劉陳濤，劉新金，蘇旭中，吉宜軍

(1.江南大學(xué) a.紡織服裝學(xué)院；b.紡紗技術(shù)實驗室，江蘇 無錫 214000； 2.南通雙弘紡織有限公司，江蘇 南通 226600)

研究與技術(shù)

聚酰胺改性聚酯纖維(儀綸TM)性能及其成紗性能研究

劉陳濤1a，劉新金1b，蘇旭中1b，吉宜軍2

(1.江南大學(xué) a.紡織服裝學(xué)院；b.紡紗技術(shù)實驗室，江蘇 無錫 214000； 2.南通雙弘紡織有限公司，江蘇 南通 226600)

為研究聚酰胺改性聚酯纖維的性能和適用性，對聚酰胺改性聚酯纖維進(jìn)行各項性能測試并進(jìn)行分析，再將聚酰胺改性聚酯纖維與棉纖維混紡成紗，對聚酰胺改性聚酯纖維混紡紗線的表面外觀、拉伸斷裂性能、條干均勻度、毛羽等指標(biāo)進(jìn)行分析，探討不同復(fù)合結(jié)構(gòu)混紡紗的性能。將棉/聚酰胺改性聚酯混紡紗與常用棉滌、棉黏紗進(jìn)行對比，研究表明聚酰胺改性聚酯纖維混紡紗成紗條干好、毛羽少，質(zhì)量達(dá)到使用要求，所制織物手感柔軟，吸濕快干，服用性能好。

聚酰胺改性聚酯纖維；復(fù)合結(jié)構(gòu)紗線；性能；混紡；條干

目前，中國聚酯產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級階段，國家“十二五”科技規(guī)劃中正式提出了“超仿棉合成纖維及其紡織品產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)”項目。超仿棉纖維的開發(fā)主要是針對聚酯纖維性能的不足而進(jìn)行改進(jìn)，如模量過高、吸濕性能不佳、上染溫度高、生產(chǎn)能耗大等因素，還可強化其功能指標(biāo)，使其在外觀上仿棉，性能和功能上超越棉纖維。所謂超仿棉纖維是對聚酯大分子鏈段進(jìn)行改進(jìn)，從而改變纖維性能[1]。如東華大學(xué)與蘇州金輝纖維新材料有限公司合力開發(fā)的親水聚酯長絲、桐昆集團(tuán)開發(fā)的微細(xì)旦親水聚酯長絲、江陰華宏化纖有限公司開發(fā)的親水抗紫外纖維等[2]。

本文所用超仿棉纖維來自儀征化纖有限公司，屬于親水易染型超仿棉纖維，商品名為儀綸TM(YilonTM)。常見的易染型聚酯纖維是陽離子易染聚酯纖維，但其對染料有一定的局限性，且聚酯纖維易起球，模量過高的不足并沒有得到改善[3]。本文通過對該聚酰胺改性聚酯纖維進(jìn)行測試分析并與常用滌綸纖維、黏膠纖維進(jìn)行對比，同時將聚酰胺改性聚酯纖維與棉纖維混合試紡成不同復(fù)合結(jié)構(gòu)的紗線，探討聚酰胺改性聚酯纖維不同紡紗方式的成紗性能，為實際生產(chǎn)提供參考。

1 聚酰胺改性聚酯纖維性能測試

1.1 測試儀器

哈氏切片器(萊州市電子儀器有限公司)，JN-B型精密扭力天平(上海雙旭電子有限公司)，Y171-B型纖維切斷器(常州市第二紡織儀器廠有限公司)，YG061型電子單纖強力儀(萊州市電子儀器有限公司)，YG321型纖維比電阻儀(常州第二紡織機(jī)械有限公司)，Y802型八籃恒溫烘箱(南通寶來紡織設(shè)備有限公司)，TL-2型工業(yè)鏈條天平(上海雙旭電子有限公司)。

1.2 纖維形態(tài)特征

試驗采用哈氏切片器制作聚酰胺改性聚酯纖維樣品切片，圖1為聚酰胺改性聚酯纖維縱橫向表面顯微鏡照片。圖1(a)顯示的聚酰胺改性聚酯纖維的縱向表面不如普通滌綸纖維光滑，這是由于聚酰胺基團(tuán)的引入破壞了聚酯纖維大分子的規(guī)整性，并使其比表面積增加，吸附作用增強。通過由微孔結(jié)構(gòu)形成的毛細(xì)管效應(yīng)，聚酰胺改性聚酯纖維的吸濕快干性能得到提升，使人體產(chǎn)生的汗液、水氣可以被快速吸收并向外擴(kuò)散使之排出體外，這樣可使皮膚保持舒適干爽，同時染色時也易于染料分子進(jìn)入。從圖l(b)可知，聚酰胺改性聚酯纖維的橫截面呈近似

圓形，使纖維的比表面積略增大，纖維孔隙更為豐富。這也提高了聚酰胺改性聚酯纖維的吸濕快干性能和易染性能。

圖1 聚酰胺改性聚酯纖維橫縱形貌Fig.1 The transverse and longitudinal sections morphology of polyamide modified polyester fiber

采用JN-B型精密扭力天平、Y171-B型纖維切斷器對各纖維進(jìn)行長度和細(xì)度測試，形態(tài)表征見表1。

表1 各纖維形態(tài)表征Tab.1 Morphological features of various fibers

1.3 纖維力學(xué)性能

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下調(diào)濕24 h，采用YG061型電子單纖強力儀，測試速度為20 mm/min，隔距為20 mm，測試50次，預(yù)加張力為0.1 cN。聚酰胺改性聚酯纖維與其他常規(guī)纖維的力學(xué)性能測試結(jié)果見表2。

表2 聚酰胺改性聚酯纖維與其他常規(guī)纖維的力學(xué)性能Tab.2 Mechanical properties of polyamide modified polyester fiber and other conventional fibers

由表2可知，聚酰胺改性聚酯纖維的斷裂強度比滌綸纖維小，約為滌綸纖維斷裂強度的一半，比黏膠纖維的斷裂強度大，與棉纖維斷裂強度近似，略小于棉。這是因為纖維的斷裂強度與纖維結(jié)晶度有關(guān)，聚酰胺改性聚酯纖維在原先的聚酯大分子主鏈中植入了酰胺鏈節(jié)，聚酰胺基團(tuán)的引入破壞了聚酯纖維大分子的規(guī)整性，使纖維的無定型區(qū)增加，分子間結(jié)合力減弱，纖維斷裂強度一定程度上減弱，但其斷裂伸長率得到提高，纖維柔軟度得到提高。如表2所示，聚酰胺改性聚酯纖維的斷裂伸長率遠(yuǎn)大于棉纖維，大于滌綸纖維，略大于黏膠纖維。聚酰胺改性聚酯纖維的斷裂強力CV值較小，表明聚酰胺改性聚酯纖維中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對均勻穩(wěn)定，纖維內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定，大分子間結(jié)合較好。

1.4 纖維比電阻

采用YG321型纖維比電阻儀測試各纖維比電阻值，結(jié)果見表3。

體積比電阻PV是指單位長度上所施加的電壓U與相對于單位截面上所流過的電流I之比，其值是電阻率，單位為Ω·cm。

表3 各纖維的體積比電阻Tab.3 Volume resistivity of various fibers

(1)

式中：S為纖維體的截面積，cm2；L為兩電極間的距離，cm；R為纖維的電阻，Ω。

比電阻是反映纖維材料導(dǎo)電性質(zhì)的物理量。從表3可以看出，棉纖維的體積比電阻較小，黏膠纖維比電阻略大于棉，滌綸纖維較高，聚酰胺改性聚酯纖維更高，比滌綸纖維高出2個數(shù)量級。在紡紗過程中，比電阻高的纖維容易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，所以聚酰胺改性聚酯纖維在紡紗過程中要注意靜電現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.5 纖維回潮率

參照GB 9994—2008《紡織材料公定回潮率》，采用Y802型八籃恒溫烘箱、TL-2型工業(yè)鏈條天平對聚酰胺改性聚酯纖維進(jìn)行回潮率測試，測得其回潮率0.8 %，明顯高于普通滌綸回潮率的0.4 %?；爻甭适潜硎炯徔棽牧衔鼭裥阅艿囊豁椫笜?biāo)，聚酰胺改性聚酯纖維中含有親水性的酰胺鍵(—CONH—)，故聚酰胺改性聚酯纖維的吸濕性能得到一定提高，回潮率有所改善。

2 不同紡紗方式紗線性能

2.1 測試儀器

MOTIC B1型顯微鏡(麥克奧迪實業(yè)集團(tuán)有限公司)，USTER?TENSORAPID 4強力測試儀(烏斯特技術(shù)股份有限公司)，USTER?ME 100條干儀(烏斯特技術(shù)股份有限公司)。

2.2 紗線紡制

賽絡(luò)紡是一種集紡紗、并線、捻線為一體的新型紡紗方法。其原理是將兩根粗紗以一定間距平行引入細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)內(nèi)同時牽伸，并在集束三角區(qū)內(nèi)匯合加捻形成單紗，須條和紗均有同向捻度。這種紗有線的特征，其表面為較光潔、毛羽少、內(nèi)松外緊的圓形紗，彈性好，耐磨性高。

本文將聚酰胺改性聚酯纖維、滌綸纖維、黏膠纖維分別與棉纖維進(jìn)行混紡，分別經(jīng)過環(huán)錠紡、賽絡(luò)紡、緊密賽絡(luò)紡三種紡紗方式試紡成8種紗線，且混紡比均相同。所紡試樣紗線的規(guī)格參數(shù)如表4所示。

表4 試樣紗線的規(guī)格參數(shù)Tab.4 Specifications of yarn samples

2.3 紗線性能測試

將每項測試試樣都置于標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕實驗室內(nèi)進(jìn)行吸濕平衡24 h以上，實驗室溫度為22 ℃，相對濕度為65 %[4]。

2.3.1 紗線形態(tài)觀察

將測試紗線均勻纏繞在載玻片上，通過MOTIC B1型顯微鏡放大500倍，觀察其表面外觀并拍攝成照片。

2.3.2 紗線強力測試方法

參照GB/T 14344—2008《化學(xué)纖維長絲拉伸性能試驗方法》進(jìn)行，采用USTER?TENSORAPID 4強力測試儀測試紗線的強力。在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下，測試速度為500 mm/mim，預(yù)加張力為0.5 cN/tex，測試長度為500 mm，夾具壓力為總壓力的30 %，吸廢紗壓力為總壓力的50 %，夾具類型為水平紗線夾具，測試模式為簡單的伸長測試模式。每個品種取10個試樣，每個試樣測試6次取平均值。

2.3.3 紗線條干與毛羽測試

參照GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗線條干不勻試驗方法 第1部分：電容法》。采用USTER?ME 100條干儀，測試紗線的條干和毛羽。在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下，測試速度為400 m/min，測量時間為1 min，每個品種取10個試樣，每個試樣測試1次取平均值[5]。

2.4 結(jié)果與分析

2.4.1 紗線外觀形態(tài)

不同紡紗方式紗線外觀如圖2所示。可以看出，圖2(a)紗線結(jié)構(gòu)較為松散，毛羽較多；圖2(b)紗線結(jié)構(gòu)緊密，有明顯的類似股線結(jié)構(gòu)，毛羽較少，條干較均勻；圖2(c)紗線結(jié)構(gòu)緊實，條干均勻，毛羽少。由于紡紗方式的不同，賽絡(luò)紡和緊密賽絡(luò)紡所紡紗線其紗線外觀光潔結(jié)構(gòu)緊密要明顯優(yōu)于環(huán)錠紡紗線，試樣3紗線兼具賽絡(luò)紡和緊密紡紗線特點，其紗線外觀要比賽絡(luò)紡紗線好。

圖2 不同紡紗方式紗線外觀Fig.2 Yarn appearance under different spinning ways

2.4.2 紗線強力

紗線的強力是反映織物耐用性能的一個重要指標(biāo)，單紗強力和斷裂伸長率為紗線的強度指標(biāo)。對不同紗線試樣的測試結(jié)果見表5[6]。

表5 紗線拉伸性能Tab.5 Yarn tensile properties

由表5可以看出，試樣1、4、5中試樣4的斷裂強度要明顯大于試樣1、5，這是因為試樣4中的滌綸纖維斷裂強度要明顯大于試樣1中的聚酰胺改性聚酯纖維和試樣5中的黏膠纖維。試樣1的斷裂強度要大于試樣5，因為聚酰胺改性聚酯纖維的斷裂強度比黏膠纖維稍大，聚酰胺改性聚酯纖維表面較粗糙，纖維間抱合力稍大，紗線強力變大。

試樣4的斷裂伸長率要大于試樣1、5，雖然試樣4中的滌綸纖維其斷裂伸長率要略小于試樣1中的聚酰胺改性聚酯纖維和試樣5中的黏膠纖維，但滌綸纖維斷裂強力要明顯大于聚酰胺改性聚酯纖維和黏膠纖維，當(dāng)試樣紗線拉伸時，試樣1、5中單紗強力較低，紗線先發(fā)生斷裂，試樣4中滌綸單紗強力較高，此時滌綸斷裂強度為主要影響因素，故試樣4的斷裂伸長率較大。試樣1的斷裂伸長率要大于試樣5，這是因為聚酰胺改性聚酯纖維的斷裂強度和伸長率均大于黏膠纖維。

試樣4的斷裂強力CV值最小，試樣1的稍大，試樣5的較大，這說明試樣4中滌綸纖維在紗線中的分布比較均勻，試樣1中的聚酰胺改性聚酯纖維在紗線中分布也較為均勻。

由表5還可以看出，采用賽絡(luò)紡紡紗方式后，聚酰胺改性聚酯纖維混紡紗的各項拉伸性能均得到顯著提高，特別是紗線的斷裂強度和斷裂強力CV值，這說明紗線質(zhì)量得到了很大改善。這是由于賽絡(luò)紡紗線中纖維間排列更加緊密，形成類似股線結(jié)構(gòu)，且紗的捻向與兩根須條的捻向一致，纖維的捻幅一致，整齊度好，則紗線受到外力拉伸時纖維的強度利用率就得到了提高[7]。采用緊密賽羅紡紡紗方式后，由于集聚區(qū)負(fù)壓吸風(fēng)作用使紗條集聚緊密，紗條結(jié)構(gòu)上纖維互相接觸相互包卷捻合更加緊密，故紗線強力得到進(jìn)一步提高。

2.4.3 紗線條干與毛羽

紗線條干不勻，不僅會影響紗線的外觀和強度而且會造成織造時的斷頭和停機(jī)。紗線毛羽在大多數(shù)情況下，不僅影響織物的透氣、抗起毛起球、外觀、織紋清晰和表面光滑等，還影響紗線中纖維的有效利用率與強度。紗線的極限不勻率指的是纖維均勻混合，把每根纖維同鄰近的分離開，平行鋪好并拉伸達(dá)到最終細(xì)度。而混合導(dǎo)致每一根纖維都有可能出現(xiàn)在截面上的任何一個位置，因此纖維在紗體中的分布是均等的。在這種最好條件下，纖維之間也會相互重疊，此種情況下的不勻率稱為極限不勻率。

Martindale等[8]進(jìn)行研究，得到了著名的紗條極限不勻率公式。因為極限不勻率代表的是理想狀態(tài)，紗線實測不勻率總是大于其極限不勻率。

計算極限不勻率，可把混紡紗線看作包含兩種或多種單紗股線的合股線，每股紗線包括一種纖維組分。每股紗線的線密度相當(dāng)于混紡紗中相對應(yīng)纖維組分的百分比[9]。

(2)

式中：TK表示每種特定纖維組分的紗線線密度；TG表示混紡紗線的名義線密度；PK表示與整體線密度有關(guān)的纖維組分的百分比；K表示1，2……n纖維組分。

單種纖維紗線極限不勻率：

(3)

式中：n表示橫截面中平均纖維根數(shù)；TF表示紗線平均線密度；T表示紗線中纖維平均線密度。

混紡紗線極限不勻率：

(4)

不勻率指數(shù)I指實際不勻率與極限不勻率的比值，是衡量紗線不勻與理想程度I=1的偏離程度。

試樣1的紗線極限不勻率為：

由于試樣4、5中滌綸纖維、黏膠纖維細(xì)度與試樣1中聚酰胺改性聚酯纖維細(xì)度相差不大，故試樣1、4、5的紗線極限不勻率均為8.9 %左右，故可直接看條干CV值。毛羽值H表示傳感器測試1 cm長度上的毛羽值，是整個測試長度的平均值。本試驗紗線條干與毛羽情況見表6。

表6 紗線條干和毛羽Tab.6 Evenness and hairiness of yarns

由表6可以看出，試樣1、4、5中，試樣5細(xì)節(jié)和粗節(jié)含量均少于試樣4和試樣1，試樣1與試樣4差別不大，但試樣1中紗線棉結(jié)最少，而棉結(jié)含量的多少將直接影響到織物外觀，故聚酰胺改性聚酯纖維織物相對于滌綸混紡織物和黏膠混紡織物其織物外觀要更均勻平整，質(zhì)量好。

試樣1、4、5中，試樣4的毛羽要稍好于試樣1和試樣5，試樣1、試樣5毛羽值相同。試樣1中聚酰胺改性聚酯纖維強力要低于滌綸纖維，故聚酰胺改性聚酯紗線毛羽強力低，形成織物后不易起毛起球，且能提高織物的舒適性，形成織物后手感更加柔軟。

采用賽絡(luò)紡紡紗方式后，聚酰胺改性聚酯纖維混紡紗的條干均勻度、細(xì)節(jié)、粗節(jié)、棉結(jié)、毛羽都得到改善，紗線質(zhì)量顯著提高。采用緊密賽絡(luò)紡后，聚酰胺改性聚酯混紡紗的條干和毛羽狀況相對于賽絡(luò)紡紗又進(jìn)一步得到改善。

3 結(jié) 論

1)聚酰胺改性聚酯纖維的各項力學(xué)性能都優(yōu)于棉纖維和黏膠纖維，但其抗靜電性沒有得到改善，回潮率有所改善，但相對較低。由此可知聚酰胺改性聚酯纖維織物的染色性能與吸濕快干性能較好。

2)聚酰胺改性聚酯纖維賽絡(luò)紡紗線和緊密賽絡(luò)紡紗線的各項性能都要優(yōu)于普通環(huán)錠紡紗線，聚酰胺改性聚酯纖維緊密賽絡(luò)紡紗線的整體質(zhì)量要比賽絡(luò)紡紗線稍好，尤其在紗線條干和毛羽方面，可作高檔織物用紗。

3)聚酰胺改性聚酯纖維混紡紗各項力學(xué)性能都要優(yōu)于黏膠纖維混紡紗。聚酰胺改性聚酯纖維混紡紗條干均勻度與滌綸纖維混紡紗近似，且紗線棉結(jié)數(shù)要少于滌綸纖維混紡紗和黏膠纖維混紡紡紗，故聚酰胺改性聚酯纖維織物外觀質(zhì)量較好。聚酰胺改性聚酯纖維混紡紗毛羽與黏膠纖維混紡紗相似，比滌綸纖維混紡紗稍多，但毛羽不易糾纏，較柔軟，形成織物后不易起球。

4)聚酰胺改性聚酯纖維織物相對于滌綸纖維織物，織物的柔軟性、吸濕性和起球現(xiàn)象得到改善。聚酰胺改性聚酯纖維可部分取代黏膠纖維，減少黏膠纖維的使用，有利于改善環(huán)境。應(yīng)用聚酰胺改性聚酯纖維可減少棉纖維的使用，有利于緩解棉糧爭地的矛盾。

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Performance Research of Polyamide Modified Polyester Fiber (YilonTM) and Its Composite Yarn

LIU Chentao1a, LIU Xinjin1b, SU Xuzhong1b, JI Yijun2

(1a. College of Textile and Apparel; 1b. Spinning Technology Research Laboratory, Jiangnan University, Wuxi 214000, China;2. Nantong Shuanghong Textile Co.,Ltd., Nantong 226600, China)

To research the performance and applicability of polyamide modified polyester fiber (Yilon fiber), various performance tests and analysis were done for Yilon fiber. Then Yilon fiber was blended with cotton to form yarn. The surface appearance, tensile property, evenness and hairiness indexes of blended yearn were tested and analyzed. Meanwhile, the performance of blended yarn with different composite structure was discussed. Then, cotton/ Yilon blended yarn was compared with common cotton/polyester yarn and cotton/viscose yarn. The results show that Yilonblended yarn has good evenness, little hairiness and better quality. Besides, Yilonblended fabrics are soft, hygroscopic and have good wearability.

polyamide modified polyester fiber; composite yarn; performance; blending; yarn evenness

2015-06-17;

2015-11-04

紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新項目(hnfz14002)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研項目(BY2014023-13，BY2012051，BY2013015-24)；江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化項目(BA2014080)

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.12.002

TS102.6

A

1001-7003(2015)12-0006-06 引用頁碼: 121102