棉/羅布麻混紡織物水洗前后舒適性能的對比分析

王 莉,劉 磊,鞏繼賢

(1.阿勒泰戈寶茶股份有限公司,新疆 阿勒泰 836509; 2.新疆羅布麻工程技術(shù)研究中心(紅麻),新疆 阿勒泰 836509;3.天津工業(yè)大學 紡織科學與工程學院,天津 300387)

羅布麻是夾竹桃科羅布麻屬多年生草本或半灌木植物,我國是世界上羅布麻植物分布面積最大及品種最豐富的國家之一。我國羅布麻分布區(qū)域較廣,其中新疆是羅布麻的主產(chǎn)區(qū)[1-2],擁有大量的可利用資源。羅布麻在藥用、紡織及生態(tài)方面的應用價值較高[2],尤其在紡織方面,羅布麻具有良好的遠紅外、抑菌、抗紫外線及抗靜電等性能,但羅布麻纖維長度整齊度較差,纖維抱合力差,細度不勻率較高,純紡難度大,多與其它纖維進行混紡[3-4],以提高紗線品質(zhì)及性能。研究表明,羅布麻混紡織物中羅布麻混比超過30%時[4-5],織物才能體現(xiàn)出一定的抗菌性及服用舒適性。此外羅布麻纖維價格較高,在控制生產(chǎn)成本的前提下,為了保證織物的綜合服用性能,實際生產(chǎn)中多采用棉/羅布麻(60/40)進行混紡。

對于羅布麻的服用功能性已有很多研究,包括遠紅外、抗紫外線、抗靜電、抑菌等[6],但對其服用舒適性探究的較少。本文對水洗前后的棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物進行芯吸作用、透氣性和吸濕性等指標的比較分析,研究棉/羅布麻(60/40)混紡織物舒適性能,以期為羅布麻混紡面料的開發(fā)及使用提供參考。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

選擇規(guī)格相近的棉/羅布麻(60/40)混紡織物以及純棉織物,紗線線密度均為16.2 tex,織物組織結(jié)構(gòu)均為緯平針組織,面密度為175 g/m2,織物基本參數(shù)見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗準備

參照GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗用標準大氣》,在特定標準大氣溫度為(20.0±2)℃,相對濕度為(65.0±4 )%的條件下,對試驗面料進行調(diào)濕。

參照GB/T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》,對試驗面料采用洗滌程序4 N水洗5次,干燥程序按烘箱烘燥法進行。

1.2.2 芯吸高度測試

參照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》,測試織物的芯吸高度。分別沿面料的橫向及縱向各剪取3塊大小為30.0 cm×2.5 cm的試驗樣品,將調(diào)濕平衡后的測試面料下端垂直放置于盛有蒸餾水的恒溫容器中,恒溫容器中的液體溫度控制在27 ℃,實驗時間30 min,得到每塊測試面料的芯吸高度,結(jié)果取其平均值。

1.2.3 吸水率測試

參照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合試驗法》,測試織物的吸水率。每個面料剪取5塊試樣,每塊試樣10 cm×10 cm,試樣平整無褶皺,分別將調(diào)濕平衡后的5塊試驗面料放入三級水中,試驗面料吸水后自然下沉,浸潤5 min后取出,自然平展垂直懸掛,待試驗面料不再滴水為止,取出試樣稱量計算吸水率,結(jié)果取其平均值。

1.2.4 滴水擴散時間測試

參照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合試驗法》,每個面料剪取5塊試樣,每塊試樣10 cm×10 cm,試樣平整無褶皺,分別將洗滌前后調(diào)濕平衡的5塊試驗面料放在試驗平臺上,將滴管吸入的三級水輕輕滴0.2 mL在試驗面料上,記錄水滴接觸試驗面料表面至完全擴散所需的時間,結(jié)果取其平均值。

1.2.5 水分蒸發(fā)速率測試

參照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合試驗法》,將1.2.2節(jié)中水滴接觸試驗面料表面,至完全擴散后的試驗面料稱量后,自然平展垂直懸掛于標準大氣中,每5 min稱取一次質(zhì)量,直至連續(xù)2次稱取的質(zhì)量變化率不超過1%。通過計算每個稱取時刻的水分蒸發(fā)量,進行水分蒸發(fā)速率的計算,結(jié)果取其平均值。

1.2.6 透濕量

參照GB/T 12704．1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第 1 部分:吸濕法》,每個面料剪取3塊試樣,每塊試樣直徑為70 mm,將調(diào)濕后的試樣放置于盛有干燥劑(經(jīng)160 ℃、3 h干燥的無水氯化鈣)的透濕杯上,并將透濕杯置于溫度(38±2)℃、相對濕度(90±2)%、有持續(xù)穩(wěn)定循環(huán)氣流(氣流流速為0.3～0.5 m/s)的密封環(huán)境中,根據(jù)特定時間內(nèi)透濕杯質(zhì)量的變化計算試樣的透濕率,結(jié)果取其平均值。

1.2.7 透氣性測試

參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》,剪取大于20 cm2的試驗樣品進行測試,測試壓差100 Pa,氣孔面積20 cm2,測試時保證試驗面料無褶皺,且避開面料的邊緣,在每塊試樣不同部位測試10次,分別記錄試樣面料的透氣率,結(jié)果取其平均值。

1.2.8 生理舒適性測試

參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定(蒸發(fā)熱板法)》,剪取大于4 cm2的3塊調(diào)濕后的試驗樣品進行濕阻及熱阻的測試,保持試驗樣品平整、無褶皺,至少測試10次,結(jié)果取其平均值。

2 結(jié)果與分析

依據(jù)GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合試驗法》,織物的吸濕性以吸水率、滴水擴散時間和芯吸高度進行評定,織物的速干性以蒸發(fā)速率、透濕量作為評定指標。該標準規(guī)定針織類吸濕速干產(chǎn)品,洗滌前后吸水率≥200%,滴水擴散時間≤3 s,芯吸高度≥100 mm,蒸發(fā)速率≥0.18 g/h,透濕量≥10 000 g/(m2·d)。

2.1 吸濕性能

2.1.1 芯吸高度

依據(jù)GB/T 21655.1—2008測試,棉/羅布麻混紡織物及純棉織物的芯吸高度測試結(jié)果見表2。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度為111 mm,純棉織物為102 mm。經(jīng)5次水洗之后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物芯吸高度為114 mm,純棉織物為10 mm。水洗前,棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物均達到了GB/T 21655.1—2008中針織品所要求的芯吸高度≥100 mm的標準值。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度均優(yōu)于純棉織物。其中,水洗后棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度略有增大,純棉織物降低。

表2 不同織物水洗前后的吸濕性能Tab.2 Moisture absorption property of the different fabrics before and after washing

因羅布麻纖維獨特的溝槽及中空形態(tài)結(jié)構(gòu)使織物內(nèi)部形成大小不一的孔隙[6],這些孔隙所產(chǎn)生的毛細壓差,形成了織物的毛細效應,使得棉/羅布麻混紡織物的芯吸作用優(yōu)于純棉織物。研究表明,織物的芯吸性能與織物的密度呈負相關(guān)的關(guān)系[7],即織物密度越大,織物的芯吸性能越差。棉纖維的回彈性使純棉織物在水洗之后因收縮而變的更加緊密,從而使純棉織物經(jīng)水洗后芯吸高度降低。

2.1.2 吸水率

依據(jù)GB/T 21655.1—2008測試,棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物的吸水率測試結(jié)果見表2。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物吸水率為202%,純棉織物為210%。經(jīng)5次水洗后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物為201%,純棉織物為212%。水洗前后,2種織物均達到了GB/T 21655.1—2008中針織品所要求的吸水率≥200%的標準值。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的吸水率小于純棉織物;水洗后,2種織物的吸水率變化不明顯。

羅布麻纖維表面的裂紋及溝槽使纖維表面發(fā)生了芯吸作用[8],良好的芯吸作用使棉/羅布麻(60/40)混紡織物具有較好的導濕性能,因此,其吸水率較低;棉纖維表面比較光滑,無溝槽,使其吸水率較羅布麻纖維要高。

2.1.3 滴水擴散時間

依據(jù)GB/T 21655.1-2008測試棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物的滴水擴散時間測試結(jié)果見表2。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物滴水擴散時間為12.2 s,純棉織物為230.6 s,經(jīng)5次水洗后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物為5.9 s,純棉織物為264.1 s。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物均不符合GB/T 21655.1—2008針織品所要求的滴水擴散時間≤3 s的標準要求。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的滴水擴散時間均優(yōu)于純棉織物;水洗后棉/羅布麻混紡織物的滴水擴散時間縮短,純棉織物的有所延長。

因羅布麻纖維較棉纖維表面具有較多的微孔結(jié)構(gòu),使其更有利于水滴的吸附,因此,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的滴水擴散時間優(yōu)于純棉織物。水洗后羅布麻纖維中的木質(zhì)素及果膠等疏水性物質(zhì)有部分脫落,更利于水分的擴散。棉/羅布麻(60/40)混紡織物的內(nèi)應力較純棉織物小[9],而棉纖維較好的回彈性,使水洗后的純棉織物內(nèi)應力得以釋放,織物變的更加緊密[10],吸濕能力受阻,而使滴水擴散時間延長。

2.2 織物的速干性能

織物的速干性能是指織物中的水分在大氣中失去的能力,即汗液在織物中的蒸發(fā)散失能力。依據(jù)GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合試驗法》,織物的透濕量及水分蒸發(fā)速率越大,織物的速干性越好。

2.2.1 透濕量

棉/羅布麻(60/40)混紡織物、純棉織物的速干性測試結(jié)果見表3?？椢锿笣窳繙y試結(jié)果得到,水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕量為6 780 g/(m2·d),純棉織物為10 100 g/(m2·d);水洗后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物為7 610 g/(m2·d),純棉織物為10 200 g/(m2·d);棉/羅布麻(60/40)混紡織物水洗前后的透濕量均不符合GB/T 21655.1—2008針織品透濕量的技術(shù)標準≥10 000 g/(m2·d),但純棉織物符合標準。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕量均小于純棉織物,經(jīng)5次水洗之后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕量增加顯著,純棉織物變化不明顯。

表3 不同織物水洗前后的速干性Tab.3 Quick-drying property of the different fabrics before and after washings

構(gòu)成織物的纖維及織物結(jié)構(gòu)是影響織物透濕量的關(guān)鍵因素,織物的透濕量與纖維、織物空隙相關(guān)[10],纖維吸濕性越好,傳遞到織物表面的水分速率就越快,織物透濕舒適性越好。羅布麻纖維較短,棉/羅布麻(60/40)混紡紗的毛羽相比純棉紗線較多。因此,棉/羅布麻(60/40)混紡織物紗線間較小的空隙率,阻礙了水汽的傳遞,使棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕性較純棉織物的小。因羅布麻纖維較短,部分纖維毛羽隨水洗脫落,有利于水汽通過織物,至使水洗后的織物透濕量增大;而棉纖維較長,纖維隨水洗脫落的較少,因此,水洗后,純棉織物的透濕量變化不大。

2.2.2 水分蒸發(fā)速率

棉/羅布麻(60/40)混紡織物、純棉織物的速干性測試結(jié)果見表3?？椢锼终舭l(fā)速率測試結(jié)果得到,水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的水分蒸發(fā)速率為0.20 g/h,純棉織物為0.13 g/h;水洗后棉/羅布麻(60/40)混紡織物為0.15 g/h,純棉織物為0.09 g/h。水洗后2種織物的水分蒸發(fā)速率均有所降低,均不符合GB/T 2655.1—2008針織品速干性的技術(shù)標準≥0.18 g/h。由于棉/羅布麻(60/40)混紡織物較純棉織物的吸水性大,當水被吸附于織物表面時,與纖維大分子上的親水基團結(jié)合,逐步充滿纖維內(nèi)的孔隙,這些孔隙與中腔相連[11],使水分子能夠快速吸附傳遞,進而達到蒸發(fā)水分的作用。棉纖維具有較好的回彈性,水洗后純棉織物的內(nèi)應力釋放,使織物變的更加緊密,水分蒸發(fā)速率降低。

2.3 織物的生理舒適性能

織物的生理舒適性能指織物在人體與環(huán)境的熱濕傳遞間維持和調(diào)節(jié)人體體溫穩(wěn)定及微環(huán)境濕度適宜的性能。通過對織物熱阻及濕阻的測定,對棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物的生理舒適性能進行比較,測定結(jié)果如表4所示。

表4 不同織物的生理舒適性指標Tab.4 Physiological effects of the different fabrics

由于羅布麻纖維縱向無扭轉(zhuǎn),纖維抱合力差,使得紗線之間的孔隙較大,易于空氣的流通,熱量易于流失,而棉纖維細度較均勻且有天然的扭轉(zhuǎn),紗線中纖維之間的抱合力較大,對纖維中的空氣流動性阻力較大[12],有利于空氣的存儲。因此,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的熱阻小于純棉織物。由于羅布麻纖維表面的豎紋及橫節(jié),棉/羅布麻(60/40)混紡織物具有很好的導濕性能,使得棉/羅布麻(60/40)混紡織物的濕阻明顯小于純棉織物。

2.4 織物的透氣性能

織物的透氣性能指氣體分子通過織物的能力,即人體排出的汗汽通過織物向大氣中擴散的性能,織物的透氣性越好,氣體分子向大氣中擴散的速度就越快,人體的舒適感越好。棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性為357.5 mm/s,純棉織物為175.1 mm/s,即棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性是純棉織物的2倍。

羅布麻纖維具有的縱向裂紋、溝槽及中空形態(tài),易于透氣;羅布麻纖維表面不均勻,使纖維之間形成一定的空隙,而棉纖維截面常為腰圓形,中腔呈干癟狀,又有天然的轉(zhuǎn)曲,不利于空氣的流通[12-13]。纖維的透氣性與比表面積成反比[13],羅布麻纖維呈橢圓形或多邊形,橫截面積大于棉纖維,比表面積相對較小,可增強棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性。

3 結(jié) 論

依據(jù)GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合試驗法》對棉/羅布麻(60/40)的混紡織物及純棉織物的吸濕速干性指標進行了測試。經(jīng)測試,2種織物的吸濕速干性指標值均隨著水洗有所變化。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度為111 mm,吸水率為202%,滴水擴散時間為12.2 s;5次水洗后棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度為114 mm,吸水率為201%,滴水擴散時間為5.9 s;水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物芯吸高度、吸水率均符合標準,其中,水分蒸發(fā)速率在水洗之前符合標準,水洗之后達不到標準要求,而滴水擴散時間水洗前后均不符合標準。

棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性為357.5 mm/s,熱阻為0.018 2(m2·K/W),濕阻為1.63(m2·Pa)/W。棉/羅布麻(60/40)混紡物及純棉織物在組織結(jié)構(gòu)相同,厚度、面密度、縱橫向密度相近的條件下,棉/羅布麻(60/40)混紡織物芯吸高度、水分蒸發(fā)速率略高于純棉織物,熱阻、濕阻、滴水擴散時間、透氣率遠優(yōu)于純棉織物。棉/羅布麻(60/40)混紡織物相較于純棉織物綜合性能有所提高,適合于夏季面料及貼身內(nèi)衣、襪子等日常用品的開發(fā)應用。