主要特点:断裂强力高,一般可达4~50kN;相对密度小(1.04~1.14);纤度细;弹性好,总伸长35%~40%(含回复)伸长8%时,回复率为95%~100%;耐摩擦性能好,若以锦纶为100%时,棉为10%,毛为5%。
主要性能对比见表16,代表性弹性纤维制造商及品牌见表17。
表16几种弹性纤维主要性能对比
表17 代表性弹性纤堆制造厂商及品牌
5.3弹性助剂整理
弹性助剂整理,其机理是在一些助剂的辅助作用下,通过高温处理(包括水浴和空气浴),使纤维过度收缩,与弹性纤维的作用一样,增加了单位长度内纱线的卷曲数,从而得到弹性效果,即良好的拉伸性能和恢复性能。
弹性助剂是由2种成分组成,一种是碱性无机盐和分散稳定剂的复合物,另一种是有机酸的复合物。据相关资料介绍,用这种弹性助剂进行整理的织物,其纬向弹性可达到20%~24%,经向弹性可达到15%,仅比羊毛/莱卡的弹性分别低5%~1O%左右,比莱卡耐干洗(干洗4次,Lycra会减少20%的弹性)。缝纫性强(制装时的熨烫可使羊毛/Lycra缩7%~8%,而弹性助剂处理的仅缩1.5%~3%),最好的优点是不需要使用特定的纺纱设备,而且也不用担心氨纶因存放期稍长,即会造成纤维老化。
弹性整理工艺:在染色机中依次加入2种助剂,然后升温到90℃,保温20min,自然降温到60℃,放水冲洗。
工艺流程:在产品全部湿、干整完成的基础上,在染色机中进行弹性整理→烘干→剪呢→蒸呢→罐蒸。
但是弹性整理对织物有一定要求:①纱的捻度最小要在650以上;②只能用于机织物;③混纺非毛纤维比例不要超过25%;④密度较大的品种应把密度减少15%。
弹性整理中还需注意以下几点:①弹性助剂对织物色泽有一定影响;②弹性整理织物的幅宽收缩与Lycra相似,因此要考虑设计好织物的上机宽;③经向弹性较难做,需要特殊的设备。
5.4检测方法
5.4.1 IWS TM179
这种试验法用以测定纺织面料在低负载下的伸长和在负载终止时的面料残留变形。
试验使用恒速抗伸型强力机,操作时把拉力逐渐增到1.25kg,抗伸速度应使拉力在10±3s中达到,然后把夹头移动方向侧转使负载终止,以同样的速率回复到和拉伸一样,这样反复做3次,计算各方向伸长百分率、各方向剩余百分率、非可复性伸长百分率。
表18为IWS规定的天然弹性织物要求。
表18 IWS天然弹性织物要求 (%)
5.4.2 Dupont公司含莱卡机织物质量检测标准(略)。
5.4.3国家专业标准ZBW04010~89
即弹性机织物的拉伸、弹性试验方法。
本标准适用于全部或部分由弹力纱制成的弹性机织物,规定了固定伸长、定负荷、反复定负荷等测定弹性机织物的弹性变形及塑性变形和定伸长应力松弛的试验方法。
试验详细项目:伸长率,弹性回复率,塑性变形率,应力松弛率。
6抗菌整理
随着社会生活水平的提高,社会文明程度的提高,人们越来越关注健康,健康的体魄是人的巨大财富。在当今社会中,人们特别青睐具有抗茵、防臭、保健功能的服装,作为保障身体健康的辅助手段。所以,抗菌整理也成为当前的热门功能整理之一。
在人类生产的环境中,细菌无处不在,这些细菌以人排出汗液中的尿素、脱落的皮肤、皮脂等人体新陈代谢物为营养源,不断地繁殖、生存下去。菌类的滋生能够造成交叉感染而传播疾病,因此抗菌整理的纺织品,在内衣和医护行业尤其受到欢迎。表19所列各季节内衣各部位吸附的细菌数。
表19 各季节内衣各部位吸附的细菌数 个/cm2
6.1抗菌纤维
什么叫抗菌纤维呢?在纤维熔融的聚合液中,加入抗菌沸石,然后混合纺丝,制成的抗菌纤维。抗菌沸石是一种无机杀菌剂,沸石的分子形成为:
XM2/nO·A12O3·YSiO2·3H2O
其中,M为Ag+、Cu+、Zn2+等金属离子,具有杀菌效力;n为原子价。
抗菌沸石能够抑菌的机理:用Ag+、Cu+、zn2+的盐类水溶液与沸石进行离子交换,沸石中的金属离子被Ag+、Cu+、ZnZ+所取代,即成为抗菌沸石。
抗菌沸石熔融到纤维的聚合体中,共同纺制成丝,在着装的过程里,抗菌沸石中的Ag+、Cu+、Zn2+以一定速度慢慢溶出,迁移到纤维表面,然后进入细菌的细胞内部,与细菌繁殖所必需的酶相结合,使酶失去活性。抗菌沸石主要对肺炎杆菌、绿脓杆菌、枯草杆菌、霉菌、金黄葡萄球菌等都有良好的抑菌力。
6.2抗菌剂整理
大量广泛应用的抗菌整理是把抗菌剂应用在纺织品上,采用的是对人体无害的抗菌剂,通过化学的方法使它们与纤维结合,通过直接作用或缓慢释放作用,达到抑菌目的。主要品种和方法有以下几种。
6.2.1有机硅-季铵盐法
季铵盐有抗菌作用,通过有机硅与纤维发生化学反应,或自身缩聚成膜,覆盖在织物上,其中最具有代表性的是美国道康宁公司的DC-5700,结构为3-(三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十八烷基季铵盐氯化物。
Dc-5700杀菌机理:细菌的细胞壁带负电荷与DC-5700的阳离子基团相吸引后,DC-5700中的长链烷基破坏了细菌的细胞而杀死细菌。
Dc-5700新形成的抗菌薄膜不溶于水,耐一般干洗,耐一定温度和湿度,抗菌效果持久.在美国曾做过有关安全性的18项毒性试验,结果表明无毒,得到美国环境保护厅(EPA)的许可。
整理方法有浸渍法和浸轧法,整理后的增重应控制在0.1%~1%之间,此时的织物有良好的抗酱性,可以相当好的抑制白癣菌、大肠杆菌、白念球菌、绿脓杆菌等,抑菌率可达98%左右。
我们曾用国内一家化工厂生产的抗菌剂进行抗菌整理,整理后的抑菌率:大肠杆菌98.12%,金黄葡萄球菌96.86%,白色念珠菌95.14%。
6.2.2二苯醚类抗菌剂
二苯醚类抗菌剂可抑制各类微生物的滋长,抗菌率高、抗菌谱较广,对人体毒性低,但它自身与纤维没有亲和力,依靠树脂混用才能较牢固地附着在纤维上,加工方法有浸渍法、浸轧法、喷雾法。
二苯醚类抑制各类细菌生产的最低浓度:
微生物 抑制最低浓度/mg·L-1
葡萄球菌 62
枯草杆菌 500
大肠杆菌 500
皮肤菌 200
白痢菌 62
黑霉菌 500
青霉菌 500
6.2.3有机氮类
用有机氮类化合物也可以抑制白痢菌(真菌)、金黄葡萄球菌、大肠杆菌等,据有的文献讲,经80次洗涤后,有机硅一季铵盐类抗菌剂只对金黄葡萄球菌和大肠杆菌仍有较好的抑制作用,但对绿脓杆菌及白痢菌丧失了抑制作用;有机氮类抗菌剂仍能保持极高的抑菌作用。
6.2.4其他抗菌剂
BCA/747法即α-溴代肉桂醛/(α-2,5二甲基吡唑)6-羟基4-苯基嘧啶,主要抑制白痢菌的生长;碱性绿——铜盐类;铜锆盐类;苯酚类;聚乙二酰二胍。
选择抗菌剂。需要注意几点:①对菌类有高选择性,灭菌率和抑菌率高。②不能影响服装的透湿、透气性能。③无毒,对其毒性和过敏性要经过权威部门的测试和评价。④耐水洗,干洗,耐久性好。
6.3检验方法
①美国道康宁公司的振荡烧瓶法
简单原理是将灭菌试样和试验菌加到盛有缓冲液的烧瓶中,在振荡器中以320~340r/min转速,25℃处理lh,然后分别计算振荡前后的活菌数。
②GBl5979--1995一次使用卫生用品标准
③AATCC—100
7抗紫外线整理
紫外线按波长可分为3段,即UVA(渡长400~300nm)、UVB(波长320~290nm)和uvc(波长290~200nm),见图9。
紫外线具有较高的能量,对生物既有益又有害。有益的是:①促进维生索的合成;②杀菌作用;③光合作用。有害的是:①损伤皮肤(皮炎、红斑、皮癌);②促进眼疾(白内障);③降低免疫功能;④不利于植物及海洋生物的发育。
图9 光线进入皮肤的深度
在3段紫外线之中,UVC被臭氧层吸收,对人体有害的是UVA和UVB。各种纤维的分光透过率和对人体损害的程度见图10。
图10 各种纤维的分光透过率
从图10中可以看出红斑及雀斑为UVA和UVB所致,灼伤主要为UVB所致,皮肤老化及绉纹为UVA所致,皮肤硬化为UVB所致。由于紫外光的60%~80%能被皮肤角质吸收,所以有可能造成皮癌,尤其是白种人,极易受到紫外光的损害,一些出口到澳大利亚等地区的服装,一般都要求抗紫外光。
各种纤维吸收紫外线的性能有很大差异,涤纶、羊毛、蚕丝等纤维对300nm以下的紫外光有很强烈的吸收性,丽棉织物是紫外光最易透过的面料。所以纯棉织物是抗紫外光整理的主要对象,毛和毛混纺织物进行抗紫外光整理,应该难度不大。
在化妆品中有时用SPF值来表示其耐晒的性能,SPF是阳光保护指数,表20列出几种主要纤维的SPF值,表21为SPF值与耐晒时间的关系。
SPF=保护的皮肤/未保护的皮肤
表20 几种主要纤维的SPF值
表21 SPF值和耐晒时间的关系
抗紫外光的方法主要有抗紫外光纤维和抗紫外光助剂整理两大类,无论哪种方法,其机理均是反射或吸收紫外线,以减弱紫外线对人体的损害。
7.1紫外光遮断纤维
把超细的TiO2(粒径0.02~0.1μn)、ZnO(粒径0.01~0.04μm)等具有吸收紫外线能力或滑石、高岭土、碳酸钙等具有反射紫外线能力的微粒加入到聚合物中,融熔纺丝,生成紫外线遮断纤维。这种紫外线遮断纤维对紫外线遮断能力很强(见图10),比如日本可东丽公司开发的紫外线遮断性聚酯纤维uv透过率仅为4.5%(平纹织物98.2g/m2),普通涤纶衣料Uv透过率为16.2%(平纹织物97g/m2),而同类棉织物uV透过率高达34,5%(平纹织物99.78g/m2)。
7.2抗紫外光助剂整理
抗紫外线整理所采用的助剂分反射剂和吸收剂两大类。反射剂的主要成分是一些金属氧化物,如ZnO、FeO、PbO、TiO2等,此类紫外光反射剂是将紫外线通过反射折回空间,也可称之为紫外线屏蔽剂。而吸收剂主要成分是二苯甲酮、苯并三唑类,它们的作用是将高能量的紫外线转换成低能量的热能或波长较短、对人体无害的电磁波,对紫外线的吸收率可达80%~90%。
抗紫外线助剂整理的方法有浸渍法、浸轧法、涂层法。浸渍法是把抗紫外线的助剂与染料同浴,浸轧法和涂层法可视为一种方法.因为大部分抗紫外线剂不溶于水,一般采用溶剂或分散相溶液的浸轧法,若对纤维不发生反应则需增加粘合剂(粘合剂采用聚丙烯酸酯和聚氨酯等)。
需注意以下几点:①安全无毒,尤其对皮肤无刺激、过敏反应。②不影响织物原有色泽、手感、强度、色牢度。③耐水洗、干洗,对光、热、化学品稳定。④在应用过程中,即吸收紫外线后不泛黄和没有有毒气体或固体物质产生。⑤吸收紫外线的波长范围宽广,效果良好。如2-羟基4-甲氘基二苯甲硐有效吸收渡长290~400nm,涵盖了UVA、UVB;2-羟基十二烷氘基二苯甲硐有效吸收波长270--280nm;所以使用时要根据用途及效果选择合适的抗紫外线剂。⑥抗紫外整理时应预先考虑到面料的厚度、纤维组成、色泽等,这几个方面与紫外线的透过度都有密切关系。如消光涤纶中因使用TiO2作消光剂,TiO2在其中起了漫反射作用,因此透过率低。又如蓝色牛仔服装(颜色深、织物厚)透过率0.06%,而白色衬衣透过率可达14%。
7.3检测方法
①利用紫外分光光度计或紫外线强度计测定。通过计算透光率评价效果。
②采用化妆品工业应用的SPF防晒值表示效果。
8阻燃整理
在特种环境中,织物需要有阻燃性,如飞机上的座椅套、宾馆的窗帘、室内装饰物,剧院的地板、幕布、座椅、儿童的睡衣以及某些建材等。这个课题的提出主要是针对环境的安全性、特殊性而言。由于我国在建筑业、室内装饰方面还未建立严格的法规,未经阻燃处理的材料大量用于某些特定的公共场所,火灾事故时有发生。现在建材业、室内装饰等许多方面,已有阻燃产品大量问世了。
8.1阻燃整理的定义
纺织品经过某些化学品处理后,遇火不易燃烧,或一燃即熄,这种处理过程称为阻燃整理。
阻燃整理的历史起源较早,17世纪时已有关于纺织物阻燃整理的记载。1735年魏特使用一些水溶性的无机盐(如明矾、硼砂、硫酸亚铁等)混合处理棉织物,取得了一定的阻燃效果。1820年盖·吕萨克受法王路易十八的委托,用磷酸铵、氯化铵和硼酸处理巴黎剧院的幕布,取得了较好的阻燃效果。由此盖·吕萨克得出结论:一些低熔点的化学品熔融后覆盖在织物上,使热能生成不燃性气体,因而起到阻燃作用。
8.2阻燃的机理
燃烧的过程:燃烧实际上是一个氧化过程。首先是纤维吸热分解,生成可燃物后着火燃烧,燃烧时放出大量的热,又促进纤维热分解和加速了燃烧。也有人把织物燃烧解释为4个步骤:第1步,先有热量传递给织物;第2步,织物上的纤维受热裂解;第3步,裂解的产物扩散和对流;第4步,空气中的氧与裂解的产物进行化学反应。实际上,纺织品的燃烧是一个非常复杂的过程,它的易燃性与纤维的化学组成、织物上的染料、织物的结构等因素都有关系。
比如,各种纤维燃烧的难易程度不一样,可通过极限氧指数LOI值来表示,常用纤维极限氧指数列于表22。
表22 常用纤堆极限量指数值(LOI)
往:LOI(Limited Oxygen Index)表示物质持续燃烧时环境所必须的量低氧浓度。空气中的氧浓度为21%。因此,若LOI值>21,即表明该物质在空气中难以燃烧。
阻燃的机理:使用阻燃剂改变纤维着火时的反应过程,通过5个作用,达到阻止织物燃烧的目的。
①在燃烧条件下,生成具有强烈脱水性的物质,使纤维炭化而不易产生可燃的挥发性物质,从而阻止火焰的蔓延。例如,对棉织物的阻燃方法就是催化脱水。
②阻燃剂可分解成不可燃气体,从而稀释纤维中分解出来的可燃性气体,抑制火焰燃烧。
③阻燃剂的分解物熔融覆盖在纤维上。起遮蔽作用,使纤维不易燃烧或阻止炭化纤维继续氧化,如硼酸盐在500℃以下很稳定,在温度较高时,形成玻璃状覆盖涂层,阻止氧化反应,达到阻燃目的。
④转移阻燃,有的阻燃剂在高温时能作为活泼性较高的游离基的转移体,从而阻止游离基反应的进行。
⑤吸热与散热,主要针对阴燃。阴燃是指无火焰的燃烧,特点是比较隐蔽,易被忽视,但诱发火灾的可能性大。此法是选择在高温下产生吸热反应的物质整理织物,阻止燃烧或使纤维迅速散热,使织物达不到燃烧温度(火灾时,燃烧物环境温度可达1000℃以上)。
8.3阻燃方法
8.3.1阻燃纤维
阻燃纤维是用聚合物阻燃改性法所制成的特种纤维,有较为持久的阻燃性能,对纤维的风格没有什么影响。
这种纤维用共聚或共混方法制成。共聚采用的多为含卤族元素,或含磷的单体与纤维聚合物进行共聚反应;共混采用磷酸酯类、卤化物、氢氧化镁、硼酸盐、三氧化二锑等与纤维聚合物共混所制成的。
阻燃纤维的阻燃机理:在燃烧条件下能分解出不可燃气体,使纤维转化为稳定的化学结构。因为这些纤维在热分解时需要极高的离解能,因此在火焰中难以燃烧,也不熔融,仅发生赤热和炭化,纤维能保持原形并具有一定的物理机械性能,LOI值一般都在30%以上。
阻燃纤维及防火合成纤维的LOI值(%):聚氯乙烯35~37;聚苯并昧唑(PBI)30~43;芳香族聚酰胺25~37;粘胶(东洋纺)30~32;聚乙烯醇30~35;腈纶26~35;涤纶28~30。
阻燃纤维及其应用领域见表23。
表23 阻燃纤堆及其应用领域
由表23可以看出:①衣料及床上用品
用阻燃机理为燃烧时产生炭化的品种,主要是粘胶、维纶,它们同时还具有良好的吸湿性和抗静电性。
②阻燃纤维多用在室内、机动车辆的装饰方面,据有关资料统计,在90年代的日本,阻燃纤维用在装饰方面占77%,床上用品只占12%,产业用占10%。
8.3.2阻燃剂整理
由于各种纤维着火温度不同,着火后的反应分解物也不同,所以阻燃剂整理时必须根据纤维种类选用性质与之相适应的阻燃剂,才可达到满意的阻燃效果。
纤维素纤维的阻燃整理以磷类化合物为主,有时与含氮或含卤素的化合物并用。提高阻燃效果,品种和方法主要有以下几种。
8.3.2.1 四羟甲基氢氧化磷(THPOH)
因发热时易释放甲醛,所以不宜傲阻燃衣物,一般适合对装饰物进行阻燃整理。
8.3.2.2普鲁本法
它采用的是三羟甲基瞬盐/尿素予缩体为阻燃剂,通过氨熏,产生阻燃效果。此方法的优点是强力下降小、耐洗、不影响织物吸水性、毒性微小,可以达到美国波音公司的标准。
配制浓度:Proban 20%~50%,NaAc 0.8%~2%,非离子表面活性剂0.2%。
工艺流程:浸轧→烘干→氨熏→氧化→水洗→烘干(120~130℃)
此方法必须有专用充备,第1次烘干时不能烘得太干,回潮率控制在5%~15%。氨熏是用液体氨释放后气化,使Proban产生阻燃效果,理论上讲1mol磷用1mol氨,实际必须过量。氧化是把p3+变成P5+,然后中和,才能水洗。
8.3.2.3 N-羟甲基二甲基磷酸丙酰胺(NMPPA)
优点是耐洗性好,耐氯牢度良好,缺点是有游离甲醛释放。
8.3.3涤纶织物的阻燃整理
对涤纶织物进行阻燃,采取的方法主要是利用阻燃剂在高温时形成隔离层,隔离空气使燃烧自熄。
采用的品种多为溴系阻燃剂,这是因为溴系阻燃剂的阻燃作用主要是在气相中进行,它可以受热分解生成HBr,而HBr能捕抓传递燃烧链式反应的活性自由基。如·HO·o·H·生成活性较低的溴自由基,以降低气相燃烧速度,减缓或终止涤纶纤维的燃烧。
如六溴环十二烷(HBCD),其中溴含量75%以上,170℃以上释放出HBr,对纯涤织物进行阻燃是可以的。当涤纶与其他纤维混纺进行阻燃整理,则需考虑阻燃剂的选择,涤65/棉35的阻燃整理还没有可形工艺,涤纶在15%以下与棉混纺可以按棉织物的阴燃方法进行。
8.3.4毛织物的阻燃整理
由于羊毛纤维的回潮率、受热分解着火点和含氮量都较高,因此羊毛纤维不易燃烧(LOI>21),而且着火后有白熄性,所以本身就具有一定的阻燃效果。但是用于一些特种用途方面,如飞机、机动车高层建筑内的装饰物等,由于不能通过45℃燃烧试验和垂直燃烧试验,而影响毛织物的使用范围。
1969年IWS和Proban公司合作,曾想在毛织物上用Proban进行阻燃整理,由于费用高,加工复杂,影响羊毛本身的风格等,没有得到成功。
后来有人发现,在铬媒染色时,若有0.81%以上的Cr2O3被羊毛吸附就能提高防火性,认为某些重金属离子有阻燃性。1971年IWS首次将钛和锆的盐组分混入羊毛纤维中,羊毛纤维吸附钛离子和锆离子,得到好耐洗性、高防火性的阻燃加工方法,命名为ZIRPRO羊毛。
钛和错结合物的阻燃机理:带有负电荷的Ti和zr络合物在pH≤3的条件下,能与带正电荷的羊毛纤维相互反应,使羊毛吸收阻燃剂,而后在中性或碱性洗涤过程中,羊毛纤维上的Ti和zr结合物水解成TiO2和ZrO2进入羊毛纤维内和部分吸附在纤维表面。这些极小的氧化物微粒牢固粘结在纤维上,本身不能燃烧,当羊毛着火时,它们能阻止空气中氧气的供给,同时阻止可燃气体的产生,促使形成焦炭、水和二氧化碳,从而使羊毛具有活性的阴燃作用。据有关资料介绍,由于Ti和Zr结合物在羊毛上吸附相当牢固,即使经过40℃水洗50次或干洗50次。仍能满足阻燃要求。
8.3.4.1工艺
①染色、阻燃处理一浴法
仅限于一些酸性染料,如强酸性染料,染色时pH值≤3左右,加料时先加阻燃剂,后加染料。
②染色、阻燃两浴法(条、匹染色均可)
一般染料均需用两浴法。
③浸轧法
浸轧→烘干→焙烘
④用煮呢工序的阻燃方法
调节浴液pH=3,温度80~90℃,往复8~10次。
8.3.4.2注意
①钛系阻燃剂,用量少、附着牢固、吸尽率高,在浅色织物上易变色。锆系阻燃剂,用量多、附着牢固、吸尽率高,在浅色织物上不变色。
②清洗时洗剂应先用非离子型。
⑧处理浴的pH为2.5~3,过小会影响羊毛纤维的强力.过高会影响阻燃剂的吸尽率。
④匀染剂应使用非离子型匀染剂,不可用元明粉。
⑤不可用H2SO4,可用HCl和HCOOH。
⑥一定要用热水,溶解阻燃剂再加入浴中。
⑦含油<0.5%,以利于羊毛吸收阻燃剂。
⑧浴比不易>l:30,否则影响吸收阻燃剂。
⑨对织物色光有影响。
8.4检测方法
我国在研究和吸收国际标准和工业发达国家先进标准的基础上,已正式颁布8个适用于纺织品耐燃性和阻燃性评价的试验方法。有GB5454--85氧指数法;GB5456—85垂直向试样火焰蔓延性能的测定;GB8745--88表面燃烧性能的测定;GB8746—88垂直向试样易点燃性的测定;GB5455--85阻燃性能测定——垂直法;GBll049—89铺地纺织品燃烧性能在室温下的片剂试验;GB/T11785—89铺地材料临界辐射能量的测定——辐射热源法;名词术语标准BG5457--85词汇表。
美国通用汽车公司企业标准GE30-279-火柴法,是一种简易的纺织品耐燃性试验方法:把试样剪成25.4mm×304.8mm的规格,使其自然垂直,以一长梗火柴点燃试样底边.15s后,移开火柴;若延燃时间≤5s.炭化长度<1/2试样,阴燃时间<1min,即认为达到该公司标准。标准中阴燃时间为当有火焰燃烧终止后,或火焰产生时移开火源后.材料出现的持续无焰但有光的燃烧,把其持续燃烧时间,称为阴燃时间。
来源:印染在线
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