田西西 方 萌 陳倩鈺 林惠婷

1. 泉州師范學院 紡織與服裝學院, 福建 泉州 362000;2. 福建省纖維檢測中心 紡織產品檢測技術重點實驗室,福建 福州 350000

隨著衛(wèi)生保健意識的不斷增強,人們在服飾穿戴方面更加注重健康環(huán)保,因此對紡織品在綠色環(huán)保、無菌除臭性等方面也提出了更高的要求。基于此,開發(fā)具有除臭性能的織物具有很高的市場價值[1-2]。

目前,市面上的除臭紡織品以采用除臭纖維為原料織制的織物或對常規(guī)織物進行除臭整理的為主[3]。一些天然纖維具有良好的除臭性能,如以蛋白質為主要成分的天然羊毛纖維,即具有較好的除臭效果[4]。合成纖維中具有除臭性能的纖維主要有尼龍、除臭黏膠纖維、光觸媒滌綸、甲殼素纖維等[5-8]。

備長炭纖維是采用優(yōu)質備長炭提取物與纖維素顆?；旌现苽涠傻囊环N新型功能性纖維。這種纖維具有黏膠纖維特有的纖維素纖維特性,同時具備納米級炭粒優(yōu)異的吸附性能。纖維縱向表面附著有纖維素顆粒并存在細小的孔洞,橫截面上也含有許多不規(guī)則的細小孔洞,這些孔洞能與空氣接觸并吸附具有不良氣味的物質,產生除臭作用[9]。目前,備長炭纖維與其他纖維的混紡產品還較為少見,其相關的研究也不多[10]?；诖?本文以備長炭纖維為研究對象,將備長炭與棉纖維按不同的質量比混紡,制備多種不同混紡比的備長炭/棉混紡紗,并與純備長炭、純棉及純普通黏膠紗線進行對比,分析備長炭纖維的紡紗性能,再將備長炭/棉混紡紗織制成針織物,探討備長炭纖維質量分數對備長炭/棉針織物頂破性能與除臭性能的影響。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

纖維原料:以備長炭纖維、棉纖維和普通黏膠纖維為原料,分別紡制不同纖維原料組分的紗線。3種纖維原料的規(guī)格與基本性能如表1所示。由表1可以看出,備長炭纖維的線密度略小于棉纖維,與普通黏膠纖維相同,斷裂強度(3.26 cN/dtex)高于普通黏膠纖維。備長炭纖維的體積比電阻略大于普通黏膠纖維和棉纖維,表明其具有較好的抗靜電性能。

表1 纖維原料規(guī)格與基本性能

試劑:質量分數為28%的氨水(分析純);質量分數為99.7%的醋酸(分析純)。

1.2 試驗儀器

DHU A201型小樣清梳聯(lián)合機,DHU A301型小樣并條機,DHU A401 型粗紗試驗機,DHU A501型環(huán)錠細紗試驗機,YG005E型電子單纖維強力機,YG321型纖維比電阻儀,YG021DL型電子單紗強力機,SY1000HD型條干均勻度測試分析儀,YG031D型彈子頂破強力儀,WF-52CJB型全自動針織橫機,抽濾瓶,膠塞,軟管,ZG-100型采樣器,燒杯,移液槍,量筒,北川式氨氣檢知管和醋酸檢知管(北京合悅達科技有限公司,氨氣檢測范圍為5～260 μL/L,醋酸檢測范圍為0.5～125.0 μL/L)。

1.3 紗線原料設計

開發(fā)備長炭/棉混紡紗,使紗線在具有備長炭纖維優(yōu)異的吸附性能的同時,融合棉纖維的優(yōu)點,從而在降低生產成本的同時,實現(xiàn)備長炭纖維更廣泛的應用。試驗共設計了3種不同混紡比的備長炭/棉混紡紗,同時制備了純備長炭、純棉及純普通黏膠紗線進行對比。紗線原料設計如表2所示。

表2 紗線原料設計

1.4 紡紗工藝流程

本文采用散纖維混合的方式將纖維原料充分混合均勻。由于纖維定量較小,故將梳棉機的錫林和刺輥速度設置為慢速,以減少纖維損傷及纖維間的纏結,提高生條質量。并條工序采用2道并合,每次并合4根條子。粗紗捻度設定為50 捻/m,錠翼速度為210 r/min。紡制的紗線(細紗)線密度為60 tex,錠速為6 000 r/min,前區(qū)牽伸倍數為10,總牽伸倍數根據粗紗定量和細紗線密度進行微調,細紗捻度設定為600 捻/m。

1.5 針織物織制

使用WF-52CJB型全自動針織橫機,分別將表2所示的6種紗線織制成緯平針針織物,織物橫密為30列/(5 cm),縱密為45行/(5 cm),橫機號數為14。

1.6 紗線性能測試

在測試紗線試樣性能前,將其放置在溫度為(20±2)℃、相對濕度為(65±2)%的恒溫恒濕室中調濕24 h以達到平衡狀態(tài)。紗線拉伸性能測試在YG021DL型電子單紗強力機上進行,參照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定(CRE法)》測試。采用等速伸長(CRE)的方式,拉伸速度為(500±10)mm/min,夾持距離為(500±2)mm,預加張力為(0.5±0.1)cN/tex,每種試樣測試30次,結果取平均值。紗線條干均勻度采用SY1000HD型條干均勻度測試分析儀測試,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》測試。測試速度為100 m/min,每種試樣測試10次,結果取平均值,獲得紗線條干、毛羽指數、棉結數、粗細節(jié)數等指標的測試結果。

1.7 織物頂破性能測試

采用YG031D型彈子頂破強力儀,根據GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》進行試驗,試樣直徑為6 cm,夾布圓環(huán)內徑為2.5 cm,彈子直徑為2 cm,試驗機下降速度為10 cm/min。試驗在標準大氣環(huán)境下進行,每種試樣測試5次,結果取平均值。

1.8 除臭性能測試

紡織材料除臭性能的測試方法有很多,如檢知管法、氣相色譜法、冷凝取樣分析法等[11]。檢知管法是利用一支帶刻度的玻璃管來檢測待測氣體濃度的方法。玻璃管內填充有能與待測氣體發(fā)生顯色反應且顏色變化正比于待測氣體濃度的顆粒狀化學物質。將試樣與異味氣體接觸規(guī)定時間后,用檢知管分別測定含有試樣和不含試樣時異味氣體的濃度,再通過式(1)計算異味氣體濃度減少率(即除臭率)[12]。

(1)

式中:QORR為除臭率;W1為含有試樣時異味氣體的濃度(體積分數);W2為不含試樣時異味氣體的濃度(體積分數)。

檢知管法是一種簡單、快速且低成本的檢測方法。本文采用檢知管法進行備長炭/棉混紡針織物的除臭性能測試。

測試前,將待測織物裁剪成10 cm×10 cm大小的試樣備用。取2個干凈且干燥的容量為1 L的抽濾瓶,分別編號為1號和2號。用移液槍抽取0.05 mL質量分數為28%的氨水,加入2 mL的水稀釋,并密封、靜置使其與水均勻混合。同樣地,用移液槍抽取0.5 mL質量分數為99.7%的醋酸,加入2 mL的水稀釋,密封、靜置使其與水混合均勻。用移液槍向1號抽濾瓶中加入稀釋后的氨水0.1 mL,向2號抽濾瓶中加入稀釋后的醋酸0.5 mL,用軟管塞住抽濾瓶使其密封。待氣體在抽濾瓶內部揮發(fā)2 h后,將氨氣檢知管的一端連接在采樣器上,另一端插入1號抽濾瓶的瓶嘴處,速率均勻地抽取抽濾瓶中的氣體100 mL,直至氨氣檢知管的讀數穩(wěn)定,讀取不含織物試樣的1號抽濾瓶內氨氣的濃度W2A。同樣地,采用醋酸檢知管檢測不含織物試樣的2號抽濾瓶內醋酸的濃度W2B。分別向1號和2號抽濾瓶中加入織物試樣,2 h后再分別用對應的檢知管抽取抽濾瓶中的氣體,讀取含織物試樣的1號抽濾瓶內氨氣的濃度W1A和含織物試樣的2號抽濾瓶內醋酸的濃度W1B,再通過式(1)分別計算氨氣和醋酸的濃度減少率。

2 結果與討論

2.1 紗線性能

表3所示為6種不同紗線試樣的拉伸性能和條干均勻性對比。從表3可以看出,純備長炭紗線的斷裂強度小于純普通黏膠紗線和純棉紗線,這可能與纖維原料的斷裂強度及成紗條干均勻度有關。當備長炭與棉的混紡比為50∶50時,備長炭/棉混紡紗的斷裂強度較其他2種混紡比混紡紗的略大。棉纖維的斷裂強度高于備長炭纖維的,理論而言,備長炭/棉混紡紗的斷裂強度高于純備長炭纖維紗的,但試驗結果并非如此。這可能是因為棉纖維屬于天然纖維,其長度離散度較大,且與備長炭纖維的長度相差較大,使得散纖維混紡過程中同時控制好2種纖維的難度較大,從而影響了紗線強度。純備長炭紗線的條干不勻率CV值和粗、細節(jié)數等指標均高于純普通黏膠紗線。3種備長炭/棉混紡紗中,隨著備長炭纖維質量分數的增大,紗線的條干不勻率CV值和毛羽指數均逐漸減小。這可能與備長炭纖維較長且長度整齊度良好,提高了紗線的條干均勻度,降低了紗線毛羽指數有關。從紗線的粗、細節(jié)數來看,純備長炭紗線優(yōu)于純棉紗和備長炭/棉混紡紗。當備長炭和棉纖維的混紡比為50∶50時,所得混紡紗的粗、細節(jié)較少,整體質量較好。

表3 不同紗線試樣的性能對比

2.2 頂破性能

頂破性能優(yōu)劣關系到織物的耐用性能。表4為不同混紡比備長炭/棉針織物的頂破強力測試結果。由表4可知,純備長炭針織物的頂破強力低于純棉織物,這與備長炭纖維及其純紡紗線的斷裂強度均低于純棉纖維及純棉紗線這一結果一致。3種備長炭/棉針織物中,隨著備長炭纖維質量分數的增大,其針織物頂破強力略有增大。

表4 不同混紡比備長炭/棉針織物的頂破強力

2.3 除臭性能

測試不同混紡比備長炭/棉針織物對氨氣和醋酸的除臭率,結果分別如圖1和圖2所示。

圖1 不同混紡比備長炭/棉針織物對氨氣的除臭率

圖2 不同混紡比備長炭/棉針織物對醋酸的除臭率

從圖1可以看出,忽略抽濾瓶密封不嚴,首次抽取氣體存在漏氣等因素的影響,純棉和純普通黏膠針織物對氨氣沒有表現(xiàn)出明顯的除臭效果,而含質量分數為30%的備長炭/棉針織物對氨氣的除臭率即可達到69.75%。3種備長炭/棉混紡針織物中,隨著備長炭纖維質量分數的增大,備長炭/棉針織物對氨氣的除臭率增大,除臭效果提升。純備長炭針織物的除臭率相比備長炭/棉(30/70)針織物的提高了18.59%。由圖2可知,純普通黏膠針織物和純棉針織物對醋酸的除臭效果也不明顯,而純備長炭針織物對醋酸有較好的除臭作用,但除臭率低于對氨氣的除臭率。3種備長炭/棉針織物中,隨著備長炭質量分數的增大,備長炭/棉針織物對醋酸的除臭率增大,且增大幅度較對氨氣除臭率的增大幅度更明顯。純備長炭針織物對醋酸的除臭率相比備長炭/棉(30/70)針織物對醋酸的除臭率提高了256.29%。

3 結語

為探討備長炭纖維產品的性能,設計并紡制了不同混紡比的備長炭/棉混紡紗,并將其織制成緯平針針織物,測試和比較了純備長炭紗線、純棉紗線、純普通黏膠紗線及3種不同混紡比備長炭/棉混紡紗的性能及其針織物的頂破性能與除臭性能。研究結果表明,純備長炭紗線的斷裂強度低于純普通黏膠紗線和純棉紗線;備長炭與棉纖維的混紡比為50∶50時,混紡紗的斷裂強度較高。備長炭/棉混紡紗的條干不勻率CV值和毛羽指數均隨著備長炭纖維質量分數的增大而減小,當備長炭與棉纖維的混紡比為50∶50時,混紡紗的粗、細節(jié)較少,整體質量較好。備長炭/棉針織物頂破性能的變化規(guī)律與其相應紗線的力學性能基本一致:純備長炭針織物的頂破強力低于純棉針織物;3種備長炭/棉針織物中,隨著備長炭纖維質量分數的增大,其針織物頂破強力略有增大。此外,備長炭/棉針織物對氨氣和醋酸均有良好的除臭作用,且對氨氣的除臭效果更好。隨著混紡紗中備長炭纖維質量分數的增大,備長炭/棉針織物對氨氣和醋酸的除臭率增大。