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粘扣带的相关介绍

作者: 发布时间:2019-12-20 13:57:32点击:1257

   粘扣带由钩面粘扣带和毛面粘扣带组成,为纺织1PLA粘扣带加工工艺的设计结构型紧固件。钩面粘扣带的表面为许多细小的单丝弯钩,毛面粘扣带的表面为许多复丝毛圈,可分为PLA阻燃粘扣带的主要加工流程有整经、织造、整齐排列的复丝毛圈(未经抓毛处理)和杂乱排列的浸渍阻燃整理、涂层上胶整理及钩面切钩等。复丝毛圈(经抓毛处理)两种结构。粘扣带使用方便,目前,粘扣带的加工工艺大多针对锦纶粘扣带而可替代传统的拉链、扣子等紧固件而广泛应用于鞋帽设计。PLA纤维与锦纶纤维存在性能上的差异,因

服饰、旅行箱包、家纺内饰、体育运动、医疗卫生、汽车此,需重新设计PLA阻燃粘扣带的加工工艺。本文针座椅及电子产品等领域。对PLA阻燃粘扣带加工过程中最为关键的织造、涂层

目前,粘扣带的主要材质为锦纶,涤纶材料应用上胶整理和钩面切钩3道工序,进行工艺设计和优化。较少。这些材料制备的粘扣带废弃后不能自动降解,易对环境造成污染,特别是用于手术服的锦纶粘扣

1.1织造

带,废弃后需焚烧,该过程易对环境造成二次污染。

织造工序的主要参数为织机车速、加热片温度和

聚乳酸(PLA纤维具有天然纤维和合成纤维的特成圈片高度。经试验,该工序的更佳工艺参数包括:

点,并集两者的优点于一身,具有许多优良的性能,包

织机主轴转速为580r/min、编织速度为30m/h;加

括生物可降解性、良好的力学性能和染色性及较佳的

热片温度为120℃;毛面粘扣带和钩面粘扣带的成圈

触感、导湿性、回弹性、阻燃性、稳定性和抗污性等[

片高度分别为2.2mm和1.6mm。


L.2涂层上胶整理

上胶前先对粘扣带进行水洗和烘干。水洗温度为80℃,洗涤30min;烘干温度为120℃,烘干时间为5min。然后,用聚氨酯对粘扣带底部进行上胶涂层,上胶涂覆量为200g/m2,75℃条件下预烘3min,100℃条件下烘15min,冷却2min后进行卷带。L.3钩面切钩120℃条件下预烘钩面粘扣带10min,可有效消除PLA钩圈的内应力。采用AE刀具切割钩面(齿距为0.720mm),车速为100m/h2PLA粘扣带组织结构参数

2.1钩面粘扣带组织结构参数的设计

钩面粘扣带的地经和纬纱采用16.67tex/72fPLA复丝;钩经采用直径为0.16mm的PLA单丝纬向毛圈个数与地经根数之比为1:4,经向毛圈个数与纬纱根数之比为1:3,钩圈高度为2.2mm,钩面粘扣带的组织结构图如图1所示。毛面粘扣带的地经和纬纱均采用16.67tex/72fPLA 复丝,毛圈纱采用33.33tex/144fpx 复丝。 本研究设计了6种不同方案的毛面粘扣带,毛圈高度 均为2.2mm,其参数如表1所示,组织结构如图 2 所示。



PLA 粘扣带力学性能的研究

3.1 试验仪器

试验采用 AL-7000S型拉力试验机、GT-7082-E 型粘扣带疲劳测试机等进行测试。


3.2测试方法及试验结果

PLA 粘扣带力学性能测试主要包括剥离强度、

剪 切 强 度 和 抗 疲 劳 测 试,测 试 方 法 参 照 GB/T

23315—2009《粘扣带》[3]。 3.2.1 剥离强度

GB/T23315—2009规定粘 扣 带 的 最 小 剥 离 强 度为1.6N/cm,测试结果见表2。剪切强度

GB/T23315—2009规定粘 扣 带 的 最 小 剪 切 强 度为7.5N/cm2,测试结果见表3.2.3 抗疲劳 对剥离强度和剪切强度更好的粘扣带(方案1) 进行了抗疲劳性测试,参考 GB/T23315—2009,该 疲劳试验 的 循 环 次 数 分 别 设 定 为 100、200、500、 1000、2000次[4],然后对经疲劳测试的样品进行了 剥离强度和剪切强度的测试,试验结果见表4。


1# 方案试样的剥离强度和剪 切强度更优,且符合 GB/T23315—2009《粘扣带》的 要求,该试样经1000次耐疲劳测试后,其剥离强度 和剪切强度均未达国标的更低要求。但是,1# 方案 试样经100次耐疲劳测试后,其剥离强度和剪切强度 都能满足标准要求。测试结果表明:与锦纶和涤纶材 质的粘扣带相比,PLA 粘扣带的耐疲劳性较差,仅适 用于循环次数较小的工作环境。


4 阻燃整理工艺 粘扣带在汽车、火车、飞机座卧等紧固件的应用

中,需具备一定的阻燃性。 本研究对未经阻燃整理的 PLA 粘扣带坯带(未 上胶涂层)进行了阻燃性测试(垂直法)。

尽管 PLA 纤维本身具有一定的阻 燃 性,但 其 阻 燃 效 果 达 不 到 美 国 航 空 防 火 标 准FAR2.5.853(a)—1995的要求(燃烧长度<20.3cm、 余焰时间<15s、滴焰时间<5s),因此,需对PLA 粘 扣带坯带进行阻燃整理。 因 PLA 粘扣带的结构和加工工艺的特殊性,其 阻燃整理分为浸渍阻燃整理和上胶涂层阻燃整理两 步。浸渍阻燃整理使未经上胶的粘扣带坯带具有一

定的阻燃性,而上胶使用的聚氨酯树脂属于易燃材 料,上胶后 PLA 粘扣带的阻燃性将有所下降,因此, 需在聚氨酯树脂内加入阻燃粉体后再对PLA 粘扣带 进行上胶涂层整理,从而增强PLA粘扣带的阻燃性。4.1试验仪器及材料

试验所用仪器及材料为BL-301S型电子天平、HH-S型数显恒温水浴锅、SJB-S450型实验室搅拌

机、HC101-1型电热鼓风干燥箱、西门子滚筒洗衣机、 阻燃测试箱、烧杯、玻璃棒、温度计、酒精灯、秒表、磷氮 类液体阻燃剂、磷系阻燃粉体及水性聚氨酯树脂等。 4.2 浸渍阻燃整理工艺 浸渍阻燃整理中选用磷氮类阻燃剂,浴比为1:30。 采用正交试验设计法,通过改变阻燃剂质量浓度、浸渍 温度和浸渍时间这3个影响因子进行试验。浸渍整理 后脱水3min,90℃温度下烘干15min,且在150℃温 度下烘焙5min,待试样冷却后进行阻燃测试。 4.2.1 阻燃剂质量浓度 PLA 粘扣带试样在温度为60 ℃、质量浓度分别 为2、6、10、14和18G/L的阻燃剂中浸渍2h后进 行阻燃测试,试验结果。


阻燃剂的质量浓度越高,PLA 粘扣 带的阻燃效果越好。随着阻燃剂质量浓度的增加, PLA 粘扣带的阻燃效果大幅提升,当阻燃剂质量浓 度达10g/L 后,其阻燃性提升幅度较为缓慢。当阻 燃剂质量浓度达10g/l时,PLA 粘扣带的阻燃性可达标准要求且性能稳定,从节约成本的角度考虑,本研究选择较优的阻燃剂质量浓度为10g/L。


4.2.2 浸渍温度

PLA 粘扣带试样在阻燃剂质量浓度为10g/L、 浸渍时间为2H的条件下,通过改变浸渍温度(分别为30.40.50.60和70℃)后对样品进行阻燃性测 试。浸渍温度越高,PLA 粘扣带的阻燃 效果越好。当浸渍温度高于60 ℃时,其阻燃效果可 达标准要求且性能稳定,因此,本研究中选择较优的 浸渍温度为60 ℃。


4.2.3 浸渍时间PLA粘扣带试样在阻燃剂质量浓度为10g/L, 浸渍温度为60℃的条件下,通过改变浸渍时间(分别 为0.5、1.0、1.5、2.0和2.5h)后对样品进行阻燃 性测试。浸渍时间越长,PLA 粘扣带的阻燃 效果越好。当浸渍时间达2.0h以上时,继续延长浸 渍时间,粘扣带阻燃性能变化不大,因此,本研究中选 择较优的浸渍时间为2.0h。4.3正交试验分析

依据单因素试验分析结果,确定阻燃整理工艺的显著影响因子为阻燃剂质量浓度、浸渍温度和浸渍时 间。试验采用L9(34)正交表,各因子水平设计表见 表6,阻燃性测试结果见表7,统计分析结果。

通过正交试验的极差 R分析可知:影响 PLA 粘 扣带燃烧长度这一指标的因素按主次排序依次为阻 燃剂质量浓度、浸渍温度、浸渍时间,较优的工艺参数 为阻燃剂质量浓度14g/L、浸渍温度60℃、浸渍时 间2h;影响余焰时间这一指标的因素按主次排序为 阻燃剂质量浓度、浸渍温度、浸渍时间,较优的工艺参数为阻燃剂质量浓度14g/h、浸渍温度为60 ℃、浸 渍时间2.5h;影响滴焰时间这一指标的因素按主次 排序为阻燃剂质量浓度、浸渍时间、浸渍温度,较优的工艺参数为阻燃剂质量浓度10g/L、浸渍时间2h、 浸渍温度70℃。 各燃烧指标所选取的较优的工艺参数不同,采用 平衡法分析后得出阻燃整工艺的综合影响因素为阻 燃剂质量浓度、浸渍温度、浸渍时间,较优的工艺参数 为阻燃剂质量浓度14g/L、浸渍温度60℃、浸渍时间2h上胶涂层阻燃整理工艺 本研究中,PLA粘扣带试样的上胶涂层阻燃整 理选用磷系阻燃剂粉体,改变水性聚氨酯胶体内阻燃 剂的质量分数(分别为4%、6%、8%、10%、12%、14%和16%)对试样进行阻燃整理,整理后试样的阻 燃性测试结果如图6所示。PLA 粘扣带的阻燃效果随着阻燃 剂质量分数的提高而有所提升。继续增加阻燃剂质 量分数后,试样的燃烧长度变化趋于平稳,余焰时间 呈下降趋势。当阻燃剂质量分数达12%时,粘扣带 阻燃性能达到标准要求,且阻燃效果稳定,因此,本研 究中选择较佳的阻燃剂质量分数为12%。

  耐水洗性测试 对经阻燃整理的PLA 粘扣带进行水洗,洗涤条 件包括:浴比为1:30、洗涤剂用量为4g/L、水洗温度 为(40±2)℃,1次洗涤的时间为12min,洗后烘干。 试样经规定次数的洗涤后测试其阻燃性,试验结果如 表9所示。由表9可知,随着洗涤次数的增加,PLA 粘扣带 样品的阻燃性能逐渐变差,特别是余焰时间增加较 多。水洗15次后,粘扣带的阻燃效果不能达到标准

要求。

5结论

    通过 PLA 粘扣带的开发及其织物组织结构、织 造工艺、上胶工艺、切钩工艺参数的设计,经试验数据 分析可知,PLA 粘扣带力学性能较优的组织结构参数:粘扣带纬向毛圈个数与地经根数之比为1:4,经 向毛圈个数与纬纱根数之比为1:3,毛面粘扣带和钩 面粘扣带成圈高度均 为2.2mm;较佳织造工艺参数:织机主轴转速为580r/min,编织速度为30m/h, 加热片温度为120℃;浸渍阻燃整理的较优工艺参

数:阻燃剂质量浓度为10g/L、浸渍温度为60℃、浸 渍时间为2h;上胶涂层阻燃整理的较优工艺参数设 计:阻燃剂质量分数为12%;经浸渍和涂层阻燃整理 后,PLA 粘扣带的更高耐洗涤次数为15次;切钩时, 钩面粘扣带需在120℃的条件下预烘10min,然后采用AE刀具切割钩面 (齿 距0.720mm),车 速 为100m/h。 本研究利用PLA 纤维的可降解性及其优良的力学性能,将其应用于粘扣带的制备,既能达到环保的目的,又可满足粘扣带作为紧固件的力学性能要求。研究对PLA 粘扣带的加工及阻燃整理工艺参数的设 定与优化有一定的指导作用。


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