棉/中空尼龍長(zhǎng)絲包芯紗織物開發(fā)及性能研究

　，，邢莉，，　

(江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, a.紡染工程學(xué)院；b.江蘇省先進(jìn)紡織工程技術(shù)中心，江蘇南通　226001)

尼龍長(zhǎng)絲在紡織產(chǎn)品開發(fā)中已有很多應(yīng)用，有加工為涼感尼龍長(zhǎng)絲制取針織物[1]、有單獨(dú)使用尼龍長(zhǎng)絲制取輕質(zhì)高密織物[2]、有與棉竹節(jié)紗交織制取府綢[3]、也有以其做芯絲外包短纖紡成包芯紗制取織物[4-5]，但是將中空尼龍長(zhǎng)絲作為芯絲紡制棉/中空尼龍長(zhǎng)絲包芯紗，再進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)并對(duì)性能進(jìn)行研究的報(bào)道較少。

基于開發(fā)一種具有吸聲特性復(fù)合型紡織新產(chǎn)品的需要，設(shè)計(jì)紡制了線密度14.5 tex、捻系數(shù)300的棉/中空尼龍長(zhǎng)絲包芯紗，以該紗為基礎(chǔ)制取了一種機(jī)織物，對(duì)機(jī)織物的吸聲性能以及影響織物實(shí)際使用的透氣、彎曲、撕破、熱阻等性能進(jìn)行了測(cè)試和分析，為后續(xù)進(jìn)一步深入進(jìn)行系列化產(chǎn)品開發(fā)和性能研究奠定基礎(chǔ)。

1　紗線基本性能

紡制棉/中空尼龍長(zhǎng)絲包芯紗(下文簡(jiǎn)稱包芯紗)所用的中空尼龍長(zhǎng)絲牌號(hào)為28T12-2H9B，中空度25%，由日本東麗株式會(huì)社生產(chǎn)，規(guī)格為2.8 tex/12根，其斷裂強(qiáng)度經(jīng)測(cè)試為46.3 cN/tex，斷裂伸長(zhǎng)率為31.9%。圖1和圖2分別為所用長(zhǎng)絲和包芯紗的橫截面形態(tài)。在研究中為了對(duì)比，同期紡制了設(shè)計(jì)線密度14.5 tex、捻系數(shù)為340的純棉紗。表1為所紡兩種紗的基本性能。

圖1　中空尼龍長(zhǎng)絲橫截面切片(×1 000)

圖2　包芯紗橫截面切片(×1 000)

項(xiàng)目14.5 tex包芯紗(織物1)14.5 tex純棉紗(織物2)實(shí)際線密度/tex15.1514.64單紗斷裂強(qiáng)度/(cN·tex-1)13.013.6單紗斷裂伸長(zhǎng)率/%6.25.1實(shí)際捻度/(捻·(10 cm)-1)74.686.2實(shí)際捻系數(shù)290330

2　織物設(shè)計(jì)與試織

織物采用平紋組織，經(jīng)緯密度394×315根/10 cm，幅寬40 cm，在南通三思機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的Y300S型自動(dòng)劍桿織樣機(jī)上織造而成，分別織造了經(jīng)緯紗均采用包芯紗的織物1和經(jīng)緯紗均采用純棉紗用以對(duì)比的織物2。下機(jī)后的織物1實(shí)際經(jīng)緯密度為382×345根/10 cm，織物2實(shí)際經(jīng)緯密度為388×346根/10 cm。

3　測(cè)試與分析

3.1　織物性能測(cè)試

圖3為吸聲性能測(cè)試示意圖，測(cè)試所用SW230系列阻抗管為北京聲望聲電技術(shù)有限公司生產(chǎn)。對(duì)所制取的織物進(jìn)行了吸聲性能測(cè)試，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18696.2—2002《聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測(cè)量 第2部分 傳遞函數(shù)法》進(jìn)行，測(cè)試時(shí)將織物裁剪為直徑8 cm的圓形試樣。

圖3　阻抗管測(cè)試吸聲系數(shù)示意

表2為織物撕破、透氣、彎曲、熱阻性能測(cè)試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、所用測(cè)試設(shè)備及裁剪尺寸。此外還測(cè)試了織物的平方米質(zhì)量，純棉織物為124.3 g/m2，中空織物為128.6 g/m2。

表2　織物性能測(cè)試要求

3.2　結(jié)果分析

3.2.1吸聲性能分析

圖4為織物的吸聲性能測(cè)試結(jié)果，從圖4中可以看出由純棉紗制取的織物2具有一定的吸聲性能，吸聲系數(shù)大于0.2的有效頻率范圍為2 300～2 500 Hz[6]，在該范圍內(nèi)各點(diǎn)的平均吸聲系數(shù)為0.241，并在2 500 Hz處吸聲系數(shù)達(dá)到峰值為0.286。這是由于棉纖維本身為中空結(jié)構(gòu)，含有一定靜止空氣，因此織物2基于所含靜止空氣的摩擦和黏滯作用，空氣與纖維之間的振動(dòng)摩擦作用，以及紗線之間、纖維之間的振動(dòng)摩擦作用耗能而具有一定的吸聲性能。

由包芯紗制取的織物1其吸聲性能自1 000 Hz起開始優(yōu)于織物2，有效頻率范圍為1 900～2 500 Hz，在該范圍內(nèi)各點(diǎn)的平均吸聲系數(shù)為0.262，并在2 500 Hz處吸聲系數(shù)達(dá)到峰值為0.339，表明織物1相比織物2具有更優(yōu)的吸聲特性。

圖4　織物吸聲性能

對(duì)于圖4中織物1呈現(xiàn)出優(yōu)于織物2的吸聲性能，結(jié)合圖1、圖2橫截面切片以及表1中紗線的實(shí)際加捻情況，認(rèn)為這是由于采取較低捻度設(shè)計(jì)使得作為包芯紗芯絲的中空尼龍長(zhǎng)絲其中空結(jié)構(gòu)很好的保持，因此所含靜止空氣多于純棉紗，同時(shí)包芯紗的結(jié)構(gòu)相對(duì)純棉紗松散，使得紗線本身纖維相互之間存有較多的空隙也含有更多的靜止空氣。在入射聲波的激發(fā)作用下，織物1所含靜止空氣總體更多，空氣的摩擦、粘滯作用及空氣與纖維之間的振動(dòng)摩擦作用更強(qiáng)，能耗散更多聲波能量，且相對(duì)松散的紗線結(jié)構(gòu)也有利于更好的引起振動(dòng)摩擦而耗能吸聲，由此將入射聲波能量更多的耗散轉(zhuǎn)換為熱能，同時(shí)織物1中尼龍長(zhǎng)絲的導(dǎo)熱系數(shù)高，能很好的將熱能傳導(dǎo)耗散，綜合之下織物1的吸聲性能相比織物2有很大的改善[7-8]。

3.2.2其他性能分析

表3為織物的撕破、彎曲、透氣及熱阻性能。通過(guò)表3中的數(shù)據(jù)可知織物1的撕破強(qiáng)力優(yōu)于織物2，根據(jù)上文對(duì)織物設(shè)計(jì)與試織的描述，結(jié)合表1中的紗線數(shù)據(jù)認(rèn)為這可能是由于織物1所用的包芯紗斷裂伸長(zhǎng)率大于純棉紗，加之包芯紗中的中空尼龍長(zhǎng)絲彈性好表面光滑使得紗線之間摩擦阻力減小，在受到擺錘沖擊時(shí)，瞬時(shí)承受外力作用的紗線根數(shù)相對(duì)越多，同時(shí)所用包芯紗的芯絲斷裂強(qiáng)度高達(dá)46.3 cN/tex，因此雖然包芯紗的拉伸斷裂強(qiáng)度略低于純棉紗，但織物1的撕破強(qiáng)力反而高于織物2[9-10]。對(duì)于織物1的撕破強(qiáng)力也有待于在后續(xù)進(jìn)一步做系統(tǒng)性的研究和分析。

表3　織物的撕破、彎曲、透氣的熱阻性能

從表3中的織物彎曲性能數(shù)據(jù)，可知織物1的經(jīng)緯向彎曲長(zhǎng)度、抗彎剛度均小于織物2，這是織物1紗線芯絲為柔軟的中空尼龍的緣故，其彎曲剛度小于棉纖維，再結(jié)合表1中紗線的加捻數(shù)據(jù)，純棉紗實(shí)際加捻的程度也大于包芯紗，由此純棉紗的剛度大于包芯紗，促使織物2的硬挺度也有增加，織物1相比更加柔軟[11-13]。

表3中織物透氣性能數(shù)據(jù)表明織物2透氣性優(yōu)于織物1。根據(jù)前述吸聲性能的分析，雖然包芯紗的紗線結(jié)構(gòu)相比純棉紗更為松散，然而這兩種織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相同，根據(jù)實(shí)際的經(jīng)緯密度及紗線線密度計(jì)算織物1的總緊度為79.22%，織物2的總緊度為77.01%，因此織物1的緊度更大使得織物空隙相對(duì)較小，同時(shí)根據(jù)圖2紗線橫截面切片，織物1中的中空尼龍長(zhǎng)絲相比棉纖維的腰圓形其橫截面結(jié)構(gòu)更為規(guī)整，綜合之下導(dǎo)致織物1的透氣性相比更差[13-15]。

從表3中的織物熱阻數(shù)據(jù)可以看出織物1小于織物2。雖然織物1中纖維中空結(jié)構(gòu)及松散紗線結(jié)構(gòu)所含的靜止空氣有助于織物熱阻值增加，但是所用的包芯紗芯絲為中空尼龍長(zhǎng)絲，其導(dǎo)熱系數(shù)高，因此總體上織物1熱阻還低于織物2，進(jìn)而能更好的將耗能吸聲轉(zhuǎn)換的熱能消散，也佐證了前述分析中織物1導(dǎo)熱性能更好，有助于改善織物的吸聲性能。

4　結(jié)　論

相比由純棉紗制取的織物2，以中空尼龍長(zhǎng)絲為芯絲制取的棉/中空尼龍長(zhǎng)絲包芯紗制取的織物1具有更優(yōu)的吸聲性能，在2 500 Hz處的吸聲系數(shù)達(dá)到峰值為0.339，其有效頻率范圍在1 900～2 500 Hz，此范圍內(nèi)平均吸聲系數(shù)為0.262。同時(shí)織物1撕破性能、彎曲性能更優(yōu)，且相對(duì)更低的熱阻對(duì)改善織物吸聲性能有益，透氣性相對(duì)較差。