木棉/棉混紡機織物的服用性能

俞 儉， 李祥濤， 高大偉， 劉 麗， 魏取福， 林洪芹

(1.鹽城工學院 紡織服裝學院，江蘇 鹽城 224051；2.江南大學 生態紡織教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

木棉/棉混紡機織物的服用性能

俞 儉1,2， 李祥濤1， 高大偉1， 劉 麗1， 魏取福2， 林洪芹1

(1.鹽城工學院 紡織服裝學院，江蘇 鹽城 224051；2.江南大學 生態紡織教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

選取了混紡比為20/80、30/70、40/60、50/50規格相同的四種木棉/棉混紡紗線和純棉紗線，并按照相同參數織成機織物，研究混紡比對木棉/棉機織物力學性能及服用性能的影響。實驗結果表明：隨著木棉混紡比的提高，織物的保暖性、抗紫外性和折痕回復性能均有所提高，且當木棉纖維質量分數達到50%時，織物可作為防紫外線功能面料使用。但織物在拉伸強力、懸垂性、透氣性等方面則有所降低，耐磨性也明顯變差且更容易起毛起球。此外，由于木棉表面含有較多蠟質導致混紡織物表面親水性變差，但芯吸性能有一定的改善。

木棉；混紡織物；拉伸強力；保暖；抗紫外線；服用性能

木棉纖維是果實纖維，纖維附著在木棉蒴果殼體內壁，具有中空超輕、柔軟、保暖性好、天然抗菌、吸濕導濕等優良特性，并具有一定的防螨抗菌功能。由于木棉纖維具有大中腔結構并且表面具有蠟質，不僅具有質輕拒水吸油的優良特性，而且還可作為天然有機吸附劑加以應用[1]。但木棉纖維因為力學性能差，物理長度短，纖維長度只有8～32 mm，很難單獨紡成質量合格的紗線，限制了其在紡織服裝方面的應用和發展[2-4]。

為擴大木棉纖維在服裝上的應用，目前，國內外諸多學者對其服用性能進行了研究探討。楊莉等[5]研究了混紡比對木棉混紡紗的拉伸性能及其毛羽等性能的影響；周朝建等[6]研究了木棉非織造布的服用可能性。周夢嵐等[7-8]將木棉纖維巧妙地運用于織物的防鉆絨領域，研究了增強型木棉混紡織物的阻燃性和環保抑菌性，取得了重大成就。Abdalkarim[9]探討了木棉/棉混紡比為20/80的針織混紡織物的耐熱透氣性能和力學性能；韓玲等[10]測試了木棉/棉混紡比為50/50的混紡織物的保暖透氣性、耐磨性、懸垂性和折痕回復性；洪杰等[11]將木棉與滌綸等混紡紗線織布，測試了混紡織物的服用性能；曹毅等[12]將木棉與棉混紡紗線按照3種不同組織織布，研究了不同組織木棉混紡織物對服用性能的影響。目前雖有不少有關木棉混紡織物的科學研究，但在木棉/棉混紡比對混紡機織物服用性能的影響方面較少系統研究。因此，本文采用相近規格不同混紡比的木棉/棉混紡紗線和純棉紗線織造了5種組織相同的平紋機織物，并且研究了織物的拉伸強度、保暖性能及抗紫外線等服用性能。

1 實 驗

1.1 紗線規格及性能測試

實驗所用的紗線均為江蘇東華紡織有限公司提供，紗線采用氣流紡生產技術。使用YG 061F電子單紗強力儀(山東萊州市電子儀器有限公司)測試紗線強度，預加張力約為0.5 cN/tex,每組測試30次取平均值；采用Y(B)331A紗線捻度儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)測量紗線的捻度，捻度用10 cm內的捻回數表示；毛羽含量采用YG 172A紗線毛羽測試儀(陜西長嶺紡織機電科技有限公司)測量，試驗中每種紗線測量9次。紗線的具體規格和性能指標見表1。

1.2 織物基本規格及參數測試

采用上述紗線，設計經緯密均為250根/10 cm平紋織物，在SL820型半自動織樣機(天津市隆達機電科技發展有限公司)上織造5塊織物。為防止后整理對木棉纖維的大中腔造成損壞，影響木棉混紡織物服用性能的測試結果，本實驗采用簡單的熱水洗滌法脫漿。試樣規格參數如表2所示，織物的實際經緯密與設定的經緯密比較接近，織物的厚度差異較小，因此對研究結論的影響可忽略。

表1 試樣紗線的基本規格和性能

表2 試樣規格

2 測試結果與分析

2.1 木棉/棉混紡機織物截面形態分析

由圖1截面形態可以看出，木棉纖維細胞壁比較薄，有比較大的空腔，中間填充有空氣，受到外力后木棉纖維中腔被壓扁，截面更扁平細長；而棉纖維細胞壁比較厚，中間空腔較小。

圖1 織物掃描電鏡截面Fig.1 SEM image of fabric cross section

2.2 木棉/棉混紡機織物的力學性能

圖2 木棉纖維質量分數對織物拉伸強力的影響Fig.2 Effect of kapok fiber content on the tensile strength of fabric

由表1紗線的基本指標和圖2可以看出，隨著木棉混紡比的增加，紗線和織物的強力都逐漸減小。當木棉纖維質量分數增加到50%，紗線的斷裂強力下降20%，織物經緯向的拉伸強力也下降約15%。這主要與木棉纖維細短，表面光滑，彈性差，抱合力不佳等因素有關。

織物的耐磨性能可以由織物質量減少率進行描述，木棉纖維質量分數與織物質量減少率之間的關系如圖3所示。由圖3可以看出，質量減少率由純棉的0.35%增加到1.71%。分析認為有兩方面的原因：一是木棉質量分數的提高使得織物在受到磨損時更容易受到破壞；二是木棉混紡紗線捻度徧小，而且木棉纖維之間的抱合力差容易發生解捻現象。因此，纖維束縛力偏小，在耐磨實驗中易從紗線中抽出，導致織物的耐磨性能變差。

2.3 木棉/棉混紡機織物的外觀性能

由表3織物折皺回復性能的數據可以看出，木棉混紡織物的經緯向急彈、緩彈、折皺回復角都大于純棉織物，且隨著木棉混紡比的提高織物折皺回復性能有較大幅度的提高。這主要是因為木棉的大中腔結構使得木棉纖維的初始模量高于純棉纖維。

圖3 木棉纖維質量分數對織物耐磨性的影響Fig.3 Effect of kapok fiber content on the abrasion resistance of fabric

織物的起毛起球性主要與纖維本身的特性、紗線捻度及混紡比有關。由表3得到，隨著木棉纖維混紡比的增加，織物的抗起毛起球性能略微下降。分析認為，雖然木棉纖維混紡紗增加了紗線的毛羽，但是木棉纖維本身比較短，柔軟且剛度較大，不容易纏結在一起，因此不容易起毛起球。

從表3織物的懸垂性能可以看出，與純棉織物相比，木棉/棉混紡機織物的懸垂系數有所變大，因此織物懸垂性能變差。主要是因為木棉纖維剛度較大，織物彎曲剛度變大，織物越不易彎曲，懸垂性能越差；同時纖維比重較低也會導致懸垂性能變差。

表3 不同混紡比木棉/棉織物的外觀性能測試結果

2.4 木棉/棉混紡機織物的保暖性能

由圖4可以看出，隨著木棉混紡比的提高，織物保暖性能逐漸提高，當木棉纖維的混紡比增加到50%時，織物的保溫率提高了大約59.8%，傳熱系數下降了14.2%。這主要是因為木棉纖維中間空腔較大，含有大量的靜止空氣，從而使保暖性能大幅度提高。但是保溫率增加沒有文獻[10]中的高，由掃描電鏡圖1也可以看出木棉纖維雖然腔壁比棉纖維薄，中腔大，但是中腔幾乎被壓扁，從而靜止空氣含量減少，致使其保暖性不能達到理論值。

圖4 木棉纖維質量分數對織物保暖性的影響Fig.4 Effect of kapok fiber content on the warmth retention property of fabric

圖5 木棉纖維質量分數對織物透氣性的影響Fig.5 Effect of kapok fiber content on the permeability of fabric

2.5 木棉/棉混紡機織物的透濕透氣性能

由圖5可以看出，隨著混紡比的提高，織物的透氣性能迅速減小。由于木棉纖維表面相對比較光滑，纖維較短，紗線加捻過程中容易發生退捻現象而使捻度變小，因此隨著木棉混紡比的提高，紗線直徑變大，透氣性降低；同時由于木棉紗線的毛羽含量較多，導致織物間隙減小，透氣性能下降。

織物透濕性是指濕氣透過織物的能力。通過測量接觸角和毛細效應評價織物的吸濕透氣性能，如圖6、圖7所示。由圖6可以看出，未經處理的純棉織物和木棉混紡織物的接觸角都大于90°，且隨著木棉混紡比的增加，接觸角角度逐步提高，面料表面對水的親和力下降，面料的透濕性降低。這主要是因為木棉及棉纖維表面層的蠟質阻隔了水滴對纖維的滲透能力。根據圖7可以看出，木棉纖維混紡比越高，毛細效應值越大。這主要是由于木棉纖維的標準回潮率比棉纖維大，吸濕性能好。雖然木棉纖維表面存在蠟質，但是在紗線織造過程中纖維兩頭的封閉端往往會遭到破壞造成貫通現象，這就導致了溶液可以沿著纖維中腔的內壁攀爬，芯吸效應增加，從而造成吸濕性能提高的現象。

圖6 木棉纖維質量分數對織物透氣性的影響Fig.6 Effect of kapok fiber content on the contact angle of fabric

圖7 木棉纖維質量分數對芯吸效應的影響Fig.7 Effect of kapok fiber content on the wicking property of fabric

2.6 木棉/棉混紡機織物的防紫外性能

由圖8可知，純棉織物的UVA、UVB波段紫外線透過率較高，隨著木棉纖維混紡比的增加，UVA、UVB波段紫外線透過率逐漸降低。純棉織物的防護系數UPF值為14.99，混紡比為30/70和40/60的木棉/棉混紡織物的UPF值顯著增大，分別為31.87和35.98，防紫外線性能變強；木棉/棉纖維混紡比為50%時的UPF值可達104.47。根據GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》中“當樣品的UPF>40，且T(UVA)AV<5%時即可稱為防紫外線產品”的規定，當木棉/棉纖維混紡比達到50%時織物的指標遠高于國家標準，屬于抗紫外線功能性面料。

圖8 木棉纖維質量分數對織物防紫外線性能的影響Fig.8 Effect of kapok fiber content on the anti-ultraviolet performance of fabric

3 結 論

將4種不同比例木棉/棉混紡紗線和純棉紗線織成規格相同的平紋機織物，研究了不同混紡比木棉/棉混紡機織物力學性能及服用性能的影響，發現隨著木棉/棉混紡比的提高，能夠提高織物的保暖性、折皺回復性、芯吸效應和防紫外線性能。尤其是防紫外線性能，當混紡比達到50%后，面料達到國家防紫外織物標準，可作為防紫外功能性面料使用。但是織物的耐磨性、透氣性和懸垂性均隨木棉質量分數的增加而有所降低，通過接觸角實驗發現隨著木棉/棉混紡比提高，織物的親水性能有所下降。

[1]周小三.木棉及木棉基吸油材料的吸油性能研究[D].重慶:重慶大學,2011. ZHOU Xiaosan. Research on Performance of Kapok and Kapok Composites as Oil Absorbents[D]. Chongqing: Chongqing University,2011.

[2]肖紅,于偉東,施楣梧.木棉纖維的特征與應用前景[J].東華大學學報(自然科學版),2005,31(2):121-125. XIAO Hong, YU Weidong, SHI Meiwu. Characters and application prospects of kapok fiber[J]. Journal of Donghua University (Natural Science),2005,31(2):121-125.

[3]胡真迎,丁穎,楊歡斌,等.木棉纖維的性能及應用[J].上海工程技術大學學報,2008,22(3):202-205. HU Zhenying, DING Ying, YANG Huanbin, et al. Performance and application of kapok fiber[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science,2008,22(3):202-205.

[4]高群艷,丁穎,姜濤,等.木棉纖維的染色現狀和發展[J].上海工程技術大學學報,2013,27(2):141-146. GAO Qunyan, DING Ying, JIANG Tao, et al. Current situation and development of dyeing on kapok fiber[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science,2013,27(2):141-146.

[5]楊莉,畢松梅,洪鈞.混紡比對木棉棉混紡紗性能的研究[J].棉紡織技術,2013,41(1):30-32. YANG Li, BI Songmei, HONG Jun. Effect of blending ratio on kapok fiber cotton blended yarn property[J]. Cotton Textile Technology,2013,41(1):30-32.

[6]周朝建,張瑜,李素英,等.木棉非織造材料的服用性能研究[J].產業用紡織品,2011(11):20-23. ZHOU Chaojian, ZHANG Yu, LI Suying, et al. Study on wearing performance of kapok fiber nonwovens[J]. Technical Textiles,2011(11):20-23.

[7]周夢嵐,王府梅,邱衛兵.棉與木棉混紡防羽絨織物的性能研究[J].棉紡織技術,2014,42(10):33-39. ZHOU Menglan, WANG Fumei, QIU Weibing. Property research of cotton kapok blended down-proof fabric[J]. Cotton Textile Technology,2014,42(10):33-39.

[8]周夢嵐.利用木棉特性的阻隔織物研制[D].上海:東華大學,2015. ZHOU Menglan. Research and Development of Barrier Fabric on Kapok Property[D]. Shanghai: Donghua University,2015.

[9]SU Meier, ZHAO Li. Finishing effect on warmth property of cotton/kapok blended knitted fabric[J]. Journal of Donghua University,2015,32(4):620-625.

[10]韓玲,沈蘭萍,趙華鋒,等.木棉/棉混紡織物與純棉織物服用性能對比[J].紡織學報,2010,31(9):42-48. HAN Ling, SHEN Lanping, ZHAO Huafeng, et al. Wearability comparison of kapok/cotton blended fabric and pure cotton fabric[J]. Journal of Textile Research,2010,31(9):42-48.

[11]洪杰,劉梅城,莫靖昱,等.含木棉織物服用性能測試與分析[J].紡織學報,2012,33(8):46-48. HONG Jie, LIU Meicheng, MO Jingyu, et al. Wearability test and analysis of kapok-containing fabrics[J]. Journal of Textile Research,2012,33(8):46-48.

[12]曹毅,王琳.木棉混紡針織物的性能研究[J].針織工業,2015(4):31-33. CAO Yi, WANG Lin. Study of kapok blended knitting fabrics properties[J]. Knitting Industries,2015(4):31-33.

Study on the wearability of kapok/cotton blended woven fabric

YU Jian1,2, LI Xiangtao1, GAO Dawei1, LIU Li1, WEI Qufu2, LIN Hongqin1

(1.College of Textiles and Clothing, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China; 2.Key Laboratory of Eco-Textiles,Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

To analyze the effect of blending ratio on mechanical property and wearability of kapok/cotton blended woven fabrics, yarns of same count pure cotton and four different kapok/cotton blended ratios (20/80,30/70,40/60 and 50/50 by volume) were selected and woven by the plain weave in the same weaving processes. The results show that the warmth retention property, UV resistance and crease resilience are improved with the increase of kapok fiber content; and once the content of kapok fiber increases up to 50%, the blended fabric could be used as anti-ultraviolet radiation fabric. However, their tensile strength, drapability and permeability are slightly lower than that of pure cotton fabric, so are the abrasion resistance and pilling resistance. Furthermore, their surface hydrophilicity is poorer than that of pure cotton fabric due to high wax content of on kapok fiber surface. The wicking property index becomes better with the increase of kapok fiber content.

kapok; blended fabric; tensile strength; warmth retention property; UV resistance; wearability

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.06.005

2016-10-25;

2017-05-01

江蘇省產學研前瞻性聯合研究項目(BY2016065-24)

俞儉(1971—)，女，副教授，博士研究生，主要從事材料功能整理的研究。通信作者：魏取福，教授，qfwei@jiangnan.edu.cn。

TS101.923.6

A

1001-7003(2017)06-0022-05 引用頁碼: 061105