芳綸/黏膠混紡織物服用舒適性能的模糊綜合評判

逯凱美,尉 霞,朱 悅

(西安工程大學 紡織與材料學院,陜西 西安710048)

芳綸由于其良好的阻燃性、化學穩定性成為當今高性能防護織物中應用最廣的高性能纖維,但其透氣性、透濕性以及吸濕速干性能都較差[1-5]。黏膠纖維吸濕性好,且有較好的可紡性能,與芳綸混紡,可使織物具有柔軟的手感,良好的蓬松性、懸垂性、吸濕透氣性、耐磨性、布面光潔度和染色性能,遇火炭化不熔滴[6-8]。目前,已有許多研究人員通過將芳綸與黏膠混紡來改善織物的舒適性和服用性。

趙書林等[9]將芳綸、阻燃黏膠纖維進行混紡,對比純紡織物,得出混紡織物的阻燃性能更好,提高了紗線的可紡性,并降低了織物的成本。朱月群等[10]將芳砜綸與阻燃黏膠纖維按照不同比例混紡,得出隨著阻燃黏膠比例的增加,混紡紗的斷裂強力及斷裂伸長率降低,條干和毛羽有所改善,阻燃性能下降。紀芳等[11]將芳綸、阻燃黏膠纖維進行混紡,經過織造及印染后整理工藝,所得織物強力高、柔軟舒適,經多次洗滌后不影響阻燃效果,阻燃防護效果理想。目前,對芳綸/黏膠混紡織物多注重其阻燃性能,舒適性研究較少,且對其性能眾說紛紜、各持己見,這對織物性能的優劣評價造成很大的誤差。

為了對芳綸/黏膠混紡織物性能進行客觀的評價,對其舒適性能、服用性能、阻燃性能進行了測試,并通過模糊綜合評判法進行科學的分析。

1 試驗部分

1.1 材料

芳綸/黏膠混紡織物(混紡比:50/50)經密250根/10 cm,緯密280根/10 cm,克重198.4 g/m2,厚度0.39 mm;純芳綸織物經密280根/10 cm,緯密235根/10 cm,克重227.5 g/m2,厚度0.46 mm。2種織物均采用二上一下右斜紋組織。

1.2 測試方法

1.2.1 舒適性能

(1)保溫性 采用YG606D型平板式織物保溫儀(寧波紡織儀器廠),按照GB/T11048-2008測試標準,每種織物裁取樣品3塊,尺寸為30×30 cm,保證試樣平整無皺。

(2)透氣性 采用YG461E型數字式透氣量儀(溫州際高檢測儀器有限公司),按照GB/T5453-1997測試標準,保證試樣無破損或受潮。

(3)透濕性 采用FX3150型全自動織物透濕量儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照GB/T12704-2009測試標準,每種織物取3個樣品,尺寸為直徑70 mm的圓形。

(4)硬挺度 采用LLY-01B型織物硬挺儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照ZB W04003-87測試標準,每種織物經緯向各取3塊樣品,樣品尺寸為200×25 mm。

1.2.2 服用性能

(1)懸垂性 采用YG811型織物懸垂性測定儀(寧波紡織儀器廠),按照GB/T 23329-2009測試標準,將織物裁成直徑為240 mm的圓形試樣,中心孔為Φ4 mm。

(2)耐皺性 采用YG541E型全自動激光織物折皺彈性測試儀(寧波紡織儀器廠),按照GB/T 3819-1997測試標準,每種織物在經緯向各選取5塊樣品,測試時將試樣向正面對折。

(3)撕破強度 采用YG033型織物撕破強力試驗機(溫州際高檢測儀器有限公司),按照GB/T 3917.1-1997測試標準,經、緯向各測試3塊。

(4)拉伸斷裂強度 采用YG(B)026D-500型電子織物強力機(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照GB/T 3923.1-2013測試標準,試樣尺寸大小為50×250 mm,有效夾持長度為100 mm。

(5)頂破強度 采用YG(B)026D-500型電子織物強力機(溫州市大榮紡織儀器有限公司),按照GB/T 19976-2005測試標準,每種織物取3個樣品,尺寸為直徑60 mm的圓形。

1.2.3 阻燃性能

采用SPO2織物阻燃性能測試儀(溫州際高檢測儀器有限公司),按照GB/T 5455測試標準,經緯向每種試樣各取3塊,尺寸大小為300×80 mm。

2 結果與分析

2.1 舒適性能

芳綸/黏膠混紡與純芳綸2種織物的舒適性能測試結果如表1所示。

表1 織物舒適性能測試數據

表中:A為芳綸/黏膠混紡織物,B為芳綸織物。A1、A2、A3,B1、B2、B3分別為2種織物的3次試驗結果。

由表1可得出:芳綸/黏膠混紡織物的保暖性、透氣性、透濕性、導水性均優于芳綸織物,硬挺度較大,手感硬。這是因為芳綸/黏膠織物的經緯密度、克重、厚度較小,且黏膠纖維為皮芯結構,截面呈不規則的鋸齒形,結構中空隙含量較大,結晶度和取向度均較低,在和芳綸纖維混紡時,可改善芳綸織物保溫性差、不透氣、導水吸濕性差的缺點。

2.2 服用性能

芳綸/黏膠混紡與純芳綸2種織物的服用性能測試結果如表2所示。

表2 織物服用性能測試結果

由表2可得出:芳綸/黏膠織物的懸垂性、耐皺性、撕破強力、斷裂強力、頂破強力均比芳綸織物要差。這是因為芳綸呈剛性鏈大分子結構,分子取向度和纖維結晶度高,鏈段排列規則,分子間還有很強的分子間氫鍵、高度伸直的剛性鏈構象、高結晶度、高度有序的微纖結構等,因此,芳綸織物相較于芳綸/黏膠織物初始模量高,回彈性好,具有優異的力學性能。

2.3 阻燃性能

2種織物的阻燃性能測試結果如表3所示。

表3 織物阻燃性能測試數據

由表3可得出:芳綸/黏膠織物的損毀長度大于芳綸織物的損毀長度。損毀長度越小表示織物的阻燃性能越好,因此芳綸織物的阻燃性能優于芳綸/黏膠混紡織物。

6個試樣續燃和陰燃時間均為0,損毀長度也≤100 mm。GA 10-2002《消防員滅火防護服》中對外層阻燃面料性能規定,外層面料應滿足損毀長度≤100 mm,續燃時間≤2 s,無熔融無滴落現象。垂直燃燒實驗結果表明,這2種織物的阻燃性能均符合標準規定。

3 模糊綜合評判

3.1 因素集和評判集的確定

選定芳綸織物試樣性能的綜合評價指標集U={U1,U2,…,U10}={保溫性,透氣率,透濕量,抗彎剛度,懸垂系數,折痕回復角,撕破強力,斷裂強力,頂破強力,損毀長度},以2種織物的6次試驗結果為評價對象集,V2={1,2,3,4,5,6}。相關測試結果見表1～表3。

3.2 模糊評判矩陣R的建立

隸屬度r反映的是某一個性能測試值在該項指標值域內的隸屬程度,因此rij∈[0,1]。測試的10項性能中,保溫性、透氣性、透濕性、抗彎剛度、折痕回復角、撕破強力、斷裂強力、頂破強力數值是越大越好,懸垂系數和損毀長度是越小越好。本文分別采用公式(1)和(2)模型對r取值,計算出的結果即綜合評級矩陣R[12]。

公式(1)是對測試數據越小越好的指標進行計算的隸屬度r模型,而公式(2)則是對數據越大越好的指標進行計算的。其中rij為R的元素,Xij為第j塊試樣,第i項指標的測試值;Ximax為第i項指標測試值中的最大值;Ximin為第i項指標測試值中的最小值。

將表中的測試結果,按照相應的取值計算方式代入到公式(1)、(2)中,計算出的結果即綜合評級矩陣R。

3.3 權重分配集M

權重的取值越大,說明該項指標對織物性能影響越大。因此要結合織物面料實際使用情況,以及每項指標在該面料使用過程中影響程度的大小,確定權重值的大小。權重值越大說明該項指標對織物面料的使用情況影響越大,反之則越小。權重值的取舍是很復雜的,目前使用較多的是主觀權重法,即依據經驗值而確定權重[13]。根據兩類織物面料在服裝中的用途和經驗值、廣泛調差確定權重值分配如下:

3.4 綜合評價向量N

將R和M帶入公式(3)中可得N:

3.5 綜合評價

歸一化的數值越大,說明越接近期望值,該項性能就越好。由計算的結果可以得出如表4結論:

表4 2種織物綜合性能模糊評價結果

由表4可知,A、B兩者的差值為0.136 7,A類織物的綜合性能要好于B類織物。

在防護服應用中,芳綸/黏膠混紡織物的穿著舒適性能較優,服用性能及阻燃性能,效果不如芳綸織物好,但在滿足防護服阻燃性的必要條件下,從綜合性能來看,混紡織物性能更加優良。

4 結語

測試了芳綸織物和芳綸/黏膠混紡織物的舒適性能、服用性能和阻燃性能,得出芳綸/黏膠混紡織物的穿著舒適性較優,但服用性、阻燃性不如芳綸織物好,采用模糊綜合評判方法客觀全面地評價了芳綸/黏膠混紡織物與芳綸織物在舒適性、服用性和阻燃性上的優劣,從評價結果來看,芳綸/黏膠混紡織物優于芳綸織物。因此,在滿足防護服面料對阻燃性能要求的前提下,芳綸/黏膠混紡織物的綜合性能較為優良。