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計，將毛細管原理應用于纖維和紗線結構，使織物能夠快速導濕、擴散和揮發汗液，從而保持人體皮膚的干爽感，達到提高織物舒適性目的。對中空異形滌綸、Coolmax、Coolbst、普通滌綸纖維等機織物的熱濕性能進行了測試分析，認為該纖維保暖性能突出，但透氣性及透濕汽性較差。
關鍵詞：中空異形；滌綸纖維；導濕性；保暖性；透汽性；透氣性
對滌綸的改性主要是通過化學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。其化學改性方法包括：用親水性基團接枝共聚和用親水性化合物進行涂層處理；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合共紡。其中，改變噴絲孔形狀對于提高滌綸纖維導濕性是簡單、直觀和行之有效的方法。各大化纖公司都相繼開發出了異形截面滌綸纖維，主要通過在纖維側壁開設溝槽來提高纖維材料在織物中的毛細管效應。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。由于纖維在縱向產生了許多溝槽，從而提高了纖維在織物中的毛細管效應，使織物由于纖維上或纖維間的毛細通道產生芯吸作用而具有干爽導濕性能。芯吸作用愈大，導濕性能愈好。
1中空異形滌綸纖維性能簡介
由于纖維的截面形狀與纖維的特性密切相關，借助于纖維截面形狀的改變可獲得各種特性。用于工業生產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。這是因為異形截面纖維外觀輪廓呈不規則狀，使滌綸織物有蓬松感，改善了光澤效應和手感，提高了織物透氣性、抗起毛起球性。中空纖維因纖維內部有連續的空腔，降低了纖維的體積質量，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（見圖1）與圓形中空纖維、異形纖維相比具有更多的優越性。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構特殊，還具有優異的彈性回復性能，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試與評價
織造加工是委托江蘇省吳江三元織造廠進行的。考慮到試驗結果的可比性及試驗過程的簡單可行性，將織物試樣設計為平紋機織物。其中：緯紗采用相同的紗線號數和捻度；經紗均用同規格的滌綸紗。織物組織規格見表1。
注：厚度按照GB3820-1983標準，采用YG141型測厚儀測定；平方米質量按照FZ/T60003-1991標準，采用電子天平測定。
2.1中空異形滌綸織物的熱傳遞性能測試與評價
2.1.1織物保暖性能測試
2.1.1.1保暖機理
通俗地說，保暖就是隔熱。隔熱性和導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，從理論上講，在面料中保持相對靜止的空氣量越多，其保暖能力越好。但是空氣對輻射熱幾乎沒有阻擋作用，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空氣含量。要達到這一目的，采用中空截面纖維來貯存空氣，并采用空氣層組織會是一種有效的途徑。紡織材料內部空氣含量越多，其保暖性越強，而中空異形滌綸纖維不但纖維內部有一定空氣含量，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，而保暖率卻要優于Coolmax和Coolbst纖維織物。這說明異形中空滌綸纖維在保暖性能上有較大的功效。
2.1.2織物透氣性能測試
氣體通過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。織物的隔熱性能主要取決于織物內所包含的靜止空氣，而該因素又轉而受到結構的影響，所以織物的透氣性與隔熱性也有一定的關系。織物的透氣性常以透氣率來表示，它是指織物在兩邊維持一定壓力差的條件下，在單位時間內通過織物單位面積的空氣量。按照GB5453-1985標準采用Y561型透氣儀測定。具體測試結果見表2。
由表2測試結果可知：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系。由于異形纖維截面的特殊形狀———在常規圓形的基礎上多出兩個齒角，在紡紗過程中齒角間相嚙合，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試與評價
2.2.1基本理論
紗線和織物傳導液態水的能力叫導濕性。當織物中纖維形成的毛細管處于水平位置時，雖然沒有外力場的勢能差，但由于毛細管彎曲面附加引力的作用，能自動引導液體流動，這就是芯吸。從本質上來說，芯吸是一種維持毛細管內流體遷移的性能。通俗地講，是使水分子沿纖維表面形成的毛細管上升、并從另一端析出水珠的性能。當人體出汗時，汗液以液態水的形態分布在皮膚表面，通過紗線和織物的芯吸作用，將液態汗水從織物的一面傳遞到另一面，并散發到空氣中，以促進熱量的散失，對織物的穿著舒適性起著十分重要的作用。織物中毛細管內液態水的運輸，可以在沒有外力場條件下完成。這是因為毛細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織物透汽性能測試
用烘箱模擬恒溫恒濕條件，用水皿法測試試樣透汽量，試驗溫度50℃，試驗時間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織物傳輸到外界，因此杯中水量逐漸減少。通過周期性地稱量杯內水的重量，從而得到該織物對水汽的穿透阻礙作用的大小。試驗結果見表3。
由表3測試結果可知：異形中空滌綸纖維織物的透濕汽性能要遜于Coolmax、Coolbst和常規滌綸纖維，這在前面的透氣性探討中也可明顯看出，因為一般透氣性好的織物，透濕性也好；透氣性差的織物，透濕性也差。2.2.3織物導濕性能測試模擬人體出汗，在織物內表面滴一滴水，測試1min后織物另一面的導濕面積，根據導濕面積計算導濕體積和導濕重量（見表3）。導濕體積=導濕面積×織物厚度導濕質量=導濕面積×織物的面密度由于試樣厚度、平方米克重等指標不同，為了準確評價試樣的導濕性，利用三項指標圖將導濕面積A、體積B、質量C進行綜合，三項指標按照同一數量級參與運算，三項指標綜合值Z為：Z=0.5（AB×100+BC×1000）由表3測試結果可知：異形中空滌綸纖維導濕擴散面積好于常規滌綸纖維，但略低于Coolmax和Coolbst。
3結論與展望
通過試驗，可以做出以下結論：
（1）異形中空纖維織物的傳熱系數和克羅值均與Coolmax和Coolbst織物相近，而保暖率卻要優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和常規滌綸纖維。
（4）異形中空滌綸纖維導濕擴散面積也與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，但是透氣性和透濕汽性都較差，在導濕方面與Coolbst不相上下，但卻不及Coolmax。這說明了中空部分確實有益于保暖性的提高，但是異形部分對導濕性能的提高不大，經分析可能是由于其長絲中毛細管數量較少，毛細流量小的緣故。在以上試驗基礎上可以進一步對該種纖維截面中突出部分之間的角度進行分析，得出一個比較合理的角度，并且注意控制其紗線捻度，找到一個佳捻度，從而有利于其毛細管數量的增加，提高其導濕性能。相信在未來導濕保暖面料領域里，中空異形纖維必將在該領域得到更大的發展。

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