點狀覆膜真絲織物性能研究

周慧慧， 田 偉， 李丹丹， 許建峰， 沈紅衛(wèi)， 祝成炎

(1.浙江理工大學 “紡織纖維材料與加工技術” 國家地方聯(lián)合工程實驗室，杭州 310018；2.浙江嘉興市特欣織造有限公司，浙江 嘉興 314031)

點狀覆膜真絲織物性能研究

周慧慧1， 田 偉1， 李丹丹1， 許建峰2， 沈紅衛(wèi)2， 祝成炎1

(1.浙江理工大學 “紡織纖維材料與加工技術” 國家地方聯(lián)合工程實驗室，杭州 310018；2.浙江嘉興市特欣織造有限公司，浙江 嘉興 314031)

為研究點狀金屬覆膜對真絲織物性能的影響，采用覆膜前后雙縐真絲織物作為研究對象，通過對點狀覆膜前后真絲織物的形貌觀察，研究點狀覆膜前后真絲織物表面結構變化。通過實驗測試織物光學性能、透氣性和斷裂強力，分析點狀覆膜前后織物光學性能、透氣性和斷裂強度的差異。結果表明，覆膜后真絲織物表面附著一層不連續(xù)、分布均勻、尺寸一致的圓點，鋁被成功鍍在織物表面，覆膜真絲織物孔徑變小，透光透氣率下降，防紫外性能和光澤度大幅度提高，斷裂強力有一定提高。

真絲織物；點狀；形貌；透氣性；光學性能；拉伸性能

自2012年金屬質感的面料登上紐約秋冬時裝周以來，金屬質感面料成了時尚界的“新寵”。有研究人員通過磁控濺射等技術將金屬銅、銀、鋁或聚四氟乙烯(PTFE)對織物表面進行覆膜加工[1]，賦予了織物獨特的風格，又改變了織物的導電、電磁屏蔽、抑菌等性能[2-3]。但目前在織物上的覆膜是全覆蓋鍍膜，對點狀覆膜織物的研究較少，點狀覆膜真絲織物的相關文獻更是鮮有記載。本研究以經紗密度為570根/10 cm，緯紗密度為416根/10 cm，100%桑蠶絲織物為研究對象，對點狀覆膜真絲織物的形態(tài)結構、服用性能及力學性能進行探究，并與未覆膜真絲織物作對比分析，為點狀覆膜真絲織物的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

1 實 驗

1.1 基材規(guī)格

采用100%桑蠶絲作為經緯紗，以平紋組織織造雙縐真絲織物。經向紗線規(guī)格為線密度4.6 tex；捻度為300/m，S捻；經紗密度為570根/10 cm。緯紗采用線密度9.2 tex；捻度為2 300/m，2S2Z捻；緯紗密度為416根/10 cm。

雙縐真絲織物(嘉興特欣織造有限公司)；覆膜雙縐真絲織物(嘉興中科奧度新材料有限公司)。

1.2 儀 器

JSM-5610LV掃描電鏡(日本電子JEOL)；熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡(Carl Zeiss SMT Pte Ltd)；PSM-165孔徑測試儀(德國Topas公司)；Lambda 950紫外分光光度計，藍菲光學透光率分析儀(上海藍菲光學儀器有限公司)；M524織物光澤度測試儀(青島山紡儀器有限公司)；YG 461E型數(shù)字式織物透氣儀(溫州方圓儀器有限公司)；YG 026H型多功能電子織物強力機(寧波紡織儀器廠)。

1.3 性能測試

1.3.1 覆膜織物形貌觀察

分別取一定尺寸的普通雙縐真絲織物和覆膜后雙縐真絲織物作為試樣，在電鏡(SEM)下觀察織物表面、斷面形貌。

另裁取一定尺寸的覆膜后和未覆膜雙縐真絲織物，采用熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡和能譜儀(EDS)對樣品直接觀察及元素分析。

1.3.2 孔徑測試

采用PSM-165孔徑測試儀，測定覆膜真絲織物及其基底布的基本孔徑大小和分布。該儀器適用于濾紙、微孔篩、非織造材料、燒結聚合物及金屬多孔材料。

1.3.3 織物透氣性測試

采用YG 461E型數(shù)字式織物透氣儀，測試覆膜真絲織物及其基底布的透氣性。按照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》標準，測定在一定壓力差下單位時間內透過織物的空氣量。實驗中壓力差設定為100 Pa，每一個式樣選擇不同部位進行測試，測試次數(shù)不少于5次，并取其平均值。用透氣率(mm/s)來表征織物的透氣性，透氣率越大表示織物的透氣性越好。

1.3.4 織物光學性能

采用M524織物光澤度測試儀，分別測試織物的正反射光光強度及織物的漫反射光光強度。利用下式計算出兩個光反射強度的比值得到織物的光澤度GC，也稱作對比光澤度。

(1)

式中：GC為對比光澤度；GS為正反射光光強；GR為漫反射光光強。

為檢測鍍膜前后真絲織物的透光性和防紫外線性能，分別采用Lambda 950紫外分光光度計及藍菲光學透光率分析儀，測試覆膜前后真絲織物的透光性和防紫外線性能。光譜均在室溫下測試得到，掃描寬度為250～800 nm，采樣間隔為5 nm。

1.3.5 織物拉伸性能

按照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定》，采用YG 026H型多功能電子織物強力機，測試覆膜真絲織物及其基底布的力學性能。試樣長度400 mm，寬度60 mm，經紗、緯紗各測5組；預加張力2 N，拉伸速度100 mm/min，夾持距離200 mm，溫度20 ℃，相對濕度65%，記錄斷裂強力、斷裂伸長和斷裂伸長率。

2 結果與分析

2.1 覆膜形貌表征

通過電鏡(SEM)掃描，得到如圖1所示的覆膜前后真絲織物電鏡掃描圖。

圖1 覆膜前后的織物電鏡掃描Fig.1 SEM images of uncoated and coated silk fabrics

從圖1(a)(b)對比可看出，覆膜前真絲樣品表面光滑，而覆膜后織物表面存在點狀膜層，表明金屬膜的確以圓點狀附著在真絲織物表面。對圖中每個完整圓點的直徑進行測量并取平均值，結果顯示其縱向直徑為552 μm，橫向直徑為500 μm，對圓點圓心到相鄰圓點圓心距離進行測量，其距離約為745 μm。由此可知，圓點覆蓋在真絲織物上表面，圓點尺寸均勻，且分布均勻。圖1(c)為覆膜后真絲織物的橫截面，測得其圓點膜層厚度為11 μm左右，同時也驗證了圖1(b)覆膜圓點是相互獨立分布在織物表面，圓點之間不相互連續(xù)。

為確定覆膜后雙縐真絲織物上金屬物質是否被成功鍍上，采用能譜儀(EDS)分析覆膜后真絲織物上圓點成分，結果如圖2所示。

圖2 覆膜后圓點物質的EDS掃描Fig.2 EDS images of dots after coating

從圖2可以看出，覆膜前織物由C、O、N三種成分組成，織物覆膜后所覆的圓點主要有C、O這兩種成分組成，以及微量的Al。對覆膜圓點做定量分析，結果表明C元素含量為76.26%，O元素含量為23.22%，Al元素含量為0.52%。

2.2 孔徑分布情況

將覆膜前真絲織物與覆膜后真絲織物的孔徑及分布進行測試，如圖3所示。

圖3 覆膜前后真絲織物的孔徑分布Fig.3 Pore size distribution of uncoated and coated silk fabrics

從圖3可以看出，覆膜前真絲基底布孔徑主要分布在60～240 μm，其中孔徑在60～125 μm的占55%，覆膜后真絲織物孔徑主要分布在36～72 μm。覆膜前真絲織物平均孔徑為151.41 μm，覆膜后為65.73 μm。經覆膜后真絲織物表面由大小均勻的圓點不連續(xù)膜覆蓋，但所覆圓點孔徑分布較集中，對織物中的部分空隙進行了覆蓋。覆膜后真絲織物孔徑尺寸從覆膜前的60～240 μm下降到36～72 μm，其中在50～70 μm分布最多，分布頻率達到54%，其次在35～50 μm也較多，分布頻率達到28%。

2.3 織物透氣性能

覆膜前后真絲織物透氣性能測試結果如圖4所示。

圖4 覆膜前后真絲織物透氣率Fig.4 Air permeability of uncoated and coated silk fabrics

從圖4可以看出，未覆膜真絲織物透氣性遠高于覆膜真絲織物，未覆膜真絲織物透氣率為768.623 mm/s；對真絲織物覆膜處理后，透氣率下降至526.575 mm/s，透氣率下降幅度為31.5%。影響織物透氣性的因素很多，本質上與織物的孔隙大小及聯(lián)通性，通道的長短、排列及表面性狀，織物的體積分數(shù)、厚度、環(huán)境條件等有關，更重要的是與織物中孔隙大小的分布特征有關。真絲雙縐織物經覆膜后，織物部分空隙被圓點膜覆蓋，結合圖3中經覆膜后的真絲織物孔徑分布，覆膜前織物的大孔尺寸主要分布在473～532 μm，而覆膜后織物大孔尺寸在160～178 μm。因此，表面的點狀金屬膜使織物表面的部分孔徑變小，孔隙率隨之下降，導致覆膜后的真絲織物透氣率較未處理的真絲基底布有著明顯的下降。

2.4 織物光學性能

覆膜前后真絲織物的光澤度、透光率如圖5所示。

圖5 覆膜前后真絲織物的光澤度和透光率Fig.5 Glossiness and light transmission of uncoated and coated silk fabrics

對比圖5(a)光澤度得出，覆膜后雙縐織物正面光澤度為22.8，反面光澤度為7.5，未覆膜真絲織物正面光澤度為10.2，反面為7.07。由此可見，覆膜后真絲織物光澤度正面變化幅度很大，變化高達123%，覆膜后織物反面光澤變化較少。比較覆膜真絲織物正反面光澤度，得出覆金屬膜對織物的反面光澤度無影響。織物光澤是評價織物外觀質量的一項重要指標，它取決于織物表面的反射光及光強分布。一般來說，表面越光滑平整，反射光也越強，說明覆膜織物表面比未覆膜織物表面平整光滑[4]。光束照射時鏡面反射光增多，提高了覆膜織物的光澤。

采用Lambda 950紫外分光光度計對覆膜處理前后的雙縐真絲織物樣品進行測試分析，從圖5(b)可以看出，在350～450 nm波長范圍內經金屬化覆膜處理后雙縐真絲織物的紫外透射率明顯低于未經處理的雙縐真絲織物，表現(xiàn)出較強的紫外線屏蔽效果。在300～800 nm波長范圍內，未經處理的雙縐真絲織物表現(xiàn)出較強的可見光透射率，接近50%，經處理后的覆膜真絲織物表現(xiàn)出較強的可見光屏蔽，可見光透射率為30%。

對比覆膜前后織物的UPF值，未覆膜前織物的UPF值為3.68，點狀覆膜后織物UPF值為8.23，因此點狀覆膜真絲織物的防紫外性能有所提高。覆膜織物的光學現(xiàn)象可通過圖6進行演示，實驗中覆膜真絲織物可分為點狀膜覆蓋處和無覆蓋處，點狀覆蓋處又可分為圓點狀膜和基材真絲織物。當光束射到覆膜處織物時便會在圓點狀膜上發(fā)生主要以鏡面反射(1)為主，伴隨少量的漫反射(2)和透射光(5)的光學反應，同時部分入射光被圓點膜吸收。在未覆膜真絲織物表面及圓點和真絲織物結合處，也發(fā)生鏡面反射(3)(6)和漫反射(4)(7)，經織物吸收光(9)后，最終透過覆膜織物的透射光(10)(11)已被削弱。由此可知，圓點狀膜處發(fā)生了兩次光學作用，最終透過織物的可見光已減少；而未被圓點狀膜覆蓋處的織物則和未覆膜真絲織物相同，只發(fā)生一次光學作用。

0.入射光；1.圓點膜鏡面反射光；2.圓點膜漫反射光；3.未覆膜處鏡面反射光；4.未覆膜處漫反射光；5.圓點膜透射光；6.圓點膜與織物結合處鏡面反射光；7.圓點膜與織物結合處漫反射光；8.圓點膜吸收光；9.真絲織物吸收光；10-11.真絲織物透射光圖6 光束照射織物類片狀物后的光線分布示意Fig.6 Light distribution diagram after fabric-like flakes are exposed to beams

結合圖3中處理前后的真絲織物孔徑分布，覆膜前真絲織物孔徑分布在60～240 μm，覆膜后真絲織物孔徑分布在36～72 μm。經覆膜處理后的真絲織物，部分孔徑被織物表面所覆圓點覆蓋，孔徑尺寸變小，部分孔徑則直接被所覆圓點完全覆蓋。因此，與未覆膜處理的真絲織物相比，覆膜后的可見光透射率隨孔徑尺寸的減小而降低，可見光透射率降低20%左右，提升了真絲織物的對光線的屏蔽作用[5]。

2.5 織物拉伸性能對比分析

利用YG 026H型多功能電子織物強力機測試，所得真絲織物拉伸性能結果如表1所示。

表1 織物拉伸性能結果
Tab.1 The result of tensile properties

真絲織物經緯向斷裂強力/N斷裂拉伸長/mm斷裂伸長率/%未覆膜經向354．45886．10843．058緯向404．21874．35337．178覆膜經向364．37083．39842．002緯向440．65877．96838．926

從表1可以看出，覆膜后經紗、緯紗斷裂強力比原紗斷裂強力略有上升，上升幅度分別為2.7%和9.01%。分析認為：真絲織物覆膜后，不連續(xù)的含金屬圓點狀膜覆蓋在基布表面，對紗線的結構進行了加固，當覆膜織物受到拉伸時需要增加一部分額外的力，因此，覆膜后真絲織物的斷裂強力得到了增加。另一方面所覆膜層中包含了鋁，由于真絲基布屬于柔性，鋁顯剛性，從而導致織物經緯向剛性提高，當織物拉伸時在外力的影響下，基布表面的含鋁金屬膜先發(fā)生開裂，膜層下面的真絲基底布因具有一定的拉伸性能，而后發(fā)生拉伸，最后織物斷裂。但是膜層中鋁的含量較低，從而對織物的拉伸性能影響較小，覆膜真絲織物斷裂強力增加不明顯[6-7]。

3 結 論

1)經覆膜后，真絲織物的孔徑發(fā)生了變化，未覆膜前真絲織物孔徑大小主要分在60～240 μm，覆膜后真絲織物孔徑大小分布在36～72 μm。

2)真絲織物的服用性能在覆膜后有一定的改變，尤其是織物的光澤和透光性得到大幅度改善，覆膜后真絲織物光澤絢麗，光澤度較未覆膜前提高幅度為123%，UPF也有所提高。因此，點狀覆膜對織物的光學性能具有改善效果，同時織物透氣率下降31.5%，斷裂強力有小幅提高。

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Research on properties of dots-coated silk fabrics

ZHOU Huihui1, TIAN Wei1, LI Dandan1, XU Jianfeng2, SHEN Hongwei2, ZHU Chengyan1

(1.National Engineering Lab for Textile Fiber Materials and Processing Technology (Zhejiang), Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Jiaxing Texin Weaving Co.,Ltd., Jiaxing 314031, China)

In order to study the effects of metal coating on the silk fabrics, the coated and uncoated silk fabrics were adopted as experimental materials. The morphology difference of coated and uncoated silk fabrics was observed. The coated and uncoated silk fabrics were tested to seek the differences of optical propertypore, air permeability and breaking strength. The results indicated that a series of discontinuous and evenly-distributions dots with the consistent size were coated on the surface of silk fabrics after coating, and aluminum were successfully plated on the surface of silk fabrics. The pore sizes became smaller; light transmission declined; anti-ultraviolet performance and glossness had great improvement; tensile property increased to certain degree.

silk fabrics; dots; morphology; air permeability; optical property; tensile property

2016-06-12;

2016-11-03 基金項目: 國家國際合作項目(2011DFB51570)；浙江理工大學研究生創(chuàng)新研究項目(YCX15002) 作者簡介: 周慧慧(1991_)，女，碩士研究生，研究方向為現(xiàn)代紡織技術與新產品的研究。通信作者：田偉，副教授，tianwei_zstu@126.com。

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.12.001

TS101.9231

A

1001-7003(2016)12-0001-05 引用頁碼: 121101

研究與技術