中空異形滌綸面料性能研究

中空異形滌綸面料性能研究
摘要：中空異形滌綸纖維具有吸濕排汗和保暖性能，它采用了全新的纖維截面設(shè)計(jì)，將毛細(xì)管原理應(yīng)用于纖維和紗線結(jié)構(gòu)，使織物能夠快速導(dǎo)濕、擴(kuò)散和揮發(fā)汗液，從而保持人體皮膚的干爽感，達(dá)到提高織物舒適性目的。對(duì)中空異形滌綸、Coolmax、Coolbst、普通滌綸纖維等機(jī)織物的熱濕性能進(jìn)行了測(cè)試分析，認(rèn)為該纖維保暖性能突出，但透氣性及透濕汽性較差。
關(guān)鍵詞：中空異形；滌綸纖維；導(dǎo)濕性；保暖性；透汽性；透氣性
對(duì)滌綸的改性主要是通過(guò)化學(xué)方法和物理方法賦予滌綸纖維較高的吸水性、疏水性，以提高滌綸織物穿著的舒適感。其化學(xué)改性方法包括：用親水性基團(tuán)接枝共聚和用親水性化合物進(jìn)行涂層處理；物理改性方法有：改變噴絲孔形狀，原料共混紡絲和雙組分復(fù)合共紡。其中，改變噴絲孔形狀對(duì)于提高滌綸纖維導(dǎo)濕性是簡(jiǎn)單、直觀和行之有效的方法。各大化纖公司都相繼開(kāi)發(fā)出了異形截面滌綸纖維，主要通過(guò)在纖維側(cè)壁開(kāi)設(shè)溝槽來(lái)提高纖維材料在織物中的毛細(xì)管效應(yīng)。如Dupont公司的Coolmax纖維具有“十”字形截面、日本東洋紡的Triactor纖維具有“Y”形截面、我國(guó)儀征化纖股份有限公司的Coolbst纖維具有“H”形截面。由于纖維在縱向產(chǎn)生了許多溝槽，從而提高了纖維在織物中的毛細(xì)管效應(yīng)，使織物由于纖維上或纖維間的毛細(xì)通道產(chǎn)生芯吸作用而具有干爽導(dǎo)濕性能。芯吸作用愈大，導(dǎo)濕性能愈好。
1中空異形滌綸纖維性能簡(jiǎn)介
由于纖維的截面形狀與纖維的特性密切相關(guān)，借助于纖維截面形狀的改變可獲得各種特性。用于工業(yè)生產(chǎn)的異形截面主要有三角形、四葉形、三葉形、菱形、中空形和中空異形等。要使織物具有舒適性，就要使之重量輕而且吸汗性和快干性好，與肌膚接觸面積小，感覺(jué)舒適。制造具有與天然纖維相近截面的異形滌綸纖維以改善滌綸性能的仿真方法已被廣泛采用。這是因?yàn)楫愋谓孛胬w維外觀輪廓呈不規(guī)則狀，使滌綸織物有蓬松感，改善了光澤效應(yīng)和手感，提高了織物透氣性、抗起毛起球性。中空纖維因纖維內(nèi)部有連續(xù)的空腔，降低了纖維的體積質(zhì)量，提高了織物的隔熱保暖性。具有特殊意義的是，兼異形、中空、三維卷曲特征于一體的異形中空三維卷曲滌綸纖維（見(jiàn)圖1）與圓形中空纖維、異形纖維相比具有更多的優(yōu)越性。如用異形中空三維卷曲滌綸纖維制作的織物，其蓬松性較普通織物大15%!20%，并且耐磨性能比圓形纖維高2倍。此外，異形中空三維卷曲滌綸纖維因其結(jié)構(gòu)特殊，還具有優(yōu)異的彈性回復(fù)性能，故異形中空三維卷曲滌綸纖維能廣泛用于制作地毯、被褥等用品以及墊子類的填充用纖維和集保暖、吸濕于一體的服用纖維等。
2中空異形滌綸織物的熱濕傳遞性能測(cè)試與評(píng)價(jià)
織造加工是委托江蘇省吳江三元織造廠進(jìn)行的。考慮到試驗(yàn)結(jié)果的可比性及試驗(yàn)過(guò)程的簡(jiǎn)單可行性，將織物試樣設(shè)計(jì)為平紋機(jī)織物。其中：緯紗采用相同的紗線號(hào)數(shù)和捻度；經(jīng)紗均用同規(guī)格的滌綸紗?？椢锝M織規(guī)格見(jiàn)表1。
注：厚度按照GB3820-1983標(biāo)準(zhǔn)，采用YG141型測(cè)厚儀測(cè)定；平方米質(zhì)量按照FZ/T60003-1991標(biāo)準(zhǔn)，采用電子天平測(cè)定。
2.1中空異形滌綸織物的熱傳遞性能測(cè)試與評(píng)價(jià)
2.1.1織物保暖性能測(cè)試
2.1.1.1保暖機(jī)理
通俗地說(shuō)，保暖就是隔熱。隔熱性和導(dǎo)熱性是同一種事物熱傳遞性能的兩種相反的描述方法。由于空氣是一種良好的隔熱介質(zhì)，從理論上講，在面料中保持相對(duì)靜止的空氣量越多，其保暖能力越好。但是空氣對(duì)輻射熱幾乎沒(méi)有阻擋作用，而纖維卻能有效阻擋。因此，理想的保暖效果需要選擇合適的纖維并保持面料中較多的靜態(tài)空氣含量。要達(dá)到這一目的，采用中空截面纖維來(lái)貯存空氣，并采用空氣層組織會(huì)是一種有效的途徑。紡織材料內(nèi)部空氣含量越多，其保暖性越強(qiáng)，而中空異形滌綸纖維不但纖維內(nèi)部有一定空氣含量，而且有較好的蓬松度，纖維間也有較多的空氣含量。因此，可大大提高織物的保暖性。
Coolbst纖維織物相近，而保暖率卻要優(yōu)于Coolmax和Coolbst纖維織物。這說(shuō)明異形中空滌綸纖維在保暖性能上有較大的功效。
2.1.2織物透氣性能測(cè)試
氣體通過(guò)織物的性能稱為織物的透氣性。透濕汽性與透氣性密切有關(guān)。織物的隔熱性能主要取決于織物內(nèi)所包含的靜止空氣，而該因素又轉(zhuǎn)而受到結(jié)構(gòu)的影響，所以織物的透氣性與隔熱性也有一定的關(guān)系。織物的透氣性常以透氣率來(lái)表示，它是指織物在兩邊維持一定壓力差的條件下，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)織物單位面積的空氣量。按照GB5453-1985標(biāo)準(zhǔn)采用Y561型透氣儀測(cè)定。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
由表2測(cè)試結(jié)果可知：異形中空滌綸纖維織物的透氣性比Coolbst差，但和Coolmax接近，比常規(guī)滌綸要好很多，這與異形中空滌綸纖維的截面形狀有直接關(guān)系。由于異形纖維截面的特殊形狀———在常規(guī)圓形的基礎(chǔ)上多出兩個(gè)齒角，在紡紗過(guò)程中齒角間相嚙合，使得纖維間更易于緊密排列，從而使得終織物的透氣性略低。
2.2中空異形滌綸織物的濕傳遞性能測(cè)試與評(píng)價(jià)
2.2.1基本理論
紗線和織物傳導(dǎo)液態(tài)水的能力叫導(dǎo)濕性。當(dāng)織物中纖維形成的毛細(xì)管處于水平位置時(shí)，雖然沒(méi)有外力場(chǎng)的勢(shì)能差，但由于毛細(xì)管彎曲面附加引力的作用，能自動(dòng)引導(dǎo)液體流動(dòng)，這就是芯吸。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，芯吸是一種維持毛細(xì)管內(nèi)流體遷移的性能。通俗地講，是使水分子沿纖維表面形成的毛細(xì)管上升、并從另一端析出水珠的性能。當(dāng)人體出汗時(shí)，汗液以液態(tài)水的形態(tài)分布在皮膚表面，通過(guò)紗線和織物的芯吸作用，將液態(tài)汗水從織物的一面?zhèn)鬟f到另一面，并散發(fā)到空氣中，以促進(jìn)熱量的散失，對(duì)織物的穿著舒適性起著十分重要的作用?？椢镏忻?xì)管內(nèi)液態(tài)水的運(yùn)輸，可以在沒(méi)有外力場(chǎng)條件下完成。這是因?yàn)槊?xì)管中液面的彎曲有一定的附加壓力，這些附加壓力由液固界面張力引起。
2.2.2織物透汽性能測(cè)試
用烘箱模擬恒溫恒濕條件，用水皿法測(cè)試試樣透汽量，試驗(yàn)溫度50℃，試驗(yàn)時(shí)間2h，水皿面積32.75cm2。將織物固定在盛有水的杯上，并將其放在烘箱中，杯子中的水氣不斷地通過(guò)織物傳輸?shù)酵饨?，因此杯中水量逐漸減少。通過(guò)周期性地稱量杯內(nèi)水的重量，從而得到該織物對(duì)水汽的穿透阻礙作用的大小。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
由表3測(cè)試結(jié)果可知：異形中空滌綸纖維織物的透濕汽性能要遜于Coolmax、Coolbst和常規(guī)滌綸纖維，這在前面的透氣性探討中也可明顯看出，因?yàn)橐话阃笟庑院玫目椢?，透濕性也好；透氣性差的織物，透濕性也差?.2.3織物導(dǎo)濕性能測(cè)試模擬人體出汗，在織物內(nèi)表面滴一滴水，測(cè)試1min后織物另一面的導(dǎo)濕面積，根據(jù)導(dǎo)濕面積計(jì)算導(dǎo)濕體積和導(dǎo)濕重量（見(jiàn)表3）。導(dǎo)濕體積=導(dǎo)濕面積×織物厚度導(dǎo)濕質(zhì)量=導(dǎo)濕面積×織物的面密度由于試樣厚度、平方米克重等指標(biāo)不同，為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)試樣的導(dǎo)濕性，利用三項(xiàng)指標(biāo)圖將導(dǎo)濕面積A、體積B、質(zhì)量C進(jìn)行綜合，三項(xiàng)指標(biāo)按照同一數(shù)量級(jí)參與運(yùn)算，三項(xiàng)指標(biāo)綜合值Z為：Z=0.5（AB×100+BC×1000）由表3測(cè)試結(jié)果可知：異形中空滌綸纖維導(dǎo)濕擴(kuò)散面積好于常規(guī)滌綸纖維，但略低于Coolmax和Coolbst。
3結(jié)論與展望
通過(guò)試驗(yàn)，可以做出以下結(jié)論：
（1）異形中空纖維織物的傳熱系數(shù)和克羅值均與Coolmax和Coolbst織物相近，而保暖率卻要優(yōu)于其他三種纖維織物。
（2）異形中空滌綸纖維織物的透氣性僅比Coolmax和Coolbst略差。
（3）異形中空滌綸纖維織物的透濕汽性能略遜于Coolmax、Coolbst和常規(guī)滌綸纖維。
（4）異形中空滌綸纖維導(dǎo)濕擴(kuò)散面積也與Coolmax、Coolbst接近。
綜上所述，異形中空滌綸纖維在保暖性能上具有突出的表現(xiàn)，但是透氣性和透濕汽性都較差，在導(dǎo)濕方面與Coolbst不相上下，但卻不及Coolmax。這說(shuō)明了中空部分確實(shí)有益于保暖性的提高，但是異形部分對(duì)導(dǎo)濕性能的提高不大，經(jīng)分析可能是由于其長(zhǎng)絲中毛細(xì)管數(shù)量較少，毛細(xì)流量小的緣故。在以上試驗(yàn)基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步對(duì)該種纖維截面中突出部分之間的角度進(jìn)行分析，得出一個(gè)比較合理的角度，并且注意控制其紗線捻度，找到一個(gè)佳捻度，從而有利于其毛細(xì)管數(shù)量的增加，提高其導(dǎo)濕性能。相信在未來(lái)導(dǎo)濕保暖面料領(lǐng)域里，中空異形纖維必將在該領(lǐng)域得到更大的發(fā)展。

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