冰爽型防紫外滌綸針織面料的原料設(shè)計(jì)

張海霞， 張喜昌

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，鄭州 450007)

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設(shè)計(jì)與產(chǎn)品

冰爽型防紫外滌綸針織面料的原料設(shè)計(jì)

張海霞， 張喜昌

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，鄭州 450007)

摘要:選擇滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維、吸濕排汗滌綸纖維設(shè)計(jì)開發(fā)冰爽型防紫外滌綸針織面料。首先測(cè)試分析三種纖維的拉伸性能、摩擦性能和回潮率，在此基礎(chǔ)上采用L9(34)正交表，通過改變?nèi)N纖維的原料組成設(shè)計(jì)9種試驗(yàn)方案，并在提花大圓機(jī)上完成試樣的編織。測(cè)試試樣的保溫率、紫外線防護(hù)系數(shù)和透濕量，通過直觀分析和方差分析可知，原料組成對(duì)冰爽型防紫外滌綸針織面料的主要性能影響顯著，滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的較優(yōu)原料組成為50/25/25。

關(guān)鍵詞:針織物；滌綸涼爽纖維；防紫外滌綸纖維；吸濕排汗滌綸纖維；原料設(shè)計(jì)

隨著生活水平的不斷提高和保健意識(shí)的逐步增強(qiáng)，冰爽舒適兼具防紫外功能的紡織品越來越受到消費(fèi)者青睞[1-2]。通常所說的面料冰爽感一般是指在高溫、高濕氣候條件下，因面料具有良好的導(dǎo)熱、透濕、透氣性能而給人體皮膚帶來的冰爽、干燥的感覺[3-4]。滌綸涼爽纖維是以滌綸為載體，將云母礦石經(jīng)過特殊工藝處理，以細(xì)微的顆粒形式添加到纖維紡絲液中，促使云母礦石顆粒均勻分散在纖維中，利用云母天然的層狀結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱與含水雙重功效，制成的一種新型降溫散熱纖維[5-6]。本文選用滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維，進(jìn)行不同的原料組成設(shè)計(jì)并編織得到具有復(fù)合功能的冰爽型吸濕透氣防紫外針織面料，對(duì)其保溫性能、透濕性能、防紫外性能進(jìn)行測(cè)試與分析，得到較優(yōu)原料組成，為進(jìn)一步開發(fā)冰爽型多功能滌綸針織產(chǎn)品提供借鑒。

1　原料及其基本性能

1.1纖維原料

采用規(guī)格均為8.3 tex/72 f(75 D/72 f)的滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維、吸濕排汗滌綸纖維進(jìn)行試驗(yàn)樣品的試制。為了進(jìn)一步了解3種功能性纖維的織造特性，分別測(cè)試了3種纖維的基本性能并與同規(guī)格的普通滌綸纖維進(jìn)行對(duì)比分析。

1.2纖維性能測(cè)試

纖維拉伸性能：采用YG 061型電子單紗強(qiáng)力儀(萊州市電子儀器有限公司)進(jìn)行測(cè)試，夾持距離500 mm，拉伸速度500 mm/min，預(yù)加張力按0.5 cN/tex計(jì)算，每種纖維測(cè)試30次。

纖維摩擦性能：采用Y 731D型抱合力機(jī)(溫州方圓儀器有限公司)進(jìn)行測(cè)試，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的轉(zhuǎn)速為120 r/min，繞絲根數(shù)為20根。測(cè)定經(jīng)上下摩擦片每摩擦10次后出現(xiàn)6 mm以上長(zhǎng)度開裂的根數(shù)，直到發(fā)現(xiàn)有10根以上的纖維出現(xiàn)6 mm以上的開裂時(shí)，試驗(yàn)終止，記錄最終的摩擦次數(shù)。

纖維回潮率：采用YG 747型通風(fēng)式快速八籃烘箱(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)進(jìn)行測(cè)試，每種纖維取50 g，烘箱溫度105 ℃。

1.3纖維測(cè)試結(jié)果

滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維、吸濕排汗滌綸纖維和普通滌綸纖維的拉伸性能、耐磨性能、回潮率測(cè)試結(jié)果見表1。

表1　纖維的基本性能

由表1可知，滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的斷裂強(qiáng)力均小于同規(guī)格的普通滌綸纖維，生產(chǎn)過程中應(yīng)注意控制上機(jī)張力，避免斷頭影響生產(chǎn)效率。4種纖維的摩擦次數(shù)基本相同，說明它們的摩擦抱合性能比較接近。滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的回潮率略大于普通滌綸纖維，但總體來看，4種纖維的回潮率均較低，生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生靜電，應(yīng)注意防范。

2　試驗(yàn)方案與試樣準(zhǔn)備

2.1試驗(yàn)方案

因試樣由滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維編織而成，3種纖維的含量只有2個(gè)為獨(dú)立因素，因此本試驗(yàn)選用滌綸涼爽纖維和防紫外滌綸纖維含量作為主要因素。分別選擇3個(gè)水平，進(jìn)行2因子3水平正交試驗(yàn)，因素水平表見表2。

表2　正交試驗(yàn)因素水平

試驗(yàn)采用L9(34)正交表，不考慮交互作用，正交試驗(yàn)方案見表3。

表3　正交試驗(yàn)方案

2.2試樣準(zhǔn)備

2.2.1設(shè)備參數(shù)

機(jī)型：WD/0.8F-SOMJ型提花大圓機(jī)(凹凸精密機(jī)械有限公司)；機(jī)號(hào)：24針/25.4 mm；筒徑：406.4 mm(16＂)；路數(shù)：12 F；總針數(shù)：1152枚。

2.2.2組織結(jié)構(gòu)

織物組織采用雙羅紋組織。為準(zhǔn)確分析織物原料組成對(duì)織物性能的影響規(guī)律，減少織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)織物性能測(cè)試結(jié)果的影響，試樣編織時(shí)需嚴(yán)格控制工藝條件，保證試樣的線圈密度、厚度、平方米質(zhì)量等結(jié)構(gòu)參數(shù)盡量一致。經(jīng)測(cè)試，編織所得9種試樣的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表4。

表4　試樣結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.2.3上機(jī)注意事項(xiàng)

根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的9種方案依次進(jìn)行試樣的編織。在編織過程中應(yīng)注意：纖維筒子要放置整齊，保證3種纖維筒子均勻交替放置，使3種纖維在試樣中能夠均勻分布；因所用原料為化纖長(zhǎng)絲，編織時(shí)應(yīng)注意織針的選用，避免出現(xiàn)因織針損壞所造成的橫條、針痕等疵點(diǎn)；調(diào)試設(shè)備時(shí)，壓針深度不宜過深，一般控制在0.5～0.8 mm為宜，以防針槽壁把紗線中的纖維割斷，影響織物外觀；供紗機(jī)構(gòu)必須保證進(jìn)紗量和張力的均勻性與連續(xù)性，在保證正常編織的條件下進(jìn)紗張力盡可能小，一般控制在3 cN左右，以確保所編織試樣的品質(zhì)；鉤紗器必須保持光滑、無毛刺，以有效防止或減少斷紗現(xiàn)象的發(fā)生；注意保持機(jī)臺(tái)的整潔，要按時(shí)清理，減少油針，保持布面整潔[7-8]。

3　正交試驗(yàn)

由于研究對(duì)象為冰爽舒適型防紫外針織面料，所以分別測(cè)試試樣的保溫性能、防紫外性能和透濕性能，以全面考察原料組成對(duì)織物主要性能的影響。

3.1織物性能測(cè)試

保溫性能：采用YG 606型平板式保溫儀(常州市第二紡織機(jī)械廠)進(jìn)行測(cè)試，具體操作方法參照GB/T 11048—1989《紡織品 保溫性能試驗(yàn)方法》。

防紫外性能：采用HB 902型防紫外線透過測(cè)試儀(溫州方圓儀器有限公司)進(jìn)行測(cè)試，具體操作方法參照GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》。

透濕性能：采用YG 501D型透濕試驗(yàn)箱(溫州方圓儀器有限公司)進(jìn)行測(cè)試，具體操作方法參照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1部分：吸濕法》。

環(huán)境溫度22 ℃，相對(duì)濕度65%。

3.2結(jié)果與分析

試樣保溫性能指標(biāo)選用保溫率，防紫外性能指標(biāo)選用紫外線防護(hù)系數(shù)，透濕性能指標(biāo)選用透濕量。由于試樣為冰爽舒適型防紫外產(chǎn)品，因此以保溫率愈小愈好，紫外線防護(hù)系數(shù)和透濕量愈大愈好進(jìn)行分析。正交試驗(yàn)直觀分析結(jié)果見表5。

表5　正交試驗(yàn)直觀分析

續(xù)表5

由表5可知，影響試樣保溫性能的主要因素是滌綸涼爽纖維，次要因素是防紫外滌綸纖維；影響試樣防紫外性能的主要因素是防紫外滌綸纖維，次要因素是滌綸涼爽纖維；影響試樣透濕性能的主要因素是滌綸涼爽纖維，次要因素是防紫外滌綸纖維。對(duì)于3個(gè)性能指標(biāo)而言，不同因素的影響程度不同，不同指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的較優(yōu)方案也不一樣，可通過綜合平衡法得到綜合的較優(yōu)方案。

因素A(滌綸涼爽纖維)：對(duì)于保溫性能和透濕性能，均是A3最好，并且對(duì)于保溫性能和透濕性能又是主要因素，應(yīng)重點(diǎn)考慮；對(duì)防紫外性能而言則是次要因素，并且影響程度不大。因此根據(jù)多數(shù)傾向和因素對(duì)不同指標(biāo)的重要程度，選取A3。

因素B(防紫外滌綸纖維)：對(duì)于防紫外性能是主要因素，B1最好，但此時(shí)保溫率最大、透濕量最小，說明此時(shí)的保溫性能和透濕性能較差；B3的保溫性能和透濕性能最好，但此時(shí)的防紫外性能最差；B2的保溫性能、防紫外性能和透濕性能都較好，因此選取B2。

綜合上述分析，最優(yōu)方案為：A3B2，即滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維含量分別為50%、25%、25%(即50/25/25)。

為了進(jìn)一步了解各因素對(duì)試樣保溫性能、防紫外性能、透濕性能影響的顯著性，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了方差分析，結(jié)果見表6。

表6　方差分析

注：F0.05(2,8)=4.46，F(xiàn)0.01(2,8)=8.35；表中符號(hào)**表示影響極顯著，*表示影響顯著，—表示影響不顯著。

由表6可知，除了滌綸涼爽纖維含量對(duì)紫外線防護(hù)系數(shù)影響不顯著外，原料組成對(duì)冰爽型防紫外滌綸針織面料的保溫率、紫外線防護(hù)系數(shù)、透濕量均存在極顯著影響。

極差分析、因素效應(yīng)分析和方差分析結(jié)果一致，最優(yōu)方案均為正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)9組方案中的第8組，即滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維含量為50/25/25，此時(shí)試樣保溫率為1.796%，紫外線防護(hù)系數(shù)為27.3，透濕量為306.714 g/(m2·h)。

4　結(jié)　論

1)與普通滌綸纖維相比，滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的斷裂強(qiáng)力較小，摩擦抱合性能相近，回潮率略大但吸濕能力總體仍較差。可采用與普通滌綸纖維相似的編織工藝，但生產(chǎn)過程中應(yīng)注意控制上機(jī)張力，并采取有效措施減少靜電現(xiàn)象。

2)通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析可知，原料組成對(duì)冰爽舒適型防紫外滌綸針織面料的保溫性能、防紫外性能和透濕性能影響顯著。通過綜合平衡法可得到滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的較優(yōu)原料組成為50/25/25。

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DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.06.009

收稿日期:2015-12-11; 修回日期: 2016-05-09

基金項(xiàng)目:河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(142102210399)；河南省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目(13IRTSTHN024)

作者簡(jiǎn)介:張海霞(1971—)，女，教授，博士，主要從事紡織新材料新產(chǎn)品的研發(fā)。

中圖分類號(hào):TS184.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-7003(2016)06-0049-05引用頁碼: 061201

Material design of ice type anti-UV polyester knitted fabric

ZHANG Haixia, ZHANG Xichang

(College of Textiles, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 450007, China)

Abstract:Cool polyester fiber, anti-UV polyester fiber and wicking polyester fiber were chosen to design and develop the ice type anti-UV polyester knitted fabric. The tensile property, friction property and moisture regain of three kinds of fibers were tested and analyzed first of all. On this basis, L9(34) orthogonal table was used to design nine kinds of experimental schemes by changing the material composition of three kinds of fibers. The fabric samples were knitted on the jacquard circular knitting machine. The heat retention rate, ultraviolet protection factor and moisture transmission amount of the samples were tested. Through the intuitive analysis and variance analysis, we can get a conclusion that the material composition has significant influence on main properties of ice type anti-UV polyester knitted fabrics. The optimal material composition of cool polyester fiber, anti-UV polyester fiber and wicking polyester fiber is 50/25/25.

Key words:knitted fabric; cool polyester fiber; anti-UV polyester fiber; wicking polyester fiber; material design