熱熔氨綸纖維的服用性能研究

陳 勤，盧琳娜，盧麒麟，楊 繁，周 榮

（閩江學(xué)院服裝與藝術(shù)工程學(xué)院，福建，福州 350108）

隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)服裝的要求越來越高，柔軟舒適、高彈合身已成為大眾對(duì)新的服裝面料的追求目標(biāo)[1-2]。聚氨酯彈性纖維簡(jiǎn)稱氨綸，其英文名為“Spandex”[3]。氨綸不僅具備一般纖維的特征，而且彈性優(yōu)良，易染色[4-6]，但傳統(tǒng)的氨綸產(chǎn)品存在易卷邊、脫散、保形性差的問題[7-8]。普通氨綸經(jīng)熱定型處理后變成熱熔氨綸，可以解決普通氨綸織物的以上問題[9-11]，所以熱熔氨綸的最佳熱定型條件的確定至關(guān)重要。熱熔氨綸即防脫散氨綸、低熔點(diǎn)氨綸，它最常用的紡絲方法為熔紡紡絲和干紡紡絲[11]。含熱熔氨綸的織物通常需要在一定溫度下進(jìn)行熱定型處理，方可保證其在長(zhǎng)期使用過程中尺寸的穩(wěn)定。普通的氨綸熱定形條件一般在190～195℃，錦綸、滌綸等具有良好耐熱性纖維所需熱定形溫度都在195℃以上。而熔紡熱熔氨綸的熱定型條件在150～170℃，因此熱熔氨綸可以與錦綸、滌綸等纖維制成的紗線一起進(jìn)行高溫定型而不破壞錦綸、滌綸的性能[3,12-13]。

熱熔氨綸纖維和普通氨綸纖維一樣，不單獨(dú)使用，而是通過和其他纖維混合使用突出熱熔氨綸的優(yōu)異性能[3]。本文通過對(duì)比熱熔氨綸纖維和普通氨綸纖維的力學(xué)性能、線密度、沸水收縮率來對(duì)比二者的差異，突出熱熔氨綸纖維力學(xué)性能更優(yōu)異，沸水收縮率更小，線密度更小的優(yōu)點(diǎn)。并將熱熔氨綸與滌綸制成包覆紗，在不同條件下對(duì)熱熔氨綸包覆紗進(jìn)行了熱定型處理，并使用顯微鏡觀察纖維之間的黏合程度，確定熱熔氨綸的黏合情況。將最佳熱定形條件下得到的熱熔氨綸包覆紗進(jìn)行洗滌實(shí)驗(yàn)，得出最佳熱定型條件下熱熔氨綸包覆紗的防脫散性能，確定出熱熔氨綸包覆紗織物最佳的熱定型條件[14-15]。熱熔氨綸包覆紗的最佳生產(chǎn)條件的確定，將有利于改善彈性產(chǎn)品的外觀造型和脫邊問題。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

實(shí)驗(yàn)所用熱熔氨綸由福建省新型功能性紡織纖維及材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供；普通氨綸和滌綸絲由溫州鼎恒紡織有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

SU1510 掃描電子顯微鏡(日本日立株式會(huì)社)，NICOLET is10 傅立葉紅外變換光譜儀（美國賽默飛世爾科技中國有限公司），MP-168A 氨綸包覆紗機(jī)（嵊州市馬牌機(jī)械有限公司），YG086 縷紗測(cè)長(zhǎng)儀（杭州德為儀器科技有限公司），Y(B)021DL系列電子單紗強(qiáng)力機(jī)（杭州德為儀器科技有限公司），YG747 型通風(fēng)式快速八籃烘箱(南通宏大試驗(yàn)儀器有限公司)，YG743 型翻滾烘干機(jī)（溫州百恩儀器有限公司），H&M 歐標(biāo)洗衣機(jī)（杭州德為儀器科技有限公司）。

1.3 氨綸包覆紗的制備

利用氨綸包覆紗機(jī)生產(chǎn)氨綸包覆紗。熱熔氨綸絲（或普通氨綸絲）由芯絲輸入羅拉從芯絲供給筒子上引出，穿過空心錠子，空心錠子在龍帶的帶動(dòng)下回轉(zhuǎn)，纏在其上的外包滌綸絲由于其回轉(zhuǎn)而被引出、加捻，并包覆在從空心錠子中穿出的氨綸芯絲上形成滌綸熱熔氨綸包覆紗。

1.4 化學(xué)成分分析

分別取2 mg 的熱熔氨綸裸絲和2 mg 的普通氨綸裸絲剪碎，采用研缽研磨成粉末后與200 mg 的干燥KBr 粉末充分均勻混合。利用紅外變換光譜儀進(jìn)行測(cè)試，掃描范圍為500～4000 cm-1，掃描次數(shù)32s-1，分辨率4 cm-1。

1.5 物理性能測(cè)試

1.5.1 線密度測(cè)試

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T14343—2008《合成纖維長(zhǎng)絲線密度試驗(yàn)方法—單根法》，將熱熔氨綸放入50℃的烘箱內(nèi)烘干，每隔一個(gè)小時(shí)用電子天平稱量一次，直至紗線的質(zhì)量保持不變。將熱熔氨綸放入濕度為(65±2)%，溫度為(20±2)℃的標(biāo)準(zhǔn)大氣調(diào)濕箱中調(diào)濕16h 后，用立式量尺量取80～100 cm 放入電子天平中稱量并記錄下熱熔氨綸的質(zhì)量。重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)20次并記錄數(shù)據(jù)，利用公式（1）計(jì)算其線密度，并求其平均值。

式中：T 為線密度，tex；Xi為第i 個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品調(diào)濕質(zhì)量，g；L 為試樣長(zhǎng)度，m。

1.5.2 沸水收縮率測(cè)試

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T6505—2008《合成纖維長(zhǎng)絲熱收縮率試驗(yàn)方法—絞紗法》，采用YG086 縷紗測(cè)長(zhǎng)儀量取6 卷10 m 長(zhǎng)的熱熔氨綸首尾打結(jié)做標(biāo)記并繞成“8”字形，裝進(jìn)100 cm×100 cm 的抽帶布袋，放入恒溫為100 ℃的沸水槽中，用玻璃棒擠壓布袋，使布袋完全被沸水淹沒，30 min 后取出放入溫度為55 ℃的烘箱中烘干60 min，取出后解開布袋，利用縷紗測(cè)長(zhǎng)儀和量尺測(cè)量并記錄紗線長(zhǎng)度。根據(jù)公式（2）計(jì)算出各卷熱熔氨綸的沸水收縮率，求其平均值。

式中：S 為沸水收縮率；L0為試樣熱處理前長(zhǎng)度，m；L1為試樣熱處理后長(zhǎng)度，m。

1.5.3 力學(xué)性能測(cè)試

根據(jù)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定》，調(diào)整電子單紗強(qiáng)力機(jī)的設(shè)置參數(shù)為：試樣夾持距離250 mm，拉伸速度250 mm/min，預(yù)加張力10cN，斷裂時(shí)間20 s。測(cè)試20 組，挑出10 組斷裂時(shí)間為（20±3）s 的數(shù)據(jù)，求斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的平均值。

1.5.4防脫散性能測(cè)試

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T8629-2001 紡織品-試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》；將1L 配比為1:50 肥皂水和實(shí)驗(yàn)試樣（熱熔氨綸包覆紗）以及陪洗片（普通氨綸包覆紗）一起放入洗衣機(jī)中，洗滌20 min；如此循環(huán)洗滌4 次，最后一次洗滌不放肥皂水，總共洗滌15 次；洗滌完成后將實(shí)驗(yàn)試樣放入翻滾烘干機(jī)中在自然溫度下烘干120 min；剪取試樣的中間部分0.2 cm×0.2 cm，利用纖維細(xì)度儀觀察并采集試樣的結(jié)構(gòu)圖像。

2 結(jié)果及討論

2.1 熱熔氨綸的化學(xué)成分

圖1 熱熔氨綸和普通氨綸的紅外光譜對(duì)比圖 Fig.1 Comparison of infrared spectra between hot melt spandex and ordinary spandex

如圖 1 所示，熱熔氨綸與普通氨綸在3000～3750 cm-1處都出現(xiàn)了N-H 的伸縮振動(dòng)峰，1500～1690 cm-1為C-H3伸縮振動(dòng)峰，1050～1300 cm-1為酯基鍵的伸縮振動(dòng)峰。熱熔氨綸比普通氨綸少了3500～4000 cm-1處的N-H伸縮振動(dòng)和650～1000 cm-1處C-H 的振動(dòng)。這是因?yàn)闊崛郯本]的聚合物分子之間的氫鍵減少，所以聚合物分子之間氫鍵減弱，減輕了軟硬段微相分離程度，從而使其熔點(diǎn)降低[16-17]。

2.2 熱熔氨綸的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

由表1 可知對(duì)比普通氨綸，熱熔氨綸的斷裂強(qiáng)度比普通氨綸包覆紗有所增加；熱熔氨綸的斷裂伸長(zhǎng)率比普通氨綸小。

表1 熱熔氨綸的力學(xué)性能 Table 1 Mechanical properties of hot melt spandex

2.3 熱熔氨綸包覆紗的沸水收縮率

通過表2 可知熱熔氨綸的沸水收縮率低于普通氨綸包覆紗，說明在水浴加熱條件下，熱熔氨綸具有較好的穩(wěn)定度。

表2 熱熔氨綸的沸水收縮率 Table 2 Hot melt spandex boiling water shrinkage

2.4 熱熔氨綸的線密度

由表3 可知對(duì)比普通氨綸，熱熔氨綸比普通氨綸具有更小的線密度。

表3 熱熔氨綸的線密度 Table 3 Hot melt spandex linear density

2.5 熱定形工藝研究

前期研究發(fā)現(xiàn)，熱熔氨綸的定形溫度和定型時(shí)間對(duì)產(chǎn)品屬性有重要影響。溫度過低，時(shí)間過短，則熱熔氨綸與滌綸不黏合；溫度過高，時(shí)間過長(zhǎng)，則熱熔氨綸遭到破壞[3]。因此，本實(shí)驗(yàn)采用了印花熱壓機(jī)對(duì)6 片6 cm×6 cm 的熱熔氨綸包覆紗織物，分別在155 ℃、160 ℃、165 ℃、170 ℃、175 ℃的溫度下加熱45 s（其中一片不做熱定形處理）。

2.5.1 溫度的影響

由圖2（a）可知未定型的氨綸包覆紗織物的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，說明未經(jīng)過定型的氨綸包覆紗織物十分容易脫散。熱定型溫度為160 ℃的熱熔氨綸包覆紗邊緣比較整齊，說明熱定型溫度為160 ℃時(shí)熱熔氨綸包覆紗纖維之間的黏合度比其它熱定形溫度時(shí)高。當(dāng)溫度低于160 ℃時(shí)熱熔氨綸包覆紗纖維之間的黏合程度不高；當(dāng)溫度高于160 ℃時(shí)熱熔氨綸包覆紗織物的結(jié)構(gòu)邊緣十分散亂，纖維間互相纏繞，有大團(tuán)絮狀疵點(diǎn)存在，纖維性能遭到破壞。

圖2 不同定形溫度熱熔氨綸包覆紗的黏合程度圖 Fig.2 Bond degree diagram of hot-melt spandex coated yarn with different setting temperature

2.5.2 時(shí)間的影響

由圖3 可知，當(dāng)熱定型時(shí)間為45 s 時(shí)，熱熔氨綸包覆紗的黏合程度最好；當(dāng)時(shí)間少于45 s 時(shí)，氨綸包覆紗纖維與纖維之間的黏合程度不高；當(dāng)時(shí)間大于45 s 時(shí)，纖維間互相纏繞，有大團(tuán)絮狀疵點(diǎn)存在，纖維性能遭到破壞。

圖3 不同定形時(shí)間熱熔氨綸包覆紗的黏合程度圖 Fig.3 Adhesion diagram of hot melt spandex coated yarn with different setting time

2.6 耐洗性能表征

衣物在穿著使用過程中，洗滌是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于熱熔氨綸包覆紗，耐洗滌性是檢驗(yàn)其織物防脫散性能的一個(gè)重要指標(biāo)。本研究通過洗滌試驗(yàn)來測(cè)試溫度160 ℃時(shí)間45 s 時(shí)的熱定型條件下 熱熔氨綸包覆紗織物防脫散性能[18]。

從圖4 可以看出，未洗滌時(shí)熱熔氨綸包覆紗織物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，隨水洗次數(shù)增加，織物逐漸松散，但仍保持其結(jié)構(gòu)不變，說明熱熔氨綸包覆紗具有良好的防脫散性能。

圖4 水洗實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Fig.4 Experimental results of water washing

3 結(jié)論

1) 熱熔氨綸比普通氨綸具有更小的線密度，斷裂強(qiáng)度比普通氨綸有所增加，斷裂伸長(zhǎng)率比普通氨綸?。粺崛郯本]的沸水收縮率低于普通氨綸，說明在水浴加熱條件下，熱熔氨綸具有較好的穩(wěn)定度。

2) 熱熔氨綸最佳的熱定型溫度為160 ℃，時(shí)間為45s。

3) 以熱熔氨綸為芯絲，滌綸為包覆絲，生產(chǎn)的滌綸/熱熔氨綸包覆紗在經(jīng)過15 次洗滌后，仍能保持其基本結(jié)構(gòu)，具有良好的防脫散性能。