朱 曼,潘志娟,2,汪吉艮,趙瑞芝
(1.蘇州大學 紡織與服裝工程學院,江蘇 蘇州 215021;2.現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室,江蘇 蘇州 215123;3.江蘇大生集團有限公司,江蘇 南通 226002)
研究與技術(shù)
絹絲/殼聚糖混紡織物的手感風格
朱 曼1,潘志娟1,2,汪吉艮3,趙瑞芝3
(1.蘇州大學 紡織與服裝工程學院,江蘇 蘇州 215021;2.現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室,江蘇 蘇州 215123;3.江蘇大生集團有限公司,江蘇 南通 226002)
用絹紡工藝將絹絲與殼聚糖纖維進行混紡,制成三種混紡比為90/10、80/20、70/30的絹絲/殼聚糖混紡紗,以絹絲/殼聚糖混紡紗及純絹絲為經(jīng)緯紗設計加工了16塊織物。采用KES-FB-AUTO型系列織物風格儀測試了低應力下與織物手感有關(guān)的16項力學性能指標,根據(jù)川端面料評價系統(tǒng)中女士輕薄型外衣面料基本風格計算公式,得到織物的6項基本風格值:硬挺度、平展度、柔順度、豐滿度、滑爽度、絲鳴感。結(jié)果表明,與純絹絲織物相比,絹絲/殼聚糖混紡織物的硬挺度、平展度、滑爽度和絲鳴感值較高,柔順度值較低,而兩者的豐滿度值相差不大。
殼聚糖纖維;絹紡織物;混紡比;力學性能;手感風格
隨著各種新型纖維和功能紡織品的快速發(fā)展,人們對傳統(tǒng)紡織品實現(xiàn)功能性的期望也愈加強烈。真絲作為人類最早利用的天然蛋白質(zhì)纖維之一,其產(chǎn)品以柔軟滑糯的手感、良好的懸垂性和吸濕性、優(yōu)異的貼膚性和特有的珍珠般柔和光澤深受消費者青睞。但目前市場上的真絲面料原料單一、品種有限、使用范圍狹窄,且真絲面料自身的缺陷,如色牢度差、易污染、易起皺等影響了市場需求[1-2]。因此,在絲綢行業(yè)中引進新材料、新工藝和新技術(shù)非常重要,尤其是新型纖維與蠶絲復合面料的設計和開發(fā)。
殼聚糖是甲殼素脫乙?;鶋A性多糖,是一種可降解的環(huán)保型物質(zhì),具有一定的抗菌性。國內(nèi)的研究人員在殼聚糖纖維混紡紗及混紡織物的研制與開發(fā)方面做了大量的工作,其中關(guān)于殼聚糖纖維混紡紗的研究主要集中在其與棉、麻、粘膠、莫代爾等纖維的復合紡紗[3-10],此外對殼聚糖/棉混紡針織物的研究較多[11-14]。海斯摩爾生物科技有限公司以阿拉斯加深海雪蟹殼為原料,利用殼聚糖溶液良好的成絲性能,通過濕法紡絲制備了殼聚糖纖維并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),其商品名稱為海斯摩爾纖維,其織物具有良好的吸濕性、透氣性、抗菌性、柔軟的手感等[11,15]。本研究用絹紡工藝將絹絲與海斯摩爾生物科技有限公司生產(chǎn)的殼聚糖纖維進行混紡,并以純絹絲及絹絲/殼聚糖混紡紗為經(jīng)緯紗,設計加工了16塊織物,利用KES-FB-AUTO系統(tǒng)測試了與織物手感相關(guān)的16項力學性能特征值,分析了織物中殼聚糖纖維的質(zhì)量百分數(shù)對絹絲/殼聚糖混紡織物手感風格的影響。
1.1 材 料
殼聚糖纖維(海斯摩爾生物科技有限公司),純絹絲及絹絲/殼聚糖混紡紗(嘉興市華益絲絹有限公司)。纖維和紗線的結(jié)構(gòu)與性能指標見文獻[16]。
為了獲得具有不同殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)的織物,以純絹絲為經(jīng)紗,90/10、80/20、70/30絹絲/殼聚糖混紡紗為緯紗,以及以90/10、80/20、70/30絹絲/殼聚糖混紡紗為經(jīng)紗,分別以純絹絲和三種混紡紗為緯紗,設計加工了15塊絹絲/殼聚糖混紡織物及1塊純絹絲織物?;旒徏喖凹兘伣z的線密度均為83.3 dtex×2,織物組織為平紋,設計經(jīng)密和緯密分別為600根/10 cm、260根/10 cm。織物的加工工藝見文獻[16],織物的原料組成及殼聚糖纖維的質(zhì)量百分數(shù)見表1。
1.2 方法與儀器
采用KES-FB-AUTO型系列織物風格儀在標準大氣條件下,測試各織物在低負荷下的拉伸、剪切、壓縮、彎曲、表面性能及厚度,計算出15項與織物手感風格相關(guān)的物理量,并用電子天平稱取20 cm×20 cm試樣的質(zhì)量得到織物的平方米質(zhì)量作為第16項指標。根據(jù)低應力下與織物手感有關(guān)的這16項物理指標,采用川端面料評價系統(tǒng)中女士輕薄型外衣面料的基本風格計算公式[17],計算出各織物的基本風格值。
表1 絹絲/殼聚糖混紡織物的原料組成Tab.1 The material components of spun silk/chitosan blended fabrics
注:混紡比為絹絲/殼聚糖。
2.1 與手感相關(guān)的物理指標分析
各試樣與手感有關(guān)的16項基本物理指標如表2所示。
表2 絹絲/殼聚糖混紡織物的16項與手感相關(guān)的物理指標Tab.2 16 physical indexes about hand feeling of spun silk/chitosan blended fabrics
續(xù)表2
2.1.1 織物的拉伸性能
拉伸線性度LT表示面料拉伸曲線的屈曲程度,與織物柔軟感有關(guān)。1#~16#織物的拉伸線性度值介于0.617~0.676,總體差異不大,其中8#織物的拉伸線性度值最高,故其抗應變能力最大,變形困難,柔軟感最差。拉伸功WT表示織物變形抵抗能力,1#織物的WT值低于10,而2#~16#織物的拉伸功值均高于10,拉伸功值越大織物越難以變形。拉伸回彈性RT表示織物的變形回彈性,其值越大織物彈性越好,1#~16#織物的拉伸回彈性值介于53.44%~62.28%,其中15#織物最小,1#織物最大。
綜合上述分析知,1#純絹絲織物的LT值與絹絲/殼聚糖混紡織物相差不大,但WT值略低于混紡織物,而RT值略高于混紡織物。說明純絹絲織物在拉伸變形時的阻抗低,在外力作用下容易變形,但一旦變形,其迅速復原能力優(yōu)于其他織物,這是因為純絹絲紗線的初始模量較低[16],故織物更易變形。
2.1.2 織物的剪切性能
由表2可以看出,1#純絹絲織物的G、2HG、2HG5值明顯大于其他織物,說明其不易發(fā)生剪切變形,而且一旦發(fā)生剪切變形后也不易回復。2#~16#混紡織物的G值相差不大,均在1左右,而2HG值以純絹絲為經(jīng)紗的1#~4#織物明顯高于經(jīng)緯均是絹絲/殼聚糖混紡紗的織物。1#~4#織物的2HG5值整體上也大于其他織物。11#織物的2HG及2HG5值最小,故11#織物的剪切變形回復能力最好。這是因為11#織物的經(jīng)緯紗均為80/20絹絲/殼聚糖混紡紗,80/20混紡紗的初始模量高于其他紗線[16],初始模量越高,紗線的剛度越大,織物的剪切性能越好。由此可見,殼聚糖纖維的加入有助于提高織物的剪切性能,且含量為20%時達到最佳效果。
2.1.3 織物的彎曲性能
測試結(jié)果表明,1#織物的彎曲剛度值明顯低于2#~16#織物。彎曲剛度B表示面料抵抗彎曲變形的能力,故純絹絲織物比絹絲/殼聚糖混紡織物易產(chǎn)生彎曲變形,柔軟性好。這與織物的原料組成有關(guān),殼聚糖纖維幾乎無卷曲,混紡紗中纖維間接觸更多,摩擦阻力增大,進而加大了紗線彎曲剛度[18]。另一方面,1#織物的彎曲滯后值也略低于其他織物,即彎曲變形回復性較好。對于15種混紡織物而言,11#織物的彎曲剛度值最大,且11#、15#織物彎曲滯后量值略大于其他織物。
2.1.4 織物的壓縮性能
LC表征織物的柔軟感;WC表征織物的蓬松感,其值越大則織物在服用過程中蓬松度有較好的保持能力;RC值越大織物的壓縮彈性回復性能愈好。1#~16#織物的LC值介于0.250~0.400。4#織物的WC值最大,其他織物的WC值介于0.12~0.21,這是因為4#織物的厚度值最大,織物越厚,則越蓬松,WC值越大。9#織物RC值最大為59.90%,12#、13#織物的RC值偏小,其他織物的RC值介于46%~56%。由此可見,殼聚糖纖維的加入對織物的壓縮性能沒有太大的影響。
2.1.5 織物的表面性能
由表2可知,各織物的MIU值介于0.160~0.220。當織物中殼聚糖含量大于16.11%時,除13#織物外其他織物的MIU值較小,介于0.160~0.184,MIU值越小,織物越光滑,這可能是因為混紡紗表面毛羽少于純絹絲,故適當加入殼聚糖纖維有助于提高面料的光滑度。2#、8#織物的MMD值稍偏小,SMD值小于2,其他織物的SMD值均大于2、MMD值相差不大,介于0.0090~0.0120,故2#、8#織物表面的勻整性好,手感光滑度也優(yōu)于其他織物。
上述分析表明,將純絹絲和絹絲/殼聚糖混紡紗作為經(jīng)緯紗線制備得到的16種織物,它們在不同受力形式下的性能表現(xiàn)與是否含有殼聚糖纖維有一定的關(guān)系。殼聚糖纖維的加入可以提高織物抵抗拉伸變形和剪切變形的能力,以及面料表面的光滑度改善,但是織物的抗彎剛度增加,柔軟性下降,而織物的壓縮性能沒有顯著變化。以上只是分析低應力下單一的力學性能指標,具有一定的局限性??椢锏氖指惺嵌囗椓W性能指標的綜合表現(xiàn),為了全面了解殼聚糖纖維對織物手感的影響,對各試樣的基本手感風格特征值進行定量討論與分析。
2.2 基本手感風格分析
本研究所開發(fā)面料的目標用途為春夏季女士外衣,因此,根據(jù)川端面料評價系統(tǒng)中女士輕薄型外衣面料基本風格計算公式[17],得到織物的6項基本手感風格值:硬挺度、平展度、柔順度、豐滿度、滑爽度和絲鳴感。
表3 女士輕薄型外衣面料基本性能指標的分布特征值Tab.3 The distribution characteristic values of basic performance indexes of women’s light-weight dress fabrics
硬挺度=5.1991+1.2622 lgB′+0.1781 lg2HG5′+0.176 lgMMD′+0.1096 lgWC′-0.4317 lg2HG′-0.3961 lg2HB′-0.3688 lgWT′-0.2405 lgT′-0.0247 lgG′+0.0281 lgW′-0.0537 lgSMD′-0.0596MIU′+0.0003LT′+0.0242RT′+0.0561 LC′+0.0285RC′
(1)
平展度=5.0816+1.8527 lgB′+0.2238 lgG′+0.1281 lg2HG5′+0.1272LT′+0.1212RT′-0.1379 lgSMD′-0.1366 lg2HG′-0.2409 lgWT′+0.1163LC′+0.0462 lg2HB′+0.0999 lgMMD′-0.0119MIU′-0.099 lgT′+0.0332 lgW′+0.0164RC′-0.0361 lgWC′
(2)
柔順度=5.3474+0.2827 lgSMD′+0.1411 lgWC′+0.1019 lgW′-1.6807 lgB′-0.3688 lgG′-0.287 lg2HB′-0.3788 lgMMD′-0.181LT′+0.0648MIU′-0.0826 lg2HG′+0.0784 lg2HG5′+0.0795RT′-0.0263 lgWT′-0.0203LC′-0.0382RC′-0.0534 lgT′
(3)
豐滿度=4.7891+0.4589 lgWC′+0.5535MIU′+0.3154 lgW′+0.1264RT′-0.6889 lgMMD′-0.282LC′-0.1401RC′-0.1367 lgT′-0.1246 lgSMD′+0.0399LT′+0.1015 lgWT′-0.0018 lgG′+0.0134 lg2HG′+0.0104 lg2HG5′+0.0474 lgB′+0.0199 lg2HB′
(4)
滑爽度=4.6833+1.085 lgMMD′+0.3082 lgSMD′+0.2745RC′+0.1958 lgW′-1.1854 lgG′-0.1014MIU′-0.1181 lgWT′-0.0982RT′-0.0112 lg2HG′+0.077 lgB′+0.0012 lg2HG5′+0.0674LC′+0.0469 lgWC′+0.0189LT′-0.0748 lgT′-0.0602 lg2HB′
(5)
絲鳴感=4.0518+0.1902 lgWC′+0.112 lg2HG5′+0.1018 lg2HB′-0.8711 lg2HG′-0.4831 lgWT′-0.4783l gSMD′-0.1765 lgG′-0.1089 lgMMD′+0.0834MIU′+0.0205LT′-0.0557RT′-0.0504LC′+0.0314RC′-0.0041 lgW′+0.0044 lgT′-0.0218 lgB′
(6)
表4 絹絲/殼聚糖混紡織物的基本手感風格值Tab.4 Basic hand feeling style values of spun silk/chitosan blended fabrics
2.2.1 織物的硬挺度
硬挺度即觸摸面料時感受到的可撓曲性、對手的反作用力、富有彈性的感覺[17],織物的硬挺度值如圖1所示。從圖1可以看出,各試樣的硬挺度值介于3.8~5.0,其中殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)為16%時,織物的硬挺度值最高,純絹絲織物的硬挺度值低于混紡織物。織物的硬挺度主要與拉伸、彎曲性能及剪切性能相關(guān),純絹絲織物的剪切剛度、剪切滯后量值均大于混紡織物,但彎曲剛度值明顯小于混紡織物,由式(1)可知彎曲剛度B及剪切滯后量2HG為影響硬挺度的主要因素,其中B值越大硬挺度值越大,2HG值越大硬挺度值越小,故純絹絲織物的硬挺度值小。
圖1 絹絲/殼聚糖混紡織物的硬挺度Fig.1 Stiffness value of spun silk/chitosan blended fabrics
當殼聚糖纖維的含量低于16%時,織物的硬挺度有逐漸增加的趨勢,但是此后在平均值4.4上下呈波動式變化。雖然,根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果難以得到殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)與絹絲/殼聚糖纖維混紡織物間的定量關(guān)系,但還是可以比較清楚地看到,加入殼聚糖纖維可以改善絹絲織物的硬挺度,并且當織物中殼聚糖纖維的比例在10%~20%時,織物的硬挺度值有比較顯著的提高。
2.2.2 織物的平展度
織物平展度是指面料抗懸垂、自身能張成挺展平面的性能[17]。實驗結(jié)果表明(圖2),各試樣平展度值的變化規(guī)律與硬挺度值基本一致,大多數(shù)混紡織物的平展度在平均值6.6±0.5之間波動,并且絹絲/殼聚糖混紡織物的平展度優(yōu)于純絹絲織物,在殼聚糖的質(zhì)量百分數(shù)為16%時達到最大值。由此可見,殼聚糖纖維可以很好地改善絹絲織物的平展度,這對于該類面料作為外衣面料是十分有利的。
圖2 絹絲/殼聚糖混紡織物的平展度Fig.2 Flatness value of spun silk/chitosan blended fabrics
2.2.3 織物的柔順度
織物的柔順度是指面料跟隨身體曲面柔軟變形的性能[17]。圖3所示的織物柔順度值表明,其隨殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)變化的情況與硬挺度、平展度正好相反。純絹絲織物的柔順度值高于混紡織物,在殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)為16%時,織物的柔順度值最低。15種混紡織物的柔順度平均值為2.8,比純絹絲織物低26%。以純絹絲為經(jīng)紗的1#~4#織物和以70/30絹絲/殼聚糖混紡紗為經(jīng)紗的13#~16#的柔順度的整體值,優(yōu)于以90/10、80/20混紡紗為經(jīng)紗的5#~12#織物,這是因為90/10、80/20絹絲/殼聚糖混紡紗的初始模量略大于純絹絲及70/30絹絲/殼聚糖混紡紗[16],故織物剛度大,柔順度差。所以,在織物中加入殼聚糖纖維的不利于提高織物的柔順度,絹絲/殼聚糖混紡織物不適宜制作對柔順感要求高的服裝。
圖3 絹絲/殼聚糖混紡織物的柔順度Fig.3 Suppleness value of spun silk/chitosan blended fabrics
2.2.4 織物的豐滿度
豐滿度是指面料蓬松感,既有壓縮彈性又伴有溫暖的手感[17]??椢锏呢S滿度值如圖4所示,純絹絲織物的豐滿度值與混紡織物差異不大,介于6~7.1,15種混紡織物的豐滿度平均值為6.4,與純絹絲織物接近(6.5)。殼聚糖質(zhì)量百分數(shù)9%的4#織物的豐滿度優(yōu)于其他織物,這主要是因為4#織物的MIU值及WC值均高于其他織物。而由式(4)可知,MIU、WC對豐滿度值的影響系數(shù)較大,且與豐滿度呈正相關(guān)關(guān)系。實驗結(jié)果表明,殼聚糖纖維的質(zhì)量百分數(shù)對織物豐滿度值影響不大。
圖4 絹絲/殼聚糖混紡織物的豐滿度Fig.4 Fullness value of spun silk/chitosan blended fabrics
2.2.5 織物的滑爽度
織物的滑爽度是來源于粗硬纖維或強捻紗的手感,主要是表面手感[17]。由式(5)可知,影響織物滑爽度值的最主要因素為MMD值及G值,其中與MMD值呈正相關(guān)關(guān)系與G值呈負相關(guān)關(guān)系。圖5所示為織物的滑爽度值,混紡織物的滑爽度總體上均優(yōu)于純絹絲織物,最高值為2.6。除純絹絲織物和殼聚糖質(zhì)量百分數(shù)為3%的2#混紡織物外,其他織物的滑爽度值在1.8±0.5之間波動。隨著殼聚糖質(zhì)量百分數(shù)增加,織物的滑爽度沒有明確的變化規(guī)律。但是仔細分析可以發(fā)現(xiàn):以混紡紗為經(jīng)紗的5#~16#織物的滑爽度整體優(yōu)于以純絹絲為經(jīng)紗的1#~4#織物。這是因為滑爽度不僅與織物的剪切剛度、摩擦系數(shù)均方值有關(guān),也與平均摩擦系數(shù)MIU及SMD值密切相關(guān),還與紗線表面的光潔度、織物緊度有關(guān)。結(jié)合式(5)可知,MMD對于滑爽度值的影響系數(shù)高于SMD及MIU,而2#織物的MMD值最小,同時2#織物的蓋覆緊度低于1#織物[16],所以2#織物滑爽度差于其他織物。1#~16#織物的經(jīng)緯密相同,且經(jīng)密大于緯密,所以影響織物滑爽度的因素主要為經(jīng)紗組成成分,混紡紗線表面毛羽少,使得織物更為滑落、挺爽[19],故以純絹絲為經(jīng)紗的1#~4#織物的滑爽度整體值低于其他以混紡紗為經(jīng)紗的試樣。因此,殼聚糖纖維的加入有助于改善織物的滑爽度。
圖5 絹絲/殼聚糖混紡織物的滑爽度Fig.5 Smoothness value of spun silk/chitosan blended fabrics
2.2.6 織物的絲鳴感
絲鳴感是絲織物特有手感,具有絲鳴感的面料酥松滑爽[17]。圖6所示各試樣的絲鳴感值表明,絹絲/殼聚糖混紡織物的絲鳴感值比純絹絲織物好得多,15種混紡織物的絲鳴感均大于4.0,平均值達到4.3,比純絹絲織物高16%。這說明并不只是真絲織物才有好的絲鳴感,殼聚糖纖維的加入可在一定程度上提高織物的絲鳴效果,并且有隨著殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)的增加而遞增的趨勢,其中以殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)為10%~20%時效果較好。
圖6 絹絲/殼聚糖混紡織物的絲鳴感Fig.6 Scroopy of spun silk/chitosan blended fabrics
以殼聚糖纖維和絹絲為原料,采用絹紡工藝紡制了三種不同混紡比的絹絲/殼聚糖混紡紗,并以純絹絲及三種混紡紗為原料,通過經(jīng)緯紗線的合理組合,設計加工了15種殼聚糖纖維質(zhì)量百分數(shù)在3%~30%的混紡織物及對照試樣純絹絲織物。對織物手感相關(guān)指標的測定結(jié)果表明:殼聚糖纖維的加入可以提高織物抵抗拉伸變形和剪切變形的能力,以及面料表面的光滑度改善,但是織物的抗彎剛度增加,柔軟性下降,而織物的壓縮性能沒有顯著變化。與女士輕薄型外衣面料密切相關(guān)的6項基本手感風格值的計算結(jié)果表明:絹絲/殼聚糖混紡織物的硬挺度和平展度優(yōu)于純絹絲織物,加入殼聚糖纖維可以改善絹絲織物的硬挺度和平展度,并且在殼聚糖纖維的質(zhì)量百分數(shù)低于16%時,織物的硬挺度和平展度值有逐漸增加的趨勢;織物的滑爽度值總體較低,在1.8±0.5之間波動,以混紡紗為經(jīng)紗的織物的滑爽度整體優(yōu)于以純絹絲為經(jīng)紗的織物;混紡織物的絲鳴感平均值達到4.3,比純絹絲織物高16%,殼聚糖纖維的加入提高了織物的絲鳴效果,并且以殼聚糖質(zhì)量百分數(shù)為10%~20%時效果較好。作為輕薄型女士外衣面料,絹絲/殼聚糖混紡織物在硬挺度、平展度、豐滿度、絲鳴感方面的效果較好,柔順度和滑爽度較差,同時,經(jīng)緯均采用混紡紗的效果優(yōu)于經(jīng)紗采用純絹絲,殼聚糖纖維的混紡比值15%±5%時較好。
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Hand feeling style of spun silk/chitosan blended fabric
ZHU Man1, PAN Zhijuan1,2, WANG Jigen3, ZHAO Ruizhi3
(1.College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, China; 2.National Engineering Laboratory for Modern Silk, Suzhou 215123, China; 3.Jiangsu Dasheng Group Co., Ltd., Nantong 226002,China)
Spun silk and chitosan fiber were blended to fabricate spun silk / chitosan blended yarn with three blending ratios (90/10 and 80/20 and 70/30) by silk spinning technology. The silk/chitosan blended yarn and pure spun silk were used as warp and weft yarn to design and weave 16 fabrics. The 16 mechanical properties about fabric hand feeling were measured at low stress with KES-FB-AUTO fabric style instrument. Six basic style values (stiffness, flatness, suppleness, fullness, smoothness and scroopy) were calculated by Kawabata formula of women’s fine dress fabrics. The results reveal that compared with a pure spun silk fabric, spun silk/chitosan blended fabrics have higher stiffness, flatness, smoothness and scroopy, but lower suppleness, and the fullness differs little.
chitosan fiber; spun silk fabric; blending ratio; mechanical property; hand feeling style
10.3969/j.issn.1001-7003.2017.04.005
206-05-09;
2017-03-14
江蘇省高校優(yōu)勢學科建設工程二期項目(蘇政辦發(fā)〔2014〕37號);南通市大生集團紡織新材料協(xié)同創(chuàng)新研究院資助項目(CP42014001);南通市科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化計劃項目(GY22015041)
朱曼(1989-),女,碩士研究生,研究方向為新型面料的研究與開發(fā)。通信作者:潘志娟,教授,zhjpan@suda.edu.cn。
TS145.6
A
1001-7003(2017)04-0023-08 引用頁碼:041105