Dralon細旦異形腈綸纖維的形態結構及性能研究

馬 婷，馮愛芬，張永久

(河北科技大學紡織服裝學院，河北石家莊 050018)

Dralon細旦異形腈綸纖維的形態結構及性能研究

馬 婷，馮愛芬，張永久

(河北科技大學紡織服裝學院，河北石家莊 050018)

為了了解Dralon細旦異形腈綸纖維的性能，對所選的Dralon細旦異形腈綸纖維、有光棉型普通腈綸纖維、棉型蓄熱散熱竹炭腈綸纖維的強伸性能、摩擦性能和吸濕性能進行測試和分析，并用掃描電子顯微鏡觀察三種纖維橫截面和縱向形態。結果表明：Dralon細旦腈綸纖維具有啞鈴型異形截面；與普通腈綸和竹炭腈綸相比，其強度高、摩擦系數大、吸濕性好。

異形；腈綸；形態結構；強伸性能；摩擦性能；吸濕性能

隨著人們生活水平的提高，對服裝的要求越來越高，越來越多樣化。目前，國外流行的高檔面料，大多采用多功能、多組分纖維，具有抗靜電、高吸水、抗起球、阻燃、抗菌、導電、抗紫外、香味等功能[1-3]。在腈綸市場上，存在著常規品種已飽和, 而復合、超細旦、異形、抗菌等差別化和功能化品種卻需大量進口的現狀[4-5]。為此，需要開發功能性腈綸纖維，適應市場上高仿真、高性能功能面料的需求。

Dralon細旦異形腈綸纖維是德國Dralon有限公司研制生產的一種新型腈綸。該纖維具有啞鈴(狗骨)形的異形截面，表面及內部都極少微孔，纖維的手感柔軟挺爽、覆蓋性好、蓬松豐滿、輸水性強、干爽透氣、穿著舒適、易染色、光澤柔和、酷似羊毛，并具有普通腈綸所具有的抗日曬、耐氣候性和防霉防蛀等性能[6-7]。Dralon這一細旦異形腈綸纖維的出現，將會打破腈綸在紡織服裝應用的局限性，可廣泛應用在時裝、運動裝、工作裝、日用品等領域，具有很好的市場前景。

目前對Dralon細旦異形腈綸纖維的性能研究還未見報道。而纖維的性能對紡織和染整加工都有重要影響，所以本研究通過Dralon細旦異形腈綸與竹炭腈綸纖維和普通腈綸纖維的對比試驗，分析研究該新型腈綸纖維的性能特點，為其紡織和染整生產加工提供理論依據。

1 實驗材料與方法

1.1實驗材料

1.44 dtex Dralon細旦異形腈綸纖維(德國Dralon○R有限公司)；1.67 dtex 有光棉型普通腈綸纖維和1.67 dtex 棉型蓄熱散熱竹炭腈綸纖維(吉林化纖有限公司)。

1.2測試儀器和方法

1.2.1 纖維的微觀形態

采用日本Hitachi S450型掃描電鏡對三種腈綸纖維進行縱向形態和橫截面的觀察。將腈綸單絲用導電膠粘在載物臺上放入真空箱中，抽成真空，在測試電壓15 kV，放大倍數為1 500倍，分辨率為1.0 nm的掃描電子顯微鏡下進行檢測觀察。

1.2.2 纖維力學性能測試

纖維在加工和使用中都會受到各種外力作用(如拉伸、彎曲、扭轉、壓縮、摩擦等)而產生變形，甚至遭到破壞，纖維承受各種外力作用所呈現的特性稱為力學性能。測試的纖維力學性能包括纖維斷裂強力和纖維摩擦性能。

1.2.2.1 纖維斷裂強力

采用的儀器為YG004N型電子單纖維強力儀，拉伸速度為100 mm/min，試樣長度根據纖維長度設定，對所選的3種腈綸纖維的斷裂強力進行測試。每種纖維測試次數為50次，取平均值。參照國家標準GB/T 14337-2008化學纖維、短纖維拉伸性能試驗方法。試樣在溫度為20 ℃，相對濕度為41%條件下平衡24 h后進行測試。

1.2.2.2 纖維摩擦性能

采用的試驗儀器為Y151型纖維摩擦系數測定儀，絞盤法測量[8]，摩擦輥轉速為30 rad/min，線速度為75 cm/min，預加張力設為100 mg，測試在標準大氣壓下進行，每根掛絲重復測定操作2～3次，每個輥軸要測6根絲，選同一種類的5個輥軸供測定30個數值，分別記錄，并求出扭力天讀數的平均值，根據公式算出摩擦系數。分別計算腈綸纖維與金屬棍、纖維與纖維棍、纖維與橡膠輥的摩擦系數。試樣在溫度為20 ℃，相對濕度為41%條件下平衡24 h后進行測試。

1.2.3 纖維吸濕性能測試

采用Y802A型八籃恒溫烘箱，在工作電壓220 V，加熱功率2.75 kW下對3種腈綸纖維的回潮率進行測試。參照國家標準GB/T 6503-2008 化學纖維回潮率試驗方法。每種纖維在室內溫度為20 ℃，相對濕度為41%的條件下，平衡24 h后進行箱外冷稱重10 g，烘箱內試樣暴露處的溫度為(110±2) ℃，烘躁時間為2 h。

2 實驗結果與分析

2.1纖維的微觀形態

實驗所選用的3種腈綸纖維在電子顯微鏡下橫截面和縱向形態的SEM圖片，如圖1-圖6所示。

圖1 Dralon 細旦腈綸纖維橫截面形態Fig.1 Cross-section morphology of Dralon fine denier acrylic fiber

圖2 Dralon 細旦腈綸纖維縱面形態Fig.2 Longitudinal surface morphology of Dralon fine denier acrylic fiber

圖3 有光普通棉型腈綸纖維橫截面形態Fig.3 Cross-section morphology of ordinary light cotton type acrylic fiber

圖4 有光普通棉型腈綸纖維縱面形態Fig.4 Longitudinal surface morphology of ordinary light cotton type acrylic fiber

圖5 蓄熱散熱竹炭腈綸纖維橫截面形態Fig.5 Cross-section morphology of regenera-tive heat bamboo charcoal acrylic fiber

圖6 蓄熱散熱竹炭腈綸纖維縱面形態Fig.6 Longitudinal surface morphology of regenerative heat bamboo charcoal acrylic fiber

從圖1-圖6可以看出，Dralon細旦異形腈綸纖維的縱向和橫截面形態不同于普通腈綸纖維和蓄熱散熱竹炭腈綸纖維。Dralon細旦異形腈綸纖維橫截面是不規則的，類似于啞鈴型，有極少微孔，屬異形截面；縱向表面有很多溝槽，略微粗糙。因此，在紡紗過程中，會增大纖維間的抱合力，使纖維間不易滑脫，提高成紗強力。當纖維細度越細，長度越長，紗線表面毛羽就會減少，也可以提高成紗質量。纖維表面溝槽較多，成紗后紗線的導汗透濕透氣的能力會得到提高，摩擦性能也會相應提高。Dralon細旦腈綸纖維因其啞鈴型截面，纖維集合體中單根纖維之間的排列和圓形截面的腈綸有所不同，不易緊密地聚集在一起，因此纖維間充滿著的空氣，形成了一個絕緣層，從而使其具有良好的蓬松性﹑覆蓋性和保暖性。在相同復蓋率和保溫效果條件下，就可以少用纖維，減輕了織物的重量，符合現代人對服裝輕暖的要求。

2.2纖維力學性能

2.2.1 纖維斷裂強力

纖維斷裂強力實驗結果如表1所示。

表1 纖維拉伸性能

從表1的可以看出，Dralon細旦異形腈綸纖維的斷裂強度最大，比普通腈綸纖維的大，但與竹炭腈綸纖維的類似，而斷裂伸長率最小，為24.30%。所以，Dralon細旦異形腈綸纖維相對普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維而言略微發脆。

2.2.2 纖維摩擦性能

紡織纖維摩擦性質可用摩擦阻力和摩擦系數表示。摩擦力分靜摩擦力和動摩擦力，摩擦力與法向壓力的比值，稱為摩擦系數，也分靜摩擦系數和動摩擦系數。纖維的摩擦性能不僅影響紡、織加工性能，而且影響成品的手感風格。纖維的摩擦還會導致纖維的磨損和變形，產生質量轉移、生熱和靜電現象[9-10]。

實驗結果如表2所示。

表2 纖維摩擦系數

由表2可以看出，Dralon細旦異形腈綸纖維間、及其與橡膠輥和金屬輥的摩擦系數均比普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維的略大。其原因是Dralon細旦異形腈綸纖維截面形態是狗骨頭形，表面相對比較粗糙。

纖維的摩擦系數影響紡紗工藝和成紗質量。纖維間摩擦系數大，特別是靜摩擦系數大，纖維間抱合力大,有助于加工過程中纖維的聚集，防止纖維擴散，提高成卷、成網時半制品的成形質量，增加成紗強力[11]。從表2可以看出，所選用的3種腈綸纖維間的靜摩擦系數均大于其相應的動摩擦系數，這有利于纖維成卷、加壓、防黏等。而且纖維的靜、動摩擦系數大小對手感有一定的影響。靜摩擦系數大于動摩擦系數，且系數都很大的纖維，纖維的粗糙感越強，且較硬挺；反之，纖維的手感則較柔軟、滑爽。另外，靜、動摩擦系數的之差也與手感有關。差值越大，纖維手感越粗糙，反之，纖維手感越柔軟。Dralon細旦異形腈綸纖維的摩擦系數相對略大，表面比較粗糙，所以手感相對硬挺些，這一點從其拉伸斷裂強度和斷裂伸長率上也可以證明(見表1)。纖維與纖維棍的摩擦系數介于纖維與金屬棍和纖維與橡膠輥之間。Dralon細旦異形腈綸纖維無論動摩擦系數還是靜摩擦系數都比普通睛綸纖維和竹炭腈綸纖維大。Dralon細旦睛綸纖維屬于異形腈綸，其紡絲方法為干法紡絲，一般干法紡絲比濕法紡絲得到的纖維摩擦系數大[12]，這與纖維截面形態結構有有關。纖維與機件間摩擦系數大，有利于牽伸過程中鉗口對須條的握持，但在開松和梳理過程中，因纖維轉移困難會形成纏繞性反復打擊，從而導致纖維損傷加劇，造成紗線和機件的磨損。因此，為了保證紡紗的順利進行，應采取適當的措施降低纖維與機件之間的摩擦系數。

2.3纖維吸濕性能

纖維的吸濕性能在纖維的性能測試、紡織加工、商業貿易及紡織品的選擇中都需要進行考慮。常通，把纖維材料從大氣中吸收水分或向大氣放出水分的能力成為吸濕性。紡織材料吸濕高低通常用回潮率表示，紡織材料的回潮率大，表示吸濕性強。

通過測試，所選3種腈綸纖維的回潮率分別為Dralon細旦異形腈綸纖維為2.02%，普通腈綸纖維為1.52%，蓄熱散熱竹炭腈綸纖維為1.71%。

Dralon細旦異形腈綸纖維的回潮率最大，竹炭腈綸纖維的居中，而通腈綸纖維的最低。這與纖維微觀結構有關。由于Dralon細旦異形腈綸纖維為異形截面，所以吸濕性能好。而纖維的吸濕性好，在紡織加工和使用過程中，相對不易產生靜電，穿著舒適。

3 結 論

1) Dralon細旦異形腈綸纖維具有啞鈴形異形截面，可增加纖維間的抱合力，提高成紗質量、織物的透濕透氣性、蓬松度、覆蓋性和保暖性。

2)在所選的3種纖維中，Dralon細旦異形腈綸纖維的斷裂強度最大，而斷裂伸長率最小。

3) Dralon細旦異形腈綸纖維的摩擦系數比普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維的略大，這有利于提高成紗質量，增加紗線強度。

4) Dralon細旦異形腈綸纖維的回潮率比普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維的大，有利于紡織加工，提高穿著舒適性。

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Research on morphology structure and properties of Dralon fine denier profiled acrylic fiber

MA Ting, FENG Aifen, ZHANG Yongjiu

(School of Textiles and Garment, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei 050018, China)

In order to understand the properties of Dralon fine denier profiled acrylic fiber, the tensile properties, friction properties and hygroscopicity of Dralon fine-denier profiled acrylic fiber, luster cotton-spun acrylic fiber and cotton-type regenerative heat bamboo charcoal acrylic fiber are tested. The cross-sectional and longitudinal morphology of the three kinds of fibers are observed with scanning electron microscope. The results show that Dralon fine denier profiled acrylic fiber has a dumbbell-shaped cross-section, and its tensile strength is higher, its friction coefficients are larger and its moisture absorption property is better than the other two acrylic fibers.

profile; acrylic; morphology; tensile property; friction performance; moisture absorption property

1008-1534(2013)05-0329-04

TS102.52

A

10.7535/hbgykj.2013yx0505

2013-03-08;

2013-04-03

責任編輯：張 軍

馬 婷(1987-)，女，陜西寶雞人，碩士研究生，主要從事服裝材料性能方面的研究。

馮愛芬教授。E-mail:fengaf774@sohu.com