（纺织工程专业论文）远红外丙纶针织物性能的研究与分析[纺织工程专业优秀论文].pdf

远红外丙纶针织物性能的研究与分析 摘要 远红外丙纶针织品具有强身健体的保健作用，且使用方便，满足 人们的保健需求，具有很大的生命力和潜力。目前，国内外的研究只 针对远红外丙纶的纺制及常规服用性能，而对远红外丙纶针织物的研 究，尤其对远红外丙纶针织物温升性能和热湿舒适性能的系统研究以 及经多次沈涤后的综合性能的系统研究还很缺乏。因此，本文采用远 k r 5 , b 丙纶长丝、远红外丙纶短纤纱和普通丙纶长丝编织针织内衣产品 中常见的平针、罗纹针织物，并对其温升性能和热舒适性能作系统研 究与分析。 本课题采用远红外丙纶长丝、远红外丙纶短纤纱和普通丙纶长 丝，分别编织纬平针和罗纹针织物，首次研究纱线种类、针织物组织 结构、纱线特数、织物密度及编织过程中牵拉张力等因素的变化对远 红外丙纶针织物温升性能的影响。 运用正交试验法，通过改变远红外丙纶针织物的织物密度、纱线 特数、编织过程中牵拉张力等编织工艺参数进行正交设计，编织大量 织物，研究分析各影响因素对远红外丙纶针织物温升性能影响的显著 性，最终找出最优化工艺参数。经研究发现，织物密度、纱线特数对 远红外丙纶针织物温升性能影响显著，而编织过程中牵拉张力的变化 对远红外丙纶针织物温升性能基本没有影响。 而后将采用正交分析获得的最优化工艺参数所编织的远红外丙 纶针织物，研究其纱线种类、织物组织结构、织物密度的改变对远红 外丙纶针织物的导湿性、润湿性、透湿性、透气性和保暖性等热湿舒 适性能的影响关系，并做灰色聚类分析。实验结果表明，远红外丙纶 针织物改善了吸湿性能，保暖性好，透气透湿性好，穿着舒适，适用 于保暖保健产品。远红外丙纶长丝的热湿舒适综合性能良好，适用于 冬季保暖内衣，而远红外丙纶短纤纱针织物则适用于护腕、护膝等保 健类产品。 并再次利用正交分析获得的最优化工艺参数所编织的远红外丙 纶针织物，进行洗涤前后温升性能和热湿舒适性能的研究与分析。通 过复；验；我们发现 ， ，洗涤过程中远红外1 丙纶纤维表而的颗槲仁不会脱 落。但洗涤3 0 次后远红外丙纶针织物的温升性能和热湿舒适性能有 所下降，远红外丙纶长丝的性能变化微小i j 而远红外丙纶短纤纱的性 能变化相对很明显，这是因为远红外丙纶长丝针织物的性能变化主要 是由于织物结构经洗涤后变松散引起的；而远红外丙纶短纤纱针织物 盼l 昝能变化，却是由于多次洗涤后织物结构变松散以及远红外短纤纱 在洗涤过程中易脱落的双重因素引起的。 关键词：远红外丙纶长丝，远红外丙纶短纤纱，远红外丙纶针织物， 温升性能，热湿舒适性能，灰色聚类分析 r e s e a r c ha n da n a l y s i s0 nt h ep r o p e r t i e s0 f f a r i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ek n i t t e df a b i u c s a bs t r a c t f a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ek n i t t e df a b r i ci sv e r yc o n v e n i e n ta n dh a s g r e a tv i t a l i t ya n dp o t e n t i a l i t i e sd u et oi t sf u n c t i o no fh e a l t hc a r i n gw h i c h m e e t st h er e q u i r e m e n to fc o n s u m e r s a tp r e s e n t ，m o s tr e s e a r c h e so ni ta r e f o c u s i n go ni t ss p i n n i n ga n db a s i cp r o p e r t i e sd u r i n gw e a r i n g ，b u tt h e y d o n tr e l a t et ot h es y s t e m a t i cr e s e a r c ho nt h ep r o p e r t yo ft e m p e r a t u r e r i s i n gp r o p e r t ya n dh e a t m o i s t u r ec o m f o r ta b i l i t yw h e nm a t e r i a la n d k n i t t i n gp a r a m e t e rc h a n g i n g t h e r e f o r e ，w ea r ef o c u s i n go nt h et e s t i n g a n da n a l y z i n gt h e p r o p e r t i e s o ff a r - i n f r a r e d p o l y p r o p y l e n ef i l a m e n t f a b r i c sa n df a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n es t a p l ef i b e r y a mf a b r i c s a n d c o m p a r i n gw i t ht h a to f n o r m a lp o l y p r o p y l e n ef a b r i c w ek n i tt w ok i n d so fk n i t t e df a b r i cs t i t c h e si nt h i sp a p e r , t h a ti s je r s e ya n dr i bs t i t c h e so nw h i c hw es t u d yt h ei n f l u e n c eo nt e m p e r a t e r i s i n go ff a r - i n f r a r e dk n i t t e df a b r i cw h e nt h ep a r a m e t e r so fy a r ns p e c i e s ， f a b r i cs t i t c h ，l i n e a rd e n s i t y , f a b r i cd e n s i t ya n dt h ed r a w o f ft e n s i o nd u r i n g k n i t t i n g a r e c h a n g e d o r t h o g o n a l t e s ti su s e dt os e l e c t o p t i m u m p a r a m e t e r so fk n i t t i n gd e n s i t y , y a r nt e xa n dd r a w - o f ft e n s i o nd u r i n g k n i t t i n gb yt e s t i n gt h et e m p e r a t u r er i s i n go ff a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n e f i l a m e n tr i b f a b r i c s ，f a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n es t a p l e f i b e ry a mr i b f a b r i c s ， f a r - i n f r a r e d p o l y p r o p y l e n e f i l a m e n t je r s e yf a b r i c s ，a n d f a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n es t a p l ef i b e ry a mj e r s e yf a b r i c ss ot h a tt h eb e s t k n i t t i n gp a r a m e t e r sc o u l db ef o u n d t h er e s u l to fo r t h o g o n a lt e s ts h o w s t h ef a b r i cd e n s i t ya n dy a r nt e xc a nr e m a r k a b l yi n f l u e n c et h et e m p e r a t u r e r i s i n gp r o p e r t yo ff a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ek n i t t e df a b r i c i na d d i t i o n ， t h ed r a w o f ft e n s i o nd u r i n gk n i t t i n gh a sl i t t l ei n f l u e n c eo ni t s t u d yo nt h eh e a t - m o i s t u r ec o m f o r ta b i l i t y , s u c ha sw i c k i n gp r o p e r t y , w e t t i n gp r o p e r t y , m o i s t u r ep e r m e a b i l i t y , v a p o ra n da i rt r a n s m i s s i o na n d w a r m t h r e t e n t i o n ，o ff a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ek n i t t e df a b r i cw h e nt h e p a r a m e t e r so fy a ms p e c i e s ，f a b r i cs t i t c h ，f a b r i cd e n s i t ya r ec h a n g e d t h e m e t h o do fg r e yc l u s t e ra n a l y s i si su s e dt or e s e a r c ht h eh e a t - m o i s t u r e c o m f o r ta b i l i t y t h ec o n c l u s i o n sa r es h o wt h a tt h eg e n e r a lh e a t - m o i s t u r e c o m f o r ta b i l i t yo ft h ef a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ef i l a m e n tk n i t t e df a b r i c s a r eg o o da n ds u i t a b l ef o ru n d e r w e a r , w h i l et h ef a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n e s t a p l ef i b e ry a r nk n i t t e df a b r i c sc a nb et h es a m ea st h eh e a l t h c a r ep r o d u c t ， s u c ha sc u f f ，k n e e c a p o nt h eb a s eo fo r t h o g o n a lt e s t ，f o u rf a b r i c sw i t ho p t i m u mk n i t t i n g p a r a m e t e ra r ep i c k e dt ot a k et h ew a s h i n gt e s t w ef i n dt h r o u g he l e c t r o n m i c r o s c o p et h a tt h em i c r o s t r u c t u r eo ff a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ef i b e ri s n o tc h a n g e da f t e r3 0t i m e sw a s h i n g t h et e m p e r a t u r er i s i n gp r o p e r t ya n d h e a t - m o i s t u r ec o m f o r ta b i l i t yo ft h ef a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ef i l a m e n t k n i t t e df a b r i cd r o p si ns o m es o r td u et ot h ef a b r i cs t r u c t u r eb e c o m i n g l o o s e r h o w e v e r , t h ep r o p e r t i e so ff a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n es t a p l ef i b e r y a r nk n i t t e df a b r i cd r o p sc o m p a r a t i v e l ym u c hm o r ef o rt h er e a s o no f b o t h t h es t r u c t u r el o o s i n ga n df i b e rf a l l i n go f f z h a n gj u n ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yp r o f w a n gw e n z u k e yw o r d s ：f a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ef i l a m e n t ，f a r - i n f r a r e d p o l y p r o p y l e n es t a p l ef i b e ry a r n ，f a r - i n f r a r e dp o l y p r o p y l e n ek n i t t e d f a b r i c ，t e m p e r a t u r er i s i n gp r o p e r t y , h e a t m o i s t u r ec o m f o r ta b i l i t y , g r e yc l u s t e r i n ga n a l y s i s 东华大学学位论文原创性声明。 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：欲韶 日期：劢护舌年i 月弓口e l 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 | 不保密守。 学：位论文作者签名：狱寅 日期：眇占年溯弓9 日 指导教师签名： 日期： 一多年，二月；口日 第一章绪论 第一章绪论 随着全球工业的迅速发展和人民生活水平的不断提高，保健产品越来越受到 人们的关注。传统的保温服装太过臃肿，在如今追求美感的时代，人们更青睐于 轻薄的服装；同时，随着生活节奏的加快，工作压力的加大，很多人处于“亚健 康”状态。因此，保健纺织品受到了人们的高度关注。其中，主要是远红外纺织 品，其具有保暖、保健等功能，在当今卫生保健获得重视和提升生活品质两大前 提之下，远红外纺织品生命力和潜力更是巨大。远红外纺织品的大量生产在一定 程度上可带动一些纺织企业的发展，也为纺织工业的原料和品种加工开拓了一条 新路。在发展高科技纺织品的同时，开发具有保健功能的远红外纺织品乃为发展 方向之一。 1 1 远红外纺织品的发展现状 八十年代后期丌始，国内外纷纷将微米或纳米材料与传统的纺织加工技术结 合，开发和生产人们需要的保健和理疗功能的高附加值的纺织产品。我国曾在九 十年代初期研究开发了远红外功能材料及医用纺织品，并取得了一定的成功和发 展。 同本大东纺织株式会社研究开发室的杉谷寿一l l 】在东京慈惠会医科大学的 实验证实了红外辐射对人体血液循环的促进作用。结果表明，穿着远红外运动服 对皮肤血流量的影响是显著的，可以使血流量提高。表明了远红外辐射对人体内 血液循环的促进作用。血流量增加便增加了机体所需氧气和养料的“营运”，氧 气供应充分，糖原在体内就有充分条件进行有氧氧化，使无氧酵解大幅度减少。 所以，氧气供应充分，能促进细胞的新陈代谢，有利于细胞的生息和修复。 同本、俄罗斯、德国等在2 0 世纪8 0 年代开始该技术的研究开发【2 1 。尤其是 日本，研究最早，产品也比较丰富，远红外涤纶纤维就是于八十年代末在日本开 发成功的。在日本众多的公司中，最早开发的有尤尼吉卡和东丽公司，随后帝人、 旭化成和钟纺公司也参加了对秋冬织物的开发。钟纺公司的“玛索尼克”纤维是 将远红外陶瓷粉掺入尼龙或聚丙烯腈纺成纤维，或者是涂敷在纤维表面而纺成纱 第一章绪论 线。可乐丽公司【3 】的“洛恩威普”是将远红外陶瓷粉混入聚酯纺出的纤维。 9 0 年代初，我国上海、北京、天津、江苏、广东等地均已有远红外涤纶纤 维、远红外丙纶纤维和远红外腈纶纤维问世。也有人将远红外辐射体首先制备成 母粒，然后再行纺丝，制成远红外纤维。据称这样可以使纺丝变得更容易进行。 另外一系列远红外纺织品的加工方法是利用染整加工的形式来进行的，简称为远 红外整理( 亦称陶瓷整理) 【4 1 。在远红外纺织品中，采取此种方法者占有较大比例。 东华大学纤维材料改性国家重点实验室采用特殊的表面修饰技术，制备了纳 米级新型远红外辐射材料( n a n o f m ) ，并将其与聚酰胺- 6 ( p a 6 ) 复合制得 p a 6 n a n o f i r m 复合物，研究了复合物的可纺性，通过设计纺丝成形工艺制备 了异形远红外保健锦纶长丝【引。 国内开发远红外织物始于9 0 年代初，目前虽和日本等国家相比有一定的差 拦巨，但也开发出了一些产品。有代表性的产品如下【3 】：江苏省纺织研究所开发出 远红外涤纶短纤维，主要品种有2 8d t e x 3 8m i l l ，2 8d t e x 5 1 m m ，6 6d t e x 6 5m m 。华东理工大学和上海第十化学纤维厂合作，开发出1 6 7d t e x x 3 8m i l l 的远红外涤纶短纤维。上海中国纺织大学和上海金山石化腈纶厂合作，开发出远 红外腈纶与细旦涤纶或与羊毛混纺的针织纱及针织产品。 中崮建材研究院陶瓷所承担了国家“八五”攻关项目“常温远红外辐射陶瓷 及纺织制品的研究开发”【6 j ，从材料、纺织、医学跨学科系统地进行研究，研制 的粉料常温辐射率 0 9 2 ，远红外织物常温辐射率 0 9 0 ，研究确定了远红外对人 体的作用效果，探讨了材料的常温辐射机理及远红外织物对人体的常温医学作用 过程。 远红外纤维于8 0 年代中期率先将远红外辐射理疗技术与纺织品的研究开发 相结合研制出远红外功能纤维，并在以后的几年间不断向市场推出一批远红外织 物。9 0 年代以来，我国已有越来越多的研究单位参与这一新型功能纤维的研究与 丌发，目前已有远红外丙纶【7 1 、远红外涤纶【8 1 、远红外粘胶纤维和远红外腈纶等 多个品种投入工业化生产，产品品种逐年增加，产量逐年增大。中国纺织大学与 上海金山石化腈纶厂合作，开发了远红外腈纶混纺针织纱及针织产品【9 】。天津纺 织工学院研制的远红外丙纶切片及母粒具有良好的可纺性，并已在生产设备上纺 制出不同舰格的远红外丙纶纤维。随后，开发出了不同系列的具有发射远红外线 2 第一章绪论 功能的纺织品并投放市场。 远红外丙纶织物是功能性纺织品，开发中应首先考虑远红外辐射这一功能特 性。采用短纤维加工成不同规格的针刺无纺布，制成被褥絮片、毡、垫等，采用细 旦短纤维纱线或d t y 长丝制成护膝、护腕、腹带等织物。为了克服远红外丙纶 抗静电及吸湿性差等缺点( 10 1 ，用其作内层，以染色性好、吸湿性高并抗静电的高 支棉纱作外层，开发出棉盖远红外丙纶双层织物及三层保暖衬纬织物。 1 2 远红外线 2 1 远红外线的基本特点 在电磁波谱中，红外线位于可见光和微波之间，其波长为0 7 6 1 0 0 0i jm 。 由于红外线在电磁波谱中占据很宽的范围，所以习惯上又被划分为“近”， “中”，“远”三部分。其划分界限没有严格的统一规定，一般波长大于5um 的红外线叫远红外线。它不但具有电磁波的波长不同能量亦不同的共性，而且还 有易于被物质选择吸收的特性【l 。远红外线能量传递主要以辐射形式直接作用 于物体，能量损失少。此外，远红外线穿透力强，通常可透入人体皮肤3 5 c m 1 2 】， 这些性质对开发具有保暖保健功能的纺织品有着极重要的实际意义。 远红外线具有以下特征： ( 1 ) 远红外线具有光线的直进性，屈折性，反射性，穿透性。它的辐射能力 很强，可对目标直接加热而不使空间的气体或其它物体升温。 ( 2 ) 远红外线能被与其波长范围相一致的各种物体所吸收，产生共振效应与 温热效应。 ( 3 ) 远红外线能渗透到人体皮下，然后通过介质传导和血液循环热量深入到 细胞组织深处。 ( 4 ) 远红外线中4 1 6um 波长带的频率与生物细胞中水分子运动频率相同， 檄易被吸收，从而由内向外辐射热能活化细胞组织。 红外线具备电磁波的一般属性，如直线传播、反射定律、折射定律、干涉、 衍射、偏振等现象。最重要的是维恩位移定律【1 3 】：峰值波长入m 与黑体绝对温度 t 之乘积为一常数。如果以微米为长度单位，温度用绝对温标，则位移定律可表 示成：入m t = 2 8 9 8 - 3 0 0 0 。通过以上公式计算出远红外纺织品的峰值波长是否与 第一章绪论 人体表面的峰值波长相匹配。 1 2 2 远红外的生物效应 人体是一个复杂的有机体。覆盖在人体表面的皮肤为表皮和真皮。人体的体 表温度大致在3 l 3 3 。c 左右，根据维恩位移定律，人体皮肤表面的峰值波长在 9 1 0um 左右。根据匹配吸收理论，远红外的波长和人体皮肤的波长相匹配，恰 好形成共振吸收，因此，人体皮肤是远红外的良好吸收体。图1 1 坦为人体的红外 吸收光谱，从图l 中可以看出，人体在波长为6hm 以上的远红外区有强烈的吸收， 特别是在2 41 tm ，6 7um 及1 2um 以上有比较强的吸收峰存在 1 3 】。 被长，皿 坎敛c 卫 图1 人体的红外吸收光谱 远红外线的生物效应，解释为远红外的频率与构成生物体细胞的分子、原子 问的振动频率一致，所以其能量易被生物细胞吸收，使分子内的振动加大，活化 组织细胞，使血行良好，促进血液循环，调节生理机能，此外红外辐射还能使生 物体分子产生共振吸收效应，在红外光子作用下，使物体的分子能级被激发而处 于较高振动能级【1 4 】。这便改善了核酸蛋白质等生物大分子的活性，从而发挥其 调节机体代谢、免疫等活动的功能。从分子生物学和量子化学的概念和理论出发， 允分肯定了远红外纺织品的生物效应。 1 2 3 远红外在生物医学领域的应用 根据医学界鉴定，远红外具有促进和改善局部和全身血液循环【1 5 】，增强新 陈代谢，提高免疫功能，消炎、消肿等作用。远红外治疗方法【1 6 ) 己在医学界广 4 第一章绪论 泛应用。 浙江省科技开发公司所属红外专业技术丌发公司研制成功长波红外治疗器， 治疗各种程度的冻疮有显著效果。该治疗器的工作原理是利用通电后发射的电磁 波在人体肌肉的最佳吸收区域内照射，由表及里地渗透到组织深部，使肌肉分子 内外引起共振，产生出大量的热能，促使血管扩张，加速局部血液循环，吸收冻 疮渗出液，让病变组织在短期内得到康复，有效率大于9 5 。 上海虹口区长春地段医院以中药提取液外敷，结合红外线辐照治疗非开放性 软组织损伤疼痛，取得较满意的效果。 九江市第三人民医院理疗科自1 9 7 5 年以来，采用红外线照射治疗肋软骨炎和 神经炎，取得明显效果。患者共1 4 0 i 歹0 ，治愈率分别为9 7 5 矛1 7 0 ，开辟了治疗 肋软骨炎和神经炎的新途径。 上海友谊激光医院采用上海技术物理研究所研制的b h l 1 型红外理疗器治 疗慢性支气管炎获得成功，根据对4 0 例患者的临床应用，有效率为9 5 ，是一种 比较理想的治疗方法。 一直以来国内外都很重视减肥治疗的研究。上海沪南医院自9 0 年代起试用红 外线加苗条霜进行腹部减肥治疗共4 0 例，疗效满意。与单纯以苗条霜治疗3 0 例作 对照，两组的疗效有显著差异。 ， 沈阳军区总医院用红外线辐射治疗2 5 5 例风湿性关节痛，效果良好。 丹东市振兴区医院对施行肛门疾病手术后引起肛门水肿患者，用y h d 型红外 线治疗仪照射治疗1 4 5 例，取得显著效果。 作为治疗手段，远红外在医学领域运用已不鲜见。将其生产成保健性的实物 j ：品，更是受到市场的欢迎。 1 3 远红外纺织品的基本特性 经医学界权威人士的多次严格测定和大量临床验证，远红外纤维制品对人体 的微循环系统有明显改善作用。微循环系统的障碍是许多疾病发生发展的重要病 理基础，如身体疼痛、炎症与其他不适症状。因此，微循环的改善，促进了血液 循环和新陈代谢，从而提高了机体的免疫办，使人体从病理状态达到生理状态。 处在绝对零度以上的任何物体都在发射远红外线，因而，普通纺织品在常温 第一章绪论 下也具有一定的远红外辐射作用。通常将常温下远红外发射率大于6 5o 0 的织物称 为远红外织物，性能优良的远红外织物，其常温远红外发射率应在8 0 以上【1 7 】。 远红外纺织品具有以下特性： ( 1 ) 保温 远红外纺织品是积极保温材料，即能通过吸收外界的热量并储存起来，再向 人体放射。远红外纺织品的保温机理是通过在纤维或织物中添加具有远红外放射 性的物质，使其能吸收太阳能及人体散发的热量，并发射回人体所需要的远红外 线，利用远红外线对人体的温热效应而起到积极保暖的作用。 ( 2 ) 保健 远红外纺织品能在体温下发射出波长为4 - - 1 4um 的远红外线，该波长的远红 外线与人体的远红外线辐射波长相匹配，容易被皮肤吸收。远红外作用于皮肤， 被皮肤吸收转化成热能，刺激皮肤内热感受器，通过丘脑反射使血管平滑松弛， 血液循环，特别是微循环加速，增加组织营养，改善供氧状念，加强了细胞再生 能力，加速了有害物质的排泄，减轻了神经末梢的化学刺激和机械刺激。其具体 功能表现在：有明显镇痛功能，如神经痛、风湿关节痛、肌肉酸痛及女性生理期 疼痛等症状；对炎症如气管炎、肠胃炎、前列腺炎等有减轻作用【1 8 】；对冠心病、 高血压等功能减弱有明显改善作用。对糖尿病等症状如尿频有显著的抑制效果； 迅速恢复体力，消除繁忙工作带来的疲劳和不适，使体力增强，精神焕发。还有 试验表吲19 1 ，远红外纤维发射4 - - - 1 4um 远红外线能使细胞中的钙离子增加，并 使细胞活化，提高细胞的各种功能。 ( 3 ) 抗菌 远红外织物对数种细菌均有抑制生长的作用2 0 1 。远红外织物的抑菌作用可 能源于两个方面的原因：其一，远红外纺织品能不断地发射出对细菌生长有抑制 作用的远红外线，因而有一定的抗菌作用；其二，远红外织物中均含有金属化合 物、碳化物或硼化物【2 2 】，这些金属化合物本身也具有抑菌作用。远红外织物 表现出很高的抑菌率，可被广泛用作内衣材料。 ( 4 ) 美容 除湿透气抑菌，温暖而不闷热，干爽而舒适，具有防寒防裂抗衰老作用，美 容肌肤，健美肌肤，健美体形。经多次反复的医学验证和临床使用，该产品对人 6 第一章绪论 体无过敏、无辐射危害、无刺激反应。 1 4 远红外丙纶 远红外丙纶是远红外纤维的种，它在常温下可吸收和发射出波长为2 5 2 5um 的远红外线【矧，符合红外的特性，其中4 1 4um 远红外线对人体最有益， 最容易被人体吸收，具有一定保健、保温等功能。远红外丙纶还有良好的导湿性 能、轻便、抗菌、防蛀性好，因此开发潜力很大。 研究结果表明，用远红外丙纶材料做成的织物可有效地吸收人体发射出的 4 1 4um 远红外线，同时，纤维又可发射出该波长的远红外线，发射率达8 0 以上【2 4 1 。由于人体皮肤的红外吸收特性，远红外丙纶织物发射的远红外线大部分 被皮肤吸收，并转化成热量向人体内部传播，使皮肤表面温度升高，从而使血管扩 张、血流加速，局部血液循环和微循环得到改善。经医学临床试验证实，用远红外 丙纶材料做成的织物，对由于微循环障碍引起的疾病有较好的辅助治疗作用。 目前开发的常见的远红外合成纤维有远红外涤纶、远红外丙纶、远红外腈纶 等，但其中远红外涤纶、腈纶不太适用于针织贴身内衣。而在所有的合成纤维中， 丙纶独具抑菌性，能有效的抑制细菌的生长，常用作卫生材料，内衣、内裤等。 而远红外线本身对细菌也有抑制生长的作用。因此，远红外丙纶针织物比其他远 红外纤维织物有更好的抑菌性，经测试【2 5 1 ，远红外丙纶织物的大肠杆菌抗菌率 为9l ，金黄葡萄糖菌抗菌率为9 4 。 远红外丙纶材料是一种新型功能纤维，具有优良的物理性能和保暖、保温及 抑菌作用。目前天津纺织工学院研制的这种纤维已进行工业化生产【2 6 】，己用这 种材料丌发出人们所需要的保健护身用品，如内衣、内裤、绒衣、绒裤、袜子等 许多产品。这些产品穿着舒适、透气抑菌，是融保暖性、功能性、装饰性和使用 性为一体的新型纺织品。相信随着远红外丙纶材料生产、使用不断扩大，用远红 外丙纶材料做成的织物会不断完善、不断提高。 远红外丙纶织物是一种具有优良的保健性能、保温性能和抗菌性能的新型功 能纤维织物【2 7 1 。加工成中、老年人的医疗保健服装投放市场，深受广大消费者 欢迎，产品的附加值较高。远红外丙纶的生产和加工可在现有的生产设备上进行， 原料全部国产。在进一步地深入研究远红外丙纶的保健作用机理，优化加工工艺 7 第一章 绪论 的基础上，改进可纺织加工性，尽早实现远红外丙纶的工业化生产，不但有利于 推动我国医疗保健服装业的发展，也有利于促进纺织工业向高附加值、高效益方 向发展。 5 远红外纺织品的研究意义 国内外曾报导了远红外纤维的纺制工艺及远红外纺织品的医用效应【2 8 】【2 9 1 ， 但如何通过改善编织工艺参数，使远红外丙纶针织物的远红外温升性能达到最 优，从而促进远红外针织品的设计、开发和推广，国内外尚未有所报导。另外， 划。于功能性纺织品而言，消费者尤其关注其功能的持久性和穿着的舒适性。因此， 本课题运用远红外测温仪法对编织工艺参数不同的远红外丙纶针织物试样进行 温升性能测试，获得最优化工艺参数，同时也对远红外丙纶针织物的热湿舒适性 能以及洗涤前后远红外丙纶针织物的性能变化进行测试分析，研究其在实际穿着 过程中的温升性能的持久性和热湿舒适性，为远红外丙纶针织物的开发提供确实 可靠、有价值的数据资料。从某种意义上说，这也是把传统的纺织加工技术同医 用保健结合起来，创造一个全新的、符合人们需求的功能性纺织品的前沿课题。 本课题首次对远红外丙纶针织物的性能作全面而系统的研究与分析，也是我 校医用纺织品研究中心当前的首要研究任务。 1 6 本课题的研究目的与内容 1 6 1 研究目的 远红外丙纶是远红外纤维的一种，在常温下可吸收和发射出波长为2 2 2 5um 的远红外线，其中4 - - - 1 4um 远红外线对人体最有益，最容易被人体吸收， 达剑促进血液循环，增大血流量及抑菌、防臭的功效，是兼具保温、保健多种功 能的新型化纤原料。远红外丙纶还有良好的导湿性能、轻便、防蛀性好，开发潜 力很大。远红外丙纶针织物，其在保暖、抗菌及改善人体微循环方面均具有卓越 的性能。因此，对远红外丙纶针织物进一步深入探讨是极其必要的。 尽管国内外己对远红外织物做了很多的研究，但关于远红外丙纶针织物的温 丹性能和热湿舒适性能的系统研究还很缺乏。本课题首次对这一方面进行深入而 系统的研究与分析。远红外丙纶针织物属于功能性织物，对于消费者而言，对该 第一章绪论 产品功能的持久性是相当关注的，因此研究实际穿着过程中远红外性能的耐久性 和热湿舒适性能的变化是非常重要的。所以，本课题首次刘荭丽砑织物洗涤迄 人 前后的温升性能和热湿舒适性能的变化进行研究与分析，为远红外丙纶针织物的 产品开发提供可靠、有价值的数据资料。 1 ，6 。2 研究内容 ( 1 ) 纱线性能测试，测试普通丙纶长丝、远红外丙纶长丝和远红外丙纶短 纤纱三种纱线的物理机械性能，进行比较分析，为下一步远红外丙纶针织物的研 究分析奠定基础，同时为产品开发提供参考。 ( 2 ) 温升性能沏4 试，以远红外丙纶纬平针织物和远红外丙纶罗纹针织物为 研究对象，编织不同工艺参数( 如织物密度、纱线特数、牵拉张力) 的织物，分 析不同编织工艺参数对远红外丙纶针织物温升性能的影响关系，通过正交设计实 验和方差分析，获得各影响因素的显著性和最优化工艺参数，为远红外丙纶针织 物在医用保健领域的应用提供可靠依据； ( 3 ) 热湿舒适性能测试，对远红外丙纶针织物试样和普通丙纶针织物试样 的导湿性、润湿性、透湿性、透气性、保暖性等热湿舒适性能进行测试分析，研 究纱线种类、织物组织结构、织物密度对远红外丙纶针织物热湿舒适性能的影响， 并用灰色聚类分析对数据进行处理，得出远红外丙纶针织物热湿舒适性能的综合 评价； ( 4 ) 洗涤对远红外丙纶针织物温升性能和热湿舒适性能的影响，采用正交 设计获得的最优化工艺参数编织的远红外丙纶针织物试样，经多次洗涤，分析在 穿着过程中洗涤次数对远红外丙纶针织物的温升性能和热湿舒适性能的影响。 9 第二章远红外内纶纱线的性能研究及织物试样的制备 第二章远红外丙纶纱线的性能研究及织物试样的制备 对于针织物而吉，织物的性能在很大程度上取决于纱线的性能。为了更好的 研究远红外丙纶针织物的性能，首先应该从远红外丙纶长丝和远红外丙纶短纤纱 的物理机械性能( 如：断裂强力、断裂伸长、回潮率、纱线毛羽及捻度等) 着手， 从而使我们能更清楚地了解远红外丙纶针织物的性能。 本章节同时介绍了远红外丙纶针织物原料的制备和织物组织结构的设计，为 后文的试验做试样准备。 本课题材料由上海依福瑞实业有限公司提供。 2 1 远红外丙纶纱线性能的研究与分析 为了充分研究远红外丙纶纱线的性能，我们采用三种特数相同的纱线进行测 试：普通丙纶长丝、远红外丙纶长丝与远红外丙纶短纤纱。纱线规格如下表2 - 1 所示。着重研究其强力、回潮率、纱线毛羽及捻度等指标，并作对比分析。 表2 - 1 纱线试样的规格 纱线名称纱线规格 远红外丙纶长丝2 7 r e x ( 2 1 6 f ) ，3 6 r e x ( 2 8 8 f ) ，4 5t e x ( 3 6 0 f ) 远红外丙纶短纤纱2 7 t e x ，3 6 t e x ，4 5 r e x 普通丙纶长丝 4 5r e x ( 7 2 f ) 2 1 1 纱线拉伸断裂性能测试与分析 强力，是纤维或纱线受外力直接拉伸到断裂时所需的力，是表示拉伸力的绝 对值的一种指标。纱线拉伸强力与织物的强力有直接关系，反映了织物耐用性能， 而且针织用纱需要有一定的强力，当纱线强力偏低时，编织时容易造成断头p 。 纱线粗细不同时，强力也不同，因而对于不同粗细的纱线，强力没有可比性。 为了便于比较，因此我们对所测试的纱线强力数值都除以相应的纱线特数n 。，从 而获得纱线强度q ，来反映不同粗细和不同原料纱线抵抗外力的能力。 q = ( 2 - 1 ) 1 0 第- 二章远红外丙纶纱线的性能研究及织物试样的制备 式中：卜纱线强度( c n t e x ) f 纱线强力e c n ) n 广一纱线特数( r e x ) 试验条件：参照纺织材料试验教程单纱强力试验 试验仪器：x l l 纱线强伸度仪 试验次数：1 0 次预加张力：7 5 c n 试样长度：5 0 0 m e拉伸速度：5 0 0 m m m i n 温度：2 0 2 相对湿度：6 5 2 试验选用纱线特数相同的远红外丙纶长丝、远红外丙纶短纤纱和普通丙纶长 丝进行拉伸断裂强力测试，试验数据见表2 - 2 。 表2 - 2 纱线拉伸断裂性能指标 竺种类 4 5 t e x4 5 r e x4 5 r e x 强力指标普通丙纶长丝 远红外丙纶长丝远红外丙纶短纤纱 平均断裂强力( c n )2 6 0 8 2 6 6 2 5 9 1 。9 平均断裂强度i ( c n t e x ) 2 9 0 2 9 66 0 5 8 平均断裂伸长率e ( ) 4 0 4 1 1 8 6 82 0 9 7 断裂攫度变异系数i c ( ) 5 。3 63 6 6 4 7 1 伸长率变异系数e c ( ) 1 4 7 85 6 96 1 3 最人断裂强力( c n ) 2 6 9 12 7 66 3 2 最人断裂强度( c n t e x ) 2 9 9 3 0 77 0 o 最人断裂伸长率( ) 4 9 6 4 2 0 3 02 3 2 0 最小断裂强力( c n )2 4 2 2 5 25 5 2 最小断裂强度( c n t e x ) 8 0 5 9 2 0 8 06 0 1 3 最小断裂伸k 率( ) 3 3 3 0 1 7 1 01 8 9 0 断裂时间( s ) 3 33 9 4 8 为了更直观的表示三种纱线的力学性能差异，以图形的形式来描述以上数 据，见图2 1 。 竺= 皇兰坚竺塑兰竺望盟丝! ! ! ! 翌些型塑堡堂塑型堑 6 7 。0 5 0 躲 2 1 。0 0棚啮、k i c ( )e c ( ) 测试指标 普通内纶长丝 远红外丙纶长” 口远红外丙纶短纤纱 削21 纱线掘力指标 剀2 一l 【hl 表示半均断裂强度，e 表示平均断仲长率，t c 表示断裂强度变 不数，f = ：r i 表示仲k 半变异系数。从幽2 1 中可以看出远红外丙纶长丝和远 v i 外纶m 纤纱的析裂强度高丁普通山纶k 甜，而普通丙纶艮丝的断裂伸长率远 ：1 丁远引外丙纶k 丝和远红外n 纶短纤纱，w j 达到4 0 以h 这丰要是受远红外 嘲硗，粉一、的影响，山于远红外陶瓷粉米颗粒很小，颗粒表面自由能比较大，容易 q ，+ 怫结聚烯人分了，形成州纬点，阻碍了釉粒朋田聚内烯人分子的运动 从】巾提高丁纱线的j 学性能。对于都台有远红外粉末颗粒成分的丙纶长丝和短纤 缈，远红外长丝的断裂强度和断裂伸长率都小于远红外丙纶短纤纱，这是由于远 n 外辑纤纱加了捻度，而毛羽使纱线表面相互纠缠，使短纤维之削不易滑移，对 _ 5 远 i i 、短纤纱的力学眺能有一定作用。远红外丙纶k 丝和远红外丙纶短纤纱 0 强度变片彖数和伸k 牢变片系数都比较小，| 兑明其纱线均匀度都较好，适合针 纵州纱， ，i2 纱线捻度的测试与分析 纱线的物王甲机械性能，足由组成纱线的纤维的性质和成纱结构决定的。加捻 作川是影响纱线结拘的最审要的冈素。短纤维之所以能构成具有一定物理机械性 能的纱线，加捻起着决定作用。 所旧加捻，就是将平行伸卣的纤维须条单位长度阿截而州相旺扭转一个角， 他纤维与须条轴劬呈一定比角的一种工艺。纱线单位长度内的捻凹数，即纱线绕 其自身轴向的旋转度，称为捻度。捻度的大小，不仅是评价纱线品质的重要因素， 第一二章远f 3 ：# f - 丙纶纱线的性能研究及织物试样的制备 而且对纱线及针织物的性能有重大影响。 为此，我们采用退捻加捻法对远红外丙纶长丝及远红# i - n 纶短纤纱进行了测 试，所得数据见表2 3 。 表2 - 3 ：纱线捻度 纱线种类 远红外丙纶长丝远红外丙纶短纤纱普通丙纶长丝 指标 捻度( 捻1 0 c m )1 2 ( 臼然捻) 1 2 3 6 1 2 ( 自然捻) 试验条件： 试验温度：2 0 2 试验湿度：6 5 2 试验仪器：y 3 3 1 a 纱线捻度机夹持长度：2 5 0 r a m 预加张力：8 8 2 c n试验次数：3 0 次 从表2 - 3 可以看出，普通丙纶长丝和远红外丙纶长丝的捻度几乎为0 ；而远 红外丙纶短纤纱的捻度为1 2 3 6 ，远大于普通丙纶长丝和远红外丙纶长丝。 2 1 3 纱线毛羽测试 纱线毛羽是指伸出纱线主体的纤维端或圈。毛羽多少对纱线及织物的外观质 量有重要影响。毛羽的存在会影响后道工序的顺利进行，降低劳动生产率。而且 毛羽的数量、长短及其分布情况对成品的外观、手感和使用情况有密切关系。尤 其对远红外丙纶针织物而言，纱线的毛羽对远红外针织物的温升性能和热湿舒适 性能也都有一定影响。 毛羽指数即单位长度纱线单侧面上毛羽长度超过某一设定长度的毛羽累计 数【3 0 】。毛羽指数越大说明纱线的毛羽越多，纱线表面越粗糙；反之毛羽指数越 小说明纱线毛羽越少，纱线表面越光滑。 试验条件：参照纺织材料试验教程纱线捻度测定f 3 l l 试验仪器：长岭纺电y g l 7 2 纱线毛羽测试仪 试验次数：1 管5 次片段长度：1 0 m 测试速度：3 0m m i n 温度：2 0 2 相对湿