芳纶阻燃面料的开发

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。纤维性能指标如表1。

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。纤维性能指标如表1。

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40

min，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。工艺条件如下：

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

染色工艺见曲线图1。

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。

参考文献：

[1]蒋红.耐高温纤维的进展(Ⅰ)〔J〕.纺织导报，2001;(1)：22～23.

[2]蒋红.耐高温纤维的进展(Ⅱ)〔J〕.纺织导报，2001;(2)：10～13.

[3]冷纯廷.Visil纤维耐高温阻燃材料的开发〔J〕.产业用纺织品， 1999;(8)：14～16.

[4] 冷纯廷等.新型耐高温阻燃粘胶纤维〔J〕.产业用纺织品， 1998;(10)：35～37.