幾種環(huán)保型纖維混紡紗的芯吸與吸放濕性能

白莉紅， 劉慧娟

(1. 河南工程學院 服裝學院， 河南 鄭州 450007; 2. 河南工程學院 紡織學院， 河南 鄭州 450007)

幾種環(huán)保型纖維混紡紗的芯吸與吸放濕性能

白莉紅1， 劉慧娟2

(1. 河南工程學院 服裝學院， 河南 鄭州 450007; 2. 河南工程學院 紡織學院， 河南 鄭州 450007)

測試了柔絲、蠶蛹蛋白、天絲、彩棉等環(huán)保型纖維混紡紗的芯吸性能和吸放濕過程，利用Origin軟件對測試結(jié)果進行曲線擬合，對比分析不同紗線的芯吸性及濕傳遞性能，以期找出影響紗線吸放濕性能較為普遍性的規(guī)律，為開發(fā)濕舒適性好的環(huán)保型服裝面料提供參考。結(jié)果表明：具有皮芯結(jié)構(gòu)的蛹蛋白再生纖維混紡紗線芯吸性能很好；含有50%柔絲纖維的紗線吸放濕能力較強。隨柔絲用量下降，其混紡紗的吸放濕速率有所降低。天絲/麻混紡紗線的芯吸與吸放濕性能相對柔絲混紡紗和蛹蛋白纖維混紡紗沒有突出表現(xiàn)。彩棉和棉混紡紗的吸放濕速率相對最低。

環(huán)保型纖維； 紗線； 吸放濕； 芯吸

目前，環(huán)保型紡織材料是研究和開發(fā)的重點，本文選用柔絲、蠶蛹蛋白粘膠纖維、天絲、彩棉等環(huán)保型纖維與棉、苧麻、莫代爾等纖維混紡，并進行吸放濕性能的對比研究。

柔絲纖維和蠶蛹蛋白質(zhì)纖維都是我國近年來自主開發(fā)的新型環(huán)保型纖維。柔絲纖維是植物蛋白改性的纖維素纖維，原料來自于大自然可再生的植物纖維，是一種可降解的環(huán)保型纖維[1]。蠶蛹蛋白粘膠纖維，是一種蠶蛹蛋白和粘膠制成的蠶蛹蛋白在外面、粘膠纖維在里面的皮芯結(jié)構(gòu)的復合纖維，是新型生態(tài)纖維[2]。彩棉、天絲等纖維也屬于環(huán)保型纖維。

熱濕傳遞性能是影響織物舒適性的基本條件和重要因素[3]，近年來，已有不少人開展了這方面的研究，并提出了一些表達的指標。1990年起，姚穆等[4-6]對織物濕傳導理論進行了研究，認為人體皮膚表面水分的排濕可分為無感出汗和有感出汗2種方式，而濕傳導通道分為氣態(tài)水直接擴散和液態(tài)水毛細運輸2種形式。之后，文獻[7-9]又對織物及纖維的動態(tài)吸放濕規(guī)律進行了測試和分析,主要集中于織物的結(jié)構(gòu)或纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其吸放濕性能的關系上。對紗線的吸放濕性能研究較少，只有文獻[3]對大麻與棉及其混紡紗線吸放濕性能進行了研究，因為研究的試樣品種較少，未形成普遍性的結(jié)論。柔絲、蛹蛋白、天絲等環(huán)保型纖維及其混紡紗線的濕傳遞性能研究尚未見國內(nèi)外報道。

本文對多種紗線進行芯吸性能和吸放濕過程測試，即對這些紗線的液態(tài)水和氣態(tài)水的傳導性能進行試驗，并利用Origin軟件對測試結(jié)果進行對比，分析不同紗線的濕傳遞性能，以期找出影響紗線吸放濕性能較為普遍性的規(guī)律。在目前倡導環(huán)保材料的形勢下，研究這些環(huán)保型纖維混紡紗的吸放濕性能對開發(fā)導濕快干的環(huán)保型服裝面料, 為夏季服裝或者內(nèi)衣、運動衣等面料熱濕舒適性的設計、優(yōu)化提供參考依據(jù)，具有現(xiàn)實意義。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

為使試驗結(jié)果更具可比性，本文所用紗線均為15 tex，具體規(guī)格見表1。

表1 試樣規(guī)格Tab.1 Sample specification

為了更清楚地分析紗線吸放濕性能與纖維回潮率的關系，將幾種新型環(huán)保纖維的回潮率列于表2。其中，天絲和彩棉屬于開發(fā)利用時間較長的纖維，其回潮率從文獻[10]查得，柔絲和蛹蛋白纖維屬于新開發(fā)纖維，其回潮率還沒有公認的數(shù)據(jù)，故進行了實測。在標準溫濕度條件下將柔絲纖維和蛹蛋白纖維預調(diào)濕24 h，然后在烘箱內(nèi)烘干進行箱內(nèi)熱稱的方法測出回潮率。

表2 紗線所用纖維規(guī)格與回潮率Tab.2 Specification and moisture regain of fibers

1.2 試驗儀器與設備

YG501D型透濕試驗箱YG871型毛細效應試驗儀，溫州方圓儀器有限公司YG747型通風式快速烘箱，南通宏大實驗儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 紗線毛細效應

參考FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》進行測定，將煮練過的紗線纏繞在毛細效應試驗儀橫梁和底部水平桿上，形成高度為30 cm，寬度為2.5 cm的紗線環(huán)繞薄層。以蒸餾水加入藍色墨水為測試液，將紗線薄層下端浸入測試液中，記錄30 min時液體沿紗線上升的高度。

1.3.2 紗線吸濕性

將紗線試樣放入溫度為105 ℃的烘箱烘燥1 h后取出，在標準溫濕度條件下進行吸濕，每隔5 min稱量一次，直至試樣達到吸濕平衡。試驗過程中，當前后2次稱量之差與后1次質(zhì)量之比小于 0.05%時，視為已達到吸放濕平衡。

1.3.3 紗線放濕性

將紗線放入透濕試驗箱，模擬夏季高溫高濕環(huán)境，將試樣在溫度為38 ℃，相對濕度為90%的環(huán)境內(nèi)放置24 h，使試樣充分吸濕。取出后放置在標準溫濕度條件下進行放濕，每隔5 min稱量1次，直至試樣達到放濕平衡。

2 結(jié)果與分析

2.1 紗線的芯吸高度

紗線的芯吸高度試驗結(jié)果見表3。

表3 紗線的芯吸高度Tab.3 Liquid wicking height of samples mm

由表3可見，有蠶蛹蛋白成分的紗其芯吸高度明顯大于其他紗線，其他紗線的芯吸高度相差不大。蠶蛹蛋白纖維芯吸性能好可能與其皮芯結(jié)夠有關，由于其纖維截面呈鋸齒形，表面有許多溝槽，構(gòu)成了芯吸通道。雖然是賽絡紡紗，紗中纖維排列緊密，但仍然有良好的芯吸性能。

2.2 紗線的吸濕性能

2.2.1 吸濕回潮率回歸曲線

應用Origin統(tǒng)計軟件，對測試數(shù)據(jù)進行指數(shù)方程擬合，得到吸濕過程回潮率對時間的回歸曲線圖1。擬合后得到的Adj.R-Square值均在0.990以上，說明擬合效果很好。

圖1 紗線吸濕過程回潮率回歸曲線圖Fig.1 Moisture regain curves of hygroscopic process from regression

從圖1可看出，在吸濕過程中，1#棉/柔絲(50/50)紗的回潮率在整個吸濕過程中都最大，隨著吸濕時間的延長，其高于2#、5#、6#、7#、8#紗的回潮率越來越大，最終平衡回潮率高出1%左右。而3#、4#的回潮率較為接近，并且處于較低水平，回潮率和其他紗線相比低較多。1#、2#的曲線形態(tài)相近，纖維成分都是棉和柔絲；3#、4#的曲線形態(tài)相近，纖維成分都是棉和彩棉。5#、6#、7#、8#曲線形態(tài)相近，纖維成分都含有天絲。說明：1)柔絲纖維的吸濕能力強，含柔絲比例越高的紗線吸濕能力越強；2)含有新型再生纖維的紗線吸濕能力都較強，雖然棉/彩棉紗的捻度較低，但與之相比仍較為遜色，這和文獻[3]的結(jié)論一致，究其原因，天然纖維素纖維和再生纖維素纖維中的結(jié)晶區(qū)中的纖維素種類不同，水分子不進入天然纖維中的結(jié)晶區(qū)，而再生纖維素纖維的結(jié)晶區(qū)中有部分水分子進入。再生纖維的非結(jié)晶區(qū)大于天然纖維[11]；3)2種棉/柔絲紗線的吸濕曲線形態(tài)非常相近，棉/彩棉紗線的吸濕曲線形態(tài)也極其相似，其余含有相同纖維種類的紗線的吸濕曲線形態(tài)也非常相近，經(jīng)計算，同纖維種類的紗線間吸濕數(shù)據(jù)的相關系數(shù)達到0.996以上，而含有不同纖維成分的紗線吸濕曲線特征則略有差異，相關系數(shù)也略低。

2.2.2 吸濕速率回歸曲線

利用Origin軟件，對吸濕過程中測試的回潮率數(shù)據(jù)求導，將求得的導數(shù)進行曲線擬合，得到吸濕過程的速率曲線，結(jié)果見圖2。擬合后得到的Adj.R-Square值均在0.900以上，說明擬合效果良好。

圖2 紗線吸濕過程吸濕速率回歸曲線圖Fig.2 Regression curves of moisture absorption velocity

從圖2可看出，所有紗線在初始時的吸濕速率都較高，然后速率逐漸降低，達到最終平衡時速率相接近。1#紗的吸濕速率在吸濕的前60 min內(nèi)一直比其他紗大。3#、4#紗的吸濕速率降低最快，吸濕速率也最低，并且曲線相近度最高。2#、5#、6#、7#、8#紗吸濕速率有一定差異，但相差不明顯。說明：含柔絲比例較高的紗線吸濕速率較大，可以較快地吸收體表水汽；天然棉纖維紗線的吸濕速率低于再生纖維紗線，吸濕能力強的紗吸濕速率也較大。

2.3 紗線的放濕性

2.3.1 紗線的放濕回潮率回歸曲線

從圖3放濕過程的回潮率與時間的回歸曲線上可看到，所有紗線的平衡回潮率都高于吸濕過程。開始時放濕速率較高，隨時間延長而逐漸降低。在高濕環(huán)境中，柔絲含量高的1#紗的平衡回潮率最大，3#、4#天然棉紗最小，其余的2#、5#、6#、7#、8#紗相差不多。隨著時間的延長，1#紗的回潮率始終大于其他紗線，但是其回潮率降低速率較快。其余紗線的曲線比較平緩。說明：1)所有紗線都表現(xiàn)出吸濕滯后性；2)含柔絲多的1#紗在高溫高濕的環(huán)境中有更強的吸收水分的能力，當處于溫濕度較低的環(huán)境中時，在前半小時內(nèi)的放濕速率較快；3)3#、4#天然棉紗線和其他紗線相比，在高溫高濕環(huán)境中的吸濕能力仍然較差，2#、5#、6#、7#、8#紗的放濕過程較為接近，2#和7#稍高于5#、6#、8#。擬合后得到的Adj. R-Square值均在0.900以上，說明擬合曲線可以反映放濕規(guī)律。

圖3 紗線放濕過程回潮率回歸曲線圖Fig.3 Moisture liberation curve from regression

2.3.2 紗線的放濕速率回歸曲線

圖4 紗線放濕過程放濕速率回歸曲線圖Fig.4 Regression curves of moisture liberation velocity

從圖4放濕速率曲線上可看到，1#紗的放濕速率遠高于其他紗線，其他紗線的放濕速率在初始時有些差異，3#、4#紗開始時速率較快，5 min后變至較慢，40 min后趨于相近。所有紗線80 min后都趨于相近。擬合后得到的Adj. R-Square值均在0.894以上，說明擬合曲線可以反映放濕速率規(guī)律。

3 結(jié) 論

1)根據(jù)芯吸性測試結(jié)果可知，如果出汗量較多并持續(xù)時間較長，則蛹蛋白含量高的織物可以導出更多的水分，人體干爽舒適性最好。棉/彩棉紗的芯吸性能最差。影響紗線芯吸性能的主要影響因素為纖維表面形態(tài)、纖維內(nèi)部空隙、紗線纖維間的空隙。

2)根據(jù)吸放濕回歸曲線可知，棉/柔絲(50/50)混紡紗在整個吸放濕過程中回潮率最高，棉/彩棉紗則最低。加入新型再生纖維可以提高紗線的吸濕能力，吸濕能力強的纖維的混紡比例越高則紗線的吸濕能力也越強?？梢耘袛嘣诓伙@汗且其他條件相同的情況下，含回潮率越高的再生纖維比例越高則織物濕舒適性越好。

3)根據(jù)吸放濕速率回歸曲線可知，棉/柔絲(50/50)紗的吸放濕速率最高，尤其是放濕過程更為明顯，而棉/彩棉的吸放濕速率最低，吸放濕速率和回潮率有一定關系，回潮率高則吸放濕速率也較高。

4)含蛹蛋白纖維的紗線芯吸性好，而含柔絲纖維比例較高的紗線回潮率和吸放濕速率高，影響紗線對液態(tài)水的芯吸性能和對氣態(tài)水的吸放性能的主要因素并不完全一致，故這2種性能沒有一致性。

5)棉/彩棉混紡紗的芯吸性一般，吸濕快干性能較差。

FZXB

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Capillary effect and moisture absorption and liberation property of yarns blended with some environment friendly fibers

BAI Lihong1, LIU Huijuan2

(1.FashionCollege,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou,Henan450007,China; 2.TextileCollege,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou,Henan450007,China)

The capillary effect, moisture absorption and liberation property of yarns blended with new environment friendly fibers such as Rousi fibers, pupa protein fiber, Tencel fiber, color cotton, etc. were studied in this paper. Their liquid wicking height and moisture absorption and libertation process were tested. The tested data were contrasted by using Origin software in order to find the more universal laws which have relation with the moisture absorption and liquid transfer property of yarns, and the tested results could provide reference for developing environment friendly fabrics with good wet comfort. The results show that the yarns blended with pupa protein fibers which are of skin-core structure have good capillary effect. The yarn blended 50% Rousi fibers has the better moisture absorption and liberation property. With the decreasing of Rousi fiber content,the rate of absorption and liberation decreased. Tencel / bast fibers yarns are not better than the yarns having Rousi fibers and pupa protein fibers on capillary effect and moisture absorption and liberation property. Cotton/color cotton yarns have the lowest absorption and liberation rate.

environment friendly fiber; yarn; moisture absoption and liberation; capillary effect

0253- 9721(2013)09- 0034- 05

2013-02-22

2013-06-21

河南省2011科技攻關重點項目(112102310548)

白莉紅(1971—)女，副教授，碩士生。主要研究方向為服裝材料。E-mail: biaozhun201000@163.com。

TS 114.5

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