基于低熔點(diǎn)纖維針織鞋面的熱收縮性能探討

李順希,許志強(qiáng),岳高升,陳江炳,滕曉波,黃 芽

(1.凱泰特種纖維科技有限公司,浙江 紹興 312071;2.中紡院(浙江)技術(shù)研究院有限公司,浙江 紹興 312071)

近年來(lái),低熔點(diǎn)纖維的開發(fā)與應(yīng)用備受關(guān)注,發(fā)展較為迅速。低熔點(diǎn)纖維是由低熔點(diǎn)原料制得的一種新型功能性纖維,其在較低的加工溫度下即可熔融并具有粘接作用。目前,低熔點(diǎn)纖維主要包括低熔點(diǎn)滌綸、低熔點(diǎn)錦綸和低熔點(diǎn)聚烯烴纖維等。其中,低熔點(diǎn)滌綸是由熔點(diǎn)大約在90～180℃之間的低熔點(diǎn)聚酯制備而成,目前,市場(chǎng)上常見的為熔點(diǎn)在110℃左右的具有皮芯結(jié)構(gòu)的低熔點(diǎn)滌綸纖維[1],其在較低的加工溫度下皮層熔融而芯層仍保持原物理形態(tài)結(jié)構(gòu),冷卻后產(chǎn)生良好的粘結(jié)作用,具有綠色環(huán)保、加工溫度低、粘合迅速、黏結(jié)力強(qiáng)等特點(diǎn),可替代化學(xué)膠黏劑,在仿絲棉、床墊、衛(wèi)生行業(yè)、非織造布、建材及濾材等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景[2-4];低熔點(diǎn)錦綸是由低熔點(diǎn)聚酰胺切片紡制而成的纖維,與低熔點(diǎn)滌綸一樣,可替代化學(xué)膠黏劑用于紗線、特殊紡織品、濾材等領(lǐng)域[5]。

低熔點(diǎn)滌綸、低熔點(diǎn)錦綸切片與纖維產(chǎn)品,美國(guó)、日本、韓國(guó)等開發(fā)較早,制備技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量較好[6];國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步較晚,生產(chǎn)企業(yè)也不多,且在切片質(zhì)量、紡絲技術(shù)、后道應(yīng)用等方面還存在著不少問題。以自制的低熔點(diǎn)滌綸纖維、低熔點(diǎn)錦綸纖維、普通滌綸DTY纖維為原料在電腦橫機(jī)上制備針織鞋面,并分析后道熱處理?xiàng)l件對(duì)織物熱收縮性能的影響,以期在低熔點(diǎn)纖維粘結(jié)性能的表征、低熔點(diǎn)纖維的加工與應(yīng)用等方面提供一定的參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原料與設(shè)備

1.1.1 主要原料

低熔點(diǎn)聚酯纖維,規(guī)格分別為83 dtex/(24 f)、167 dtex/(48 f),自制;低熔點(diǎn)聚酰胺纖維,規(guī)格分別為222 dtex/(48 f)、333 dtex/(48 f),自制;黑色普通滌綸低彈絲(DTY),規(guī)格為330 dtex/(122 f),自制;白色普通滌綸低彈絲(DTY),規(guī)格為122 dtex/(74 f),自制。

1.1.2 主要設(shè)備

電腦橫機(jī),浙江銘億機(jī)械科技有限公司;NHG600粘合機(jī),上海銀箭服裝機(jī)械有限公司,最大粘合寬度600 mm,粘合壓力1.5 kg/cm2,溫度調(diào)節(jié)范圍25～200℃,走帶速度0～7 m/min。設(shè)備如圖1、2所示。

圖1 電腦橫機(jī)

圖2 NHG600粘合機(jī)

1.2 針織鞋面的制備與熱處理

以規(guī)格為83 dtex/(24 f)、167 dtex/(48 f)的低熔點(diǎn)聚酯纖維與規(guī)格為222 dtex/(48 f)、333 dtex/(48 f)的低熔點(diǎn)聚酰胺纖維分別作為添加組分,以規(guī)格為330 dtex/(122 f)的黑色普通滌綸低彈絲(DTY)與規(guī)格為122 dtex/(74 f)的白色普通滌綸低彈絲(DTY)整體上組成基體纖維,在電腦橫機(jī)上,將不同規(guī)格的低熔點(diǎn)纖維添加織入到基體纖維中,得到4種具有一定花型特征的針織鞋面,并將具有相同織造參數(shù)的鞋面進(jìn)行后續(xù)熱處理試驗(yàn)。表1為織造鞋面時(shí)不同的纖維組合及樣品編號(hào)。

表1 不同織物的纖維組合與編號(hào)

1.3 纖維與織物性能測(cè)試

1.3.1 纖維力學(xué)性能測(cè)試

按照GB/T 14343—2008和GB/T 14344—2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定纖維的線密度和斷裂強(qiáng)度等。

1.3.2 織物的形貌觀察

采用B011便攜工業(yè)數(shù)碼顯微電子放大鏡觀察,獲得織物表面照片。為了便于觀察,使用碘酒對(duì)低熔點(diǎn)錦綸纖維進(jìn)行上色。

1.3.3 織物熱收縮率測(cè)試

將織造好的鞋面在縱向上的相應(yīng)處做好標(biāo)記,再將鞋面進(jìn)行熱處理,為去除織物張力等因素的影響,經(jīng)熱處理后靜置2 h再測(cè)量各組鞋面在縱向上標(biāo)記處的尺寸。熱收縮率的計(jì)算公式為:

式中:L為熱處理前試樣長(zhǎng)度;L'為熱處理后試樣長(zhǎng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 低熔點(diǎn)纖維的性能

熔程是低熔點(diǎn)切片的重要檢測(cè)指標(biāo)之一[7],通常熔程由顯微鏡熔點(diǎn)儀來(lái)進(jìn)行測(cè)定。由表2可知,所選用的低熔點(diǎn)聚酯與低熔點(diǎn)聚酰胺2種切片的熔程都在100～135℃之間,雖熔融范圍較寬,但兩者熔程一致,可用于比較后續(xù)所得織物的熱收縮性能。表2還展示了2種低熔點(diǎn)纖維的性能指標(biāo),與低熔點(diǎn)滌綸相比,低熔點(diǎn)錦綸具有更大的纖維斷裂伸長(zhǎng)率。

表2 低熔點(diǎn)纖維的基本性能參數(shù)

2.2 熱處理溫度對(duì)針織鞋面熱收縮率的影響

圖3和圖4分別展示了熱處理前后鞋面的形態(tài)以及鞋面中低熔點(diǎn)錦綸纖維的微觀形貌。熱處理前,鞋面柔軟,結(jié)構(gòu)較蓬松,微觀狀態(tài)下低熔點(diǎn)纖維絲束形態(tài)完整清晰,與編織前原絲呈現(xiàn)的狀態(tài)基本一致;熱處理后,由于熱處理溫度高于低熔點(diǎn)纖維的熔融溫度,低熔點(diǎn)纖維中的大分子發(fā)生熔融與黏性流動(dòng),并與其他纖維通過機(jī)械粘結(jié)、擴(kuò)散界面間的作用(如范德華力、氫鍵)等形式產(chǎn)生粘合,形成粘結(jié)點(diǎn)[8]。同時(shí),熔融的低熔點(diǎn)纖維中大分子鏈排列趨向雜亂,使得鞋面發(fā)生了一定程度的熱收縮。待溫度低于熔融溫度后低熔點(diǎn)纖維便發(fā)生固化,微觀狀態(tài)下低熔點(diǎn)纖維絲束因熔融失去了原本的纖維形貌,變?yōu)橥该鞯哪z狀,并與其他纖維緊密地粘結(jié)在一起,使得鞋面外觀結(jié)構(gòu)比熱處理前更致密,手感更硬。

圖3 熱處理前后的鞋面

圖4 熱處理前后鞋面中低熔點(diǎn)錦綸纖維的微觀形貌

圖5、圖6分別顯示了1#、4#鞋面縱向熱收縮率與熱處理溫度間的關(guān)系,隨熱處理溫度的提高,鞋面縱向熱收縮率呈上升趨勢(shì)。在熱壓壓力、針織編織參數(shù)等其他條件不變的情況下,熱處理溫度較低時(shí),低熔點(diǎn)組分熔融不充分,低熔點(diǎn)熔體分子鏈的流動(dòng)性較差,在鞋面上形成的粘結(jié)點(diǎn)較少,宏觀上就表現(xiàn)為熱處理后的鞋面長(zhǎng)度較長(zhǎng),熱收縮率相對(duì)較小;熱處理溫度升高,低熔點(diǎn)組分熔融更充分,分子鏈更容易發(fā)生流動(dòng),并及時(shí)纏結(jié)、依附于基體纖維表面形成若干個(gè)粘結(jié)點(diǎn),從而可抑制織物在外力下的運(yùn)動(dòng),發(fā)揮粘結(jié)作用。

圖5 1#鞋面熱處理溫度與鞋面縱向熱收縮率的關(guān)系

圖6 4#鞋面熱處理溫度與鞋面縱向熱收縮率的關(guān)系

2.3 熱處理時(shí)間對(duì)針織鞋面熱收縮率的影響

放慢粘合機(jī)的走帶速度,熱處理時(shí)間增加。由圖7可知,鞋面熱收縮率由8 s時(shí)的21.81%增加到30 s時(shí)的24.22%。在試驗(yàn)范圍內(nèi),熱處理時(shí)間增加,低熔點(diǎn)組分熔融程度增加,織物中纖維間形成的粘結(jié)點(diǎn)數(shù)量增多,織物熱收縮率增大,但熱處理13 s時(shí)的熱收縮率為23.44%,與30 s時(shí)的24.22%相差0.78%,可見后續(xù)的時(shí)間增加對(duì)鞋面的熱收縮影響趨緩,這與文獻(xiàn)[9]的研究結(jié)果一致。因此,熱處理時(shí)間13 s即可獲得較好的鞋面收縮效果,并可提高鞋面加工效率。

圖7 1#鞋面熱處理時(shí)間與鞋面縱向熱收縮率的關(guān)系

2.4 熱處理次數(shù)對(duì)針織鞋面熱收縮率的影響

表3顯示出熱處理次數(shù)對(duì)鞋面熱收縮性能的影響。由表3可知,第2次熱處理后鞋面長(zhǎng)度比第1次熱處理后長(zhǎng)度長(zhǎng)2～3 mm,而第3次熱處理后長(zhǎng)度與第2次長(zhǎng)度一樣,表明織物在第2次熱處理后其形態(tài)結(jié)構(gòu)基本得到穩(wěn)固。而第2次熱處理后鞋面長(zhǎng)度比第1次熱處理后長(zhǎng)2～3 mm,這可能是因?yàn)樵诘?次熱處理過程中低熔點(diǎn)組分的分子受熱后又發(fā)生了較活潑的延伸運(yùn)動(dòng)[10],使得鞋面尺寸發(fā)生了微小的變化,但整體看來(lái),熱處理次數(shù)對(duì)織物縱向熱收縮率的影響很小,因此對(duì)織物進(jìn)行一次熱處理即達(dá)到要求。

2.5 低熔點(diǎn)纖維含量對(duì)針織鞋面熱收縮率的影響

表4、表5展示了低熔點(diǎn)纖維含量對(duì)織物熱收縮性能的影響。低熔點(diǎn)纖維含量對(duì)織物縱向熱收縮率的影響并不十分顯著,但需注意的是,結(jié)合表3,添加低熔點(diǎn)滌綸的鞋面在縱向上的熱收縮率均明顯大于添加低熔點(diǎn)錦綸的鞋面收縮,且添加低熔點(diǎn)滌綸的鞋面在熱處理后手感較硬,而添加低熔點(diǎn)錦綸的織物在熱處理后則較柔軟,手感較好,這種顯著的差異可能與2種低熔點(diǎn)切片本身的性質(zhì)、低熔點(diǎn)錦綸的伸長(zhǎng)率等有關(guān)。

表3 熱處理次數(shù)對(duì)2#鞋面縱向收縮率的影響

表4 低熔點(diǎn)滌綸含量與鞋面的縱向熱收縮率

表5 低熔點(diǎn)錦綸含量與鞋面的縱向熱收縮率

3 結(jié) 論

(1)熱處理前,鞋面柔軟,結(jié)構(gòu)較蓬松,微觀狀態(tài)下低熔點(diǎn)纖維絲束形態(tài)完整清晰;熱處理后,因低熔點(diǎn)纖維發(fā)生熔融固化,低熔點(diǎn)纖維變成透明的膠狀,鞋面發(fā)生了熱收縮,外觀結(jié)構(gòu)也比熱處理前更致密,手感更硬。

(2)在試驗(yàn)范圍內(nèi),低熔點(diǎn)纖維的種類、熱處理溫度與時(shí)間對(duì)針織鞋面縱向熱收縮率的影響較大,而熱處理次數(shù)和低熔點(diǎn)纖維含量對(duì)織物縱向熱收縮率的影響較小。

(3)添加低熔點(diǎn)滌綸的鞋面在縱向上的熱收縮率均明顯大于添加低熔點(diǎn)錦綸的鞋面收縮,且添加低熔點(diǎn)滌綸的鞋面在熱處理后手感較硬,而添加低熔點(diǎn)錦綸的織物在熱處理后則較柔軟,手感較好。