李煜煒 王永鋒 王慧云 王亞蘭 張 巖

（1.蘇州大學(xué)，江蘇蘇州，215123；2.恒力集團(tuán)研究院新型纖維研究所，江蘇蘇州，215226）

滌綸大分子中缺少親水性基團(tuán)，導(dǎo)致其織物吸濕性差，易產(chǎn)生靜電，影響了其服裝穿著的舒適性。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)改變纖維截面、化學(xué)接枝改性等方法改善滌綸吸濕性較差的缺點(diǎn)。美國(guó)杜邦公司于1986年研發(fā)的異形截面滌綸Coolmax極具代表性，該纖維橫截面為四溝槽形，有4條排汗管道，相鄰纖維易于靠緊，毛細(xì)管效應(yīng)得以增強(qiáng)；且該纖維的比表面積比普通圓形截面滌綸大19.8%，易于快速蒸發(fā)表面汗水［1］。我國(guó)中科院化學(xué)研究所于20世紀(jì)80年代末研制了一種丙綸超細(xì)纖維“絲普綸”，該纖維具有獨(dú)特的芯吸效應(yīng)，其服裝穿著時(shí)能保持皮膚干爽舒適［2］。中國(guó)石化儀征化纖有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)了Coolbst纖維，其截面為H形，能快速吸水、輸水、擴(kuò)散和揮發(fā)［3］。王曉麗等人將嵌入聚氨酯基團(tuán)的親水滌綸與棉按不同比例混紡，測(cè)試比較了不同混紡比紗線織成的織物吸濕快干性能，結(jié)果表明：親水滌綸含量越高，織物吸濕快干性能越好，當(dāng)親水滌綸混紡比不小于40%時(shí)織物可獲得較好的吸濕快干性能［4］。異形截面滌綸徑向表面具有普通圓形滌綸所沒(méi)有的溝槽。理論上，溝槽一方面使纖維具有良好的毛細(xì)效應(yīng)，透氣、透濕性能得到提高；另一方面纖維的比表面積增加，有利于水分蒸發(fā)，使其具有更好的排汗透氣性能［5-6］。

為兼具異形截面滌綸吸濕、透濕性好和普通滌綸的高強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性，本研究從紗線結(jié)構(gòu)入手，利用渦流紡工藝開(kāi)發(fā)了幾種異形截面滌綸包芯紗及其機(jī)織物，并對(duì)其強(qiáng)伸性能、吸濕性能等進(jìn)行比較和分析，為滌綸面料在運(yùn)動(dòng)服、內(nèi)衣等貼身織物上的應(yīng)用提供更多可能［7］。

1 異形截面滌綸包芯紗和織物的開(kāi)發(fā)

1.1 紗線制備

以線密度2.31 dtex、長(zhǎng)度38 mm的十字形截面滌綸短纖為外包纖維，分別以不同截面形狀的滌綸長(zhǎng)絲為芯紗紡制包芯紗。幾種截面形態(tài)的滌綸長(zhǎng)絲如圖1所示。其中，三角形截面呈不規(guī)則三角形，外沿平滑，縱向表面無(wú)溝槽；十字形截面滌綸長(zhǎng)絲外沿有大小分布不規(guī)則的凹槽；一字形截面滌綸長(zhǎng)絲橫截面呈扁平一字狀，外沿平滑，縱向沒(méi)有溝槽；波浪形截面滌綸長(zhǎng)絲橫截面為4個(gè)近似圓形并排連接，縱向有6道深淺基本一致的溝槽。

圖1 幾種截面形態(tài)的滌綸長(zhǎng)絲

三角形截面滌綸長(zhǎng)絲線密度83.3 dtex/36 F，異形度14.23%［8］；十字形截面滌綸長(zhǎng)絲線密度166.7 dtex/72 F，異形度35.56%；一字形截面滌綸長(zhǎng)絲線密度83.3 dtex/36 F，異形度18.67%；波浪形截面滌綸長(zhǎng)絲線密度83.3 dtex/36 F，異形度26.89%。纖維截面異形度SR根據(jù)公式（1）計(jì)算。

式中：γ為異形截面內(nèi)切圓半徑（μm）；R為與γ同心的相應(yīng)截面上外接圓半徑（μm）；γ0為根據(jù)該纖維線密度值理論換算所得半徑（μm）［9］。

將十字形截面滌綸短纖在清梳聯(lián)合機(jī)上進(jìn)行開(kāi)松、梳理得到生條；生條經(jīng)三道并條得到熟條；熟條以360 m/min的紡紗速度喂入VORTEXⅢ870型渦流紡紗機(jī)紡紗，喂入比0.95，卷取角15°，紡紗張力12 cN，設(shè)計(jì)單紗線密度均為19.68 tex。

在渦流紡紗機(jī)上，熟條短纖維束切向進(jìn)入管壁與紡紗器堵頭之間的通道，并以螺旋運(yùn)動(dòng)下滑進(jìn)入渦流場(chǎng)中，空氣從切向進(jìn)風(fēng)孔、切向輸送孔和引紗孔進(jìn)入，兩切向氣流同向旋轉(zhuǎn)匯合于紡紗器下部形成纖維環(huán)，將長(zhǎng)絲芯紗包裹，導(dǎo)出羅拉與導(dǎo)出膠輥握持輸出包芯紗［10］。

1.2 織物織造

采用GA 392型單紗漿紗機(jī)，以10%PVA為漿料上漿，漿液溫度50℃，烘箱溫度90℃。

以三角形截面滌綸包芯紗為紗線1，以其為經(jīng)、緯紗織制平紋織物1；以十字形截面滌綸包芯紗為紗線2，以其為經(jīng)、緯紗織制平紋織物2；以一字形截面滌綸包芯紗為紗線3，以其為經(jīng)、緯紗織制平紋織物3；以波浪形截面滌綸包芯紗為紗線4，以其為經(jīng)、緯紗織制平紋織物4。以十字形截面滌綸短纖渦流紗為紗線5，以其為經(jīng)、緯紗織制平紋織物5。以線密度2.31 dtex、長(zhǎng)度38 mm圓形截面滌綸短纖紡的渦流紗為紗線6，以其為經(jīng)、緯紗織制平紋織物6。經(jīng)、緯紗設(shè)計(jì)線密度均為19.68 tex。各織物規(guī)格見(jiàn)表1。

表1 各織物規(guī)格

織物精煉工藝：退漿（100℃水煮30 min→60℃水漂洗5 min→常溫水漂洗2次～3次）→DHG-9076A型烘箱烘干（溫度80℃，時(shí)間40 min）。

2 紗線和織物性能測(cè)試

2.1 紗線性能測(cè)試

利用掃描電子顯微鏡拍攝各紗線橫截面，以表征纖維分布和形態(tài)結(jié)構(gòu)特征。參照GB/T 4743—2009《紡織品 卷裝紗 絞紗法線密度的測(cè)定》對(duì)紗線線密度進(jìn)行測(cè)試，每種紗線取10縷紗進(jìn)行測(cè)量，每縷長(zhǎng)1 000 mm±2.5 mm。參照GB/T 3292—2008《紡織品 紗條條干不勻試驗(yàn)方法電容法》，測(cè)試紗線條干CV值。根據(jù)GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定》，將紗線置于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件的恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室平衡24 h后，用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試紗線的拉伸性能，夾持長(zhǎng)度500 mm，每種紗線選取試樣3個(gè)，設(shè)置拉伸速度500 mm/min。

2.2 織物熱濕舒適性測(cè)試

參照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》，測(cè)試織物滴水?dāng)U散時(shí)間和吸水率。吸水率指標(biāo)指試樣在水中完全潤(rùn)濕后取出至無(wú)滴水時(shí)試樣所吸取的水分占試樣原始質(zhì)量的百分率，可用于衡量織物對(duì)液態(tài)汗的吸附能力。參照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》，采用Y 871型毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀對(duì)織物芯吸高度進(jìn)行測(cè)量，該指標(biāo)可衡量織物對(duì)液態(tài)汗的傳導(dǎo)能力。參照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法》，采用FX3150型織物透濕量?jī)x（透濕、烘干一體化的透濕儀）對(duì)織物透濕性進(jìn)行測(cè)量，該指標(biāo)可衡量織物在液態(tài)汗?fàn)顟B(tài)下的速干性。

3 測(cè)試結(jié)果及分析

3.1 紗線性能指標(biāo)

表2為各紗線的物理性能測(cè)試結(jié)果。圖2為各紗線的截面形態(tài)圖。從表2中可以看出，所紡紗線線密度均在19.68 tex左右，條干CV值均良好，渦流短纖紗斷裂強(qiáng)力和斷裂強(qiáng)度均低于包芯紗。從圖2可以看出，芯紗包裹效果均較好，未出現(xiàn)明顯的偏芯、露芯情況；與圓形截面滌綸短纖渦流紗相比，包芯紗內(nèi)纖維間孔隙較多，為其織物實(shí)現(xiàn)良好的吸濕導(dǎo)濕性奠定了基礎(chǔ)。

表2 紗線物理性能測(cè)試結(jié)果

圖2 各紗線截面形態(tài)圖

3.2 織物熱濕舒適性

3.2.1 織物吸水率

測(cè)得織物1至織物6的吸水率依次為127%、166%、135%、159%、127%、130%?？梢钥闯觯炯啴愋味却笥?0%的包芯紗織物吸水率大于芯紗異形度小于20%的包芯紗織物。波浪形截面長(zhǎng)絲和十字形截面長(zhǎng)絲縱向表面有一些溝槽，三角形截面長(zhǎng)絲和一字形截面長(zhǎng)絲表面無(wú)溝槽，即縱向表面有溝槽的異形滌綸長(zhǎng)絲包芯紗織物的吸水性能較優(yōu)；對(duì)于纖維為同種截面形狀的織物而言，十字形截面滌綸長(zhǎng)絲包芯紗織物的吸水率大于十字形截面滌綸短纖紗織物吸水率。

3.2.2 織物滴水?dāng)U散時(shí)間

測(cè)得織物1至織物6的滴水?dāng)U散時(shí)間依次為85 s、92 s、85 s、23 s、89 s和129 s?？梢钥闯觯瑘A形截面滌綸短纖渦流紗織物的滴水?dāng)U散時(shí)間明顯長(zhǎng)于其他5種織物，說(shuō)明其吸濕、導(dǎo)濕性較差，而本研究制備的幾種異形截面滌綸包芯紗織物的吸濕、導(dǎo)濕性能較好。異形截面滌綸包芯紗內(nèi)纖維之間孔隙較多，為其織物導(dǎo)濕性能的提升奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。波浪形截面滌綸長(zhǎng)絲異形度較大，為26.89%，且表面有較多的淺溝槽，也即有更多的導(dǎo)濕通道，故其織物的滴水?dāng)U散時(shí)間最短，為23 s，遠(yuǎn)低于其他織物，吸濕導(dǎo)濕性能最好。

3.2.3 織物芯吸高度

6種織物芯吸高度測(cè)試結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，6種織物芯吸高度隨時(shí)間的變化規(guī)律均為先快速上升后逐漸減緩，各織物芯吸速率與芯吸高度存在差異。包芯紗的芯絲截面為波浪形的織物芯吸高度最大，說(shuō)明溝槽數(shù)量的增加可以在一定程度上改善對(duì)液態(tài)水的吸附和傳導(dǎo)能力；6種織物中，圓形截面滌綸短纖渦流紗織物芯吸高度最低，對(duì)液態(tài)水的吸附及傳導(dǎo)能力最差。

圖3 織物芯吸高度

3.2.4 織物透濕量

測(cè)得織物1至織物6的透濕量依次為（2 166.48±240.05）g/（d·m2）、（2 192.05±242.42）g/（d·m2）、（2 130.50±282.48）g/（d·m2）、（2 212.45±235.68）g/（d·m2）、（2 172.50±224.69）g/（d·m2）和（2 125.38±247.06）g/（d·m2）。從以上結(jié)果可以看出，芯紗異形度大于20%的包芯紗織物透濕量大于芯紗異形度小于20%的織物，芯紗長(zhǎng)絲的縱向表面溝槽有利于水分的蒸發(fā)；其他織物的透濕量均略大于圓形截面滌綸短纖渦流紗織物，即異形截面對(duì)織物透濕性有一定的改善。

4 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：幾種異形截面滌綸包芯紗的條干CV值均較好，斷裂強(qiáng)力均優(yōu)于短纖紗；與圓形截面滌綸短纖渦流紗相比，異形截面包芯紗強(qiáng)伸性能無(wú)明顯下降，即異形截面的芯紗結(jié)構(gòu)不會(huì)影響其成紗強(qiáng)力高的優(yōu)點(diǎn)；與圓形截面滌綸短纖渦流紗織物相比，幾種異形截面滌綸包芯紗織物具有較短的滴水?dāng)U散時(shí)間，較大的透濕量、吸水率和芯吸高度，這是因?yàn)楫愋谓孛姘炯喞w維間有較多孔隙，可提高織物對(duì)水的吸附和傳導(dǎo)能力；幾種異形截面滌綸包芯紗中，十字形、波浪形截面滌綸包芯紗織物的透濕量和吸水率均大于一字形、三角形截面滌綸包芯紗織物，即芯紗表面有溝槽對(duì)織物吸濕及導(dǎo)濕性能有較為顯著的提高；波浪形截面滌綸包芯紗的長(zhǎng)絲縱向溝槽小而多，其織物無(wú)論是吸濕性還是快干性都優(yōu)于其他織物。本研究開(kāi)發(fā)的渦流紡異形截面滌綸包芯紗織物解決了圓形截面滌綸短纖渦流紗織物難以吸濕排汗的缺點(diǎn)，為滌綸面料在運(yùn)動(dòng)服、內(nèi)衣等貼身織物上的應(yīng)用提供了更多可能。