桑蠶絲/膠原蛋白錦綸絲交織物的性能研究

2020-07-19 11:33:46郭曉曉張紅霞祝成炎勞嘉泳沈紅衛王國夫

絲綢 2020年7期

郭曉曉, 張紅霞, 祝成炎, 田偉, 勞嘉泳, 沈紅衛, 王國夫

(1.浙江理工大學紡織纖維材料與加工技術國家地方聯合工程實驗室,杭州 310018;2.浙江嘉欣絲綢股份有限公司,浙江嘉興 314000)

膠原蛋白錦綸纖維是開發服用紡織品的新型紡織材料,纖維橫向截面呈不規則的圓形,縱向表面有凸起的顆粒。由于膠原蛋白錦綸纖維的存在,織制的織物具有優良的耐磨性、回彈性、吸濕性。全真絲織物由于其柔軟、透氣貼膚等特性深受消費者青睞[1],但因易起皺不易打理、價格昂貴等原因在市場占有比例一直不高。為了將膠原蛋白錦綸纖維優良的耐磨性、回彈性和桑蠶絲優良的服用性能有效地結合在一起,將桑蠶絲與新型材料進行交織,實現風格與性能上的互補,為新型絲綢面料的開發提供新思路、新資源[2-3]。

本文以桑蠶絲為經紗,桑蠶絲和膠原蛋白錦綸長絲為緯紗,試織了9種交織面料,測試分析了結構參數和緯紗投緯比對桑蠶絲/膠原蛋白錦綸長絲交織物的折皺回復性、耐磨性、懸垂性、透氣性、起毛起球性這五項基本服用性能的影響。

1 膠原蛋白錦綸長絲的基本性能

根據標準GB/T 9994—2018《紡織材料的回潮率》,利用Y802八籃恒溫烘箱(寧波紡織儀器廠)和電子天平(寧波紡織儀器廠)進行烘干稱重,當連續兩次稱重質量小于或者等于后一次稱重質量的0.05%,將后一次質量記為樣品干重。根據標準中的公式,測得膠原蛋白錦綸纖維的4.8%,高于普通錦綸纖維,這說明膠原蛋白錦綸纖維的吸濕、導濕性能更好。

根據標準GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》,利用XL-1型紗線強伸度儀(寧波紡織儀器廠)對膠原蛋白錦綸長絲(7.78 tex 48F)進行測試,測得斷裂強度為4.89 cN/dtex,高于同規格的普通錦綸。

根據標準FZ/T 50018—2013《蛋白黏膠纖維蛋白質含量試驗方法》,在試驗中根據試樣損失的質量計算蛋白質的含量,測得膠原蛋白錦綸長絲中蛋白質的含量為2.48%。

2 試樣織物規格設計及測試方法

交織物的性能受較多因素影響,為了避免其他工藝參數對交織物的性能產生影響,本文的試樣織物采用相同的織造工藝,通過改變緯紗中纖維的含量,對纖維含量變化與織物性能的關系進行深入研究,從而為較合理地選用緯紗投緯比、有效地開發桑蠶絲/膠原蛋白錦綸長絲新型絲綢面料提供一定的理論依據。

本文試織了9種桑蠶絲與膠原蛋白錦綸長絲在緯紗中按一定比例變化的交織面料,其中9種交織面料的組織均為五枚緞紋,根據研究表明在其他基本參數一致的情況下五枚緞紋織物各項性能的穩定性最好[4]。經線細度為8T/S×2(2.22 dtex/2.44 tex×1)6T/Z,經線密度為55 根/cm;緯紗中膠原蛋白錦綸長絲細度為7.78 tex(48F)、桑蠶絲細度為2.22 dtex/2.44 dtex×5,緯線密度為45 根/cm,具體規格參數如表1所示。

表1 織物規格參數Tab.1 Fabric specification parameter

織物的折皺回復性、懸垂性、起毛起球性、透氣性、耐磨性的測試方相關內容方法見表2。為了準確地反映織物的性能,將試樣在標準大氣下調濕24 h,將織物紋路清晰的一面作為正面并在標準大氣下進行性能測試。

表2 測試方法和參數Tab.2 Test methods and parameters

3 試樣織物服用性能測試與分析

3.1 織物折皺回復性

織物的折皺回復性是指織物在外力作用下產生折痕的回復程度,反映織物在一定負荷作用下折壓一定時間后的回復能力,是織物服用性能評價的一個指標,在某種程度上決定著織物的品質和檔次[5-6]。測試結果如圖1所示。

圖1 不同投緯比時織物折皺回復性變化曲線Fig.1 Crease of mulberry silk and collagen nylonmixed fabrics

因為經紗均是細度相同的桑蠶絲,膠原蛋白錦綸長絲含量對經向折皺回復角的影響不大,所以討論織物緯向折皺回復性與膠原蛋白錦綸長絲含量的關系。觀察圖1可知,100%桑蠶絲織物的折皺急彈性、緩彈性回復角明顯小于桑蠶絲/膠原蛋白錦綸長絲交織物,并且隨著織物緯紗中膠原蛋白錦綸長絲含量的增加,交織物的折皺急彈性、緩彈性回復角逐漸增大,基本成線性增大;當緯紗中膠原蛋白錦綸長絲含量為100%即緯紗全為膠原蛋白錦綸長絲時,織物的折皺急彈性、緩彈性回復角達到最大,折皺回復性最好。這與膠原蛋白錦綸纖維彈性復回率比桑蠶絲高有關,使得織物在折皺過程中具有較好的拉伸變形回復能力,增大了交織物的穩定性和抗皺性。織物折皺性與纖維的幾何形態也有一定的關系,桑蠶絲纖維截面為三角形而非圓形,纖維幾何體易于在變形后形成纖維間的束縛,不易回復,造成織物抗皺性較差。

3.2 織物耐磨性

織物耐磨性是指織物在摩擦過程中抵抗磨損的能力。織物磨損過程中首先是表面形態發生變化,之后是織物結構發生變化,最終導致織物破損,測試結果如圖2所示。

由圖2可以看出,隨著織物中膠原蛋白錦綸長絲含量增加,織物質量損失率降低,表明織物的耐磨性增大,但是變化范圍較小。7.78 tex的錦綸長絲由48根單纖維組成,纖維取向度高、抱合力較大,摩擦時纖維不易從紗中抽出,有利于織物耐磨性的提升。桑蠶絲的斷裂強力較高,耐磨性優于其他天然纖維;錦綸織物由于斷裂伸長率大、彈性回復率高等通常具有最優的耐磨性。織物磨損過程中,纖維疲勞引起的斷裂是最基本的破壞形式,拉伸變形能力大的纖維具有較好的耐磨性。膠原蛋白錦綸纖維的斷裂伸長率高于同密度的錦綸長絲,高于桑蠶絲,所以隨著織物緯紗中膠原蛋白錦綸長絲含量的增大,桑蠶絲含量的減少,質量損失率降低,織物耐磨性增大。通常情況下,織物的平方米質量越大,耐磨性越好[7],由表1可知織物的平方米質重遞增,耐磨性基本隨單位面積質量的增加而增大。

圖2 不同投緯比時織物耐磨性變化曲線Fig.2 Wear resistance of mulberry silk and collagen nylonmixed fabrics

3.3 織物懸垂性

懸垂性是指試樣織物因自身的重力作用而下垂時所形成的一種形態,織物的懸垂性能使織物在自然懸垂過程中產生美感[8]。本文采用傘式法測試,不同投緯比時桑蠶絲與膠原蛋白錦綸長絲交織物測試結果如圖3所示。

圖3 不同投緯比時織物動態懸垂系數變化曲線Fig.3 Drape coefficient of mulberry silk and collagen nylonmixed fabrics

織物動態懸垂系數反映了織物的懸垂性,懸垂性受纖維的纖度和剛柔性影響。桑蠶絲織物(2.22 tex/2.44 tex×5)本身由于纖維纖度較小而有著優良的懸垂性,膠原蛋白錦綸纖維纖度(7.78 tex 48 F)較桑蠶絲纖維纖度更小。由圖3可看出,膠原蛋白錦綸長絲與桑蠶絲交織物懸垂性比較好,并且隨著織物緯紗中膠原蛋白錦綸長絲含量的增加(桑蠶絲含量降低),交織物的懸垂系數逐漸降低,表明膠原蛋白錦綸長絲與桑蠶絲交織物的懸垂性能逐漸提升,當緯紗全為膠原蛋白錦綸長絲時,其懸垂性能最優。

9種試樣織物的組織均為五枚緞紋組織,緞紋組織中經緯紗交織點少,交織阻力小,紗線間嵌合和接觸面積小,進而使織物的懸垂性較好。

3.4 織物起毛起球性

織物的起毛起球是指織物表面纏結的纖維束或球粒所引起的織物外觀變化?？蛊鹈鹎蚴强椢镏匾姆眯阅苤?也是紡織品質量評定的一個重要指標[9]。測試結果如表3所示。

表3 不同投緯比時織物抗起毛起球等級變化Tab.3 Anti-pilling grade of mulberry silk and collagen nylonmixed fabrics

織物的抗起毛起球性能主要與纖維的靜態、動態力學性質及纖維的形態和表面性質有關,另外還受紗線的排列、織物的組織結構緊密程度等因素影響。由表3可知,膠原蛋白錦綸長絲、桑蠶絲抗起毛、起球性能都比較好。膠原蛋白錦綸長絲的韌性大、耐疲勞性好,并且錦綸纖維表面附著膠原蛋白顆粒,表面略微粗糙,在摩擦中會引起握持后的抽撥、糾纏與成球,較桑蠶絲易起毛、起球,所以當織物中桑蠶絲含量大于膠原蛋白錦綸長絲時,桑蠶絲纖維起主要作用,織物抗起毛起球性能不受影響,但隨著膠原蛋白錦綸長絲含量繼續增大,對織物抗起毛起球性能有一定影響。

3.5 織物透氣性

氣體分子通過織物能力的強弱決定了織物透氣性的好壞,當織物的兩面存在壓差,一定時間內通過織物定面積的氣流流量為透氣率[10]。測試結果如圖4所示。

圖4 不同投緯比時織物透氣性變化Fig.4 Permeability of mulberry silk and collagen nylonmixed fabrics

膠原蛋白錦綸纖維屬于合成纖維,結構與錦綸纖維比較相似,吸濕透氣性比天然纖維桑蠶絲差。桑蠶絲是多孔性蛋白質纖維,具有較好的吸濕透氣性,透氣性優于合成纖維織物。由圖4可知,隨著織物中膠原蛋白錦綸纖維含量的增多,織物的透氣率降低,即透氣性降低?？椢锏耐笟庑赃€與經緯紗線交織的空隙數量有關。由于桑蠶絲與膠原蛋白錦綸長絲的粗細不同,經紗不改變,緯紗隨著膠原蛋白錦綸長絲投入,織物中由于經緯紗的交織產生空隙,使織物透氣性強度增大。