CN86108491A - 纺织材料的改进 - Google Patents

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Abstract

一种纺织材料，至少由三种组分混合，其中第一种和第二种是易燃的，而第三种是非易燃的。上述的第一种和第二种易燃组分占总组分的50—70％，其中的一种易燃组分至少占总组分的15％，由于组分的这种相互关系，使得纺织材料具有延迟燃烧性。另外，通过控制上述组分之间的相互关系，由此制得的纺织材料除具有延迟燃烧性外，还可具有预定的湿度特性，其耐磨性与棉相同或更好，且其印染方法和100％棉的印染方法相同。

Description

本发明是关于纺织材料，更具体地说，是关于阻燃纺织材料，该材料特别适宜在发生火灾危险这种不良环境下使用。
为了进一步理解本发明，对纺织材料所涉及的阻燃性能的问题，提出一个完全不同的研究方法。这种纺织材料能较好地用于各种环境，且具有一种或一种以上的阻燃性能，例如：用这种纺织材料织成的织物，具有良好的阻燃性能，保证穿戴者的安全或生存同样被认为是很重要的。
可能出现这种情况，例如：当部队使用时，对步兵全体人员不仅存在热和燃烧的危险，而且使用者的安全和生存极大地取决于对可能出现的危险情况各自地调节能力和调节的适宜性。
鉴于这些原因，织物必须使穿戴者感到尽可能舒适，因此其它因素如织物的吸湿性和透气性就变得很重要了，当遇到工作负荷和环境经常变化的情况下，织物必须有利于人体的温度调节。
然而，织物要保护人体能经受如下雨和降温等的气候变化。例如：在某些使用情况下，军队用的织物也必须能够保护全体官兵不易被发现或识别。因此，织物上必须尽可能地印有图案，例如：通过印制织物来达到伪装的目的。
实际上，应当明白，织物必须具有优良的耐穿性，也就是说，织物不应磨损太快，这就意味着，在其它的物质中，组成织物的纤维必须具有良好的耐磨性。
此外，根据本发明的纺织材料与较通常使用的阻燃纺织材料相比，不能太贵。
关于上述的其它常规的织物纺织因素，易燃性因素，虽然是最重要的因素之一，但是一般认为，不最优先考虑。
在本说明书中，易燃性是由英国标准说明书BS    NO    5438和英国标准说明书BS    NO    3119中所说明的着火点试验的术语所定义的。BS    NO    5438：-用于将纺织物垂直定向放置，并将织物用小火点燃的可燃性试验方法;BS    NO    3119：-用于防火材料的试验方法。BS    NO    5438中的建议包括在被试材料的表面点火，而BS    NO    3119中的建议包括在被试材料的边缘点火。
就此而论，点燃的定义为：在点着的火焰熄灭之后，织物在一秒中或更长的时间内燃烧。对于一些材料，在其表面所需要的点火燃烧时间如下：
100%棉花    点火燃烧时间小于1.5秒
100%聚酰胺    点火燃烧时间为3.5秒
100%聚酯    点火燃烧时间小于1.5秒
100%羊毛    点火燃烧时间为5.7秒
根据BS    5438的规定，上述材料被认为是易燃的。因此，如果点火10秒钟的话，它们都将燃烧。在表面点火10秒钟之后，如果材料确定不燃烧的话，那么，根据BS    5438中的规定，这种材料可称为非易燃材料。
人们发现，如果按照BS    NO    5438中被称为非易燃的这类织物是按照BS    3119的建议试验的话，即在织物的边缘点火燃烧（在这里有大量的氧气）就可能点着。因此，根据本申请指出的，这类织物就不能认为完全是非易燃性的。
因此，在实践中，生产非易燃性织物的重要因素常常与所希望的常规纺织品性能或如吸湿性、耐磨性和可印染性等方面的性能相矛盾。在本申请中，提出了这种常规的纺织品性能或与纺织材料的易燃性相关的和能选择控制上述矛盾大小的其它进一步性能的组合，这种进一步的性能就是所谓的“延迟燃烧性”。
根据BS    5438，如果在织物表面点火，燃烧时间为10秒或10秒以上，但没有点燃，或者根据BS    3119，如果在织物的边或末端点火，用了12秒的时间，可认为这些织物是“延迟燃烧性材料”。
总的说来，本发明提供的纺织材料至少是三种组分的混合。其中第一、二种组分是易燃的，用量为总组分的50～75%，易燃组分中的一种其用量至少为总组分的15%。第三种组分是非易燃的。由于组分的这种相互关系，使得本发明的纺织材料具有延迟燃烧的特性。
这种纺织材料最好是由30%棉纤维、40%的接近棉纤维细度（1.4-2.2分特/38～40mm）的阻燃粘胶人造丝纤维或接近棉纤维细度的改性丙烯腈纤维或接近棉纤维细度（1.4～2.2分特/38～40mm）的阻燃聚酯纤维和30%的接近棉纤维细度（1.4～2.2分特/38～40mm）的聚酰胺纤维构成的特殊均匀混合物。
人们已惊奇和意外地发现，把第三种易燃纤维与充分混合的两种纤维（其中之一是易燃纤维，而另一种是不易燃纤维，这种混合的纤维没有“延迟燃烧性”）进行充分混合，结果形成具有“延迟燃烧性”的充分混合的纤维。
实际上，布料易燃性的“延迟燃烧性”给予穿着者相当长的时间，使其能够从着火的危险环境中逃脱出来（与没有“延迟燃烧性”的常规易燃的布料相比）。
为进一步证实“延迟燃烧性”，将含各种纤维混合的许多织物加工成样品织物。对本发明的目的来说，每种样品织物包含一种平纹组织，在这种平纹组织中，用织布机织时，经线和纬线都是每平方厘米24根。此外，保持纱的直径（cf    0.256mm）恒定，以保证每一织物相同的密度。对于混合物，注意形成样品的这种方式和样品指定重量的变化是有利的。
根据上述英国标准BS    NO    5438和BS    NO    3119，对A到K的所有样品进行检查和试验，此外，还研究吸湿性和耐磨性。在下面一些表中平板磨擦数据表示根据ASTM    D    1175.33至42（cs-17转），在250转以后，调节1Kg负载在经线和纬线方向上的试验结果。在20℃相对湿度为65%时测量材料的恢复吸湿性。最大蒸发速度定义如下：最大蒸发速度表明了样品的吸湿特性与棉花吸湿特性之间的关系，而且，样品G、H、J和K在BS    NO    5438条件下，时间增加15秒，进行附加试验，但易燃性参数保持不变。
样品A
材料CO（100%精梳棉）
纱支数（Tex）    53.6
B.S3119结果    易燃
B.S5438结果    易燃
易燃性参数    易燃
平板磨擦    29%
断裂
回潮率    6.1%
最大蒸发速度    3.8g/小时
观察    评议
样品B
材料FR（阻燃粘胶人造丝1.7分特/38mm    Lenzing    A.G澳大利亚生产）
纱支数（Tex）    52.7
B.S.3119结果    非易燃
B.S.5438结果    非易燃
易燃性参数    非易燃
平板磨擦    63%
断裂    断裂
回潮率    8.4%
最大蒸发速度    4.3克/小时
观察、评议
样品C
材料MOD（改性丙烯腈1.7分特/38mm意大利SNIA-Viscose生产）
纱支数（Tex）    39.9
B.S3119结果    非易燃
B.S.5438结果    非易燃
易燃性参数    非易燃
平板磨擦    69%
断裂    断裂
回潮率    1.6%
最大蒸发速度    4.9克/小时
观察    阴燃
样品D
材料PA（聚酰胺-尼龙6.6，1.7分特/38mm西德Rhodia    A.G生产）
纱支数（Tex）    39.9
B.S3119结果    易燃
B.S    5438结果    易燃
易燃性参数    易燃
平板磨擦    22%
断裂
回潮率    3.7%
最大蒸发速度    4.5克/小时
观察    数滴
样品E
材料CO/FR    50/50%
纱支数（Tex）    53.2
B.S    3119结果    易燃
B.S    5438结果    易燃
易燃性参数    易燃
平板磨擦
断裂
回潮率
最大蒸发速度
观察
样品F
材料CO/MOD    50/50%
纱支数（Tex）    46.8
B.S.3119结果    非易燃
B.S.5438结果    易燃
易燃性参数    易燃
平板磨擦
断裂
回潮率
最大蒸发速度
观察
样品G
材料CO/FR/PA    33.3/33.3/33.3%
纱支数（Tex）    48.4
B.S    3119结果    易燃
B.S    5438结果    非易燃
易燃性参数    延迟燃烧性
平板磨擦    21%
断裂    不
回潮率
最大蒸发速度
观察
样品H
材料CO/MOD/PA    33.3/33.3/33.3%
纱支数（Tex）    44.4
B.S    3119结果    易燃
B.S    5438结果    非易燃
易燃性参数    延迟燃烧性
平板磨擦    19%
断裂    不
回潮率    4.1%
最大蒸发速度    4.5克/小时
观察
样品J
材料CO/FR/PA    30/40/30%
纱支数（Tex）    49.2
B.S    3119结果    易燃
B.S    5438结果    非易燃
易燃性参数    延迟性燃烧
断裂    不
平板磨擦    20%
回潮率    6.4%
最大蒸发速度    3.5克/小时
观察
样品K
材料CO/FR/MOD/PA    30/20/20/30%
纱支数（Tex）    49.2
B.S    3119结果    易燃
B.S    5438结果    易燃
易燃性参数    延迟性燃烧
平板磨擦    10%
断裂    不
回潮率    4.9%
最大蒸发速度    4.1克小时
观察
关于样品A至K给出的数据意义粗略地解释如下。人们将看到易燃组分和非易燃组分混合得到一种易燃材料。反之，如果把第三种可燃组分很惊奇地加到这两个组分中的任何一个中，得到的是具有“延迟燃烧性”的材料。例如：如果把点燃时间为3.5秒的聚酰胺纤维加到一种含50%棉和50%阻燃粘胶人造纤维的混合纤维中去，其结果混合纤维的组分为33.3%棉。33.3%阻燃粘胶人造丝纤维和33.3%聚酰胺纤维，得到的混合纤维的点燃时间意外地提高到15秒以上。在样品J的情况下，即含30%棉、30%聚酰胺纤维和40%阻燃粘胶人造丝纤维混合纤维成份，其结果十分惊奇，得到的织物点燃时间在15秒以上，且没有断裂或阴燃。
人们惊奇地发现，如果把点燃时间小于15秒的棉加到一个混合纤维中去，得到了组成为33.3%棉纤维，33.3%聚酰胺纤维和33.3%改性丙烯腈纤维的混合纤维，该混合物的点燃时间意外地提高到了15秒以上，且不断裂或阴燃。
用已知的可燃的纺织材料企图得到尽可能高的易燃性能是历史上的需要。实际上，这种直接的结论是这类材料的使用者对象吸湿性和耐磨性等之类的其它的重要因素几乎不能控制。然而，用按照本发明生产的具有“延迟燃烧性”的材料没有降低有效的保护，就可能减轻或减少易燃性的绝对值，并且配方织物具有使用者更能接受的性能如湿度的控制，耐磨性等等。保持着所希望的“延迟燃烧性”。
人们也已经知道，在纺织技术中，把各种纤维进行组合以得到一种性能的组合，不总是一个简单的算术问题。这是因为除了“最弱的连接因素”外，可能出现意外的结果。
众所周知，不同的纺织纤维（天然的、人造的、合成的），具有不同的吸湿性。
纺织品的含水量由不同的成分组成，例如：“在纤维表面”，“在纤维里面”和“在纤维之间”的水量。如果织物确实是湿的，那么在纤维里面的水份是纤维本身所吸收的水份与织物浸湿高度的水份之比。
可是，由这些纤维纺成纱织成的织物将吸收较多的水份。如果是湿的，水份将渗透到纤维之间，这就象已知的毛细管连接或是“纤维之间的水份”那样。其量与纤维材料本身有关。也取决于纤维的细度，即纤维之间毛细孔的大小。
实际上，一种织物吸收的水份取决于所吸附的类型，即是“在纤维里面”、“在纤维表面”，还是“在纤维之间”的水份。
在改变高工作负荷时，100%的棉织物“在纤维里面的水份”吸收的量（在最低的相对湿度的气候条件下），就是大家所说的感到舒适的。
在最低的相对湿度的气候条件下，由样品J确定的材料是特别适宜的。它基本上有和100%棉织物相同的吸附特征。因此，样品J确定的织物材料是由30%棉纤维、接近棉纤维细度的40%的阻燃粘胶人造纤维和接近棉纤维细度的30%的聚酰胺纤维充分混合组成。它被认为是按照提供的材料的配方制作，不仅具有所希望的“延迟燃烧性”，而且在吸湿性方面也具有可接受的舒服感。
在高的相对湿度气候条件下，大部分具有相对高的温度，在织物中水份的蒸发通常慢慢地进行。实际上，需要找到提高蒸发速度的方法。
在最高相对湿度的气候条件下，可以改变样品H的混合，在提供可接受的舒适的湿含量值时，保持所希望的“延迟燃烧性”特性。改进的样品H是一种如下的充分混合物：由30%棉纤维、接近棉纤维细度（1.7～2.2分特/38～40mm）的40%改性丙烯腈纤维和接近棉花细度（1.7～2.2分特/38～40mm）的330%聚酰胺纤维组成。
对用在不同的气候环境下工作的人们如应付紧急情况的后备部队，或在中等湿度的气候条件下工作的人们的服装材料，就通过水份蒸发特性，借助上述温度控制方式来调节舒适感而言，很明显，必须找到使用上述解决方法的综合方法。最好的情况是，组成为30%的棉纤维，接近棉纤维细度的（1.4～2.2分特/38～40mm）20%的阻燃粘胶人造丝纤维、接近棉纤维细度（1.4～2.2分特/38-40mm）的20%改性丙烯腈纤维和接近棉纤维细度（1.4～2.2分特/38～40mm）的30%聚酰胺纤维的混纺织物，在中等湿度的气候条件下使用。
现在，根据本发明的概念将说明相应的纺织材料的湿含量与参考附图的各种关系：
图1说明了应用于本发明纺织材料中的几种材料的蒸发速度。
图2说明了根据上述的样品混纺织物H、J和K得到的各自的蒸发速度。
图1和图2标绘的数据是按如下步骤测得的。调整来自加热器的红外光，使之能够直接把红外光能施加到重量测量装置的负载收集盘上。重量变化相对微小的值都能测量出来。
被试材料的样品，在5cm2的圆盘中进行水份蒸发试验。干透所有的样品，并将其置于65%的相对湿度和20℃的条件下20小时，此后，测试每个样品。在测试中，把每个样品放在天平盘上，加入0.1克水（约15滴），最后，覆盖整个样品。
记录样品加上水的初始重量，接通红外加热器，当加热器达到75℃时，关闭加热器，通过注意在规定时间间隔内样品重量的变化来监测样品中水份的蒸发，然后用获得的数据计算出蒸发速度。用蒸发速度和蒸发时间绘图，就得到图1和图2的曲线。
根据本发明的样品H、J和K把图1和图2的曲线作一比较，就清楚地说明一些组分的样品，具有的蒸发速度与棉织物材料的水份蒸发速度不同。本发明的样品J的水份蒸发速度与100%的棉织物相等，而样品H和K的水份蒸发速度与棉织物的存在预知的轻微差别。
能够看出，每个样品的最大蒸发速度（也就是上述的样品）表明与棉花有关的湿性能。
另一个重要因素是耐磨性，在这方面，不同的纺织纤维具有不同的纤维强度是已知的，例如
棉花    2.6～4.3克/Tex
粘胶人造丝    1.8～3.0克/Tex
聚酰胺    3.5～6.0克/Tex
改性丙烯腈纤维    2.1～3.0克/Tex
聚酯    4.0～6.0克/Tex
对织物的磨损性来说，一般纵向进行拉伸试验的纤维强度不是唯一重要的，在横向纤维的强度也是重要的。
织物对磨损的耐磨性是在纵向和横向纤维强度的一个复杂的组合。预测纤维的强度特征以经受磨擦力也是复杂的。磨擦力损伤织物的经纱和/或纬纱，从而影响到纤维的质量和编织方式，更进一步影响到纤维的几何形状，对纤维的磨擦行为来说，这一点也是重要的。
大家知道，用不同强度特征的纤维混纺得到的织物的耐磨性，不是各个纤维组分的强度的简单的算术平均值。
由于“最低劣的”纤维易磨损，织物的强度通常也随之最弱。充分的混合可以加强强度，但是必须将二根单纱双折或加捻以达到真正的效果。
不用解释，人们惊奇地发现，在单纱织物中不同纤维充分混合，可以得到对剧烈磨擦具有满意的耐磨性。
本发明也和具有延迟燃烧性的织物的织造有关，使用含25～335%棉纤维、35～55%比棉花耐磨得多的纤维和20～30%比棉花更耐磨的纤维充分的混合并纺成单纱，这样纺成的织物的耐磨性，一般比用棉花纺成的织物的耐磨性要大得多。
最好地情况是，样品G到K的织物在耐磨性能方面，被认为是适宜的。具有延迟燃烧性也具有耐磨性的材料的另一个例子是30%棉纤维、接近棉纤维细度（1.4～2.2分特/38～40mm）40%改性丙烯腈纤维和接近棉纤维细度（1.4～2.2分特/38～40mm）的30%聚酰胺纤维的混纺织物。
从使用者的观点来看，考虑到正常的使用和市场订货的可接受性，这类阻燃材料的可接受的染色性能与织物的磨损相比，也是很重要的。换句话说，按配方印染织物的时候，要充分考虑织物的可染色因素，由于这个因素，提出了各种各样的方法，使织物染上色，即包括织物的匹染或使用原已着色的纤维（溶液或纺液染色），如果需要特定的花纹，例如：可能包括伪装花纹以保护穿着不易被辩别或不易被发现，通过印染专门的花纹是可能的。通过染或印使每一类型的纤维有相同或不同的颜色是主要的。鉴于上述理由，为了特殊目的，已经采用不同纤维的混合。例如：为了达到防火性，就选用织物中所希望的因素中的一个或所有因素结合。但也必须考虑纤维组合织物的可印染性。
因此，本发明的另一个方面，是纤维充分混合所形成的材料，这种材料至少65%是纤维素纤维，即棉纤维加阻燃粘胶纤维而剩余的是聚酰胺纤维，由此得到一种充分纤维混合的织物，该织物的印染方法和100%棉织物的印染方法相同。
实际上，上述的样品J是关于组成为30%棉纤维，接近棉纤维细度的40%阻燃粘胶纤维和接近棉纤维细度的30%聚酰胺纤维的混纺物，其可以提供纤维的延迟燃烧性，且特别适宜于印染。
很清楚，关于织物的上述讨论并不限于机织物，因为，本发明的原理，可以应用到针织非机织和其它各种类型的织物纺织加工。

Claims (10)

1、一种纺织材料，至少由三种组分混合，其中第一种和第二种组分是易燃的，而第三种组分是非易燃的。上述的第一种和第二种易燃组分占总组分的50～70%，其中的一种易燃组分至少占总组分的15%，由于组分的这种相互关系，使得纺织材料具有延迟燃烧性的特性。
2、根据权利要求1的纺织材料，其中易燃组分和非易燃组分彼此间又是相互联系的，因此，形成的纺织材料注定具有吸湿特性。
3、根据权利要求1或2的纺织材料，其中可燃组分和易燃组分是密切联系的，因此形成的纺织材料具有的耐磨性等于或优于棉的耐磨性。
4、根据权利要求1、2或3的纺织材料，其中易燃组分和非易燃组分是密切联系的，因此纺织材料通过适宜于印染100%棉纤维的印染系统装置印上色泽。
5、根据权利要求1-4的纺织材料，其中易燃组分和非易燃组分至少包括65%的纤维素材料。
6、根据权利要求1-4的纺织材料，其中第一种易燃组分是棉，用量为总量的15%-50%，第二种易燃组分是尼龙，用量占总量的0～50%，而非易燃组分能是粘胶FR，改性丙烯腈纤维，或者是阻燃的聚酯纤维，或者是这三种纤维的混合纤维，用量占总量的25%～50%。
7、根据权利要求1-4和6的纺织材料，其中第一种易燃组分是棉，用量为总量的25%～35%，第二种易燃组分是尼龙，用量为总量的25%～40%，而非易燃组分能是粘胶FR，或者是丙烯腈纤维，或者是这二种材料的组合，用量为总量的25～50%。
8、根据权利要求1-4和6或7的纺织材料，其中第一种易燃组分是棉，用量为总量的30%，第二种易燃组分是聚酰胺，用量为总量的30%，而非易燃组分是粘胶FR，或改性丙烯腈纤维，或这二种材料的组合纤维，用量为总量的40%。
9、根据上述权利要求中的任何一个权利要求，其中上述的第一、第二、第三种组分，可以是纤维，长丝、棉条、粗纱和纱线的形式。
10、根据上述权利要求中的任何一个权利要求，其中上述的第一、第二、第三种组分，可以是纱，机织物，针织物或非机织物。
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