芳綸/黏膠混紡織物服用舒適性能的模糊綜合評判

逯凱美,尉 霞,朱 悅

(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院,陜西 西安710048)

芳綸由于其良好的阻燃性、化學(xué)穩(wěn)定性成為當(dāng)今高性能防護(hù)織物中應(yīng)用最廣的高性能纖維,但其透氣性、透濕性以及吸濕速干性能都較差[1-5]。黏膠纖維吸濕性好,且有較好的可紡性能,與芳綸混紡,可使織物具有柔軟的手感,良好的蓬松性、懸垂性、吸濕透氣性、耐磨性、布面光潔度和染色性能,遇火炭化不熔滴[6-8]。目前,已有許多研究人員通過將芳綸與黏膠混紡來改善織物的舒適性和服用性。

趙書林等[9]將芳綸、阻燃黏膠纖維進(jìn)行混紡,對比純紡織物,得出混紡織物的阻燃性能更好,提高了紗線的可紡性,并降低了織物的成本。朱月群等[10]將芳砜綸與阻燃黏膠纖維按照不同比例混紡,得出隨著阻燃黏膠比例的增加,混紡紗的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率降低,條干和毛羽有所改善,阻燃性能下降。紀(jì)芳等[11]將芳綸、阻燃黏膠纖維進(jìn)行混紡,經(jīng)過織造及印染后整理工藝,所得織物強(qiáng)力高、柔軟舒適,經(jīng)多次洗滌后不影響阻燃效果,阻燃防護(hù)效果理想。目前,對芳綸/黏膠混紡織物多注重其阻燃性能,舒適性研究較少,且對其性能眾說紛紜、各持己見,這對織物性能的優(yōu)劣評價(jià)造成很大的誤差。

為了對芳綸/黏膠混紡織物性能進(jìn)行客觀的評價(jià),對其舒適性能、服用性能、阻燃性能進(jìn)行了測試,并通過模糊綜合評判法進(jìn)行科學(xué)的分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料

芳綸/黏膠混紡織物(混紡比:50/50)經(jīng)密250根/10 cm,緯密280根/10 cm,克重198.4 g/m2,厚度0.39 mm;純芳綸織物經(jīng)密280根/10 cm,緯密235根/10 cm,克重227.5 g/m2,厚度0.46 mm。2種織物均采用二上一下右斜紋組織。

1.2 測試方法

1.2.1 舒適性能

(1)保溫性 采用YG606D型平板式織物保溫儀(寧波紡織儀器廠),按照GB/T11048-2008測試標(biāo)準(zhǔn),每種織物裁取樣品3塊,尺寸為30×30 cm,保證試樣平整無皺。

(2)透氣性 采用YG461E型數(shù)字式透氣量儀(溫州際高檢測儀器有限公司),按照GB/T5453-1997測試標(biāo)準(zhǔn),保證試樣無破損或受潮。

(3)透濕性 采用FX3150型全自動(dòng)織物透濕量儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照GB/T12704-2009測試標(biāo)準(zhǔn),每種織物取3個(gè)樣品,尺寸為直徑70 mm的圓形。

(4)硬挺度 采用LLY-01B型織物硬挺儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照ZB W04003-87測試標(biāo)準(zhǔn),每種織物經(jīng)緯向各取3塊樣品,樣品尺寸為200×25 mm。

1.2.2 服用性能

(1)懸垂性 采用YG811型織物懸垂性測定儀(寧波紡織儀器廠),按照GB/T 23329-2009測試標(biāo)準(zhǔn),將織物裁成直徑為240 mm的圓形試樣,中心孔為Φ4 mm。

(2)耐皺性 采用YG541E型全自動(dòng)激光織物折皺彈性測試儀(寧波紡織儀器廠),按照GB/T 3819-1997測試標(biāo)準(zhǔn),每種織物在經(jīng)緯向各選取5塊樣品,測試時(shí)將試樣向正面對折。

(3)撕破強(qiáng)度 采用YG033型織物撕破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)(溫州際高檢測儀器有限公司),按照GB/T 3917.1-1997測試標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)、緯向各測試3塊。

(4)拉伸斷裂強(qiáng)度 采用YG(B)026D-500型電子織物強(qiáng)力機(jī)(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照GB/T 3923.1-2013測試標(biāo)準(zhǔn),試樣尺寸大小為50×250 mm,有效夾持長度為100 mm。

(5)頂破強(qiáng)度 采用YG(B)026D-500型電子織物強(qiáng)力機(jī)(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照GB/T 19976-2005測試標(biāo)準(zhǔn),每種織物取3個(gè)樣品,尺寸為直徑60 mm的圓形。

1.2.3 阻燃性能

采用SPO2織物阻燃性能測試儀(溫州際高檢測儀器有限公司),按照GB/T 5455測試標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)緯向每種試樣各取3塊,尺寸大小為300×80 mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 舒適性能

芳綸/黏膠混紡與純芳綸2種織物的舒適性能測試結(jié)果如表1所示。

表1 織物舒適性能測試數(shù)據(jù)

表中:A為芳綸/黏膠混紡織物,B為芳綸織物。A1、A2、A3,B1、B2、B3分別為2種織物的3次試驗(yàn)結(jié)果。

由表1可得出:芳綸/黏膠混紡織物的保暖性、透氣性、透濕性、導(dǎo)水性均優(yōu)于芳綸織物,硬挺度較大,手感硬。這是因?yàn)榉季]/黏膠織物的經(jīng)緯密度、克重、厚度較小,且黏膠纖維為皮芯結(jié)構(gòu),截面呈不規(guī)則的鋸齒形,結(jié)構(gòu)中空隙含量較大,結(jié)晶度和取向度均較低,在和芳綸纖維混紡時(shí),可改善芳綸織物保溫性差、不透氣、導(dǎo)水吸濕性差的缺點(diǎn)。

2.2 服用性能

芳綸/黏膠混紡與純芳綸2種織物的服用性能測試結(jié)果如表2所示。

表2 織物服用性能測試結(jié)果

由表2可得出:芳綸/黏膠織物的懸垂性、耐皺性、撕破強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力均比芳綸織物要差。這是因?yàn)榉季]呈剛性鏈大分子結(jié)構(gòu),分子取向度和纖維結(jié)晶度高,鏈段排列規(guī)則,分子間還有很強(qiáng)的分子間氫鍵、高度伸直的剛性鏈構(gòu)象、高結(jié)晶度、高度有序的微纖結(jié)構(gòu)等,因此,芳綸織物相較于芳綸/黏膠織物初始模量高,回彈性好,具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

2.3 阻燃性能

2種織物的阻燃性能測試結(jié)果如表3所示。

表3 織物阻燃性能測試數(shù)據(jù)

由表3可得出:芳綸/黏膠織物的損毀長度大于芳綸織物的損毀長度。損毀長度越小表示織物的阻燃性能越好,因此芳綸織物的阻燃性能優(yōu)于芳綸/黏膠混紡織物。

6個(gè)試樣續(xù)燃和陰燃時(shí)間均為0,損毀長度也≤100 mm。GA 10-2002《消防員滅火防護(hù)服》中對外層阻燃面料性能規(guī)定,外層面料應(yīng)滿足損毀長度≤100 mm,續(xù)燃時(shí)間≤2 s,無熔融無滴落現(xiàn)象。垂直燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這2種織物的阻燃性能均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3 模糊綜合評判

3.1 因素集和評判集的確定

選定芳綸織物試樣性能的綜合評價(jià)指標(biāo)集U={U1,U2,…,U10}={保溫性,透氣率,透濕量,抗彎剛度,懸垂系數(shù),折痕回復(fù)角,撕破強(qiáng)力,斷裂強(qiáng)力,頂破強(qiáng)力,損毀長度},以2種織物的6次試驗(yàn)結(jié)果為評價(jià)對象集,V2={1,2,3,4,5,6}。相關(guān)測試結(jié)果見表1～表3。

3.2 模糊評判矩陣R的建立

隸屬度r反映的是某一個(gè)性能測試值在該項(xiàng)指標(biāo)值域內(nèi)的隸屬程度,因此rij∈[0,1]。測試的10項(xiàng)性能中,保溫性、透氣性、透濕性、抗彎剛度、折痕回復(fù)角、撕破強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力數(shù)值是越大越好,懸垂系數(shù)和損毀長度是越小越好。本文分別采用公式(1)和(2)模型對r取值,計(jì)算出的結(jié)果即綜合評級矩陣R[12]。

公式(1)是對測試數(shù)據(jù)越小越好的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算的隸屬度r模型,而公式(2)則是對數(shù)據(jù)越大越好的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算的。其中rij為R的元素,Xij為第j塊試樣,第i項(xiàng)指標(biāo)的測試值;Ximax為第i項(xiàng)指標(biāo)測試值中的最大值;Ximin為第i項(xiàng)指標(biāo)測試值中的最小值。

將表中的測試結(jié)果,按照相應(yīng)的取值計(jì)算方式代入到公式(1)、(2)中,計(jì)算出的結(jié)果即綜合評級矩陣R。

3.3 權(quán)重分配集M

權(quán)重的取值越大,說明該項(xiàng)指標(biāo)對織物性能影響越大。因此要結(jié)合織物面料實(shí)際使用情況,以及每項(xiàng)指標(biāo)在該面料使用過程中影響程度的大小,確定權(quán)重值的大小。權(quán)重值越大說明該項(xiàng)指標(biāo)對織物面料的使用情況影響越大,反之則越小。權(quán)重值的取舍是很復(fù)雜的,目前使用較多的是主觀權(quán)重法,即依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值而確定權(quán)重[13]。根據(jù)兩類織物面料在服裝中的用途和經(jīng)驗(yàn)值、廣泛調(diào)差確定權(quán)重值分配如下:

3.4 綜合評價(jià)向量N

將R和M帶入公式(3)中可得N:

3.5 綜合評價(jià)

歸一化的數(shù)值越大,說明越接近期望值,該項(xiàng)性能就越好。由計(jì)算的結(jié)果可以得出如表4結(jié)論:

表4 2種織物綜合性能模糊評價(jià)結(jié)果

由表4可知,A、B兩者的差值為0.136 7,A類織物的綜合性能要好于B類織物。

在防護(hù)服應(yīng)用中,芳綸/黏膠混紡織物的穿著舒適性能較優(yōu),服用性能及阻燃性能,效果不如芳綸織物好,但在滿足防護(hù)服阻燃性的必要條件下,從綜合性能來看,混紡織物性能更加優(yōu)良。

4 結(jié)語

測試了芳綸織物和芳綸/黏膠混紡織物的舒適性能、服用性能和阻燃性能,得出芳綸/黏膠混紡織物的穿著舒適性較優(yōu),但服用性、阻燃性不如芳綸織物好,采用模糊綜合評判方法客觀全面地評價(jià)了芳綸/黏膠混紡織物與芳綸織物在舒適性、服用性和阻燃性上的優(yōu)劣,從評價(jià)結(jié)果來看,芳綸/黏膠混紡織物優(yōu)于芳綸織物。因此,在滿足防護(hù)服面料對阻燃性能要求的前提下,芳綸/黏膠混紡織物的綜合性能較為優(yōu)良。