中空异形涤纶面料性能研究

中空异形涤纶布料性能研究 中空异形涤纶布料性能研究 摘要：中空异形涤纶纤维具有吸湿排汗和保暖性能，它采纳了全新的纤维截面设计，将毛细管原理应用于纤维和纺纱线结构，使织物能够快速导湿、扩散和挥发汗液，从而保持人体皮肤的干爽感，达到提高织物舒适性目的。对中空异形涤纶、Coolmax、Coolbst、一般涤纶纤维等机织物的热湿性能进行了测试分析，认为该纤维保暖性能突出，但透气性及透气汽性较差。 关键词：中空异形；涤纶纤维；导湿性；保暖性；透汽性；透气性 对涤纶的改性主要是通过化学方法和物理方法给予涤纶纤维较高的吸水性、疏水性，以提高涤纶织物穿着的舒适感。其化学改性方法包含：用亲水性基团接枝共聚和用亲水性化合物进行PU涂层处理；物理改性方法有：改变喷丝孔形状，原材料共混纺化纤织物丝和双组分层压共纺。其中，改变喷丝孔形状对于提高涤纶纤维导湿性是简单、直观和行之有效的方法。世界各大化学纤维公司都相继开发出了异形截面涤纶纤维，主要通过在纤维侧壁开设沟槽来提高纤维材料在织物中的毛细管效应。如Dupont公司的Coolmax纤维具有“十”字形截面、日本东洋纺的Triactor纤维具有“Y”形截面、我国仪征化学纤维股份有限公司的Coolbst纤维具有“H”形截面。由于纤维在纵向产生了许多沟槽，从而提高了纤维在织物中的毛细管效应，使织物由于纤维上或纤维间的毛细通道产生芯吸作用而具有干爽导湿性能。芯吸作用愈大，导湿性能愈好。 1中空异形涤纶纤维性能简介 由于纤维的截面形状和纤维的特性紧密相关，借助于纤维截面形状的改变可获得各种特性。用于工业生产的异形截面主要有三角形、四叶形、三叶形、菱形、中空形和中空异形等。要使织物具有舒适性，就要使之重量轻而且吸汗性和快干性好，和肌肤接触面积小，感觉舒适。制造具有和天然纤维相近截面的异形涤纶纤维以改善涤纶性能的仿真方法已被广泛采纳。这是因为异形截面纤维外观轮廓呈不规则状，使涤纶织物有松散感，改善了完泽效应和手感，提高了织物透气性、抗起毛起球性。中空纤维因纤维内部有连续的空腔，降低了纤维的体积质量，提高了织物的隔热保暖性。具有非常意义的是，兼异形、中空、三维卷曲特征于一体的异形中空三维卷曲涤纶纤维（见图1）和圆形中空纤维、异形纤维相比具有更多的优越性。如用异形中空三维卷曲涤纶纤维制作的织物，其松散性较一般织物大15%!20%，并且耐磨性能比圆形纤维高2倍。此外，异形中空三维卷曲涤纶纤维因其结构非常，还具有优异的弹性回复性能，故异形中空三维卷曲涤纶纤维能广泛用于制作地毯、被褥等用品以及垫子类的填充用纤维和集保暖、吸湿于一体的服用纤维等。 2中空异形涤纶织物的热湿传递性能测试和评价 织造整理是托付江苏省吴江三元织造厂进行的。考虑到试验结果的可比性及试验过程的简单可行性，将织物试样设计为平纹机织物。其中：纬纱采纳相同的纺纱线号数和捻度；经纱均用同规格的涤纶纱。织物组织规格见表1。 注：厚度按照GB3820-1983标准，采纳YG141型测厚仪测定；平方米质量按照FZ/T60003-1991标准，采纳电子天平测定。 2.1中空异形涤纶织物的热传递性能测试和评价 2.1.1织物保暖性能测试 2.1.1.1保暖机理 通俗地说，保暖就是隔热。隔热性和导热性是同一种事物热传递性能的两种相反的描述方法。由于空气是一种良好的隔热介质，从理论上讲，在布料中保持相对静止的空气量越多，其保暖能力越好。但是空气对辐射热几乎没有阻挡作用，而纤维却能有效阻挡。因此，理想的保暖效果需要选择合适的纤维并保持布料中较多的静态空气含量。要达到这一目的，采纳中空截面纤维来贮存空气，并采纳空气层组织会是一种有效的途径。布料材料内部空气含量越多，其保暖性越强，而中空异形涤纶纤维不但纤维内部有肯定空气含量，而且有较好的松散度，纤维间也有较多的空气含量。因此，可大大提高织物的保暖性。 Coolbst纤维织物相近，而保暖率却要优于Coolmax和Coolbst纤维织物。这说明异形中空涤纶纤维在保暖性能上有较大的功效。 2.1.2织物透气性能测试 气体通过织物的性能称为织物的透气性。透气汽性和透气性紧密有关。织物的隔热性能主要取决于织物内所包含的静止空气，而该因素又转而受到结构的影响，所以织物的透气性和隔热性也有肯定的关系。织物的透气性常以透气率来表示，它是指织物在两边维持肯定压力差的条件下，在单位时间内通过织物单位面积的空气量。按照GB5453-1985标准采纳Y561型透气仪测定。具体测试结果见表2。 由表2测试结果可知：异形中空涤纶纤维织物的透气性比Coolbst差，但和Coolmax接近，比常规涤纶要好很多，这和异形中空涤纶纤维的截面形状有直接关系。由于异形纤维截面的非常形状———在常规圆形的基础上多出两个齿角，在纺纱过程中齿角间相啮合，使得纤维间更易于紧密排列，从而使得终织物的透气性略低。 2.2中空异形涤纶织物的湿传递性能测试和评价 2.2.1基本理论 纺纱线和织物传导液态水的能力叫导湿性。当织物中纤维形成的毛细管处于水平位置时，虽然没有外力场的势能差，但由于毛细管弯曲面附加引力的作用，能自动引导液体流动，这就是芯吸。从本质上来说，芯吸是一种维持毛细管内流体迁移的性能。通俗地讲，是使水分子沿纤维表面形成的毛细管上升、并从另一端析出水珠的性能。当人体出汗时，汗液以液态水的形态分布在皮肤表面，通过纺纱线和织物的芯吸作用，将液态汗水从织物的一面传递到另一面，并散发到空气中，以促进热量的散失，对织物的穿着舒适性起着非常重要的作用。织物中毛细管内液态水的运输，可以在没有外力场条件下完成。这是因为毛细管中液面的弯曲有肯定的附加压力，这些附加压力由液固界面张力引起。 2.2.2织物透汽性能测试 用烘箱模拟恒温恒湿条件，用水皿法测试试样透汽量，试验温度50℃，试验时间2h，水皿面积32.75cm2。将织物固定在盛有水的杯上，并将其放在烘箱中，杯子中的水气不断地通过织物传输到外界，因此杯中水量逐渐减少。通过周期性地称量杯内水的重量，从而得到该织物对水汽的穿透阻碍作用的大小。试验结果见表3。 由表3测试结果可知：异形中空涤纶纤维织物的透气汽性能要逊于Coolmax、Coolbst和常规涤纶纤维，这在前面的透气性探讨中也可明显看出，因为一般透气性好的织物，透气性也好；透气性差的织物，透气性也差。2.2.3织物导湿性能测试模拟人体出汗，在织物内表面滴一滴水，测试1min后织物另一面的导湿面积，根据导湿面积计算导湿体积和导湿重量（见表3）。导湿体积=导湿面积×织物厚度导湿质量=导湿面积×织物的面密度由于试样厚度、平方米每平方米重量等指标不同，为了精确评价试样的导湿性，利用三项指标图将导湿面积A、体积B、质量C进行综合，三项指标按照同一数量级参和运算，三项指标综合值Z为：Z=0.5（AB×100+BC×1000）由表3测试结果可知：异形中空涤纶纤维导湿扩散面积好于常规涤纶纤维，但略低于Coolmax和Coolbst。 3结论和展望 通过试验，可以做出以下结论： （1）异形中空纤维织物的传热系数和克罗值均和Coolmax和Coolbst织物相近，而保暖率却要优于其他三种纤维织物。 （2）异形中空涤纶纤维织物的透气性仅比Coolmax和Coolbst略差。 （3）异形中空涤纶纤维织物的透气汽性能略逊于Coolmax、Coolbst和常规涤纶纤维。 （4）异形中空涤纶纤维导湿扩散面积也和Coolmax、Coolbst接近。 综上所述，异形中空涤纶纤维在保暖性能上具有突出的表现，但是透气性和透气汽性都较差，在导湿方面和Coolbst不相上下，但却不及Coolmax。这说明了中空部分实在有益于保暖性的提高，但是异形部分对导湿性能的提高不大，经分析可能是由于其长丝中毛细管数量较少，毛细流量小的原因。在以上试验基础上可以进一步对该种纤维截面中突出部分之间的角度进行分析，得出一个比较合理的角度，并且注意操纵其纺纱线捻度，寻到一个佳捻度，从而有利于其毛细管数量的增加，提高其导湿性能。信任在未来导湿保暖布料领域里，中空异形纤维必将在该领域得到更大的进展。