冰爽型防紫外滌綸針織面料的原料設計

張海霞， 張喜昌

(河南工程學院 紡織學院，鄭州 450007)

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設計與產品

冰爽型防紫外滌綸針織面料的原料設計

張海霞， 張喜昌

(河南工程學院 紡織學院，鄭州 450007)

摘要:選擇滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維、吸濕排汗滌綸纖維設計開發冰爽型防紫外滌綸針織面料。首先測試分析三種纖維的拉伸性能、摩擦性能和回潮率，在此基礎上采用L9(34)正交表，通過改變三種纖維的原料組成設計9種試驗方案，并在提花大圓機上完成試樣的編織。測試試樣的保溫率、紫外線防護系數和透濕量，通過直觀分析和方差分析可知，原料組成對冰爽型防紫外滌綸針織面料的主要性能影響顯著，滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的較優原料組成為50/25/25。

關鍵詞:針織物；滌綸涼爽纖維；防紫外滌綸纖維；吸濕排汗滌綸纖維；原料設計

隨著生活水平的不斷提高和保健意識的逐步增強，冰爽舒適兼具防紫外功能的紡織品越來越受到消費者青睞[1-2]。通常所說的面料冰爽感一般是指在高溫、高濕氣候條件下，因面料具有良好的導熱、透濕、透氣性能而給人體皮膚帶來的冰爽、干燥的感覺[3-4]。滌綸涼爽纖維是以滌綸為載體，將云母礦石經過特殊工藝處理，以細微的顆粒形式添加到纖維紡絲液中，促使云母礦石顆粒均勻分散在纖維中，利用云母天然的層狀結構和導熱與含水雙重功效，制成的一種新型降溫散熱纖維[5-6]。本文選用滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維，進行不同的原料組成設計并編織得到具有復合功能的冰爽型吸濕透氣防紫外針織面料，對其保溫性能、透濕性能、防紫外性能進行測試與分析，得到較優原料組成，為進一步開發冰爽型多功能滌綸針織產品提供借鑒。

1　原料及其基本性能

1.1纖維原料

采用規格均為8.3 tex/72 f(75 D/72 f)的滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維、吸濕排汗滌綸纖維進行試驗樣品的試制。為了進一步了解3種功能性纖維的織造特性，分別測試了3種纖維的基本性能并與同規格的普通滌綸纖維進行對比分析。

1.2纖維性能測試

纖維拉伸性能：采用YG 061型電子單紗強力儀(萊州市電子儀器有限公司)進行測試，夾持距離500 mm，拉伸速度500 mm/min，預加張力按0.5 cN/tex計算，每種纖維測試30次。

纖維摩擦性能：采用Y 731D型抱合力機(溫州方圓儀器有限公司)進行測試，轉動圓盤的轉速為120 r/min，繞絲根數為20根。測定經上下摩擦片每摩擦10次后出現6 mm以上長度開裂的根數，直到發現有10根以上的纖維出現6 mm以上的開裂時，試驗終止，記錄最終的摩擦次數。

纖維回潮率：采用YG 747型通風式快速八籃烘箱(南通宏大實驗儀器有限公司)進行測試，每種纖維取50 g，烘箱溫度105 ℃。

1.3纖維測試結果

滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維、吸濕排汗滌綸纖維和普通滌綸纖維的拉伸性能、耐磨性能、回潮率測試結果見表1。

表1　纖維的基本性能

由表1可知，滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的斷裂強力均小于同規格的普通滌綸纖維，生產過程中應注意控制上機張力，避免斷頭影響生產效率。4種纖維的摩擦次數基本相同，說明它們的摩擦抱合性能比較接近。滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的回潮率略大于普通滌綸纖維，但總體來看，4種纖維的回潮率均較低，生產過程中易產生靜電，應注意防范。

2　試驗方案與試樣準備

2.1試驗方案

因試樣由滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維編織而成，3種纖維的含量只有2個為獨立因素，因此本試驗選用滌綸涼爽纖維和防紫外滌綸纖維含量作為主要因素。分別選擇3個水平，進行2因子3水平正交試驗，因素水平表見表2。

表2　正交試驗因素水平

試驗采用L9(34)正交表，不考慮交互作用，正交試驗方案見表3。

表3　正交試驗方案

2.2試樣準備

2.2.1設備參數

機型：WD/0.8F-SOMJ型提花大圓機(凹凸精密機械有限公司)；機號：24針/25.4 mm；筒徑：406.4 mm(16＂)；路數：12 F；總針數：1152枚。

2.2.2組織結構

織物組織采用雙羅紋組織。為準確分析織物原料組成對織物性能的影響規律，減少織物組織結構對織物性能測試結果的影響，試樣編織時需嚴格控制工藝條件，保證試樣的線圈密度、厚度、平方米質量等結構參數盡量一致。經測試，編織所得9種試樣的結構參數見表4。

表4　試樣結構參數

2.2.3上機注意事項

根據正交試驗設計的9種方案依次進行試樣的編織。在編織過程中應注意：纖維筒子要放置整齊，保證3種纖維筒子均勻交替放置，使3種纖維在試樣中能夠均勻分布；因所用原料為化纖長絲，編織時應注意織針的選用，避免出現因織針損壞所造成的橫條、針痕等疵點；調試設備時，壓針深度不宜過深，一般控制在0.5～0.8 mm為宜，以防針槽壁把紗線中的纖維割斷，影響織物外觀；供紗機構必須保證進紗量和張力的均勻性與連續性，在保證正常編織的條件下進紗張力盡可能小，一般控制在3 cN左右，以確保所編織試樣的品質；鉤紗器必須保持光滑、無毛刺，以有效防止或減少斷紗現象的發生；注意保持機臺的整潔，要按時清理，減少油針，保持布面整潔[7-8]。

3　正交試驗

由于研究對象為冰爽舒適型防紫外針織面料，所以分別測試試樣的保溫性能、防紫外性能和透濕性能，以全面考察原料組成對織物主要性能的影響。

3.1織物性能測試

保溫性能：采用YG 606型平板式保溫儀(常州市第二紡織機械廠)進行測試，具體操作方法參照GB/T 11048—1989《紡織品 保溫性能試驗方法》。

防紫外性能：采用HB 902型防紫外線透過測試儀(溫州方圓儀器有限公司)進行測試，具體操作方法參照GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》。

透濕性能：采用YG 501D型透濕試驗箱(溫州方圓儀器有限公司)進行測試，具體操作方法參照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法》。

環境溫度22 ℃，相對濕度65%。

3.2結果與分析

試樣保溫性能指標選用保溫率，防紫外性能指標選用紫外線防護系數，透濕性能指標選用透濕量。由于試樣為冰爽舒適型防紫外產品，因此以保溫率愈小愈好，紫外線防護系數和透濕量愈大愈好進行分析。正交試驗直觀分析結果見表5。

表5　正交試驗直觀分析

續表5

由表5可知，影響試樣保溫性能的主要因素是滌綸涼爽纖維，次要因素是防紫外滌綸纖維；影響試樣防紫外性能的主要因素是防紫外滌綸纖維，次要因素是滌綸涼爽纖維；影響試樣透濕性能的主要因素是滌綸涼爽纖維，次要因素是防紫外滌綸纖維。對于3個性能指標而言，不同因素的影響程度不同，不同指標所對應的較優方案也不一樣，可通過綜合平衡法得到綜合的較優方案。

因素A(滌綸涼爽纖維)：對于保溫性能和透濕性能，均是A3最好，并且對于保溫性能和透濕性能又是主要因素，應重點考慮；對防紫外性能而言則是次要因素，并且影響程度不大。因此根據多數傾向和因素對不同指標的重要程度，選取A3。

因素B(防紫外滌綸纖維)：對于防紫外性能是主要因素，B1最好，但此時保溫率最大、透濕量最小，說明此時的保溫性能和透濕性能較差；B3的保溫性能和透濕性能最好，但此時的防紫外性能最差；B2的保溫性能、防紫外性能和透濕性能都較好，因此選取B2。

綜合上述分析，最優方案為：A3B2，即滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維含量分別為50%、25%、25%(即50/25/25)。

為了進一步了解各因素對試樣保溫性能、防紫外性能、透濕性能影響的顯著性，對試驗結果進行了方差分析，結果見表6。

表6　方差分析

注：F0.05(2,8)=4.46，F0.01(2,8)=8.35；表中符號**表示影響極顯著，*表示影響顯著，—表示影響不顯著。

由表6可知，除了滌綸涼爽纖維含量對紫外線防護系數影響不顯著外，原料組成對冰爽型防紫外滌綸針織面料的保溫率、紫外線防護系數、透濕量均存在極顯著影響。

極差分析、因素效應分析和方差分析結果一致，最優方案均為正交試驗設計9組方案中的第8組，即滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維含量為50/25/25，此時試樣保溫率為1.796%，紫外線防護系數為27.3，透濕量為306.714 g/(m2·h)。

4　結　論

1)與普通滌綸纖維相比，滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的斷裂強力較小，摩擦抱合性能相近，回潮率略大但吸濕能力總體仍較差。可采用與普通滌綸纖維相似的編織工藝，但生產過程中應注意控制上機張力，并采取有效措施減少靜電現象。

2)通過正交試驗設計與分析可知，原料組成對冰爽舒適型防紫外滌綸針織面料的保溫性能、防紫外性能和透濕性能影響顯著。通過綜合平衡法可得到滌綸涼爽纖維、防紫外滌綸纖維和吸濕排汗滌綸纖維的較優原料組成為50/25/25。

參考文獻：

[1]叢洪蓮,李秀麗.功能性針織面料的開發與應用[J].紡織導報,2010(9):24-32.

CONG Honglian, LI Xiuli. R&D and application of functional knitted fabrics[J]. China Textile Leader,2010(9):24-32.

[2]方芳,李艷清,李秀敏,等.改性滌綸織物的涼爽性能研究[J].絲綢,2012,49(9):30-34.

FANG Fang, LI Yanqing, LI Xiumin, et al. Study on the coolness property of modified polyester fabrics[J]. Journal of Silk,2012,49(9):30-34.

[3]HONG C J, KIM J B. A study of comfort performance in cotton and polyester blended fabrics Ⅰ: vertical wicking behavior[J]. Fibers and Polymers,2007,8(2):218-224.

[4]CHIDAMBARAM P, GOVINDAN R. Effect of blend ratio, loop length, and yarn linear density on thermal comfort properties of single jersey knitted fabrics[J]. International Journal of Thermophysics,2013,34(1):113-121.

[5]魏洋.新型降溫散熱纖維-云母冰涼纖維[J].聚酯工業,2011,24(6):9-11.

WEI Yang. A new cooling heat dissipation fiber-cooling-mica fiber[J]. Polyester Industry,2011,24(6):9-11.

[6]劉變俠,孟家光,馮曉婷.云母纖維針織面料的服用性能與綜合評價[J].針織工業,2013(3):20-22.

LIU Bianxia, MENG Jiaguang, FENG Xiaoting. An analysis on the wearing properties of mica fiber knitted fabric and the comprehensive evaluation[J]. Knitting Industries,2013(3):20-22.

[7]魏賽男,劉智,姚繼明,等.采用云母纖維開發冰涼型提花針織面料[J].針織工業,2014(3):11-12.

WEI Sainan, LIU Zhi, YAO Jiming, et al. Development of jacquard knitted cool fabric by using mica fiber[J]. Knitting Industries,2014(3):11-12.

[8]盧華山,張軍英,陰建華,等.吸濕排汗仿真絲高彈針織面料的開發[J].絲綢,2010(9):30-33.

LU Huashan, ZHANG Junying, YIN Jianhua, et al. Development of knitted elastic imitated silk fabric with moisture absorption and sweat exhaust property[J]. Journal of Silk,2010(9):30-33.

DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.06.009

收稿日期:2015-12-11; 修回日期: 2016-05-09

基金項目:河南省科技攻關計劃項目(142102210399)；河南省高校科技創新團隊支持計劃項目(13IRTSTHN024)

作者簡介:張海霞(1971—)，女，教授，博士，主要從事紡織新材料新產品的研發。

中圖分類號:TS184.1

文獻標志碼:A

文章編號:1001-7003(2016)06-0049-05引用頁碼: 061201

Material design of ice type anti-UV polyester knitted fabric

ZHANG Haixia, ZHANG Xichang

(College of Textiles, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 450007, China)

Abstract:Cool polyester fiber, anti-UV polyester fiber and wicking polyester fiber were chosen to design and develop the ice type anti-UV polyester knitted fabric. The tensile property, friction property and moisture regain of three kinds of fibers were tested and analyzed first of all. On this basis, L9(34) orthogonal table was used to design nine kinds of experimental schemes by changing the material composition of three kinds of fibers. The fabric samples were knitted on the jacquard circular knitting machine. The heat retention rate, ultraviolet protection factor and moisture transmission amount of the samples were tested. Through the intuitive analysis and variance analysis, we can get a conclusion that the material composition has significant influence on main properties of ice type anti-UV polyester knitted fabrics. The optimal material composition of cool polyester fiber, anti-UV polyester fiber and wicking polyester fiber is 50/25/25.

Key words:knitted fabric; cool polyester fiber; anti-UV polyester fiber; wicking polyester fiber; material design