抗菌十字/半光中空涤纶纤维性能测试分析

高秀丽，崔红，翟亚丽，贾爽爽

（1.河南工程学院纺织学院，河南郑州450007；2.盐城工学院纺织服装学院，江苏盐城224000）

抗菌十字/半光中空涤纶纤维性能测试分析

高秀丽1，崔红2，翟亚丽1，贾爽爽1

（1.河南工程学院纺织学院，河南郑州450007；2.盐城工学院纺织服装学院，江苏盐城224000）

异形截面涤纶纤维是经非圆形几何形状喷丝孔纺制、具有特殊横截面形状的化学纤维。通过对抗菌十字和半光中空两种异形截面涤纶纤维的结构与性能进行对比分析，探讨两种纤维的性能差异，为其可纺性及产品开发提供指导依据。

涤沦；异形截面；性能测试；可纺性

0 引言

涤纶面料耐磨、免烫抗皱，在服装、家纺、装饰和产业用等领域被广泛应用[1]。抗菌十字涤纶纤维是在圆形涤纶的基础上，通过改变喷丝孔形状并且加入抗菌原子制成的纤维。半光中空涤纶纤维是用氢氧化钠溶液处理，使涤纶纤维表面产生龟裂，继而使纤维表面的光泽消失，即产生消光作用。通过对抗菌十字涤纶纤维和半光中空异形截面涤纶纤维的纵横向截面、长度、细度、卷曲和弹性等性能指标的测试和对比，并分析其可纺性，为其纺织工艺及产品开发提供指导。

1 试验

1.1 试验材料

抗菌十字涤纶纤维、半光中空涤纶纤维规格均为1.67 dtex×38mm。

1.2 仪器设备

捷克FEI公司Quanta250（配备EDAX能谱仪）型号扫描电子显微镜，YG321型纤维比电阻仪，JA2003型电子天平，YG747型通风式快速八篮烘箱，Y151型纤维摩擦因数仪，XD-1型振动式纤维细度仪，XQ-1型纤维强伸度仪，YG362B型卷曲弹性仪。

2 性能测试及分析

2.1 纤维截面形态结构

使用捷克FEI公司Quanta250（配备EDAX能谱仪）型号扫描电子显微镜，利用细聚焦电子束按照顺序逐行扫描样品表面，通过收集扫描时激发出来的某些物理信号（主要是二次电子）来调制成像，并通过SEM（扫描电子显微镜）观察样品的形貌。

抗菌十字涤纶纤维截面形态在高放大倍数下的纵横向表面形态分别见图1和图2，半光中空涤纶纤维纵横向截面图见图3和图4。

图1 抗菌十字形涤纶纤维纵向截面图

图2 抗菌十字形涤纶纤维横向截面图

图3 半光中空涤纶纤维纵向截面图

图4 半光中空涤纶纤维横向截面图

由图1和图2可以看出，抗菌十字形涤纶纤维利用纤维表面四条沟槽产生的毛细现象，在织物吸汗后会将皮肤表面的水分排到体外，保持人体干燥舒适。由图3和图4可以看出，半光中空涤纶纤维纵向截面为圆形，横向截面有中腔。中空纤维内部的连续腔，降低了纤维的体积质量，而且能够储存更多的静止空气，提高了织物的隔热保暖性[2]。

2.2 纤维比电阻

使用YG321型纤维比电阻仪和JA2003型电子天平，在标准大气条件，用质量为15 g的试样进行试验，试验3次。

根据欧姆定律，在一定体积的比电阻测试仪里放入15 g纤维试样，然后放入压块压紧，再放入比电阻箱体内，同时对纤维试样施加压力，使其具有一定体积和密度，两端也加上设定的电压，最后用表头测试被测纤维的电阻值。通过纤维比电阻仪测得抗菌十字形涤纶纤维质量比电阻为1.31×109Ω·g/cm2，半光中空涤纶纤维质量比电阻为2.25×109Ω·g/cm2。半光中空涤纶纤维的质量比电阻大于抗菌十字形涤纶纤维，因此在纺纱时应加入抗静电剂，防止在加工和使用过程中产生静电现象，影响纺织过程的正常进行，以至于严重影响产品的质量和织物的舒适性。

2.3 纤维回潮率

使用YG747型通风式快速八篮烘箱，在试验之前使烘箱温度预热到105℃，然后把纤维放入烘箱，90 min之后进行第一次称重，之后每隔10min进行一次称重，直至两次称重之差小于后一次称重质量的0.1%。

利用烘箱烘干纤维所含水分的原理：由加热器加热，将烘箱内空气温度升高到一个恒定值，箱内空气就会变成热干空气。其中试样的水分蒸发，重量损失，直至达到恒重。可以通过上述过程中全部水分的损失计算出回潮率。试验测得抗菌十字形涤纶纤维的回潮率为7.76%，半光中空涤纶纤维的回潮率为5.49%，都具有很好的吸湿性。纤维回潮率大，纤维强力下降，纺纱时应增加其捻回数，使纤维间的抱合力增强。纤维吸湿后，会造成自身质量加重，断裂伸长增大，导电性能增强。

2.4 纤维表面摩擦因数

使用Y151型纤维摩擦因数仪及其附件、扭力天平、镊子和成型板等，在标准大气条件进行试验，试验3次。在相同质量的张力钳100mg两端夹好被测纤维，将其在摩擦辊上缠绕，使其中的一个张力钳挂在扭力天平秤钩上，而另一张力钳处于自由悬垂的状态，使得挂丝或纤维之间的包角α成180℃。扭力天平秤钩充分受力，测出扭力天平受力大小m，即f2为张力钳质量，f1为张力钳质量与m之差，由公式（1）[3]，计算纤维的动摩擦因数和静摩擦因数，测试结果见表1。

式（1）中：μ——摩擦因数

f1——张力钳质量f2与m之差/mg

f2——张力钳质量/mg

表1 异型截面涤纶纤维的表面摩擦因数

由表1可知，与普通涤纶纤维相比较，这两种异形截面涤纶纤维静摩擦因数和动摩擦因数均大于普通涤纶纤维（静摩擦因数0.38～0.41，动摩擦因数0.26～0.29），意味着异形截面涤纶纤维在纺纱过程中，纤维间的抱合力优于普通涤纶纤维，可纺性较好。

2.5 纤维细度和强伸度

线密度是指单位长度的质量，表示纤维的细度。纤维强力是指纤维拉断时所能承受的最大负荷。

使用XD-1型振动式纤维细度仪和XQ-1型纤维强伸度仪，预加张力0.25 cN,上下刀口距离（即振弦长度）为20mm，所用的珍珠纤维和普通黏胶纤维的线密度均为1.67 dtex，莫代尔纤维的线密度为1.33 dtex，试验50次。采用弦振动原理测定单根纤维的细度，被测纤维由上夹持器握持，下端被张力夹夹住后使纤维被限定在上下刀口之间的长度内发生受力振动。已知纤维受到的张力为T，测量纤维的固有振动频率f，由振动式细度仪设计的公式（2）[4]计算纤维细度。采用纤维强伸度仪测得其强度和伸长率，测试结果见表2。

式（2）中：g──重力加速度

m──预加张力锤质量

L0──试样长度

f──固有振动频率。

表2 异形截面涤纶纤维的细度和强伸性数据

由表2可知，抗菌十字涤纶纤维稍粗，断裂强度略小于普通涤纶纤维（4.2～5.2）、伸长率也不及半光中空涤纶纤维，在设计纺纱工艺时应注意适当减少纤维间的摩擦和机械打击，以保证生产的顺利进行。

2.6 纤维卷曲性能

纤维的卷曲是指沿着纤维纵向上形成的一个个规则或不规则的弯曲。纤维的卷曲数影响着纤维间的抱合力。

采用YG362B型卷曲弹性仪，将仪器右方的上下夹持器的间距调整为20mm，且下夹持器与其顶部25mm长度指针间距为25mm，试验20次。仪器测力部分是一个扭力天平，用它对纤维施加不同的载荷量。按照要求用扭力天平对被测纤维分别加载轻负荷和重负荷，利用步进电机的传动控制下夹持器的升降，即测量时，纤维的上端用上夹持器夹住，挂在扭力天平的横臂上，下端用下夹持器夹住。当扭力天平加负荷时，下夹持器下降，使纤维产生张力，并随下夹持器下降，张力逐渐增大。当纤维施加的张力与扭力天平施加的载荷相等时，下夹持器停止运动，仪器显示在此负荷下的纤维长度。测量纤维的卷曲率、卷曲回复率及卷曲弹性回复率是在不同负荷状态下分别测量被测纤维长度的变化，测试结果见表3和表4。

表3 半光中空涤纶纤维卷曲性能测试

表4 抗菌十字涤纶纤维卷曲性能测试

由表3-4可知，半光中空涤纶纤维和抗菌十字涤纶纤维卷曲率都大于普通涤纶纤维（10.36%），纤维间的抱合力较强，但这两种异型截面涤纶纤维的卷曲弹性率小于普通涤纶纤维（88.05%）。

2.7 其他性能

抗菌十字形涤纶纤维由于含有黄色葡萄菌等具有杀菌抑菌作用的材料成分，可以用来防止细菌的感染和传染，特别是在医用纺织品领域的应用，如病号服、床单、罩布、绷带和纱布。另外，由于异形纤维对光的反射作用比较强，再加上比表面积相应变大，制成织物后，织物的遮覆性能会更好，而且不易把污渍沾到织物上[5]，因而在内衣和婴幼儿服装领域也有广泛应用。

3 结论

（1）抗菌十字涤纶纤维由于十字形截面使其纵向有四条沟槽，沟槽会产生毛细效应，织物在吸汗后，会将皮肤表面的水分排到体外，保持人体干燥舒适。

（2）抗菌十字形涤纶纤维由于含有黄色葡萄菌等具有杀菌抑菌作用的材料成分，可以防止细菌的感染和传染。由于纤维比电阻较大，纺纱过程中也需要进行抗静电处理。回潮率较大已接近棉，吸湿性能好。

（3）半光中空涤纶纤维横截面中空，吸湿导湿性增强，保暖性增强，比电阻大，需要对其进行抗静电处理，但由于纤维表面动静摩擦因数大，在纺纱过程中需要加入适量油剂，改善其可纺性。

[1]谢竹青,杜珊珊.我国差别化涤纶长丝业现状及发展趋势[J].聚酯工业,2011,24（5）：13-16.

[2]韩静,张松鹏.服装设计[M].长春：吉林美术出版社,2004.7.

[3]张海霞,宗亚宁.纺织材料学实验[M].上海：东华大学出版社, 2015：50.

[4]宗亚宁,张海霞.纺织材料学[M].上海：东华大学出版社,2009：122.

[5]王鸣义.世界聚酯功能纤维的产业化发展趋势（一）[J].中国化学纤维,2013,（7）：40-42.

Analysisof antibacterial cross/semihollow polyester fiber performance

GAOXiuli1,CUIHong2,ZHAIYali1,JIAShuangshuang1

1.College of Textiles,Henan Institute of Engineering,Henan 450007,China; 2.College of Textilesand Clothing,Yancheng Institute of Technology,Jiangsu224000,China

The pro filed sec tion polyester fiber is a chem ical fibe r w ith special section shape th rough a certain noncircu lar geom etry spinning orifice.The structu re and perform ance of the antibac terial cross and half ligh t ho llow profiled section polyester fiber are com pared and analyzed.The different perfo rm ance of the tw o fibers is d iscussed.And the result can p rovide guidance for sp inning prope rty and product deve lopment.

po lyester,p rofiled section,performance test,spinning property

TS107

A

1001-7046（2017）01-0014-04