芳纶阻燃特种服装面料的开发
城南二哥2021-03-12 16:32:33阻燃面料技术625来源：阻燃布料_阻燃面料网
芳纶阻燃特种服装面料的开发
芳纶( nomex) 纤维是合成纤维家庭中的芳香族聚酰胺纤维, 具有断裂强度高、伸长较大、手感柔软,高温下不软化、不熔融、仅炭化, 燃烧时烟雾浓度低且发热量低。所以芳纶织物具有良好的机械性能和优异的耐高温和防火阻燃性能, 而且耐洗涤, 经多次洗涤其阻燃性能保持良好, 并有较好的尺寸稳定性和服用性。
芳纶织物适用于生产防弹服、消防服、飞行服等特种服装, 并且更适用于石油工业、炼钢工业、汽车工业等的工作服。为满足市场的需要, 笔者研制开发具有耐久阻燃性能的芳纶系列产品。
1 原料的性能特点
中长芳纶纤维的主要物理指标: 长度51mm, 细度1. 67dtex, 断裂强度4. 3cN/ dtex, 回潮率6. 5%。
2 织物规格与工艺流程
原料成份: 经纱和纬纱均为100%芳纶股线。
织物组织: 二上一下右斜纹织物。
产品规格为29. 5tex X2/ 29. 5texX2290X197根/ 10cm144cm。
2 1 纺纱工艺流程
FA009-FA105A- FA029B-FA116- FA156-FA179B-FA203A FA306A预并条机 FA306A并条机 FA457粗纱机 FA506细纱机 热定性机A631捻线机 赐来福338全自动络筒机。
2 2 织造工艺流程
经纱: 1452A整经机 卡尔迈耶浆纱机 穿经
纬纱: 赐来福338全自动络筒机
ZAX-340喷气织机 检验成包。
3 纺纱工艺配置及技术措施
为了在棉纺设备上生产中长芳纶纯纺纱, 生产中应选择适宜的工艺流程, 合理优化各工序的工艺参数, 并对原料在生产前进行预处理, 以保证成功地开发29. 5tex中长芳纶纯纺纱。
31 芳纶预处理
芳纶纤维有极好的蓬松性、纤维长度长、整齐度好、摩擦因数较大、极易产生静电, 因此在生产过程中易造成缠绕堵现象。为改善纤维的可纺性, 生产前使用0. 3%的抗静电剂进行预处理, 降低其质量比电阻。为了使乳液能渗透到原料中去, 加抗静电剂后放置24h再投入生产
3 2开清棉工序
由于中长芳纶纤维具有长度长、弹性好, 不含杂质且仅有少量并丝、束丝、硬丝等特点, 所以, 在开清棉工序采用! 精细抓棉、少落或者不落、多梳少打、充分开松∀的两箱两刀短流程工艺路线。圆盘抓棉机打手每次下降1. 5mm, 打手刀片伸出肋条-3mm,各打击点采用梳针式打手。打手速度适当降低, 并增大开、清棉机打手与给棉罗拉之间的
隔距( 11mm) ; 适当增加尘笼风机与打手速比; 打手与尘棒间隔距适当放大, 而尘棒间隔距偏小掌握; 清棉机打手室落杂区尘棒反装, 以达到少落或者不落的目的。为提高芳纶卷的均匀度, 一方面调小棉箱的储棉高度, 保证芳纶翻滚容易, 另一方面在打手至尘笼通道左右两侧各装光滑的弧形导板, 以改窄化纤卷宽度和减薄两边厚度, 提高化纤卷的横向均匀度。同时采用棉卷自调匀整装置, 使棉卷纵向不匀率控制在1. 3%以内, 正卷率在98%以上。
为防止粘卷, 适当减小成卷定量, 紧压罗拉压力
适当加重, 加装积极回转的凹凸罗拉, 并采用6~ 8根粗纱条夹入化纤卷内外层, 适当增加尘笼风扇速度, 封闭下尘笼吸风, 保持上下尘笼的凝棉比例7：3左右。落卷后每只化纤卷用塑料薄膜包好, 梳棉随用随取, 以减少芳纶卷蓬松易破损现象。
3 3 梳棉工序
梳棉工序中保证纤维网优一级率, 降低棉结粒数, 保持纤维在棉网中的伸直度和分离度, 是中长芳纶纤维纯纺的关键。采用! 轻定量、慢速度、大速比、强转移、多梳少伤少落∀的工艺原则。
在选用锡林针布型号时, 要考虑芳纶纤维与金属的摩擦因数大, 在针齿间难以上浮, 故锡林针布的针齿工作角宜适当大些, 齿深宜浅些, 齿密宜小些。道夫和锡林针布针齿工作角的差值比纺棉时要大些。刺辊针布既要考虑对纤维的穿刺和分割能力较强, 又要避免刺辊绕花, 为此选用95%X3. 5齿/25. 4mm的薄型刺辊针布。工艺上采用较长的小漏底弦长( 200~216mm) , 小漏底入口隔距放大, 刺辊转速降为679r/ min。同时将锡林速度提高到360r/min左右, 使锡林与刺辊线速比为2. 7左右, 有利于纤维从刺辊向锡林的顺利转移, 在避免锡林绕花和针布充塞的前提下锡林与盖板隔距偏小掌握。同时通过采用降低道夫速度( 15r/ min) , 减轻生条定量,加大压辊压力, 加快圈条斜管圈条速度, 在圈条通道洒滑石粉等工艺措施, 基本上解决了圈条斜管堵塞现象, 保证了生产的顺利进行。
3 4 并条工序
并条工序采用二道, 每道8根并合, 并选择! 重加压、大隔距、强控制、慢速度∀的工艺原则。罗拉隔距放大为16mmX23mm, 并增加摇架压力, 以保持牵伸稳定。同时采用顺牵伸工艺配置, 头并后区牵伸倍数控制在1. 7~1. 8倍, 末并后区牵伸倍数控制在1. 2~ 1. 3倍左右, 以利于减少弯钩纤维, 改善纤维的伸直平行度。
生产中由于芳纶纤维静电严重, 很容易粘绒套、缠罗拉、缠胶辊、堵塞圈条通道, 为此, 应控制好车间相对湿度( 70%左右) ; 胶辊采用WSN型防静电涂料, 并降低前罗拉速度( 150m/ min) ; 同时喇叭口、圈条斜管每班用酒精擦拭, 并洒滑石粉; 保持通道光洁滑爽减少摩擦阻力; 地面洒水保持局部的温湿度适宜; 选用直径较小的喇叭口; 增加紧压罗拉压力等,可基本避免圈条斜管堵塞现象, 保证出条顺利。
3 5 粗纱工序
粗纱工序采用! 轻定量( 4. 0g/ 10m) 、重加压、强控制、低速度( 800r/ min) 、大罗拉隔距( 16mmX30mmX32mm) 和大捻度∀的工艺配置, 以加强对牵伸区中纤维的控制, 并有利于稳定牵伸力与握持力的关系, 防止出! 硬头∀。在相同捻系数条件下,纯芳纶粗纱结构比较松散, 因而粗纱捻系数可适当增加( 95左右) 。同时严格控制张力伸长, 落纱的伸长变化范围在1%~ 2%较为适宜。粗纱胶辊采用抗静电涂料处理胶辊, 以减少牵伸缠绕。
3 6细纱工序
在细纱工序采用! 重加压、大罗拉隔距、适宜粗纱捻系数∀的工艺配置为原则。为顺利纺纱对细纱牵伸装置进行了部分改造, 更换了罗拉座和摇架, 使罗拉隔距放大到30mm46mm, 并选用工作长度为42mm的上销和平面下销, 以缩短自由区长度, 改善成纱条干。为防止牵伸不开出现! 硬头∀, 摇架宜采用重加压, 相应地选用硬度适宜的95. 1胶辊。为防止胶辊绕花, 还应进行BS涂料处理, 但这势必带来胶辊握持力的降低, 不利于成纱条干。为此, 除增加胶辊压力外, 还应采取放大胶圈钳口, 增大后区牵伸倍数( 以1. 35倍左右为宜) 等措施来降低牵伸力。钢领钢丝圈的选用在加工芳纶纤维时尤为重要, 这是因为高温对合成纤维的影响较大, 很热的钢丝圈与合成纤维接触后, 会使纤维表皮受伤剥落, 钢领板上会出现白粉, 影响成纱质量。因此, 要采用散热快、纱的通道较光滑、与纱摩擦较小的F0型钢丝圈。为防止气圈过大而与隔纱板摩擦形成毛羽纱,选用的钢丝圈应加重两号左右, 以压缩气圈直径, 降低细纱断头率。另外, 芳纶纤维细纱捻系数可比中长化纤略小些, 选用345左右。
37 络筒工序
由于中长芳纶纤维静电现象严重, 宜采用金属槽筒, 在保证筒子成形良好的条件下, 适当降低槽筒转速, 减小张力, 纱条通道保持光洁无毛刺, 减少条干恶化和毛羽的产生。电清参数的设置重点放在清除单纱的粗细节、杂质和棉结。短粗节3. 0X140%, 长粗节+ 50X30cm, 长细节- 40%X30cm, 可保证纱疵有效清除。接头采用空气捻接器, 其捻接效果较好。
3 8 成纱质量
通过采取以上技术措施, 开发生产的29. 5tex中长芳纶纯纺纱成纱质量指标见表1。
4织布工艺配置及技术措施
4 1上浆工艺要求
由于芳纶纱强度较高, 同时又存在刚性较大、细节较多、毛羽长而多、条干较差的特点, 因此既要充分贴伏毛羽, 又要使浆纱柔韧耐磨是浆纱工序的关键。因此采用高浓度、中粘度、重加压贴毛羽偏高上浆和后上油的浆纱工艺路线。
表1 芳纶纯纺纱成纱质量指标
项目 参数
品种/tex 29.5
重量CV/ % 2.1
强度/( cN/ tex) 25.9
单强CV/ % 12.8
条干CV/ % 11.52
细节/ (个/ km) 1
粗节/ (个/ km) 8
棉节/ (个/ km) 11
十万米纱疵/ 个 1
4 2浆料的选配
根据芳纶纤维的性能特点,选配了以PVA为主,改性酯化淀粉和丙烯类浆料为辅的! 高浓度, 中粘度∀的浆液进行上浆( 上浆率一般掌握在8%~9%)。其浆料配方为: PVA-179950kg; CP-L30kg; YL4kg; KT6kg; SK-E2kg; 浆桶体积800L; 含固量9.7%; 浆桶粘度10s。通过该浆料配方, 达到了提高浆槽含固率, 浆槽粘度适中的效果。在上浆中适当提高了压浆力, 从而降低了浆纱压出回潮率, 使浆纱干分绞容易, 浆纱的二次毛羽减少, 增强率适当提高, 减伸率降低, 有利于开口清晰度, 降低经纬向停台率。
43 织机上机工艺调整织机上机工艺调整不仅决定着织机效率, 而且对织物质量与产品的风格有着很大的影响。该芳纶织物刚上机织造时, 发现纬纱阻断严重, 而且纬缩疵点也特别严重。织机效率只有60%左右, 针对以上情况, 作了以下几方面调整。
4 3 1 综框高度和开口量
芳纶纱毛羽相对比其它短纤纱多而长, 所以在织造的开口过程中相互纠缠, 粘连的机会多, 造成开口不清。为减少开口过程中经纱毛羽的接触机会,减少纬向阻断, 采用了不等张力开口, 从而使纬向阻断停台有了明显好转。
4 3 2后梁高度和停经架高度
由于芳纶纱条干差、毛羽多, 开口过程中, 上下层经纱张力差异大会影响开口过程中梭口的清晰度。开始采用后梁、停经架位置为0时, 上层径纱显得较松, 开口不够清晰, 纬向阻断停台较多, 同时后梭口经纱相互粘连, 造成断经疵点也较多。适当放低后梁和停经架位置, 取得了较好的效果。通过浆纱质量的提高以及织机上机工艺的调整, 织机效率从60%左右提高到90%以上, 从而提高了生产率和经济效益。
5 结 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控制等各道工序的严格把关, 优化工艺参数, 解决了阻燃纤维在纺纱、织造过程中的技术难题。经检验: 阻燃织物耐热性LOI 为33, 炭化长度55mm, 续然时间为0, 阻燃时间0. 9s等, 各项阻燃检验指标均达到GB17591- 1998阻燃织物标准要求。产品永久性阻燃效果明显, 织物强力高, 柔软舒适, 经过多次洗涤后不影响阻燃效果, 产品推向市场后赢得了消费者的欢迎, 获得了良好的经济效益。
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