蒋佳怡 张红霞 祝成炎 田伟 李艳清 金肖克 夏帅飞
摘要: 为探讨纬纱中吸湿快干抗菌涤/竹(70/30)混纺纱含量和组织的变化对织物功能性的影响,文章以桑蚕丝作为经纱原料,吸湿快干抗菌涤竹纱和绢丝纱作为纬纱原料,试织造9种组织相同、涤竹纱含量不同的交织物和5种纬纱为涤竹纱、组织不同的交织物,并测试织物吸湿快干和抗菌的性能。结果表明:在A系列织物中,纬纱全为涤竹纱时,织物的滴水扩散时间最短为1.4 s,经纬向芯吸高度值最大,纬排比1︰3时织物的蒸发速率和透湿量值最大;在B系列织物中,八枚缎纹织物的吸湿快干性能最好;织物的抗菌性能与涤竹纱含量是非线性相关,但整体来看织物的抗菌性能优良。
关键词: 吸湿快干功能;抗菌功能;真丝纤维;交织物;服用性能;涤竹纱;八枚缎纹织物
中图分类号: TS145.6
文献标志码: A
Abstract: In order to explore the influence of the changes in the content and weave of hygroscopic and quick-drying antibacterial blended polyester/bamboo(70/30) yarn on fabric functionality, by taking mulberry silk as the warp material, hygroscopic and quick-drying antibacterial polyester/bamboo yarn and spun silk yarn as the weft raw materials, nine kinds of intertextures with the same weave and different contents of polyester bamboo yarn and five kinds of fabrics with different weaves and the same content of polyester bamboo yarn were woven. The hygroscopic and quick-drying antibacterial properties of the fabrics were tested. The results show that: in series A fabrics, when the weft yarns are all polyester bamboo yarns, the shortest drip diffusion time of fabrics is 1.4 s, and the wicking height in the warp and weft directions is the largest, and the evaporation rate and moisture permeability of the fabric are the largest when the weft row ratio is 1︰3. In series B fabrics, eight satin fabrics have the best hygroscopic and quick-drying properties, and there is a nonlinear correlation between the antibacterial property of the fabric and the content of polyester bamboo yarn, but generally speaking, the antibacterial properties of the fabric are excellent.
Key words: the function of hygroscopic and quick-drying; antibacterial function; real silk fiber; intertexture; wearability; polyester bamboo yarn; eight satin fabrics
近年来,随着科技不断发展,人们生活品质得到了提升,健康的意识不断地强化,同时对纺织品的保健功能性提出了更多的诉求[1]。并且随着功能纺织品发展空间的不断扩大,舒适型和健康功能型纺织品正逐渐成为发展的主题和时尚[2]。据相关统计,目前功能性面料的市场需求还在逐年上升,尤其是新型的功能性面料还具有广泛的市场发展前景[3]。
功能性面料的开发首先要通过选用合适的原材料,赋予其独特的功能,满足人们对自然舒适性和健康美观性的时尚需求[4]。目前在纺织原料中,真丝纤维被誉为纤维中的皇后,它在穿着的舒适和保健方面,有着无法取代的地位[5]。但是它依然存在着抗皱性和长久抗菌性不好的问题[6],而一种新型的吸湿快干抗菌涤纶纤维能弥补这点。桑蚕丝与该新型纤维交织而成的面料能将蚕丝优良的亲肤性能与新型纤维的吸湿快干抗菌性能很好地结合起来,实现普通服用性能和功能性的优势互补[7],为开发舒适功能型的真丝交织产品提供理论依据。
本文主要为探讨吸湿快干抗菌纬纱含量和组织两个因素[8]对织物吸湿性、快干性和抗菌性的影响,经纱选用桑蚕丝,纬纱选用吸湿快干抗菌涤竹混纺纱和绢丝纱,试织造9种纬纱中功能性纬纱含量不同的交织物和5种组织改变但纬纱全为功能性纬纱的交织物,通过试验观察织物吸湿快干性和抗菌性变化情况。
1 功能性原料的选择
本文所选用的吸湿快干抗菌纤维是采用纳米技术研发的外观呈现不规则形状且内部含有阳离子抗菌剂的涤纶短纤维[9]。吸湿快干抗菌涤纶纤维的功能性主要由其結构来决定,本文通过对该新型纤维进行纵向和横向截面的电镜观察,进一步了解其功能性特征,其形态结构如图1所示。
从图1吸湿快干抗菌涤纶纤维纵横向形态结构可以看出,纤维的横向截面呈现出不规则弯曲略扁平的形状,其内部有许多微小的颗粒存在,纤维的纵向形态结构表面存在微孔和细小的颗粒物质。
吸湿快干抗菌涤纶纤维的线密度为1.67 dtex,纤维的长度为38 mm,由浙江上虞弘强彩色涤纶有限公司提供。经纱采用的桑蚕丝是由2根22.2/24.4 dtex桑蚕丝加600 捻/m而成,线密度为46.7 dtex;纬纱采用的绢丝是由2根绢丝加600 捻/m而成,线密度为71.4 dtex,均由浙江嘉欣丝绸股份有限公司提供。
2 织物规格设计与测试方法
2.1 织物规格设计
本文选用线密度为46.7 dtex桑蚕丝作为经纱,线密度为147.6 dtex吸湿快干抗菌涤/竹(70/30)混纺纱和线密度为71.4 dtex的双股绢丝作为纬纱,在同一台机器上采用相同的工艺织造试样织物。考虑到加工的可能性及后续产品舒适性要求,将抗菌涤纶与竹浆黏胶纤维按70/30混纺而成的纱作为功能性纬纱。在织造过程中,通过控制纬纱中功能性纤维的含量和组织两个影响因素的变化,深入研究功能性纬纱与组织分别对织物功能性的影响,从而选出合适的功能性纬纱含量与组织,为开发功能性真丝面料提供相应理论依据。
本文织造了9种吸湿快干抗菌涤竹混纺纱与绢丝纱在纬纱中按功能性纱线含量由小到大比例变化的交织面料,这9种面料的组织选择的是五枚缎纹,根据相关研究发现,在其他基本参数不变的情况下五枚缎纹织物的各项性能稳定性最好。同时织造了5种纬纱全为吸湿快干抗菌涤竹混纺纱而组织不同的交织物。组织按照枚数依次增加,最后又增加了一种蜂巢组织。经线密度为110 根/cm;纬线密度为43 根/cm,其他具体规格参数见表1和表2。面料织造后需要脱胶处理来使织物性能达到最优。
2.2 织物性能测试方法
2.2.1 织物吸水率测试
根据国家标准GB/T 21655.1—2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分:单项组合试验法》,将调湿平衡后的5块10 cm×10 cm布样放入三级水中浸润5 min,之后取出垂直悬挂,到不滴水时称重,计算布样5次吸水率的平均值。
2.2.2 织物滴水扩散时间测试
根据上述国家标准,将调湿平衡后的5块10 cm×10 cm布样平放于试验台上,用滴管滴约0.2 mL的三级水到布样上,滴管口离布样表面距离不超过1 cm,观察水滴在织物表面的扩散情况,记录水滴完全扩散(织物表面没有镜面反射)需要的时间,计算布样5次滴水扩散时间的平均值。
2.2.3 织物芯吸高度测试
根据纺织行业标准FZ/T 01071—2008《纺织品毛细效应试验方法》,将调湿平衡后的25 cm×3 cm经纬向各三条布样,在毛细效应测试仪上进行试验,记录下30 min时各条布样芯吸高度的最小值,分别计算经纬向三条布样芯吸高度的平均值。
2.2.4 织物水分蒸发速率测试
根据国家标准GB/T 21655.1—2008,将刚做过滴水扩散实验后的布样进行称重,再取出垂直悬挂,每隔(5±0.5) min称量1次质量,直到连续两次称重变化不超过1%则实验结束。计算布样5次水分蒸发速率的平均值。
2.2.5 织物透湿量测试
根据国家标准GB/T 12704.1—2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分:吸湿法》,将直径70 mm的圆形布样放在加入35 g无水氯化钙的透湿杯上,加上垫圈和压环拧上螺帽,从侧面贴上一圈胶带,组成试验组合体。然后放入试验箱平衡1 h,再取出盖上盖子放入硅胶干燥器中平衡0.5 h后称重,接着拿掉盖子重复前面步骤称重即试验结束。计算单位时间内的透湿量并取平均值。
2.2.6 织物抗菌性测试
根据国家标准GB/T 20944.2—2007《紡织品抗菌性能的评价第2部分:吸收法》,先将冻干菌融化分散在5 mL培养液中,37 ℃培养18~24 h,再用接种环取菌液在培养皿上划线培养1 d,再从培养皿上取一个菌接种到试管培养1 d,然后测菌液浓度,用移液枪取0.1 mL菌液稀释三次后涂布培养1 d,用20 mL培养液洗脱布上细菌,再从中取0.1 mL稀释涂板。培养1 d后计数算抑菌率,其中对照组是不加样布的菌液。
3 织物性能测试与分析
3.1 织物吸湿快干性能
织物的吸湿快干性能[10]是指湿气和水等物质在纺织品中传递的能力,主要包括吸湿性和快干性两个方面。织物的吸湿性是指织物在潮湿空气中吸收水分的能力,吸收水分的能力越强,则吸湿性越好。织物的快干性是指织物在大气中失去水分的能力,同样失水能力越强,快干性能越好。本文主要是通过吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度三个指标来判断织物的吸湿性,以及水分蒸发速率和透湿量两个指标来判断织物的快干性。
3.1.1 织物吸湿性能指标测试分析
吸水率是完全浸润的试样取出后无滴水时吸收水分占干重的百分率。滴水扩散时间是从水滴接触试样扩散至完全渗入织物所需的时间。芯吸高度是衡量织物毛细效应的指标,是指垂直悬挂的试样从一端浸水时开始在一定时间内水沿着它内部毛细管上升到达的高度。芯吸反映的是流体在毛细管内迁移的能力,它的大小代表着织物吸水能力强弱。纤维的芯吸常常取决于其化学成分和物理结构。代表吸湿性指标测试结果如表3和表4所示。
从表3和表4可以看出,织物的吸湿性指标与吸湿快干抗菌涤竹混纺纱的含量及织物的组织结构有关。在A系列织物中,A1—A9织物的吸水率均大于100%,且随着吸湿快干抗菌涤竹混纺纱含量的增加而呈现略微减小的趋势,说明该功能性纬纱在吸水性方面能赶上天然的真丝织物;A2—A9织物的滴水扩散时间均小于5 s,且随着吸湿快干抗菌涤竹混纺纱含量的增加而减小,这与吸湿快干抗菌涤纶纤维表面形态结构有关,该结构能加快织物的吸水速度;A1—A9织物的芯吸高度均大于9 cm,且整体是随着吸湿快干抗菌涤竹混纺纱含量的增加而增加,这是因为吸湿快干抗菌涤纶纤维的孔隙结构加强了毛细效应,促进织物吸水能力的提升。在B系列织物中,八枚缎纹织物的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度的数据最好,说明织物的吸湿性受到织物组织枚数的影响,在相同枚数下组织点的平均分布有利于吸湿性的提高。
3.1.2 织物快干性能指标测试分析
水分蒸发速率是水分在单位时间内从试样上蒸发的质量,是反映织物蒸发的快慢。透湿量是指在恒定温湿度条件下,单位时间内通过单位面积织物的水气质量,它可以用来衡量织物的快干性能。透湿量越大,织物快干性能越好。代表快干性指标测试结果如表5和表6所示。
从表5和表6可以看出,织物的快干性指标与吸湿快干抗菌涤竹混纺纱的含量及织物的组织结构有关。在A系列织物中,A1—A9织物的水分蒸发速率均大于0.18 g/h,其中A2和A3织物蒸发速率最大且蒸发时间短,这与吸湿快干抗菌涤纶纤维表面的形态结构有关,增大了比表面积,加入适量该功能性纬纱能加快织物水分的蒸发;A1—A9织物的透湿量均大于8 000 g/(m2·d),且A3织物的最好,由于水蒸气通过织物是从纤维间空隙、纱线间隙和织物交织弯曲间隙离开,而该功能性纬纱表面存在孔隙,加入适量的功能性纬纱使织物透湿性变好。在B系列织物中,2/1斜纹织物的水分蒸发速率最大,八枚缎纹织物的透湿量的数据最好,说明织物的水分蒸发随着织物组织的枚数增大而减小,织物的透湿随着织物组织的枚数增大而增大,在相同枚数下组织点的平均分布有利于透湿。
3.2 织物抗菌性能
织物抗菌性能指织物具有的能抑制细菌繁殖的能力。本文采用吸收法对织物的抗菌性能进行评价,主要为了模拟人穿着时织物对细菌繁殖的抑制情况。织物抗菌性能测试结果如表7所示。织物中吸湿快干抗菌涤竹纱含量与抑菌率关系如图2所示。织物抗菌性测试结果如图3所示。
从表7和图2可以看出,织物的抗菌性与纬纱中吸湿快干抗菌涤竹混纺纱的含量有关。在A系列织物中,A1—A9织物对大肠杆菌的抑菌率大于90%,其中A9织物抑菌率最大,说明含有抗菌剂涤竹纱的加入对大肠杆菌有抑菌效果;A1—A8织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率大于90%,且A5织物的最好,说明该功能性纬纱与真丝排列比为1︰1时,织物对金黄色葡萄球菌的抑菌效果最好。
3.3 织物线性回归分析
假设在其他条件保持相同的情况下,利用Eviews软件和运用数学统计中OLS方法,将织物的吸湿性、快干性和抗菌性各项指标构建一个函数模型,对功能性纬纱含量与性能指标之间关系进行表示,选择相关性高的指标进行后续织物整体服用性能综合判断。回归分析方程及相关系数如表8所示。
从表8可以看出,织物的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度指标的样本决定系数R2接近于1且大于0.8,表明这些指标的函数模型拟合优度好。再从回归分析方程看,吸水率和滴水扩散时间与功能性纬纱含量呈负相关,芯吸高度与功能性纬纱含量呈正相关。即织物的吸水率和滴水扩散时间会随功能性纬纱含量增大而减小,芯吸高度会随功能性纬纱含量增大而增大。而其他指标的系数R2过于偏离1,说明功能性纬纱含量与指标之间不是呈线性关系。
4 结 论
本文以真丝纤维与吸湿快干抗菌涤纶短纤为原料,共织制了14种交织物,基于投纬比例和组织两个因素变化对交织物性能影响进行试验研究分析,可以得到以下结论:
1)在其他条件保持一致情况下,随着织物纬纱中吸湿快干抗菌涤竹混纺纱含量的增加,交织物的吸水率略微减小,滴水扩散时间变短,经纬向芯吸高度值增大,蒸发速率和透湿量值有所改变;且在一定范围内,适量组织枚数的增大使交织物的吸湿快干性能得到了提升。其中吸湿性与功能性纬纱含量呈线性相关,纬纱全为功能性纱且组织为八枚缎纹时,织物的吸湿性最好。纬排比为1︰3且组织为八枚缎纹的织物快干性最好。
2)在其他条件相同情况下,织物抗菌性随着功能性纬纱含量的增大有一定的變化,但两者不是线性关系。总体看织物具有良好的抗菌性能,其中织物对金黄色葡萄球菌的抑制效果比大肠杆菌要好。
参考文献:
[1]吴济宏, 望潇, 张新斌, 等. 功能性针织面料及生产技术发展趋势[J]. 针织工业, 2019(9): 1-3.
WU Jihong, WANG Xiao, ZHANG Xinbin, et al. Development trend of functional knitted fabrics and production technology[J]. Knitting Industries, 2019(9): 1-3.
[2]王利. 功能性面料“持续发酵”助力纺城走上高端之路[J]. 纺织服装周刊, 2017(37): 22-23.
WANG Li. Functional fabric "continuous fermentation" power spinning city on the high-end road[J]. Textile Apparel Weekly, 2017(37): 22-23.
[3]吴南莹, 张弦, 程明. 浅谈功能性针织面料开发的现状及发展趋势[J]. 山东纺织经济, 2017(8): 50-52.
WU Nanying, ZHANG Xian, CHENG Ming. The present situation and development trend of functional knitting fabric[J]. Shandong Textile Economy, 2017(8): 50-52.
[4]KIM J M, SANG J S, PARK M J. Awareness and wearing of functional fabrics related with health and exercise life of silver generation[J]. The Research Journal of the Costume Culture, 2010, 18(1): 190-204.
[5]尚小芳, 王玉霞, 杜利梅, 等. 桑蚕丝的优良特性及鉴别方法探究[J]. 纺织报告, 2019(9): 23-24.
SHANG Xiaofang, WANG Yuxia, DU Limei, et al. Study on the excellent characteristics and identification methods of silk[J]. Textile Reports, 2019(9): 23-24.
[6]张俊, 姚平, 陶然, 等. 天然多酚整理剂PPT-01的制备及其对Lyocell长丝与真丝交织面料的功能整理研究[J]. 江苏丝绸, 2019(5): 26-31.
ZHANG Jun, YAO Ping, TAO Ran, et al. Preparation of natural polyphenol finishing agent PPT-01 and its functional finishing research on Lyocell filament and real silk interwoven fabric[J]. Jiangsu Silk, 2019(5): 26-31.
[7]郭晓晓, 张红霞, 祝成炎, 等. 桑蚕丝/胶原蛋白锦纶丝交织物的性能研究[J]. 丝绸, 2020, 57(7): 15-18.
GUO Xiaoxiao, ZHANG Hongxia, ZHU Chengyan, et al. Study on the properties of silk and collagen nylon mixed fabric[J]. Journal of Silk, 2020, 57(7): 15-18.
[8]陆陈琛, 张红霞, 祝成炎, 等. 胶原蛋白锦纶及其织物的性能[J]. 丝绸, 2019, 56(8): 60-65.
LU Chenchen, ZHANG Hongxia, ZHU Chengyan, et al. Collagen nylon and properties of its fabrics[J]. Journal of Silk, 2019, 56(8): 60-65.
[9]郑雪莹, 张红霞, 黄锦波, 等. 负氧离子和阻燃复合功能窗帘交织物的性能研究[J]. 丝绸, 2018, 55(1): 56-61.
ZHENG Xueying, ZHANG Hongxia, HUANG Jinbo, et al. Study on the properties of curtain intertexture with negative oxygen ions and flame-retardant complex function[J]. Journal of Silk, 2018, 55(1): 56-61.
[10]劉昀庭, 张红霞, 贺荣, 等. 导水型再生涤纶织物的制备及其性能[J]. 纺织学报, 2016, 37(4): 96-100.
LIU Yunting, ZHANG Hongxia, HE Rong, et al. Preparation and performance of moisture wicking recycled polyester fabric[J]. Journal of Textile Research, 2016, 37(4): 96-100.