吸濕速干防螨功能性織物的開發

趙立環，李小歡，韓雅新

（1.天津工業大學 紡織學院，天津 300387；2.天津工業大學 先進紡織復合材料教育部重點實驗室，天津 300387）

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對床單等床上用紡織品的功能性要求越來越多，特別是老年人和嬰幼兒。眾所周知，塵螨廣泛分布于人們的居室環境，作為一種強烈的過敏原引起過敏性哮喘、過敏性鼻炎和過敏性皮膚病等，尤其是對嬰幼兒、體弱多病和過敏性體質的人表現更加明顯［1］。通常床是螨蟲滋生的最佳環境之一，因為其為螨蟲提供了舒適的生存環境及食物來源［2］。因此對老年人及嬰幼兒較理想的床上用品至少應具有柔軟舒適、吸濕速干、防螨等性能。目前床上用品的柔軟舒適和吸濕速干性能已基本可達到，但具有吸濕速干兼防螨功能的床上用品還鮮見報道。

橘瓣型雙組分紡粘水刺非織造布是兩種高聚物熔融后，同時從噴絲組件中擠出形成橘瓣型雙組分纖維，再鋪網后通過水刺方式對雙組分纖維進行在線開纖、加固而形成的非織造布［3-4］。該非織造布融合了紡粘、水刺和超細纖維非織造材料的共同特點，具有獨特的性能［5-6］。首先長絲結構賦予了其較好的機械性能，其強力比普通短纖產品高很多，并且在使用過程中不易掉屑［7］；其次采用物理加固方法，加工過程無污染，產品結構緊密，手感蓬松、柔軟，透氣性好，極大改善了傳統紡粘熱軋產品手感發硬的缺點［8］；更為重要的是橘瓣型雙組分纖維經水刺開纖后，纖維裂解為兩種組分的超細纖維，賦予了非織造布細密的空隙結構和100%的物理防螨性能［9-10］。但是作為超細纖維產品，該非織造布長期與外界粗糙物接觸后，表面超細纖維容易斷裂，使織物表面發毛，故其不適合作為產品外層。因此可選用具有良好使用性能的吸濕速干織物與具有100%物理防螨性能的橘瓣型雙組分紡粘水刺非織造布進行復合，開發吸濕速干、防螨復合功能織物。

鑒于苧麻纖維縱向有裂紋，纖維構造空隙大、透氣性好、傳熱快、吸水多、散濕快，苧麻織物具有較好的吸濕速干性能，本文選擇橘瓣型雙組分紡粘水刺非織造布作為內層，苧麻機織物作為外層，采用水刺法加固復合該內外層；并設計正交試驗，研究生產工藝指標對復合織物吸濕速干性能的影響，同時對生產工藝進行優化。本研究所開發的復合織物主要用做床單，也可用于鞋墊等與人體接觸易滋生螨蟲的紡織品中。本研究成果可大大提升該類紡織品的功能性等級和舒適性程度，并為開發兼具吸濕速干和防螨功能的復合織物提供了一種思路。

1 試驗部分

1.1 材料準備和織物復合

1.1.1 苧麻機織物

復合織物的外層試驗原料為純苧麻紗線，紗線捻度為39捻／10cm，捻系數為340，線密度為38tex。為了避免上漿對復合織物吸濕速干性能的影響，本文中所用苧麻紗線沒有進行漿紗。因此為了使織造工序順利進行，將苧麻單紗進行合股，股線線密度為38×2 tex，捻度為30捻／10cm。織造是在ASL2000型自動織樣機上采用同種織造工藝織制了9塊純苧麻平紋織物，其主要工藝參數見表1。

表1 苧麻機織物主要織造工藝參數

1.1.2 紡粘水刺非織造布制備及織物復合

橘瓣型雙組分紡粘水刺非織造布的原料為PET切片和PA6切片，圖1為該非織造布的制備及織物復合工藝過程簡圖。如圖1所示，首先對PET和PA6切片進行預處理，然后將這兩種彼此互不相容的聚合物切片分別經過螺桿擠出機、熔體管路和熔體過濾器，再共同進入紡絲組件，通過特殊形狀的噴絲板制得一種中空橘瓣型截面復合纖維。兩種組分PET和PA6聚合物在復合纖維截面中呈橘瓣狀交替配置，圖2所示為紡出的16瓣中空橘瓣型復合纖維截面圖。然后中空橘瓣型復合纖維經過側吹風及管式牽伸后，在已鋪上前述織造苧麻機織物的輸網簾上形成纖維網，進入水刺工序。在水刺過程中，利用高壓水針對纖網的沖擊作用及經托網簾反彈后的水柱加固作用，對纖網和苧麻機織物進行復合加固，同時使中空橘瓣型雙組分纖維正常開纖。復合織物經開纖、復合加固后，所制成的復合織物經張力控制裝置和卷繞設備卷繞成布。

圖2 中空橘瓣型雙組分纖維的截面圖

1.2 生產工藝正交實驗

本文以紡絲工藝氣壓、水刺壓力和鋪網速度為3個試驗因素，每個因素取3個變化水平，按照正交表L9（34）設計正交試驗，設計后的正交表見表2。復合時采用的橘瓣型超纖非織造材料克重為120g／m2，原料成分為PET和PA6，PET和PA6的混比為7∶3。

表2 正交試驗表L9（34）

1.3 復合織物性能測試

已有研究表明，厚度在100g／m2以上的橘瓣型雙組分紡粘水刺非織造布的防螨率達100%［9-10］。而且本文采用的該非織造布的生產單位及本復合織物的實驗單位——廊坊中紡新元無紡材料有限公司，也已委托中國疾病預防控制中心寄生蟲病預防控制所對該公司的100g／m2橘瓣型雙組分紡粘水刺非織造布進行了防螨性檢測，檢測報告反映其防螨率也為100%［11］。實際上該非織造布的防螨性能來源于其超細纖維結構，纖維細度可達4μm，成布后織物空隙小于1μm；而螨蟲的身體大小在100～500μm，其排泄物大小為10～40μm，故能達到有效防螨。本研究在橘瓣型雙組分纖維噴絲、牽伸、鋪網后，進行水刺開纖的同時與苧麻機織物進行復合，未改變該非織造布的纖維及織物結構；因此該非織造布的防螨性能可得以保留，即復合織物必然具有較好的防螨性能。所以本課題略去了對最后復合織物的防螨性能測試。

對復合織物的吸濕速干性能，目前有兩個測試標準：GB／T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》和GB／T 21655.2-2009《紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分：動態水分傳遞法》。后者采用液態水分管理測試儀（MMT）進行測試，在實際測試過程中因本試驗復合織物較厚，在一定時間內水分不能從上層透到下層，以便傳感器接收信號，因此實驗結果很不穩定。為此，本文依據GB／T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》對表征織物吸濕速干性能的吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、蒸發速率和透濕量進行了測試。

2 結果與討論

2.1 測試結果（表3）

表3 各指標測試結果

2.2 復合織物的吸濕速干性能

由表3可看出，在正交試驗的9個試驗測試結果中，表征織物吸濕性的吸水率均大于100%，滴水擴散時間均小于5s，芯吸高度均大于90mm；表征織物速干性的蒸發速率均大于0.18g／h，透濕量均大于8 000 g／（m2·d）。因此本項目所開發的復合織物的全部指標均滿足國標對吸濕速干性能的要求，可稱為吸濕速干織物。

2.3 生產工藝參數對吸濕速干性能的影響及工藝優化

2.3.1 吸水率

正交試驗分析結果如表4所示，其中K1，K2，K3分別表示1、2、3水平相應結果的平均值，極差R表示該因素在取值范圍內試驗指標的變化幅度。其大小等于3個水平平均值中的最大值與最小值的差。

表4 平均吸水率和級差分析

由表4可知，工藝氣壓對復合織物的吸水率影響最大，其次為鋪網速度，再次為水刺壓力。工藝氣壓的大小決定了牽伸后的長絲細度，工藝氣壓越大，經牽伸后的長絲越細，纖維的比表面積越大，吸水率越大。對吸水率，最優的復合工藝為A1B1C1，即工藝氣壓0.3 MPa，鋪網速度18m／min，水刺壓力180bar。

2.3.2 滴水擴散時間

2.3.2 基于信息不對稱角度分析政府政策失靈 信陽市政府治理農作物秸稈禁燒過程中，出臺的相關政策涉及范圍廣泛且強度大。焚燒政策主要是從“禁”的角度，以縣、鄉、村為單位，實行秸稈禁燒責任制度，通過層層的管制與監督，杜絕焚燒秸稈的現象發生。要求各縣、鄉、村成立分片包干小組和禁燒監督小組，晝夜輪番巡查，對小組領導所監督的地區發現起火點，進行嚴格罰款[5]。從政府角度來看，政策只是一種強制性的手段，只能通過嚴厲政策緩解焚燒秸稈的狀況，并沒有從根源上為秸稈謀求長久發展的綜合利用方式。農戶不了解秸稈資源的用途，加上為了省時和省力，而采用焚燒方式處理，從而使得政府政策得不到有效的發揮，造成了政府的失靈。

正交試驗分析結果如表5所示。

表5 平均滴水擴散時間和級差分析

由表5可知，鋪網速度對復合織物的滴水擴散時間影響最大，其次為水刺壓力，再次為工藝氣壓。在其他工藝參數不變的情況下，鋪網速度影響了水刺密度，鋪網速度越小，纖維在單位時間內所獲得的水刺密度越大，復合纖維開纖、纏結效果越好，水分在產品內的擴散時間越短，滴水擴散時間越小。對滴水擴散時間，最優的復合工藝為A2B2C3，即工藝氣壓0.2MPa，鋪網速度25m／min，水刺壓力170bar。

2.3.3 芯吸高度

正交試驗分析結果如表6所示。

表6 平均芯吸高度和級差分析

由表6可知，工藝氣壓對復合織物的芯吸高度影響最大，其次為鋪網速度，再次為水刺壓力。對芯吸高度，最優的復合工藝為A3B1C3，即工藝氣壓0.4MPa，鋪網速度18m／min，水刺壓力170bar。

2.3.4 蒸發速率

正交試驗分析結果如表7所示。

表7 平均蒸發速率和級差分析

由表7可知，工藝氣壓對復合織物的蒸發速率影響最大，其次為水刺壓力，再次為鋪網速度。對蒸發速率，最優的復合工藝為A1B1C2，即工藝氣壓取0.3 MPa，鋪網速度18m／min，水刺壓力190bar。

2.3.5 透濕量

正交試驗分析結果如表8所示。

表8 平均透濕量和級差分析

由表8可知，工藝氣壓對復合織物的透濕量影響最大，其次為水刺壓力，再次為鋪網速度。對透濕量，最優的復合工藝為A2B2C2，即工藝氣壓0.2MPa，鋪網速度25m／min，水刺壓力190bar。

綜合以上分析可看出，工藝氣壓對表征織物吸濕速干性能的各個指標的影響都較大，表明復合織物的纖維細度對織物的吸濕速干性能尤為關鍵。對于正交試驗中3個因素的水平選擇，因表征復合織物吸濕性的吸水率、滴水擴散時間和芯吸高度均遠超過國標所要求的指標，而表征織物速干性的蒸發速率和透濕量也均符合國標要求，但超出國標要求不多。因此在選擇試驗因素水平時，偏重于提高復合織物的蒸發速率和透濕量。對蒸發速率，最優的復合工藝為A1B1C2；而對透濕量，最優的復合工藝為A2B2C2；綜合考慮復合織物的吸水率、滴水擴散時間和芯吸高度，因素A取A1，因素B取B1，因素C取C2。

3 結論

（1）以具有100%物理防螨性能的橘瓣型雙組分紡粘水刺非織造布為內層，苧麻機織物為外層，利用水刺法對二者進行加固復合后，復合織物的吸濕速干性能完全滿足國標要求。

（2）通過正交試驗得出，工藝氣壓對表征織物吸濕速干性能的各個指標影響都較大，復合織物的纖維細度對織物的吸濕速干性能尤為關鍵。

（3）提高復合織物的速干性并兼顧織物的吸濕性，復合織物的最優生產工藝為工藝氣壓0.3MPa，鋪網速度18m／min，水刺壓力190bar。

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