纤维含量对麻赛尔混纺交织物吸湿放湿性能的影响

万殊姝,沈兰萍

(西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048)

0 引 言

麻赛尔是一种具有抗菌性[1]的新型差别化黏胶纤维,其纤维大分子上含有大量亲水基团,截面不规则,纵向有贯通的凹槽,这些特点都利于其织物吸湿排湿。麻赛尔可纺性好,於婷[2]将麻赛尔与羊毛、棉混纺,并确定了较好的工艺。高秀丽[3]发现麻赛尔织物各项服用性能均优于圣麻纤维织物。棉是天然纤维的“最佳代表”,其多孔结构使水分可快速渗入非结晶区,与内部的亲水基团结合,吸湿性好。截面异形化纤维Coolmax纵向具有贯通的凹槽,纤维间可形成强烈的毛细效应,水汽可快速散发[4]。赵艳志[5]用动态湿传递性能测试证实了含Coolmax织物具有较好的导湿快干功能。

但大多纤维都很难同时具有良好的吸湿性和放湿性,也难以直接制备出高效的吸湿放湿功能性织物并满足多方面的要求[6-8],因此将几种吸湿放湿性能不同的纤维,以合理手段结合起来,是开发新型功能性吸湿排汗织物的趋势。王耀武[9]发现Coolmax与棉的并捻交织物拥有良好的吸湿排汗性。刘杰[10]采用Coolmax与木棉/棉混纺纱交织,通过高导湿梯度,制备出良好的单向导湿织物。张慧敏[11]为改善棉导湿性差等问题,根据差动毛细效应原理,以竹原纤维和Coolmax为原料,开发了具有导湿速干性能的织物。徐长安[12]将麻赛尔与涤纶混纺,开发出吸湿排汗的仿麻竹节面料。目前将麻赛尔、Coolmax和棉这3种吸湿放湿各有优势的纤维结合起来的研究还较少。文献[13]发现,原材料含量极大地影响了织物的热和湿度调节性能。在Coolmax/麻赛尔/棉混纺交织物中,原料含量比是决定织物各项性能的关键因素。本文设计织造4种结构相同、含量比不同的混纺织物,并进行一系列吸湿放湿相关性能检测,旨在探讨Coolmax/麻赛尔/棉混纺交织物各项性能的优劣以及不同纤维含量对织物性能的影响。为其他新型吸湿排汗功能面料的开发提供参考。

1 实 验

1.1 试样设计

吸湿排汗功能性织物在接触人体的一面应当亲和皮肤并具有良好的吸汗效果,接触外部环境的一面应当能将汗液快速排出并蒸发到大气中。由于织物两面的性能要求不同,可以通过使用两种吸湿、放湿性不同的纱线作为经纬纱,并选取合适的织物组织,尽可能地使吸湿性好的纱线接触皮肤,放湿性好的纱线接触空气。

1.2 纱线选取

为了能充分探究纤维含量对织物性能的影响,同时保证织物顺利织造,选取如表1的纱线原料。

表 1 纱线原料

1.3 织物结构参数设计

已有的研究表明,交织频率在0.2～0.4之间,经、纬向毛细效应和扩散性能较好[14]。为了尽可能地使导湿性好的Coolmax在接触空气的一面,吸湿性好的麻赛尔纯纺或混纺纱在接触皮肤的一面,使用五枚缎纹作为基础组织,织物组织如图1所示。

图 1 织物组织Fig.1 Fabric weave

另外,在经向紧度保持不变的前题下,纬向紧度太大(如大于55%时)或太小(如小于30%时)都不能很好地发挥导湿性能[15-16]。所以设计经向紧度为60%,纬向紧度为55%,经向密度为420 根/10 cm,纬向密度为390 根/10 cm。4组试样织物的纤维含量比、经纬纱配置和织物面密度如表2所示。

表 2 经纬纱配置

1.4 试样制备

为达上机要求,需对经纱进行浆纱处理,再使用江阴市通源纺机有限公司生产的SGA598型半自动小样织机进行试织,织物下机后再经退浆处理。按该流程获得5种麻赛尔/棉/Coolmax混纺交织物。

1.5 指标测试

1.5.1 滴水扩散时间 根据GB/T 21655.1—2008《纺织品吸湿速干性的评定第一部分:单项组合试验法》,每组织物裁取10 cm×10 cm的5块试样,测试并取平均值。

1.5.2 吸水率 根据GB/T 21655.1—2008《纺织品吸湿速干性的评定第一部分:单项组合试验法》,每组织物裁取10 cm×10 cm的5块试样,测试并取平均值。

1.5.3 芯吸高度 根据FZ/T01071—2008《纺织品毛细效应试验方法》,每组织物经、纬向各裁取3块3 cm×25 cm的试样,使用温州大荣纺织标准仪器厂生产的YG(B)871型毛细管效应测定仪进行测试，取平均值。

1.5.4 透湿量 根据GB/T 12704.2—2009《纺织品织物透湿性试验方法第二部分:蒸发法》,每组织物各裁取3块直径为7 cm的圆形试样,使用TEXTEST瑞士生产的全自动织物透湿量测试仪进行试验。其中透湿量计算公式为

(1)

式中:W为透湿量(g·m-2·d-1);s为试样实验面积(m2);t为2次测量的时间差(h);Δm为t时间内的质量增量(g)。

1.5.5 湿阻 根据 FZ/T 01029—1993 《纺织品稳态条件下热阻和湿阻的测定》, 每组织物裁取 15 cm×15 cm 的3块试样, 使用美国西北测试公司生产的 SGHP-10.5 热阻湿阻测试仪进行测试， 取平均值。

1.5.6 液态水分管理 根据GB/T 21655.2—2009《纺织品吸湿速干性的评定第二部分:动态水分传递法》,每组织物裁取10 cm×10 cm的5块试样,使用上海泛标纺织品科技有限公司生产的液态水分管理测试仪进行测试，取平均值。

2 结果与讨论

为了方便研究,将织物吸湿放湿相关实验结果汇总于表3。

表 3 吸湿速干性能综合数据表

2.1 吸湿性能

2.1.1 渗透性与吸水性 滴水扩散时间和吸水率分别反映织物的渗透性和吸水性。由表3可知,在麻赛尔/棉/Coolmax混纺交织物中,当Coolmax含量相同时,麻赛尔含量越高,织物的滴水扩散时间越短、吸水率越大,织物的渗透性和吸水性越强。这是由于麻赛尔结晶度比棉小,水分子更易进入纤维内部,麻赛尔公定回潮率为12.8%[17],而棉公定回潮率为8.5%,麻赛尔与水结合的能力优于棉,同时麻赛尔纵向具有连贯的通道,利于水分传导扩散。

2.1.2 芯吸高度 在芯吸高度试验中,4组织物各自的经、纬纱线密度一样,经、纬紧度相差不大,而纬向芯吸高度均大于经向,这是因为组成纬纱的麻赛尔和棉纤维的细度均比组成经纱的Coolmax长丝细度小,更有利于芯吸效应。

2.2 放湿性能

4组织物接触空气的一面主要是Coolmax,它不仅纵向有连贯的“凹槽”,同时也是疏水纤维,它大分子链上的有机基团难与水分子形成氢键结合,因此能更快放湿。而透湿量和湿阻分别可以反映织物的透湿性和对湿气释放的阻力大小。从表3可以看出,当Coolmax含量固定时,Coolmax/麻赛尔/棉含量比为50/35/15时,织物透湿量最大、湿阻最小,放湿能力最好;当棉含量距离15%相差得越多,织物的放湿能力越差。这是因为麻赛尔的吸湿性比棉强,更有利于织物中水气的传导,但是同时水分子与亲水基团结合后更不易分开,于是又起到阻碍作用,所以引入少量吸湿性相对差些的棉有利于放湿。但是当棉含量过高时,棉纤维因吸湿膨胀又会阻碍织物的导湿与放湿。

2.3 液态水分管理

吸水速率表示了织物的芯吸能力,液态水扩散速度反映了织物的芯吸速度。麻赛尔/棉/Coolmax混纺交织物的芯吸能力以及芯吸速度与织物中麻赛尔含量有关,麻赛尔含量越高,织物芯吸能力越好,芯吸速度也越快。这与本文2.1.2小节芯吸高度实验的结果也相互印证。

4组织物单向传递指数液态水从织物浸水面传递到渗透面的单向传递指数均达到GB/T 21655.2—2009中单向传递指数5级标准,具有良好的单向导湿能力。

液态水动态传递综合指数是液态水在织物上动态传递的综合指标,4组织物的液态水动态传递综合指数均较为接近,并都达到了GB/T 21655.2—2009中液态水动态传递综合指数4级标准,对液态水分管理的能力均较好。

3 结 论

麻赛尔/棉/Coolmax混纺交织物不仅光泽柔和、手感柔软、悬垂性好,还具有优良的吸湿速干性能,是制备吸湿排汗功能性产品的推荐选择之一。根据上述实验结果可得出：

(1) 由于麻赛尔吸湿性优于棉,当Coolmax含量固定时,Coolmax/麻赛尔/棉混纺交织物的吸湿能力随麻赛尔含量的增加而提高。4组试样中,Coolmax和麻赛尔纯纺纱交织物的吸湿能力最好。

(2) Coolmax纵向具有连贯的通道,这样的特点有利于织物的导湿。当Coolmax含量不变时,由于棉的吸湿性比麻赛尔差,适量棉可改善因麻赛尔吸湿性过强导致的导湿难的问题。当棉含量在15%时,Coolmax/麻赛尔/棉混纺交织物的导湿和放湿能力最好,高于或者低于该值,导湿和放湿能力下降。

(3) 根据单向传递指数和液态水动态传递综合指数,4种含量比的麻赛尔/棉/Coolmax混纺交织物对液态水分管理能力均较好,符合国标GB/T 21655.1—2009中“综合速干性”的技术要求。