棉/酶水解絲空心紗針織物的性能分析

李萍萍，盧 俊，邢明杰，張玉清

(青島大學(xué)，山東 青島 266071)

近年，在日本市場出現(xiàn)了一種空心毛紗精紡西裝面料，頗受人們的歡迎，這種精紡毛紗織物比常規(guī)精紡毛織物更具回彈性，重量輕。隨后我國也開始了關(guān)于空心紗的研究，開發(fā)的產(chǎn)品有棉/水溶性維綸空心紗、毛中空紗。使用水溶性維綸生產(chǎn)空心紗存在兩個(gè)問題：水溶性維綸在生產(chǎn)過程中、退維之前遇到高溫容易溶解，不利于加工生產(chǎn)；水溶性維綸經(jīng)水煮溶解于水，仍然是以大分子的形式存在[1-4]。因此，本文選用了一種新型的酶水解絲為芯絲開發(fā)了棉/酶水解絲空心紗針織物，酶水解絲只在特定的條件下才會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成小分子物質(zhì)。測試其織物性能，并與普通棉織物進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

棉/酶水解絲包芯紗：以棉纖維為外包纖維、酶水解絲為芯絲在改造的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上紡制成包芯紗(紗線細(xì)度：37.4 tex, 捻度：149捻/10cm，酶水解絲細(xì)度：55 dtex)。

棉紗：與包芯紗相同的工藝參數(shù)(紗線細(xì)度：35.4 tex, 捻度：150捻/10cm)。

燒堿，酶解劑。

1.2 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)儀器

(1)在20針橫機(jī)上織造雙根棉/酶水解絲雙羅紋針織物、棉雙羅紋針織物。

(2)水解工藝：將棉/酶水解絲雙羅紋針織物進(jìn)行水解處理，酶水解絲發(fā)生完全水解反應(yīng)，以低分子水解產(chǎn)物分散在紗線和水溶液中，反復(fù)水洗即可除凈，得到棉/酶水解絲空心紗織物(a)。水解工藝配方：酶解劑：2 g/L, 燒堿：10 g/L， 浴比：1∶15，90℃以上煮40 min。將棉針織物(b)在稀燒堿溶液中進(jìn)行前處理，織物規(guī)格見表1。

表1 織物規(guī)格

(3)使用YG(B)871型毛細(xì)管效應(yīng)測定儀測試織物的芯吸性能。在底盤中加入水，為了方便讀數(shù)，在水中混入墨汁，調(diào)整液面與刻度對齊，水溫保持在36℃，在待測織物上剪取經(jīng)緯向各三塊21 cm×2 cm布樣，把布樣上端夾住固定，將布樣末端同時(shí)放入水中，記錄液體沿經(jīng)緯向上升的高度。

(4)織物的平行吸水性測試。在容器中盛放一定高度的水，將海綿放入水中吸水一段時(shí)間，待用手輕輕觸摸海綿上表面可以觸到水時(shí)，即可開始測試。剪取5 cm×5 cm的布樣，用電子天平稱其重量，將織物平行放在海綿表面，加一定的壓力，隔一段時(shí)間稱量織物的重量，計(jì)算出時(shí)間段內(nèi)的織物吸水增量。

(5)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T8878—1997《彈子頂破強(qiáng)力試驗(yàn)》的要求，使用LFY—201B多功能紡織品強(qiáng)力測試儀器測試織物的頂破強(qiáng)力。

(6)根據(jù)GB/T 5453—1997織物透氣性的測定，使用YG461E/Ⅱ數(shù)字式透氣儀測試織物在一定的壓力差條件下，單位時(shí)間內(nèi)透過織物的空氣量，從而求得織物的透氣性。

(7)根據(jù)GB/T 11048—89 《紡織品保暖性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，使用YG(B)606D平板式保暖儀測試織物的保暖性。

(8)使用YG(L)811—DN織物動(dòng)態(tài)懸垂風(fēng)格儀測試織物的懸垂性。

2 結(jié)果和討論[5]

2.1 芯吸性能

織物的芯吸性能是織物吸水性的一個(gè)重要指標(biāo)。目前最常用的測試方法是垂直靜態(tài)吸水法，也叫吸水高度法。表征織物吸水性的指標(biāo)有織物吸水速度、水在織物中的傳輸速度和織物中水分的蒸發(fā)速度三個(gè)指標(biāo)，垂直靜態(tài)吸水法結(jié)合了前兩個(gè)指標(biāo)，可以測試不同紡織品的吸水性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。

表2 a織物的芯吸性測試結(jié)果

表3 b織物的芯吸性測試結(jié)果

水分子在織物中的傳遞途徑有三個(gè)方面：一是通過織物中的微孔的擴(kuò)散，二是纖維自身吸水，三是毛細(xì)管作用將水分從水汽壓高的一側(cè)向水汽壓低的一側(cè)傳遞和蒸發(fā)。從表2和表3可以看出，空心紗織物的橫向、縱向芯吸性能都很好，而普通織物的芯吸性能為0，這表明包芯紗織物經(jīng)過酶解處理后，酶水解絲水解，使織物中形成了許多微孔，毛細(xì)管效應(yīng)加強(qiáng)，使得空心紗織物相比于普通織物具有相當(dāng)好的吸水性。

2.2 織物的平行吸水性

吸水高度法與紡織品的吸濕模式不同，實(shí)際應(yīng)用中，織物是與液體表面平行的，僅用吸水高度法不能全面反映織物的吸水性，因此有學(xué)者李燕立[1]等，分別提出了織物的平行吸水性的測試方法，并研制出測試儀器，但測試原理都相同。本文用自制的簡易測試裝置測試了織物的平行吸水性。測試結(jié)果見表4、表5。

由圖1、圖2可以看出，普通織物的吸水變量和吸水增量比空心紗織物的小很多，普通織物的平行吸水性很差，吸水增量最大值只有0.0833 g/5 min；由圖2可以看出，空心紗織物在7 min以前，吸水速度非?？?，7 min以后吸水增量值逐漸下降，20 min以后吸水量趨于平衡，表現(xiàn)出織物的吸水飽和性?？招募喼形⒖椎男纬桑粌H增加了空心紗織物的垂直吸水性，也增加了織物的平行吸水性。

表4 a織物的平行吸水性測試結(jié)果

表5 b織物的平行吸水性測試結(jié)果

2.3 頂破強(qiáng)力

頂破強(qiáng)力是反映針織物機(jī)械性能的重要指標(biāo)，頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)有兩種：氣壓式織物頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)和擺錘式彈子頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)。國標(biāo)規(guī)定使用的是后者。試驗(yàn)結(jié)果是：a試樣的最大頂破強(qiáng)力 60.1 N，b試樣的最大頂破強(qiáng)力 73.33 N。

圖1 織物的平行吸水變量

圖2 織物的平行吸水增量

棉/酶水解絲包芯紗中的酶水解絲水解以后，紗線結(jié)構(gòu)變得松散，纖維與纖維之間的抱合力減小，在承受頂破的強(qiáng)力時(shí)，纖維與纖維之間容易滑脫，另外，空心紗的細(xì)度比普通紗小，空心紗織物的密度也比普通織物小，這些都導(dǎo)致了空心紗的鉤接強(qiáng)度比普通紗小，因此空心紗織物的頂破強(qiáng)力不如普通紗織物。

2.4 透氣性

織物的透氣性是指空氣通過織物的能力，它直接影響織物的服用舒適性能。不同用途的織物對透氣性的要求不同，例如夏季用的織物要求透氣性好，冬季用的織物透氣性要小。試驗(yàn)參數(shù)： 試樣壓差 100 Pa/mm H2O, 噴嘴 Φ10 mm。試驗(yàn)結(jié)果：a試樣 1852.9 l/m2·s, b試樣1711.0 l/m2·s。

空心紗織物的透氣性比普通織物的透氣性好。主要原因有三個(gè)，一是包芯紗織物經(jīng)過酶解處理后，酶水解絲發(fā)生水解反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物以小分子的形式溶解在水中，使得空心紗織物中纖維與纖維之間的空隙增大，有利于空氣通過織物，因此透氣性好；二是空心紗織物的厚度和密度比普通織物小，因此透氣性好；三是經(jīng)過酶解處理后的空心紗直徑比普通紗大，空心紗織物的未充滿系數(shù)比普通織物小，不利于空氣透過織物。但是，前兩個(gè)因素對透氣性的影響程度更大。

2.5 保暖性

衡量織物保暖性的指標(biāo)主要有三個(gè)：保溫率 Q、傳熱系數(shù) U、克羅值 CLO?？肆_值是指在室溫21℃，氣流10 cm/s，相對濕度≤50%條件下，試穿者靜坐不動(dòng)，基礎(chǔ)代謝為50 kcal/m2h,試穿者感覺舒適并維持其體表溫度為33℃時(shí)，試穿者所穿的衣物保溫即為1克羅值。傳熱系數(shù)越大，保溫率越小，克羅值也越小，保暖性就越差。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

從表6可以看出，空心紗織物的保暖性比普通織物好?？椢锏谋Ｅ灾饕Q于纖維層中靜止空氣量的多少，靜止空氣量越多，熱量越不容易傳遞，熱阻越大，保暖性越好，空心紗織物中存在大量的微孔，有利于夾持靜止空氣層，因此保暖性就好。

表6 織物保暖性的測試結(jié)果

2.6 懸垂性

織物的懸垂性是指織物因?yàn)樽灾囟麓沟男阅堋Ｋ从晨椢锏膽掖剐螒B(tài)和懸垂程度?，F(xiàn)在，懸垂性的主要指標(biāo)包括：①懸垂系數(shù)：反映織物的懸垂程度。懸垂系數(shù)越大(參照懸垂系數(shù)的公式而定)，懸垂性越好；②懸垂曲面波紋數(shù)：波紋數(shù)越多越美；③活潑率：反映織物的動(dòng)態(tài)懸垂性能，活潑率越大，織物懸垂性越好；④美感系數(shù)：綜合了投影輪廊曲線、波紋數(shù)、懸垂系數(shù)等指標(biāo)，美感系數(shù)越大表示織物懸垂曲面越美。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 織物懸垂性的測試結(jié)果

由表7中給出的各指標(biāo)綜合分析，普通織物的靜態(tài)懸垂性和動(dòng)態(tài)懸垂性都比空心紗織物好，懸垂曲面也更美，這是由于經(jīng)過酶解處理過程，酶水解絲水解后，紗線的直徑變大，織物的未充滿系數(shù)變小，紗線與紗線之間變得更加緊密，紗線的移動(dòng)空間變小，紗線的抗彎剛度增大，不易彎曲變形，因此，空心紗織物變得硬挺，懸垂性變差。

3 結(jié)論

使用酶水解絲開發(fā)空心紗針織物，避免了水溶性維綸遇高溫易溶解的問題， 織物在酶解處理前也可以經(jīng)過一些高溫工藝，酶水解絲酶解后以小分子的物質(zhì)存在，容易洗凈。得到的空心紗針織物與普通針織物相比吸濕性、保暖性、透氣性好。

參考文獻(xiàn)：

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[5]隋全俠. 空芯棉紗織物性能的試驗(yàn)與分析[J].北京紡織, 2004,25(6):39—40,53.