印染整理工藝對(duì)針織物阻燃整理效果的影響

  選擇針織物來(lái)考察其阻燃整理的效果，主要研究了漂白、染色以及用于漂染加工的一些化學(xué)助劑等不同的印染整理工藝對(duì)織物可燃性整理的影響。試驗(yàn)中采用BS 5438燃燒性能垂直測(cè)試法測(cè)試整理織物的可燃水平，該方法的測(cè)試結(jié)果非常接近于織物的實(shí)際燃燒行為。應(yīng)用SPSS程序?qū)υ囼?yàn)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和評(píng)價(jià)，準(zhǔn)確地描述了化學(xué)參數(shù)是如何、以何種程度影響針織物燃燒行為的。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一般的家庭火災(zāi)中，首先被點(diǎn)燃的通常是紡織品、木制品和紙張等，占起火原因的63%占燃燒材料的70%。紡織品，是容易燃燒的，通常首先被點(diǎn)燃的是棉織物(90.6%)，其次是家具填充物和床墊(6%)、裝飾織物(1.7%)及其他裝飾紡織品(1.7%)等。

　　通過(guò)采用燃燒性能較差的材料、加強(qiáng)對(duì)原材料和制成品的檢測(cè)以及對(duì)相關(guān)法律和規(guī)章制度的完善等措施，均有助于減少由于紡織品而造成的財(cái)產(chǎn)損失乃至傷亡事故的發(fā)生，但由于這些方案要么限制了人們的選擇權(quán)及審美觀，要么給人們?cè)斐闪顺林氐慕?jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因此難以為廣大群眾所接受。

　　這樣看來(lái)，明確纖維及織物結(jié)構(gòu)是如何影響產(chǎn)品終燃燒性能，以此來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)便顯得十分重要。通過(guò)對(duì)加工過(guò)程的控制，我們就有可能生產(chǎn)出具有適宜物理及燃燒性能的終產(chǎn)品。在以前的研究工作中，我們?cè)噲D準(zhǔn)確地描述針織物性能對(duì)其阻燃性的影響。通過(guò)研究，我們分析了針織物印染整理工藝對(duì)其阻燃性能的影響，以揭示加工過(guò)程中的物理、化學(xué)參數(shù)對(duì)產(chǎn)品阻燃性的作用。

　　織物的可燃性決定于各種各樣的因素，例如纖維的成分、織物的結(jié)構(gòu)、氧的濃度以及環(huán)境條件(濕度、溫度和氣流速度等)，但織物上的整理劑對(duì)其燃燒性能的影響也不容忽視。這些整理劑能夠通過(guò)催化織物產(chǎn)生可燃性物質(zhì)、干擾阻燃劑系統(tǒng)或者間接地與織物上殘余染色助劑及印花粘合劑發(fā)生相互作用等方式來(lái)影響織物的燃燒行為。眾所周知，在洗燙過(guò)程中沉積于織物上的硬水物質(zhì)，尤其是對(duì)于以無(wú)磷洗滌劑洗滌的產(chǎn)品，能夠提高某些材料的可燃性并妨礙阻燃劑發(fā)生作用。就織物的印染整理工藝而言，早期研究表明：酸性、還原及直接染料和酸性熒光增白劑均可提高織物的LOI值；而另一方面，活性染料對(duì)織物L(fēng)OI值的影響強(qiáng)弱卻取決于應(yīng)用方式。因此，我們就有可能通過(guò)在染色處方中引入含氮、硫及鹵素的基團(tuán)或引入諸如銅、鈷等金屬離子來(lái)提高織物的LOI值，這些物質(zhì)還有助于防止由于織物熱分解而產(chǎn)生可燃、易爆氣體。研究顯示：分散染料，尤其是含氮分散染料可能對(duì)滌綸織物的可燃性具有非常明顯的抑制作用。另外，漂白、凈洗及柔軟等洗滌助劑一般是可燃性的，若洗滌后織物上仍殘留有這些化學(xué)品，則織物的可燃性會(huì)被增強(qiáng)。

　　在這種背景下，那種認(rèn)為服裝面料的潛在可燃性極大地取決于印染工藝的觀念是合理的。早期的相關(guān)研究均取材于一種整理基布，并考察它對(duì)材料可燃性的影響。本研究中，我們采用了經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇的針織物；在前期的研究中，我們?cè)瓦@些針織物的物理參數(shù)對(duì)其阻燃性的影響進(jìn)行了研究，以測(cè)定各種印染工藝及印染助劑對(duì)織物燃燒特性的影響程度。這樣，我們便有可能就所有可能的印染加工對(duì)某一種織物燃燒特性的影響作出評(píng)估。

　　試驗(yàn)

　　本研究所選用的三種針織坯布規(guī)格見(jiàn)表1。所有織物為未經(jīng)染整加工的原坯布。經(jīng)煮練后，這些織物隨之用不同的印染加工工藝處理，處理后的織物經(jīng)冷水漂洗并自然晾干。

　　化學(xué)藥品及試驗(yàn)方法

　　漂白。純棉19.4 tex單面針織物以0.2%、0.4%和0.6%的雙氧水(Merc,50%)用量進(jìn)行漂白，具體工藝配方見(jiàn)表2。

　　熒光增白。我們選擇了兩種熒光增白劑Unitex 2BT(Setas化學(xué)公司)和陰離子、反應(yīng)型的Techowhite NAB Flüssig (Toran Kimya Co.,TextilColor AG)來(lái)研究熒光增白劑對(duì)針織物阻燃性能的影響。這兩種熒光增白劑均為芪結(jié)構(gòu)衍生物，在漂白-增白浴中的使用量分別為0.05、0.1%和0.2%。當(dāng)增白劑濃度變化時(shí)，雙氧水的濃度則固定為0.4%。

　　活性染料染色：采用非常適用于棉及粘膠纖維的Remazol Navy RGB gran 150%活性染料(Dystar Co.，BASF)分別以0.5%、1%、2%的濃度對(duì)棉和粘膠織物進(jìn)行染色。

　　分散染料染色。以分散染料Dispersol Navy C-VSE(Dystar Co., BASF)對(duì)滌綸單面針織物進(jìn)行染色，染料濃度分別取0.5%、1%和2%。

　　柔軟整理。柔軟整理可使織物柔軟，賦予織物滑爽的手感，并可改善織物的可縫紉性。在生產(chǎn)中，常用的柔軟劑為陰離子、季銨鹽及非季銨鹽陽(yáng)離子、非離子和中性柔軟劑。本研究采用了陽(yáng)離子型KF 94、非離子型WF 95(Setas化學(xué)公司)、微乳型Softycon MES有機(jī)硅(Toran Kimya Co.，TextilColor AG)、陽(yáng)離子型Hagesoft KD、非離子型Hagesoft NT(Lefateks Chemical Co.，THOR GmbH)以及兩性型Softycon PWSK(Toran Kimya Co.，TextilColor AG)等柔軟劑以五個(gè)不同的濃度水平(硅柔軟劑：1%、1.5%、2%、2.5%和3%；其他柔軟劑：1%、2%、3%、4%和5%)應(yīng)用于棉織物漂白浴。

　　消泡劑。在漂白浴(0.4% H2O2)中分別加入五種不同濃度(0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L、0.4 g/L和0.5 g/L)的弱兩性型TC Entshaeumer TSR-K消泡劑(Toran Kimya Co., TextilColor AG)，以研究消泡劑對(duì)織物阻燃性的影響。

　　抗起球劑。選用了Toracall ASW-1酸性纖維素酶(Toran Kimya Co.,TextilColor AG)來(lái)研究酶的應(yīng)用對(duì)織物可燃性的影響。抗起球劑使用的濃度水平為：0.5%、1%、1.5%、2%和2.5%。

　　織物所經(jīng)歷的所有整理加工均采用Ahiba實(shí)驗(yàn)染色機(jī)，以1:20的生產(chǎn)浴比進(jìn)行?？椢镉∪菊硖幏郊捌浜筇幚砉に囈?jiàn)表2。每個(gè)試樣的可燃性均進(jìn)行四次平行測(cè)試，共進(jìn)行了297次測(cè)試以評(píng)價(jià)其整理效果。

　　由于垂直燃燒測(cè)試法更加接近于人們穿著服裝的實(shí)際情況，故我們采用了BS 5438燃燒性能垂直測(cè)試法測(cè)試整理織物的可燃性。測(cè)試前，將試樣在溫度20℃±2℃和相對(duì)濕度65%±2%條件下平衡24 h。試驗(yàn)測(cè)試了所有試樣的點(diǎn)燃時(shí)間和火焰擴(kuò)散60 cm所需的時(shí)間，測(cè)試火焰擴(kuò)散速度(R, mm/s)的同時(shí)還測(cè)試了碳化長(zhǎng)度及燃燒時(shí)間。

　　我們對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了方差分析，以揭示整理工藝的重要意義；以回歸分析研究了整理工藝與整理織物可燃性間的相關(guān)性。工藝變量(如漂白、染色等)的重要性隨著不同的顯著性水平(如0.05、0.01)而發(fā)生變化。

　　試驗(yàn)結(jié)果

　　漂白。由多元回歸分析(火焰?zhèn)鞑ニ俣菷=25.8，R2=79.9%, sig.＜＜0.01)得知，漂白工藝明顯影響了織物的燃燒特性。由圖1可知：隨過(guò)氧化物成分的增加，織物的火焰?zhèn)鞑ニ俣让黠@加快。這可能是由于織物上的污物和無(wú)機(jī)鹽被去除且漂后的棉織物中含有一些可燃性物質(zhì)的緣故。當(dāng)雙氧水用量為0.4%和0.6%時(shí)，織物具有大的燃燒速率。

　　由多元回歸分析的結(jié)果(R2=96%，sig.＜＜0.01)還可知：織物的點(diǎn)燃時(shí)間同樣明顯地受到漂白工藝的影響。當(dāng)雙氧水用量為0.2%時(shí)，織物的點(diǎn)燃時(shí)間縮短1.5 s。

　　熒光增白。方差分析及回歸分析(對(duì)Uvitex：R2=21%，sig.＝0.074；對(duì)Techowhite：R2=0.3%，sig.＝0.876，圖2)表明：在熒光增白劑試驗(yàn)用量范圍內(nèi)，其用量對(duì)針織物的火焰?zhèn)鞑ニ俣燃包c(diǎn)燃時(shí)間沒(méi)有明顯的影響。我們認(rèn)為，這可能是受到了漂白浴中雙氧水的影響(見(jiàn)圖2)。

　　活性染料染色多元回歸分析(對(duì)棉織物：R2=96.6%，sig.＜＜0.01；對(duì)粘膠織物：R2=0.37%，sig.＝0.781)表明：織物的火焰?zhèn)鞑ニ俣葮O大地受到染料濃度的影響。染料濃度的提高促使火焰在棉織物上的傳播速度加快；然而對(duì)于粘膠織物來(lái)說(shuō)，這一現(xiàn)象則不甚明顯(見(jiàn)圖3)。

　　我們認(rèn)為活性染料對(duì)棉織物可燃性的影響可能是由于染色加工去除了一部分化學(xué)助劑的緣故，而不是由于精練。應(yīng)該在浴液中提高燒堿濃度以增加顏色深度。

　　分散染料染色。研究結(jié)果表明，在我們所選用的分散染料濃度下，滌綸織物的點(diǎn)燃時(shí)間不受染料濃度的影響。所有試樣均可在2 s之內(nèi)點(diǎn)燃，與未經(jīng)染色的滌綸織物沒(méi)有區(qū)別。然而，火焰在織物上的傳播速度卻隨染料用量的增加而明顯提高(R2=79.1%, F=24.59)，染料濃度與針織物可燃性關(guān)系見(jiàn)圖4。有趣的是，染料用量為1.5%和2%的試樣具有相同的火焰?zhèn)鞑ニ俣?。這一現(xiàn)象證實(shí)了前人的研究結(jié)果。

　　柔軟整理。研究發(fā)現(xiàn)，在我們所選用的濃度范圍內(nèi)，柔軟劑對(duì)織物的點(diǎn)燃時(shí)間沒(méi)有影響；但多元回歸分析結(jié)果表明，柔軟劑對(duì)火焰在織物上的傳播速度影響顯著。當(dāng)使用弱陽(yáng)離子微乳型有機(jī)硅柔軟劑和非離子柔軟劑時(shí)，織物具有快的火焰?zhèn)鞑ニ俣?；而非離子有機(jī)硅類柔軟劑則可賦予織物低的火焰?zhèn)鞑ニ俣?。l

所有的柔軟劑均會(huì)導(dǎo)致織物的火焰?zhèn)鞑ニ俣燃眲〉靥岣?，織物的燃燒速率?8 mm/s～20 mm/s提高到35 mm/s～42 mm/s。這是由于柔軟劑本身含有脂肪酸縮合物或脂肪酸衍生物而使其成為一種易燃材料。

　　消泡劑的影響。任何能夠改變某一物體系統(tǒng)表面性能而使其不易產(chǎn)生泡沫的化學(xué)品均可被稱為消泡劑，這些化學(xué)品常被用于紡織品的印染加工浴及印花色漿中。對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俾实幕貧w分析(R2=79.2%，F(xiàn)=40)表明，消泡劑的使用對(duì)織物的可燃性影響顯著(見(jiàn)圖6)；而無(wú)論消泡劑的濃度高低，織物的點(diǎn)燃時(shí)間均為3 s。隨著消泡劑用量的增加，織物燃燒速率明顯地增大；而且，不論消泡劑用量的多少，織物的燃燒速率都是較高的(R>30 mm/s)。消泡劑在這方面的實(shí)際效果取決于其中可燃的脂肪酸酯、脂肪酸鹽和高分子量的碳?xì)浠衔铩?

　　抗起球劑的影響?？椢锏娜紵阅軠y(cè)試及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果(R2=74.9%，F(xiàn)=31.41)均表明：隨抗起球劑用量的提高，織物的燃燒速率也明顯增加。當(dāng)其用量超過(guò)1%時(shí)，抗起球劑使織物的燃燒速率達(dá)到35 mm/s。另一方面，織物的點(diǎn)燃時(shí)間并不隨抗起球劑用量的變化而改變。抗起球劑濃度與織物可燃性之間的關(guān)系見(jiàn)圖7。結(jié)論

　　在本研究中，我們研究了印染工藝對(duì)針織物阻燃性能的影響。主要報(bào)道了印染工藝(雙氧水漂白、熒光增白處理、活性染料及分散染料染色等)和常用于針織物染整的印染助劑(柔軟劑、消泡劑、抗起球整理劑等)對(duì)針織物阻燃性能的影響。試驗(yàn)采用了燃燒性能垂直測(cè)試法測(cè)試了297個(gè)印染整理試樣的可燃水平；并應(yīng)用了SPSS程序?qū)υ囼?yàn)結(jié)果進(jìn)行了方差及多元回歸分析和評(píng)價(jià)。

　　由研究結(jié)果可看出，針織物的印染整理工藝能夠明顯地影響其可燃性，尤其是其燃燒速度。隨著雙氧水用量的增加，織物的燃燒速度可從12 mm/s提高至20 mm/s～22 mm/s。然而，與以前的研究結(jié)果———“當(dāng)熒光增白劑的用量較高時(shí)，織物L(fēng)OI值也較高”不同的是：本研究發(fā)現(xiàn)，熒光增白劑濃度的變化不會(huì)明顯地影響漂白針織物的燃燒特性?；钚匀玖峡擅黠@地促使火焰在棉織物上傳播速度的加快。我們認(rèn)為，織物這種燃燒行為的變化并不依賴于活性染料的濃度，而是取決于染浴中燒堿濃度的提高。經(jīng)分散染料染色后的滌綸針織物，其燃燒速度提高100%，由5.5 mm/s提高到10 mm/s。這說(shuō)明，分散染料對(duì)滌綸織物的可燃性具有非常重要的影響。

　　有機(jī)硅和柔軟劑均可提高漂白織物的燃燒速度50%。與柔軟劑相似，消泡劑也可提高漂白織物的燃燒速度60%～70%。將抗起球劑應(yīng)用于純棉針織物時(shí)，即便是較小的濃度也會(huì)導(dǎo)致織物的可燃性提高50%～70%，這可能是由抗起球劑對(duì)纖維的損傷而引起。由柔軟劑、有機(jī)硅、消泡劑及抗起球整理劑而導(dǎo)致的織物燃燒速率明顯提高，提醒我們應(yīng)盡量少應(yīng)用這些助劑，或盡量采用那些燃燒性較低的材料。

　　由本研究所得出的另外一個(gè)重要結(jié)論是：在較低的整理劑濃度范圍內(nèi)，織物的著火時(shí)間便可下降1 s～2 s；隨后無(wú)論整理劑濃度如何，這一數(shù)值卻不再變化。可見(jiàn)，較低的整理劑用量就會(huì)導(dǎo)致織物阻燃性明顯地降低；整理劑濃度較高時(shí)，其對(duì)織物著火時(shí)間的影響反而較小。

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