阻燃粘胶纤维及其在针刺法非织造布中的应用.doc

第17卷第2期2009年4月非织造布NonwovensVol117,No12Ap r1, 2009纤维原料F ibe rMa te ria ls收稿日期: 2008212212作者简介:刘俊丽(1980 - ) ,女,硕士,讲师,主要从事非织造布的研究与教学。阻燃粘胶纤维及其在针刺法非织造布中的应用刘俊丽1 ,徐鹏2(1. 常州纺织服装职业技术学院,江苏常州213164; 2. 常州市远翔装饰制品厂,江苏常州213163)摘要: 介绍了阻燃粘胶纤维通过针刺法加工制成非织造布,并结合适当的后处理可满足客户的不同需要,产品应用领域广泛,具有广阔的市场前景。关键词: 非织造布;针刺法;阻燃粘胶纤维;应用中图分类号: TQ341. 1文献标识码: A文章编号: 100522054 (2009) 02200242041引言随着城市现代化的发展,人们对纺织品的安防意识日益提高,阻燃制品越来越受到人们的关注。为了最大限度地减少因纺织品引起的火灾事故,避免人员伤亡及财产损失,阻燃纤维及其纺织品的开发和应用越来越受重视,已经有很多的发达国家和地区制定产品标准,规定汽车内饰材料、公共场所的装饰材料以及老人和儿童的服装等必须具备阻燃性能。美国于2007年7月1日颁布全国性法规,立法规定床垫必须达到一定的阻燃标准才可准许销售,这极大地推动了阻燃技术的发展。英国和日本的阻燃纺织品产业也非常繁荣,这与阻燃标准和法规的制定是分不开的。我国对纺织品阻燃技术研究起步于上世纪50年代,到80年代才有了较快、较全面的系统发展,并取得了很多成果,如阻燃丙纶母粒的研制 1 、聚酯纤维用共聚型磷系阻燃剂的研制与工业化生产 2 、采用阻燃剂TBS22ED制成反应型阻燃聚酯 3 等等。近年来,我国的阻燃标准和法规也在逐步建立和完善,与世界发达国家接轨。1998 年10月,中华人民共和国消防法的颁布更促进了阻燃科学的发展。2001年,政府及相关部门将阻燃材料及技术作为重点发展对象,阻燃制品的开发和应用迎来了崭新的发展时期。阻燃粘胶纤维可采用共混法生产,将阻燃剂加入粘胶液中,再纺制成纤维。国外在上世纪70年代就开始对阻燃粘胶纤维进行研究,如美国的PERRayon永久性粘胶纤维 4 、德国Hoechest的DanufiLO型阻燃粘胶纤维 5 以及奥地利Lenzing公司开发的阻燃粘胶纤维Viscose FR 6 等。最近几年,我国的学者对阻燃粘胶纤维也做了大量的研究。天津工业大学的李树锋、程博闻 7 等对粘胶纤维进行接枝阻燃处理制得阻燃纤维;山东海龙股份有限公司与青岛大学联合研制成功了无机纳米阻燃粘胶复合纤维 8 ,具有高阻燃性和低烟无毒性,可应用于交通工具、家居的装饰用布等。2阻燃粘胶纤维的特性本课题采用山东海龙股份有限公司生产的An2ti2fcell阻燃纤维,属于硅系列阻燃纤维。以其制成的纺织面料可用于生产各类消防用与军用制服、室内装潢用布和家纺产品;以其制成的非织造布可生产阻燃床垫、床上用品外罩里衬(枕头、靠垫、毯子等)以及家具材料里衬。纤维规格为313dtex 60mm,极限氧指数 28% ,表1为测试Anti2fcell阻燃粘胶纤维的性能指标。211阻燃性能山东海龙股份有限公司采用新一代阻燃技术将无机高分子阻燃剂以纳米状态或以互穿网络状态存在于粘胶纤维有机分子中 910 ,既保留了常规粘胶的特性,又拥有独特的阻燃作用。由于采用纳米工表1An ti2fcell阻燃粘胶纤维的性能指标性能指标Anti2fcell阻燃粘胶使用的测试仪器参照标准断裂强度/ (N / tex) 1. 97湿态断裂强度/ (N / tex) 0. 90断裂伸长率/% 17. 15湿态断裂伸长率/% 22. 37回潮率/% 8. 90YG004型电子单纤维强力仪Y802型八篮恒温烘箱GB /T14463293粘胶短纤维艺,阻燃成分分散均匀,原液的可纺性好,阻燃作用永久性好。纳米阻燃粘胶纤维在燃烧时仅产生少量烟气,不熔融,不释放毒气,而且具有自灭效果。212吸湿性能由于无机纳米高分子阻燃剂的加入,降低了粘胶纤维的吸湿性。参照GB /T14463293粘胶短纤维试验方法,采用Y802 型八篮恒温烘箱,测试条件为: T = 20, R. H. = 65% ,测得Anti2fcell阻燃粘胶纤维的回潮率为819% ,比天然棉纤维的回潮率还要高,吸湿性能较好,易于染色,可制成防护服,比普通棉纤维织物更柔软,更舒适。213物理机械性能共混法阻燃改性虽然改善了纤维的阻燃性能,但也常常会影响纤维的其他物理机械性能,使纤维强度、伸长率等性能变差 11 。参照GB /T14463293粘胶短纤维试验方法,采用YG004型电子单纤维强力仪对Anti2fcell阻燃粘胶纤维进行测试。由表1可知,纤维的干强大于湿强,这是由于纤维吸湿后大分子间结合力减弱,结晶区变得松散,以致湿态时纤维的断裂伸长率也有所增加。214化学性能Anti2fcell阻燃粘胶纤维的化学性能与常规粘胶纤维类似,不溶于有机溶剂,可溶于酸,不溶于碱,但在沸碱溶液中强度损失很大,表现出不稳定性。3阻燃粘胶非织造布的生产与性能测试311生产工艺流程Anti2fcell阻燃粘胶纤维少量阻燃涤纶纤维混合开松梳理成网交叉铺网预针刺阻燃粘胶针刺法非织造布烧毛处理压烫处理热定型主刺主刺(其中梳理机为单锡林双道夫,针刺机均采用加重装置)在实际生产中,可采用不同的加工工艺和混入不同的纤维以改善最终产品的综合性能。常用的方法有:选用不同长度和线密度的纤维混合进行针刺加工;或者混入ES纤维,再经过压烫处理,制得不同厚度和硬度的针刺法非织造布;也可以混入一定比例的金属纤维或碳纤维,使针刺法非织造布具有导电的功能。另外,也可根据客户的需求进行必要的后处理加工。例如热定型可以去除针刺法非织造布中残存的应力,防止产品在使用过程中产生意外收缩;烧毛处理是利用火焰的作用,去除凸起在布表面的浮面纤维,使产品获得光洁的表面。312性能测试以Anti2fcell阻燃粘胶纤维和少量阻燃涤纶混纺,且不经过任何后处理加工的针刺法非织造布为例进行测试。31211阻燃、隔热性能Anti2fcell阻燃粘胶纤维具有永久阻燃性,所以即使经过多次洗涤,其针刺产品仍具有阻燃性能。按照GB /T1759122006阻燃织物测试标准,采用垂直燃烧法,设定点燃时间为12 s,所得的结果如表2所示,Anti2fcell阻燃粘胶针刺法非织造布均无续燃和阴燃,由损毁长度可判断产品燃烧后的完整性。参照GB /T1759122006 标准, Anti2fcell阻燃粘胶针刺法非织造布均达到B1级,具有优良的阻燃性能,除此之外还有良好的隔热性能,用作防护织物时可以阻止热量透过织物伤及肌肤。31212物理机械性能Anti2fcell阻燃粘胶针刺法非织造布的物理机械性能见表3所示。4阻燃粘胶针刺法非织造布的应用领域411地毯地毯曾经被认为是一个奢侈品,但它在现代家庭中越来越普遍,不仅因为它在美学和感官上的舒适性,而且还因为它在降噪方面所起的作用。目前针刺地毯的使用数量正逐年增加,预计其应用范围将越来越广。随着人们生活质量的提高,对地毯的阻燃要求也日益突显出来,阻燃粘胶针刺法非织造布以其永久的阻燃特点备受消费者青睐。2009年(总第72期) 刘俊丽,徐鹏:阻燃粘胶纤维及其在针刺法非织造布中的应用25表2An ti2fcell阻燃粘胶针刺法非织造布的垂直燃烧性能和隔热性能编号面密度/ ( g/m2 ) 厚度/mm 续燃时间/ s 阴燃时间/ s 损毁长度/mm 保温率/%1 120 0. 8 0 0 35 40. 522 150 1. 0 0 0 28 57. 293 220 1. 5 0 0 18 65. 16表3 An ti2fcell阻燃粘胶针刺法非织造布的物理机械性能指标测试面密度/ ( g/m2 )厚度/mm拉伸强度/ (N /5cm)横向纵向断裂伸长率/%横向纵向撕破强力/N横向纵向顶破强力/N120 0. 8 79. 5 87. 8 99. 5 96. 3 32. 8 42. 9 241150 1. 0 100. 1 141. 5 94. 6 80. 3 66. 5 72. 1 270220 1. 5 179. 3 237. 8 89. 5 69. 6 100. 2 140. 2 360412高档家纺类用布阻燃家用纺织品在国外甚为流行,有着非常广泛的应用,其用量达到35%左右,主要有窗帘、桌布、被子、床罩、枕头、枕套、家具贴布、填充物和装饰布等。为了保障人民生命财产的安全,杜绝火灾隐患,对永久性阻燃产品的需求将越来越大。美国做过详细的调查,阻燃纺织品的应用可在很大程度上降低室内火灾事故的发生率。近年来,根据纺织品面料应用场所的不同提出了新的要求,阻燃粘胶针刺法非织造布经过拒水、拒油以及抗菌等后整理加工,可满足现代人群的高品质生活。413防护服、防护手套防护服和防护手套是消防、钢铁、冶金、焊接及炼油等行业中必不可少的,其阻燃方面的要求也比较高,不仅要阻止火焰的蔓延,而且要求火焰离开时能自行熄灭。阻燃粘胶针刺法非织造布以其优良的吸湿性和透气性提高了使用者的舒适感,而且还有良好的隔热性能,可以阻止热量透过织物伤及肌肤。阻燃防护服在我国存在巨大的使用潜力,使用者有望超过600万人 12 。414汽车内饰材料资料显示,一辆普通家用轿车耗用的内装饰材料大约2040kg 13 ,主要分布在座椅、车顶内饰、车门衬板、座位安全带、地毯、隔音毡、行李仓衬垫、驾驶室过滤器等部位,由于交通事故、发动机故障等原因发生火灾时,这些部位的内饰材料着火将与人体发生接触,因此,应用具有阻燃功能的纺织品就显得尤为重要。阻燃粘胶针刺法非织造布以其阻燃性、舒适性、隔音和减震等优点,越来越受到汽车制造商的关注。415过滤材料阻燃粘胶针刺法非织造布经过热定型、烧毛等处理可用作过滤材料。由于阻燃粘胶纤维的极限氧指数LO I 28,因此不会自燃也不会助燃,用其加工制成的针刺法非织造布与机织物相比,具有比表面积大、过滤效率高等优点,若再混入少量金属纤维或碳纤维等导电纤维,可降低过滤过程中静电的危险性。此外,阻燃粘胶针刺法非织造布还可应用在客机座垫的防护、火车车厢及船舱内的装饰等方面,以及高层住宅、商业网点、大中型公共建筑的装饰用纺织品。5结语阻燃纺织品在我国的开发前景很好,随着经济发展和国家法制的健全,阻燃纺织品的推广应用必将引起全社会的重视。阻燃粘胶纤维是实现功能系列纺织品开发的重要组成部分,在今后将有更迅速的发展,通过针刺法加工成非织造布,阻燃性能优良,其产品应用领域广泛,具有广阔的市场需求。参考文献: 1 毛志华,吴云章,常玉轩,等. 阻燃丙纶母粒的研制 J . 塑料加工应用, 1999, 21 (3) : 15. 2 吴宝庆,果学军,吴茫,等. 涤纶磷系共聚阻燃剂及阻燃聚酯制备方法 J . 合成纤维工业, 2002, 25 (6) : 3940. 3 朱庆松,王利生,李前树. 阻燃聚酯纤维的进展 J . 纺织导报,1998, 19 (4) : 260262. 4 杨锁廷. 阻燃粘胶纤维产品开发应用的现状 J . 国外产品与技术, 1992 (6) : 2526. 5 United States Patent 4063883. 6 周翠荣,董奎勇,杨萍. 阻燃粘胶纤维及其研究现状 J . 人造纤维, 2004, 34 (4) : 2226, 29. 7 李树锋,程博闻,等. 接枝阻燃改性粘胶纤维性能测试 J . 纺织学报, 2006, 27 (8) : 6163.(下转第33页)26 非织造布第17卷第2期相同的烘干温度、不同的焙烘温度下,实验结果表明在一定的温度范围内,随着焙烘温度的升高,膜的剥离强度随之减小,耐热老化性能降低,导致PVDF膜与底层产生分离,所以应尽量采用较低的焙烘温度;(3) 不同的增塑剂和偶联剂对膜的粘合性影响不大。因此,在PVDF涂层时应选择适当的涂层厚度、焙烘温度以及添加剂,既解决了PVDF膜粘合性差的问题,又能使PVDF的优秀性能得到更充分的发挥。参考文献: 1 Lin D J, Beltsios K, Young T H, et al. 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It is exp lained that coating thickness, drying temperature influence membrane performance greatly, but differentp lasticity agent and coup le agent influence membrane bonding less.Keywords:Coating; PVDF resin; Performance; Research(上接第26页) 8 全凤玉,纪全,夏延致,等. 阻燃粘胶纤维的研究及其进展 J .纺织学报, 2004, 25 (1) : 121123. 9 田素峰,王乐军,马君志,等. 阻燃抗熔融粘胶纤维Anti2fcell(上) J . 纺织导报, 2006, (11) : 6669. 10 田素峰,王乐军