柔丝纤维混纺纱及其针织物的性能测试

孟金凤,孟家光,张琳玫,曹 婧

(西安工程大学 纺织与材料学院,陕西 西安 710048)

0 引 言

柔丝纤维是一种经特种纺丝工艺加工而成的环保型绿色纤维,提取植物中的蛋白质及木头中的纤维素短绒,将其分别制成纯净的高分子溶液,然后使两种溶液混在一起,最后采用湿法纺丝工艺制成柔丝纤维.柔丝纤维蛋白质含量达到了4%,并有17种氨基存在于纤维中.柔丝纤维具有柔软丝滑、优良的吸湿性、透气性等服用性能,亲肤保健、远红外发射和天然的负氧离子释放功能等生物功效[1].

近年来，随着柔丝纤维的开发，不少研究人员对其各项性能进行了一系列研究工作.如刘玉磊、赵博等人对柔丝纤维的结构与性能作了研究[1-2]；陈宝建、王淑华、张海霞等将柔丝纤维应用于针织面料的开发中,并提出了合理的工艺技术要点[3]；李泉等人对其染整工艺进行了研究[4].探究柔丝纤维和其他纤维混纺,开发出风格独特的应用于柔丝内衣系列产品的混纺纱也非常重要.同时凭借柔丝纤维的舒适性、功能性和保健性,也为了迎合市场对保健功能针织产品的需求,本文以柔丝/珍珠纤维/天丝混纺纱为原料,测试分析了柔丝纤维混纺纱的基本性能.同时，设计了符合柔丝纤维特点的针织物组织,为开发和设计柔丝混纺面料提供依据.

1 实 验

1.1 材料

上海恒加纺织有限公司提供的细度为1.67dtex柔丝纤维和14.8tex柔丝纤维混纺纱(由粘胶基柔丝纤维、粘胶基珍珠纤维和天丝以40/30/30的比例混纺而成).

1.2 测试方法

1.2.1 形态结构 采用KYKY-2800B型扫描电子显微镜,观察柔丝纤维的形态结构.

1.2.2 红外光谱 用Nicolet 5700型傅立叶红外光谱仪对粘胶和柔丝纤维进行红外光谱分析.

1.2.3 单纤强力 在YG001N型电子单纤强力机上对柔丝和粘胶纤维试样的单纤强力进行测试.

1.2.4 纱线强度测试 在YG020A型电子单纱强力仪上对柔丝纤维/珍珠纤维/天丝(40/30/30)混纺纱进行测试.

1.2.5 均匀度测试 采用YG131型条干均匀度试验机测试柔丝混纺纱的CV值、细节、粗节、棉结数.

1.2.6 捻度测试 采用退捻加捻法,在Y331A型捻度仪上对柔丝混纺纱的捻度进行测试.并计算特数制纱线的实际捻度Tt和捻度不匀率.

(1)

(2)

1.2.7 纱线含湿量测试 采用DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱和JA3003A型电子天平测试,设定烘箱温度为105±3℃,并分别计算含水率和回潮率.含水率=(湿重-干重)/湿重×100%;回潮率=(湿重-干重)/干重×100%.

1.2.8 耐热性测试 采用DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱和水浴锅测试柔丝混纺纱的耐干、耐湿热性能.将纱线依次放入80℃,90℃和100℃的水浴锅浸泡0.5h,观察其颜色及强力变化情况;将纱线依次放入170℃,190℃,200℃,220℃,230℃和240℃的DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱中30s,观察其颜色及强力变化情况.

2 结果与分析

2.1 柔丝纤维的形态结构

柔丝纤维的横、纵向形态显微图(放大2 000倍)如图1,2所示.由图1,2可知,柔丝纤维的横截面形态是不规则多边形,柔丝纤维中含有许多大分子羟基和少量氨基,保证了纤维优良的导湿性、透气性;纤维表面的细纹沟槽,保证触感舒适,令纤维手感爽滑.

图1 柔丝纤维横截面形态(放大2 000倍) 图2 柔丝纤维的纵向形态(2 000倍)

2.2 柔丝纤维的红外光谱

粘胶纤维、柔丝纤维的红外光谱图如图3,4所示.不同类型的有机化合物含有不同的官能团,而不同的官能团具有自身所独有的红外吸收峰,即特征吸收峰[5].由图3,4可知,以粘胶为载体的柔丝纤维的红外光谱图与普通粘胶纤维的红外光谱图较相似,但是柔丝纤维在3 500～3 300cm-1这一波数范围内的特征吸收峰峰位、峰强与粘胶纤维存在差别.柔丝纤维吸收峰在3 381cm-1处强,而普通粘胶纤维在3 429.8cm-1处强;胺类化合物的伸缩振动位于3 500～3 300cm-1区间,游离的仲胺在3 500～3 400cm-1区域出现单峰,缔合后向低频方向移动.这说明粘胶基柔丝纤维含有微量氨基酸和植物蛋白.

2.3 柔丝纤维的单纤强力

柔丝纤维强力的测试结果如表1所示.由表1可知,相对粘胶纤维,柔丝纤维单纤强力较低,断裂伸长率较高,断裂时间长.这是因为在原来的纤维中加入了从以水稻为主的植物中提取的蛋白,以致于对原有纤维的结构造成了影响.

图3 粘胶纤维的红外光谱图 图4 柔丝纤维的红外光谱图

表1 柔丝和粘胶纤维的单纤强力

表2 柔丝纤维混纺纱各项指标测试结果

2.4 柔丝纤维混纺纱线测试结果

柔丝纤维混纺纱各项指标测试结果见表2.在前期准备和编织工序中,针织用纱线都会受到张力作用.所以纱线不仅要具有较好的强力,也要求其具有较好延伸性,以顺利完成编织.从表2可知,柔丝混纺纱具有较好的强力和延伸性,是针织面料较为理想的原料.

纱线条干均匀度,是衡量其横截面的粗细均匀程度的指标[6],决定了针织面料的外观质量的优劣.常用指标有CV值、细节数、粗节数和棉结数.从表2可知,柔丝混纺纱的条干均匀度较好.如果再对纱线进行络纱处理,清除纱线上的疵点和杂质,能提高纱线的品质,有利于后道加工.

通常情况下,纱线捻度不匀率要控制在±8%以下,以避免紧捻纱引起的织物外观不良现象[7].从表2看出,柔丝纤维混纺纱的捻度适宜,并且具有较小的捻度不匀率.

同时,柔丝纤维混纺纱的回潮率比天然纤维素纤维棉纱的8.5%还要高,因此柔丝混纺纱线的吸湿性优良.粘胶纤维具有良好的吸湿性,在一般大气条件下,回潮率在13%左右.柔丝纤维混纺纱有较高的回潮率和含水率,但相比粘胶纤维小.原因是柔丝纤维和珍珠纤维都是粘胶的改性纤维,柔丝纤维混纺纱的组分中加入了从植物中提取的植物蛋白和纳米级珍珠颗粒.

从表3可知,柔丝纤维混纺纱具有较好的耐湿热性、耐干热性,是针织面料较为理想的原料.

2.5 柔丝纤维混纺针织物的开发及性能研究

2.5.1 针织物开发 选用上海恒加纺织有限公司14.8tex柔丝混纺纱(由粘胶基柔丝纤维、粘胶基珍珠纤维和天丝以40/30/30的比例混纺而成),为了适合机器编织,采用三股进纱方式在机号为14针数/25.4mm的STOLL CMS530HP电脑全自动横机上开发6种组织:纬平针、1+1罗纹、半畦边、畦边、罗纹半空气层和罗纹空气层,并对柔丝纤维混纺毛坯针织面料的基本结构特征进行测试.结果表明,柔丝混纺针织物密度均匀、尺寸稳定、表面平整、手感柔软、符合针织物的质量标准,可用于针织面料的开发.

表3 柔丝纤维混纺纱的耐湿热、干热性

2.5.2 染色性能 采用双氧水、一浴二步法浸染的方式[8]分别对柔丝纤维混纺针织面料进行前处理和染色.采用最优前处理工艺和染色工艺,并对染色后针织物进行柔软和热定型后整理.通过测试针织物染色牢度得出，经染整后的柔丝混纺针织面料表面光洁、色泽亮丽、手感柔软,染色性能符合服用质量要求.

2.5.3 服用性能 分别对柔丝纤维混纺针织面料的坚牢度、热湿舒适性、刚柔性和外观保形性等服用性能[9]及功能性进行测试.结果表明,柔丝混纺针织面料的强力能够满足针织服饰的要求;优良的透湿性、透气性和吸水性赋予了柔丝混纺针织面料优良的热湿舒适性;柔丝混纺针织面料具有良好的刚柔性、悬垂性、缩水性、耐折皱性和抗起毛起球性.

以负离子浓度为测试指标,在25±3℃、湿度65%±3%条件下对负离子释放性能进行测试.测试时,首先测试空气中负离子的浓度,然后将柔丝纤维纬平针织物放在距离AIC-2型负离子浓度测试仪风口5cm处,不断轻揉织物,测试此时的负离子浓度,然后用所测得的数据减去开始时所测数据,即为所测织物释放的负离子量.按同样的方法随机测试5组数据,求其平均值得出，柔丝纤维针织面料的负离子浓度为5 207.6个/cm3.以远红外法向发射率为测试指标,在红外光谱仪(光谱范围为4 600cm-1～400cm-1，波数精度为0.01cm-1，分辨率为4cm-1)上,参照标准(FZ/T64010—2000)选取尺寸为20mm×20mm的柔丝纤维纬平针织物试样进行远红外发射性能的测试.将其放入100℃的烘箱中处理2h.测出100℃时未放织物时有效发射率大于0.998、光栏孔径不小于10mm的黑体炉能量发射曲线,然后,再测出试样的法向发射率曲线,从而计算出织物在4～16μm波段的法向发射率.通过试验,计算出柔丝纤维纬平针织物的远红外法向发射率为85%.

3 结 论

(1) 柔丝纤维横、纵截面与粘胶纤维相似.柔丝纤维的横截面呈不规则多边形,导湿性、透气性优良;纤维表面的细纹沟槽,使纤维手感爽滑、触感舒适;对粘胶纤维和柔丝纤维的红外光谱图进行分析可知,柔丝纤维的基体是含有微量氨基酸和蛋白的粘胶;柔丝纤维细度为1.67dtex,单纱强力较低,断裂伸长率较高.但柔丝混纺纱有较好的强度和断裂伸长,是一种较为理想的针织面料的原料;柔丝混纺纱的条干均匀度较好，捻度适宜,捻度不匀率较小，回潮率较高,吸湿性优良;耐湿热性、耐干热性都较好.

(2) 柔丝混纺纱针织面料的染色性能、各项服用性能及功能性能优良,特别是柔丝纤维混纺纬平针针织面料的负离子浓度为5 207.6个/cm3,达到了郊外、田野的负离子浓度,不仅能够增加人体免疫能力,而且使人体抗菌能力得到提高.同时柔丝针织面料的远红外法向发射率为85%,达到了远红外产品的标准.柔丝混纺纬平针织物的远红外发射性及负离子释放性都达到了保健服装的标准.因此,柔丝混纺针织面料可以用来开发针织服饰.在满足了消费的基本需求的同时,也满足了消费者对保健性能服饰的追求,从而使柔丝纤维混纺针织面料具有广阔的市场前景.

参考文献：

[1] 刘玉磊.丝蛋白纤维的结构与性能[J].毛纺科技,2011,39(3):32-35.

[2] 赵博.柔丝纤维的性能特点及产品开发[J].上海毛麻科技,2012(4):27-28, 45.

[3] 陈宝建,王淑华,张海霞.柔丝纤维面料的开发实践[J].棉纺织技术,2011,39(5):59-61.

[4] 李泉,李锡军,孙臣.柔丝蛋白纤维面料染整加工[J].印染,2010(12):18-20.

[5] 胡燕琴,陈玉静,李慧华,等.反常吸收与高质量的远红外光谱[J].光谱学与光谱分析,2012,32(2):339-342.

[6] 陈玉国,王杏.基于形态学和PDE的纱线条干均匀度检测方法[J].辽宁师范大学学报,2008,31(4):404-406.

[7] 徐红,丛新婷.纬编针织产品质量控制[M].北京:中国纺织出版社,2008:10.

[8] 姬文香,孟家光,李静静.VILOFT纤维针织面料的练漂工艺研究[J].西安工程大学学报,2014,28(3):71-74.

[9] 董旭风,孟家光,杨银莹.珍珠纤维针织面料的服用性能测试与综合评价[J].西安工程大学学报,2013,27(1):33-36.