國內(nèi)外不同粘膠混紡針織物的性能分析

崔益懷 吉宜軍 孫振國 邵國東 范正春

（1.南通雙弘紡織有限公司，江蘇南通，226600；2.江南大學(xué)，江蘇無錫，214000）

近10 年來，我國纖維素纖維行業(yè)發(fā)展迅速，在世界的產(chǎn)能占比不斷擴(kuò)大。隨著行業(yè)和公眾越來越重視原料的可再生性和環(huán)保性，在自然界廣泛存在的纖維素受到了進(jìn)一步的關(guān)注［1］。粘膠作為再生纖維素纖維的主力軍，因其具有良好的可再生及可降解性必然成為未來纖維發(fā)展的重點(diǎn)［2］。國外粘膠行業(yè)經(jīng)過長期的發(fā)展及沉淀，不僅優(yōu)選天然原料生產(chǎn)粘膠纖維，更致力于纖維的可持續(xù)發(fā)展及循環(huán)利用，其產(chǎn)品質(zhì)量毋庸置疑。國內(nèi)粘膠行業(yè)從2008 年開始進(jìn)入快速發(fā)展期，通過不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備及工藝、加強(qiáng)“三廢”處理和二硫化碳、硫化氫的回收利用等，目前已步入成熟期，國內(nèi)粘膠企業(yè)的生產(chǎn)水平已進(jìn)入了全新階段［3-4］。隨著粘膠短纖維行業(yè)的品牌化、資本化、集團(tuán)化運(yùn)作，行業(yè)內(nèi)的競爭日趨激烈，選擇質(zhì)量優(yōu)、成本低的原料已成為行業(yè)共識。目前，大多數(shù)研究集中于粘膠織物的質(zhì)量控制。其中，許多等為更好地探究柔潔紡技術(shù)對粘膠強(qiáng)捻紗質(zhì)量和機(jī)織物服用性能的影響，對相同工藝參數(shù)下粘膠強(qiáng)捻柔潔紡和環(huán)錠紡的紗線及機(jī)織物的性能進(jìn)行了對比測試［5］；代瑞瑞等以R/JC 65/35 4.89 tex 紗為經(jīng)紗和緯紗開發(fā)了一款特細(xì)號平紋織物，總結(jié)了生產(chǎn)要點(diǎn)［6］；倪潔等研究了股線和單紗捻系數(shù)比對粘膠股線性能的影響［7］；魏嘉彬采用18.6 tex 粘膠長絲與21.4 tex 麻紗織造了不同的針織物，并測試了面料的性能［8］。相比而言，有關(guān)粘膠纖維價格與混紡織物性能對比的研究較少。

本研究采用國外A 粘膠、國內(nèi)B 粘膠和國內(nèi)C 粘膠，分別生產(chǎn)JC/R 60/40 14.7 tex 紗和 R/T 70/30 18.5 tex 紗，在 UNITEX 單面大圓機(jī)上編織緯平針織物，對比不同粘膠混紡織物的性能，為企業(yè)織造低成本且性能優(yōu)良的混紡織物提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料

3 種粘膠纖維的性能指標(biāo)見表1。滌綸規(guī)格1.33 dtex×38 mm，斷裂強(qiáng)度 5.78 cN/dtex，斷裂伸長率22.99%，超長纖維率0.2%。棉纖維選用阿克蘇細(xì)絨棉，在HVI 1000 型大容量棉纖維測試儀上測得3.175 mm 隔距的斷裂比強(qiáng)度28.39 cN/tex，斷裂伸長率6.8%，馬克隆值4.85。

表1 3 種粘膠纖維的性能指標(biāo)

1.1.2 纖維表面形貌

圖1 為不同粘膠3 500 倍的縱向形貌照片。

由圖1 可以看出，與國內(nèi)的兩種粘膠纖維相比，國外A 粘膠纖維表面更光滑，且縱向表面溝槽較深，纖維縱向突起更明顯，在摩擦?xí)r減小了與摩擦界面的接觸面積，因而動、靜摩擦因數(shù)更小。國內(nèi)B 粘膠纖維表面有少許坑洞和顆粒狀物質(zhì)，摩擦因數(shù)略高于國外A 粘膠，而國內(nèi)C 粘膠纖維表面布滿細(xì)小溝槽、坑洞，表面粗糙，摩擦因數(shù)最高。

圖1 3 種粘膠纖維縱向表面形貌SEM 照片

1.1.3 試驗(yàn)儀器

YG601 N-Ⅱ型電腦式織物透濕儀、YG811 型織物懸垂性測試儀、YG461E-Ⅲ型全自動透氣量儀、HD026N 型電子織物頂破強(qiáng)力儀、YG（B）401T 型馬丁代爾耐磨儀、YG（B）871 型毛細(xì)管效應(yīng)測試儀。

1.2 紗線制備及性能

選用國外A 粘膠、國內(nèi)B 粘膠分別與精梳棉混紡，選用國外A 粘膠、國內(nèi)C 粘膠分別與滌綸混紡，采用相同紡紗工藝制備混紡紗，分析對比不同粘膠混紡紗性能。其中，JC/R 60/40 14.7 tex 紗（國外A 粘膠）、JC/R 60/40 14.7 tex 紗（國內(nèi)B 粘膠）、R/T 70/30 18.5 tex 紗（國外A 粘膠）和R/T 70/30 18.5 tex 紗（國內(nèi) C 粘膠）依次編號為 1#、2#、3#、4#。幾種粘膠混紡紗性能對比見表2。

由表2 可知，國外A 粘膠纖維混紡紗在常發(fā)性紗疵中表現(xiàn)優(yōu)異，細(xì)節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)均較少。國外A 粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度與摩擦性能均小于國內(nèi)B 粘膠和國內(nèi)C 粘膠，但國外A 粘膠混紡紗的斷裂強(qiáng)力卻較高。國外A 粘膠的斷裂伸長率較高，但經(jīng)過混紡后，混紡紗的斷裂伸長率與其他混紡紗相比差距被不斷縮小。尤其是粘滌混紡紗，因滌綸斷裂強(qiáng)度高，在紗線拉伸斷裂過程中承擔(dān)更多的拉力，兩種粘滌混紡紗的斷裂伸長率相近。在條干CV和毛羽方面，相同組分的粘膠混紡紗間相差不多。

表2 幾種混紡紗的性能指標(biāo)

1.3 試樣制備

采用以上紗線在UNITEX 單面大圓機(jī)上編織緯平針織物。其中，1#紗編織的針織物為1#織物，以此類推。1#和2#織物厚度均0.36 mm，橫密均 120 縱行/5 cm，縱密均 70 橫列/5 cm；3#和4#織物厚度均0.37 mm，橫密均110 縱行/5 cm，縱密均68 橫列/5 cm。

1.4 試樣性能測試

參照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法第1 部分：吸濕法》，設(shè)定透濕箱溫度（38±2）℃，相對濕度（90±2）%，在織物上取3個直徑70 mm 的試樣。等透濕箱達(dá)到設(shè)定溫度，將透濕杯水平放于試驗(yàn)箱內(nèi)平衡。每個透濕杯測量時間不超過 30 s，透濕量=24×Δm/（S×t），其中，Δm為同一試樣兩次稱量的質(zhì)量差（g），S為試驗(yàn)面積（m2），t為時間（h）。

依據(jù)GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》，設(shè)定織物測試面積為20 cm2，測試壓降為100 Pa，同一織物的不同部位測試10 次，取平均值。

依據(jù)GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測定鋼球法》測試織物的頂破強(qiáng)力。測試樣本直徑6 cm，設(shè)定頂破速度300 mm/min，測試5 次，取平均值。

懸垂性能測試參照GB/T 23329—2009《紡織品織物懸垂性的測試》，每種織物取3 塊試樣，裁剪成直徑24 cm 的圓形，每塊試樣進(jìn)行正反面測試，取6 次測試的平均值。

依據(jù)FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測試織物的吸水性能。測試樣本長度300 mm，寬度30 mm，測試3 次，取平均值。

耐磨性能測試依據(jù)GB/T 21196.3—2007《紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定第3 部分：質(zhì)量損失的測定》規(guī)定的方法，試樣直徑38 mm，測試5 次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 織物透濕性及透氣性分析

透濕性與透氣性是服裝生理穿著舒適性的重要指標(biāo)［9］。4 種針織物的透濕率和透氣率測試結(jié)果見表3。

表3 織物的透濕率與透氣率結(jié)果

由表3 可知，在兩種不同組分的粘膠混紡針織物性能對比中，1#和3#針織物的透濕性均要略好于其余兩種織物；這是由于1#和3#針織物均采用國外A 粘膠，而國外A 粘膠的回潮率略小，對織物的透濕性產(chǎn)生了一定程度的影響［10］。此外，粘膠纖維吸濕后直徑會膨脹，一方面會使紗線中纖維排列更加緊密，與此同時，吸收的水分更多會以自由水的形式存在于纖維內(nèi)部與表面，阻擋了從紗線間透過的水分；另一方面會引起紗線直徑的膨脹，針織物結(jié)構(gòu)松散，紗線直徑的膨脹對于孔隙率的影響會更加明顯。回潮率略小的國外A粘膠纖維膨脹相對較小，透濕性也相對較好。而對于針織物的透氣性能，大部分空氣主要從織物間的空隙通過，受纖維及紗線性能影響較小，且3種粘膠纖維性能相近，因而兩組針織物的透氣性均相近。

2.2 織物頂破強(qiáng)力分析

頂破表現(xiàn)的是受到垂直于織物方向的頂、壓作用而破壞的現(xiàn)象，能夠較好地反映出人體肘部、膝部和臀部等對針織物產(chǎn)生的作用［11］。針織物具有易形變且伸長率大的特點(diǎn)，因此相對于拉伸斷裂來講，頂破強(qiáng)力更能體現(xiàn)針織物的服用性能。1#、2#、3#、4#織物的頂破強(qiáng)力的測試結(jié)果分別為400.1 N、374.8 N、578.5 N、567.1 N?？梢钥闯觯谡趁藁旒忈樋椢镏?，含國外A 粘膠的針織物頂破強(qiáng)力略優(yōu)于含國內(nèi)B 粘膠針織物。而在粘滌混紡針織物中，兩種織物的頂破強(qiáng)力相近。因4 種織物結(jié)構(gòu)組織均相同，頂破強(qiáng)力主要受紗線性能的影響。在棉粘混紡紗中，兩種紗線的強(qiáng)力相近，但國外A 粘膠混紡紗伸長率要優(yōu)于國內(nèi)B粘膠混紡紗，因而會使得織物的頂破高度更高。在頂破過程中，織物伸長變形形成突起，織物便會與圓球頂桿形成一定的夾角，頂破高度越高，夾角越小，織物作用于圓球頂桿的力便會越大，表現(xiàn)出的頂破強(qiáng)力越高。而在粘滌混紡織物對比中，滌綸的斷裂強(qiáng)度高，是粘膠纖維的2 倍到3 倍。在紗線拉伸斷裂過程中，滌綸可承受更多的拉力，粘膠纖維的強(qiáng)力與伸長性能得不到全部發(fā)揮，因而國外A 粘膠與國內(nèi)C 粘膠與滌綸混紡紗的性能相近，頂破強(qiáng)力也相近。

2.3 織物芯吸性能分析

芯吸高度可以反映織物或紗線傳導(dǎo)液態(tài)水的能力，與織物的穿著舒適性密切相關(guān)，反映了人體產(chǎn)生的汗液通過織物傳導(dǎo)到外環(huán)境的速度［12］。4種織物的芯吸高度測試結(jié)果見圖2。

圖2 4 種織物的芯吸高度測試結(jié)果

由圖2 可以看出，在兩組不同組分的針織物芯吸性能對比中，國內(nèi)B 粘膠棉混紡紗織物與國內(nèi)C 粘膠滌混紡紗織物均比同組優(yōu)異，即1#織物的芯吸高度略低于2#織物、3#織物略低于4#織物。在織物芯吸過程中，水分子的攀升多依附于纖維的表面，國外A 粘膠纖維表面光滑，對芯吸過程中水分子的上升產(chǎn)生了一定的阻礙作用。此外，針織物的芯吸效應(yīng)還受到針織物孔隙的影響。國外A 粘膠纖維的回潮率略小，吸濕性能較低，對纖維直徑方向的吸濕膨脹會產(chǎn)生一定的影響。多方面因素影響下，使1#、3#織物的芯吸性能略低。

2.4 織物懸垂性能分析

織物的懸垂系數(shù)是指織物試樣因自重而下垂，由下垂部分的投影面積與原始面積相比的百分率表示，是決定織物美感的一個重要因素。從力學(xué)上講，懸垂性能是織物受到重力，因自身性能的不同（如剛韌性）而有不同的表現(xiàn)［13］。4 種織物的懸垂性能測試結(jié)果見表4。

表4 4 種織物的懸垂性能指標(biāo)

由表4 可知，在粘滌與棉粘混紡織物中，國外A 粘膠混紡織物的動態(tài)懸垂系數(shù)及靜態(tài)懸垂系數(shù)均較小，動、靜態(tài)美感系數(shù)較高，懸垂性能更優(yōu)。因織成4 種織物的紗線及織物的結(jié)構(gòu)、緊度和厚度等兩兩相近，但國外A 粘膠混紡織物的懸垂性能較好，可見國外A 粘膠纖維的彎曲剛度更小，因而其制成的織物更柔軟，懸垂性能更優(yōu)。

2.5 織物耐磨性分析

織物的耐磨性指織物間或與其他物質(zhì)在反復(fù)摩擦的過程中抵抗磨損的性能［14］。針織物的紗線捻度小，更易受到磨損，因此耐磨性是針織物的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。

圖3 為棉粘混紡織物不同摩擦次數(shù)下質(zhì)量損失量。可以看出，1#織物質(zhì)量損失量較大。織物中的纖維和紗線主要承受與磨布的反復(fù)作用，且這種作用力遠(yuǎn)小于其斷裂強(qiáng)力。因此，伸長率略高的國外A 粘膠纖維及紗線理應(yīng)具有更高的耐磨性能。但粘膠纖維的拉伸回復(fù)性能差，在織物的反復(fù)摩擦作用力下，斷裂強(qiáng)力小且伸長率高的國外A 粘膠纖維及紗線反而更易被拉長變細(xì)。變細(xì)后的纖維或紗線受到較小的作用力時，會引起較大的內(nèi)應(yīng)力，使纖維從紗線中分離、解體，在摩擦作用下纏結(jié)成球，破壞紗線的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響織物的耐磨性能。

圖3 棉粘混紡織物不同摩擦次數(shù)下質(zhì)量損失量

圖4 為粘滌混紡織物不同摩擦次數(shù)下質(zhì)量損失量?？梢钥闯?，相同摩擦次數(shù)下，兩種織物的質(zhì)量損失量相近。這是由于滌綸強(qiáng)度高、彈性好，且對拉伸、壓縮及彎曲的形變恢復(fù)高，耐磨性能也僅次于錦綸。雖然在粘滌混紡紗中滌綸的質(zhì)量只占30%，但對織物的耐磨性能影響較大，可彌補(bǔ)國外A 粘膠纖維在耐磨性能上的不足。

圖4 粘滌混紡織物不同摩擦次數(shù)下質(zhì)量損失量

3 結(jié)論

我們采用3 種不同粘膠纖維與滌綸和棉分別混紡，制成了4 種混紡紗并織造了針織物，研究不同混紡比下國內(nèi)外粘膠混紡紗及其織物的性能差異。國外A 粘膠的回潮率較低且纖維表面光滑，其織物芯吸性能略差。幾種織物透氣性能表現(xiàn)相近；受紗線伸長率的影響，1#織物的頂破強(qiáng)力優(yōu)于2#織物，而2 種粘滌混紡紗針織物性能相近；耐磨性方面，1#織物的質(zhì)量損失量略高于2#織物，而在2 種粘滌混紡紗針織物中，因滌綸的加入使國外A 粘膠和國內(nèi)C 粘膠混紡織物的質(zhì)量損失量相近。不同粘膠混紡紗針織物在各方面的服用性能各有優(yōu)劣，且性能差異不大。與其他纖維混紡可彌補(bǔ)粘膠纖維或紗線間性能的差異。由于國外A 粘膠價格略高，且易缺貨、斷貨，影響生產(chǎn)，因此在混紡紗線或織物中，可優(yōu)先考慮使用國內(nèi)粘膠，以減少生產(chǎn)成本。