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凉感功能纬编织物研发

化学纤维中的长丝本身具有较好的凉爽感。凉感尼龙长丝是以尼龙为载体,在纺丝过程中添加导热系数较高的纳米级云母粉体,并将截面制成十字形的长丝,从而使其产品兼具较好的凉感和导湿快干功能。
为开发新型针织服装面料,本文优选纳米级云母粉体质量分数为9%的“十”字型截面的凉感尼龙长丝,设计并制作了凉感尼龙长丝纯织、凉感尼龙长丝/长绒棉交织的罗纹型纬编双层复合织物,对比测试、分析了两种织物的力学性能、服用性能和凉感功能。
 
1 设计思路
1.1 原料选择
选用添加纳米级云母粉体的异型截面凉感尼龙长丝进行纯织,或与长绒棉交织,开发高机号纬编双层织物,织物轻薄、挺爽,具有一定的弹性、耐磨性,手感柔软,且具有较好的凉感功能。本文优选纳米级云母粉体质量分数为9%的“十”字型截面尼龙凉感长丝(以下简称凉感尼龙长丝),规格为7.8 tex/24头f,由广东新会美达锦纶股份有限公司提供;长绒棉为单纱。
 
1.2 组织结构
本文选用高机号圆纬机,设计罗纹排针配置的集圈与单面编织组合而成的双层结构复合组织,且在织物表面构成具有一定花纹图案的集圈网眼闪色效应,提高织物的透气性能;分别采用凉感尼龙长丝纯织,以及凉感尼龙长丝与长绒棉交织(贴身层为凉感长丝,外层为长绒棉)两种方式织制双层织物。
 
2 产品开发
2.1 凉感长丝性能
采用JSM-5600LV型电子扫描电子显微镜,获得凉感尼龙长丝的截面照片如图1所示。图2所示为用SU8010型场发射扫描电镜获得的凉感尼龙长丝表面功能母粒的分布,可见长丝表面分布有微小颗粒状物质。
分别参照GB/T 14344—2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》、ASTM D 3108-2001 《纱线与固体材料之间摩擦系数的标准试验方法》、GB/T 9995—1997《纺织材料含水率和回潮率的测定》、GB/T 6505—2008《化学纤维长丝热收缩率试验方法》等标准,对比测试凉感尼龙长丝的断裂强力、断裂伸长率与模量等力学性能,以及动态和静态摩擦因数、摩擦力,回潮率、沸水收缩率等指标,测试结果如表1所示。
由表1可见,尽管添加9%(质量分数)的云母粉体颗粒,但凉感尼龙长丝的断裂强力、断裂伸长率仍能完全满足针织物编织要求[化纤长丝的断裂强力、断裂伸长率远高于短纤维的断裂强力和断裂伸长率,添加云母粉体颗后对断裂强力和断裂伸长率影响较小,断裂强力、断裂伸长率的数值仍远大于针织纱标准要求的强度(>1.3 CN/dtex)和伸长率];其模量较低,动态和静态摩擦因数较小,表明织制的织物柔软性较好;回潮率、沸水收缩率与常规尼龙长丝相似,提示添加功能母粒后,材料吸湿、收缩性能没有明显变化。
 
2.2 针织加工
凉感尼龙长丝,UP472型双面大圆机,机器特征:机号,筒径30 in(76.2 cm),成圈系统数84路。
织物组织编织图如图3所示。该双面复合组织由罗纹排针配置,一个完全组织为28路,机器一转形成个完全组织,其中:第1、2路为一个循环,重复至第13、14路,第15、16路为一个循环,重复至第27、28路。凉感长丝与长绒棉交织时,奇数路穿7.8tex/24f的凉感尼龙长丝,偶数路穿线密度为14.76 tex的长绒棉。
 
2.3 染整加工
该针织物染整加工主要工艺流程包括前处理、预定型、染色和定型。
 
2.3.1 前处理
凉感尼龙长丝纯织织物(以下简称纯织织物)通常仅需经简单的洗涤处理,采用肥皂或其他洗涤剂在质量浓度为1.0~3.0 g/L,浴比为1∶15,温度为60 ℃,时间为20 min的条件下进行洗涤。凉感尼龙长丝/长绒棉交织织物(以下简称交织织物)通常需要进行前处理,以清除棉纤维上的杂质,其前处理工艺配方:纯碱2 g/L、双氧水3 g/L、渗透剂1 g/L、浴比1∶15,在温度为60 ℃、时间为20 min的条件下进行前处理。
 
2.3.2 预定型
选用R-3型自动定型烘干机,预定型温度180~190 ℃,预定型时间为15 s。
 
2.3.3 染色
以染深藏青色为例,选用酸性染料染色。染色工艺配方(染料及柔软剂用量均指相对于织物的质量比)为
酸性染料(NAVY S-DNL)
3.00%
酸性染料蓝(N-BLN)
1.20%
酸性染料红(N-2RBL)
0.31%
平平加O
0.5 g/L
匀染剂
2.0 g/L
固色剂MF2N
由于该模型的输入参数有6个,所以输入层选取6个神经元,输出结果为4个,输出层选取4个神经元。对于竞争层神经元的个数,不能设置过多或者过少[8]。利用经验公式计算出隐含层节点数的大致区间,再经过大量试验取最佳的节点数,最后选取隐含层节点数为24。LVQ神经网络最大训练次数设置为500,训练步长为10,训练学习率为0.1,目标误差为0.08。
1.5 g/L
5~6柔软剂
3.00%染色浴比
 
2.3.4 定型
定型工艺选用R-3型自动定型烘干机,定型温度为180~190 ℃,定型时间为10 s。
 
3 产品性能
凉感尼龙长丝纯织织物、交织织物的基本参数如表2所示。为作对比测试,后整理热定型加工中控制两种织物的面密度一致,厚度和密度则略有不同。
分别参照GB/T 19976—2005《纺织品顶破强力的测定钢球法》、GB/T 4802.2—2008《纺织品织物起毛起球性能的测定第1部分:圆轨迹法》、GB/T 3819—1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》、GB/T 8629—2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》、GB/T 23329—2009《纺织品织物悬垂性的测定》、GB/T 18318.1—2009《纺织品弯曲性能的测定 第1部分:斜面法》、GB/T 11048—2008《纺织品生理舒适性、稳态条件下热阻和湿阻的测定》,以及GB/T 12704.1—2009《纺织品织物透湿性试验方法》、GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》、GB/T 35263—2017《纺织品接触瞬间凉感性能的检测和评价》等标准,测试上述两种织物的服用舒适性能和瞬间接触凉感,测试结果如表3所示。
由表3的测试结果可知:
——力学性能。交织织物的顶破强力、顶破功均小于纯织织物,纯织织物具有更好的力学性能。
——外观性能。两种织物的抗起毛起球性能均满足国家标准,但纯织织物的抗起毛起球性能较交织织物略好;两种织物的折皱回复性均较好,尺寸稳定性接近。
——柔韧性能。纯织织物的静态悬垂系数小于交织织物的,表明纯织织物的悬垂性能较好;纯织织物的弯曲长度、抗弯刚度均小于交织织物,表明纯织织物的柔韧性更佳。
——热湿舒适性能。纯织织物与交织织物相比,前者热阻小,克罗值低、传热系数相对很大,且湿阻小、透湿率较高、透气率大,表明纯织织物的热湿舒适性优于交织织物,夏季穿着时具有更好的热湿舒适性能。
——凉感性能。纯织织物与交织织物的接触凉感系数均≥0.150,符合纺织品接触瞬间凉感性能的标准要求。
 
4 结语
含9%(质量分数)云母粉体颗粒的“十”字型凉感尼龙长丝,模量低,动、静态摩擦因数小,具有较好的柔软性能及导湿快干功能。选用该凉感尼龙长丝,通过纯织或与长绒棉交织形成的纬编罗纹型双层复合织物,不仅具有良好的导热性能、良好的透气透湿性能、柔软的手感、合格的抗起毛起球特性和尺寸稳定性,而且具有瞬间接触凉感的功能,十分适合于针织T恤等春夏季针织服装产品的开发应用。