U形滌綸長(zhǎng)絲新產(chǎn)品的開發(fā)與分析

馮嘉琳、柯寶珠,上海工程技術(shù)大學(xué)服裝學(xué)院

U形滌綸長(zhǎng)絲新產(chǎn)品的開發(fā)與分析

馮嘉琳、柯寶珠,上海工程技術(shù)大學(xué)服裝學(xué)院

U形滌綸長(zhǎng)絲是一種新型異形截面纖維，其截面與Coolbst纖維的H形截面類似。這種截面的纖維具有良好的芯吸效應(yīng)，其織物能快速吸收人體皮膚的濕氣與汗水，并迅速擴(kuò)散到外界，從而保證皮膚的干爽舒適。本文利用U形截面纖維長(zhǎng)絲開發(fā)了一些新型針織面料，并對(duì)其透氣性、透濕率、芯吸高度、回潮率和散濕率幾個(gè)濕舒適性指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試與分析，通過與普通滌綸面料、純棉面料和純PTT面料進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)新開發(fā)的U形纖維長(zhǎng)絲面料具有更好的濕舒適性能。

U形滌綸長(zhǎng)絲；針織面料；濕舒適性

異形截面纖維具有吸水性的特征，是因?yàn)槔w維內(nèi)部有微孔，使得水分容易進(jìn)人纖維間，或者纖維表面有溝槽，為水分遷移提供通道，從而具有有良好的吸水性[1-3]。U形滌綸長(zhǎng)絲[4]是中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工總廠與東華大學(xué)材料學(xué)院合作開發(fā)的一種新型異形截面長(zhǎng)絲。該纖維具有較高的比表面積，表面有溝槽，截面成U形，與Coolbst纖維的H形截面有相似之處。其U形截面改善了織物的蓬松感、光澤度和手感，同時(shí)因其表面有溝槽可形成芯吸效應(yīng)，使纖維能迅速有效的吸收皮膚表面的濕氣與汗水，并擴(kuò)散、傳遞到外層，從而大大提高了皮膚的干爽舒適感。尤其是大運(yùn)動(dòng)量后，不會(huì)出現(xiàn)衣服濕透而產(chǎn)生冰涼黏身的感覺，因透濕透氣性好，也不會(huì)產(chǎn)生悶熱感，是制作運(yùn)動(dòng)服裝的理想面料。

1 差別化U形截面滌綸長(zhǎng)絲的開發(fā)

差別化U形截面滌綸長(zhǎng)絲是通過U形噴絲板在在一定的紡絲生產(chǎn)工藝條件下獲得的近似U形截面的纖維。

1.1 U形噴絲板示意圖

生產(chǎn)U形纖維的首要條件是需要設(shè)計(jì)和加工噴絲板。噴絲板的設(shè)計(jì)不僅涉及噴絲板機(jī)械加工的可能性和噴絲板的使用性能，更主要的是必須滿足可紡性以及紡絲穩(wěn)定性和最終產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

具體實(shí)施就是將具有數(shù)個(gè)不連續(xù)的直線或曲線狹縫設(shè)計(jì)組合在一起，形成一個(gè)U形噴絲孔，使得從這些組合狹縫中擠出的高聚物熔體在固化前因發(fā)生空口脹大效應(yīng)而黏連在一起，由此熔體在冷卻固化后便獲得了“U”字形截面的纖維。通過調(diào)整噴絲板孔尺寸，如孔形、狹縫長(zhǎng)度、狹縫寬度等，可以改變纖維異形度的大小。U形噴絲板示意圖如圖1所示，噴絲微孔放大示意圖如圖2所示,高度C=0.3mm、寬度B=0.3mm、孔槽寬度A=0.06mm。

圖1 噴絲板示意圖

圖2 噴絲微孔放大示意圖

1.2 U形纖維截面圖

圖3是用哈氏切片機(jī)獲取的POY（預(yù)取向絲）產(chǎn)品截面圖。從圖中可以看到，我們所設(shè)計(jì)的U形噴絲板在一定的紡絲生產(chǎn)工藝條件下可獲得近似U形的截面圖。圖4是U形纖維的縱向圖，從圖中明顯的可以看出U形纖維的溝槽。

圖3 U形纖維截面圖

圖4 U形纖維縱向圖

1.3 U形纖維性能

由于纖維的截面形狀與纖維的特性密切相關(guān)，借助于纖維截面形狀的改變可獲得人們所需要的各種特性。原絲截面形狀對(duì)紗線的芯吸性影響較為顯著，試驗(yàn)表明“H”形截面原絲芯吸性優(yōu)于五葉形，而“T”形截面原絲的紗線芯吸性最差。U形截面形態(tài)與H形有很大的相似性，因此U形截面原絲也具有較好的芯吸性能。

圖5和圖6是利用德國(guó)制造的接觸角分析儀得到的U形纖維和“十”字形纖維的芯吸過程示意圖。圖7和8分別是U形截面纖維及“十”字形截面纖維的芯吸高度與芯吸時(shí)間的曲線，從曲線中及芯吸時(shí)間的對(duì)比可以看出U形截面的纖維的芯吸效應(yīng)優(yōu)于“十”字形截面。

圖5 U形纖維的芯吸過程示意圖

圖6 “十”字形纖維的芯吸過程示意圖

圖7 U形纖維芯吸高度隨時(shí)間的變化

圖8 “十”字形纖維芯吸高度隨時(shí)間的變化

2 差別化U形截面滌綸長(zhǎng)絲面料的開發(fā)

2.1 原料與織物組織

以110 dtex/48f U形截面DTY（拉伸變形絲）滌綸長(zhǎng)絲和14.6 tex的棉為原料編織滌蓋棉和棉蓋滌添紗平針組織，并以220 dtex/96f U形截面DTY純滌綸長(zhǎng)絲編織單面平針網(wǎng)眼和雙面凹凸組織。

棉蓋滌織物中將U形滌綸長(zhǎng)絲配置于織物內(nèi)層，而棉紗配置于織物外層，主要利用U形滌綸長(zhǎng)絲良好的導(dǎo)濕性和棉紗良好的吸濕性，使得與皮膚接觸的內(nèi)層U形滌綸在人體出汗時(shí)能迅速將汗液轉(zhuǎn)移至外層面紗上，使之很快蒸發(fā)擴(kuò)散到空氣中，從而達(dá)到吸濕快干的目的。同時(shí)編織滌蓋棉來比較兩種織物的熱濕舒適性能。

2.2 編織機(jī)器

機(jī)型：Terro產(chǎn)I3P154型（2+2）八鎖機(jī)

筒徑：863.6 mm（34"）

機(jī)號(hào)：24G

3 差別化U形截面滌綸長(zhǎng)絲面料熱濕舒適性

3.1 面料的基本參數(shù)

為了更好的研究U形截面滌綸長(zhǎng)絲面料的熱濕舒適性，下面還對(duì)純棉織物、圓形實(shí)心純滌綸織物及“十”字形純PTT織物來做比較。表1是各種試驗(yàn)面料的基本參數(shù)。

表1 試驗(yàn)面料基本參數(shù)

3.2 面料的熱濕舒適性測(cè)試

面料的熱濕舒適性是指人體在激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)服裝對(duì)人體產(chǎn)生的熱及汗氣的排出功能，服裝優(yōu)良的熱濕傳遞性能是維持人體熱平衡，使人感到舒適的重要因素。熱濕舒適性通常包含以下幾個(gè)指標(biāo)：良好的透濕能力和導(dǎo)濕性、優(yōu)良的透氣性和快干性、以及良好的傳熱性能。

以下主要把面料的透氣率、透濕率、芯吸高度、回潮率和散濕率作為評(píng)價(jià)織物濕舒適性的五個(gè)指標(biāo)。透氣率、透濕率、芯吸高度及散濕率越大越好，越有利于織物導(dǎo)濕排汗；回潮率適中較好，太大會(huì)有運(yùn)動(dòng)后的冷感，太小會(huì)有較強(qiáng)的濕悶感。

因?yàn)槊媪虾笳頃r(shí)經(jīng)過柔軟處理，具有一定的表面拒水性，為了研究織物熱濕傳遞效應(yīng)與纖維、紗線、織物結(jié)構(gòu)的關(guān)系，試驗(yàn)前均采用強(qiáng)堿去除有機(jī)硅整理劑。每種面料均采用3塊或以上試樣進(jìn)行試驗(yàn)，取幾塊試樣結(jié)果的平均值作為該面料的試驗(yàn)結(jié)果。

（1）織物透氣率

試驗(yàn)按照GB/T 5453—1997進(jìn)行，試驗(yàn)儀器采用YG461E型電腦式透氣性測(cè)試儀。

試驗(yàn)在恒溫恒濕條件（溫度20℃，相對(duì)濕度65%）下進(jìn)行。

試驗(yàn)條件：試樣有效面積為20 cm2，壓強(qiáng)為100 Pa。

先將試樣（整塊試樣大小約為30 cm×30 cm）放在試驗(yàn)環(huán)境下調(diào)濕平衡24 h。試驗(yàn)開始時(shí)，將試樣夾持在試樣圓臺(tái)上，測(cè)試點(diǎn)應(yīng)避開布邊及折皺處，夾樣時(shí)采用足夠的張力使試樣平整而不變形。為防止漏氣在試樣的低壓一側(cè)墊上墊圈。啟動(dòng)吸風(fēng)機(jī)使空氣通過試樣，調(diào)節(jié)流量，使壓力逐漸接近規(guī)定值1 min后或達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，記錄氣流流量或透氣率。在相同條件下，同一樣品的不同部位重復(fù)測(cè)定至少10次。

（2）織物透濕率

試驗(yàn)按照GB/T12704—1991進(jìn)行，試驗(yàn)儀器采用YG601型織物透濕儀。

試驗(yàn)條件：試驗(yàn)箱內(nèi)溫度38℃，相對(duì)濕度5%，氣流速度：0.5 m/s。

試驗(yàn)試樣：每種面料取直徑為7 cm的試樣各三只。

向透濕杯內(nèi)注入10 mL水，將試樣測(cè)試面向下放置在透濕杯上，裝上墊圈和壓環(huán)，旋上螺帽，再用乙烯膠黏帶從側(cè)面封住壓環(huán)、墊圈和透濕杯，組成試驗(yàn)組合體。

將試樣組合體水平放置在已達(dá)到規(guī)定試樣條件的試驗(yàn)箱內(nèi)，經(jīng)過0.5 h平衡后，按編號(hào)在箱內(nèi)逐一稱重，隨后經(jīng)過1 h試驗(yàn)后，再次按同一順序稱重。

然后按照公式（1）計(jì)算織物的透濕率H。

式中：

H——透濕率（g/m2·24 h）

△m——兩次稱重的質(zhì)量差，精確至0.01 g

A——試樣的有效面積（cm2）

t——兩次稱重的間隔時(shí)間（h）

（3）芯吸高度

試驗(yàn)在恒溫恒濕條件（溫度：20℃，相對(duì)濕度：65%）下進(jìn)行。

試驗(yàn)試樣：每種面料取長(zhǎng)20 cm，寬3 cm的試樣經(jīng)緯向各三只。

先將試樣放在試驗(yàn)環(huán)境中平衡24 h。采用按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作的垂直芯吸試驗(yàn)裝置，將織物試樣上端固定于支架上，下端浸在水溶液中，待0.5 h后，測(cè)量水溶液沿織物上升的高度(cm)。由于一般織物在經(jīng)緯向均存在差異，因而結(jié)果取經(jīng)緯向芯吸高度的平均值。

（4）回潮率

試驗(yàn)按照GB/T6102.2—1985進(jìn)行，試驗(yàn)儀器采用烘箱。

試驗(yàn)試樣：每種面料取大小為20 cm×20 cm的試樣各三只。

試驗(yàn)在恒溫恒濕條件（溫度：20℃，相對(duì)濕度：65%）下進(jìn)行。

將試樣在試驗(yàn)環(huán)境中放置24 h，使之達(dá)到吸濕平衡，并稱重，記錄質(zhì)量為G，在將試樣放置在105℃～110℃的烘箱中干燥一段時(shí)間后，稱得干燥后的質(zhì)量G0，再按照公式（2）計(jì)算織物回潮率W。

式中：

W——紡織材料的回潮率/%G——紡織材料的濕重/gG0——紡織材料的干重/g

（5）散濕率

當(dāng)人體顯汗到達(dá)織物的表面后，將向外界環(huán)境釋放。其放濕排氣能力的大小決定了織物連續(xù)透濕氣的速率，織物的散濕率與纖維的種類關(guān)系密切，也與織物厚度、組織結(jié)構(gòu)以及單位質(zhì)量有關(guān)。

試驗(yàn)試樣：每種面料裁取20×20 cm的試樣各三只。

先將試樣放在試驗(yàn)環(huán)境中（標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：t＝20℃，RH＝65%）平衡24 h；試驗(yàn)開始時(shí)稱取試樣的重量W1；在反面直徑為10 cm的等圓面積上滴注1 g蒸餾水，至表面基本潤(rùn)濕；然后水平放置試樣，稱取質(zhì)量W2；將試樣置于溫度為35℃的恒溫?zé)岚迳希ㄕ嫦蛏希?，環(huán)境溫度：20℃，濕度65%，氣流速度：0.5m/s，散熱10 min后稱取質(zhì)量W3。

再按照公式（3）計(jì)算織物散濕率δ：

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

5種面料的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 5種面料的濕舒適性能

從表2可以看出，織物3和織物4的透氣率遠(yuǎn)高于織物1和織物2的透氣率，織物5的透氣率居中，因?yàn)榭椢?的厚度最厚。也就是說U形滌綸織物有良好的透氣率。

織物3和織物4、織物5的透濕率接近，高于織物1和織物2的透濕率，即U形滌綸織物具有良好的透濕率。

織物4和織物5的芯吸高度遠(yuǎn)高于織物1和織物2的芯吸高度，織物3居中，即U形滌綸織物具有非常好的芯吸性能。

織物4和織物5的回潮率遠(yuǎn)低于織物1的回潮率，稍高于織物2和織物3的回潮率。也就是說U形滌綸織物有適中的回潮率，不會(huì)有運(yùn)動(dòng)后的冷感，也不會(huì)有較強(qiáng)的濕悶感。

織物3和織物4、織物5的散濕率接近，高于織物1和織物2的回潮率，即U形滌綸織物具有很好的快干性能。

4 結(jié)語(yǔ)

U形纖維的織物內(nèi)存在較多的空隙，使織物輕質(zhì)化。U形纖維的比表面積比普通圓形的纖維約大20%，擴(kuò)大了纖維散濕的面積。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，U形滌綸的溝槽所形成的芯吸效應(yīng)，大大提高了織物的導(dǎo)濕性能；因?yàn)榕c皮膚有較小的接觸，也減小了濕感，同時(shí)織物具有易吸快干性能，尤其是在大運(yùn)動(dòng)量后，不會(huì)出現(xiàn)衣服濕透而產(chǎn)生冰涼黏身的感覺，由于排汗去濕透氣性好，也不會(huì)產(chǎn)生悶熱感，具有優(yōu)良的舒適性和衛(wèi)生性，非常適宜于制作運(yùn)動(dòng)服裝材料。

［1］郝應(yīng)超，徐春建.探討幾種異形滌綸長(zhǎng)絲的開發(fā)及應(yīng)用[J].聚酯工業(yè)，2015(3)：37-39.

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Development and Research of New Products of U-shaped Polyester Filament

U-shaped polyester filament is a new type of cross-section fiber,similar to the H-shaped cross-section of Coolbst fiber.The fiber of this kind of section has good wicking effect,and the fabric made of it can quickly absorb human skin moisture and sweat,and quickly spread to the outside to ensure the skin dry and comfort.In this paper,some new knitted fabrics made of the U-shaped polyester filament are developed.And several wet comfort indexes such as air permeability,moisture permeability,wicking height,moisture regain and wetting rate are tested and analyzed.Compared with the normal polyester fabrics,pure cotton fabrics and pure PTT fabrics,it is found that the fabrics made of the U-shaped polyester filament have better wet comfort performance.

U-shaped polyester filament,knitted fabric,wet comfort