根据资料表明,美国因床垫或床上用品受到燃烧而引起的火灾平均每年夺去330条生命和导致2070人受伤,以及3亿美元的经济损失。由此可见,棉型阻燃面料对发生火灾频率的降低起到一定帮助。
随着纺织业的发展和人民生活水平的提高,消费者不仅仅满足服装的美观大方,穿着舒适,还要求服装环保,所以阻燃面料不仅要达到阻燃的目的,还要使它的甲醛含量达到国家规定的要求。
一、阻燃原理
织物浸轧过阻燃液后,阻燃剂与酰胺形成的预缩体渗入到纤维的非晶区和间隙中,随后在氨熏时NH。与预缩体中的羟甲基交联,在纤维内部形成阻燃聚合体后经氧化以稳定。含磷化合物使纤维在热解过程中产生脱水反应。含磷阻燃剂在纤维热解温度范围内首先分解成不易挥发的磷酸或多磷酸酐与纤维的羟基 (一OH)发生脱水反应,使纤维炭化。浸轧过阻燃剂的织物在氨熏过程中,由于在纤维素的内部形成了二氯化磷/氮的高度交联聚合物,产生 P—N协同效应。P—N键性能(极性)高于P—O 键,使磷化合物与一0H反应性能加强,所以产生了阻燃性能。
所谓“阻燃”并非防火,不是指织物经阻燃整理后即具有不被烈火燃着的特性,而是使织物在火焰下降低其易燃性,使燃烧部分面积减少和降低其燃烧速度。待火焰离开后即停止燃烧,具有自熄的性能。
二、工艺试验结果和讨论
1.试验样品与药剂
样品:一定长度的棉织物。
药剂;阻燃剂-THPC(本厂编号FR1),缓冲剂一TEA,渗透剂一NT,氨气,草酸,非离子柔软剂一AC,双氧水(50 %),液碱,重亚硫化钠。
2.测试方法
本试验采用垂直燃烧法。取经过阻燃工艺整理的织物经纬向(横纵向)各5块,每块8.9 cm× 25.4 cm,在垂直燃烧试验机上固定试样,试样架底部与布样和燃烧器火口的最高点相距1.7 cm,样品架须与箱顶部或底部垂直,并调节火焰高度 40 mm,移动火源至样品底部燃烧3 s后从试验箱中取出样品。
炭长测量:在试样燃烧最高点处沿其长度方向对折,在布样炭化的一边且距离底部及其领边同为6.4 cm处挂上砝码,手抓布样另一边,慢慢提起让砝码悬空,用直尺量出布样燃焦长度并记录,精确到0.1 cm。
甲醛和pH 值的测试可按表1测试标准进行。本厂阻燃布的各种测试标准如表1:
纺织品基本安全技术要求见表2。
三、阻燃工艺条件及工艺流程
1.阻燃工艺条件
(1)pH值对整理效果的影响
阻燃剂取用350~450 g/L,其他助剂的用量不变,浸轧时的溶液pH 值对阻燃整理效果的影响见表3。由表1可知,在弱酸情况下进行整理,织物的阻燃性能较好。所以pH取用5.6。本厂浸轧时溶液pH值一般取5.6~6.0。
(2)预烘温度对整理效果的影响
阻燃剂取用350~450 g/L,其他助剂的量不变,看预烘温度对阻燃效果的影响见表4。由表2可见,110℃时的阻燃效果较好,所以取用110℃ 。
(3)阻燃剂用量对阻燃性能的影响
其它助剂的用量不变,将织物浸轧在不同浓度的阻燃剂中进行试验,结果见表5。由表3可见,阻燃剂用量增加,阻燃性能好,但用量过多,会影响织物手感并增加成本,综合各种因素,取阻燃剂浓度为350~450 g/L为宜。
2.阻燃工艺流程
浸轧阻燃整理液一预烘(80~110℃)一氨熏一氧化洗水一烘干(130℃~140℃)一柔软定型一成品
(1)定型机上浸轧
阻燃剂工作液配方:FR1为350~ 450 g/L,NT 为1~2 g/L,TEA为14~18 g/L,调节溶液的pH值为5.6~6.0。
压水率的测定:I=(N—M)/M ×100%,式中:I:压水率(% );M:织物干重(g);N:织物浸轧后重量(g),浸轧时定型机上的压轧轮的压力为0.15MPa,视布的厚薄程度而调节。
布面经过浸轧后,剪一块湿布称得18.29 g,烘干后为10.6 g,得到压湿率为72.5% ,(根据织物本身的性能和轧压轮的承受能力,纯棉选择 70% ~75% )。而调节风速为8O0~1000 m/min,机速为18~20 m/min,烘焙湿度为80~I10℃。以上三个数值视布的厚薄而调节。调节这样的数值是为了能使烘焙出来的布有一定的湿度,以利于氨熏时NH3与织物上的阻燃剂发生交联反应,起到阻燃效果。一般含水率控制在14% ~18%之间,左中右含水率不能超过2 %,否则极易产生左中右色差,因此生产过程中应随时监测含水率的大小,并随时调整,含水率过小会导致交联不充分,阻燃效果不理想,含水率过量,手感发硬,颜色变化也大。
(2)氨熏
每公斤阻燃剂所耗氨气的量理论上是一定的,但实际生产过程中应稍过量一些,以便交联充分。通常氨气流量控制在35~45 m。/min,流量过小,交联不充分,阻燃效果不理想,耐洗性差;流量过大,造成浪费且氨气外溢,致使工作环境恶劣,影响人身安全。实际应用中,还应当根据织物的厚薄和阻燃剂用量的大小来调整氨气的流量以达到最佳阻燃效果。
要使氨熏充分,必须调节机速为8~15 m/min左右,而温度控制在28~32℃左右。在氨熏这个过程中,还要加入草酸,它的作用是用于废气的中和稀释。
(3)洗水机上洗水(洗甲醛)
阻燃剂经氨熏固化后为使其更加稳定,必须把P+3怕氧化成P+5 ,通常采用浸轧H2O2的方法来实现,H2O2的用量应根据织物的厚薄,阻燃剂的用量的大小来定,本厂调节H2O2的浓度为27% ~ 3O% 。而浸轧氧化液的速度不能太快,以保证有足够H2O2留在织物上,一般调节机速为15~ 20 m/min。经透风氧化后再中和皂洗掉,氧化时间不宜过长,否则会降低织物的强力。
本厂中和用Na2C02和NaOH,它们除了中和布面酸碱度外,还可以调节溶液的pH值;重亚硫酸钠主要是洗水布面的甲醛含量,因为织物经浸轧后,布面上所含甲醛高达2000 ppM,远远超出国家所规定的范围,对人体不利。而曾用过尿素洗甲醛,但效果不明显。洗水后要测试甲醛和pH 含量及防火功能,如理想即可进行柔软处理;如阻燃测试不合格,要重新做阻燃处理;如甲醛含量高于标准就要重新安排洗甲醛。洗甲醛的各药剂的用量,溶液pH值和温度见表6(根据布的数量适当调整药剂用量)。
(4)定型机上柔软定型
因为织物经过阻燃剂整理后,手感一般不理想,所以要经过柔软以修复手感。但如果是是印花布,则不必柔软,因为印花布柔软定型会改变它的花型。阻燃布要用非离子柔软剂,因为离子型的有硅油,硅油起助燃作用,对阻燃布极不利。本厂曾用弱阳柔软膨松剂作柔软处理,处理后布面更滑,手感比用非离子柔软剂的要柔软,但影响阻燃效果,暂不采用。AC的用量一般采用40~60 g/L。温度控制在130℃左右。
四、结论
1.阻燃剂用量对阻燃性能有影响,阻燃浓度最好为35O~450 g/L。
2.阻燃剂的pH值对阻燃性能有影响,合适的pH值范围为5.6~6.0。
3.阻燃剂的焙烘温度对阻燃性能有一定的影响,合适的温度为8O~120℃ 。
经过以上处理过的织物一般能达到阻燃效果,它低毒环保,对人体安全可靠。透气、透湿、手感柔软,穿着舒适。