棉/酶水解絲空心紗針織物的性能分析

李萍萍，盧 俊，邢明杰，張玉清

(青島大學，山東 青島 266071)

近年，在日本市場出現了一種空心毛紗精紡西裝面料，頗受人們的歡迎，這種精紡毛紗織物比常規精紡毛織物更具回彈性，重量輕。隨后我國也開始了關于空心紗的研究，開發的產品有棉/水溶性維綸空心紗、毛中空紗。使用水溶性維綸生產空心紗存在兩個問題：水溶性維綸在生產過程中、退維之前遇到高溫容易溶解，不利于加工生產；水溶性維綸經水煮溶解于水，仍然是以大分子的形式存在[1-4]。因此，本文選用了一種新型的酶水解絲為芯絲開發了棉/酶水解絲空心紗針織物，酶水解絲只在特定的條件下才會發生水解反應，生成小分子物質。測試其織物性能，并與普通棉織物進行了詳細的對比分析。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

棉/酶水解絲包芯紗：以棉纖維為外包纖維、酶水解絲為芯絲在改造的環錠細紗機上紡制成包芯紗(紗線細度：37.4 tex, 捻度：149捻/10cm，酶水解絲細度：55 dtex)。

棉紗：與包芯紗相同的工藝參數(紗線細度：35.4 tex, 捻度：150捻/10cm)。

燒堿，酶解劑。

1.2 試驗方法和試驗儀器

(1)在20針橫機上織造雙根棉/酶水解絲雙羅紋針織物、棉雙羅紋針織物。

(2)水解工藝：將棉/酶水解絲雙羅紋針織物進行水解處理，酶水解絲發生完全水解反應，以低分子水解產物分散在紗線和水溶液中，反復水洗即可除凈，得到棉/酶水解絲空心紗織物(a)。水解工藝配方：酶解劑：2 g/L, 燒堿：10 g/L， 浴比：1∶15，90℃以上煮40 min。將棉針織物(b)在稀燒堿溶液中進行前處理，織物規格見表1。

表1 織物規格

(3)使用YG(B)871型毛細管效應測定儀測試織物的芯吸性能。在底盤中加入水，為了方便讀數，在水中混入墨汁，調整液面與刻度對齊，水溫保持在36℃，在待測織物上剪取經緯向各三塊21 cm×2 cm布樣，把布樣上端夾住固定，將布樣末端同時放入水中，記錄液體沿經緯向上升的高度。

(4)織物的平行吸水性測試。在容器中盛放一定高度的水，將海綿放入水中吸水一段時間，待用手輕輕觸摸海綿上表面可以觸到水時，即可開始測試。剪取5 cm×5 cm的布樣，用電子天平稱其重量，將織物平行放在海綿表面，加一定的壓力，隔一段時間稱量織物的重量，計算出時間段內的織物吸水增量。

(5)根據國家標準 GB/T8878—1997《彈子頂破強力試驗》的要求，使用LFY—201B多功能紡織品強力測試儀器測試織物的頂破強力。

(6)根據GB/T 5453—1997織物透氣性的測定，使用YG461E/Ⅱ數字式透氣儀測試織物在一定的壓力差條件下，單位時間內透過織物的空氣量，從而求得織物的透氣性。

(7)根據GB/T 11048—89 《紡織品保暖性能試驗方法》標準要求，使用YG(B)606D平板式保暖儀測試織物的保暖性。

(8)使用YG(L)811—DN織物動態懸垂風格儀測試織物的懸垂性。

2 結果和討論[5]

2.1 芯吸性能

織物的芯吸性能是織物吸水性的一個重要指標。目前最常用的測試方法是垂直靜態吸水法，也叫吸水高度法。表征織物吸水性的指標有織物吸水速度、水在織物中的傳輸速度和織物中水分的蒸發速度三個指標，垂直靜態吸水法結合了前兩個指標，可以測試不同紡織品的吸水性能。實驗結果見表2、表3。

表2 a織物的芯吸性測試結果

表3 b織物的芯吸性測試結果

水分子在織物中的傳遞途徑有三個方面：一是通過織物中的微孔的擴散，二是纖維自身吸水，三是毛細管作用將水分從水汽壓高的一側向水汽壓低的一側傳遞和蒸發。從表2和表3可以看出，空心紗織物的橫向、縱向芯吸性能都很好，而普通織物的芯吸性能為0，這表明包芯紗織物經過酶解處理后，酶水解絲水解，使織物中形成了許多微孔，毛細管效應加強，使得空心紗織物相比于普通織物具有相當好的吸水性。

2.2 織物的平行吸水性

吸水高度法與紡織品的吸濕模式不同，實際應用中，織物是與液體表面平行的，僅用吸水高度法不能全面反映織物的吸水性，因此有學者李燕立[1]等，分別提出了織物的平行吸水性的測試方法，并研制出測試儀器，但測試原理都相同。本文用自制的簡易測試裝置測試了織物的平行吸水性。測試結果見表4、表5。

由圖1、圖2可以看出，普通織物的吸水變量和吸水增量比空心紗織物的小很多，普通織物的平行吸水性很差，吸水增量最大值只有0.0833 g/5 min；由圖2可以看出，空心紗織物在7 min以前，吸水速度非常快，7 min以后吸水增量值逐漸下降，20 min以后吸水量趨于平衡，表現出織物的吸水飽和性。空心紗中微孔的形成，不僅增加了空心紗織物的垂直吸水性，也增加了織物的平行吸水性。

表4 a織物的平行吸水性測試結果

表5 b織物的平行吸水性測試結果

2.3 頂破強力

頂破強力是反映針織物機械性能的重要指標，頂破強力試驗機有兩種：氣壓式織物頂破強力試驗機和擺錘式彈子頂破強力試驗機。國標規定使用的是后者。試驗結果是：a試樣的最大頂破強力 60.1 N，b試樣的最大頂破強力 73.33 N。

圖1 織物的平行吸水變量

圖2 織物的平行吸水增量

棉/酶水解絲包芯紗中的酶水解絲水解以后，紗線結構變得松散，纖維與纖維之間的抱合力減小，在承受頂破的強力時，纖維與纖維之間容易滑脫，另外，空心紗的細度比普通紗小，空心紗織物的密度也比普通織物小，這些都導致了空心紗的鉤接強度比普通紗小，因此空心紗織物的頂破強力不如普通紗織物。

2.4 透氣性

織物的透氣性是指空氣通過織物的能力，它直接影響織物的服用舒適性能。不同用途的織物對透氣性的要求不同，例如夏季用的織物要求透氣性好，冬季用的織物透氣性要小。試驗參數： 試樣壓差 100 Pa/mm H2O, 噴嘴 Φ10 mm。試驗結果：a試樣 1852.9 l/m2·s, b試樣1711.0 l/m2·s。

空心紗織物的透氣性比普通織物的透氣性好。主要原因有三個，一是包芯紗織物經過酶解處理后，酶水解絲發生水解反應，反應產物以小分子的形式溶解在水中，使得空心紗織物中纖維與纖維之間的空隙增大，有利于空氣通過織物，因此透氣性好；二是空心紗織物的厚度和密度比普通織物小，因此透氣性好；三是經過酶解處理后的空心紗直徑比普通紗大，空心紗織物的未充滿系數比普通織物小，不利于空氣透過織物。但是，前兩個因素對透氣性的影響程度更大。

2.5 保暖性

衡量織物保暖性的指標主要有三個：保溫率 Q、傳熱系數 U、克羅值 CLO。克羅值是指在室溫21℃，氣流10 cm/s，相對濕度≤50%條件下，試穿者靜坐不動，基礎代謝為50 kcal/m2h,試穿者感覺舒適并維持其體表溫度為33℃時，試穿者所穿的衣物保溫即為1克羅值。傳熱系數越大，保溫率越小，克羅值也越小，保暖性就越差。試驗結果見表6。

從表6可以看出，空心紗織物的保暖性比普通織物好。織物的保暖性主要取決于纖維層中靜止空氣量的多少，靜止空氣量越多，熱量越不容易傳遞，熱阻越大，保暖性越好，空心紗織物中存在大量的微孔，有利于夾持靜止空氣層，因此保暖性就好。

表6 織物保暖性的測試結果

2.6 懸垂性

織物的懸垂性是指織物因為自重而下垂的性能。它反映織物的懸垂形態和懸垂程度。現在，懸垂性的主要指標包括：①懸垂系數：反映織物的懸垂程度。懸垂系數越大(參照懸垂系數的公式而定)，懸垂性越好；②懸垂曲面波紋數：波紋數越多越美；③活潑率：反映織物的動態懸垂性能，活潑率越大，織物懸垂性越好；④美感系數：綜合了投影輪廊曲線、波紋數、懸垂系數等指標，美感系數越大表示織物懸垂曲面越美。試驗結果見表7。

表7 織物懸垂性的測試結果

由表7中給出的各指標綜合分析，普通織物的靜態懸垂性和動態懸垂性都比空心紗織物好，懸垂曲面也更美，這是由于經過酶解處理過程，酶水解絲水解后，紗線的直徑變大，織物的未充滿系數變小，紗線與紗線之間變得更加緊密，紗線的移動空間變小，紗線的抗彎剛度增大，不易彎曲變形，因此，空心紗織物變得硬挺，懸垂性變差。

3 結論

使用酶水解絲開發空心紗針織物，避免了水溶性維綸遇高溫易溶解的問題， 織物在酶解處理前也可以經過一些高溫工藝，酶水解絲酶解后以小分子的物質存在，容易洗凈。得到的空心紗針織物與普通針織物相比吸濕性、保暖性、透氣性好。

參考文獻：

[1]李燕立，林朔，張大省. 織物吸水性測試方法的研究[J].北京服裝學院學報，1997,17(1):43—46.

[2]李萍，張佩華. 棉/維綸混紡空心紗針織物的服用性能[J]. 紡織科技進展，2007，(6):58—59.

[3]Merati-AA, Okamura-M. Hollow yarn in friction spinning. Part I: Tensile properties of hollow yarn [J].Textile Research Journal，2000,70(12): 1070—1076.

[4]Merati-AA, Okamura-M. Limits of hollow yarn in friction spinning[J].Textile Research Journal，2003,73(6): 496—502.

[5]隋全俠. 空芯棉紗織物性能的試驗與分析[J].北京紡織, 2004,25(6):39—40,53.