棉/中空尼龍長絲包芯紗織物開發及性能研究

　，，邢莉，，　

(江蘇工程職業技術學院, a.紡染工程學院；b.江蘇省先進紡織工程技術中心，江蘇南通　226001)

尼龍長絲在紡織產品開發中已有很多應用，有加工為涼感尼龍長絲制取針織物[1]、有單獨使用尼龍長絲制取輕質高密織物[2]、有與棉竹節紗交織制取府綢[3]、也有以其做芯絲外包短纖紡成包芯紗制取織物[4-5]，但是將中空尼龍長絲作為芯絲紡制棉/中空尼龍長絲包芯紗，再進行產品開發并對性能進行研究的報道較少。

基于開發一種具有吸聲特性復合型紡織新產品的需要，設計紡制了線密度14.5 tex、捻系數300的棉/中空尼龍長絲包芯紗，以該紗為基礎制取了一種機織物，對機織物的吸聲性能以及影響織物實際使用的透氣、彎曲、撕破、熱阻等性能進行了測試和分析，為后續進一步深入進行系列化產品開發和性能研究奠定基礎。

1　紗線基本性能

紡制棉/中空尼龍長絲包芯紗(下文簡稱包芯紗)所用的中空尼龍長絲牌號為28T12-2H9B，中空度25%，由日本東麗株式會社生產，規格為2.8 tex/12根，其斷裂強度經測試為46.3 cN/tex，斷裂伸長率為31.9%。圖1和圖2分別為所用長絲和包芯紗的橫截面形態。在研究中為了對比，同期紡制了設計線密度14.5 tex、捻系數為340的純棉紗。表1為所紡兩種紗的基本性能。

圖1　中空尼龍長絲橫截面切片(×1 000)

圖2　包芯紗橫截面切片(×1 000)

項目14.5 tex包芯紗(織物1)14.5 tex純棉紗(織物2)實際線密度/tex15.1514.64單紗斷裂強度/(cN·tex-1)13.013.6單紗斷裂伸長率/%6.25.1實際捻度/(捻·(10 cm)-1)74.686.2實際捻系數290330

2　織物設計與試織

織物采用平紋組織，經緯密度394×315根/10 cm，幅寬40 cm，在南通三思機電科技有限公司生產的Y300S型自動劍桿織樣機上織造而成，分別織造了經緯紗均采用包芯紗的織物1和經緯紗均采用純棉紗用以對比的織物2。下機后的織物1實際經緯密度為382×345根/10 cm，織物2實際經緯密度為388×346根/10 cm。

3　測試與分析

3.1　織物性能測試

圖3為吸聲性能測試示意圖，測試所用SW230系列阻抗管為北京聲望聲電技術有限公司生產。對所制取的織物進行了吸聲性能測試，依據標準GB/T 18696.2—2002《聲學 阻抗管中吸聲系數和聲阻抗的測量 第2部分 傳遞函數法》進行，測試時將織物裁剪為直徑8 cm的圓形試樣。

圖3　阻抗管測試吸聲系數示意

表2為織物撕破、透氣、彎曲、熱阻性能測試依據的標準、所用測試設備及裁剪尺寸。此外還測試了織物的平方米質量，純棉織物為124.3 g/m2，中空織物為128.6 g/m2。

表2　織物性能測試要求

3.2　結果分析

3.2.1吸聲性能分析

圖4為織物的吸聲性能測試結果，從圖4中可以看出由純棉紗制取的織物2具有一定的吸聲性能，吸聲系數大于0.2的有效頻率范圍為2 300～2 500 Hz[6]，在該范圍內各點的平均吸聲系數為0.241，并在2 500 Hz處吸聲系數達到峰值為0.286。這是由于棉纖維本身為中空結構，含有一定靜止空氣，因此織物2基于所含靜止空氣的摩擦和黏滯作用，空氣與纖維之間的振動摩擦作用，以及紗線之間、纖維之間的振動摩擦作用耗能而具有一定的吸聲性能。

由包芯紗制取的織物1其吸聲性能自1 000 Hz起開始優于織物2，有效頻率范圍為1 900～2 500 Hz，在該范圍內各點的平均吸聲系數為0.262，并在2 500 Hz處吸聲系數達到峰值為0.339，表明織物1相比織物2具有更優的吸聲特性。

圖4　織物吸聲性能

對于圖4中織物1呈現出優于織物2的吸聲性能，結合圖1、圖2橫截面切片以及表1中紗線的實際加捻情況，認為這是由于采取較低捻度設計使得作為包芯紗芯絲的中空尼龍長絲其中空結構很好的保持，因此所含靜止空氣多于純棉紗，同時包芯紗的結構相對純棉紗松散，使得紗線本身纖維相互之間存有較多的空隙也含有更多的靜止空氣。在入射聲波的激發作用下，織物1所含靜止空氣總體更多，空氣的摩擦、粘滯作用及空氣與纖維之間的振動摩擦作用更強，能耗散更多聲波能量，且相對松散的紗線結構也有利于更好的引起振動摩擦而耗能吸聲，由此將入射聲波能量更多的耗散轉換為熱能，同時織物1中尼龍長絲的導熱系數高，能很好的將熱能傳導耗散，綜合之下織物1的吸聲性能相比織物2有很大的改善[7-8]。

3.2.2其他性能分析

表3為織物的撕破、彎曲、透氣及熱阻性能。通過表3中的數據可知織物1的撕破強力優于織物2，根據上文對織物設計與試織的描述，結合表1中的紗線數據認為這可能是由于織物1所用的包芯紗斷裂伸長率大于純棉紗，加之包芯紗中的中空尼龍長絲彈性好表面光滑使得紗線之間摩擦阻力減小，在受到擺錘沖擊時，瞬時承受外力作用的紗線根數相對越多，同時所用包芯紗的芯絲斷裂強度高達46.3 cN/tex，因此雖然包芯紗的拉伸斷裂強度略低于純棉紗，但織物1的撕破強力反而高于織物2[9-10]。對于織物1的撕破強力也有待于在后續進一步做系統性的研究和分析。

表3　織物的撕破、彎曲、透氣的熱阻性能

從表3中的織物彎曲性能數據，可知織物1的經緯向彎曲長度、抗彎剛度均小于織物2，這是織物1紗線芯絲為柔軟的中空尼龍的緣故，其彎曲剛度小于棉纖維，再結合表1中紗線的加捻數據，純棉紗實際加捻的程度也大于包芯紗，由此純棉紗的剛度大于包芯紗，促使織物2的硬挺度也有增加，織物1相比更加柔軟[11-13]。

表3中織物透氣性能數據表明織物2透氣性優于織物1。根據前述吸聲性能的分析，雖然包芯紗的紗線結構相比純棉紗更為松散，然而這兩種織物組織結構設計相同，根據實際的經緯密度及紗線線密度計算織物1的總緊度為79.22%，織物2的總緊度為77.01%，因此織物1的緊度更大使得織物空隙相對較小，同時根據圖2紗線橫截面切片，織物1中的中空尼龍長絲相比棉纖維的腰圓形其橫截面結構更為規整，綜合之下導致織物1的透氣性相比更差[13-15]。

從表3中的織物熱阻數據可以看出織物1小于織物2。雖然織物1中纖維中空結構及松散紗線結構所含的靜止空氣有助于織物熱阻值增加，但是所用的包芯紗芯絲為中空尼龍長絲，其導熱系數高，因此總體上織物1熱阻還低于織物2，進而能更好的將耗能吸聲轉換的熱能消散，也佐證了前述分析中織物1導熱性能更好，有助于改善織物的吸聲性能。

4　結　論

相比由純棉紗制取的織物2，以中空尼龍長絲為芯絲制取的棉/中空尼龍長絲包芯紗制取的織物1具有更優的吸聲性能，在2 500 Hz處的吸聲系數達到峰值為0.339，其有效頻率范圍在1 900～2 500 Hz，此范圍內平均吸聲系數為0.262。同時織物1撕破性能、彎曲性能更優，且相對更低的熱阻對改善織物吸聲性能有益，透氣性相對較差。