新颖涤纶纤维开发及其织物性能分析

1、2006年新型化纤原料的生产及在棉纺行业应用研讨会新颖涤纶纤维开发及其织物性能分析程隆棣1黄凌云1孔彩珍2葛瑾2l东华大学2上海纺织技术服务展览中心中空异形涤纶纤维是具有吸湿排汗和保暖性能的新型涤纶纤维,它采用了全新的毛细管原是的纤维截 面设计,使其织物能够快速导湿,扩散和挥发汗液,从而保持人体皮肤的干爽感,达到提高织物舒适性目 的。1前言 具有吸湿干爽性和保暖性的异形三维卷曲中空涤纶纤维的研制,对涤纶纤维新品种的开发具有重要意 义。对涤纶的改性主要通过化学和物理改性的方法赋予涤纶纤维较高的吸水性、输水性,以提高涤纶织物 穿着的舒适感。其中物理改性方法有改变喷丝孔形状、原料共混纺丝和双组分复合

2、纺丝3种。改变喷丝孔 形状对于提高涤纶纤维导湿性是简单和行之有效的方法。世界各大化纤公司都相继开发出了异形截面涤纶 纤维,主要通过在纤维侧壁开设沟槽来提高纤维材料在织物中的毛细管效应。如Du-pont公司的CoolmaxCoolbst纤维具有“H”形截面。由于纤维在纵向形成了许多沟槽,从而提高了纤维在织物中的毛细管效应, 使织物由于纤维上或纤维间的毛细通道产生芯吸作用而具有干爽导湿性能。2中空异形涤纶纤维截面分析及其产品开发的意义 爨l=,中空雾形涤纶纤维截藤圈由于纤维的截面形状与纤维的特性密切相关,借助于纤维截面形状的改变可获得人们所需要的各种特 性。由于异形喷丝板加工技术不断发展和完善,喷

3、丝板的种类不断增加,据不完全统计,到目前为止已有 近百种,用于工业生产的主要有三角形、四叶形、三叶形、菱形、中空形和异形中空(见图1等。制造具 有与天然纤维相近截面的异形涤纶纤维的仿真方法已被广泛采用。这是因为异形纤维截面外观轮廓呈不规 则状,使涤纶织物有蓬松感,改善了光泽效应和手感,提高了织物透气性、抗起毛起球性。中空纤维因纤 维内部有连续的空腔,减小了纤维的质量,提高了织物的隔热保暖性。具有特殊意义的是,兼异形、中空、 .83.2006年新型化纤原料的生产及在棉纺行业应用研讨会三维卷曲特征于一体的异形中空三维卷曲涤纶纤维,与圆中空纤维、异形纤维相比具有更多的优越性,用 这种纤维制作的织物,

4、其蓬松性较普通织物大15%-20%,并且耐磨性能比圆形纤维高2倍。此外,异形 中空三维卷曲涤纶纤维因其结构特殊,还具有优异的弹性回复性能和隐污性能,故能广泛用作地毯纤维、 被褥以及垫子类的填充用纤维和集保暖、吸湿于一体的服用纤维。3中空异形涤纶织物的热、湿传递性能分析实验用织物试样设计为平纹机织物。其中经纱均为锦纶纱,织物组织规格和所用纬纱见表1。一“7。 ,裘l实验惩缀物缀缎规格 一“j一,j纬纱 缎密 纬磺 掰锈凌,织物髅旋。18.2堍x(32Ne(1籀缆5.4ram(搬/25.毒铷m m2 (mmel瞻懈 11076105.60。移:留缆涤纶 l 10, 强 97。5级锸ie伽擞110,

5、。 76102。7。 O.筠警耱髟泽窄711076103,50。29,j_-H_-_-_-_。_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_7t“ 浓:膨魔按照GB382083铄壤袋嬲YGl41溅嬲仪溯定。簌镪魔援缀弦册60003-91妊耀聚用魄予必警游迩。 , 7,3.1热传递性能分析3.L 1中空异形涤纶织物的保暖机理及测试结果理论认为,在面料中保持相对静止的空气量越多,保暖能越好。但是空气对辐射热几乎没有阻挡作用, 而纤维却能有效阻挡。因此,理想的保暖效果需要选择合适的纤维并保持面料中较多的静态空气含量。要 达到这一目的,采用截面中空纤维来储存空气,并采用空气层组织是一种有效的途径。由于

6、中空异形涤纶纤维不但纤维内部有一定空气含量,而且有较好的膨松度,纤维间也有较多的空气 含量,因此,可大大提高织物的保暖性。使用YG606平板式保温仪,按照GB/TI 1048-89号标准测试表1中试样保暖率,结果见表2。袭2织物试撵缳鼷憔蘸灞试续聚 ,一,学纬纱 锭热系数 党罗绒 镶缓锯 j静滋缘纶 ,73。l 162.038,7:,57。舵, (;ll扫嚏 3。由撼 1.87l 55.37黪形lp农 3。37l l,91556.37+j由以上测试结果看异形中空纤维织物的传热系数和克罗值均与Coolmax和Coolbst纤维织物相近,而 保暖率却要优于Coolmax和Coolbst纤维织物。透

7、湿汽性与透气性密切有关。织物的隔热性能主要取决于织物内所包含的静止空气,而该因素又受到 织物结构的影响,所以织物的透气性与隔热性也有一定的关系。织物的透气性常以透气率来表示,它是指织物在两边维持一定压力差的条件下,在单位时间内通过织 物单位面积的空气量。按照GB5453-85标准采用Y561透气仪测定4种试样的透气性结果为(L/mzs: Coolmax纬纱248.9,Coolbst纬纱355.2,常规涤纶纬纱188.2,异形中空纬纱168.6。由以上测试结果看,异形中空涤纶纤维织物的透气性不仅比Coolmax和Coolbst差,比常规涤纶也略 .84.2006年新型化纤原斟的生产及在棉纺行业应

8、用研讨会织物中毛细管内液态水的运输,可以在没有外力场条件下完成。这是因为毛细管中液面的弯曲有一定 的附加压力,这些附加压力由液固界面张力引起。用烘箱模拟恒温恒湿条件,用水皿法测试试样透汽量,温度50,时间2h,水皿面积32.75cm2,将 织物固定在盛有水的杯上,并将其放在烘箱中,杯子中的水气不断地通过织物传输到外界,因此杯中水量 逐渐减少。通过周期性地称量杯内水的质量,得到该织物对水汽的穿透阻碍作用的大小。透湿汽量的试验 结果为:Coolmax纬纱2.0359,Coolbst纬纱1.7329,常规涤纶纬纱1.7499,异形中空纬纱1.5969。由测试结果看,异形中空涤纶纤维织物的透湿汽性能要

9、逊于Coolmax、Coolbst和常规涤纶纤维,这 在前面的透气性探讨中也可明显看出。模拟人体出汗过程,在织物内表面滴一滴水,测试1rain后另一面的导湿面积,根据导湿面积计算导 湿体积和导湿量如表3。由于织物的厚度不同,可以计算织物的导湿体积:导湿体积=导湿面积×织物厚度由于织物的孔隙率不同,可以计算织物的导湿质量:导湿质量=织物的导湿面积x织物的面密度由于试样厚度、面密度等指标不同,为了准确评价试样的导湿性,利用三项指标图将导湿面积A、体 积B、质量C进行指标综合,三项指标按照同一数量级参与运算,三项指标综合值Z=O.5(AB×10-2+BC×10-3几个纬

10、纱试样的导湿面积、导湿体积、导湿质量、指标综合值见表3。一7袭3辱滋扩散饿溅试缝巢 。 、_-_-_H-_-_-_一 t 项 臻 。 Coo|max Cooll鹕t 常规涤纶舞彤申空。飞滋谳丽厂0甬141,百01080隔085百0诵¨铮澎隧积(渤2 。 “ .。 .1万一一 !:静滋体积(tnrn>35.2528。0822。lO 33。钙, ;镑滋艨馕(m器7。7|14.890Il。2; 8.28812。110薹篓塑簦鳖台熊0。2870,1710。1010。225*。+”。“_。_-_-_一 z“,融以上测试结果褥:异形中空涤纶纾维譬凝扩散藤积路好 ;零e训哆、纤维,健差予铷抵

11、纤维。;铝 ,o。j;毵,十由以上测试结果看:异形中空涤纶纤维导湿扩散面积略好于Coolbst纤维,但差于Coolmax纤维。852006年新型化纤原料的生产及在棉纺行业应用研讨会4结语中空异形纤维织物的传热系数和克罗值均与Coolmax和Coolbst纤维织物相近,而保暖率却要优于 Coolmax和Coolbst纤维织物;透气性比Coolmax和Coolbst差,比常规涤纶略差;透湿汽性能要逊于 Coolmax、Coolbst和常规涤纶纤维;芯吸高度略高于Coolbst纤维,却远低予Coolmax纤维;导湿扩散面 积略大于Coolbst纤维,但不及Coolmax纤维。综上所述,中空异形涤纶纤维保暖性能突出,但是透气性能和透湿汽性能都较差,这说明中空部分有 益于保暖性的提高,但是异形部分对导湿性能的提高不大,经分析可能是由于其长丝中毛细管数量较少,