CN110791867A - 一种阻燃针织物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃针织物及其制备和应用，织制不同组织结构和不同横机度目的陶瓷纤维针织物，通过实验测试结果表明，在260±5℃环境下，织物尺寸变化率都不超过2.5％，形态稳定，表面无明显变化；阴燃时间≤5s，织物损毁长度≤15mm，无碳化、熔滴现象，但是不同组织结构还是存在较大差异。对于不同组织结构的织物，厚度越大，克重越大，织物的透气性越差，其阻燃性能越好；对于线圈密度越大的针织物，线圈排列越紧密，织物透气性越差，其阻燃性能越好。为陶瓷纤维针织物作为防火毯或灭火毯的应用开拓了市场性，同时制备方法简单，且材料便宜，具有节约成本的优点。

Description

一种阻燃针织物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及阻燃针织物技术领域，特别是指一种阻燃针织物及其制备方法和应用。

背景技术

伴随着经济的快速发展，在日常生活中，特别是工业环境中，易燃品、助燃品的使用频率越来越高，火灾发生的频率也较为频繁，例如，在日常生活中由于吸烟者乱扔烟头点燃窗帘引起的室内火灾、2015年天津港“8.12特大火灾”等。人们常采用的防火工具多为灭火器，然而灭火器一般具有三年的时效，而且在灭火之后会残留大量的干粉，需要进一步清理。水基型灭火器在针对家电的火情时有导电的可能。相对于灭火器，防火毯主要是通过覆盖火源、阻隔空气进行灭火，所以不论何种火情，均可使用。而且，在遇到险情时，人们也可以通过披盖防火毯进行逃生。

人们常用的防火毯或灭火毯多为石棉制得，或者是由一些高性能的防火纤维材料制成，比如玻璃纤维、陶瓷纤维等，不仅制备工艺复杂，且成本较高，不利于日常生活的使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种阻燃针织物及其制备方法和应用，用于克服现有技术中的防火毯或灭火毯的全部或者部分不足。

基于上述目的本发明提供的一种阻燃针织物，所述阻燃针织物的组织结构为平针组织、罗纹组织、双反面组织、集圈组织或移圈组织，线圈密度100～120度目。

可选的，所述阻燃针织物是采用陶瓷纤维纱线编制而成。

一种阻燃针织物的制备方法，包括如下步骤：

在软件中绘制织物编织图，运行无误后将编织图导入到针织电脑中；

量取经纱数，然后将经纱放在整经板上整理好，在需要使用的纱嘴上更换成使用的纱线并设置度目数；然后通过穿综、穿筘整理后，把机头复位，开始打行定，行定打完后开始织物的正式编织，编织完成后再打一段行定，待完全离开卷布辊后剪下。

可选的，所述穿综的综框数量为16个，每一片综框在一个循环中使用一次，每次只用一个综丝穿经纱。

可选的，所述穿筘采用一入一筘。

可选的，所述穿筘的筘号为65。

可选的，所述阻燃针织物的编幅为52。

一种阻燃针织物的制备方法的应用，应用于防火毯或灭火毯。

从上面所述可以看出，本发明提供的一种阻燃针织物及其制备和应用，织制不同组织结构和不同横机度目的陶瓷纤维针织物，通过实验测试结果表明，在260±5℃环境下，织物尺寸变化率都不超过2.5％，形态稳定，表面无明显变化；阴燃时间≤5s，织物损毁长度≤15mm，无碳化、熔滴现象，但是不同组织结构还是存在较大差异。对于不同组织结构的织物，厚度越大，克重越大，织物的透气性越差，其阻燃性能越好；对于线圈密度越大的针织物，线圈排列越紧密，织物透气性越差，其阻燃性能越好。为陶瓷纤维针织物作为防火毯或灭火毯的应用开拓了市场性，同时制备方法简单，且材料便宜，具有节约成本的优点。

附图说明

图1为本发明实施例平针组织线圈示意图；

图2为本发明实施例罗纹组织线圈示意图；

图3为本发明实施例双反面组织线圈示意图；

图4为本发明实施例集圈组织线圈示意图；

图5为本发明实施例移圈组织线圈示意图；

图6为本发明实施例热稳定性测试前后的织物图。

具体实施方式

为下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

陶瓷纤维是一种具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小、耐机械震动等优点的纤维状轻质耐火材料，由于优良的耐火性能。陶瓷纤维的直径在2到5μm之间，长度在30到250mm之间。在显微镜下其外观呈光滑的圆柱形，纤维横截呈圆形，微观结构下具有较高的孔隙率，通常情况下大于90％，孔径比和比表面积较大。由于这种特殊的结构，陶瓷纤维孔中充满了大量的空气，这使得其具有良好的隔热效果。经过测试得知，陶瓷纤维的内部是由固体纤维和空气组成的混合结构，而这种结构都是连续存在于纤维之中的，即固体纤维和空气交替排列，并构成连续骨架。由于陶瓷纤维孔隙率、孔径比和比表面积都较高，故其纤维制品才会表现出较高的隔热性能以及较小的体积密度，这种特殊的性能也有利于其推广使用。

为了解决现有技术中防火毯或灭火毯的成本高，制备工艺复杂的问题，本发明一种阻燃针织物，所述阻燃针织物的组织结构为平针组织、罗纹组织、双反面组织、集圈组织或移圈组织，线圈密度100～120度目。

同时提供一种阻燃针织物的制备方法，包括如下步骤：

在软件中绘制织物编织图，运行无误后将编织图导入到针织电脑中；

量取经纱数，然后将经纱放在整经板上整理好，在需要使用的纱嘴上更换成使用的纱线并设置度目数；然后通过穿综、穿筘整理后，把机头复位，开始打行定，行定打完后开始织物的正式编织，编织完成后再打一段行定，待完全离开卷布辊后剪下。

通过织制不同组织结构和不同横机度目的陶瓷纤维针织物，来研究陶瓷纤维织物的防火性能。

纱线的结构性能和外观特征是决定织物性能和外观的重要因素，所以，在进行织造前，对陶瓷纱线进行如下性能测试。

1、纱线的线密度测试

测试前将陶瓷纤维试样暴露在标准大气中24h，使其质量变化不大于0.1％。然后取出试样，量取10m纱线，用天平称出重量(精确到0.01g)，重复测量10次，取平均值。通过计算得陶瓷纤维纱线的线密度为1407tex。

纱线的线密度大小影响着织物的性能。织物的风格、用途和物理机械性能都由其决定。陶瓷纤维纱线的线密度较大，编织较困难。

2、纱线的拉伸断裂性能测试

(1)原理，采用恒速伸长(CRE)强度测试仪，即在两端夹持的情况下，测试单根纱线，由原长被拉伸直至断裂，测试仪的液晶屏上会自动显示相关的拉伸断裂指标。

(2)试验条件，夹持长度(夹距)：取500mm；拉伸速度：取拉伸速度为500mm/min，采用每分钟100％伸长的恒定拉伸速度；预加张力：取10士1cN/tex

(3)通过对实验数据的分析计算，得出陶瓷纤维纱线的断裂强力为1824cN，断裂伸长为10.86mm，断裂伸长率为2.17％。陶瓷纤维纱线的断裂强力较高，断裂伸长率较小，故在织造时纱线容易断裂，需要适当降低好机头的移动速度。

3、纱线的毛羽测试

(1)原理：根据光电原理，在纱线通过光电检测区时，若毛羽长度大于设定的数值，将会阻挡投射光束，这时就会在光电传感器产生信号并计数。纱线一周都有毛羽，而该仪器只能测试一侧的毛羽，故实际数值并不表示毛羽数值。研究发现，它与纱线的实际毛羽成正比。本次测试结果用“毛羽指数”来表示，即一根纱线在单位长度上的毛羽累积数。

(2)参数设置：纱线片段长度设置为10m，有害毛羽长度设置为2mm，预加张力设置为0.5±0.1cN/tex，测试速度设置为30m/min，测试20个片段。

(3)测量结果如表1所示，由表1可知陶瓷纤维纱线的毛羽很少，对织造产生影响的有害毛羽为零，故纱线毛羽对织造不会产生影响。

表1毛羽长度根数记录

本发明一种阻燃针织物，所述阻燃针织物的组织结构为平针组织、罗纹组织、双反面组织、集圈组织或移圈组织，线圈密度100～120度目，组织线圈示意图如图1～5所示。

本发明实施例提供的一种阻燃针织物的制备方法，包括如下步骤：

①绘制编织图

在knitCAD软件中绘制平针织物编织图，运行无误后将编织图复制到U盘中，再导入到针织电脑横机中，在横机中打开编织图。

②更换纱线

在需要使用的纱嘴上更换成自己使用的纱线(通常1号纱嘴是用来放置废纱的，用于打行定)。

③参数设定

纱嘴选择1号和3号，度目设置为110。

④在正式编织之前，需要把机头复位，然后开始打行定(针织物易脱散，所以为了避免织物脱散，需要先用废纱织一段织物，通常采用罗纹组织)。行定打完后开始织物的正式编织，编织完成后再打一段行定，待完全离开卷布辊后剪下即可。

⑤编织罗纹织物、双反面织物、集圈织物、移圈织物方法同上；编织不同度目的平针织物时，只需将度目设置成100、105、110、115、120五组即可。

(2)机织平纹织物的编织

①在SGA598半自动织机上织造平纹组织。织造过程分为五个步骤，即开口、引纬、打纬、卷取和送经。开口过程是由织机控制的，其余过程都是人工手动控制的。

②整经：量取算好的经纱数，然后将经纱放在整经板上整理好。

③穿综：本文选择的综框数量为16个。每一片综框在一个循环中使用一次，每次只用一个综丝穿经纱。

④穿筘：陶瓷纤维纱易摩擦起毛，本实验采用一入一筘。

⑤织造：首先导入平纹组织的上机图，然后梳理经纱并固定两端，以防止织造过程中经纱松弛和张力不均匀。引纬时要保证纬纱间距不能相差太大，打纬时强度的大小要适当。

使用的仪器设备为龙星牌LXC-252SC型电脑横机。它是由常熟市金龙机械有限公司生产的一种多级选针式电脑横机。型号：LXC—252SC，机号：12G，编幅：52。SGA598型半自动织样机，筘号为65。

对织造的针织物进行如下性能测试

1、厚度测试

织物厚度是指织物正面与反面之间的垂直距离，本次试验的测定标准(国标GB/T3820-1997纺织标准制品厚度)，各种规格织物各测3次。

2、克重测试

所用试样面积大小为100mm x 100mm，故用剪刀裁取即可每种织物试样需要3块，对各块织物进行称重，读数精确到0.1g，数据处理所用到的计算公式如下：

式中m：平方米克重，单位g/m²；g：试样重量，单位g；l：试样长，单位cm；b：试样宽，单位cm。

3、透气性测试

有效测试部分的面积为20cm2，故试样的面积应大于20cm2。实验仪器为YG461型织物中压透气量测试仪。对上述三个基本性能测试结果如下表2所示。

表2针织物基本性能

由上表可知罗纹组织的织物厚度最大，平纹组织织物厚度最小。罗纹组织织物的平方米克重最大，平纹组织织物平方米克重最小。移圈组织的织物透气性最好，平纹组织的织物透气性最差。

4、线圈密度测试

采用移动式织物密度镜法，使用移动式织物密度镜，测定织物横向或纵向一定长度内(5cm)的纱线根数，折算至10cm长度内的纱线根数。若其始点位于两根纱线中间，终点位于最后一根纱线上，不足0.25根的不计，0.25～0.75根作0.5根计，0.75根以上计。结果如表3所示。

表3不同度目平针织物线圈密度

由上表可知电脑横机编织时度目越大，纱线成圈时的线圈长度越大，织物横密越小，对纵密几乎没有影响。

5、热稳定性能测试

按照GA 1205-2014《灭火毯》灭火毯的热稳定性能要求，测试织物的热稳定性，试验采用B1600-60型号的马弗炉。将尺寸约为80mm×80mm的试样置于恒定高温环境中，放置一定的时间，取出试样，在规定时间内测定试样尺寸并与处理前的试样尺寸相比较，求试样前后尺寸的变化。测试数据按以下公式计算，

式中P：试样尺寸变化率，单位％；D0：加热处理前试样尺寸，单位mm；D1：加热处理后试样尺寸，单位mm。

尺寸变化率结果如表4所示。

表4不同组织结构织物的尺寸变化率(％)

标准要求按照GA 1205-2014《防火毯》，试样经过260士5℃热处理后，试样经纬向尺寸变化率≤10％，试样形态稳定，表面无明显变化，无软化现象。

织物经过260士5℃热处理后，织物尺寸变化均小于2.5％，六种组织尺寸变化不大，试样形态稳定，表面无明显变化，无软化现象，试样既没有发生卷曲也没有出现显色变化，如图6所示(a-处理前，b-处理后)。陶瓷纤维纱热稳定性较好。

6、阻燃性能测试

采用的是垂直燃烧法，在规定的条件下，织物的燃烧和损毁状况。本试验参照国标GB/T5455-2014纺织品燃烧性能标准，测定续燃、阴燃时间以及损毁长度。裁剪尺寸约为300mm×80mm的试样，避开布边及布疵。按照GB/T 5455-2014纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定，试样续燃时间≤0s、无熔融、滴落现象，织物损毁长度≤100mm。测试结果如表5～6所示。

表5不同组织结构织物的阻燃性能

由表5可以看出，针织物组织结构对阻燃性能的影响，主要通过对织物厚度、织物克重及织物透气性的影响来实现的。织物厚度主要在1.42mm～3.04mm之间。织物厚度与其组织结构、线密度、线圈在织物中的弯曲程度等因素相关。织物中厚度最小的是平纹，其平均损毁长度也是最小的，仅0.7cm；而织物中厚度最大的是罗纹，其平均损毁长度为0.8cm，而在这两者之间，织物厚度与织物平均损毁长度呈波动关系。织物克重最大的是罗纹组织，其透气性在针织物中最差，平均损毁长度为0.8cm。

表6不同度目平针组织织物的阻燃性能

由表6可以看出，度目为110的平针织物的平均损毁长度最大，其线圈密度为4260；度目为120的平针织物的线圈密度最小，其平均损毁长度为1.0cm。从数据关系中可以看出，当线圈密度越小时，织物的平均损毁长度越大。这是因为线圈密度越大，织物中纱线成圈的次数越频繁，纱线间挤压的越厉害，纤维间的空隙就越小，造成织物透气性差，氧气可及性低，燃烧困难。例如度目为100的平针织物，其成圈次数最为频繁，线圈密度较大，所以其透气性较低，燃烧较困难，最终其损毁长度较低。

通常情况下，随着织物单位面积质量的增大，燃烧时所需要的氧气增多，而燃烧物周围所能提供的氧气浓度变化不大，造成氧气相对不足，会影响织物的燃烧，所以当织物单位面积质量越大，其燃烧性能越差。但表中平均损毁长度最长的是移圈组织织物，并不是平方米克重最小的平纹织物，而平纹织物的损毁长度反倒是最小，这主要与移圈组织织物存在孔眼，透气量较大有关。由此可见织物的阻燃性并不是完全随织物克重的增加而变得更好，还与织物的透气量等因素明显相关。罗纹组织织物的厚度最大，克重也最大，透气量在针织物中最小，平均损毁长度也最小，所以罗纹织物的阻燃性能最好。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阻燃针织物，其特征在于，所述阻燃针织物的组织结构为平针组织、罗纹组织、双反面组织、集圈组织或移圈组织，线圈密度100～120度目。

2.根据权利要求1所述的阻燃针织物，其特征在于，所述阻燃针织物是采用陶瓷纤维纱线编制而成。

3.一种阻燃针织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在软件中绘制织物编织图，运行无误后将编织图导入到针织电脑中；

量取经纱数，然后将经纱放在整经板上整理好，在需要使用的纱嘴上更换成使用的纱线并设置度目数；然后通过穿综、穿筘整理后，把机头复位，开始打行定，行定打完后开始织物的正式编织，编织完成后再打一段行定，待完全离开卷布辊后剪下。

4.根据权利要求3所述的阻燃针织物的制备方法，其特征在于，所述穿综的综框数量为16个，每一片综框在一个循环中使用一次，每次只用一个综丝穿经纱。

5.根据权利要求3所述的阻燃针织物的制备方法，其特征在于，所述穿筘采用一入一筘。

6.根据权利要求3所述的阻燃针织物的制备方法，其特征在于，所述穿筘的筘号为65。

7.根据权利要求3所述的阻燃针织物的制备方法，其特征在于，所述阻燃针织物的编幅为52。

8.一种阻燃针织物的制备方法的应用，其特征在于，应用于防火毯或灭火毯。

Images