不同孔隙率帳篷基布的開發(fā)及性能研究

王曉剛，謝光銀

(西安工程大學(xué)， 陜西 西安710048)

目前，帳篷的防水、透濕功能多是通過涂層技術(shù)來實現(xiàn)的，防水效果已近于成熟，但是透氣方面需要進(jìn)一步提高。人們在帳篷內(nèi)居住的舒適性很大程度上取決于其透濕性。如果帳篷的透濕性能不理想，在較冷的天氣，人機(jī)體散發(fā)的熱汽在遇到帳篷外冷空氣時會凝結(jié)成水珠，水珠會順著帳篷的內(nèi)壁流下打濕衣物及睡袋，給人一種粘濕的感覺。在滿足其他要求的條件下，可以通過增大織物基布的孔隙率來提高透濕性能。

1 帳篷用面料介紹

帳篷布大多是由基布經(jīng)過涂層等后整理工序制成[1]?；际菐づ癫嫉幕竟羌埽a(chǎn)品的最終性能很大程度上是由基布決定的，如撕破強(qiáng)力和拉伸斷裂強(qiáng)力等。所以，選擇適當(dāng)?shù)脑稀⒃O(shè)計合理的規(guī)格和采用最佳的工藝是獲得性能良好的帳篷布的基礎(chǔ)。在原料方面，中國主要經(jīng)歷了三個階段，20世紀(jì)70年代以前，基本上都選用棉質(zhì)帆布。由于棉帆布容易發(fā)霉、不耐腐蝕、易燃燒、使用壽命短等缺點，逐漸被性能優(yōu)異的新原料取代。從20世紀(jì)80年代開始，維綸帆布逐漸占據(jù)市場主導(dǎo)。與棉帆布相比，它耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、不易霉?fàn)€，而且強(qiáng)力高，推廣使用后，取得了極好的社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)90年代以后，化纖行業(yè)得到迅猛發(fā)展。與棉及維綸相比，滌綸吸濕性差，幾乎不吸濕，所以機(jī)械性能在干、濕狀態(tài)下差異不大；斷裂強(qiáng)度和彈性模量高，回彈性適中，熱定形性能優(yōu)異，耐熱性高[3]。直到現(xiàn)在，蓬蓋布的原料仍大多選用滌綸。文章采用245 dtex的滌綸長絲設(shè)計了 17%、20%和23% 三種不同孔隙率的帳篷基布，分別測試比較其各項性能，以期開發(fā)出一種透濕性能優(yōu)異的帳篷基布，改善目前帳篷滴水、濕悶的狀況。

2 帳篷基布的設(shè)計

采用高強(qiáng)滌綸長絲，其規(guī)格及性能如表 1所示。

表1 滌綸長絲的規(guī)格及性能

織物規(guī)格計算：

Nt=220/9=24.44 tex

孔隙率為17%的織物的計算如下：

pj=1.1pw

解得，Pj=250Pw=226 (修約后的結(jié)果)

按照上述方法計算孔隙率為20%和23%的織物經(jīng)緯密，其相關(guān)參數(shù)如表 2所示。

表2 三種孔隙率織物的規(guī)格

織物在全自動劍桿小樣機(jī)上織造完成，織物組織采用目前帳篷基布最常用的平紋組織，穿綜時采用順穿法。

3 織物撕裂性能測試及分析

3.1 撕破性能測試

織物撕破性能采用梯形試樣法(GB/T 3917.3—2009)，在YG(B)026D—500型電子織物強(qiáng)力機(jī)上進(jìn)行。夾持長度25 mm,拉伸速度為100 mm/min。各試樣撕破強(qiáng)力比較見圖1。

圖1 撕破性能的比較

3.2 撕破性能分析

織物在撕裂過程中，對其中的每一根紗線來講，可視作一個簡單的拉伸斷裂過程；對于整體而言，撕裂的過程則是織物中的紗線依次逐根斷裂的過程[3]。梯形撕破的特征是，鄰近梯形上邊的紗線先受到拉伸作用，在它的撕裂口的第一根紗變形最大，它附近的紗線也同樣承受著一部分外力，但由于梯形撕裂的夾持方式，隨著離第一根紗越來越遠(yuǎn)，其它紗線受到的力會逐步減小，當(dāng)?shù)谝桓喪芰Πl(fā)生斷裂時，會出現(xiàn)一個撕破強(qiáng)力的峰值，接著下一根紗線變成斷裂口處的第一根紗線，擔(dān)負(fù)著較大外力，如此反復(fù)，直至織物撕破。

當(dāng)其他條件一定時，用梯形試樣法測得的撕破強(qiáng)力的大小主要取決于紗線的斷裂功[4]。由圖1可以看出：

(1)三種不同孔隙率織物的經(jīng)向撕裂強(qiáng)力都大于其緯向撕裂強(qiáng)力。這是因為織物的經(jīng)密大于緯密，撕裂的過程中需要斷裂的紗線根數(shù)多，斷裂功也就多。

(2)無論是織物的經(jīng)向撕裂強(qiáng)力還是緯向撕裂強(qiáng)力，都隨著孔隙率的增加而減小。

4 織物透濕性能測試及研究

4.1 透濕性能測試

根據(jù)透濕杯法中的吸濕法(GB/T 12704.1—2009)，在YG(B)216X型織物透濕量儀上測試。試驗箱溫度38℃，相對濕度90%，氣流速度0.4 m/s[5]。透過透濕率的大小反應(yīng)織物的透濕性能。透濕率(WVT)是指在試樣兩面保持規(guī)定的溫濕度條件下，規(guī)定時間內(nèi)垂直通過單位面積試樣的水蒸汽質(zhì)量，以克每平方米小時[g/(m2·h)]或克每平方米24小時[g/(m2·24h)]為單位。

試樣透濕率按下式計算：

WVT=24Δm/(s·t)[6]

式中：WVT—每平方米每天(24h)的透濕量，g/(m2·24h);

Δm—同一實驗組合體兩次稱量之差，g；

s—試樣試驗面積，m2；

t—試驗時間，h。

實驗數(shù)據(jù)見表 3。

表3 不同孔隙率織物吸濕前后質(zhì)量及透濕量比較

4.2 透濕性能分析

由表3可以看出，隨著孔隙率的增加，透濕量在逐步增加。水分在織物中的傳遞情況是復(fù)雜的。人體產(chǎn)生的水分可分為汽態(tài)的汗氣和液態(tài)的汗液兩種。汽態(tài)的汗汽一方面可以通過織物內(nèi)部空隙直接擴(kuò)散到環(huán)境中去，另一方面也可能在織物中凝結(jié)成液態(tài)水，通過纖維內(nèi)部的孔洞、纖維與纖維之間孔隙以及紗線與紗線之間的通道的毛細(xì)管作用傳輸?shù)娇椢锿獗砻?，再逸散到大氣中，從而達(dá)到散濕的目的。液態(tài)的汗液主要通過纖維的吸濕及毛細(xì)作用傳輸?shù)娇椢锏耐獗砻?，再以水蒸氣的形式擴(kuò)散到外界空間[6-7]。三種孔隙率的織物所用紗線是相同的，所以通過纖維對水分子的吸收所造成的差異是不存在的，透濕性能的差異主要取決于紗線和紗線之間的孔隙。孔隙越大，透濕性能越好。

5 透氣性能的測試與研究

5.1 透氣性測試

測試根據(jù) GB/T5453—1997，設(shè)定200 Pa的測試壓差，選定20 cm2測試面積和8 mm的噴嘴直徑測定織物的透氣率，通過透氣率來反映織物的透氣性能，所測數(shù)據(jù)見圖2。

5.2 透氣性分析

織物透氣性，是織物通透性中最基本的性能，其大小與織物透濕汽性和隔熱性有著密切的關(guān)系，是影響織物舒適性的一個重要因素。織物的透氣性，本質(zhì)上是由織物的孔隙大小及聯(lián)通性、通道的長短、排列及表面性狀、織物的體積分?jǐn)?shù)、厚度等因素決定的，其中最重要的因素是織物的孔隙大小[8]。具體的因素包括：①織物結(jié)構(gòu)，包括織物的緊度、經(jīng)緯密度和紗線的捻度等；②纖維性質(zhì)和紗線結(jié)構(gòu)，紗線的結(jié)構(gòu)愈密，紗線內(nèi)的通透愈小，而紗線間的通透愈大；③外界的環(huán)境條件，如當(dāng)溫度一定時，織物透氣量隨著空氣相對濕度的增加而呈下降趨勢。三種織物的紗線特數(shù)是相同的，織縮率幾乎相同，所以透氣量的大小主要取決于經(jīng)緯紗之間空隙的大小。隨著孔隙率的增加，單位面積織物內(nèi)的空隙面積增大，所以透氣性也相應(yīng)好一些。

圖2 不同孔隙率織物透氣性能比較

6 結(jié)論

6.1隨孔隙率的增加，織物的撕破強(qiáng)力在逐步減小，但孔隙率為23%的滌綸織物的力學(xué)性能仍能滿足帳篷基布的要求。

6.2孔隙率為23%的滌綸織物透濕性能較好，可以改善目前帳篷存在的憋悶、滴水的情況。

6.3滌綸織物的透氣性和透濕性之間存在良好的相關(guān)性，都隨著孔隙率的增加而提高，都可以用來表達(dá)織物的濕傳遞性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉呈坤,馬建偉.淺論篷蓋布的結(jié)構(gòu)與性能要求[J].化纖與紡織技術(shù),2005,(1):38.

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[3] 周韋韋,陳南梁.中空滌綸帳篷基布的開發(fā)與性能研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2009,(10):15—16.

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[6] 于偉東,儲才元.紡織物理[M].上海：東華大學(xué)出版社,2009.

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[8] 張一心.纖維和紡織品測試技術(shù)[M].北京:中國紡織出版社,2000.