点状覆膜真丝织物性能研究

周慧慧， 田 伟， 李丹丹， 许建峰， 沈红卫， 祝成炎

(1.浙江理工大学 “纺织纤维材料与加工技术” 国家地方联合工程实验室，杭州 310018；2.浙江嘉兴市特欣织造有限公司，浙江 嘉兴 314031)

点状覆膜真丝织物性能研究

周慧慧1， 田 伟1， 李丹丹1， 许建峰2， 沈红卫2， 祝成炎1

(1.浙江理工大学 “纺织纤维材料与加工技术” 国家地方联合工程实验室，杭州 310018；2.浙江嘉兴市特欣织造有限公司，浙江 嘉兴 314031)

为研究点状金属覆膜对真丝织物性能的影响，采用覆膜前后双绉真丝织物作为研究对象，通过对点状覆膜前后真丝织物的形貌观察，研究点状覆膜前后真丝织物表面结构变化。通过实验测试织物光学性能、透气性和断裂强力，分析点状覆膜前后织物光学性能、透气性和断裂强度的差异。结果表明，覆膜后真丝织物表面附着一层不连续、分布均匀、尺寸一致的圆点，铝被成功镀在织物表面，覆膜真丝织物孔径变小，透光透气率下降，防紫外性能和光泽度大幅度提高，断裂强力有一定提高。

真丝织物；点状；形貌；透气性；光学性能；拉伸性能

自2012年金属质感的面料登上纽约秋冬时装周以来，金属质感面料成了时尚界的“新宠”。有研究人员通过磁控溅射等技术将金属铜、银、铝或聚四氟乙烯(PTFE)对织物表面进行覆膜加工[1]，赋予了织物独特的风格，又改变了织物的导电、电磁屏蔽、抑菌等性能[2-3]。但目前在织物上的覆膜是全覆盖镀膜，对点状覆膜织物的研究较少，点状覆膜真丝织物的相关文献更是鲜有记载。本研究以经纱密度为570根/10 cm，纬纱密度为416根/10 cm，100%桑蚕丝织物为研究对象，对点状覆膜真丝织物的形态结构、服用性能及力学性能进行探究，并与未覆膜真丝织物作对比分析，为点状覆膜真丝织物的开发提供了理论依据。

1 实 验

1.1 基材规格

采用100%桑蚕丝作为经纬纱，以平纹组织织造双绉真丝织物。经向纱线规格为线密度4.6 tex；捻度为300/m，S捻；经纱密度为570根/10 cm。纬纱采用线密度9.2 tex；捻度为2 300/m，2S2Z捻；纬纱密度为416根/10 cm。

双绉真丝织物(嘉兴特欣织造有限公司)；覆膜双绉真丝织物(嘉兴中科奥度新材料有限公司)。

1.2 仪 器

JSM-5610LV扫描电镜(日本电子JEOL)；热场发射扫描电子显微镜(Carl Zeiss SMT Pte Ltd)；PSM-165孔径测试仪(德国Topas公司)；Lambda 950紫外分光光度计，蓝菲光学透光率分析仪(上海蓝菲光学仪器有限公司)；M524织物光泽度测试仪(青岛山纺仪器有限公司)；YG 461E型数字式织物透气仪(温州方圆仪器有限公司)；YG 026H型多功能电子织物强力机(宁波纺织仪器厂)。

1.3 性能测试

1.3.1 覆膜织物形貌观察

分别取一定尺寸的普通双绉真丝织物和覆膜后双绉真丝织物作为试样，在电镜(SEM)下观察织物表面、断面形貌。

另裁取一定尺寸的覆膜后和未覆膜双绉真丝织物，采用热场发射扫描电子显微镜和能谱仪(EDS)对样品直接观察及元素分析。

1.3.2 孔径测试

采用PSM-165孔径测试仪，测定覆膜真丝织物及其基底布的基本孔径大小和分布。该仪器适用于滤纸、微孔筛、非织造材料、烧结聚合物及金属多孔材料。

1.3.3 织物透气性测试

采用YG 461E型数字式织物透气仪，测试覆膜真丝织物及其基底布的透气性。按照GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》标准，测定在一定压力差下单位时间内透过织物的空气量。实验中压力差设定为100 Pa，每一个式样选择不同部位进行测试，测试次数不少于5次，并取其平均值。用透气率(mm/s)来表征织物的透气性，透气率越大表示织物的透气性越好。

1.3.4 织物光学性能

采用M524织物光泽度测试仪，分别测试织物的正反射光光强度及织物的漫反射光光强度。利用下式计算出两个光反射强度的比值得到织物的光泽度GC，也称作对比光泽度。

(1)

式中：GC为对比光泽度；GS为正反射光光强；GR为漫反射光光强。

为检测镀膜前后真丝织物的透光性和防紫外线性能，分别采用Lambda 950紫外分光光度计及蓝菲光学透光率分析仪，测试覆膜前后真丝织物的透光性和防紫外线性能。光谱均在室温下测试得到，扫描宽度为250～800 nm，采样间隔为5 nm。

1.3.5 织物拉伸性能

按照GB/T 3923.1—2013《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定》，采用YG 026H型多功能电子织物强力机，测试覆膜真丝织物及其基底布的力学性能。试样长度400 mm，宽度60 mm，经纱、纬纱各测5组；预加张力2 N，拉伸速度100 mm/min，夹持距离200 mm，温度20 ℃，相对湿度65%，记录断裂强力、断裂伸长和断裂伸长率。

2 结果与分析

2.1 覆膜形貌表征

通过电镜(SEM)扫描，得到如图1所示的覆膜前后真丝织物电镜扫描图。

图1 覆膜前后的织物电镜扫描Fig.1 SEM images of uncoated and coated silk fabrics

从图1(a)(b)对比可看出，覆膜前真丝样品表面光滑，而覆膜后织物表面存在点状膜层，表明金属膜的确以圆点状附着在真丝织物表面。对图中每个完整圆点的直径进行测量并取平均值，结果显示其纵向直径为552 μm，横向直径为500 μm，对圆点圆心到相邻圆点圆心距离进行测量，其距离约为745 μm。由此可知，圆点覆盖在真丝织物上表面，圆点尺寸均匀，且分布均匀。图1(c)为覆膜后真丝织物的横截面，测得其圆点膜层厚度为11 μm左右，同时也验证了图1(b)覆膜圆点是相互独立分布在织物表面，圆点之间不相互连续。

为确定覆膜后双绉真丝织物上金属物质是否被成功镀上，采用能谱仪(EDS)分析覆膜后真丝织物上圆点成分，结果如图2所示。

图2 覆膜后圆点物质的EDS扫描Fig.2 EDS images of dots after coating

从图2可以看出，覆膜前织物由C、O、N三种成分组成，织物覆膜后所覆的圆点主要有C、O这两种成分组成，以及微量的Al。对覆膜圆点做定量分析，结果表明C元素含量为76.26%，O元素含量为23.22%，Al元素含量为0.52%。

2.2 孔径分布情况

将覆膜前真丝织物与覆膜后真丝织物的孔径及分布进行测试，如图3所示。

图3 覆膜前后真丝织物的孔径分布Fig.3 Pore size distribution of uncoated and coated silk fabrics

从图3可以看出，覆膜前真丝基底布孔径主要分布在60～240 μm，其中孔径在60～125 μm的占55%，覆膜后真丝织物孔径主要分布在36～72 μm。覆膜前真丝织物平均孔径为151.41 μm，覆膜后为65.73 μm。经覆膜后真丝织物表面由大小均匀的圆点不连续膜覆盖，但所覆圆点孔径分布较集中，对织物中的部分空隙进行了覆盖。覆膜后真丝织物孔径尺寸从覆膜前的60～240 μm下降到36～72 μm，其中在50～70 μm分布最多，分布频率达到54%，其次在35～50 μm也较多，分布频率达到28%。

2.3 织物透气性能

覆膜前后真丝织物透气性能测试结果如图4所示。

图4 覆膜前后真丝织物透气率Fig.4 Air permeability of uncoated and coated silk fabrics

从图4可以看出，未覆膜真丝织物透气性远高于覆膜真丝织物，未覆膜真丝织物透气率为768.623 mm/s；对真丝织物覆膜处理后，透气率下降至526.575 mm/s，透气率下降幅度为31.5%。影响织物透气性的因素很多，本质上与织物的孔隙大小及联通性，通道的长短、排列及表面性状，织物的体积分数、厚度、环境条件等有关，更重要的是与织物中孔隙大小的分布特征有关。真丝双绉织物经覆膜后，织物部分空隙被圆点膜覆盖，结合图3中经覆膜后的真丝织物孔径分布，覆膜前织物的大孔尺寸主要分布在473～532 μm，而覆膜后织物大孔尺寸在160～178 μm。因此，表面的点状金属膜使织物表面的部分孔径变小，孔隙率随之下降，导致覆膜后的真丝织物透气率较未处理的真丝基底布有着明显的下降。

2.4 织物光学性能

覆膜前后真丝织物的光泽度、透光率如图5所示。

图5 覆膜前后真丝织物的光泽度和透光率Fig.5 Glossiness and light transmission of uncoated and coated silk fabrics

对比图5(a)光泽度得出，覆膜后双绉织物正面光泽度为22.8，反面光泽度为7.5，未覆膜真丝织物正面光泽度为10.2，反面为7.07。由此可见，覆膜后真丝织物光泽度正面变化幅度很大，变化高达123%，覆膜后织物反面光泽变化较少。比较覆膜真丝织物正反面光泽度，得出覆金属膜对织物的反面光泽度无影响。织物光泽是评价织物外观质量的一项重要指标，它取决于织物表面的反射光及光强分布。一般来说，表面越光滑平整，反射光也越强，说明覆膜织物表面比未覆膜织物表面平整光滑[4]。光束照射时镜面反射光增多，提高了覆膜织物的光泽。

采用Lambda 950紫外分光光度计对覆膜处理前后的双绉真丝织物样品进行测试分析，从图5(b)可以看出，在350～450 nm波长范围内经金属化覆膜处理后双绉真丝织物的紫外透射率明显低于未经处理的双绉真丝织物，表现出较强的紫外线屏蔽效果。在300～800 nm波长范围内，未经处理的双绉真丝织物表现出较强的可见光透射率，接近50%，经处理后的覆膜真丝织物表现出较强的可见光屏蔽，可见光透射率为30%。

对比覆膜前后织物的UPF值，未覆膜前织物的UPF值为3.68，点状覆膜后织物UPF值为8.23，因此点状覆膜真丝织物的防紫外性能有所提高。覆膜织物的光学现象可通过图6进行演示，实验中覆膜真丝织物可分为点状膜覆盖处和无覆盖处，点状覆盖处又可分为圆点状膜和基材真丝织物。当光束射到覆膜处织物时便会在圆点状膜上发生主要以镜面反射(1)为主，伴随少量的漫反射(2)和透射光(5)的光学反应，同时部分入射光被圆点膜吸收。在未覆膜真丝织物表面及圆点和真丝织物结合处，也发生镜面反射(3)(6)和漫反射(4)(7)，经织物吸收光(9)后，最终透过覆膜织物的透射光(10)(11)已被削弱。由此可知，圆点状膜处发生了两次光学作用，最终透过织物的可见光已减少；而未被圆点状膜覆盖处的织物则和未覆膜真丝织物相同，只发生一次光学作用。

0.入射光；1.圆点膜镜面反射光；2.圆点膜漫反射光；3.未覆膜处镜面反射光；4.未覆膜处漫反射光；5.圆点膜透射光；6.圆点膜与织物结合处镜面反射光；7.圆点膜与织物结合处漫反射光；8.圆点膜吸收光；9.真丝织物吸收光；10-11.真丝织物透射光图6 光束照射织物类片状物后的光线分布示意Fig.6 Light distribution diagram after fabric-like flakes are exposed to beams

结合图3中处理前后的真丝织物孔径分布，覆膜前真丝织物孔径分布在60～240 μm，覆膜后真丝织物孔径分布在36～72 μm。经覆膜处理后的真丝织物，部分孔径被织物表面所覆圆点覆盖，孔径尺寸变小，部分孔径则直接被所覆圆点完全覆盖。因此，与未覆膜处理的真丝织物相比，覆膜后的可见光透射率随孔径尺寸的减小而降低，可见光透射率降低20%左右，提升了真丝织物的对光线的屏蔽作用[5]。

2.5 织物拉伸性能对比分析

利用YG 026H型多功能电子织物强力机测试，所得真丝织物拉伸性能结果如表1所示。

表1 织物拉伸性能结果
Tab.1 The result of tensile properties

真丝织物经纬向断裂强力/N断裂拉伸长/mm断裂伸长率/%未覆膜经向354．45886．10843．058纬向404．21874．35337．178覆膜经向364．37083．39842．002纬向440．65877．96838．926

从表1可以看出，覆膜后经纱、纬纱断裂强力比原纱断裂强力略有上升，上升幅度分别为2.7%和9.01%。分析认为：真丝织物覆膜后，不连续的含金属圆点状膜覆盖在基布表面，对纱线的结构进行了加固，当覆膜织物受到拉伸时需要增加一部分额外的力，因此，覆膜后真丝织物的断裂强力得到了增加。另一方面所覆膜层中包含了铝，由于真丝基布属于柔性，铝显刚性，从而导致织物经纬向刚性提高，当织物拉伸时在外力的影响下，基布表面的含铝金属膜先发生开裂，膜层下面的真丝基底布因具有一定的拉伸性能，而后发生拉伸，最后织物断裂。但是膜层中铝的含量较低，从而对织物的拉伸性能影响较小，覆膜真丝织物断裂强力增加不明显[6-7]。

3 结 论

1)经覆膜后，真丝织物的孔径发生了变化，未覆膜前真丝织物孔径大小主要分在60～240 μm，覆膜后真丝织物孔径大小分布在36～72 μm。

2)真丝织物的服用性能在覆膜后有一定的改变，尤其是织物的光泽和透光性得到大幅度改善，覆膜后真丝织物光泽绚丽，光泽度较未覆膜前提高幅度为123%，UPF也有所提高。因此，点状覆膜对织物的光学性能具有改善效果，同时织物透气率下降31.5%，断裂强力有小幅提高。

[1]张启沛,钟喜春,李春明,等.电弧离子镀与磁控溅射复合技术制备Ti/TiN/TiAlN复合涂层的组织结构与力学性能[J].真空科学与技术学报,2015,35(2):195-200. ZHANG Qipei, ZHONG Xichun, LI Chunming, et al. Synthesis and mechanical properties of Ti/TiN/TiAlN composite coating by aroion plating and magnetron sputtering[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology,2015,35(2):195-200.

[2]李凤艳,葛安香,陈勃.织物上电子束蒸发沉积镀膜的耐磨及抗紫外线性能[J].纺织学报,2015,36(4):87-91. LI Fengyan, GE Anxiang, CHEN Bo. Friction resistance and anti-UV properties of electron beam evaporation deposited film on fabrics[J]. Journal of Textile Research,2015,36(4):87-91.

[3]王盼盼,葛明桥,朱亚楠,等.基底的结构形态与磁控溅射织物导电性能的关系[J].化工新型材料,2015,43(10):141-143. WANG Panpan, GE Mingqiao, ZHU Yanan, et al. Relationship between the structure of fabric and magnetron sputtering conductive property[J]. New Chemical Materials,2015,43(10):141-143.

[4]于伟东.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,2012:352-354. YU Weidong. Textile Materials[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press,2012:352-354.

[5]孟灵灵.涤纶基布表面磁控溅射纳米铜膜及性能研究[D].无锡:江南大学,2013:39-41. MENG Lingling. Properities and Deposition of Nanoscale Copper Films Sputtered on Polyester Fabrics[D]. Wuxi: Jiangnan University,2013:39-41.

[6]高秋瑾.溅射法制备抗菌丝织物及其性能研究[D].无锡:江南大学,2010:37-41. GAO Qiujin. Preparation and Properties Research of Anti-bacterial Silk Fabrics by Magnetron Sputtering[D]. Wuxi: Jiangnan University,2010:37-41.

[7]于磊.溅射PTFE的PU防水透湿电纺膜层压织物的制备与性能[D].无锡:江南大学,2014:9-18. YU Lei. Preparation and Property Study of Limated Fabric Made by Sputtering PTFE on PU Electrospun Films[D]. Wuxi: Jiangnan University,2014:9-18.

Research on properties of dots-coated silk fabrics

ZHOU Huihui1, TIAN Wei1, LI Dandan1, XU Jianfeng2, SHEN Hongwei2, ZHU Chengyan1

(1.National Engineering Lab for Textile Fiber Materials and Processing Technology (Zhejiang), Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Jiaxing Texin Weaving Co.,Ltd., Jiaxing 314031, China)

In order to study the effects of metal coating on the silk fabrics, the coated and uncoated silk fabrics were adopted as experimental materials. The morphology difference of coated and uncoated silk fabrics was observed. The coated and uncoated silk fabrics were tested to seek the differences of optical propertypore, air permeability and breaking strength. The results indicated that a series of discontinuous and evenly-distributions dots with the consistent size were coated on the surface of silk fabrics after coating, and aluminum were successfully plated on the surface of silk fabrics. The pore sizes became smaller; light transmission declined; anti-ultraviolet performance and glossness had great improvement; tensile property increased to certain degree.

silk fabrics; dots; morphology; air permeability; optical property; tensile property

2016-06-12;

2016-11-03 基金项目: 国家国际合作项目(2011DFB51570)；浙江理工大学研究生创新研究项目(YCX15002) 作者简介: 周慧慧(1991_)，女，硕士研究生，研究方向为现代纺织技术与新产品的研究。通信作者：田伟，副教授，tianwei_zstu@126.com。

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.12.001

TS101.9231

A

1001-7003(2016)12-0001-05 引用页码: 121101

研究与技术