國內外不同粘膠混紡針織物的性能分析

崔益懷 吉宜軍 孫振國 邵國東 范正春

（1.南通雙弘紡織有限公司，江蘇南通，226600；2.江南大學，江蘇無錫，214000）

近10 年來，我國纖維素纖維行業發展迅速，在世界的產能占比不斷擴大。隨著行業和公眾越來越重視原料的可再生性和環保性，在自然界廣泛存在的纖維素受到了進一步的關注［1］。粘膠作為再生纖維素纖維的主力軍，因其具有良好的可再生及可降解性必然成為未來纖維發展的重點［2］。國外粘膠行業經過長期的發展及沉淀，不僅優選天然原料生產粘膠纖維，更致力于纖維的可持續發展及循環利用，其產品質量毋庸置疑。國內粘膠行業從2008 年開始進入快速發展期，通過不斷優化產業結構、改進現有設備及工藝、加強“三廢”處理和二硫化碳、硫化氫的回收利用等，目前已步入成熟期，國內粘膠企業的生產水平已進入了全新階段［3-4］。隨著粘膠短纖維行業的品牌化、資本化、集團化運作，行業內的競爭日趨激烈，選擇質量優、成本低的原料已成為行業共識。目前，大多數研究集中于粘膠織物的質量控制。其中，許多等為更好地探究柔潔紡技術對粘膠強捻紗質量和機織物服用性能的影響，對相同工藝參數下粘膠強捻柔潔紡和環錠紡的紗線及機織物的性能進行了對比測試［5］；代瑞瑞等以R/JC 65/35 4.89 tex 紗為經紗和緯紗開發了一款特細號平紋織物，總結了生產要點［6］；倪潔等研究了股線和單紗捻系數比對粘膠股線性能的影響［7］；魏嘉彬采用18.6 tex 粘膠長絲與21.4 tex 麻紗織造了不同的針織物，并測試了面料的性能［8］。相比而言，有關粘膠纖維價格與混紡織物性能對比的研究較少。

本研究采用國外A 粘膠、國內B 粘膠和國內C 粘膠，分別生產JC/R 60/40 14.7 tex 紗和 R/T 70/30 18.5 tex 紗，在 UNITEX 單面大圓機上編織緯平針織物，對比不同粘膠混紡織物的性能，為企業織造低成本且性能優良的混紡織物提供參考。

1 試驗部分

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

3 種粘膠纖維的性能指標見表1。滌綸規格1.33 dtex×38 mm，斷裂強度 5.78 cN/dtex，斷裂伸長率22.99%，超長纖維率0.2%。棉纖維選用阿克蘇細絨棉，在HVI 1000 型大容量棉纖維測試儀上測得3.175 mm 隔距的斷裂比強度28.39 cN/tex，斷裂伸長率6.8%，馬克隆值4.85。

表1 3 種粘膠纖維的性能指標

1.1.2 纖維表面形貌

圖1 為不同粘膠3 500 倍的縱向形貌照片。

由圖1 可以看出，與國內的兩種粘膠纖維相比，國外A 粘膠纖維表面更光滑，且縱向表面溝槽較深，纖維縱向突起更明顯，在摩擦時減小了與摩擦界面的接觸面積，因而動、靜摩擦因數更小。國內B 粘膠纖維表面有少許坑洞和顆粒狀物質，摩擦因數略高于國外A 粘膠，而國內C 粘膠纖維表面布滿細小溝槽、坑洞，表面粗糙，摩擦因數最高。

圖1 3 種粘膠纖維縱向表面形貌SEM 照片

1.1.3 試驗儀器

YG601 N-Ⅱ型電腦式織物透濕儀、YG811 型織物懸垂性測試儀、YG461E-Ⅲ型全自動透氣量儀、HD026N 型電子織物頂破強力儀、YG（B）401T 型馬丁代爾耐磨儀、YG（B）871 型毛細管效應測試儀。

1.2 紗線制備及性能

選用國外A 粘膠、國內B 粘膠分別與精梳棉混紡，選用國外A 粘膠、國內C 粘膠分別與滌綸混紡，采用相同紡紗工藝制備混紡紗，分析對比不同粘膠混紡紗性能。其中，JC/R 60/40 14.7 tex 紗（國外A 粘膠）、JC/R 60/40 14.7 tex 紗（國內B 粘膠）、R/T 70/30 18.5 tex 紗（國外A 粘膠）和R/T 70/30 18.5 tex 紗（國內 C 粘膠）依次編號為 1#、2#、3#、4#。幾種粘膠混紡紗性能對比見表2。

由表2 可知，國外A 粘膠纖維混紡紗在常發性紗疵中表現優異，細節、粗節和棉結均較少。國外A 粘膠纖維的斷裂強度與摩擦性能均小于國內B 粘膠和國內C 粘膠，但國外A 粘膠混紡紗的斷裂強力卻較高。國外A 粘膠的斷裂伸長率較高，但經過混紡后，混紡紗的斷裂伸長率與其他混紡紗相比差距被不斷縮小。尤其是粘滌混紡紗，因滌綸斷裂強度高，在紗線拉伸斷裂過程中承擔更多的拉力，兩種粘滌混紡紗的斷裂伸長率相近。在條干CV和毛羽方面，相同組分的粘膠混紡紗間相差不多。

表2 幾種混紡紗的性能指標

1.3 試樣制備

采用以上紗線在UNITEX 單面大圓機上編織緯平針織物。其中，1#紗編織的針織物為1#織物，以此類推。1#和2#織物厚度均0.36 mm，橫密均 120 縱行/5 cm，縱密均 70 橫列/5 cm；3#和4#織物厚度均0.37 mm，橫密均110 縱行/5 cm，縱密均68 橫列/5 cm。

1.4 試樣性能測試

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》，設定透濕箱溫度（38±2）℃，相對濕度（90±2）%，在織物上取3個直徑70 mm 的試樣。等透濕箱達到設定溫度，將透濕杯水平放于試驗箱內平衡。每個透濕杯測量時間不超過 30 s，透濕量=24×Δm/（S×t），其中，Δm為同一試樣兩次稱量的質量差（g），S為試驗面積（m2），t為時間（h）。

依據GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》，設定織物測試面積為20 cm2，測試壓降為100 Pa，同一織物的不同部位測試10 次，取平均值。

依據GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定鋼球法》測試織物的頂破強力。測試樣本直徑6 cm，設定頂破速度300 mm/min，測試5 次，取平均值。

懸垂性能測試參照GB/T 23329—2009《紡織品織物懸垂性的測試》，每種織物取3 塊試樣，裁剪成直徑24 cm 的圓形，每塊試樣進行正反面測試，取6 次測試的平均值。

依據FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》測試織物的吸水性能。測試樣本長度300 mm，寬度30 mm，測試3 次，取平均值。

耐磨性能測試依據GB/T 21196.3—2007《紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定第3 部分：質量損失的測定》規定的方法，試樣直徑38 mm，測試5 次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 織物透濕性及透氣性分析

透濕性與透氣性是服裝生理穿著舒適性的重要指標［9］。4 種針織物的透濕率和透氣率測試結果見表3。

表3 織物的透濕率與透氣率結果

由表3 可知，在兩種不同組分的粘膠混紡針織物性能對比中，1#和3#針織物的透濕性均要略好于其余兩種織物；這是由于1#和3#針織物均采用國外A 粘膠，而國外A 粘膠的回潮率略小，對織物的透濕性產生了一定程度的影響［10］。此外，粘膠纖維吸濕后直徑會膨脹，一方面會使紗線中纖維排列更加緊密，與此同時，吸收的水分更多會以自由水的形式存在于纖維內部與表面，阻擋了從紗線間透過的水分；另一方面會引起紗線直徑的膨脹，針織物結構松散，紗線直徑的膨脹對于孔隙率的影響會更加明顯。回潮率略小的國外A粘膠纖維膨脹相對較小，透濕性也相對較好。而對于針織物的透氣性能，大部分空氣主要從織物間的空隙通過，受纖維及紗線性能影響較小，且3種粘膠纖維性能相近，因而兩組針織物的透氣性均相近。

2.2 織物頂破強力分析

頂破表現的是受到垂直于織物方向的頂、壓作用而破壞的現象，能夠較好地反映出人體肘部、膝部和臀部等對針織物產生的作用［11］。針織物具有易形變且伸長率大的特點，因此相對于拉伸斷裂來講，頂破強力更能體現針織物的服用性能。1#、2#、3#、4#織物的頂破強力的測試結果分別為400.1 N、374.8 N、578.5 N、567.1 N。可以看出，在粘棉混紡針織物中，含國外A 粘膠的針織物頂破強力略優于含國內B 粘膠針織物。而在粘滌混紡針織物中，兩種織物的頂破強力相近。因4 種織物結構組織均相同，頂破強力主要受紗線性能的影響。在棉粘混紡紗中，兩種紗線的強力相近，但國外A 粘膠混紡紗伸長率要優于國內B粘膠混紡紗，因而會使得織物的頂破高度更高。在頂破過程中，織物伸長變形形成突起，織物便會與圓球頂桿形成一定的夾角，頂破高度越高，夾角越小，織物作用于圓球頂桿的力便會越大，表現出的頂破強力越高。而在粘滌混紡織物對比中，滌綸的斷裂強度高，是粘膠纖維的2 倍到3 倍。在紗線拉伸斷裂過程中，滌綸可承受更多的拉力，粘膠纖維的強力與伸長性能得不到全部發揮，因而國外A 粘膠與國內C 粘膠與滌綸混紡紗的性能相近，頂破強力也相近。

2.3 織物芯吸性能分析

芯吸高度可以反映織物或紗線傳導液態水的能力，與織物的穿著舒適性密切相關，反映了人體產生的汗液通過織物傳導到外環境的速度［12］。4種織物的芯吸高度測試結果見圖2。

圖2 4 種織物的芯吸高度測試結果

由圖2 可以看出，在兩組不同組分的針織物芯吸性能對比中，國內B 粘膠棉混紡紗織物與國內C 粘膠滌混紡紗織物均比同組優異，即1#織物的芯吸高度略低于2#織物、3#織物略低于4#織物。在織物芯吸過程中，水分子的攀升多依附于纖維的表面，國外A 粘膠纖維表面光滑，對芯吸過程中水分子的上升產生了一定的阻礙作用。此外，針織物的芯吸效應還受到針織物孔隙的影響。國外A 粘膠纖維的回潮率略小，吸濕性能較低，對纖維直徑方向的吸濕膨脹會產生一定的影響。多方面因素影響下，使1#、3#織物的芯吸性能略低。

2.4 織物懸垂性能分析

織物的懸垂系數是指織物試樣因自重而下垂，由下垂部分的投影面積與原始面積相比的百分率表示，是決定織物美感的一個重要因素。從力學上講，懸垂性能是織物受到重力，因自身性能的不同（如剛韌性）而有不同的表現［13］。4 種織物的懸垂性能測試結果見表4。

表4 4 種織物的懸垂性能指標

由表4 可知，在粘滌與棉粘混紡織物中，國外A 粘膠混紡織物的動態懸垂系數及靜態懸垂系數均較小，動、靜態美感系數較高，懸垂性能更優。因織成4 種織物的紗線及織物的結構、緊度和厚度等兩兩相近，但國外A 粘膠混紡織物的懸垂性能較好，可見國外A 粘膠纖維的彎曲剛度更小，因而其制成的織物更柔軟，懸垂性能更優。

2.5 織物耐磨性分析

織物的耐磨性指織物間或與其他物質在反復摩擦的過程中抵抗磨損的性能［14］。針織物的紗線捻度小，更易受到磨損，因此耐磨性是針織物的重要質量指標之一。

圖3 為棉粘混紡織物不同摩擦次數下質量損失量。可以看出，1#織物質量損失量較大。織物中的纖維和紗線主要承受與磨布的反復作用，且這種作用力遠小于其斷裂強力。因此，伸長率略高的國外A 粘膠纖維及紗線理應具有更高的耐磨性能。但粘膠纖維的拉伸回復性能差，在織物的反復摩擦作用力下，斷裂強力小且伸長率高的國外A 粘膠纖維及紗線反而更易被拉長變細。變細后的纖維或紗線受到較小的作用力時，會引起較大的內應力，使纖維從紗線中分離、解體，在摩擦作用下纏結成球，破壞紗線的結構，進而影響織物的耐磨性能。

圖3 棉粘混紡織物不同摩擦次數下質量損失量

圖4 為粘滌混紡織物不同摩擦次數下質量損失量。可以看出，相同摩擦次數下，兩種織物的質量損失量相近。這是由于滌綸強度高、彈性好，且對拉伸、壓縮及彎曲的形變恢復高，耐磨性能也僅次于錦綸。雖然在粘滌混紡紗中滌綸的質量只占30%，但對織物的耐磨性能影響較大，可彌補國外A 粘膠纖維在耐磨性能上的不足。

圖4 粘滌混紡織物不同摩擦次數下質量損失量

3 結論

我們采用3 種不同粘膠纖維與滌綸和棉分別混紡，制成了4 種混紡紗并織造了針織物，研究不同混紡比下國內外粘膠混紡紗及其織物的性能差異。國外A 粘膠的回潮率較低且纖維表面光滑，其織物芯吸性能略差。幾種織物透氣性能表現相近；受紗線伸長率的影響，1#織物的頂破強力優于2#織物，而2 種粘滌混紡紗針織物性能相近；耐磨性方面，1#織物的質量損失量略高于2#織物，而在2 種粘滌混紡紗針織物中，因滌綸的加入使國外A 粘膠和國內C 粘膠混紡織物的質量損失量相近。不同粘膠混紡紗針織物在各方面的服用性能各有優劣，且性能差異不大。與其他纖維混紡可彌補粘膠纖維或紗線間性能的差異。由于國外A 粘膠價格略高，且易缺貨、斷貨，影響生產，因此在混紡紗線或織物中，可優先考慮使用國內粘膠，以減少生產成本。