，传统的纺织产业结构、产品结构 和技术结构也发生了突破性的变化。不仅对纺织产品及其加工工艺的 变化将产生多方面的影响。而且将带动其它相关产业发生变化。 l 2 2 1 促进化学工业的发展 篷盖布原料中的合成纤维不断增加并超过天然纤维，直接受益的首 先是化纤工业企业。目前1 2 家国内大的篷盖布生产厂纤维原料9 0 以上是化纤，涂层材料8 0 用p v c 。年生产产量达9 0 0 0 万平方米， 年需化学纤维约4 0 0 0 0 多吨，p v c6 0 0 0 0 多吨。 2 p v c 塑料聚氯乙烯的英文缩写全称为p o i y v i n y i d o f l d e 下文出现的其他英文缩写一 并解释如下 p 景氮酯p o l 怫t h e p p _ 聚丙烯p o l y p r o p y l e n e p t f e 一聚四氟乙烯p o l y t c t r a f l u o l o c t h y l e a e 第3 页 第一章国内外篷盖带研究与课题研究的意义 1 2 2 2 对当前的压锭工作有利 国家计划压锭1 0 0 0 万，按每3 0 0 锭供给一台普通织机的话，全国 将有3 万多台织布机闲置。篷盖布的基布有7 0 的为机织物，如果用 长丝织造的话就不需要前纺工序。新型篷盖布研制将为企业调整产业 结构和寻找新的经济增长点提供锲机。 第4 页 第二章篷盖布的主要性能指标与课题研究的主要内容及阶段计划 第二章篷盖布主要性能指标与课题研究的主要内容及阶段计划 2 1篷盖布性能要求指标 2 1 1 篷盖布特性及测试技术 a 机械性能 篷盖布必须具备与其用途相适应的强伸度，尤其是卡车篷布所经 受的风压达5 6 k g m 2 需要作成高强力的篷布，否则容易破裂。同时要 求有一定的伸长性能，保证其受n # i - 来载荷时能吸收一定量的能量 而不破坏。要求经向强力达到2 1 0 0 n ，纬向强力1 6 0 0 n ：经纬向断裂 伸长率要大于2 0 。机械性能的测试方法见附录一。 b 防水性能 篷盖布的共回特性是具有较高的耐水性和耐漏水性，用p v c 树脂 进行浸渍，形成涂膜，在充分凝胶化温度下成膜。成膜后的覆盖物 近似不透气，具有很好的防漏水性能。篷盖布的透气不是主要矛盾， 所以t b l 9 4 1 8 7 标准( 见附录二) 只要求篷盖布的耐静水压超过 2 0 0 0 m m 水柱，不要求透气性。防水性能的测定见附录一。 c 热焊缝性能 铁路货车用篷盖布面积很大，达9l 5 5 m 2 ( 详细尺寸见附录 中图1 ) 。一般织机上难以实现如此幅宽。虽然片梭织机上可以织出 超过5 m 幅宽的织物，但是目前国内还没有能对如此宽幅织物进行涂 层的设备。所以需要对窄幅的涂塑布热合焊缝，t b l 9 4 1 8 7 要求焊缝 后的剥离强力达到1 5n c m ，防水性能达到2 0 0 0 r a m 水柱。测试方法 见附录一。 d 阻燃性能 聚氯己烯树脂内含氯约6 5 ( 重量) 。因此本身具有自熄性。但 是软质聚氯乙烯中含有5 0 7 0 的增塑剂其中含氯3 7 以下。通常含 氯超过4 0 时，就难燃而有自熄作用。所以篷盖布涂层用的聚氯乙 烯糊中要加入一定量的三氧化锑等阻燃剂。要求复合后的篷盖布在1 0 秒之内能自熄。测定方法见附录一。 e 耐寒性能 第5 页 第二章篷盖布的主要性能指标与课题研究的主要内容及阶段计期 篷盖布用于室外，因此受到地区气候条件的影响。长途运输的货 车，在冬季易发生篷盖布破损的质量事故，主要发生在聚氯乙烯涂 膜的龟裂问题。在软质聚氯乙烯中有5 0 7 0 的增塑剂，主要为苯二 甲酸酯，代表物为邻苯二甲酸辛二酯( d o p ) ，耐寒性为一2 5 。c 。 如果低于- 3 0 。c ，需和己二酸二辛酯( d o a ) 、癸二酸二辛酯( d o s ) 、特 定的环氧系增塑剂合用。t b l 9 7 4 8 1 标准要求篷盖布一2 0 时涂层不 开裂，耐寒性能测定见附录一。 f 耐老化性能 软质聚氯乙烯的耐热性不良，7 0 c 时软化，3 0 0 c 以上急剧分解 而放出氯气。一般篷盖布由于热量引起的直接危害少，但由于阳光 的紫外线引起的光老化现象较多。软质聚氯乙烯中含有的增塑剂， 由于受到热的作用而挥发，使薄膜变硬。温度上升会加速光化学反 应，温度l o 时，其反应速度增加2 倍。选择耐光老化和耐热老化 的有效稳定剂是关键问题。t b l 9 a i - 8 1 规定指标有防水性能、热老化 ( 1 0 0 ) 阻燃时间和1 4 4 h y s 耐寒性能。详细指标和测试方法见附录 一d 窖篷盖布的规格、尺寸 t b l 9 埘8 1 对涂塑布的厚度、质量和篷盖布的规格作了如下规定 涂塑布织物 厚度：07 5 _ + 0 l m m 重量：7 5 0 _ + t 0 0 9 e m 2 篷盖布规格： 长度：9 1 0 0 5 0 m m 宽度：5 5 0 05 0m m 焊缝宽：4 0 - + 5 n u n 2 2 课题研究的主要内容 新型涤纶网络丝篷盖布的研究，以多功能( 防水、防霉、防寒、 防老化、阻燃) 篷盏材料使用的延伸和创新为目的，对新型柔性篷 盖材料的技术开发和应用进行了研究；并以涤纶长丝和聚氯乙烯涂 第6 页 第二章篷盖布的主要性能指标与课蹶研究的主要内容及阶段计划 料为篷盖布的材料，按铁道部t b l 9 4 1 8 7 标准对其设计、研制、性 能要求以及使用效果作了进一步的研究。 2 3 课题研究的阶段计划 a 篷盖布材料性能的研究 1 ) 篷盖布用纤维性能 2 ) 篷盖布常用涂层材料性能 b 篷盖布基布性能研究 1 ) 基布技术规格的研究 2 1 涤纶长丝的网络技术研究 3 1 长丝织物的织造技术研究 c 涂层技术研究 1 ) 涂层工艺研究 d 篷盖布性能及应用的研究 第7 页 第三章新型涤纶网络丝篷盖布原料的选择 第三章新型涤纶网络丝篷盖布原料的选择 3 1 纤维品种的选择 作为柔性复合材料的骨架材料必须具备下述条件：1 力学性能优， 2 性能数据分散性小，即可靠性好，3 制造工艺简单，4 复合效果好， 5 经济性合理。 骨架材料和基体材料可采用好几种材料，关键是复合材料与其它材 料的匹配问题，比如同一种骨架材料使用不同基质材料时，其界面结 合不同，或同一种骨架材料采用不同的表面处理方法都会影响其对某 一种基体的结合。 对每一种材料都按其组成、处理方法、形状、尺寸和在一定的试验 条件下的性能指标进行选材。如果材料的各项性能有富余的话，就从 时间和成本上进行合算，从多角度出发确立材料的选择。 表3 1 涤纶、尼龙、维纶和丙纶强力丝的物理性能 项目涤纶尼龙维纶丙纶 比重g e m 3 l _ 3 81 1 4l2 80 9 1 断裂强度 午 63 曲06 4 , - 9 553 8 445 - 75 8 8 2 c n t 湿 63 曲05 争一8 o4 十叮54 5 - 75 干 7 1 7l 岳五58 - 2 22 5 6 0 断裂伸长 湿 7 1 72 m o o8 也62 5 巧o 初始模量8 8 2 x c n t 9 0 1 6 02 巧06 2 2 2 04 0 - 1 2 0 伸长3 时回弹率( ) 9 5 1 0 09 舡0 0 07 0 - 母09 0 - 1 0 0 耐磨性优良最好优良优良 吸湿性( ) 2 0 c r h 6 5 0 4 - 053 5 003 5 0 o0 0 3 表面张力( 2 0 r c 3 7 ( 聚乙1 6 2 ( 聚全氟 4 34 6 1 0 3 m )烯醇)丙烯) 按以上原则和方法，作为篷盖布基布材料的纤维，其自身性能很大 程度上决定着产品的性能。为了保证基布有较高的强度、尺寸稳定性、 第8 页 第三童新型涤纶嗣络丝篷盏布原料的选择 与基质材料有良好的粘着性、和较小的吸水性，又能价格合理，纤维 原料的选择是一个关键问题。为此对工业用涤纶、尼龙、维纶和丙纶 等纤维的各种性能和成本进行比较。见表3 - 1 、3 - 2 。 表3 - 2 涤纶、尼龙、维纶和丙纶强力丝的化学性能 项目j 条纶尼龙维纶丙纶 抗溶解性能港解于问甲酚溶解于苯酚、间不溶一般有机乙醚和丙酮中 硝基邻氯酚等甲酚和浓蚁酸溶剂热毗啶不溶，热苯和汽 酚、甲酸、蚁酸油中膨润，溶于 中膨润或溶解热的氯苯、四氨 蔡和十氢萘中 耐酸性能3 5 盐酸、7 5 弼盐酸、2 0 1 0 的盐酸、除氯硪酸、浓硝 硫酸、6 0 n d f l 酸硫酸、1 0 硝酸3 0 的硫酸、酸等氧化性酸 对强力没有影对强力没有影1 0 的硝酸对外，抗酸性良 响响强力没有影响好 耐碱性能1 0 苛性钠、 5 0 苛性钠、5 0 苛性钠溶浓的苛性钠溶 2 8 氨水中强2 9 氨水中强液中强度几乎液对其强度无 度几乎不降低度不下降不降低。影响 耐微生物良好良好良好良好 耐熔点 2 5 5 电6 02 1 5 0不明显1 6 扣1 7 3 热 软化点 2 3 8 司4 01 2 1 6 也3 01 4 0 - - 1 6 0 性 玻璃化温 6 7 名l6 5 吨53 5 能 度 其它耐干热，不耐湿1 0 0 收缩 热0 - 5 耐光性能强度稍有下降强度降低 强度下降强度大大下降 从表3 - 1 、3 - 2 可以看出几种纤维都不阿程度地满足基布的要求， 考虑到涂层工艺的要求，丙纶的熔点较低，且变形较大；尼龙的初始 模量低，高负荷时变形大，这是篷盖布基布不容许的：维纶已有很多厂 家开发并形成规模生产的维纶篷益布，如郑州第四棉纺织厂，广西化 纤厂，河北六一四厂与天津合成材料研究所用维纶短纤2 0 s 3 织成坯 布涂上有机硅防水剂。但是使用维纶短纤的话，其前纺工艺较多，势 第9 页 第三章新型涤纶网络丝篷盎布原料的选择 必造成成本高，工序繁杂。再者原材料价格上长也使得许多厂家在考 虑转产价格适中的涤纶短纤维和高强低伸的涤纶长丝。 从几种纤维的化学性能看，它们的抗溶解能力、酸碱性能和耐生 物性能差异不大，丙纶的耐热性能、耐光性能差，不适合作为篷盖布 基布材料。 高强低伸的涤纶长丝作为篷盖布基布原料具有以下优点： a 初始模量大，制成的篷盖布抗张强度高，能经得住较大的外 力作用。 b 制成的织物外观平整，没有明显接头和织疵。 c 长丝不需要前纺工艺，改变整经工艺可省去络筒工序，可节 省相当一部分费用。 d 涤纶长丝作为篷盖布基布原料在欧美等发达国家一广泛应 用，并已形成发展趋势。 3 2 涤纶长丝纤维参数的选择 涤纶长丝纤维参数主要是纤维纤度与单丝强力。在满足织物要求 性能( 经纬向强度、平方米克重、厚度) 的前提下降低成本。 从篷盖布的大型化考虑，除要求防水、阻燃、耐老化等性能外， 还要求能承载一定的抗张强度和撕裂强力。尤其是大型( 1 0 0 m ) 仓库、 帐篷、体育场馆等，需使用9 2 4 d t e x 以上强力工业长丝。 为使新型篷盖布能在功能上向更多的使用场合延伸，考虑长丝在 网络过程中的强力损失1 0 ，选用l l l l d t e x 涤纶工业长丝，断裂强度 为5 c n d t e x 。网络后的长丝纤度增加( 1 1 1 4 1 2 6 0 d t e x ) ，断裂强度为 ( 3 7 4 5 c n d t e x ) 。 3 3 涂层材料的选择 织物涂层是在织物或( 非织造布) 上覆盖一层高分子物或其他材 料，形成织物和高分子物的复合物。这种复合物不仅具有织物原有的 功能，更增加了覆盖层的功能。涂层后的产品要求不仅具有防水、阻 燃、防霉、耐老化功能，而且具有剥离强力达到标准要求。我们对几 种常用涂层剂性能及价格进行对比，如表3 - 3 。 第l o 页 第三章新型涤纶两络丝篷盖布原料的选择 表3 - 3 篷盖布常用涂层原料性能价格对比 指标 必要助剂使用形态优点缺点 品种 有难燃性，用增塑 随温度的变化柔软 聚氯乙烯增塑剂塑料溶胶性变化大，增塑剂 剂调节容易，能焊 ( p v c )稳定剂溶剂溶胶 易迁移，比重大。有 接加工价格便宜 毒 聚丙烯乳胶液中 耐光、耐老化、粘 柔软性品种，有残 乳胶液台力强、耐溶剂， ( p p )的增粘剂 存粘合性 价低 强度、耐磨、弯曲、 聚氮酯乳胶液溶耐溶剂性能好，柔 耐光性差，价格高 ( p u ) 剂液软性选择范围广， 无毒 拒水、拒油、耐药 聚四氟乙乳胶溶剂 品、耐热、耐磨性价格高 烯( p t f e )乳剂溶剂 好 p v c 涂塑材料由于价格便宜而被广泛应用在篷盖布领域。p 从涂塑 材料虽然价格适中，但是高温性能限制了其应用场合。p u 涂塑比之p v c 除同样具有强力高、耐化学性能好的特性外，在弹性、透湿性以及无 毒方面优于p v c 。p t f e 的突出特点是耐污性能好，但是价格太高使其 使用限制在高档篷盖用品上。 聚氯乙烯性能及其助剂作用： 聚氯乙烯( p v c ) ，是一种通用塑料，由于其产量最大，价格低廉， 而得到广泛应用；它是氯乙烯的均聚物，分子式简写为： c h 2 - c h c l n ； 呈线型无定型结构，单分子以头尾连接方式。 p v c 为白色微黄粉末，其自身无毒、无臭。 第l l 页 第三章新型涤纶网络丝篷盖布原料的选择 p v c 中氯原子占5 8 ，c - c l 键的存在使其分子极性较大，硬度和刚 性较大，机械强度高介电常数和介电损耗也较高，化学稳定性好，抗 酸碱：由于本身含有大量的氯，使其具有良好的阻燃性，这一点对篷 盖布来说非常有利。 p v c 耐寒性较差，o c 变得僵硬，一l o 时脆化，耐热性也较差，长 时期使用温度不宜超过6 0 。8 0 - 8 5 开始软化，1 3 0 左右可塑，1 4 0 时开始分解加速。1 8 0 c 开始流动。由于热稳定性差，加工过程中需 加入稳定剂。 根据增塑剂用量的不同，可将聚氯乙烯大致分为硬质聚氯乙烯( 其 增塑剂用量为树脂的0 l o ) 和软质聚氯乙烯( 其增塑剂用量为树脂 的3 0 7 0 9 6 ) ，篷盖布涂层用软质聚氯乙烯。 作为篷盖布涂层用的p v c ，需要添加多种助剂，其中有些对篷盖布 来说时至关重要的。 a 增塑剂 增塑剂是一种溶剂，它能降低分子间的作用力，从而降低树脂的软 化温度和熔融温度，提高树脂成型的流动性和制品的柔软性。在p v c 中加入增塑剂是为了改善塑料的可塑性和提高柔性。作为增塑剂的必 要条件是相溶性、增塑效率、渗出转移性及稳定性。邻苯二甲酸酯类 增塑剂有理想的工作特性，成本低，因此用量大，约占整个增塑剂的 2 3 ，而其中的d o p ( 苯二甲酸一2 一乙基乙酸) 又占一半。 环氧化合物是辅助稳定剂，主要用于改善p v c 制品的热、光稳定 性，当它与金属及稳定剂并用时，能长期发挥热稳定性和光稳定性的 协同作用。环氧化合物和聚氯乙烯有相溶性，故也有增塑效果。一般 用含不饱和键的天然植物油加氧而成。常用的如脂肪二元酸可以改善 聚氯乙烯产品的低温柔软性和耐冲击性能，所以用作低温增塑剂，但 其相溶性低，和邻苯二甲酸酯掺合使用。 b 阻燃剂 阻燃织物并非织物不会着火燃烧，而是有阻遏火焰蔓延或当火源移 去后即不再燃烧。对阻燃篷盖布，t b l 9 4 1 8 7 的5 9 2 试验要求其在 】o s 之内能自熄。 第1 2 页 第三章新型涤纶网络丝篷盖布原料的选择 常用的阻燃剂可分为物理和化学阻燃剂。从阻燃元素上分为n 系、 p 系和卤素系，其中c l 、b r 、f 需添加锑、锡，使之发生协同效应。 物理阻燃剂主要是冲淡可燃性气体和将织物与火源隔离，例如常用的 硼酸、硼酸混合物( 7 ：3 ) ，磷酸二氢氨、硼酸与硼砂的混合物( 5 ： 3 ：7 ) 。河北涤六一四厂对涤纶短纤p v c 涂塑篷盖布采用c i - s b 阻阻 燃体系达到满意的效果，并针对涤纶涂塑布燃烧时的熔滴现象采取对 策，在阻燃剂中加入硼酸锌，熔滴现象消失。 c 稳定剂 在p v c 树脂结构中，由于有氯化氢，所以当受热或光照时，就有脱 氯而变色和老化，为控制这一情况就需增加某种稳定剂，尤其是在p v c 热加工过程中稳定；f | j 是必不可少的。其重要作用是必须能与p v c 分解 所成的氯化氢反应，使分解不再进行。因而易与盐酸反应的金属化合 物及环氧化合物之类的有机化合物都可作p v c 的稳定剂。 在纺织品上进行p v c 涂层，要求稳定剂能与p v c 树脂膜具有良好的 柔软性和挠曲性，一般以选用液体稳定劫较好，易与p v c 混合，便于 捕捉氯化氢。铅、镉皂类稳定剂应用也比较多，但具有毒性，稳定剂 也正在向无毒化发展。 当前环氧树脂类增塑剂也有一定的协同效果，所以叫辅助稳定剂， 其作用原理如下： 一c h z c h 石拿日一c h 2 一+ 删 _ 一c h ! 一ch c h c h ：一 o hc i d 填充剂 填充剂的作用是为了改进塑料的性能或增加其体积以降低成本。无 机填充剂以轻质碳酸钙应用为多。 e 着色剂 若色剂的必备条件是能充分散于塑料中，在加工温度下热稳定性 好，光稳定性优良，耐化学药品性、耐溶性好；不渗色、不起霜；颜 料不迁移，色彩不因其它配合剂而起变化；不致使塑料老化、毒性小 等。 第1 3 页 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 4 1 长丝网络的目的 4 1 1 涤纶长丝织制基布存在问题 工业用涤纶长丝是产业用纺织品中普遍看好的纤维原料，其价格适 中、货源充足，且具有强度高、伸长小和尺寸稳定等优点，广泛应用 于室内装饰、日常家用、农业、渔业、工业、交通运输、建筑、航运 和信息通讯等领域。 由于涤纶长丝中单丝间无交缠、抱合性差，在织造加工时单丝易 彼此分离，或部分单丝分裂，经纱产生缠绕起毛等现象，使得织机开 口不清。而纬纱管上的纱线出现脱落现象，纬向纱线张力太小，严重 影响生产的正常进行。 4 1 2 涤纶长丝织物涂层存在问题 涤纶长丝涂塑布是常见的蓬盖材料，由于其价格便宜，骨身轻薄等 优点，广泛受到用户的欢迎。 但是涂层材料与涤纶长丝基布的附着力差，热合焊缝强度低，低温 性能不稳定，易产生剥离、分层现象。 4 1 3 探索涤纶长丝织物涂层闯题的解决方法 国内厂家用涤纶短纤帆布作为基布进行试验获得成功。与涤 纶长丝相比，涤纶短纤工艺流程长、生产效率低、成本高。 本课题为探索利用涤纶长丝基布进行涂塑复合，对涤纶工业 用长丝进行网络加工后直接用于织造，经过多次小样试验、中试生产， 研制出各项性能指标均能达到铁道部t b l 9 4 1 8 7 标准要求的新型涤纶 网络丝篷盖布。 4 2 涤纶长丝网络变形加工原理 单丝，一般呈棒状，丝束中单丝彼此靠得很近，它们之间没有空隙， 形成复合材料的界面很少，因为基材不能渗透到纱线中，特别是在加 捻的情况下，要想避免这一点，通过改变长丝形状，使彼此间隔增大 这一过程称为变形处理。 第页 第四章长丝网络技术及嗣络丝对篷盖布性能的影响 变形方法很多，有假捻变形、填塞箱变形、空气变形等，我们利用 学校实验室的条件，在德国产的a i rt e x t u r i n gt y p e 机器上对涤纶长 丝进行网络加工。 网络加工是在纺丝、拉伸或假捻的工序中利用一种特殊的压缩空气 喷嘴( 下称网络器) ，如图4 1 所示，对正在行走中的丝条进行压缩空 气喷射、泔，出和碰撞，产生与各根单丝平行的旋涡气流，这种旋涡气 流( 也称乱气流) 能将各根单丝充分开纤、旋转和扭合，从而使丝条 中的各根单丝呈完全不规则单丝间的交缠，微观上完全不规则，宏观 丝道 图4 1 网络喷嘴示意图 上却有定的规则性和周期性。 4 3 网络加工技术在篷盖布方两豹应用及优点 网络加工技术在国内已有十几年的历史，但过去仅用于仿毛低弹 丝、仿丝绸细旦低弹丝和牵伸丝方面。用网络技术加工涤纶工业丝， 并把它应用于产业用纺织品在国内属首次。网络丝在织造之前不需要 上浆和加捻，p v c 涂层后剥离强力显著提高，开发出的篷盖布风格独 特。具有一定的使用价值。 人们使用网络丝的最初目的是为了增加丝束的抱合性能，缩短工艺 流程，免于上浆和加捻工序，使织造能顺利进行，并且织造后的网络 能自行消除。而我们希望织造后的基布中仍保留一部分网络。因为我 们发现嗣络度的大小与涂塑成品的剥离强力和涂塑率有一定的关系。 用于来织造涂层基布的网络长丝纱具有以下优点： 网络丝集束性与平滑性好、织造加工性能好。制成的篷盖布 第1 5 页 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 在薄、轻、柔软性等方面均优于短纤类蓬布。 网络丝的膨松性好，织成的制品有较大的空隙，改善了涂料 在织物上的披覆和浸透。 网络丝织成的纺织品尺寸稳定性高，有利于后续工序的正常 进行，同时改善了纺织品的外观。 可省去短纤维纺纱、加工并纱、加捻和络简等工序，大大缩 短了工艺流程减少了劳动力，提高了效率，降低了成本。 4 4 涤纶长丝网络工艺和网络丝性能的关系 4 4 i 网络丝性能指标 网络丝的各项指标有网络度、解脱力、线密度、断裂强度、断裂伸 长率、卷曲伸缩率、卷曲稳定度、沸水收缩率等。网络度是指每米网 络丝能承受一定负荷的网络节个数，解脱力表示测定网络度时所使用 的能满足网络度要求的最小负荷值。 网络加工的主要目的是使丝束获得所需的抱合力，因此网络度是各 种网络丝的个主要指标。从原理上讲，网络度越高，丝柬抱合越好， 越有利于网络丝的后加工，从织物外观看，网络使织物变厚、手感粗 糙，这样有利于丝束与涂层材料有良好的结合力。 4 4 2 影响网络度的主要因素 涤纶长丝在进行网络加工时，影响网络度大小的因素有超喂率( 丝条 张力) 、空气压力、丝条速度等。其相互关系如图4 2 所示。 丝条 网络 度 超喂率空气压力丝条速度 ( a )( b )( c ) 图4 2 网络度与超喂率、空气压力和丝条速度之间的关系 第1 6 页 第四章长丝网络技术及鼹络丝对篷盖布性能的影响 由图可见丝条超喂率、空气压力、丝条加工速度三个工艺条件对网 络度的影响非常显著。 a 超喂率 丝条超喂率越小，长丝张力越大，网络度越小。当丝条超喂率减 小时，丝束抵抗气流喷射、冲击的力量增加，使各根单丝间相互交络， 混合的速度降低，故网络度减少。但超喂率太高的话，丝条则不能全 部吹开，网络度受到限制。有的则认为超喂率减小后，丝条在进气孔 前穿插、横穿的次数减少，造成网络度下降。超喂率的控制，可以通 图4 3 网络工艺示意图 过改变上下喂入罗拉的表面线速度比来实现( 如图4 3 所示) ，速度 比大，目口超喂率大，丝条张力小但是长丝收缩也大。 b 空气压力 压缩空气的压力是最主要的工艺参数。不仅影响网络度和网络牢 度，而且还与丝的网络结构有关：压力增大，网络度和网络牢度随之 增大，但到一定值后，压力继续增加时，网络度和网络牢度基本不变。 有的试验结果表明，4 5 x1 0 5 p a 压力为临界值，超过该值，压力再提 第1 7 页 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 高网络度有所下降。一般情况下，随着压力的增加，丝道内气流速度 和空气的流量增大，对丝的作用力加强，故压力与网络效果成正比。 压力在临界值时，气流速度达最大值，如压力继续增大，部分气流动 能在丝道外面产生无用的涡流，网络度不会随之增大。所以，在网络 丝达到要求的情况下，尽可能减少空气压力，以节约能耗。 c 加工速度 一般认为，丝束运行速度决定了丝束在喷嘴中流经时间的长短。 速度快，丝束经过丝道有效时间短，网络度低。但是加工速度影响生 产效率，速度高生产成本低，所以应在保证网络度和网络牢度的前提 下，尽可能提高加工速度。 4 5 网络度与网络丝性能的关系 网络丝经过网络加工后，强度有不同程度的下降。网络丝的网络度 是单位长度上的网络节个数。对于原丝束的线密度及其它条件都相同 时，网络丝的强度降低程度与网络度的大小有关系。表4 - 1 为1 1 1 l d t e x 涤纶工业长丝在空气压力为4 1 0 5 p a 时，利用超喂率的不同，得到不 同网络度的网络丝。测试其线密度、断裂强度和强度损失指标。表中 的强度损失是原丝束与网络丝断裂强度差值与原丝束断裂强度之比的 百分数。 表4 - 1 不同网络度的涤纶长丝性能指标 丝束种类 网络度( 节实测线密断裂强度强度损失 米) 度( 船x )( c n d t o x ) ( ) 原丝束 01 1 1 l4 90 网络丝l8 45 1 1 4 04 4 1 03 网络丝2 1 1 2 51 2 1 9 3 5 2 8 6 嘲络丝31 2 6 5 1 2 6 03 33 2 7 从图4 4 ，4 5 ，4 6 可以明显地看出网络度与网络丝性能的关系： 原丝束经过网络后，网络丝的线密度随网络度的增加而增 大，如图4 4 。这意味着纱线变粗，在织造工艺计算中就得考虑线密 度变化。 第1 8 页 兰婴皇茎丝旦堕垫查垦旦堕丝塑篷苎塑竺堂塑整堕 5 至4 专3 v 趟2 黑 群1 豁 0 图4 4 网络丝线密度与网络度的关系 0 8 45 1 1 2 !1 2 ： 网络度( 节米) l + 断( c 裂n 强t e 度x ) i 图4 5 网络度与网络丝断裂强度之间的关系 图4 6 网络度与强力损失之间的关系 网络丝的断裂强度都低于原丝束的断裂强度，并且随着网络 第1 9 页 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 度的增加而降低，由于涤纶工业丝的强度很高，强度的降低不足以影 响其使用，如图4 5 所示。但是网络度过大时，强度损失严重，如图 4 6 所示。 4 6 不同比例的网络丝对织物性能的影响 4 6 1 不同比例的网络丝对织物经向强力的影响 在小样机上，通过经向、纬向的原丝束和网络丝问排，织造出不 同比例的网络丝织物。不同比例网络丝与其织物经向强度的关系如图 表4 2 织物规格及测试结果 织物品种 比密度( 根重量断裂强度断裂伸长 例 1 0 c m ) ( g m 。 ( n 5 c m )( ) 经纱 纬纱 经纬经纬经纬 原丝束 原丝柬 08 07 91 8 2 0 2 5 0 02 4 1 0| 原丝束与 原丝束 网络丝间 2 58 06 91 7 6 72 4 0 01 6 2 02 1 02 3 7 排 原丝束网络丝 5 08 47 31 8 502 3 0 82 05 ， 原丝束与 网络丝网络丝间 7 58 06 31 8 6 42 2 6 51 1 5 52 52 1 3 排 网络丝网络丝 1 0 08 l 7 4 1 9 70 2 4 l o 2 3 9 0， 网络丝比例( ) f i i 磊嗣 ! 塑! ! ! ! ! l 图4 7 不同比例网络丝织物的经向强度 第2 0 页 龉弘3船船肌肌 一。nv毯哺群罄 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 4 ? 所示。织物结构为平纹组织，织物的规格及测试结果如表4 2 所 示。 由表4 2 和图4 7 可知，织物的经纱密度相差无几，而经向断裂 强度随织物中网络丝2 的比例的增加而降低。而当织物中1 0 0 为网 络丝2 时，经向强度又有所提高，但仍低于纯原丝束织物的经向强度。 网络丝织物强度低于原丝束织物强度，是因为原丝束经过网络强力下 降的结果。随着网络丝比例的增加，织物中纱线的断裂不同时性逐渐 明显，当完全用网络丝织造时，纱线断裂的不同时性消除。 4 6 2 不同比例的网络丝对织物涂层性能的影响 用手工涂塑方法，在不同比例的网络丝织物上涂上按比例配置好 的聚氯乙烯糊，在j 唧一5 4 3 拉候热定型机上塑化。 塑化温度：1 8 0 车速：0 8 m m i n 塑化时间：1 分钟 经过这佯的两次涂层。通过涂塑前后的称重，计算涂塑率，如表 4 3 祈示，其相互关系如图4 8 所示。 沿涂塑布经向裁取1s o n u n ，宽3 0 m r n 的试样块，将试样块在2 0 0 高温热气流下焊合在一起，让其冷却，在l j 1 0 0 0 型拉力试验机上 对焊合涂塑布进行剥离强度测试。拉伸速度为2 0 0 m m m i n ，试样夹距 为：3 0 m m 测试结果见表4 3 ，其相互关系见图4 9 。 表4 - 3 网络丝织物的涂层性能 参 比例 密度( 根1 0 ) 涂塑前重涂塑后重涂塑率剥离强度 照( ) 经向 纬向 ( g 省)( g r ) ( )( n c ) 5 # 08 07 91 8 23 3 4 61 8 3 ，88 6 1 3 #2 5 8 06 91 7 6 ，7 4 5 5 4 2 5 7 71 3 3 7 6 # 5 0 8 4 47 31 8 55 3 3 12 8 8 21 4 6 6 5 4 尊7 5 8 07 21 8 05 4 8 6 3 0 48 1 5 4 9 7 8 41 0 08 06 21 7 05 3 1 4 3 1 2 61 8 3 3 5 第2 l 页 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 剁离强度是指涂层膜和基布之间，或层压织物多层材料之间的粘 合力，是涂层织物基本的物理性能指标之一。 从图4 8 、4 9 可以看出，随着网络丝比例的增加，涂塑率祁剥 离强度都有所提高。因为网络纱比例的增加意味着基布比表面积的增 ；翥 一2 0 0 聪 0f _ 02 55 0 7 5 1 0 0 网络丝比例e 三三蔓垂亘圃 图4 8 网络丝比例与涂塑率的关系 2 5 5 07 51 0 0 网络丝比* = 羔妻茎l 图4 9 网络丝比例与剥禹强力之间的关系 加且有更多的凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌( 如图4 1 0 ) ；有利于 p v c 糊在基布上的润湿和铺展，就会有更多p v c 糊去填平峰谷，所以涂 塑率增加；剥离强力的提高，是因为网络丝表面有被空气吹散的纤维， 网络丝比例的增加，意味着有更多的纤维嵌入固化后的塑料中。 第2 2 页 第四章长丝网络技术及网络丝对篷盖布性能的影响 图4 i 0 被粘物表面状况 4 7 结论 网络丝是将原丝束经一道网络加工而得到。 利用网络丝织物作为篷盖布基布与短纤纱篷盖布基布相比 工艺流程可以缩短、节约成本并可改善长丝的可织性。 网络度的大小与超喂率、空气压力、丝条速度有关，一般情 况下，随着超喂率的增加，网络度明显增加；随着空气压力的增加， 对网络度开始增加明显，当空气压力达到一定值时，网络度几乎不再 增加i 而丝条速度的增加会使闷络度减小。 经过网络的长丝的线密度增加、强度有损失。 基布中网络丝比例的不同不仅对织物强度特性有影响，而且 对织物的涂塑率和剥离强度也有显著的影响。 所以在大样试织中，决定经纬纱都选用网络长丝织造，以期能在 大的涂塑机上得到理想的效果。 第2 3 页 第五章新型涤纶网络丝篷盖布基布织造及工艺参数选择 第五章新型涤纶网络丝篷盖布基布织造及工艺参数选择 选择涤纶网络丝篷盖布基布的织造工艺，关键是如何使得织物在尽 可能小的张力差异状态下织造出布面平整，稳定性好的织物，满足织 物涂层后的各项指标：同时考虑如何减少织物的平方米克重、厚度和 降低篷盖布基布的造价。 5 1 工艺流程 织造工艺上，长丝比起短纤维织造的优点是省去了短纤维的纺纱和 并捻工序，节省了人力、物力和财力。长丝织造工艺流程： 长丝网络织前准备织造检验 短纤维织造工艺流程： 短纤维纺纱并捻织前准备织造检验 5 2 长丝网络工艺 长丝网络是为了改善长丝的可织性和织物的涂层性能，增加纱线的 抱合性，避免纬纱管脱落，增强涂塑织物的剥离强力。长丝网络在德 国产的a i rt e x t u r i n gt y p e 机器上进行，工艺参数： 超喂率：5 空气压力：4 x 1 0 5 p a 速度：2 8 0 m m i n 5 3 织造前的准备工艺 涤纶网络丝在织造前需要经过整经、穿综、穿筘、卷纬等工作。 5 3 1 经纱准备工艺 长丝网络丝络简整经穿综、穿筘鳜轴 涤纶工业长丝经过网络工序后，在1 3 3 2 d 上络筒，经g - 2 1 1 分条 整经机成织轴。 络筒的目的只是将经过网络的柱形筒纱分卷成多个锥形筒，便于 在楚经机上安放筒子，这一过程将损失部分网络。 对于大批量生产，可以将络筒工序省去。方法是将网络纱筒放在 第2 4 页 第五章新型涤纶网络丝篷盖布基布织造及工艺参数选择 地面上，从网络筒纱上引出的纱线经过长距离的导纱装置，再到张力 盘下。如图5 1 所示 导 纱 距 离 詈 图5 1 改装后整经机导纱装置 网络后的涤纶工业长丝，纱线状态相对稳定不需要热定型就可顺 利地穿综、穿筘和上机开车调试。由于涤纶工业长丝的强力高，织造 过程中一般不会出现断头现象，所以不用穿入停经片，而只在整经时 穿入绞线，织造时穿入绞杆即可。 试织过程中应注意上机张力，网络丝的网络节在织造过程中损失 一部分，经向网络丝宜采用网络度较大一点的网络丝，性能如表5 1 。 s 3 2 纬纱准备 长丝网络丝卷纬纬纱管 纬纱准备与经纱准各基本相同，只是网络度要小一点，便于引 纬，性能见表5 1 。从网络机上下来后的网络丝，经1 3 3 2 d 络筒、卷纬， 纬， 表5 - 1 经纬纱线性能 性能指标经纱纬纱 线密度( d t e x ) 1 2 1 91 1 4 0 网络度( 个米) l l o8 45 强度( c n d t e x ) 3 7 24 4 3 伸长率( )2 0 1 82 第2 5 页 第五章新型涤纶网络丝篷盖布基布织造及工艺参数选择 以备用作织机引纬。在卷纬过程中，要注意保持纱线张力的稳定，如 果张力不稳则会导致在织造时因纬纱张力变动而不利于引纬，造成疵 布，引发停台，降低效率。 5 4 经纬纱密度的确定 假设织造过程中经纬纱强力没有损失，且在拉伸试验中纱线同时 断裂，根据篷盖布基布的经纬向强力( p ) 要求，可按( 5 1 ) 式对经纬密 度进行计算。 d 7 - - 二_ 一1 0 一一 f 5 1 1 n 一? 式中：胁篷盖布基布经纬向纱线密度( 根1 0 e m ) p _ 篷盖布基布经纬向要求强度( c n 5 c m ) n 经纬向纱线细度( d t e x ) 卜单丝强度( c n d t e x ) 参照铁路货车篷布专用涤短纤帆布供货技术条件，经纬向强 力都要大于2 0 0 0n s e r e 。通过上式计算的经纬向密度为： 卟南：- 5 1 0 = 罴。 5 1 0 = 9 3 7 5 剐咖 吩志 5 x1 0 = 篇等+ 5 x 1 0 = 7 9 硼c m 上机经向和纬向密度分别取9 4 根1 0 c