CN101464452B - 一种纱线阻燃性能的测试方法及测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纱线阻燃性能的测试方法及测试设备，属于纺织工程领域。测试设备包括燃烧试验箱，燃烧试验箱内沿与燃烧试验箱的底板夹角45°方向设有试样夹，试样夹与底板之间设有点火器，试样夹中部设有镂空部分，镂空部分上侧设有支撑块，支撑块中部设有纱线夹持器，燃烧试验箱中还设有张力装置。测试方法为用纱线夹持器夹持与张力装置连接的待测纱线束，将夹好待测纱线束的试样夹放在燃烧试验箱中，用计时装置控制点火器对待测纱线束点火，测定续燃和阴燃时间，在待测纱线束夹紧状态下直接测量损毁长度。本发明对纱线阻燃性直接进行测试，与其它测试方法相关性更好，简单易行、快速准确、应用广泛、成本较低。

Description

一种纱线阻燃性能的测试方法及测试设备

技术领域

本发明涉及一种纱线阻燃性能的测试方法及测试设备，属于纺织工程领域。

背景技术

现有的纺织品阻燃性能测试大多数是对织物进行的，即先将纤维纺成纱线，再将纱线织成一定规格的织物，然后采用相应的阻燃性能测试方法测试其阻燃性。在利用各种纤维和混纺比例进行阻燃性纺织品设计时，并评判其阻燃性能时，需要先制成成织物后再测试，费时费力，且提高了成本。

目前常用的阻燃测试方法有垂直燃烧法，45°倾斜燃烧法，极限氧指数法等。其中垂直燃烧法和45°倾斜燃烧法只能测试织物的阻燃性，极限氧指数法可以测试纤维和织物的阻燃性。

现有阻燃性能测试方法的问题是：

1、垂直燃烧法和倾斜燃烧法只能用织物来进行阻燃性能测试，这就需要花费大量时间来织造织物(小样)，工序较长，费时费力，同时提高了成本。

2、极限氧指数法可用于表征纤维或织物被点燃的难易程度，但不能衡量发生火灾时的危险性。有研究表明有时氧指数高的阻燃材料在大火中比氧指数低的材料燃烧更为猛烈。氧指数试验中材料是从上面被点燃，然后火焰向下传播，这种燃烧方式与材料在实际火灾中的燃烧方式不同，其试验结果与其他燃烧性能试验结果的相关性也比较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种纱线阻燃性能的测试方法及测试设备。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种纱线阻燃性能的测试设备，包括燃烧试验箱，燃烧试验箱内沿与燃烧试验箱的底板夹角45°方向设有试样夹，试样夹与底板之间设有点火器，其特征在于，试样夹中部的镂空部分上侧设有两个支撑块，支撑块中部设有纱线夹持器，燃烧试验箱中还设有在测试过程中与待测纱线束连接的张力装置。

进一步地，所述的纱线夹持器之间的距离为200±30mm。

本发明的技术方案还提供了一种纱线阻燃性能的测试方法，其特征在于，使用如权利要求1或2所述的纱线阻燃性能的测试设备，具体步骤为：

第一步：在温度为10℃～30℃和相对湿度为15％～80％的大气条件下进行试验，点着点火器并预热1-3min，调节火焰高度使点火器顶端至火焰尖端的距离为45±1mm；

第二步：用纱线夹持器夹持与张力装置连接的待测纱线束，逆纱线捻度方向将待测纱线束加2-4个捻度，将夹好待测纱线束的试样夹放在燃烧试验箱中，使点火器顶端与待测纱线束表面距离为45±1mm；

第三步：用计时装置控制点火器对待测纱线束点火，点火时间为5-7s，开始点火至待测纱线束从燃烧试验箱中取出的时间控制在0.5-1min，测定续燃和阴燃时间，从燃烧试验箱中取出试样夹，在待测纱线束夹紧状态下直接测量损毁长度；

第四步：取同种样品的待测纱线束，重复第一步到第三步10-12次，测试结果取平均值。

进一步地，所述的第二步中待测纱线束的单纱细度T_t为T_t≤10tex、10tex<T_t≤20tex、20tex<T_t≤30tex、30tex<T_t≤40tex、40tex<T_t≤50tex、50tex<T_t≤60tex和T_t>60tex时，所用待测纱线束中的纱线根数分别为450±50、400±50、350±50、300±50、250±50、200±50和150±50，从而保证火焰尖端对纱线作用均匀充分。

所述的第二步中张力装置施加在与其连接的待测纱线束上的预加张力为：

预加张力 $\left(g\right)=1.83\sqrt{T_t\&times;n}-1.42$

其中，T_t为单纱细度，单位为tex；n为试样中纱线根数。

通过大量试验发现，纱线的燃烧性能与织物阻燃性具有一定的相关性：对于不同原料同种规格的纱线和织物，纱线阻燃性越好，其对应的织物阻燃性越好。通过对不同纱线阻燃性能的测试，采用续燃时间、阴燃时间和损毁长度三个指标能够判断纱线阻燃性能的优劣。

本发明中各测试指标的含义如下：

续燃时间：在规定的试验条件下，移开[点]火源后纱线持续有焰燃烧的时间(亦称有焰燃烧期)；阴燃时间：在规定的试验条件下，当有焰燃烧终止后，或者移开[点]火源后，纱线持续无焰燃烧的时间(亦称阴燃期)；损毁长度：在规定试验条件下，纱线损毁部分在规定方向上的最大长度。

本发明具有以下优点：

1.对纱线阻燃性直接进行测试，它比测试织物阻燃性节省时间，降低成本；

2.采用倾斜法测试纱线燃烧性能比极限氧指数法更接近实际火灾时的燃烧方式，且与其它测试方法相关性更好；

3.在原有倾斜燃烧法A法设备的基础上，更换试样夹而得到纱线阻燃性能测试设备，成本较低；

4.所得到的纱线阻燃性能指标，能更准确地判断不同纱线的阻燃性能优劣；

5.可用于判断不同纱线的阻燃性好坏或在织造前预测织物阻燃性能；

6.简单易行、快速准确、应用广泛、成本较低。

附图说明

图1为试样夹结构示意图；

图2为试样夹侧视图；

图3为纱线阻燃性能的测试设备结构示意图；

图4为实施例1中的纱线和对比例1中的织物的损毁长度曲线图；

图5为实施例2中的纱线和对比例2中的织物的损毁长度曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例1-3中皆采用如图3所示的一种纱线阻燃性能的测试设备，包括燃烧试验箱6，燃烧试验箱6内沿与燃烧试验箱6的底板7夹角45°方向设有试样夹1，试样夹1与底板7之间设有点火器2，如图1和图2所示，试样夹1中部的镂空部分上侧设有两个支撑块4，支撑块4中部设有纱线夹持器3，燃烧试验箱6中还设有在测试过程中与待测纱线束连接的张力装置5。其中，实施例1中所述的纱线夹持器3之间的距离为170mm，实施例2中所述的纱线夹持器3之间的距离为230mm，实施例3中所述的纱线夹持器3之间的距离为200mm。

试样夹1为一块厚2.0mm，长宽为500mm×230mm的不锈钢板，其镂空部分尺寸为250mm×150mm，在试样夹1宽度方向支撑块4可以进行微调，以保证火焰对准纱线。

实施例1

一种测试细度为48tex，捻度为50捻/10cm的芳砜纶纯纺纱与芳砜纶/高强涤纶混纺纱的阻燃性能的方法，具体步骤为：

第一步：在温度为10℃和相对湿度为15％的大气条件下进行试验，点着点火器2并预热1min，调节火焰高度使点火器2顶端至火焰尖端的距离为46mm；

第二步：用纱线夹持器3夹持与张力装置5连接的待测纱线束，夹持器3的夹持长度为170mm，逆纱线捻度方向将待测纱线束加2个捻度，将夹好待测纱线束的试样夹1放在燃烧试验箱6中，使点火器2顶端与待测纱线束表面距离为46mm；

第三步：用计时装置控制点火器2对待测纱线束点火，点火时间为5s，开始点火至待测纱线束从燃烧试验箱6中取出的时间控制在1min，测定续燃和阴燃时间，从燃烧试验箱6中取出试样夹1，在待测纱线束夹紧状态下直接测量损毁长度；

第四步：取同种样品的待测纱线束，重复第一步到第三步10次，测试结果取平均值。

所述的第二步中张力装置施加在与其连接的待测纱线束上的预加张力为199g。

芳砜纶纯纺纱与芳砜纶/高强涤纶混纺纱阻燃性能测试结果见下表：

 

原料	根数/根	续燃时间/s	阴燃时间/s	损毁长度/mm
					芳砜纶	250	0.78	1.7	40.17
芳砜纶/高强涤纶(90/10)	250	1.45	0.67	43.83
					芳砜纶/高强涤纶(80/20)	250	3.28	0.1	56.5

对比例1

利用实施例1中阻燃纱线织制方平织物，采用45°倾斜法A法测试织物的阻燃性能，结果如下表：

 

原料	经纱密度/根/10cm	纬纱密度/根/10cm	续燃时间/s	阴燃时间/s	损毁长度/mm
						芳砜纶	240	220	0	0	51.2
芳砜纶/高强涤纶(90/10)	240	220	0	0	54.6

 

芳砜纶/高强涤纶(80/20)

240

220

0.9

0

62.1

实施例1中的纱线和对比例1中的织物的损毁长度如图4所示，图中横轴为高强涤纶比例，单位为％，纵轴为损毁长度，单位为mm，曲线8为纱线损毁长度曲线，曲线9为织物损毁长度曲线。

由上述图、表可以看出，纱线阻燃性能与其对应织物阻燃性能是很相关的，纱线阻燃性能好，织物阻燃性能较好。由于织物结构紧密，续燃、阴燃时间比纱、线要少，损毁长度也较小，但它们的趋势是一致的，完全可以通过纱、线来判断其织物的阻燃性能。

实施例2

一种测试细度为48tex，捻度为50捻/10cm，芳砜纶纯纺纱与芳砜纶/阻燃粘胶混纺纱的阻燃性能的方法，具体步骤为：

第一步：在温度为30℃和相对湿度为80％的大气条件下进行试验，点着点火器2并预热3min，调节火焰高度使点火器2顶端至火焰尖端的距离为44mm；

第二步：用纱线夹持器3夹持与张力装置5连接的待测纱线束，夹持器的夹持长度为230mm，逆纱线捻度方向将待测纱线束加4个捻度，将夹好待测纱线束的试样夹1放在燃烧试验箱6中，使点火器2顶端与待测纱线束表面距离为44mm；

第三步：用计时装置控制点火器2对待测纱线束点火，点火时间为7s，开始点火至待测纱线束从燃烧试验箱6中取出的时间控制在0.5min，测定续燃和阴燃时间，从燃烧试验箱6中取出试样夹1，在待测纱线束夹紧状态下直接测量损毁长度；

第四步：取同种样品的待测纱线束，重复第一步到第三步12次，测试结果取平均值。

所述的第二步中张力装置施加在与其连接的待测纱线束上的预加张力为199g。

芳砜纶纯纺纱与芳砜纶/阻燃粘胶混纺纱阻燃性能测试结果见下表：

 

原料	根数/根	续燃时间/s	阴燃时间/s	损毁长度/mm
					芳砜纶	250	0.78	1.7	40.17
芳砜纶/阻燃粘胶(80/20)	250	0.3	0.6	41.5

 

芳砜纶/阻燃粘胶(60/40)

250

0

0.3

42.67

对比例2

利用实施例2中阻燃纱线织制方平织物，采用45°倾斜法A法测试织物的阻燃性能，芳砜纶纯纺织物与芳砜纶/阻燃粘胶混纺织物阻燃性能测试结果见下表：

 

原料	经纱密度/根10cm	纬纱密度/根10cm	续燃时间/s	阴燃时间/s	损毁长度/mm
						芳砜纶	240	220	0	0	51.2
芳砜纶/阻燃粘胶(80/20)	240	220	0	0	53.1
						芳砜纶/阻燃粘胶(60/40)	240	220	0	0	54.8

实施例2中的纱线和对比例2中织物的损毁长度如图5所示，图中横轴为阻燃粘胶比例，单位为％，纵轴为损毁长度，单位为mm，曲线10为纱线损毁长度曲线，曲线11为织物损毁长度曲线。

由上述图、表可以看出，纱线续燃、阴燃时间小于1.7s时，织物不存在续燃、阴燃现象，纱线损毁长度越短，其对应的织物损毁长度也短，阻燃性能也就越好。纱线的损毁长度与其对应织物的损毁长度的趋势是一致的，纱线阻燃性能与其对应织物阻燃性能具有相关性，可以通过纱线来判断其织物的阻燃性能。

实施例3

一种测试不同细度阻燃涤纶纯纺纱的阻燃性能的方法，具体步骤为：

第一步：在温度为200℃和相对湿度为50％的大气条件下进行试验，点着点火器2并预热2min，调节火焰高度使点火器2顶端至火焰尖端的距离为45mm；

第二步：用纱线夹持器3夹持与张力装置5连接的待测纱线束，夹持器的夹持长度为200mm，逆纱线捻度方向将待测纱线束加3个捻度，将夹好待测纱线束的试样夹1放在燃烧试验箱6中，使点火器2顶端与待测纱线束表面距离为45mm；

第三步：用计时装置控制点火器2对待测纱线束点火，点火时间为6s，开始点火至待测纱线束从燃烧试验箱6中取出的时间控制在0.75min，测定续燃和阴燃时间，从燃烧试验箱6中取出试样夹1，在待测纱线束夹紧状态下直接测量损毁长度；

第四步：取同种样品的待测纱线束，重复第一步到第三步11次，测试结果取平均值。

对于纱线细度为10tex的纱线束，所述的第二步中张力装置施加在与其连接的待测纱线束上的预加张力为121g。对于纱线细度为60tex的待测纱线束，所述的第二步中张力装置施加在与其连接的待测纱线束上的预加张力为172g。

阻燃涤纶纯纺纱阻燃性能测试结果如下表：

 

细度/tex	根数/根	续燃时间/s	阴燃时间/s	损毁长度/mm
					10	450	2.3	1.9	68.5
60	150	2.6	2.1	68.8

对比例3

利用实施例3中阻燃纱线织制方平织物，采用45°倾斜法A法测试织物的阻燃性能，阻燃涤纶纯纺织物阻燃性能测试结果如下：

 

纱线细度/tex	经纱密度/根10cm	纬纱密度/根10cm	续燃时间/s	阴燃时间/s	损毁长度/mm
						10	240	220	0.3	0	78.2
60	240	220	0.4	0.1	79.8

对于同种原料的阻燃纱线，其细度对阻燃性能有一定的影响，但不是很大：纱线越细，阻燃性能越好，表现为续燃、阴燃时间较短，损毁长度较小。由实施例3和对比例3对比可知，纱线阻燃性能越好，其对应的织物阻燃性能也越好，说明纱线与其对应的织物阻燃性能具有相关性。表现为当纱线续燃、阴燃时间≥2s时，织物产生续燃、阴燃现象；纱线损毁长度越大，其对应的织物损毁长度也越大。细度对阻燃性能的影响约10％，所以，用同样细度的纱来预测织物的阻燃性能可望得到更好的精度，而不同细度的纱预测的精度，作为快速测试的结果，也是基本能接受的。

Claims (5)

1.一种纱线阻燃性能的测试设备，包括燃烧试验箱(6)，燃烧试验箱(6)内沿与燃烧试验箱(6)的底板(7)夹角45°方向设有试样夹(1)，试样夹(1)与底板(7)之间设有点火器(2)，其特征在于，试样夹(1)中部的镂空部分上侧设有两个支撑块(4)，支撑块(4)中部设有纱线夹持器(3)，燃烧试验箱(6)中还设有在测试过程中与待测纱线束连接的张力装置(5)。

2.如权利要求1所述的一种纱线阻燃性能的测试设备，其特征在于，所述的纱线夹持器(3)之间的距离为200±30mm。

3.一种纱线阻燃性能的测试方法，其特征在于，使用权利要求1所述的纱线阻燃性能的测试设备，具体步骤为：

第一步：在温度为10℃～30℃和相对湿度为15％～80％的大气条件下进行试验，点着点火器(2)并预热1-3min，调节火焰高度使点火器(2)顶端至火焰尖端的距离为45±1mm；

第二步：用纱线夹持器(3)夹持与张力装置(5)连接的待测纱线束，逆纱线捻度方向将待测纱线束加2-4个捻度，将夹好待测纱线束的试样夹(1)放在燃烧试验箱(6)中，使点火器(2)顶端与待测纱线束表面距离为45±1mm；

第三步：用计时装置控制点火器(2)对待测纱线束点火，点火时间为5-7s，开始点火至待测纱线束从燃烧试验箱(6)中取出的时间控制在0.5-1min，测定续燃和阴燃时间，从燃烧试验箱(6)中取出试样夹(1)，在待测纱线束夹紧状态下直接测量损毁长度；

第四步：取同种样品的待测纱线束，重复第一步到第三步10-12次，测试结果取平均值。

4.如权利要求3所述的一种纱线阻燃性能的测试方法，其特征在于，所述的第二步中待测纱线束的单纱细度T_t为T_t≤10tex、10tex＜T_t≤20tex、20tex＜T_t≤30tex、30tex＜T_t≤40tex、40tex＜T_t≤50tex、50tex＜T_t≤60tex和T_t＞60tex时，所用待测纱线束中的纱线根数分别为450±50、400±50、350±50、300±50、250±50、200±50和150±50。

5.如权利要求3所述的一种纱线阻燃性能的测试方法，其特征在于，所述的第二步中张力装置(5)施加在与其连接的待测纱线束上的预加张力为：

其中，T_t为单纱细度，单位为tex；n为试样中纱线根数。

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