不銹鋼纖維含量對(duì)防輻射混紡織物服用性能的影響*

江西服裝學(xué)院， 江西 南昌 330201

以316L不銹鋼為基材，經(jīng)復(fù)合組裝、集束拉拔等工序制備的直徑為1～2 μm的不銹鋼纖維，具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于紡織服裝、航空軍事、電子化工等領(lǐng)域。黏膠纖維是人們開(kāi)發(fā)利用較早的再生纖維素纖維，具有成本低、品種多樣、服用性能優(yōu)良等特點(diǎn)，深受消費(fèi)者的青睞[1-2]。近年來(lái)，電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用使得電磁輻射無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在，給人們的身體健康，尤其是孕婦和嬰幼兒等特殊人群造成了巨大的安全隱患[3-4]。目前，市售防輻射面料主要有以下4種：(1)銀纖維防輻射織物。該織物顏色單一，難以染色，對(duì)電磁輻射的屏蔽效能與不銹鋼纖維防輻射織物相當(dāng)，但是金屬銀的使用使得其成本過(guò)高。(2)銅/鎳離子防輻射織物。該款織物對(duì)電磁輻射的屏蔽效能較好，但成本過(guò)高，耐洗滌性能較差。(3)多元素(納米)防輻射織物。該款織物與銅/鎳離子防輻射織物性能相似，對(duì)電磁輻射屏蔽效能較好，成本過(guò)高，耐洗滌較差，但織物色澤、手感略優(yōu)于銅/鎳離子防輻射織物。(4)本文所研究的不銹鋼纖維防輻射織物。該款織物常以全棉、錦滌、錦棉、滌棉與不銹鋼纖維進(jìn)行混紡，具有耐洗、透氣、屏蔽效能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，其中，前3種防輻射織物由于成本與自身存在的服用缺陷，均難以在服用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的市場(chǎng)化。目前市售不銹鋼纖維混紡防輻射織物中，與黏膠纖維的混紡產(chǎn)品較少，但黏膠纖維具有良好的服用性能，故本文嘗試使用不銹鋼纖維與黏膠纖維進(jìn)行混紡制備不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物，并測(cè)試不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物服用性能的影響，以期為不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物在紡織服裝領(lǐng)域的功能性應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

普通黏膠纖維(線密度為1.32 dtex，山東海龍股份有限公司)、不銹鋼纖維(直徑為6～8 μm，萊蕪龍志工貿(mào)有限公司)。

1.2 設(shè)備與儀器

SEH-408型恒溫恒濕箱(東莞市賽思檢測(cè)設(shè)備有限公司)、YG747型通風(fēng)式快速八籃烘箱(常州市天祥紡織儀器有限公司)、INSTRON 5590型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(美國(guó)英斯特朗公司)、JJBC型系列電子分析天平(常熟市雙杰測(cè)試儀器廠)、YG541B型全自動(dòng)織物折皺彈性儀(溫州方圓儀器有限公司)、QS-M401型織物感應(yīng)式靜電測(cè)試儀(北京恒奧德科技有限公司)、YG606D型平板式織物保溫儀(南通三思紡織科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的設(shè)計(jì)

參照文獻(xiàn)[5]紡制不銹鋼纖維含量分別為0、3%、6%、9%、12%、15%，紗線捻系數(shù)為330，線密度為14.5 tex的不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡紗。利用小型劍桿織機(jī)將上述紗線織造成經(jīng)緯紗密度分別為380和320根/(10 cm)的平紋織物。

1.3.2 性能測(cè)試

(1) 回潮率。所織造不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物在溫度為(105±1)℃的八籃烘箱中烘至恒重后稱重，記為m；在相對(duì)濕度為(65±1)%、溫度為(20±1)℃的恒溫恒濕箱調(diào)濕24 h后稱重，記為m′。利用式(1)計(jì)算混紡織物的回潮率，重復(fù)測(cè)試5次，測(cè)試結(jié)果取平均值。

(1)

(2) 力學(xué)性能。調(diào)濕方法同回潮率測(cè)試前的調(diào)濕，然后將其沿經(jīng)紗方向裁剪成長(zhǎng)250 cm、寬50 cm的布樣。使用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)混紡織物進(jìn)行斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試，夾持長(zhǎng)度為200 cm，選擇等速伸長(zhǎng)(CRE)拉伸方式，拉伸速度為100 mm/min，重復(fù)測(cè)試30次，測(cè)試結(jié)果取平均值。

(3) 折皺回復(fù)性能。參照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕恢復(fù)性的測(cè)定 回復(fù)角法》測(cè)試混紡織物的急彈與緩彈折皺回復(fù)角(經(jīng)向與緯向)，重復(fù)測(cè)試20次，測(cè)試結(jié)果取平均值。

(4) 抗靜電性能。參照FZ/T 01042—1996《紡織材料靜電性能靜電電壓半衰期的測(cè)定》測(cè)試混紡織物的半衰期，重復(fù)測(cè)試20次，測(cè)試結(jié)果取平均值。

(5) 保暖性能。參照GB/T 11048—2008《紡織品生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定》，測(cè)試混紡織物的保溫率，重復(fù)測(cè)試10次，測(cè)試結(jié)果取平均值。

(6) 電磁輻射屏蔽效能。按照上述方法調(diào)濕，參照GB/T 30142—2013《平面型電磁屏蔽材料屏蔽效能測(cè)量方法》測(cè)試混紡織物的電磁屏蔽效能，重復(fù)測(cè)試10次，測(cè)試結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 回潮率

不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物回潮率的影響見(jiàn)圖1。由黏膠纖維性能指標(biāo)可知，黏膠纖維在純凈、松散狀態(tài)下的公定回潮率約為13.0%，圖中計(jì)算值曲線是在假定黏膠纖維的公定回潮率為13.0%、不銹鋼纖維的回潮率為0、混紡織物的回潮率為2種纖維的加權(quán)值的條件下計(jì)算而得的。圖中的測(cè)試值曲線則是混紡織物實(shí)際測(cè)試值。

圖1 不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物回潮率的影響

從圖1可以看出，混紡織物回潮率實(shí)際測(cè)試值略低于計(jì)算值，且線性率較高，這是由于混紡織物回潮率受到諸如紗線捻度、經(jīng)緯紗線密度等參數(shù)的影響，且混紡織物中不銹鋼纖維含量成線性增加。由此可知，在評(píng)價(jià)不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物回潮率時(shí)，可以將混紡織物中的不銹鋼纖維含量作為參考，以此判斷織物的吸濕導(dǎo)汗性能。

2.2 力學(xué)性能

不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物力學(xué)性能的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物力學(xué)性能的影響

從圖2可以看出，混紡織物的斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)率開(kāi)始均隨混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而增加。這是由于不銹鋼纖維的力學(xué)性能優(yōu)于黏膠纖維，隨著不銹鋼纖維含量的增加，織物的力學(xué)性能隨之增加。但混紡織物的力學(xué)性能還受到多方面因素的影響，諸如纖維摩擦因數(shù)、紗線捻系數(shù)、織物經(jīng)緯紗線密度等，因此當(dāng)不銹鋼纖維含量超過(guò)12%時(shí)，混紡織物的斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)率趨于平穩(wěn)。由此可見(jiàn)，不銹鋼纖維含量超12%時(shí)其對(duì)混紡織物力學(xué)性能的影響較小。

2.3 折皺回復(fù)性能

不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物折皺回復(fù)性能的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物折皺回復(fù)性能的影響

從圖3可以看出，混紡織物的急彈與緩彈折皺回復(fù)角開(kāi)始均隨混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而不斷增加。這是由于不銹鋼纖維所特有的高彈性模量賦予了不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物較好的形態(tài)記憶功能?；旒徔椢锏男螒B(tài)記憶功能也受到混紡織物諸多參數(shù)的影響，其中以紗線捻系數(shù)為最。從圖3中曲線變化趨勢(shì)可以看出，當(dāng)不銹鋼纖維含量超過(guò)12%時(shí)，混紡織物的急彈與緩彈折皺回復(fù)角趨于平緩，增加幅度減小。由此可見(jiàn)，當(dāng)不銹鋼纖維含量超過(guò)12%時(shí)，不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物的形態(tài)記憶功能影響減弱。

2.4 抗靜電性能

不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物抗靜電半衰期的影響見(jiàn)圖4。

圖4 不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物抗靜電半衰期的影響

從圖4可以看出，混紡織物的半衰期隨不銹鋼纖維含量的增加不斷降低，且半衰期下降與混紡織物中的不銹鋼纖維含量基本呈線性相關(guān)，這是由于不銹鋼纖維具有高導(dǎo)電性，而黏膠纖維幾乎不導(dǎo)電，這就使得不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的半衰期完全依賴于不銹鋼纖維的含量；半衰期測(cè)試值與完全線性的差別，是由于織物織造參數(shù)、測(cè)試環(huán)境溫濕度與織物中含水率等因素造成的。由此可知，混紡織物的半衰期會(huì)隨混紡織物中的不銹鋼纖維含量的增加持續(xù)下降，抗靜電性能不斷提高。

2.5 保暖性能

不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物保暖率的影響見(jiàn)圖5。

圖5 不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物保暖率的影響

從圖5可以看出，混紡織物的保暖率隨不銹鋼纖維含量的增加不斷降低，且保暖率與混紡織物中不銹鋼纖維含量基本呈線性相關(guān)，這是由于不銹鋼纖維具有高導(dǎo)熱性。由文獻(xiàn)[7]可知，20 ℃左右時(shí)不銹鋼纖維的導(dǎo)熱系數(shù)為16.000 W/(m2·℃)，遠(yuǎn)高于黏膠纖維的導(dǎo)熱系數(shù)[0.055～0.071 W/(m2·℃)][8]。保溫率測(cè)試值與完全線性的差別是由織造參數(shù)、測(cè)試環(huán)境溫濕度及織物中的含水率等因素造成的。由此可知，混紡織物的保溫率會(huì)隨混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而持續(xù)下降。

2.6 電磁輻射屏蔽效能

不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物電磁輻射屏蔽效能的影響見(jiàn)表1。從表1可以看出，混紡織物的屏蔽效能開(kāi)始隨著混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而不斷增加；當(dāng)不銹鋼纖維含量超過(guò)12%時(shí)，屏蔽效能趨于穩(wěn)定，且此時(shí)混紡織物在10 MHz時(shí)的屏蔽效能超過(guò)20.00 dB，具有很好的電磁輻射屏蔽效能。由此可知，當(dāng)混紡織物中不銹鋼纖維含量約為12%時(shí)混紡織物即具有較好的電磁輻射屏蔽效能。

表1 不銹鋼纖維含量對(duì)混紡織物電磁輻射屏蔽效能的影響

3 結(jié)語(yǔ)

本文研究了不銹鋼纖維含量對(duì)不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物服用性能的影響。結(jié)果表明：混紡織物的回潮率與保暖性能開(kāi)始隨不銹鋼纖維含量的增加不斷下降；抗靜電性能隨不銹鋼纖維含量的增加不斷增加；力學(xué)性能、折皺回復(fù)性能與電磁輻射屏蔽效能開(kāi)始隨不銹鋼纖維含量的增加不斷增加，當(dāng)不銹鋼纖維含量超過(guò)12%時(shí)，3項(xiàng)指標(biāo)趨于穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的開(kāi)發(fā)時(shí)，可將不銹鋼纖維含量控制在12%左右。同時(shí)，上述測(cè)試分析驗(yàn)證了不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的可行性，拓寬了不銹鋼纖維防輻射織物纖維原料選擇的范圍。