棉/羅布麻混紡織物水洗前后舒適性能的對比分析

王 莉,劉 磊,鞏繼賢

(1.阿勒泰戈寶茶股份有限公司,新疆 阿勒泰 836509; 2.新疆羅布麻工程技術研究中心(紅麻),新疆 阿勒泰 836509;3.天津工業大學 紡織科學與工程學院,天津 300387)

羅布麻是夾竹桃科羅布麻屬多年生草本或半灌木植物,我國是世界上羅布麻植物分布面積最大及品種最豐富的國家之一。我國羅布麻分布區域較廣,其中新疆是羅布麻的主產區[1-2],擁有大量的可利用資源。羅布麻在藥用、紡織及生態方面的應用價值較高[2],尤其在紡織方面,羅布麻具有良好的遠紅外、抑菌、抗紫外線及抗靜電等性能,但羅布麻纖維長度整齊度較差,纖維抱合力差,細度不勻率較高,純紡難度大,多與其它纖維進行混紡[3-4],以提高紗線品質及性能。研究表明,羅布麻混紡織物中羅布麻混比超過30%時[4-5],織物才能體現出一定的抗菌性及服用舒適性。此外羅布麻纖維價格較高,在控制生產成本的前提下,為了保證織物的綜合服用性能,實際生產中多采用棉/羅布麻(60/40)進行混紡。

對于羅布麻的服用功能性已有很多研究,包括遠紅外、抗紫外線、抗靜電、抑菌等[6],但對其服用舒適性探究的較少。本文對水洗前后的棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物進行芯吸作用、透氣性和吸濕性等指標的比較分析,研究棉/羅布麻(60/40)混紡織物舒適性能,以期為羅布麻混紡面料的開發及使用提供參考。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

選擇規格相近的棉/羅布麻(60/40)混紡織物以及純棉織物,紗線線密度均為16.2 tex,織物組織結構均為緯平針組織,面密度為175 g/m2,織物基本參數見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗準備

參照GB/T 6529—2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》,在特定標準大氣溫度為(20.0±2)℃,相對濕度為(65.0±4 )%的條件下,對試驗面料進行調濕。

參照GB/T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》,對試驗面料采用洗滌程序4 N水洗5次,干燥程序按烘箱烘燥法進行。

1.2.2 芯吸高度測試

參照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》,測試織物的芯吸高度。分別沿面料的橫向及縱向各剪取3塊大小為30.0 cm×2.5 cm的試驗樣品,將調濕平衡后的測試面料下端垂直放置于盛有蒸餾水的恒溫容器中,恒溫容器中的液體溫度控制在27 ℃,實驗時間30 min,得到每塊測試面料的芯吸高度,結果取其平均值。

1.2.3 吸水率測試

參照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》,測試織物的吸水率。每個面料剪取5塊試樣,每塊試樣10 cm×10 cm,試樣平整無褶皺,分別將調濕平衡后的5塊試驗面料放入三級水中,試驗面料吸水后自然下沉,浸潤5 min后取出,自然平展垂直懸掛,待試驗面料不再滴水為止,取出試樣稱量計算吸水率,結果取其平均值。

1.2.4 滴水擴散時間測試

參照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》,每個面料剪取5塊試樣,每塊試樣10 cm×10 cm,試樣平整無褶皺,分別將洗滌前后調濕平衡的5塊試驗面料放在試驗平臺上,將滴管吸入的三級水輕輕滴0.2 mL在試驗面料上,記錄水滴接觸試驗面料表面至完全擴散所需的時間,結果取其平均值。

1.2.5 水分蒸發速率測試

參照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》,將1.2.2節中水滴接觸試驗面料表面,至完全擴散后的試驗面料稱量后,自然平展垂直懸掛于標準大氣中,每5 min稱取一次質量,直至連續2次稱取的質量變化率不超過1%。通過計算每個稱取時刻的水分蒸發量,進行水分蒸發速率的計算,結果取其平均值。

1.2.6 透濕量

參照GB/T 12704．1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第 1 部分:吸濕法》,每個面料剪取3塊試樣,每塊試樣直徑為70 mm,將調濕后的試樣放置于盛有干燥劑(經160 ℃、3 h干燥的無水氯化鈣)的透濕杯上,并將透濕杯置于溫度(38±2)℃、相對濕度(90±2)%、有持續穩定循環氣流(氣流流速為0.3～0.5 m/s)的密封環境中,根據特定時間內透濕杯質量的變化計算試樣的透濕率,結果取其平均值。

1.2.7 透氣性測試

參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》,剪取大于20 cm2的試驗樣品進行測試,測試壓差100 Pa,氣孔面積20 cm2,測試時保證試驗面料無褶皺,且避開面料的邊緣,在每塊試樣不同部位測試10次,分別記錄試樣面料的透氣率,結果取其平均值。

1.2.8 生理舒適性測試

參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩態條件下熱阻和濕阻的測定(蒸發熱板法)》,剪取大于4 cm2的3塊調濕后的試驗樣品進行濕阻及熱阻的測試,保持試驗樣品平整、無褶皺,至少測試10次,結果取其平均值。

2 結果與分析

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》,織物的吸濕性以吸水率、滴水擴散時間和芯吸高度進行評定,織物的速干性以蒸發速率、透濕量作為評定指標。該標準規定針織類吸濕速干產品,洗滌前后吸水率≥200%,滴水擴散時間≤3 s,芯吸高度≥100 mm,蒸發速率≥0.18 g/h,透濕量≥10 000 g/(m2·d)。

2.1 吸濕性能

2.1.1 芯吸高度

依據GB/T 21655.1—2008測試,棉/羅布麻混紡織物及純棉織物的芯吸高度測試結果見表2。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度為111 mm,純棉織物為102 mm。經5次水洗之后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物芯吸高度為114 mm,純棉織物為10 mm。水洗前,棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物均達到了GB/T 21655.1—2008中針織品所要求的芯吸高度≥100 mm的標準值。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度均優于純棉織物。其中,水洗后棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度略有增大,純棉織物降低。

表2 不同織物水洗前后的吸濕性能Tab.2 Moisture absorption property of the different fabrics before and after washing

因羅布麻纖維獨特的溝槽及中空形態結構使織物內部形成大小不一的孔隙[6],這些孔隙所產生的毛細壓差,形成了織物的毛細效應,使得棉/羅布麻混紡織物的芯吸作用優于純棉織物。研究表明,織物的芯吸性能與織物的密度呈負相關的關系[7],即織物密度越大,織物的芯吸性能越差。棉纖維的回彈性使純棉織物在水洗之后因收縮而變的更加緊密,從而使純棉織物經水洗后芯吸高度降低。

2.1.2 吸水率

依據GB/T 21655.1—2008測試,棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物的吸水率測試結果見表2。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物吸水率為202%,純棉織物為210%。經5次水洗后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物為201%,純棉織物為212%。水洗前后,2種織物均達到了GB/T 21655.1—2008中針織品所要求的吸水率≥200%的標準值。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的吸水率小于純棉織物;水洗后,2種織物的吸水率變化不明顯。

羅布麻纖維表面的裂紋及溝槽使纖維表面發生了芯吸作用[8],良好的芯吸作用使棉/羅布麻(60/40)混紡織物具有較好的導濕性能,因此,其吸水率較低;棉纖維表面比較光滑,無溝槽,使其吸水率較羅布麻纖維要高。

2.1.3 滴水擴散時間

依據GB/T 21655.1-2008測試棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物的滴水擴散時間測試結果見表2。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物滴水擴散時間為12.2 s,純棉織物為230.6 s,經5次水洗后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物為5.9 s,純棉織物為264.1 s。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物均不符合GB/T 21655.1—2008針織品所要求的滴水擴散時間≤3 s的標準要求。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的滴水擴散時間均優于純棉織物;水洗后棉/羅布麻混紡織物的滴水擴散時間縮短,純棉織物的有所延長。

因羅布麻纖維較棉纖維表面具有較多的微孔結構,使其更有利于水滴的吸附,因此,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的滴水擴散時間優于純棉織物。水洗后羅布麻纖維中的木質素及果膠等疏水性物質有部分脫落,更利于水分的擴散。棉/羅布麻(60/40)混紡織物的內應力較純棉織物小[9],而棉纖維較好的回彈性,使水洗后的純棉織物內應力得以釋放,織物變的更加緊密[10],吸濕能力受阻,而使滴水擴散時間延長。

2.2 織物的速干性能

織物的速干性能是指織物中的水分在大氣中失去的能力,即汗液在織物中的蒸發散失能力。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》,織物的透濕量及水分蒸發速率越大,織物的速干性越好。

2.2.1 透濕量

棉/羅布麻(60/40)混紡織物、純棉織物的速干性測試結果見表3。織物透濕量測試結果得到,水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕量為6 780 g/(m2·d),純棉織物為10 100 g/(m2·d);水洗后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物為7 610 g/(m2·d),純棉織物為10 200 g/(m2·d);棉/羅布麻(60/40)混紡織物水洗前后的透濕量均不符合GB/T 21655.1—2008針織品透濕量的技術標準≥10 000 g/(m2·d),但純棉織物符合標準。水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕量均小于純棉織物,經5次水洗之后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕量增加顯著,純棉織物變化不明顯。

表3 不同織物水洗前后的速干性Tab.3 Quick-drying property of the different fabrics before and after washings

構成織物的纖維及織物結構是影響織物透濕量的關鍵因素,織物的透濕量與纖維、織物空隙相關[10],纖維吸濕性越好,傳遞到織物表面的水分速率就越快,織物透濕舒適性越好。羅布麻纖維較短,棉/羅布麻(60/40)混紡紗的毛羽相比純棉紗線較多。因此,棉/羅布麻(60/40)混紡織物紗線間較小的空隙率,阻礙了水汽的傳遞,使棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透濕性較純棉織物的小。因羅布麻纖維較短,部分纖維毛羽隨水洗脫落,有利于水汽通過織物,至使水洗后的織物透濕量增大;而棉纖維較長,纖維隨水洗脫落的較少,因此,水洗后,純棉織物的透濕量變化不大。

2.2.2 水分蒸發速率

棉/羅布麻(60/40)混紡織物、純棉織物的速干性測試結果見表3。織物水分蒸發速率測試結果得到,水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的水分蒸發速率為0.20 g/h,純棉織物為0.13 g/h;水洗后棉/羅布麻(60/40)混紡織物為0.15 g/h,純棉織物為0.09 g/h。水洗后2種織物的水分蒸發速率均有所降低,均不符合GB/T 2655.1—2008針織品速干性的技術標準≥0.18 g/h。由于棉/羅布麻(60/40)混紡織物較純棉織物的吸水性大,當水被吸附于織物表面時,與纖維大分子上的親水基團結合,逐步充滿纖維內的孔隙,這些孔隙與中腔相連[11],使水分子能夠快速吸附傳遞,進而達到蒸發水分的作用。棉纖維具有較好的回彈性,水洗后純棉織物的內應力釋放,使織物變的更加緊密,水分蒸發速率降低。

2.3 織物的生理舒適性能

織物的生理舒適性能指織物在人體與環境的熱濕傳遞間維持和調節人體體溫穩定及微環境濕度適宜的性能。通過對織物熱阻及濕阻的測定,對棉/羅布麻(60/40)混紡織物及純棉織物的生理舒適性能進行比較,測定結果如表4所示。

表4 不同織物的生理舒適性指標Tab.4 Physiological effects of the different fabrics

由于羅布麻纖維縱向無扭轉,纖維抱合力差,使得紗線之間的孔隙較大,易于空氣的流通,熱量易于流失,而棉纖維細度較均勻且有天然的扭轉,紗線中纖維之間的抱合力較大,對纖維中的空氣流動性阻力較大[12],有利于空氣的存儲。因此,棉/羅布麻(60/40)混紡織物的熱阻小于純棉織物。由于羅布麻纖維表面的豎紋及橫節,棉/羅布麻(60/40)混紡織物具有很好的導濕性能,使得棉/羅布麻(60/40)混紡織物的濕阻明顯小于純棉織物。

2.4 織物的透氣性能

織物的透氣性能指氣體分子通過織物的能力,即人體排出的汗汽通過織物向大氣中擴散的性能,織物的透氣性越好,氣體分子向大氣中擴散的速度就越快,人體的舒適感越好。棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性為357.5 mm/s,純棉織物為175.1 mm/s,即棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性是純棉織物的2倍。

羅布麻纖維具有的縱向裂紋、溝槽及中空形態,易于透氣;羅布麻纖維表面不均勻,使纖維之間形成一定的空隙,而棉纖維截面常為腰圓形,中腔呈干癟狀,又有天然的轉曲,不利于空氣的流通[12-13]。纖維的透氣性與比表面積成反比[13],羅布麻纖維呈橢圓形或多邊形,橫截面積大于棉纖維,比表面積相對較小,可增強棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性。

3 結 論

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》對棉/羅布麻(60/40)的混紡織物及純棉織物的吸濕速干性指標進行了測試。經測試,2種織物的吸濕速干性指標值均隨著水洗有所變化。水洗前棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度為111 mm,吸水率為202%,滴水擴散時間為12.2 s;5次水洗后棉/羅布麻(60/40)混紡織物的芯吸高度為114 mm,吸水率為201%,滴水擴散時間為5.9 s;水洗前后,棉/羅布麻(60/40)混紡織物芯吸高度、吸水率均符合標準,其中,水分蒸發速率在水洗之前符合標準,水洗之后達不到標準要求,而滴水擴散時間水洗前后均不符合標準。

棉/羅布麻(60/40)混紡織物的透氣性為357.5 mm/s,熱阻為0.018 2(m2·K/W),濕阻為1.63(m2·Pa)/W。棉/羅布麻(60/40)混紡物及純棉織物在組織結構相同,厚度、面密度、縱橫向密度相近的條件下,棉/羅布麻(60/40)混紡織物芯吸高度、水分蒸發速率略高于純棉織物,熱阻、濕阻、滴水擴散時間、透氣率遠優于純棉織物。棉/羅布麻(60/40)混紡織物相較于純棉織物綜合性能有所提高,適合于夏季面料及貼身內衣、襪子等日常用品的開發應用。