阻燃纤维性能及散纤维制条工艺探讨

每年因织物燃烧而引起的火灾在世界各地不断发生，仅我国近十几年来，平均每年因织物燃烧引起的火灾约3～4万起，死亡人数达3000人左右，火灾损失超过2亿元［1］。因此，加强对织物阻燃技术的研究成为当前学术界的一个重大课题。

织物的阻燃技术是指通过物理和化学的方法赋予织物一定的阻燃性能，降低材料的可燃性，减慢火焰蔓延速度，其实质是破坏织物中纤维的燃烧过程。世界各国主要从2个方面开展对织物阻燃技术的研究:一是生产阻燃纤维来织造织物;二是对织物进行阻燃整理。芳纶是一种比较成功的阻燃纤维，羊毛也是一种相对难燃的天然纤维，芳纶和羊毛混纺制成的阻燃面料，扩大了阻燃面料开发的原料选用范围，也增加了高档制服类产品的阻燃品种，2种性能相差极大的纤维混合，纺出合格的纱线是该阻燃面料生产的难题之一，本文主要对阻燃纤维的制条加工进行分析研究。

1阻燃纤维芳纶性能芳纶纤维属于芳族聚酰胺耐高温纤维之一，间位芳香族聚酰胺纤维，国内称芳纶1313纤维，与杜邦的Nomex纤维属同类阻燃纤维。1.1耐高温性芳纶1313是耐热永久阻燃纤维，具有高强度、高耐磨性、低收缩性，化学结构稳定，能耐酸碱和有机化学品的腐蚀。具有良好的尺寸稳定性，在250℃长期使用其热收缩率仅为1%，遇火不熔化，没有熔滴，不产生毒性气体，超过400℃才开始分解，分解时布面增厚，在900～1500℃的温度下可隔绝热量传递而不开裂。该纤维质量轻、有弹性、透气、穿着柔软舒适。

用芳纶纤维织造的面料其杰出的阻燃性能来源于纤维本身，而非印染助剂，故可任意洗涤，其功能不变。

1.2阻燃性材料在空气中燃烧所需氧气体积的百分比叫做极限氧指数，极限氧指数越大，其阻燃性能就越好。通常空气中氧气含量为21%，而芳纶1313的极限氧指数大于28%，属于难燃纤维，所以不会在空气中燃烧，也不助燃，具有自熄性。这种源于本身分子结构的固有特性使芳纶1313永久阻燃，因此有“防火纤维”的美称。1.3极佳的电绝缘性芳纶1313介电常数很低，固有的介电强度使其在高湿、低、湿条件下均能保持优良的电绝缘性，用其制备的绝缘纸耐击穿电压可达到1×105V/mm2，是全球公认的佳绝缘材料。1.4特有的化学稳定性芳纶1313基本上不受大多数溶剂的影响，而且非常耐酸、碱腐蚀。它可以与所有种类的涂漆、胶合剂、变压器液体、润滑油以及冷冻剂相容。由于NOMEX产品不易被消化，因此不会被昆虫、真菌以及霉菌所破坏。1.5优良的机械特性芳纶1313是柔性高分子材料，产品强度非常高，回弹性强。较薄级别的产品具有柔韧性，低刚度高伸长特性，使之具备与普通纤维相同的可纺性，可用常规纺机加工成各种织物或无纺布，而且耐磨抗撕裂，适用范围十分广泛。

1.6超强的耐辐射性芳纶1313耐α、β、γ射线以及紫外光线辐射的性能十分优异。用50kV的γ射线辐射100h，其纤维强度仍保持原来的73%，而此时的涤纶纤维则早已成了粉末。1.7独特的低温性由于芳纶1313独特的聚合结构，因此可以被用于各种低温的场合，在氮的沸点(－196℃)下，芳纶410型绝缘纸以及芳纶993型、芳纶994型层压板的抗拉伸强度都超过室温下的强度值。1.8潮湿不敏感性当芳纶1313产品在相对湿度95%下处于平衡时，其介电强度是完全干燥状态下的95%，同时，很多机械性能实际上也有所改善。1.9环保无毒/耐燃性芳纶1313产品不会对人或动物产生任何已知的毒性反应，且芳纶1313产品在空气中不熔化，不助燃。而且在220℃时其极限氧指数大于20.8%(一般空气中的燃烧临界值)，因此其不会燃烧。芳纶1313产品符合UL94V-0规定的耐燃要求。2制条工艺阻燃产品主要应用于特种行业，本文使用芳纶1313散纤维，由于纤维与羊毛的性能差异较大，制条生产难度较大，因此生产时应注意控制以下方面。

2.1和毛纤维的卷曲度差，难保持，且纤维较滑，不利于纤维间抱合成条，对工艺进行了多次试验，总结出比较适合的参数和方法。由于纤维顺滑，条子纤维间抱合力很低，为增加纤维的抱合力，必须选用黏附度高和抗静电效果好的油剂。本文选用芳纶纤维专用抗静电油剂，先后以1∶4油水比配制3%抗静电油剂的纤维5kg，1∶2油水比6%、10%、5%抗静电油剂的纤维各3、5、40kg，通过和毛机输送到毛仓，使之混合均匀，在毛仓内保持适宜的温湿度，试验过程中根据梳理情况确定喂毛量，工作辊隔距的大小，终确定梳毛出条3～4g/m，罗拉隔距按64支毛的工艺要求，为了使绕在大锡林上的毛条顺利起出，采用参数见1。2.2梳毛上机前设备空转1h，大锡林上要安装风轮，皮带配合要合适。用加3%抗静电油剂的散纤维试验，毛网较好梳理，制出较光滑的条子并成球，而且是梳理1次的毛，将1次成条又回成散纤后再梳理1次成条效果更好，将部分散纤维制成毛团，再将大—41—部分的散纤维按1∶2油水比加入5%抗静电油剂和毛闷毛。

梳毛上机回潮率为2.23%、2.40%，平均2.36%。出条质量平均3.5g/m，质量偏差±0.3g/m，毛粒40只/g左右。在设备运转正常的情况下，产量大约是8kg/h，各工作辊的工艺参数见2。2.3制条条染制条分2个阶段:阶段是将毛条梳毛机已梳好的条子安排一定数量上机试验，制条梳理的整个过程比较顺利。工艺流程:混条→混条→针梳→针梳→精梳→针梳→末道针梳(5遍)，出条质2梳毛工艺参数工作辊序号工作辊隔距/mm剥毛辊隔距/mm面线速度/(m·min－1)1#1717122#1917103#191984#2119105#241986#272477#432468#43266量20g/m，在各道梳理过程中，各道针梳要采用慢速，放小喂入及出条质量，精梳机下来的条子毛粒为0.8、1．0只/g，末道针梳毛粒为1.5、1.3只/g，效果较好。精梳机、针梳机工艺参数见3、4。

3精梳工艺参数工艺方案喂入质量/g牵伸倍数拔取隔距/mm出条质量/(g·m－1)毛粒控制数/(只·g－1)11106.6730151.8～2.121007.3329150.8～1．042.4存在问题①和毛机加油装置需要改进成可喷成雾状油剂的形式，否则加抗静电油剂不均匀易绕毛。②喂毛斗需改成电子自动喂毛斗。③正常生产时要控制好温湿度，以减少生产时大量的飞毛和绕毛。④从梳条到制条喂入重量小，出条轻，车速低，影响生产效率。3结语独特而稳定的化学结构赋予芳纶诸多优异性能，通过对这些特性加以综合利用，与羊毛纤维混纺，并开发出具有优良阻燃性能的产品，解决了毛纺产品高性能阻燃产品的生产难题，也扩充了芳纶阻燃纤维的新用途3t85UL6