多功能复合面料的研发

多功能复合面料的研发

（江苏省纺织研究所股份有限公司，江苏无锡　２１４０２４）

摘　要：多功能复合面料为抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多功能面料，是当今特殊行业所需求的一种集多种功能于一体的复合功能性产品。在反复试验的基础上，总结出一套切实可行的技术方案。

关键词：多功能复合面料；抗油拒水；阻燃；防静电；无硅

　　目前国际市场上具有复合功能性的面料及其制品性能优异，但价格昂贵，国内企业因使用成本过高，难以推广应用。而国内市场上单一功能的抗油拒水、阻燃、防静电或无硅面料无法满足精密电子、生物制药等行业的需求，且现有大多阻燃面料等功能性以涂层或后整理加工方法来完成，经多次洗涤后效果变差，并会产生洁净室不允许有的尘粒；再则一般的抗油拒水整理剂会影响阻燃纤维的阻燃和无硅效果，因此筛选不影响阻燃性或影响甚微的抗油拒水整理剂，才能达到多种功能复合于一体的目的。本文所研究的面料是一种复合功能的机织面料，研发工作主要是克服现有技术中存在的不足，研究、制定如何将抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多种功能复合与一体的工艺、生产、技术方案。提供一种抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多功能面料，该面料具有永久性的阻燃、防静电效果，同时具有抗油拒水和无硅的效果。

１　产品原材料的选择根据产品性能要求和使用的场合及成本，选择合适的基布原料和导电丝原料。必须强调我们的产品主要应用于制作电子行业、医药行业、高档汽车喷漆等行业净化室工作服，对粉尘含量有严格要求。为使该面料不发尘并具有永久性的阻燃、防静电效果，我们经过认真分析决定选用８３．３ｄｔｅｘ、１１１．１ｄｔｅｘ、１６６．６ｄｔｅｘ等阻燃涤纶长丝为基本材料；“抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多功能面料”导电丝采用２２．２ｄｔｅｘ／３Ｆ复合导电丝，该导电纤维电导率大于１０－７Ω－１·ｃｍ－１ 的纤维，具有良好的导电性和耐久性，特别是在低湿度下仍具有良好的耐久抗静电性。

我们所选用的导电丝全称应该为永久性阻燃型复合导电长丝。它是在原有皮芯型导电纤维的芯层（常规聚酯）中加入５００ｍｇ／Ｌ的磷系阻燃剂，获得的永久性阻燃型复合导电纤维。这是考虑到我们的面料中导电纤维经纬排列间距较为密集，为网格状（５ｍｍ×５ｍｍ见图１）若用常规导电纤维，面料的阻燃指标可能达不到国家要求。如图１所示，本发明所使用的基布１采用阻燃纤维织造得到，在所述基布１的经、纬向嵌织导电纤维２；导电纤维２可均匀嵌织在基布１的经、纬向上，在基布１的表面形成均匀的网格状。图１　导电纤维的排列

２　设计产品规格，织造工序流程确定本产品基布采用涤纶阻燃纤维织造得到，在基布的经、纬向嵌织阻燃导电併拈丝；阻燃导电併拈丝均匀嵌织在基布的经、纬向，在基布的表面形成均匀的网格状（５ｍｍ×５ｍｍ 或０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ）。经多次试验、检测说明在导电纤维含量达到５．５％时的面料，其表面电阻可以达到１０５Ω，阻燃指标达到ＧＢ／Ｔ　１７５９１－２００６国家标准。阻燃导电丝采用复合导电纤维与阻燃纤维并拈加工方式工艺流程为：併网→络丝→拈丝→定型→倒筒→（整经）、织造产品组织结构采用较为紧密的平纹及斜纹组织；织造工艺流程为经向加捻：原料→络丝→拈丝→定型→倒筒→整经→织造经向无捻：原料→整经→浆丝→併轴→织造纬向加捻：原料→络丝→拈丝→定型→倒筒→织造纬向无捻：原料→织造

３　去硅整理工艺配方及工艺条件事实上我们所指“抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多功能面料”去硅整理目的和要求与常规面料去硅处理的目的和要求是不同。提及常规面料去硅加工的目的是去除织物表面的硅油斑，使织物染色均匀，提高产品染色正品率。而我们研发的多功能复合面料，其去硅目的是保证面料无硅。如果按常规面料要求去硅无法满足精密电子、光学器件、医药行业、高档汽车喷漆等行业净化室工作服的要求。这是因为硅在这些行业有以下危害：ａ．导电接触失败引起微型电机操作失灵（触电故障）；ｂ．光学器件的模糊不清；ｃ．电绝缘性能降低；ｄ．涂覆工艺等不良现象［１］。我们研发的净化室用“抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多功能面料”整个加工流程所采用的设备和环境必须是专门加工生产无硅净化室纺织品的，不能与加工其他常规纺织品面料混做，尤其是漂洗、烘干、定型设备。只有这样，经处理过的“抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多功能面料”才能达到我们的无硅要求。产品样品我们采用红外光谱分析法，对比记录去硅前和去硅后的防静电面料光谱。得到如图２、图３谱图。首先通过谱图比对确定了聚硅氧烷化合物的红外吸收特征峰［２］，对比两图可以看出，图３和图２相比特征峰明显消失，去硅效果良好。而常规面料经去硅处理织物上的硅氧烷残留含量一般为１００～３００ｍｇ／Ｌ。图２　去硅前面料光谱图３　去硅后面料光谱本面料在染整加工过程中进行去硅整理，以满足特殊行业无硅的特殊需求；去硅整理的工艺流程及工艺参数为将去浆、漂洗后的基布进行去硅整理，整理时间为３０～６０ｍｉｎ，浸渍温度为９０～１１０℃，浴比为１∶１０～１５，去硅整理液除硅灵ＤＭ－１７４为１３～６ｇ／Ｌ，ＮａＯＨ０．４～０．６ｇ／Ｌ；然后将去硅整理后的基布进行脱水即可。

４　筛选合适的抗油拒水整理剂，探讨加工工艺路线及工艺参数我们所述的“抗油拒水、阻燃、防静电、无硅多功能面料”为集抗油拒水、阻燃、防静电、去硅四种功能于一体的机织产品。大家知道功能越多，加工难度越大，抗油拒水是我们做的后一个功能的加工。必须强调的是我们在试验过程中发现抗油拒水性能的添加对阻燃性能、硅含量有影响，抗油拒水性能好的助剂但阻燃性能或硅含量达不到要求的助剂不能采用。首先我们剔除含有硅化合物的抗油拒水助剂；再逐一筛选，终选用呈非离子性使用的ＰＫ　５９１三防整理剂，该助剂可赋予织物以极佳的手感风格及很好的三防效果，对阻燃性、织物日晒牢度及色光影响小。由于ＰＫ５９１三防整理剂为全氟烷基丙烯酸盐即含氟抗油拒水助剂，经整理使得织物分解温度比加工前具有阻燃性能的面料高。其原因是含氟抗油拒水助剂中的Ｃ－Ｆ键的键能很高，抗油拒水助剂覆盖在阻燃纤维表面，在一定程度上提高了织物的热稳定性，对织物的阻燃效果产生了一定的负面影响［３］。我们做了大量加工方式选择、加工工艺参数确定等试验工作，认为ＰＫ５９１含氟抗油拒水助剂用量控制在３５～４５ｇ／Ｌ效果较为理想。本面料选择合适的助剂和加工工艺参数，在后整理加工过程中进行抗油拒水整理。将经去硅处理的基布一浸一轧抗油拒水整理液，轧余率为６５～７５％，抗油拒水整理液为３５～４５ｇ／Ｌ的ＰＫ５９１整理剂；将经抗油拒水处理后的布以１２０～１４０℃，１．８～２．２ｍｉｎ烘干；将烘干后的基布在１８０～２００℃的条件下，１．８～２．２ｍｉｎ焙烘定型。按照本面料提供的技术方案，所述抗油拒水、阻燃、防静电、去硅多功能面料，在去硅整理和抗油拒水整理前，还可以包括染色步骤。

５　实施案例

实施案例见表１。表１　２种制造工艺研发项目工艺参数案例一案例二产品规格经、纬原料１１１．１ｄｅｔｘ／４８Ｆ 阻燃低弹丝８３．３ｄｔｅｘ×１６６．６ｄｔｅｘ 阻燃长丝导电丝２２．２ｄｔｅｘ／３Ｆ 复合导电丝２２．２ｄｔｅｘ／３Ｆ复合导电丝组织结构平纹３／１斜纹去硅工艺除硅灵ＤＭ－１７４１／ｇ／Ｌ　６　５ＮａＯＨ／ｇ／Ｌ　０．６　０．５整理时间／ｍｉｎ　６０　５０浸渍温度／℃ ９０　１００浴比１∶１５　１∶１２抗油拒水工艺ＰＫ５９１／ｇ／Ｌ　４５　４０轧余率／％ ７５　７０烘干温度／℃ １４０　１３０烘干时间／ｍｉｎ　１．８　２．０焙烘温度／℃ ２００　１９０焙烘时间／ｍｉｎ　１．８　２６　性能指标面料抗油拒水性能符合ＧＢ／Ｔ　１２７９９－９１抗油拒水防护服安全卫生性能要求。抗油性能：洗前＞１３０分，并能抗机、柴油倾覆渗漏；洗涤３０次，剩余拒油＞１３０分。拒水性能：洗前为５级；洗涤３０次，剩余拒水＞１级，背面无渗水。面料阻燃性能符合ＧＢ／Ｔ１７５９１－２００６阻燃织物标准，损毁长度≤１５０ｍｍ，续燃时间≤５ｓ，阻燃时间≤５ｓ。面料防静电性能符合ＧＢ１２０１４－２００９防静电服标准，点对点电阻为１×１０５～１×１０７Ω。面料经红外光谱检测无硅元素特征峰，说明已不含硅。

７　结语

多功能复合面料是特殊行业所需求的净化室制服面料，本产品为抗油拒水、阻燃、防静电、无硅四种功能复合在一起，它不是简单地叠加。为此我们做了大量试验工作，本着实事求是的态度，获得了一系列切实可行的技术参数，形成一整套技术方案。该面料的研发属于国内领先，它的研究与推广必将产生良好的社会效益和经济效益。