加载中…国内外不同粘胶混纺针织物的性能分析
(2023-04-20 09:25:00)
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摘 要
探讨不同粘胶及其混纺纱和针织物的性能差异。以国外A粘胶、国内B粘胶和国内C粘胶为原料，纺制了4种混纺纱，并分别制备成针织物。对比分析了3种粘胶纤维和4种混纺纱的性能指标。重点测试分析了4种针织物的性能，包括透气率、顶破强力、芯吸高度、悬垂性能和耐磨性能等。结果表明：使用国外A粘胶的针织物透气性、悬垂性能稍好，芯吸性能稍差；2种棉粘混纺针织物中，使用国外A粘胶的针织物顶破强力更优，但耐磨性能略差；2种粘涤混纺针织物的顶破强力和耐磨性能相近。认为：几种粘胶混纺针织物性能各有优劣，总体差异不大；由于国外A粘胶价格偏贵，选用国产粘胶有助于开发低成本且性能优良的混纺针织物。
关键词
粘胶; 断裂强力; 混纺纱; 针织物; 顶破强力; 透气性;
透湿率; 耐磨性
近10年来，我国纤维素纤维行业发展迅速，在世界的产能占比不断扩大。随着行业和公众越来越重视原料的可再生性和环保性，在自然界广泛存在的纤维素受到了进一步的关注。粘胶作为再生纤维素纤维的主力军，因其具有良好的可再生及可降解性必然成为未来纤维发展的重点。国外粘胶行业经过长期的发展及沉淀，不仅优选天然原料生产粘胶纤维，更致力于纤维的可持续发展及循环利用，其产品质量毋庸置疑。国内粘胶行业从2008年开始进入快速发展期，通过不断优化产业结构、改进现有设备及工艺、加强“三废”处理和二硫化碳、硫化氢的回收利用等，目前已步入成熟期，国内粘胶企业的生产水平已进入了全新阶段。随着粘胶短纤维行业的品牌化、资本化、集团化运作，行业内的竞争日趋激烈，选择质量优、成本低的原料已成为行业共识。目前，大多数研究集中于粘胶织物的质量控制。其中，许多等为更好地探究柔洁纺技术对粘胶强捻纱质量和机织物服用性能的影响，对相同工艺参数下粘胶强捻柔洁纺和环锭纺的纱线及机织物的性能进行了对比测试；代瑞瑞等以R/JC
65/35 4.89
tex纱为经纱和纬纱开发了一款特细号平纹织物，总结了生产要点；倪洁等研究了股线和单纱捻系数比对粘胶股线性能的影响；魏嘉彬采用18.6
tex粘胶长丝与21.4
tex麻纱织造了不同的针织物，并测试了面料的性能。相比而言，有关粘胶纤维价格与混纺织物性能对比的研究较少。
本研究采用国外A粘胶、国内B粘胶和国内C粘胶，分别生产JC/R
60/40 14.7 tex纱和R/T 70/30 18.5
tex纱，在UNITEX单面大圆机上编织纬平针织物，对比不同粘胶混纺织物的性能，为企业织造低成本且性能优良的混纺织物提供参考。
1 试验部分
1.1 材料与仪器
1.1.1 试验材料
3种粘胶纤维的性能指标见表1。涤纶规格1.33 dtex×38
mm，断裂强度5.78 cN/dtex，断裂伸长率22.99%，超长纤维率0.2%。棉纤维选用阿克苏细绒棉，在HVI
1000型大容量棉纤维测试仪上测得3.175 mm隔距的断裂比强度28.39
cN/tex，断裂伸长率6.8%，马克隆值4.85。
表1
3种粘胶纤维的性能指标
1.1.2 纤维表面形貌
图1为不同粘胶3
500倍的纵向形貌照片。由图1可以看出，与国内的两种粘胶纤维相比，国外A粘胶纤维表面更光滑，且纵向表面沟槽较深，纤维纵向突起更明显，在摩擦时减小了与摩擦界面的接触面积，因而动、静摩擦因数更小。国内B粘胶纤维表面有少许坑洞和颗粒状物质，摩擦因数略高于国外A粘胶，而国内C粘胶纤维表面布满细小沟槽、坑洞，表面粗糙，摩擦因数最高。
1.1.3 试验仪器
YG601
N型电脑式织物透湿仪、YG811型织物悬垂性测试仪、YG461E型全自动透气量仪、HD026N型电子织物顶破强力仪、YG（B）401T型马丁代尔耐磨仪、YG（B）871型毛细管效应测试仪。
1.2 纱线制备及性能
选用国外A粘胶、国内B粘胶分别与精梳棉混纺，国外A粘胶、国内C粘胶分别与涤纶混纺，采用相同纺纱工艺制备混纺纱，分析对比不同粘胶混纺纱性能。其中，JC/R
60/40 14.7tex（国外A粘胶）、JC/R 60/40 14.7 tex（国内B粘胶）、R/T 70/30 18.5
tex（国外A粘胶）和R/T 70/30 18.5
tex（国内C粘胶）依次编号为：１＃、２＃、３＃、４＃。几种粘胶混纺纱性能对比见表2。
表2
几种混纺纱的性能指标
由表2可知，国外A粘胶纤维混纺纱在常发性纱疵中表现优异，细节、粗节和棉结均较少。国外A粘胶纤维的断裂强度与摩擦性能均小于国内B粘胶和国内C粘胶，但国外A粘胶混纺纱的断裂强力却较高。国外A粘胶的断裂伸长率较高，但经过混纺后，混纺纱的断裂伸长率与其他混纺纱相比差距被不断缩小。尤其是粘涤混纺纱，因涤纶断裂强度高，在纱线拉伸断裂过程中承担更多的拉力，两种粘涤混纺纱的断裂伸长率相近。在条干CV和毛羽方面，相同组分的粘胶混纺纱间相差不多。
1.3 试样制备
采用以上纱线在UNITEX单面大圆机上编织纬平针织物。其中，1#纱编织的针织物为1#织物，以此类推。1#和2#织物厚度均0.36
mm，横密均120纵行/5 cm，纵密均70横列/5 cm；3#和4#织物厚度均0.37 mm，横密均110纵行/5
cm，纵密均68横列/5 cm。
1.4 试样性能测试
参照GB/T 12704.1—2009《纺织品
织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》，设定透湿箱温度（38±2），相对湿度（90±2）%，在织物上取3个直径70
mm的试样。等透湿箱达到设定温度，将透湿杯水平放于试验箱内平衡。每个透湿杯测量时间不超过30
s，透湿量=24×Δm/（S×t），其中，Δm为同一试样两次称量的质量差（g），S为试验面积（m2），t为时间（h）。
依据GB/T 5453—1997《纺织品
织物透气性的测定》，设定织物测试面积为20 cm2，测试压降为100
Pa，同一织物的不同部位测试10次，取平均值。
依据GB/T 19976—2005《纺织品 顶破强力的测定
钢球法》测试织物的顶破强力。测试样本直径6 cm，设定顶破速度300 mm/min，测试5次，取平均值。
悬垂性能测试参照GB/T 23329—2009《纺织品
织物悬垂性的测试》，每种织物取3块试样，裁剪成直径24
cm的圆形，每块试样进行正反面测试，取6次测试的平均值。
依据FZ/T 01071—2008《纺织品
毛细效应试验方法》测试织物的吸水性能。测试样本长度300 mm，宽度30 mm，测试3次，取平均值。
耐磨性能测试依据GB/T 21196.3—2007《纺织品
马丁代尔法织物耐磨性的测定 第3部分：质量损失的测定》规定的方法，试样直径38 mm，测试5次，取平均值。
2 结果与分析
2.1 织物透湿性及透气性分析
透湿性与透气性是服装生理穿着舒适性的重要指标。4种针织物的透湿率和透气率测试结果见表3。
表3
织物的透湿率与透气率结果
由表3可知，在两种不同组分的粘胶混纺针织物性能对比中，1#和3#针织物的透湿性均要略好于其余两种织物；这是由于1#和3#针织物均采用国外A粘胶，而国外A粘胶的回潮率略小，对织物的透湿性产生了一定程度的影响。此外，粘胶纤维吸湿后直径会膨胀，一方面会使纱线中纤维排列更加紧密，与此同时，吸收的水分更多会以自由水的形式存在于纤维内部与表面，阻挡了从纱线间透过的水分；另一方面会引起纱线直径的膨胀，针织物结构松散，纱线直径的膨胀对于孔隙率的影响会更加明显。回潮率略小的国外A粘胶纤维膨胀相对较小，透湿性也相对较好。而对于针织物的透气性能，大部分空气主要从织物间的空隙通过，受纤维及纱线性能影响较小，且3种粘胶纤维性能相近，因而两组针织物的透气性均相近。
2.2 织物顶破强力分析
顶破表现的是受到垂直于织物方向的顶、压作用而破坏的现象，能够较好地反映出人体肘部、膝部和臀部等对针织物产生的作用。针织物具有易形变且伸长率大的特点，因此相对于拉伸断裂来讲，顶破强力更能体现针织物的服用性能。1#、2#、3#、4#织物的顶破强力的测试结果分别为400.1
N、374.8 N、578.5 N、567.1
N。可以看出，在粘棉混纺针织物中，含国外A粘胶的针织物顶破强力略优于含国内B粘胶针织物。而在粘涤混纺针织物中，两种织物的顶破强力相近。因4种织物结构组织均相同，顶破强力主要受纱线性能的影响。在棉粘混纺纱中，两种纱线的强力相近，但国外A粘胶混纺纱伸长率要优于国内B粘胶混纺纱，因而会使得织物的顶破高度更高。在顶破过程中，织物伸长变形形成突起，织物便会与圆球顶杆形成一定的夹角，顶破高度越高，夹角越小，织物作用于圆球顶杆的力便会越大，表现出的顶破强力越高。而在粘涤混纺织物对比中，涤纶的断裂强度高，是粘胶纤维的2倍到3倍。在纱线拉伸断裂过程中，涤纶可承受更多的拉力，粘胶纤维的强力与伸长性能得不到全部发挥，因而国外A粘胶与国内C粘胶与涤纶混纺纱的性能相近，顶破强力也相近。
2.3 织物芯吸性能分析
芯吸高度可以反映织物或纱线传导液态水的能力，与织物的穿着舒适性密切相关，反映了人体产生的汗液通过织物传导到外环境的速度。4种织物的芯吸高度测试结果见图2。
由图2可以看出，在两组不同组分的针织物芯吸性能对比中，国内B粘胶棉混纺纱织物与国内C粘胶涤混纺纱织物均比同组优异，即1#织物的芯吸高度略低于2#织物、3#织物略低于4#织物。在织物芯吸过程中，水分子的攀升多依附于纤维的表面，国外A粘胶纤维表面光滑，对芯吸过程中水分子的上升产生了一定的阻碍作用。此外，针织物的芯吸效应还受到针织物孔隙的影响。国外A粘胶纤维的回潮率略小，吸湿性能较低，对纤维直径方向的吸湿膨胀会产生一定的影响。多方面因素影响下，使1#、3#织物的芯吸性能略低。
2.4 织物悬垂性能分析
织物的悬垂系数是指织物试样因自重而下垂，由下垂部分的投影面积与原始面积相比的百分率表示，是决定织物美感的一个重要因素。从力学上讲，悬垂性能是织物受到重力，因自身性能的不同（如刚韧性）而有不同的表现。4种织物的悬垂性能测试结果见表4。
表4
4种织物的悬垂性能指标
由表4可知，在粘涤与棉粘混纺织物中，国外A粘胶混纺织物的动态悬垂系数及静态悬垂系数均较小，动、静态美感系数较高，悬垂性能更优。因织成4种织物的纱线及织物的结构、紧度和厚度等两两相近，但国外A粘胶混纺织物的悬垂性能较好，可见国外A粘胶纤维的弯曲刚度更小，因而其制成的织物更柔软，悬垂性能更优。
2.5 织物耐磨性分析
织物的耐磨性指织物间或与其他物质在反复摩擦的过程中抵抗磨损的性能。针织物的纱线捻度小，更易受到磨损，因此耐磨性是针织物的重要质量指标之一。
图3为棉粘混纺织物不同摩擦次数下质量损失量。可以看出，1#织物质量损失量较大。织物中的纤维和纱线主要承受与磨布的反复作用，且这种作用力远小于其断裂强力。因此，伸长率略高的国外A粘胶纤维及纱线理应具有更高的耐磨性能。但粘胶纤维的拉伸回复性能差，在织物的反复摩擦作用力下，断裂强力小且伸长率高的国外A粘胶纤维及纱线反而更易被拉长变细。变细后的纤维或纱线受到较小的作用力时，会引起较大的内应力，使纤维从纱线中分离、解体，在摩擦作用下缠结成球，破坏纱线的结构，进而影响织物的耐磨性能。
图4为粘涤混纺织物不同摩擦次数下质量损失量。可以看出，相同摩擦次数下，两种织物的质量损失量相近。这是由于涤纶强度高、弹性好，且对拉伸、压缩及弯曲的形变恢复高，耐磨性能也仅次于锦纶。虽然在粘涤混纺纱中涤纶的质量只占30%，但对织物的耐磨性能影响较大，可弥补国外A粘胶纤维在耐磨性能上的不足。
3 结论
我们采用3种不同粘胶纤维与涤纶和棉分别混纺，制成了4种混纺纱并织造了针织物，研究不同混纺比下国内外粘胶混纺纱及其织物的性能差异。国外A粘胶的回潮率较低且纤维表面光滑，其织物芯吸性能略差。几种织物透气性能表现相近；受纱线伸长率的影响，1#织物的顶破强力优于2#织物，而2种粘涤混纺纱针织物性能相近；耐磨性方面，1#织物的质量损失量略高于2#织物，而在2种粘涤混纺纱针织物中，因涤纶的加入使国外A粘胶和国内C粘胶混纺织物的质量损失量相近。不同粘胶混纺纱针织物在各方面的服用性能各有优劣，且性能差异不大。与其他纤维混纺可弥补粘胶纤维或纱线间性能的差异。由于国外A粘胶价格略高，且易缺货、断货，影响生产，因此在混纺纱线或织物中，可优先考虑使用国内粘胶，以减少生产成本。
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