柔絲纖維混紡紗及其針織物的性能測試

孟金鳳,孟家光,張琳玫,曹 婧

(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院,陜西 西安 710048)

0 引 言

柔絲纖維是一種經(jīng)特種紡絲工藝加工而成的環(huán)保型綠色纖維,提取植物中的蛋白質(zhì)及木頭中的纖維素短絨,將其分別制成純凈的高分子溶液,然后使兩種溶液混在一起,最后采用濕法紡絲工藝制成柔絲纖維.柔絲纖維蛋白質(zhì)含量達到了4%,并有17種氨基存在于纖維中.柔絲纖維具有柔軟絲滑、優(yōu)良的吸濕性、透氣性等服用性能,親膚保健、遠紅外發(fā)射和天然的負氧離子釋放功能等生物功效[1].

近年來，隨著柔絲纖維的開發(fā)，不少研究人員對其各項性能進行了一系列研究工作.如劉玉磊、趙博等人對柔絲纖維的結(jié)構(gòu)與性能作了研究[1-2]；陳寶建、王淑華、張海霞等將柔絲纖維應(yīng)用于針織面料的開發(fā)中,并提出了合理的工藝技術(shù)要點[3]；李泉等人對其染整工藝進行了研究[4].探究柔絲纖維和其他纖維混紡,開發(fā)出風(fēng)格獨特的應(yīng)用于柔絲內(nèi)衣系列產(chǎn)品的混紡紗也非常重要.同時憑借柔絲纖維的舒適性、功能性和保健性,也為了迎合市場對保健功能針織產(chǎn)品的需求,本文以柔絲/珍珠纖維/天絲混紡紗為原料,測試分析了柔絲纖維混紡紗的基本性能.同時，設(shè)計了符合柔絲纖維特點的針織物組織,為開發(fā)和設(shè)計柔絲混紡面料提供依據(jù).

1 實 驗

1.1 材料

上海恒加紡織有限公司提供的細度為1.67dtex柔絲纖維和14.8tex柔絲纖維混紡紗(由粘膠基柔絲纖維、粘膠基珍珠纖維和天絲以40/30/30的比例混紡而成).

1.2 測試方法

1.2.1 形態(tài)結(jié)構(gòu) 采用KYKY-2800B型掃描電子顯微鏡,觀察柔絲纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu).

1.2.2 紅外光譜 用Nicolet 5700型傅立葉紅外光譜儀對粘膠和柔絲纖維進行紅外光譜分析.

1.2.3 單纖強力 在YG001N型電子單纖強力機上對柔絲和粘膠纖維試樣的單纖強力進行測試.

1.2.4 紗線強度測試 在YG020A型電子單紗強力儀上對柔絲纖維/珍珠纖維/天絲(40/30/30)混紡紗進行測試.

1.2.5 均勻度測試 采用YG131型條干均勻度試驗機測試柔絲混紡紗的CV值、細節(jié)、粗節(jié)、棉結(jié)數(shù).

1.2.6 捻度測試 采用退捻加捻法,在Y331A型捻度儀上對柔絲混紡紗的捻度進行測試.并計算特數(shù)制紗線的實際捻度Tt和捻度不勻率.

(1)

(2)

1.2.7 紗線含濕量測試 采用DHG-9075A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱和JA3003A型電子天平測試,設(shè)定烘箱溫度為105±3℃,并分別計算含水率和回潮率.含水率=(濕重-干重)/濕重×100%;回潮率=(濕重-干重)/干重×100%.

1.2.8 耐熱性測試 采用DHG-9075A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱和水浴鍋測試柔絲混紡紗的耐干、耐濕熱性能.將紗線依次放入80℃,90℃和100℃的水浴鍋浸泡0.5h,觀察其顏色及強力變化情況;將紗線依次放入170℃,190℃,200℃,220℃,230℃和240℃的DHG-9075A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中30s,觀察其顏色及強力變化情況.

2 結(jié)果與分析

2.1 柔絲纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

柔絲纖維的橫、縱向形態(tài)顯微圖(放大2 000倍)如圖1,2所示.由圖1,2可知,柔絲纖維的橫截面形態(tài)是不規(guī)則多邊形,柔絲纖維中含有許多大分子羥基和少量氨基,保證了纖維優(yōu)良的導(dǎo)濕性、透氣性;纖維表面的細紋溝槽,保證觸感舒適,令纖維手感爽滑.

圖1 柔絲纖維橫截面形態(tài)(放大2 000倍) 圖2 柔絲纖維的縱向形態(tài)(2 000倍)

2.2 柔絲纖維的紅外光譜

粘膠纖維、柔絲纖維的紅外光譜圖如圖3,4所示.不同類型的有機化合物含有不同的官能團,而不同的官能團具有自身所獨有的紅外吸收峰,即特征吸收峰[5].由圖3,4可知,以粘膠為載體的柔絲纖維的紅外光譜圖與普通粘膠纖維的紅外光譜圖較相似,但是柔絲纖維在3 500～3 300cm-1這一波數(shù)范圍內(nèi)的特征吸收峰峰位、峰強與粘膠纖維存在差別.柔絲纖維吸收峰在3 381cm-1處強,而普通粘膠纖維在3 429.8cm-1處強;胺類化合物的伸縮振動位于3 500～3 300cm-1區(qū)間,游離的仲胺在3 500～3 400cm-1區(qū)域出現(xiàn)單峰,締合后向低頻方向移動.這說明粘膠基柔絲纖維含有微量氨基酸和植物蛋白.

2.3 柔絲纖維的單纖強力

柔絲纖維強力的測試結(jié)果如表1所示.由表1可知,相對粘膠纖維,柔絲纖維單纖強力較低,斷裂伸長率較高,斷裂時間長.這是因為在原來的纖維中加入了從以水稻為主的植物中提取的蛋白,以致于對原有纖維的結(jié)構(gòu)造成了影響.

圖3 粘膠纖維的紅外光譜圖 圖4 柔絲纖維的紅外光譜圖

表1 柔絲和粘膠纖維的單纖強力

表2 柔絲纖維混紡紗各項指標(biāo)測試結(jié)果

2.4 柔絲纖維混紡紗線測試結(jié)果

柔絲纖維混紡紗各項指標(biāo)測試結(jié)果見表2.在前期準備和編織工序中,針織用紗線都會受到張力作用.所以紗線不僅要具有較好的強力,也要求其具有較好延伸性,以順利完成編織.從表2可知,柔絲混紡紗具有較好的強力和延伸性,是針織面料較為理想的原料.

紗線條干均勻度,是衡量其橫截面的粗細均勻程度的指標(biāo)[6],決定了針織面料的外觀質(zhì)量的優(yōu)劣.常用指標(biāo)有CV值、細節(jié)數(shù)、粗節(jié)數(shù)和棉結(jié)數(shù).從表2可知,柔絲混紡紗的條干均勻度較好.如果再對紗線進行絡(luò)紗處理,清除紗線上的疵點和雜質(zhì),能提高紗線的品質(zhì),有利于后道加工.

通常情況下,紗線捻度不勻率要控制在±8%以下,以避免緊捻紗引起的織物外觀不良現(xiàn)象[7].從表2看出,柔絲纖維混紡紗的捻度適宜,并且具有較小的捻度不勻率.

同時,柔絲纖維混紡紗的回潮率比天然纖維素纖維棉紗的8.5%還要高,因此柔絲混紡紗線的吸濕性優(yōu)良.粘膠纖維具有良好的吸濕性,在一般大氣條件下,回潮率在13%左右.柔絲纖維混紡紗有較高的回潮率和含水率,但相比粘膠纖維小.原因是柔絲纖維和珍珠纖維都是粘膠的改性纖維,柔絲纖維混紡紗的組分中加入了從植物中提取的植物蛋白和納米級珍珠顆粒.

從表3可知,柔絲纖維混紡紗具有較好的耐濕熱性、耐干熱性,是針織面料較為理想的原料.

2.5 柔絲纖維混紡針織物的開發(fā)及性能研究

2.5.1 針織物開發(fā) 選用上海恒加紡織有限公司14.8tex柔絲混紡紗(由粘膠基柔絲纖維、粘膠基珍珠纖維和天絲以40/30/30的比例混紡而成),為了適合機器編織,采用三股進紗方式在機號為14針數(shù)/25.4mm的STOLL CMS530HP電腦全自動橫機上開發(fā)6種組織:緯平針、1+1羅紋、半畦邊、畦邊、羅紋半空氣層和羅紋空氣層,并對柔絲纖維混紡毛坯針織面料的基本結(jié)構(gòu)特征進行測試.結(jié)果表明,柔絲混紡針織物密度均勻、尺寸穩(wěn)定、表面平整、手感柔軟、符合針織物的質(zhì)量標(biāo)準,可用于針織面料的開發(fā).

表3 柔絲纖維混紡紗的耐濕熱、干熱性

2.5.2 染色性能 采用雙氧水、一浴二步法浸染的方式[8]分別對柔絲纖維混紡針織面料進行前處理和染色.采用最優(yōu)前處理工藝和染色工藝,并對染色后針織物進行柔軟和熱定型后整理.通過測試針織物染色牢度得出，經(jīng)染整后的柔絲混紡針織面料表面光潔、色澤亮麗、手感柔軟,染色性能符合服用質(zhì)量要求.

2.5.3 服用性能 分別對柔絲纖維混紡針織面料的堅牢度、熱濕舒適性、剛?cè)嵝院屯庥^保形性等服用性能[9]及功能性進行測試.結(jié)果表明,柔絲混紡針織面料的強力能夠滿足針織服飾的要求;優(yōu)良的透濕性、透氣性和吸水性賦予了柔絲混紡針織面料優(yōu)良的熱濕舒適性;柔絲混紡針織面料具有良好的剛?cè)嵝?、懸垂性、縮水性、耐折皺性和抗起毛起球性.

以負離子濃度為測試指標(biāo),在25±3℃、濕度65%±3%條件下對負離子釋放性能進行測試.測試時,首先測試空氣中負離子的濃度,然后將柔絲纖維緯平針織物放在距離AIC-2型負離子濃度測試儀風(fēng)口5cm處,不斷輕揉織物,測試此時的負離子濃度,然后用所測得的數(shù)據(jù)減去開始時所測數(shù)據(jù),即為所測織物釋放的負離子量.按同樣的方法隨機測試5組數(shù)據(jù),求其平均值得出，柔絲纖維針織面料的負離子濃度為5 207.6個/cm3.以遠紅外法向發(fā)射率為測試指標(biāo),在紅外光譜儀(光譜范圍為4 600cm-1～400cm-1，波數(shù)精度為0.01cm-1，分辨率為4cm-1)上,參照標(biāo)準(FZ/T64010—2000)選取尺寸為20mm×20mm的柔絲纖維緯平針織物試樣進行遠紅外發(fā)射性能的測試.將其放入100℃的烘箱中處理2h.測出100℃時未放織物時有效發(fā)射率大于0.998、光欄孔徑不小于10mm的黑體爐能量發(fā)射曲線,然后,再測出試樣的法向發(fā)射率曲線,從而計算出織物在4～16μm波段的法向發(fā)射率.通過試驗,計算出柔絲纖維緯平針織物的遠紅外法向發(fā)射率為85%.

3 結(jié) 論

(1) 柔絲纖維橫、縱截面與粘膠纖維相似.柔絲纖維的橫截面呈不規(guī)則多邊形,導(dǎo)濕性、透氣性優(yōu)良;纖維表面的細紋溝槽,使纖維手感爽滑、觸感舒適;對粘膠纖維和柔絲纖維的紅外光譜圖進行分析可知,柔絲纖維的基體是含有微量氨基酸和蛋白的粘膠;柔絲纖維細度為1.67dtex,單紗強力較低,斷裂伸長率較高.但柔絲混紡紗有較好的強度和斷裂伸長,是一種較為理想的針織面料的原料;柔絲混紡紗的條干均勻度較好，捻度適宜,捻度不勻率較小，回潮率較高,吸濕性優(yōu)良;耐濕熱性、耐干熱性都較好.

(2) 柔絲混紡紗針織面料的染色性能、各項服用性能及功能性能優(yōu)良,特別是柔絲纖維混紡緯平針針織面料的負離子濃度為5 207.6個/cm3,達到了郊外、田野的負離子濃度,不僅能夠增加人體免疫能力,而且使人體抗菌能力得到提高.同時柔絲針織面料的遠紅外法向發(fā)射率為85%,達到了遠紅外產(chǎn)品的標(biāo)準.柔絲混紡緯平針織物的遠紅外發(fā)射性及負離子釋放性都達到了保健服裝的標(biāo)準.因此,柔絲混紡針織面料可以用來開發(fā)針織服飾.在滿足了消費的基本需求的同時,也滿足了消費者對保健性能服飾的追求,從而使柔絲纖維混紡針織面料具有廣闊的市場前景.

參考文獻：

[1] 劉玉磊.絲蛋白纖維的結(jié)構(gòu)與性能[J].毛紡科技,2011,39(3):32-35.

[2] 趙博.柔絲纖維的性能特點及產(chǎn)品開發(fā)[J].上海毛麻科技,2012(4):27-28, 45.

[3] 陳寶建,王淑華,張海霞.柔絲纖維面料的開發(fā)實踐[J].棉紡織技術(shù),2011,39(5):59-61.

[4] 李泉,李錫軍,孫臣.柔絲蛋白纖維面料染整加工[J].印染,2010(12):18-20.

[5] 胡燕琴,陳玉靜,李慧華,等.反常吸收與高質(zhì)量的遠紅外光譜[J].光譜學(xué)與光譜分析,2012,32(2):339-342.

[6] 陳玉國,王杏.基于形態(tài)學(xué)和PDE的紗線條干均勻度檢測方法[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報,2008,31(4):404-406.

[7] 徐紅,叢新婷.緯編針織產(chǎn)品質(zhì)量控制[M].北京:中國紡織出版社,2008:10.

[8] 姬文香,孟家光,李靜靜.VILOFT纖維針織面料的練漂工藝研究[J].西安工程大學(xué)學(xué)報,2014,28(3):71-74.

[9] 董旭風(fēng),孟家光,楊銀瑩.珍珠纖維針織面料的服用性能測試與綜合評價[J].西安工程大學(xué)學(xué)報,2013,27(1):33-36.