高透光低紫外線窗紗織物光學及透氣性能研究

隋偉東，陳慰來

(浙江理工大學材料與紡織學院，杭州 310018)

高透光低紫外線窗紗織物光學及透氣性能研究

隋偉東，陳慰來

(浙江理工大學材料與紡織學院，杭州 310018)

為研發具有良好光學性能的窗紗織物。采用全消光滌綸長絲和歐根絲作為主要原料，通過工藝設計、后整理工藝制備新型的窗紗織物，并對織物的光學性能以及透氣性能進行測試對比分析。測試結果表明：研發的新型窗紗織物具有良好的透氣性；同時能保證可見光透射率在35%～58%的范圍內，將紫外線透射率范圍控制在10%～25%。在保證了較高透光的前提下，降低了紫外線的透射率。具有一定的市場使用價值。

窗紗織物；全消光滌綸；透射率；反射率；透氣率

0 引 言

隨著科學技術的發展，各種性能優異紡織材料的出現，紡織織造技術的拓展運用，組織設計的多樣化，使窗飾織物的種類和功能更加豐富，窗飾織物已不再局限于裝飾作用，其光學性能也是一個重要的評價指標[1]，有關窗飾織物光學性能的研究日益增多，如任青年[2]、陸振乾等[3]對于窗飾織物的遮光性能研究，鄭倩等[4]的防紫外線性能的研究。傳統的窗飾織物雖然能在遮光、防紫外線、透氣等單方面表現出色，但在綜合性能上略有不足，往往以犧牲某一方面的功能來獲取另外一種功能的提升。如防紫外性能好的窗簾，其透光、透氣性能則差，特別是涂層窗簾的透氣和透濕性極差；透光、透氣性能佳的窗紗則不能遮蔽紫外線的輻射等。因此多功能協調存在于同塊織物中，是提升傳統織物窗飾功能性的一種途徑。本文設計了一種新型窗紗織物，探討其光學性能和透氣性能，使其在保證較高透光的同時，具有良好的抗紫外線性能。

1 窗紗制備工藝

1.1 原料

選用全消光滌綸長絲做為織物的主要原料，全消光滌綸長絲中含有納米級TiO2。TiO2是一種穩定、無毒無味的紫外線吸收劑[5]，折射率較大(TiO2的折射率是2.60，空氣為1.00)，既能吸收、反射、散射紫外線，又能透過可見光[6]，此外通過二氧化鈦的添加，提高了纖維的相對密度(比重)，使織物的懸垂性得到提高[7]。圖1是全消光滌綸在掃描電子顯微鏡下的橫截面形態和表面形態。

圖1 全消光滌綸纖維橫截面和縱向形態

1.2 織造工藝

本實驗設計的窗紗織物經向選用2.22tex的黑白歐根絲，黑白歐根絲按照間隔的方式排列。緯向采用全消光滌綸長絲和22.22tex滌綸低彈絲按一定的比例排列。為了更好地研究全消光滌綸長絲對織物性能的影響，本實驗選用了兩種不同的規格全消光滌綸長絲，分別為5.56tex/24f和8.33tex/72f。試樣的經密為640根/10cm，緯密則采用了280根/10cm和320根/10cm兩種規格。

織造窗紗所選用的機器為意大利K88劍桿織機。因為濕熱定形的溫度比干熱定形更低，能減少對織物性能的損害[8]，所以對織造后的窗紗試樣采用水蒸汽濕熱定形工藝進行定形，溫度為110～130℃，時間為15～25s。其規格參數如表1所示。圖2為其中試織試樣的實物圖。

表1 試織試樣參數

圖2 試樣織物外觀

2 結果與討論

2.1 試樣的基本參數

為了分析窗紗織物的光學性能及透氣性能，試織了不同規格的4塊窗紗試樣。試樣參數如表2所示。其中經向使用的同樣是2.22tex的歐根絲，緯向為普通8.33tex/72f的滌綸紗線。

表2 對比試樣規格參數

2.2 光學性能

本文在對窗紗織物光學性能的研究中采用了目前使用最廣且相對精度較高的分光光度計法[9]，使用Lambda 900紫外/可見/近紅外分光光度計，測試波段選取為200～1500nm，最終選取280～780nm之間的數據。然后根據公式(1)、(2)計算其波段上的平均透過率T(Δλ)AV和平均反射率R(Δλ)AV，以平均值量化織物對特定波段光的透射和反射性能，計算結果如表3所示。

(1)

(2)

式中：To(λ)—未放置織物在波長為λ時的光譜透過率(%)；

Ro(λ)—未放置織物在波長為λ時的光譜反射率(%)；

λx、λy—分別表示波段的上下限的波長(nm)

Δλ—波長間隔(nm)。

表3 織物平均透過率與反射率

從表3中可以看出，試樣1—3號的紫外線透射率要明顯低于可見光透過率，4號和5號織物的可見光與紫外線透射率相近，對比1號和5號試樣，2號和4號試樣，可以看到設計試織的1號和2號試樣在保證相近的可見光的前提下，明顯有著更低的紫外線透過率，起到了高透光低紫外線的效果。

2號試樣緯密要高于1號試樣，所以其紫外線和透光率都較低，而且透光率降低的比例更高。這是因為以全消光滌綸長絲作為主要原料起到抗紫外線效果，其密度的增加，雖然會增加織物的緊密度，提高其抗紫外線性能，但是其透光率降低程度必然會更高。3號試樣采用了5.56tex的全消光滌綸，織物的緊密度必然要低于8.33tex。從而可以提高織物的透光性，但同樣具有一定的抗紫外線性能，相比要優于其他4塊對比試樣。

對比1號和4號，兩者其他規格參數相同，只是使用了不同原料的紗線，證明全消光滌綸長絲能有效地提升織物的抗紫外線性能；對比2號和6號、7號3塊試樣，6號織物的紫外線透過率只有1.52，證明色紗織物能減少紫外線的透過率，但是其可見光透過率也只有15.16，在降低紫外線的同時降低了織物的整體透光性。而7號由于選擇涂層工藝，致使可見光和紫外線透射率都趨近于0。說明涂層工藝不適合用于高透光低紫外線織物的生產工藝。

根據上述分析，證明采用全消光滌綸長絲編織的窗紗織物相比于其他4塊對比試樣，在保證一定良好透光的前提下，降低了紫外線的透過率。即將可見光透過率保持在50%以上，紫外線透過率在20%左右。紗線的細度和組織密度會影響織物的緊密度，從而影響窗紗織物的透光和抗紫外線性能。

2.3 透氣性能

透氣率是指織物的兩面在規定的壓差下，在單位時間內，垂直通過織物單位面積的空氣體積。采用YG461E型織物透氣量儀對7塊試樣的透氣性能進行測試分析，結果如圖3所示。

圖3 試樣透氣性能對比

織物的透氣量越大，透氣性能越好。在圖3中，7號織物由于是涂層織物，所以透氣性能最差。2號由于織物密度高，所以其透氣性要低于1號，3號試樣由于采用5.56tex的全消光滌綸長絲，所以其透氣性最好。而從1號試樣與4號對比可以看出，全消光滌綸長絲對于窗紗的透氣性能影響并不是非常明顯，兩者透氣性能接近。證明采用全消光滌綸為原料同樣可以保證窗紗織物具有良好的透氣性能。

3 結 論

本文選用全消光滌綸長絲為主要原料，通過織造工藝設計，試織了高透光低紫外透過率窗紗織物試樣，并進行了對比分析，測試其光學性能以及透氣性能，主要得到以下結論：

a) 采用全消光滌綸長絲編織的窗紗織物在保證良好透光的前提下，可降低紫外線的透過率。可將可見光透過率保持在50%以上，同時將紫外線透過率控制在20%～25%。涂層工藝雖然具有良好的抗紫外線性能，但其透光效果太差，不適合用于高透光低紫外線織物的生產工藝。

b) 使用細紗編織的織物透氣性更好；織物的透氣性隨著密度的增大下降；全消光滌綸長絲對于窗紗的透氣性能影響并不是非常明顯，采用全消光滌綸為原料窗紗織物具備良好的透氣性能。

[1] 李加林.室內裝飾織物[M].2版.北京:中國紡織出版社,1998：51-55.

[2] 任青年.汽車用窗簾織物遮光性能的測試及其關系參數[J].產業用紡織品,1995(4):32-36.

[3] 陸振乾,王成軍.新型全遮光窗簾面料的設計[J].上海紡織科技,2010,38(5):48-49.

[4] 鄭 倩,陳慰來,張建福,等.新型經編窗簾面料的設計與研究[J].浙江理工大學學報,2008,25(4):373-376.

[5] 花金龍,潘偉.納米TiO2在功能紡織材料中的應用[J].染整技術,2011,33(3):7-9.

[6] 唐永良.改性滌綸研究進展[J].合成纖維工業,2006,29(2):53-55.

[7] 錢樟寶,曹欣羊,段亞峰，等.全消光滌綸FDY生產技術[J].紡織學報,2007(8):26-30.

[8] 曾林泉.紡織品熱定型整理原理及實踐[J].染整技術,2011,33(12):1-6.

[9] 范以輝,惠煥強.淺談分光光度法和分光光度計的原理及其應用[J].計量與測試技術,2006,33(12):11-12.

(責任編輯：許惠兒)

Research on Permeability and Optical Performance of Window Screening Fabric with High Visible Light and Low UV Transmittance

SUIWeidong,CHENWeilai

(College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou, 310018, China)

To study window screening fabric with good optical property, the full dull polyester filament and organza silk were selected as main raw materials to prepare new window screening fabric through process design and post-finishing process. Optical property and air permeability of the fabric were tested and analyzed. The results show that new window screening fabric owns good air permeability, makes sure visible light transmittance is within 35%～58% and controls UV transmittance within 10%～25%. Under the precondition of high visible light, UV transmittance reduces. Hence, it owns certain market value.

window screening fabric; full dull polyester; transmittance; reflectance; air permeability

2015-01-29

隋偉東(1989-)，男，吉林白山人，碩士研究生，主要從事針織新材料和新產品的研究及應用。

陳慰來，E-mail:wlchen193@163.com

TS155.6

A

1009-265X(2015)05-0015-04