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超仿麻针织面料的开发

2021-05-20左凯杰 张国 吴金玲 高 妍 谢建强
 超仿麻针织面料的开发

  常州旭荣针织印染有限公司  左凯杰  张国成  吴金玲

  常州纺织服装职业技术学院   

  弘强纺织新型材料有限公司  谢建强

0 前言

我国种植麻纤维的历史源远流长,早在秦汉时期大麻(汉麻)布和苎麻布就已经成为人们当时主要的服装面料,制作精细的苎麻夏布甚至可以与丝绸媲美,直到宋末至明初时期由于棉花的引入,麻布才逐渐被取代。采用现代科技手段对麻纤维进行研究后发现,麻纤维本身含有少量的酚类物质,同时其多为中空结构,富含氧气,且表面存在的大量沟槽和缝隙,有利于水分的快速扩散,从而破坏细菌的繁殖环境,因此大多数麻纤维具有抗菌、吸湿速干、凉爽的特性。采用先进手段纺制的高支纱, 是开发高档休闲面料的重要原料。但是麻纤维的生长受地域限制和气候条件影响较大,产量也较低, 因此其价格远高于棉纤维,限制了其在服装面料市场的大规模应用。

基于上述原因,市场上也有推出部分的仿麻产品,但主要是采用低数的具有异型截面的涤纶, 模仿出麻纤维粗糙的手感及速干性能,但忽略了麻纤维抗菌、凉爽的特性。目前新型的蜂窝凉感纤维,采用高科技复配技术,首先生产出具有蜂窝状微孔结构趋势的功能性聚酯改性原料,再通过自创的独特前纺复合矢变纺丝工艺(即闪爆-爆破纺丝技术),然后通过后纺牵伸工艺使得前纺原丝的微孔拉长并破裂,最后制成了蜂窝状微孔结构聚酯改性功能性短纤维(简称“蜂窝结构功能性纤维”)。蜂窝结构功能性纤维具有优异的吸湿速干和凉感功能,并且由于经过改性,可以采用常温常压阳离子染料染色或分散染料染色。

本文以蜂窝结构功能性纤维为主开发超仿麻针织面料,采用常温常压分散染料与涤纶抗茵剂同浴染色,测试结果表明:超仿麻面料的手感与麻织物非常接近;吸湿性<ls,5洗、10洗后的水分蒸发率分别达到75%、75.6%,吸湿速干性能优异;对于大肠杆、金黄色葡萄球菌、白色念珠的抑率分别为99.4%、98.7%、88.1%,抑效果优于大部分麻纤维;瞬间凉感值Q-max为0.19,大于标准规定的0.15,具有明显的凉爽性。

1 试验

1.1 材料及仪器

纱线:蜂窝结构功能性纱线40s赛络紧密纺、聚乙烯纱线75D/24F FDY

染化料:分散黄棕Yellow Brown HXF、分散黄Flavine HXF、分散蓝Blue CBN(江苏德旺化工工业有限公司)精练乳化剂SEN(江苏信守化工有限公司)高温分散剂HTA(江苏合秦化工有限公司)抗菌剂Reputex 48(美国奥麒化工)冰醋酸、烧碱、保险粉,工业级。

仪器:50kg高温高压溢流染色机(台湾东庚)耐洗色牢度试验机SW-24AII(温州大荣纺织仪器有限公司)摩擦色牢度试验仪M238BB(上海鼎徽仪器仪表设备有限公司)。

1.2 织造工艺

采用中国台湾铭铧纬编大圆机织造,织造前彻底清洗机台、检查织针,避免异纤、针路异常的产生,具体织造工艺参数如下:

机号                             24针/25.4 mm

筒径                             863.6 mm

路数                             102F

总针数                                     2544枚

织造采用TTC组织结构,即正面采用蜂窝结构功能性纱线做仿麻手感,背面采用聚乙烯纱线,既有天然凉感,又可保持干爽。

1.3 染色工艺

由于蜂窝结构功能性纤维经过改性,其可以在常温常压条件下染色,同时与其交织的聚乙烯纤维不耐高温,温度过高会变硬,故选择在100℃染色:颜色方面则选择麻棕色,可以更加突出仿麻效果, 其具体染色处方及工艺如下:

精练乳化剂SEN                           l.4 g/L

高温分散剂HTA                           l.0 g/L

抗菌剂Reputex 48                        1%

分散黄Flavine HXF                   0.015%

分散黄棕Yellow Brown HXF                    0.52%

分散蓝Blue CBN                    0.051%

冰醋酸                                0.7 g/L

温度                                 100℃

时间                          30 min

浴比                          1:20

染色结束后,采取适度的碱性还原洗可以去除表面浮色,提升牢度,其处方如下:

烧碱(38波美)                       3 g/L

保险粉                                  2 g/L

温度                           80℃

时间                           20 min

浴比                           1:20

染色工艺曲线如图1所示。

 

l  染色工艺曲线

1.4测试方法

1.4.1 手感测试

选择具有一定生产实践经验的5名染整工程师对样品进行评价。受试人员进行手感评价前清洗双手,并彻底干燥,进入恒温恒湿室10 min以后适应试验环境,确保双手始终处于无汗干燥状态。要求以同规格纯麻单面布为标准,对仿麻面料的手感进行评价,手感评价须在1min内完成。每位受试者的评价是独立进行的,对样品的评价都需要重复3次,每两次间隔5个工作日,通过3次重复评价。评价结果分为5级:1级与标准样完全不同;2级与标准样差距较大;3级与标准样比较接4级与标准样非常接近:5级与标准样完全一致。

1.4.2 吸湿性测试

按照ADIDAS 6.04-2018 WATER ABSORBENCY标准,在标准大气压的恒温恒湿空间中,将lg 重的水分以液滴形式滴入到平铺在载玻片的面料上,用秒表记下面料完全吸收水分所用的时间。每组面料测试5次,去掉最大值和最小值后取平均值,即为所用时间,此数值来衡量面料的吸湿性能。


   1.4.3 快干性测试

按照ADIDAS 6.07-2018 DRYING TIME标准,将一滴水完全的浸入面料中,在标准大气压的恒温恒湿空间中,水分自然挥发,30 min后取面料称重,减去原干燥状态下面料的重量即为面料的含水重, 再用原水滴的重量减去面料中含水重量,除以原水滴重量,得到面料水分挥发的百分比,用此数值来衡量面料是否具有快干性。每组面料测三组平行样,取其平均值。

1.4.4抗菌性测试

按照FZJT 73023-2006《抗菌针织品》中AA测试标准测试。

1.4.5凉感性测试

按照GB/T 35263-2017《纺织品接触瞬间凉感性能的检测和评价》进行测试。

2 结果与讨论

2.1手感

按照1.4.1手感测试方法,对仿麻面料的手感进行评价,结果如表1所示


l 织物手感评价表

测试者编号

l#

2#

3#

4#

5#

第一次

4

4

5

4

4

第二次

4

5

4

3

4

第三次

4

4

4

4

4

由表1可知,大部分评价者对于仿麻织物给出了4级以上的评价,表明其手感与麻织物非常接近。 分析原因与蜂窝纤维结构形态有关,首先蜂窝纤维为涤纶短纤维,棉质感较强,而不像长丝那样光滑; 其次,在纤维纺丝拉伸过程中,纤维表面的气泡破裂或拉伸变形,形成纵向的裂纹,如下图2所示,与麻纤维表面近似,故其手感非常接近麻纤维

2.2吸湿速干性能

按照1.4.2和1 43的测试方法对仿麻面料的吸湿和速干性能进行测试,结果分别如表2和表3所示。
2 织物吸湿性能

测试项目

吸湿性能

芯吸高度

水洗0次

水洗5次

水洗10次

径向/cm

纬向/cm

测试结果

<1s

<1s

<1s

16.2

15.4

从表2可以看出,织物经、纬向芯吸高度分别为16.2 cm、15.4 cm,表明织物具有良好的毛细效应。另从吸湿性能看,本面料水洗前及5洗、10洗后,吸水时间均小于1s,表明面料的吸湿性能优良,且其吸湿性是纤维本身结构所具有的,并不随水洗次数的增加而衰减。

3 织物速千性能

水洗次数

0次

5次

10次

速干性

47.5%

75%

75.6%

从表3可以看出,随着织物水洗次数的增加,面料的速干性快速提升,5洗、10洗后的水分蒸发率分别为75%、75.6%,速干性能优异。

仿麻织物具有优异的吸湿速千性能主要与采用的蜂窝结构功能性纤维有关,从下图2可以看出, 蜂窝纤维的纵向有类似麻纤维的裂纹,有利于增强织物的毛细效应及水分的快速扩散,同时也使得纤维的触感变得粗糙;从图3可以看出蜂窝纤维内部分布有众多内外相通状微孔结构-微孔与微孔间是无规律的、大小不一并完全与大气相通,故该纤维的比表面积非常大,有利于快速扩散后的水分蒸发,因此面料的速干性能优异。


2蜂窝结构功能性纤维纵向图


     图3  蜂窝结构功能性纤维截面图

2.3 抗菌性

织物抗菌性能测试结果如表4所示。


4 织物抗菌性能

菌种

标准空白样

0 接触时间活浓度cfu/mL

18h振荡后标准空白试样活菌

浓度cfu/mL

18h振荡接触后抗菌织物试样活菌浓度cfu/mL

抑菌率%

标准值% (AA级)

大肠杆菌

2.2×104

2.6× l07 

1.6×105 

99.4

≥70

金黄色葡萄球菌

2.0×104

2.0×l07

2.6×105

98.7

≥80

白色念珠菌

1.9×104

1. 6×l06

1.9×105

88.1

≥60

 

在仿麻织物染色过程中同浴添加涤纶抗菌剂,其20次水洗后抑菌率如表4所示,对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑率分别达到99.4%、98.7%、88.1%,说明对于革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、具有良好的抑菌效果,对于真菌的抑菌效果稍差,此外,由于抗菌剂与染色同浴添加,可与纤维形成稳定的结合,耐洗性得到大大提升;而纯麻纤维则由于麻的种类不同,抑菌效果差异较大,一般认为汉麻、亚麻的抑效果较好,其它麻纤维则相对稍差,故本仿麻面料的抑菌效果己达到或超过大部分麻纤维。

2.4凉感性

织物凉感性能测试结果如表5所示。

 

 

5  织物凉性能

布种

超仿麻单面布

标准值

Q-max(W/cm2)

0.19

> 0.15

 

从表5可以看出,仿麻面料采用国标15℃温差测试后,Q-max值为0.19,高于标准要求值0.15, 故可以判定具有凉感效果。分析原因是由于本面料正面蜂窝结构功能性纤维中有添加少量玉石粉,提高了涤纶纤维的导热性能;而织物反面采用的是聚乙烯纤维,聚乙烯本身具有良好的导热性,故在瞬间凉感测试中可以达标。值得注意的是,聚乙烯纤维不吸水,与蜂窝纤维配合具有良好的单向导湿性能,可以将汗液快速导向织物正面。在面料穿着过程中,随着水分的快速蒸发,会带走人体散发的大量热量,故其实际穿着的凉爽、舒适性更佳。

3 结论

(1) 蜂窝纤维可以采用阳离子染料或分散染料常温常压染色,染色工艺简单,并且可以克服麻纤维染深性较差的问题;

(2) 蜂窝纤维价格较麻纤维大幅降低,仅为麻纤维的50%-60%,且易于量产,不会受到麻纤维纺纱流程长、产量低的限制。

参考文献

[1] 姚穆.纺织材料学(第四版)[M],北京:中国纺织出版社,2015.

[2] 吕慧,李苏,谭万昌,等.面料表面粗糙感测试和评价方法的研发[J],针织工业,2017,12: 81-83.

 

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