遠紅外抗紫外面料的開發(fā)

陳桂香,尹 力,周 瑞,顧晨懿,江舜航

(江蘇工程職業(yè)技術學院,江蘇 南通226007)

功能保健已成為紡織新產品開發(fā)的趨勢[1],服飾、家紡面料的設計與生產顯得尤為突出。在原料選擇方面,選取棉與新型功能保健類纖維混紡開發(fā)新型面料是新產品開發(fā)的一種行之有效的方法。

太極石是一種天然的稀有矽晶石英礦,主要成分為Si O2,并含有鍺、鉀、鈦等微量金屬礦物元素,具有優(yōu)異的遠紅外線輻射性能(遠紅外發(fā)射率達91.7%~93.36%)以及抗紫外線和抗菌等功能[2-3]。納米狀態(tài)下將太極石粉末與滌綸纖維、黏膠纖維、錦綸纖維共混,目前可制得滌綸基太極石短纖維、黏膠基太極石短纖維、錦綸基太極石長絲等。

選取精梳棉及滌綸基太極石短纖維,并通過新合成的轉光劑處理,開發(fā)了遠紅外抗紫外功能紡織品,具有加快人體微循環(huán),提升新陳代謝、改善睡眠、防紫外、抗菌等功效。

1 小樣試織

以1.33 dtex×38 mm滌綸基太極石短纖維、精梳棉為原料,試紡14.7 tex 0/100、30/70、50/50、70/30、100/0五類不同混紡比的太極石滌綸/棉紗線。分別以這五類紗線為經緯紗,依據新型紗線的特性,優(yōu)化漿紗、織造生產工藝,選取平紋為基礎的接結雙層組織(“上接下”接結法),在SGA598型全自動劍桿織樣機上(江陰通源紡機有限公司)試織小樣5塊。下機后測得坯布幅寬28 c m,坯布經密850根/10 c m,坯布緯密276根/10 c m。

2 后整理

2.1 退漿

采用酶退漿法,室溫加料,升溫至65℃,保溫40 min,再升溫至90℃,保溫10 min,然后熱水清洗、冷水清洗,出缸,脫水,展幅。

酶退漿處方:α-淀粉酶2 g/L,食鹽2 g/L,滲透劑1 g/L,p H值6.0~6.5,浴比1∶5[4-5]。

2.2 抗紫外整理

2.2.1 整理劑

轉光劑甲(α-噻吩三氟乙酰丙酮、碳酸銪、鄰菲羅啉,按摩爾比3∶1∶1混合,粉末狀);

轉光劑乙(無水乙醇中α-噻吩三氟乙酰丙酮、氯化銪、鄰菲羅啉按摩爾比3∶1∶1混合,水體溶液);

轉光劑丙(十二烷基硫酸鈉、碳酸銪按摩爾比4∶1混合,粉末狀);

轉光劑丁(8-羥基喹啉、碳酸銪按摩爾比4∶1混合制,粉末狀);

氨水(NH3·H2O,上海信科化學試劑公司,分析純)。

2.2.2 儀器

D-8401型多功能直流電動攪拌器(天津華興偉業(yè)實驗儀器有限公司);

Rapid型軋車(廈門東亞機械有限公司);

Rapid型焙烘機(廈門東亞機械有限公司);

KQ-250DE型數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);

BS224S型電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司);

UV-2550型紫外分光光度計(Shimadzu,Japan);

Nicolet5700型紅外光譜分析儀(美國PE公司);

Q/GHSC1571-92精密p H試紙(上海三愛思試劑有限公司);

HB902紫外線透過率測試儀(浙江杭州贊成機電科技開發(fā)中心);

DATACOL OR SF-600分光光度計(美國DATACOLOR公司)。

2.3 試樣前處理

取少量測試樣按浴比1∶30,浸入濃度為1%的平平加O溶液,溶液溫度設置為30℃,浸潤15 min后取出待用。

2.4 不同整理工藝處理

取轉光劑甲0.15 g,加水至150 ml,在直流電動攪拌器上以1 000 r/min的轉速進行高速攪拌,使轉光劑完全溶解。將試樣3裁剪成直徑4 c m的圓形,取三組,每組3塊,按照浴比1∶30,在上述溶液中浸泡10 min(磁力棒快速攪拌),對三組試樣分別作如下整理:自然晾干、焙烘(Rapid型焙烘機中100℃焙烘3 min)、浸軋(Rapid型軋車二浸二軋,室溫20℃,軋液率90%),冷卻至常溫,待測。

2.5 不同轉光劑處理

取試樣3四組,每組3塊,分別在1 g/L的轉光劑甲、乙、丙、丁溶液中浸泡10 min,100℃焙烘3 min,冷卻至常溫,待測。

2.6 不同轉光劑濃度處理

取試樣3五組,每組3塊,在濃度分別為0.5、1、1.5、2、2.5 g/L的轉光劑乙溶液中浸泡10 min,100℃焙烘3 min,冷卻至常溫,待測。

3 性能檢測

3.1 遠紅外性能

在遠紅外輻射溫升測試儀上測定,通過遠紅外發(fā)射率及遠紅外輻射溫升2個指標來評價。

檢測標準:GB/T 30127-2013《紡織品 遠紅外性能的檢測和評價》。

檢測儀器:DR915 W紡織品遠紅外輻射溫升測試儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)。

測試條件:恒溫恒濕。

測試方法:直徑不小于60 mm的發(fā)射率和溫升試樣各三組,記錄每組試樣的遠紅外發(fā)射率值及試樣初始溫度、試樣輻射30 s時的表面溫度。

測試結果見表1。

表1 試樣遠紅外性能測試結果

國家推薦性標準GB/T 30127-2013《紡織品 遠紅外性能的檢測和評價》中對紡織品遠紅外性能作了規(guī)定:對于一般樣品,若試樣的遠紅外發(fā)射率不低于0.88,且遠紅外輻射溫升不低于1.4℃時,樣品具有遠紅外性能。依據此標準,判斷試樣3、4、5均具有遠紅外性能。試樣1不含滌綸基太極石纖維,試樣2含量較小,僅為30%,測試所得的遠紅外發(fā)射率及輻射溫升都低于標準要求值,因此判斷試樣1、2不具備遠外紅性能。從成本及穿著舒適性的角度考慮,試樣3獲得了織物具備遠紅外性能時的最佳混紡比,即50%。因此以下抗紫外測試時均選取遠紅外性能最佳混紡比50%的試樣3為例。

3.2 抗紫外性能

3.2.1 測試條件與方法

使用織物紫外測試儀,測定波長280~400 n m范圍的光線透過率和織物防紫外系數UPF,透過率越小、UPF值越大,紫外線防護效果越好。

檢測標準:GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外性能的評定》。

檢測儀器:HB902紫外線透過率測試儀(浙江杭州贊成機電科技開發(fā)中心)。

測試條件:恒溫恒濕。

測試方法:取直徑4 c m的測試樣,測得紡織品紫外線防護系數(UPF),紫外線透過率T(UVA)、T(UVB),測試結果保留兩位小數,每塊試樣測試3次,取平均值。

標準規(guī)定,當樣品的UPF>40,且T(UVA)AV<5%時,可稱為“防紫外線產品”。

3.2.2 測試結果與討論

(1)整理工藝對織物抗紫外效果的影響

配制轉光劑甲溶液濃度1 g/L,分別測試試樣3在自然晾干、焙烘以及浸軋3種整理工藝條件下織物抗紫外系數UPF值及紫外線透過率,測試結果見表2。

表2 測試結果表明,經1 g/L的轉光劑甲處理,3種整理工藝下,織物紫外線防護系數均大于40,紫外線透過率T(UVA)均小于5%,都具有抗紫外性能,但不同整理工藝時,UPF值存在顯著差異。焙烘整理時,織物的紫外線防護系數最大,抗紫外效果最佳。

表2 不同整理工藝下的抗紫外效果

(2)不同轉光劑對織物抗紫外效果的影響

試樣3分別經1 g/L的4種轉光劑溶液處理后,焙烘整理測得紫外線防護系數UPF值,測試結果如圖1所示。

圖1 測試結果表明,經1 g/L的轉光劑甲、乙、丙、丁整理后試樣3都具備抗紫外性能,其中轉光劑乙的效果最為突出,這是因為轉光劑乙區(qū)別其他3種粉末狀轉光劑,它是經過液相合成法配制而成的無水乙醇的水體溶液。稀土配合物在乙醇中的溶解性較好,當該液相體系加入到水中后,由于乙醇與水具有相似相溶性,因而在水中的溶解分散性較好,因此轉光劑在水中分散性的程度決定了整理后織物抗紫外性能的優(yōu)劣。

(3)轉光劑濃度對織物抗紫外效果的影響

試樣3在轉光劑乙不同濃度下經焙烘整理后,測得紫外線防護系數UPF值如圖2所示。

圖2 測試結果表明,當轉光劑濃度增加時,測得的UPF值呈現先上升再逐漸下降的趨勢,紫外線透過率T的變化趨勢則相反。在1.5 g/L時UPF值達到最大(109.7),紫外線透過率最小(0.5%)。隨著轉光劑濃度的增加,試樣上單位面積內的轉光劑含量增加,織物抗紫外效果逐漸增加,但當增加到某個臨界值(1.5 g/L)之后,隨著濃度的增大,轉光劑在水中分散時,分子無規(guī)則運動相互碰撞的機會增多,粒子間的靜電斥力削弱而發(fā)生團聚,轉光劑在水中的分散性變差[6-7],因此抗紫外效果逐漸變差。通過試驗得知,為了獲得最佳的抗紫外效果,轉光劑乙的最佳濃度為1.5 g/L。

圖2 不同濃度下的抗紫外效果

4 結語

(1)以滌綸基太極石短纖維及精梳棉為原料,試紡了5種不同混比的紗線;

(2)選用平紋為基礎的接結雙層組織,優(yōu)化部分生產工藝,制得不同混紡比的5種試樣;

(3)對測試樣進行退漿及抗紫外整理,優(yōu)化試驗方案,逐步試驗,最終獲得了抗紫外遠紅外效果的最佳工藝,即:太極石滌綸/棉混紡比50/50;無水乙醇配合物轉光劑乙,轉光劑濃度1.5 g/L,并采用焙烘整理工藝。通過這樣優(yōu)化設計后,試樣的遠紅外發(fā)射率0.9,遠紅外輻射溫升1.5℃,紫外線防護系數UPF值達109.7,紫外線透過率0.5%。