幾種使用環(huán)境對棉織物性能的影響*

江西服裝學(xué)院，江西 南昌 330201

棉織物以其吸濕、透氣、柔軟、舒適及染色性能良好而被消費者青睞，是主要的服裝用面料[1-3]。棉織物的回潮率與斷裂強力直接影響著棉質(zhì)服裝的排汗與耐用性能。目前，很多學(xué)者將超聲波的空化效應(yīng)用在棉織物的上退漿與染色處理上，期望通過超聲波的使用提高棉織物的上退漿與染色效果。因此，超聲波對棉織物吸濕性的影響被提到研究議程上來[4-5]。同時，伴隨著棉織物在服裝領(lǐng)域的大量使用，如何提高不同使用環(huán)境中棉織物的服用性能，擴大棉質(zhì)服裝的使用范圍，也成為了研究的熱門課題。目前，已有學(xué)者模擬出不同的使用環(huán)境，分析棉纖維或棉織物在極端環(huán)境中性能的變化[6-8]。

本文將模擬海水侵蝕、機洗、日光輻照與超聲波處理4種使用環(huán)境，研究經(jīng)不同使用環(huán)境侵蝕、損傷后的棉織物的吸濕性能與力學(xué)性能，以期為新型舒適棉織物的開發(fā)提供參考。

1 試驗部分

1.1 試驗材料及化學(xué)試劑

棉織物(福建翔升紡織有限公司)：經(jīng)、緯紗線密度均為27.9 tex，捻度均為97捻/(10 cm)，經(jīng)紗與緯紗密度分別為108、58根/(10 cm)。

AlCl3·6H2O(河南萬江環(huán)?？萍加邢薰?、H3PO4(萊陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)精細化工廠)、NH3(濟南英出化工科技有限公司)、NaCl(廣州博峰化工科技有限公司)、NaSiO3·9H2O(東莞市喬科化學(xué)有限公司)、CaCl2(壽光學(xué)祥化工有限公司)、MgCl2·6H2O(天津金匯太亞化學(xué)試劑有限公司)、NaHCO3(武漢欣榮化工有限公司)、H3BO3(淄博義弘科技化工有限公司)、MgSO4·7H2O(鈺祥林化工有限公司)、NaBr(壽光德潤化學(xué)有限公司)、KCl(濟南耀輝化工有限公司)、LiNO3(臨沂福德精細化工有限公司)。以上化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 試驗儀器

PTX-FA210電子天平(常州市亨托電子衡器有限公司)、FR-1204恒溫恒濕試驗箱(上海發(fā)瑞儀器科技有限公司)、DHG-9123A/DHG-9123AD高溫烘箱(北京恒泰豐科試驗設(shè)備有限公司)、LG WD-A12411D滾筒洗衣機(LG集團)、CAC-600-6六光源標準對色燈箱(蘇州科晟泰檢測儀器有限公司)、YQ-1006A超聲波清洗器(上海易凈超聲波儀器有限公司)、INSTRON 5582萬能材料試驗機(美國英斯特朗公司)。

1.3 使用環(huán)境的模擬

1.3.1 海水侵蝕

依據(jù)朱正鋒等[9]提出的方案，利用去離子水與化學(xué)試劑配置海水，其中AlCl3濃度為0.013 0 g/L、CaCl2濃度為1.153 0 g/L、MgSO4濃度為3.248 0 g/L、NaCl濃度為26.726 0 g/L、LiNO3濃度為0.001 3 g/L、NH3濃度為0.002 0 g/L、KCl濃度為0.721 0 g/L、NaBr濃度為0.058 0 g/L、H3BO3濃度為0.058 0 g/L、NaHCO3濃度為0.198 0 g/L、NaSiO3濃度為0.003 9 g/L、H3PO4濃度為0.002 0 g/L、MgCl2濃度為2.260 0 g/L。

被測棉織物于35 ℃的配置的海水中分別侵蝕10、30、50、100 h。

1.3.2 機洗

被測棉織物與去離子水按照1∶30的浴比置于LG WD-A12411D滾筒洗衣機中，洗衣機轉(zhuǎn)速為600 r/min，清洗時間分別為10、20、30、50 h。

1.3.3 日光輻照

使用CAC-600-6六光源標準對色燈箱，在色溫為6 500 K、功率為20 W的D65國際標準人工日光的條件下，對棉織物進行輻照處理，輻照時間分別為50、150、300、500、750、1 000 h。

1.3.4 超聲波處理

使用YQ-1006A超聲波清洗器對被測棉織物分別超聲處理1、3、5、7 h，其中水溫35 ℃、超聲波頻率40 kHz、超聲波功率1 200 W。

1.4 織物性能測試

使用環(huán)境處理前，需先對棉織物進行退漿處理，然后用去離子水洗凈，最后置入105 ℃的高溫烘箱中干燥至恒重。

使用環(huán)境處理后，先清洗被測棉織物，再置入105 ℃的高溫烘箱中干燥至恒重待用，再進行吸濕性能與力學(xué)性能的測試。

1.4.1 吸濕性能

參照GB/T 9994—2018《紡織材料公定回潮率》標準，使用PTX-FA210電子天平稱取上述使用環(huán)境處理后待用的棉織物質(zhì)量M0(本文取值為3 g)；然后置入FR-1204恒溫恒濕試驗箱中平衡24 h，稱取平衡后的棉織物質(zhì)量M1(g)；最后，利用式(1)計算出幾種使用環(huán)境處理后的棉織物的回潮率W(%)。每種使用環(huán)境重復(fù)測試5次，結(jié)果取平均值。

(1)

1.4.2 力學(xué)性能

幾種使用環(huán)境處理后待用的棉織物置于標準大氣環(huán)境中再次調(diào)濕24 h；然后沿經(jīng)紗方向剪取長250 mm、寬50 mm的布條試樣，利用INSTRON 5582萬能材料試驗機進行斷裂強力測試。測試時，夾持長度為200 mm，拉伸速度為20 mm/min。每種使用環(huán)境各測試30塊棉織物，測試結(jié)果在剔除異常數(shù)據(jù)后取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 海水侵蝕

圖1和圖2反映了棉織物的回潮率與斷裂強力隨海水侵蝕時間的變化情況，可以看出：棉織物的回潮率隨著海水侵蝕時間的增加而不斷上升，而斷裂強力則隨著海水侵蝕時間的增加而不斷下降。究其原因主要是棉織物在海水的侵蝕作用下：(1)纖維的結(jié)晶度不斷下降，無定形區(qū)比例上升，故吸濕能力增強；(2)紗線上的毛羽量降低，紗線細度也在一定程度上減小，織物緊度下降，致使織物中紗線交織點處阻力減小，紗線捻度降低，故吸濕能力提高；(3)織物緊度下降，孔隙率增加，吸濕性上升。

圖1 棉織物回潮率隨海水侵蝕時間的變化曲線

圖2 棉織物斷裂強力隨海水侵蝕時間的變化曲線

2.2 機洗

圖3和圖4反映了棉織物的回潮率與斷裂強力隨機洗時間的變化情況，可以看出：(1)當(dāng)機洗處理在0～10 h時，棉織物的回潮率隨機洗時間的增加而增加，當(dāng)機洗時間超過10 h后，棉織物的回潮率隨機洗時間的增加而降低；(2)棉織物的斷裂強力隨著機洗時間的增加而下降。

圖3 棉織物回潮率隨機洗時間的變化曲線

圖4 棉織物斷裂強力隨機洗時間的變化曲線

回潮率方面的原因：0～10 h內(nèi)，機洗時間增加，則棉織物緊度降低，紗線捻度下降，紗線毛羽增加，棉織物的回潮率上升；繼續(xù)增加機洗時間，則紗線中的毛羽量不斷減小，棉織物的回潮率下降，且降幅大于因紗線捻度及織物緊度降低而導(dǎo)致的回潮率的升幅。

斷裂強力方面的原因：紗線捻度下降導(dǎo)致纖維間抱合力減小，同時受水的作用，纖維內(nèi)部大分子鏈段發(fā)生滑移，故棉織物的力學(xué)性能下降。

測試還發(fā)現(xiàn)，機洗后的棉織物手感發(fā)硬，舒適性變差，故棉質(zhì)服裝應(yīng)避免長時間的水洗。

2.3 日光輻照

圖5和圖6反映了棉織物的回潮率與斷裂強力隨日光輻照時間的變化情況，可以看出：隨著日光輻照時間的增加，棉織物的回潮率不斷增加，斷裂強力不斷下降。這是由于在氧氣媒介的作用下，日光中的紫外光使棉纖維發(fā)生了光氧降解行為，棉纖維結(jié)晶度降低，無定形區(qū)增加，同時棉纖維細度變小，紗線上強力弱環(huán)增加，紗線捻度與織物緊度降低，纖維抱合力下降，織物組織交織點滑移，故而棉織物的回潮率增加、斷裂強力下降。

圖5 棉織物回潮率隨日光輻照時間的變化曲線

圖6 棉織物斷裂強力隨日光輻照時間的變化曲線

2.4 超聲波處理

圖7和圖8為棉織物的回潮率與斷裂強力隨超聲波處理時間的變化情況，可以看出：隨著超聲波處理時間的增加，棉織物的回潮率增加，而斷裂強力下降。這一方面是由于棉纖維的大分子鏈段在超聲波的空化作用下發(fā)生了斷裂，導(dǎo)致纖維結(jié)晶度下降，無定形區(qū)增多，棉織物的回潮率增加；另一方面棉織物中的紗線捻度與織物緊度降低，故棉織物的回潮率提高。

圖7 棉織物回潮率隨超聲波處理時間的變化曲線

圖8 棉織物斷裂強力隨超聲波處理時間的變化曲線

3 結(jié)論

(1) 棉織物的回潮率隨著海水侵蝕、日光輻照、超聲波處理時間的增加而不斷增加，而機洗時間在0～10 h時，棉織物的回潮率隨機洗時間的增加而增加，超過10 h后，棉織物的回潮率隨機洗時間的增加而降低；

(2) 棉織物的斷裂強力隨海水侵蝕、機洗、日光輻照、超聲波處理的時間增加而持續(xù)降低。

因此，棉質(zhì)服裝在穿著過程中應(yīng)注重使用環(huán)境及養(yǎng)護，以延長服裝的使用壽命。