基于芳綸復合紗阻燃織物的設計與研發

張麗娟，李向紅，李國生,3

（1.唐山學院 時尚設計系，河北唐山 064000；2.河北科技大學 紡織服裝學院，河北石家莊 050018;3.河北紡織與服裝行業協會設計師委員會副主任，河北石家莊 050000）

關鍵字 芳綸1313；芳綸1414；紡紗工藝；織造工藝；復合紗性能；問題及解決方法

隨著經濟的快速發展和城市化進程的加快，火災發生的幾率急劇增加，火災救援難度也逐漸加大。據統計，在救援工作中全世界每年約有成千上萬的消防員受傷，中國消防員在2015年受傷和犧牲人數超過前10年的總和[1]。為有效確保消防員的人身安全，這就使得阻燃織物的開發與設計顯得尤為重要。

1 阻燃織物的研究現狀與發展

目前，阻燃織物主要有三種。

第一種，通過化學反應在纖維高分子結構中加入阻燃劑，紡絲得到阻燃纖維，經織造加工阻燃織物。該阻燃織物阻燃效果好，耐久性佳，但加工成本高，難以廣泛推廣。

第二種，涂層加工法，在織物表面刮涂阻燃劑與聚氨酯乳液或丙烯酸酯乳液共混增稠液。該種織物阻燃效果優良、阻燃耐久、成本較低、抗遷移性好、加工工藝簡單，已廣泛應用。

第三種，將紡織品浸入含有阻燃劑的溶劑中，軋除溶劑，烘干，得到阻燃織物。該織物加工方法簡單、阻燃效果好、成本低，但阻燃劑向表面遷移、洗滌后阻燃效果明顯下降，污染嚴重[2]。

我國阻燃纖維在紡織品上的應用從20世紀70～80年代開始，以紡織品成品后整理為主，工藝較為簡單，使用纖維也比較單一。改革開放以來，阻燃織物得到快速發展，但主要應用在窗簾織物、床飾制品、裝飾臺布、床罩織物及毯類裝飾織物[3-4]。

隨著我國經濟快速發展，阻燃紡織品開發逐漸向永久阻燃織物方向發展，而阻燃聚酯纖維將成為市場的新寵，其阻燃織物得到重視與開發。

2 芳綸復合紗的紡制

2.1 紡紗原料與設備

紡紗原料：200D芳綸1414長絲；200D芳綸1313長絲；定量5g/10m芳綸1313粗紗。

紡紗設備：實驗采用DSSp-01型數字小樣細紗機進行紡紗。

2.2 紡紗工藝

2.2.1 主要參數

主要紡紗參數為：細紗設計細度80tex，細紗設計捻度65捻/m，牽伸倍數35。

2.2.2 紡紗中出現的問題及解決辦法

（1）為適當增加長絲張力，增強復合紗的綜合性能，增加長絲張力盤。

（2）芳綸復合紗細度太細，為紡紗的順利進行，換上更大直徑的鋼絲圈。

（3）為避免或減少粗紗牽伸不開、斷頭的不良影響，將細紗機隔距塊換成粗紗機隔距塊。

2.3 紗線性能測試與分析

2.3.1 紗線性能測試

各種復合紗的性能如表1所示。

表1 不同芳綸復合紗性能

2.3.2 紗線性能分析

2.3.2.1 復合紗斷裂強度

芳綸1414長絲的斷裂強度大于芳綸1313長絲的斷裂強度，同類復合紗中芳綸1414復合紗斷裂強度大于1313復合紗的。包芯紗中長絲為芯鞘，而賽絡菲爾紗中長絲與短纖維纏繞，包芯紗更易發揮復合紗的斷裂強度性能。因此，相同長絲復合紗的斷裂強度包芯紗的略大于賽絡菲爾紗的。

2.3.2.2 復合紗斷裂伸長率

賽絡菲爾紗中長絲和短纖維相互螺旋纏繞，長絲和短纖維在微觀上存在由纏繞變直的過程，斷裂伸長略大于包芯紗。芳綸1313長絲的斷裂伸長率大于芳綸1414長絲的斷裂伸長率。

2.3.2.3 復合紗條干CV值

芳綸1313復合紗捻度大于芳綸1414復合紗捻度。復合紗捻度過大，長絲和短纖維內外應力分布不均，棉結增加，影響成紗質量，所以芳綸1313復合紗的條干CV值大于芳綸1414復合紗條干CV值。從復合紗結構上分析，賽絡菲爾紗捻度大于包芯紗捻度，條干試驗中賽絡菲爾紗的棉結數大于包芯紗的棉結數，賽絡菲爾紗捻度過大，影響了成紗質量[5]。

2.3.2.4 復合紗毛羽

從復合紗結構上分析，包芯紗毛羽指數大于賽絡菲爾紗的毛羽指數。賽絡菲爾紗在前羅拉到捻合纏繞時受到的較少的加捻，紗線短纖維受到的扭力較小，毛羽減少。賽絡菲爾紗中長絲與短纖維相互纏繞，長絲覆蓋一部分短纖維紗表面，也減少了毛羽。從長絲種類上分析，芳綸1313復合紗的毛羽指數大于芳綸1414復合紗的毛羽指數，芳綸1313復合紗捻度大于芳綸1414復合紗，短纖維紗受到較大扭轉力影響而橫出紗體，形成較多的毛羽[6-7]。

3 織物設計與制織

3.1 制織流程及設備型號

SW550小型整經機——穿結經——SL8900EG型全自動梭織小樣樣機。由于經紗是芳綸16tex×2的股線，經紗無需上漿。

3.2 織造工序及關鍵工藝

3.2.1 整經工序

3.2.1.1 整經儀器

整經流程選用SW550小型整經機，可制作出固定長度（3m）的經軸。

3.2.1.2 整經主要工藝

根據織物設計經密、織物設計幅寬和緯縮率，設計工藝為整經根數1 100根和經紗整經幅寬50cm。整經速度共12檔，1檔速度最慢，12檔速度最快，本次整經所選速度為4檔。倒紗前要先用膠帶將經紗固定，將紗線固定好后，用剪刀剪斷壓紗桿上層經紗，輕輕轉動滾筒直至經紗接觸到織軸，將經紗卷繞固定在織軸上，調節倒紗速度。

3.2.1.3 整經工序結果及問題分析

由SW550小型整經機整經后，經軸質量良好，經紗張力較好，由于人為操作因素，使邊紗張力在織造時略小，但問題不大，并不影響織造。

3.2.2 織造設計與工藝

3.2.2.1 織物組織設計

根據實際用途要求，設計織物組織為方平組織，如圖1所示。

圖1 織物組織圖

3.2.2.2 設計經密和緯密

根據所設計織物的用途和查閱資料，確定經密和緯密，經密為255根/10cm，緯密為220根/10cm。根據織造要求，4種復合紗織造時保持組織和經密和緯密一致。為了便于表示，將4種織物標號，如表2所示，下文都用標號表示。

表2 芳綸織物標號

3.2.2.3 織造主要工藝

織造選用SL8900EG型全自動梭織小樣機，由開口、劍桿引緯、打緯、卷取和送經五大部分組成，還配有斷緯自停裝置，主要機構設計采用多個分離馬達控制模組，綜框升降由對應氣泵提供動力，并且各機構動作的協調都由機載電腦控制，在加工過程中經紗提綜、緯紗引入、緯紗密度，經紗張力，斷緯自停等實現了電腦自動控制。

3.2.3 織造中出現的問題及解決方法

3.2.3.1 經紗斷頭原因及分析

通過觀察和實驗，在織造時導致經紗斷頭多的原因有：

(1) 在穿綜時沒按織軸經紗排列順序穿紗，織造時經紗相互纏繞在一起，導致經紗張力不勻或經紗連接在一起不能分離，進而拉斷經紗。此時，應分離經紗，并用正確的接頭方式接頭，再將紗線依次穿過綜絲、鋼筘，并將尾端固定在布面上。

(2) 邊紗開口不清，織造時劍桿拉斷邊紗，導致拉斷經紗。此時，應重新穿邊紗，再固定邊紗、接頭。

(3) 在梳理固定經紗時，導致經紗張力不勻，引起斷頭。應先接頭再調整經紗張力，使經紗張力保持均勻。

(4) 經紗為股線，沒有經過漿紗，經紗毛羽較多，在織造時相互纏繞在一起，導致經紗斷頭。此時，應分離經紗，再接頭。

3.2.3.2 爛邊產生原因及解決辦法

織造中，打引緯結束時，緯紗釋放，但是絞邊紗未能鎖住緯紗，緯紗回縮導致邊紗附近不能順利織造，引起爛邊。此外，織物邊紗張力不足也會導致織物爛邊。此時，應暫停織機，增加絞邊紗張力，使其能鎖住緯紗，也要加大織物布邊的經紗張力。

（1）緯紗引緯過程沒有隔斷。織造過程中，引緯芳綸1414復合紗時經常出現緯紗沒有割斷的情況。原因是芳綸1414復合紗的斷裂強力過大，織造時織機割刀不能割斷。同時，絞邊紗鎖邊不牢，導致緯紗割不斷。此時，應調慢織機織造速度，仔細觀察織造過程，若出現緯紗沒有割斷時，應及時暫停織機，人工手動割斷。

（2）經紗張力過大或過小。織造時，經紗張力過大，導致經紗斷頭經紗張力過小，導致經紗開口不清，不能順利織造。遇到該問題應該調整織機設計程序，選擇合適的經紗張力。

（3）織機速度調節。織機速度過快，在織造時不能及時發現問題，不能及時暫停織機，導致布面疵點增加；織機速度過慢，影響織造效率，浪費時間。應該按實際織造情況調節合適的織機速度，如織芳綸1313復合紗，緯紗強力較小，可以適當調快織機速度；織造芳綸1414復合紗時，緯紗強力較大，極易出現緯紗沒有割斷的情況，這時應調慢織機速度，以便能夠及時暫停織機。

（4）緯紗捻度太大。復合紗緯紗的捻度太大，引緯結束后，緯紗回縮，導致織物缺緯紗，不能織造。在緯紗捻度太大時，采用高溫定捻。

4 結語

相同紗線結構下，芳綸1414復合紗的斷裂強度、條干均勻度、毛羽等性能優于芳綸1313復合紗，芳綸1313復合紗的斷裂伸長率大于芳綸1414復合紗。

相同長絲種類下，包芯紗的斷裂強度、條干均勻度等性能優于賽絡菲爾紗；賽絡菲爾紗的毛羽好于包芯紗，斷裂伸長率大于包芯紗。

在織造過程中，選用SL8900Evergreen全自動梭織打樣機進行織造。為了使整經過程順利進行，應選擇合適的整經速度。由于整經機沒有分絞作用，穿綜時，要按照織軸經紗順序穿綜。在保證經紗不斷的前提下，考慮到經紗開口清晰、打緊緯紗等問題，經紗上機張力可偏大掌握。為了保證安全和減少經紗斷頭率，投緯速度和引緯速度應偏小掌握。另外，絞邊紗至關重要，可以固定緯紗，并使引入的緯紗保持一定的張力。