桑蠶絲無縫針織物熱濕舒適性能研究

謝松楊, 金子敏,b, 樊明山, 陶建偉

(1.浙江理工大學,a.材料與紡織學院；b.先進紡織材料與制備技術教育部重點實驗室, 杭州 310018；2.浙江棒杰數碼針織品股份有限公司, 浙江 義烏 322009)

?

桑蠶絲無縫針織物熱濕舒適性能研究

謝松楊1a, 金子敏1a,b, 樊明山2, 陶建偉2

(1.浙江理工大學,a.材料與紡織學院；b.先進紡織材料與制備技術教育部重點實驗室, 杭州 310018；2.浙江棒杰數碼針織品股份有限公司, 浙江 義烏 322009)

摘要:采用牽伸倍數2.4的桑蠶絲包覆紗、牽伸倍數2.4和2.8的錦綸包覆紗為里紗,以2×23.3 dtex和3×23.3 dtex的桑蠶絲為面紗,以緯平針、1+1假羅紋、1+2假羅紋為組織結構設計試織了18塊無縫針織物。對18塊無縫針織物的熱濕舒適性能進行測試分析,并研究織物的里紗、面紗、組織結構與織物熱濕舒適性之間的關系。結果表明：以牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結構為緯平針的無縫針織物的透濕性和透氣性較好；以桑蠶絲包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結構為1+2假羅紋的無縫針織物的接觸冷暖感較好；以錦綸包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結構為緯平針的無縫針織物的導熱性能較好；以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結構為緯平針的無縫針織物的熱濕舒適性能較好。

關鍵詞:桑蠶絲; 無縫針織物; 包覆紗; 組織結構; 熱濕舒適性能

無縫針織技術近幾年來發展迅速,具有廣闊的市場前景[1]。無縫針織產品的特性是貼身、不緊繃。但是,目前的無縫針織物一般采用化學纖維作為原料,其無縫針織物產品的舒適性欠佳,難以滿足消費者的需求。面對激烈的市場競爭,只有不斷地進行差異化產品研發與創新,才能在競爭中脫穎而出。提高無縫針織物產品的舒適性,纖維材料的選用是關鍵。桑蠶絲是集輕、柔、細為一體的天然纖維,素有“人體第二皮膚”美譽之稱,具有很好的親膚性,桑蠶絲面料具有貼身保暖、蓬松輕柔、透氣保健等特點[2-3]。將桑蠶絲應用到無縫針織領域中,制得的無縫針織產品不僅能體現無縫針織物的塑身效果和美觀性,還使無縫針織物擁有桑蠶絲的親膚舒適性特點。本文主要研究桑蠶絲無縫針織物的紗線規格、組織結構等規格參數與織物的熱濕舒適性之間的關系[4],為研發具有良好熱濕舒適性能的桑蠶絲無縫針織物提供一定的參考。

1　實　驗

1.1材料與儀器

材料：桑蠶絲無縫針織物(棒杰數碼針織品股份有限公司)、無水氯化鈣(分析純,浙江巨化新聯化工有限公司)。

儀器：Y802型八籃恒溫烘箱(無錫市三環儀器有限公司),TL-2型工業天平(上海西域機電有限公司),透濕杯(承德市科承試驗機有限公司),烘箱(寧波賽茵儀器有限公司),YG601-I/II型織物透濕儀(寧波紡織儀器廠),YG461E型織物透氣性測試儀(溫州方圓儀器廠),KES-F7 THERMO LABOIIB型精密迅速熱物性測試裝置(凱恩喜科技有限公司)。

1.2方法

桑蠶絲無縫針織物樣品的試識,分別從三個因素入手：因素A——里紗規格,包括牽伸倍數為2.4的桑蠶絲包覆紗(A1)、牽伸倍數為2.4的錦綸包覆紗(A2)、牽伸倍數為2.8的錦綸包覆紗(A3)；因素B——面紗規格,包括2×23.3 dtex桑蠶絲(B1)、3×23.3 dtex的桑蠶絲(B2)；因素C——組織結構,包括緯平針(C1)、1+1假羅紋(C2)、1+2假羅紋(C3)。18塊試織織物的具體設計方案和試樣分析得到的基本規格見表1。

1.3性能測試

1.3.1吸濕性能

按照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定 烘箱干燥法》進行吸濕性能測試[5]。先把布樣放在恒溫恒濕環境中調濕24 h,用電子天平稱的布樣的濕重,再放入烘箱中烘干,然后每隔10 min測量一次,直到連續兩次稱的質量之差不大于后一次稱的紗線質量的0.05%為止。

表1　各無縫針織物設計方案及織物規格

1.3.2透濕性能

按照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法》進行透濕性能測試[6]。實驗前首先要將稱好的白色顆粒狀無水氯化鈣放入烘箱內,以160 ℃的溫度烘3 h。同時將織物透濕儀調溫調濕。然后把烘好的無水氯化鈣裝入透濕杯中,無水氯化鈣上表面距離杯口約4 mm。將試樣的測試面朝上放在透濕杯上,放上墊圈,擰好螺絲,在測試杯的側面用膠帶密封好,放入調溫調濕好的透濕儀中平衡1 h,取出透濕杯,蓋上杯蓋放置硅膠干燥器中0.5 h后分別稱其質量。之后將去掉杯蓋的透濕杯再次放入透濕儀中平衡1 h后,取出、蓋上杯蓋,分別稱其質量。兩次平衡后稱的質量之差就是織物在1 h內的透濕量。

1.3.3透氣性能

按照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》進行透氣性能測試[7]。將試樣放入恒溫恒濕環境中調濕24 h,采用透氣測試儀對每塊布樣的不同位置的透氣量進行測試,讀取數據,取平均值。

1.3.4接觸冷暖感

把溫度測試儀T-BOX合到BT-BOX上進行熱傳遞,使T-BOX達到熱平衡。然后將試樣放到20 ℃的定溫臺上。最后把T-BOX放在試樣上,讀取最大瞬間流失的熱量Qmax,得到接觸冷暖感指標[8]。Qmax值越大,表明接觸冷感越明顯。

1.3.5導熱性能

將試樣放置在20 ℃的定溫臺上,然后將BT-BOX倒扣在實樣上,此時30 ℃的BT-BOX上的熱量開始向試樣傳遞,BT-BOX的溫度會因為損失熱量而下降,需要調節儀器使BT-BOX的溫度回到30 ℃,待其穩定1 min后,讀取熱傳導率,得到試樣的導熱性能指標[9]。

2　結果與討論

2.1吸濕性

各試樣的回潮率實驗測試分析結果見圖1。圖1(a)(b)都是面紗規格相同的情況下,三種不同里紗規格組織的回潮率與組織結構的關系。從圖1(a)可以看出,回潮率的大小按照無縫針織物的里紗規格不同排列依次為：桑蠶絲包覆紗織物>牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗織物>牽伸倍數2.8的錦綸包覆紗織物。分析認為,桑蠶絲包覆紗的回潮率比錦綸包覆紗的回潮率要大；當面紗為2×23.3 dtex桑蠶絲時,同一種里紗的無縫針織物回潮率大小按照組織結構的排列依次為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋。從圖1(b)可以看出,當面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲時,以桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物回潮率還是比錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物高。但是織物回潮率受組織結構的影響不是很明顯,即當面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲時,織物回潮率的影響因素同時受織物的里紗和組織結構共同影響。結合圖1(a)(b)可以得出,以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物回潮率相對較高。

圖1　不同規格里紗的無縫針織物回潮率Fig.1　The moisture regain of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.2透濕性

各試樣的透濕性能測試和分析結果見圖2。圖2(a)(b)都是面紗規格相同的情況下,三種不同里紗規格織物的透濕與組織結構的關系。結合兩者可以看出,以牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物透濕率均高于另外兩種規格包覆紗為里紗的無縫針織物；以牽伸倍數2.8的錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物透濕率低于桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物。從圖2(b)還可以看出,織物透濕率的大小按照里紗規格不同排列依次為：牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗織物>桑蠶絲包覆紗織物>牽伸倍數2.8的錦綸包覆紗織物。分析認為,此時面紗也影響了織物的透濕率。結果表明,以牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物透濕性能相對較好。

圖2　不同規格里紗的無縫針織物透濕率Fig.2　The moisture permeability of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.3透氣性

各無縫針織物的透氣率實驗測試和分析結果見圖3。從圖3(a)可以看出,織物的透氣率大小按照里紗規格的排列依次為：牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗織物>牽伸倍數2.8的錦綸包覆紗織物>桑蠶絲包覆紗織物；織物透氣率大小按照織物的組織結構排列依次為：緯平針>1+2假羅紋>1+1假羅紋,但是相差不明顯。從圖3(b)可以看出,當面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲時,以桑蠶絲為里紗的無縫針織物透氣率最小,且1+1假羅紋為組織結構時的織物透氣率最低。因為緯平針織物比較薄,而1+2假羅紋無縫針織物雖然厚,但是線圈之間的空隙比較大,也比較容易透氣。比較圖3(a)(b)可知,面紗的規格對織物的透氣性影響也是較大的。結果表明,以牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物透氣性能相對較好。

圖3　不同規格里紗的無縫針織物透氣率Fig.3　The air permeability of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.4接觸冷暖感

各無縫針織物的接觸冷暖感測試和分析結果見圖4。從圖4(a)可以看出,當面紗為2×23.3 dtex桑蠶絲時,無縫針織物的Qmax值大小按照里紗規格不同依次排列為：牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗織物>牽伸倍數2.8的錦綸包覆紗織物>桑蠶絲包覆紗織物。分析認為,無縫針織物的里紗貼近人的皮膚,因此里紗的性能對織物Qmax值的影響較大；當織物的里紗規格相同時,可以看出織物的Qmax值大小按照織物組織結構排列為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋,這是由于緯平針織物比1+1假羅紋和1+2假羅紋織物薄,對熱傳遞阻礙能力較差。對比圖4(a)(b)可知,面紗對無縫針織物的Qmax值的影響不是太大,接觸冷感的變化規律基本一致。結果表明,以桑蠶絲包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、1+2假羅紋為組織結構的無縫針織物的Qmax值最小,即接觸冷感最不明顯。

圖4　不同規格里紗的無縫針織物Qmax值Fig.4　The Qmax value of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.5織物的導熱性

各無縫針織物的導熱性能測試和分析結果見圖5。從圖5(a)(b)可以看出,當面紗規格相同時,同一種規格里紗的無縫針織物導熱率隨著組織結構的變化依次排列為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋。從圖5(a)可以看出,當面紗為2×23.3 dtex時,三種里紗的無縫針織物導熱率曲線幾乎重合,這就說明此時織物的熱傳導率受組織結構的影響最大。從圖5(b)可以看出,當面紗為3×23.3 dtex時,雖然三種里紗的無縫針織物熱傳導率還是依次為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋,但此時以桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物導熱率已經明顯低于以錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物。對比圖5(a)(b)可知,兩者只是面紗規格不同,因此面紗規格對無縫針織物的導熱性也是有影響的。結果表明,以錦綸包覆紗為里紗、面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲、組織結構為緯平針的無縫針織物的熱傳導率較大,即其導熱性能相對較好。

圖5　不同規格里紗的無縫針織物的熱傳導率Fig.5　The thermal conductivity of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.6無縫針織物熱濕舒適性能的模糊綜合評價

隨著科技的發展和社會的進步,消費者對服裝的要求不僅僅局限于保暖性,對服裝的舒適性也越來越關注。服裝的舒適性包括熱濕舒適性、形態舒適性和心里舒適性,其中對熱濕舒適性能的研究是把人體、服裝和外界環境三者聯系在一起,探討織物的熱濕傳遞指標、熱傳遞機理和影響因素[10]。本文運用模糊綜合評價的方法來評判桑蠶絲無縫針織物的熱濕舒適性能[11]。模糊綜合評判是以美國人Zadeh在1965年提出的模糊數學作為理論基礎。

2.6.1建立復合物元矩陣

根據說描述的事物M、事物的特征C和事物的量值x,來建立物元矩陣R=(M,C,x)。如果量值x是具有模糊性的,就稱為模糊物元。Rnm表示由m個事物的n維物元組合在一起的復合模糊物元。本文將18塊桑蠶絲無縫針織物作為18個事物,將無縫針織物的熱濕性能(吸濕性、透濕性、透氣性、接觸冷暖性和導熱性)作為5個特征,構建一個復合模糊物元R18×5,為了使矩陣完整,將矩陣R18×5轉置為矩陣R5×18,即：

2.6.2計算從優隸屬度

在有不少于一個評價指標的情況下,從優隸屬度指的是,當各單項評價指標所對應的模糊量值,從屬于標準方案下個對應評價指標的模糊量值時的隸屬度,由此建立的這個原則,稱之為從優隸屬度原則,用來評價事物的優劣或等級。從優隸屬度的計算包括越大越優型評價指標和越小越優型評價指標：

(1)

(2)

式中：u(xij)為從優隸屬度,xij表示第j個方案第i個指標相對應的量值；max(xij)和min(xij)分別表示個評價區域中的每一項評價指標所有量值中最大和最小值。

2.6.3建立標準模糊元和差平方復合模糊物元

Δij=(ui0-uij)

(3)

根據公式(3)計算可以得到差平方模糊物元矩陣R△。

2.6.4熵值法確定權重系數

第一步,將矩陣R18×5中的數據按照下式進行歸一化處理得到矩陣R18×5。

(4)

(5)

第二步,按照下式計算18種織物5個評價指標的熵值Hi：

(6)

得到的熵值Hi=(0.869,0.930,0.911,0.926,0.909)。

第三步,計算各項指標的權重Wi：

(7)

得到的權重Wi=(0.288,0.153,0.195,0.163,0.201)。

2.6.5歐式貼近度和綜合評價

表示被評價樣品與標準樣品兩者相互貼近的程度稱為歐式貼近度,其值越大表示兩者越貼近,表示性能越好；反之則表示兩者相離較遠,表示性能越差。所以,可以根據歐式貼近度的大小來對織物的綜合性能進行排序,根據歐式貼近度模糊物元公式來計算各樣品的貼近度：

(8)

計算得到歐式貼近度：

根據計算結果可以得出貼近度的排列順序，從大到小依次為：M1,M6,M4,M12,M7,M9,M5,M2,M3,M11,M18,M15,M10,M13,M16,M8,M14,M17。由于貼近度大,被評價織物樣品與標準織物越貼近,即熱濕舒適性能越好。因此,這18塊樣品中,第1塊樣品的熱濕舒適性能最好,第17塊樣品的熱濕舒適性能最差。

從歐式貼近度綜合評價來看,以桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物熱濕舒適性要優于以錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物；當無縫針織物的里紗和面紗規格相同時,組織結構為緯平針的無縫針織物熱濕舒適性比1+1和1+2假羅紋的無縫針織物好；當無縫針織物的里紗和組織結構相同時,面紗為2×23.3 dtex的無縫針織物比3×23.3 dtex的熱濕舒適性好。因此,以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物熱濕舒適性較好。

3　結　論

1) 以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物回潮率最高；當面紗規格和組織結構相同時,以牽伸倍數2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物透濕性能相對較好；以里紗為牽伸倍數2.4錦綸包覆紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物透氣性相對較好；以桑蠶絲包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、1+2假羅紋為組織結構的無縫針織物的Qmax值最小,即接觸冷感最不明顯；以錦綸包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物的導熱性能相對較好。

2) 通過模糊數學綜合評價,可以看出熱濕舒適性能相對較好的是以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結構的無縫針織物。

參考文獻：

[1]蔣高明,彭佳佳.針織成形技術研究進展[J].針織工業,2015(5):1-5.

JIANG Gaoming, PENG Jiajia.Research progress of fully fashioned knitting technology[J].Knitting Industries.2015(5):1-5.

[2]姚穆.紡織材料學[M].北京:中國紡織出版社,2009:100-105.

YAO Mu.Science of Textile Material[M].Beijing:China Textile & Apparel Press, 2009:100-105.

[3]張慶華,王琛,王梅.蠶絲纖維及其制品改性的最新研究進展[J].絲綢,2012,49(5):16-20.

ZHANG Qinghua, WANG Shen, WANG Mei.Progress of the latest research on modifcation of silk fiber and its products[J].Journal of Silk, 2012, 49(5):16-20.

[4]郭曉芳,徐凱來,劉嘉.服裝熱濕舒適性能評價方法綜述[J].中國個體防護裝備,2009(3):38-43.

GOU Xiaofang, XU Kailai, LIU Jia, Evaluation methods of clothing heat-moisture comfort performances[J].China Personal Protective Equipment, 2009(3):38-43.

[5]朱進忠.幾種纖維素纖維吸濕性能的測試分析[J].天津工業大學學報,2010,29(4):29-32.

ZHU Jinzhong.Study on moisture absorption of some cellulose fibers[J].Journal of Tianjin Polytechnic University.2010, 29(4):29-32.

[6]張建祥,王桂芝,崔金德,等.紡織品透氣性測試[J].印染,2009,35(23):38-40.

ZHANG Jianxiang, WANG Wangzhi, CUI Jinde.Testing of a impermbability of textiles[J].Dyeing & Finishing, 2009,35(23):38-40.

[7]張清山.關于織物透氣性與透濕性測試的幾點啟發[J].中國纖檢,2013(8):81-83.

ZHANG Qingshan.Some enlightenment from the tests of air permeability and moisture permeability for fabrics[J].China Fiber Inspection, 2013(8):81-83.

[8]姚穆,王曉東.論織物接觸冷暖感[J].西北紡織工程學院學報,2001,15(2):37-41.

YAO Mu, WANG Xiaodong.On the cold-hot sensation of clothing in contact[J].Journal of Northwest Institute of Textile Science and Technology, 2001, 15(2):37-41.

[9]劉超穎,孫玉釵.織物組織結構對保暖及導熱性能的影響[J].針織工業,2005(12):9-11.

LIU Chaoying, SUN Yuchai.Fabric structure affect the performance of heat preservation and thermal conductivity[J].Knitting Industries, 2005(12):9-11.

[10]陶海湄,孫莉.淺析服裝的舒適性[J].國外絲綢,2004(1):28-31.

TAO Haimei, SUN li, Clothing comfort is analysed[J].Silk Textile Technology Overseas, 2004(1):28-31.

[11]陳培根,胡軍,鄭鵬程,等.模糊數學綜合評判法在織物熱濕舒適性評價中的應用[J].紡織科技進展,2006(4):23-24.

CHEN Peigen, HU Jun, ZHENG Pengcheng.Application of fuzzy mathematics comprehensive assessment in heat-moisture comfort evaluation of fabric[J].Progress in Textile Science & Technology, 2006(4):23-25.

DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.03.002

收稿日期:2015-11-05; 修回日期:2016-01-11

基金項目:浙江省重大科技專項和成果轉化工程項目(2013T103)；浙江省重點科技創新團隊項目(2011R50004)

作者簡介:謝松楊(1990),男,碩士研究生,研究方向為紡織材料與紡織品設計。通信作者：金子敏,教授,kivenjin@163.com。

中圖分類號:TS101.923

文獻標志碼:A

文章編號:1001-7003(2016)03-0009-07引用頁碼:031102

Study on thermal-wet comfort performance of mulberry silk seamless knitted fabric

XIE Songyang1a, JIN Zimin1a,b, FAN Mingshan2, TAO Jianwei2

(1a.College of Materials and Textiles; 1b.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministy of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Zhejiang Bangjie Digital Knitting Share Co., Ltd., Yiwu 322009, China)

Abstract:In this paper, 18 seamless knitted fabrics were weaved by mulberry silk covered yarn with 2.4 draft multiple, chinlon covered yarn with 2.4 and 2.8 draft multiple as the lining, 2×23.3 dtex and 3×23.3 dtex mulberry silk as surface yarn as well as weft plain stitch, 1+1 false rib and 1+2 false rib as weave structure.Thermal-wet comfort performance of 18 seamless knitted fabrics were tested and analyzed.Meanwhile, the relationship among lining, surface yarn, weave structure and thermal-wet comfort performance was investigated.The results indicate that, the seamless knitted fabric has good moisture-penetrability and moisture-penetrability when chinlon covered yarn with 2.4 draft multiple serves as the lining, 2×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and weft plain stitch serves as the weave structure; the seamless knitted fabric has good contact temperature feeling when mulberry silk covered yarn serves as the lining, 3×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and 1+2 false rib serves as the weave structure; the seamless knitted fabric has good heat-conducting property when chinlon covered yarn serves as the lining, 3×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and weft plain stitch serves as the weave structure; the seamless knitted fabric has good thermal-wet comfort performance when mulberry silk covered yarn serves as the lining, 2×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and weft plain stitch serves as the weave structure.

Key words:mulberry silk; seamless knitted fabric; covered yarn; weave structure; thermal-wet comfort performance