張紀婷，蔣高明

(江南大學教育部針織技術工程研究中心，江蘇無錫 214122)

近幾年，緯編割圈絨織物因其手感柔軟滑爽、質(zhì)地細膩、富有彈性，在服裝和家紡產(chǎn)品中備受青睞，其應用也與日俱增。目前市場上割圈絨產(chǎn)品所用原料大都為腈綸、滌綸等，生產(chǎn)的制品種類單一且檔次較低，隨著人們對面料服用性能要求不斷提高，普通的割圈絨產(chǎn)品已遠遠不能滿足消費者對舒適性和功能性的追求，因而改善合成纖維及面料的功能性和服用性，已成為紡織界的研究熱點［1］。

保暖滌綸是一種特殊聚酯纖維，屬于新型的高檔功能性纖維。該纖維手感柔軟滑爽，其制品輕柔舒適，同時克服了傳統(tǒng)保暖材料依靠織物厚度和密度增加保暖性而產(chǎn)生臃厚外觀的不足，符合現(xiàn)代消費審美觀。由于該纖維為新型纖維，目前對這類產(chǎn)品服用性能研究的文獻較少。

本文首先對保暖滌綸的表面形態(tài)、力學性能和回潮率進行測試，并對保暖滌綸割圈絨產(chǎn)品的透氣性、透濕性、導濕性以及保溫性等指標進行測試，研究保暖滌綸割圈絨織物的服用性能，為保暖滌綸功能性產(chǎn)品的開發(fā)提供理論參考。

1 試驗部分

1.1 保暖滌綸的結(jié)構(gòu)與性能

保暖滌綸以聚酯為基體，利用仿生技術對其截面進行改性處理，使其具有獨特的截面結(jié)構(gòu)，同時采用高科技手段將具有遠紅外線發(fā)射性能的納米材料ZrC摻入紡絲液中。本文試驗所用保暖滌綸由蘇州金輝纖維新材料有限公司提供。

1.1.1 保暖滌綸的結(jié)構(gòu)

參照JB/T 6842—1993《掃描電子顯微鏡試驗方法》，采用SU1510型電子掃描顯微鏡，對保暖滌綸的橫截面和縱向形態(tài)進行拍照，其顯微照片如圖1所示。

圖1 保暖滌綸的橫向及縱向電鏡照片(×4000)Fig.1 Transverse(a)and lengthways(b)elector micrographs of swarin(×4000)

從圖1(a)中可看出，保暖滌綸內(nèi)部有較多的空隙。這些空隙能夠儲存較多靜止空氣，阻礙熱傳導，延緩體表溫度的改變，進而有效地降低外界溫度變化對人體的影響，因而具有較好的保暖性。從圖1(b)可看出保暖滌綸的縱向表面較普通滌綸纖維粗糙。這是由于在紡絲過程中摻入的納米級材料ZrC吸附在纖維表面，使纖維表面具有納米級孔洞，并且增加了纖維的比表面積。加入的納米級材料ZrC，不僅能起到保健作用，還可利用粉體遠紅外的熱作用，使其具有升溫效果。

1.1.2 保暖滌綸的物理性能

采用YG020B型電子單紗強力機、Y-802型八籃烘箱，分別參照GB/T 3916—1997《單根紗線斷裂強力及斷裂伸長率的測定》和GB/T 6503—2008《化學纖維回潮率試驗方法》，測試111 dtex/48 f的保暖滌綸紗和普通滌綸絲的強力和回潮率，測試結(jié)果見表1。

表1 紗線物理性能指標Tab.1 Yarn physical performance

以上數(shù)據(jù)說明:保暖滌綸紗強力和斷裂伸長率較滌綸低彈絲稍低，紗線強力下降;紗線回潮率明顯高于普通滌綸紗。

1.2 保暖滌綸割圈絨試樣準備

為研究保暖滌綸割圈絨產(chǎn)品的性能，將保暖滌綸按照不同配置方式(作綁絲或絨紗)上機制作試樣。為使試驗結(jié)果更具可比性，織造中試樣均在機號為26針/25.44 mm，筒徑為76.2 cm，成圈系統(tǒng)數(shù)為32路的割圈式圓緯機上進行編織。3種試樣的規(guī)格參數(shù)如表2所示。

表2 試樣規(guī)格參數(shù)Tab.2 Specifications of samples

1.3 割圈絨試樣透氣性測試

透氣性［2］對織物的舒適性影響是多方面的，如隔熱、保暖、通透、涼快等?？椢锏耐笟庑猿Ｒ酝笟饴蔅p來表示，計算公式為

式中:V為t s內(nèi)通過織物的空氣量，mL;AF為試樣面積，cm2。

采用 YG461E型數(shù)字式透氣量儀，按照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》測試織物的透氣性能［3］。每種樣品剪取3塊面積為20 cm2的試樣，每塊試樣選取5個不同區(qū)域(壓降為100 Pa條件下)進行測試，然后取平均值。

1.4 割圈絨試樣透濕性測試

織物的透濕性［4］是反映織物生理穿著舒適性的重要指標。紡織品在服用過程中，若身體內(nèi)的水氣積累不能順利排到外界環(huán)境，會產(chǎn)生不舒適感，影響人體健康。

試驗儀器用YG601-II電腦式織物透濕儀。試樣直徑為7.0 cm，每塊試樣剪取3塊。

試驗方法:將準備的試樣封于盛有吸濕劑的透濕杯中，將透濕杯置于試驗箱(箱內(nèi)溫度為38℃、相對濕度為90%、氣體流速為0.3～0.5 m/s)，1 h后取出稱量。

透濕量計算公式為

式中:BWVT為每平方米24 h的透濕量，g/(m2·d);△m為同一試驗2次稱量之差，g;t為試樣的試驗時間，h;S為試樣的試驗面積，m2。

1.5 割圈絨試樣導濕性測試

人體出汗時，汗液主要以液態(tài)水形態(tài)分布在皮膚表面，這些液態(tài)水再通過纖維、紗線和織物的芯吸作用傳遞到外界環(huán)境中，促進熱量的散失。試驗中常采用一定時間內(nèi)的芯吸高度來評判導濕性能。

試驗儀器為YG(B)871型毛細管效應測定儀。參照FZ/T 01071—2008《紡織品毛細效應試驗方法》進行測試。試樣準備:經(jīng)緯向各剪取5塊30 cm×3 cm的試樣(試驗前試樣需在溫度為(20±2)℃、相對濕度為(65±3)%的標準大氣中進行調(diào)濕)。

試驗方法:在試樣下端8～10 mm處加上3 g的張力夾，并往恒溫槽中加入一定量的高錳酸鉀，分別測量經(jīng)過 5、10、15、20、25 min 后每塊試樣的液體芯吸高度［5］。每塊試樣的經(jīng)、緯向各測5次，而后取其平均值。

1.6 割圈絨試樣保溫性測試

保溫性能是緯編割圈絨服用性能中的一項重要指標。纖維性狀、織物幾何結(jié)構(gòu)［6］以及后整理工序是影響織物保溫性能的主要因素。試驗中通常用傳熱系數(shù)、保溫率和克羅值表征保溫性。

本文采用YG606D型平板式織物保溫儀，參照GB/T 11048.A—1989《紡織品保溫性能實驗方法》測試。每種樣品分別剪取30 cm×30 cm的試樣3塊［7］，每塊試樣測3次，試驗結(jié)束時讀取數(shù)據(jù)。根據(jù)公式分別計算各試樣的傳熱系數(shù)、保溫率和克羅值［8］，而后取其平均值。

式中:U2為傳熱系數(shù);Ubp為無試樣時試驗板傳熱系數(shù)，W/(m2·℃);U1為有試樣時試驗板傳熱系數(shù)，W/(m2·℃);Q為保溫率;Q1為無試樣時散熱量，W/℃;Q2為有試樣時散熱量，W/℃;CCLO為克羅值。

2 試驗結(jié)果與分析

各試樣透氣性、透濕性、導濕性及保溫性測試結(jié)果見表3。

表3 各試樣熱濕舒適性測試結(jié)果Tab.3 Test results of thermal-wet comfort properties

2.1 透氣性能分析

由表3可明顯看出，在全毛長相同、織物面密度接近情況下，織物的透氣性能為試樣1＞試樣3＞試樣2。主要原因是保暖滌綸作為綁絲形成割圈絨織物的底布，紗線的延伸性較滌綸低彈絲小，織物密度較緊密，線圈間的空隙小，單位時間內(nèi)透過的氣體量少;另外保暖滌綸內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)導致其對空氣的保持性較差，這在一定程度上降低了織物的透氣性能。

2.2 透濕性能分析

紡織品的透濕性主要通過纖維內(nèi)親水基團的傳遞和纖維內(nèi)部微孔的擴散［8－9］作用來實現(xiàn)。

理論上透氣性好的織物，透濕性也好，而從表3可看出，試樣規(guī)格參數(shù)基本相同的情況下，含有保暖滌綸的割圈絨試樣透濕量提高，表明所用原料的性能對割圈絨織物的透濕性影響較大。改性處理后的保暖滌綸含有一定的親水性基團，賦予纖維良好的吸濕性;另一方面，保暖滌綸內(nèi)部具有較多的空隙，加快了水分的擴散，進而提高了織物的透濕性能。

2.3 導濕性能分析

織物的導濕性是織物濕舒適性的重要指標，通常用芯吸高度［10］來衡量。各試樣25 min內(nèi)經(jīng)、緯向芯吸高度擬合曲線見圖2。

圖2 各試樣不同方向的芯吸速率曲線Fig.2 Wicking rate curve of samples at different direction.(a)Radial direction;(b)Weft direction

由圖2可知，當所用原料規(guī)格相同、全毛長相同且送紗量接近時，保暖滌綸割圈絨織物的芯吸性能優(yōu)于普通滌綸割圈絨織物。通過Origin軟件，對測試結(jié)果進行分析，得到經(jīng)、緯向芯吸高度yj、yw與時間x的線性方程及相關系數(shù)的平方分別為:

針織物的毛細管作用主要取決于纖維的特性和針織物內(nèi)部紗線間的縫隙。保暖滌綸內(nèi)部具有較多的空隙，這些空隙可近似看作毛細管［11］，其直徑遠小于滌綸纖維利用其纖維之間的縫隙所形成的毛細管，增加了毛細管的附加壓力，從而賦予織物良好的芯吸性能，提高織物的導濕性。

2.4 保溫性能分析

緯編割圈絨織物由于其結(jié)構(gòu)特點，在保暖性方面有著明顯的優(yōu)勢［12］。傳熱系數(shù)、保溫率、克羅值是衡量織物保溫性的主要指標。導熱系數(shù)越小，保暖性越好。

通過比較表3中測試結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，3種試樣紗線粗細和噴絲孔數(shù)相同情況下，試樣的保溫性高低排序為:試樣3＞試樣2＞試樣1。這是由于試樣2、3織物中含有保暖滌綸，而保暖滌綸通過改性處理后內(nèi)部形成獨特的中空結(jié)構(gòu)，加之纖維上面附著許多納米級粉體，使纖維的比表面積增大，空隙更多，這些空隙可存儲大量的靜止空氣，靜止空氣的熱阻值遠大于其他材料，且其導熱系數(shù)小，阻礙了熱傳導，延緩了體表溫度的變化，具有較好的蓄熱功能。此外，因保暖滌綸在紡絲過程中加入了納米遠紅外材料ZrC，ZrC粉體的遠紅外作用能夠吸收周圍物質(zhì)輻射的能量，并以潛能形式釋放出來，使人體升溫，這也有利于提高了織物的保暖性能。

3 結(jié)論

通過對保暖滌綸割圈絨產(chǎn)品的開發(fā)及對其透氣性、導濕性、保溫性等服用性能的測試分析，可得出以下結(jié)論。

1)保暖滌綸的延伸性較滌綸低彈絲小，作為綁絲形成的織物底布較緊密，線圈間的空隙小，對織物的透氣性能有一定的影響;作為絨紗參與編織時，對織物的透氣性能影響較小。

2)纖維特性對割圈絨織物的舒適性有很大影響。保暖滌綸含有的親水性基團及內(nèi)部具有的較多空隙提高了織物的透濕性能;另外其內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)也賦予了織物良好的芯吸性能，提高了其導濕性能。

3)與常規(guī)滌綸織物相比，保暖滌綸的高中空度及摻入納米粉體的遠紅外熱作用可阻礙熱傳導，延緩體表溫度變化，可大大提高織物的保暖性。

4)保暖滌綸高達33%的中空結(jié)構(gòu)減少了約25%質(zhì)量，面料輕柔舒適，手感豐厚糯滑且兼具良好的保暖性能，適合制作秋冬服裝及家紡用面料。

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