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p j k a y 纤维服用织物的开发与性能研究摘要 pir a y 纤维服用织物的开发与性能研究 摘要 在生活水平逐步提高的今天，服用纺织品的舒适性及功能性直接影响着人们的生 活质量。纺织品的导湿快干舒适性是人们对纺织品的重要需求，而赋予抗紫外线功能 是纺织品服用性能升级的重要手段之一。目前对于化纤纺织品吸湿快干和抗紫外线性 能的研究大多是独立进行，常见的如“防紫外线织物的研究 、“吸水速干新型合成纤 维及织物的开发、“高吸湿性纤维面料的开发 等。因此研究开发集上述性能为一体 的纺织品有着十分重要的意义。 普通涤纶短纤维为疏水性纤维，其面料的吸湿导湿性能、穿着舒适性较差，夏天 穿着有潮湿闷热的感觉。为改善普通涤纶纤维的上述缺点，多种高吸湿性涤纶纤维应 运而生。本论文所采用的p i r a y 纤维，是采用含特殊矿物质的无机粉末与涤纶共混纺 丝制得，该纤维与现有的许多具有吸放湿性能的涤纶纤维相比有更多、更突出的优良 性能。 论文通过对p i r a y 纤维性能的研究，设计合理的生产工艺，开发出p i r a y 纤维纯 纺织物。通过与其他织物大量的对比实验来研究p i r a y 纤维纯纺服用织物的机械性 能、外观性能、舒适性能，并对其功能性进行测试。采用模糊数学综合评判的方法对 其综合性能进行客观评价和分析。p i r a y 纤维内有大量的微孔，纤维光泽柔和，所织 织物除了仍然保持普通涤纶纤维织物应有的良好弹性、抗折皱性、形态保形性之外， 同时具有良好的导湿透湿性、舒适的肌肤触感和亲和力，易染色，色牢度好。p i r a y 作为一种新型纤维，由于其内部含有特殊的矿物质等，所开发的织物经河南省纺织产 品质量监督检验测试中心检测，具有很好的抗紫外功能。 加强p i r a y 纤维服用织物的开发和研究，将具有一定的社会效益和经济效益。 关键词：p i r a y 纤维导湿透湿性功能性服用织物模糊数学 作者：吴保平 指导老师：冯岑 d e v e l o p m e n ta n df u n c t i o ns t u d y o fd r e s s f a b r i co fp l 墅吖f i b e r a b s t r a c t d e v e l o p m e n t a n df u n c t i o ns t u d yo fd r e s sf a b r i co f p n 沁f i b e r a b s t r a c t w i t l lt h ei m p r o v e m e n to fs t a n d a r do fl i v i n gp r e s e n t l y , t h ec o m f o r ta b i l i t ya n d f u n c t i o n a l i t yo fa p p a r e lf a b r i ch a v ead i r e c t l yi n f l u e n c eo nt h eq u a l i t yo fp e o p l e sl i f e ，n l e h y g r o s c o p i c i t yi st h ei m p o r t a n tr e q u i r e m e n tf o r t h ef a b r i cs e r v i c e a b i l i t y ，a n dt h ef u n c t i o n o fu l t r a v i o l e tr a d i a t i o nr e s i s t a n c ei so n eo ft h ei m p o r t a n tw a y st oi m p r o v et h ef a b r i c p e r f o r m a n c e a tp r e s e n t ，t h es t u d yo nt h eh y g r o s c o p i c i t ya n dt h eu l t r a v i o l e tr a d i a t i o n r e s i s t a n c ea r es e p a r a t e l yc a r r i e do u t s u c ha s t h es t u d yo ft h eu l t r a v i o l e tr a d i a t i o n r e s i s t a n c ef a b r i c ”，“t h ed e v e l o p m e n to ft h en e w h y g r o s c o p i c i t ys y n t h e t i cf i b e ra n df a b r i c ”， “t h ed e v e l o p m e n to ff a b r i cw i t ht h eh y g r o s c o p i c i t yf i b e r a n ds oo n s ot h es t u d yo nt l l e h y g r o s c o p i c i t ya n dt h eu l t r a v i o l e tr a d i a t i o nr e s i s t a n c eo f t h ec h e m i c a lf i b e r sa l es i g n i f i c a n t c o m m o n p o l y e s t e r s h o r t a m p l e i st h e h y d r o p h o b i cf i b e r , c a p a b i l i t y o f m o i s t u r e a b s o r b i n ga n dt r a n s f e ra n dt h ec o m f o r t a b l ef u n c t i o no f t h ef a b r i ci sn o tg o o d a n d t h i sk i n do ff a b r i cw i l lb ef e l th u m i da n df u g g yi ns u m m e r t oi m p r o v et h ed e f e c to f p o l y e s t e rf a b r i c ，m a n yk i n d so fh i g hm o i s t u r e a b s o r b i n gc a p a b i l i t yf i b e ra l em a d e 1 1 1 e p i r a yf i b e ri sb l e n d e ds p a n n e dw i t l li n o r g a n i cp o w d e rw i t l ls p e c i a lm i n e r a la n dp o l y e s t e r , w h i c hh a sm o r eo u t s t a n d i n gp r o p e r t i e sc o m p a r e dw i t ho t h e rm o i s t u r ea b s o r b i n ga n d r e l e a s i n gc a p a b i l i t yp o l y e s t e rf i b e r i na c c o r d i n gt ot h er e s e a r c ho fp u 心f i b e f t h ep r o c e s si sd e s i g n e da n dt h ef a b r i co f p i 砒“f i b e ri sd e v e l o p e d t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ，t h ea p p e a r a n c ep e r f o r m a n c ea n dt h e c o m f o r ta b i l i t ya r et e s t e da n dc o m p a r e dw i t ho t h e rf a b r i ci nm a n ye x p e r i m e n t s t h ef a b r i c p r o p e r t i e sa r ea n a l y z e db yf u z z ym a t h e m a t i c s p i r a yf i b e rh a sm a n ym i c r oh o l ew i t l l g e n t l e n e s sl u s t e r , b e s i d e st h e9 0 0 de l a s t i c i t y , c r e a s a b i l i t yr e s i s t a n c e ，s h a p ek e e p i n ga st h e c o m m o np o l y e s t e r , t h ef a b r i ch a st h en i c e rm o i s t u r et r a n s f e ra n dp e r m e a b i l i t y , c o m f c r t a b l e s k i nt a c t i l i t y , w h i c hi sd y e de a s i l ya n dh a sg o o dc o l o rf a s t n e s s a san e wk i n do ff i b e r , t h e f a b r i co ft h ep i r a yf i b e rh a sg o o du l t r a v i o l e tr a d i a t i o nr e s i s t a n c eb e c a u s eo ft h es p e c i a l m i n e r a li nt h ef i b e r , w h i c hh a sb e e nt e s t e di nt h eh e n a nf a b r i cq u a l i t ys u p e r v i s e & t e s t c e n t e r t h ed e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c ho ft 1 1 ef a b r i co ft h ep i r a yf i b e rw i l lh a sac e r t a i n s o c i a lb e n e f i ta n dp r o f i t k e yw o r d s ：p i r a yf i b e r , m o i s t u r et r a n s f e ra n dp e r m e a b i l i t yp r o p e r t i e s ，f u n c t i o n a l p r o p e a i e s ，d r e s sf a b r i c ，f u z z ym a t h e m a t i c s 1 i w r i t t e l lb v _ s u p e r v i s e db y w ub a op i n g f e n gc e n 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提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。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名： 姜耸釜 e l期：五 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容：论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 芸盆垂 e l 导师签名： 鸿冬 e t 期：一 ! ：堡 p i k a y 纤维服用织物的开发与性能研究第章综述 第一章综述 随着科学技术豹进步署爨人们生活水平的提高，消费者对服装的要求越来越高，除 了服装本身的风格夕 ，服装的舒适性、功能性等也目益被消费者重视。所以近几年来 各种新型服用纤维的出现和发展也逐渐满足了消费者的需求，同时也促进了纺织工业 豹发展。 就新型纺织纤维来讲，一个非常明显的特点就是多元化和多样性，如新型纺织用 聚酯纤维就有异型纤维、高吸湿纤维、超细纤维等，新型纺织用聚酯纤维还通过特殊 的工艺赋予其越来越多的功能，如抗紫外线、抗静电、抗菌性等。这些性能使新型聚 酯纤维得到了广泛的应用并赋予织物较高的附加值。 1 1 国内外服用织物舒适性、功能性的研究与织物开发现状 1 1 1 国外服用织物舒适性的研究与织物开发现状 在服用舒适性方面，屋外对聚酯纤维和织物的研究上，重点集中在具有高吸湿性 纤维和织物方面。高吸湿性聚酯纤维表现出了优异的吸湿快干特性，这类纤维利用其 表面微细凹凸形成的沟槽。将汗水由芯吸、扩散、传递作用，迅速从织物内侧迁移至 外测，水分蒸发丽导致快速干燥，使纤维在潮湿状态下不会粘贴在皮肤上，镬皮肤感 觉凉爽舒适。目前开发比较成功且用于生产的主要有： ( 1 ) 杜邦公司开发的c o o l m a x 纤维 c o o l m a x 是杜邦公司独家研究开发的功能性聚酯纤维，有两种截面形状。早期开 发的纤维截面呈“十”字形，表面有四道沟槽，而且纤维的管壁还透气。正是由于这种 纤维的独特物理结构，比表面积增加，其表面积比常规圆形截面积大2 0 9 6 ，使汗水容 易蒸发导致了它的吸湿、l 汗和透气特性，也就使得用其劁成的面料有很好熬毛细效 应，可随时将皮肤上的汗水抽离皮肤，传输到面料表面从而迅速蒸发，使皮肤保持干 爽和舒适【l 】。后期杜邦公司又研制开发出了一种新型结构的c o o l m a x 导湿快干纤维， 纤维管壁上有很多细小的徽孔，并虽圆形纤维为中空状。如图l _ 一l 所示。该纤维的 截面异形度大，且纤维的平均线密度只有0 0 8 r e x ，属于细旦纤维，在遇到水或汗液 p i r a y 纤维服用织物的开发与性能研究第一章综述 时，表面微小孔隙形成很强的毛细吸湿效应，快速吸收水分，并向中空部位扩散，因 此其导湿快干能力很强。 ( 2 ) y 形截面涤纶纤维 y 形截面涤纶纤维为日本东洋纺开发成功的一种y 形截面的具有透气、吸水、 快干性能的涤纶纤维，如图1 2 所示，通过控制y 形截面三根“条”为特定形状，与 皮肤的接触面积小，因此肤感干爽舒适，它所形成的空间可使纤维的毛细管作用最大 化，纤维吸水速率和能力大为改善，能将肌肤表面的汗水和湿气迅速吸收、传输至织 物的表面并散发掉。 图1 1多孔中空纤维图1 - - 2y 型断面纤维 ( 3 ) a e r o c o o l 吸湿排汗聚酯纤维 a e r o c o o l 是韩国晓星公司开发的一种具有良好吸湿排汗功能的新型聚酯纤维。参 照“苜蓿草”的四叶子形吸湿排汗程序，利用纤维表面的细微沟槽和孔洞，将肌肤表层 排出的湿气与汗水经芯吸、扩散、传输的作用，迅速排出体外，使肌肤保持干燥与凉 爽。此外，韩国东国贸易株式会社利用纤维表面异型截面的毛细管现象以及比表面积 大的特点，研发出i - c o o l 系列吸湿排汗纤维。该原丝表面的水分可以很快被吸收和干 燥，从而使织物具有吸湿排汗的功能，让肌肤保持干爽和舒适感。 另外还有特殊十字断面纤维如图1 3 所示、星型断面纤维如图l 一4 所示。 这类断面的纤维沿纵向形成大量细小的沟槽，加强了纤维的毛细吸湿效应，从而 赋予纤维优异的吸汗性和速干性。与y 形断面相似，这类纤维的面料与皮肤间的接 触面积更小，更加给人以干爽感。 p i r a y 纤维服用织物的开发与性能研究第一章综述 兰 图1 3 特殊十字断面纤维图1 4星型断面纤维 1 1 2 国内服用织物的舒适性研究与织物开发现状 在服用舒适性方面，国内对纤维及织物的研究开发起步较晚，主要也是对异形截 面纤维的研究与开发，目前开发比较成功且用于生产的主要有： ( 1 ) c o o l d r y 2 c o o l d r y 织物是国家纺织产品开发中心与泉州海天轻纺集团联合开发的具有吸湿 排汗功能的纺织品。通过改变喷丝板微孔的形状并利用聚合物的流变学原理，纺制具 有特殊表面沟槽的异形纤维。c o o l d r y 纤维的截面形状与美国杜邦c o o l m a x 相似，也为 十字形。 ( 2 ) c o o l b s t 差别化短纤 c o o l b s t 是中国石化仪征化纤股份公司生产的吸湿排汗聚酯短纤，通过改变喷丝板 微孔的形状来纺制具有三叶形表面沟槽的异形纤维，在相同纤度下，该纤维拥有比一 般纤维多出2 0 的截面积，其吸水性和吸湿性可与天然纤维相媲美。 ( 3 ) t e c h n o f i n e 聚酯纤维t e c h n o f i n e 吸湿排汗聚酯纤维，是台湾豪杰股份集团研 制开发并生产的。该纤维拥有超扁平的“w 型特别断面结构，能大幅提升吸湿速干 的功能。能提供细致的布料表面，触感柔软，降低对皮肤的刺激性。 ( 4 ) 其它导湿快干凉爽纤维 顺德金纺集团与东华大学合作开发的c o o l n i c e 异形纤维；佛山万山针织有限公司 开发的c o o l c o o l 纤维；台湾中兴纺织厂开发i 拘c o o l p l u s 等，都采用四沟槽截面的聚酯 纤维。台湾力鹏企业股份有限公司最新推出的s e c ot e c 纤维，它是一种具有导湿快干 功能的尼龙6 纤维，也采用十字形断面。远东纺织股份有限公司生产的e a st l o n 吸湿排 p i r a y 纾维鼹溺织耪瓣开发与性毙臻究第一章综述 汗纤维是中强力涤纶短纤，由特殊的交叉纤维面组成，使纤维闻产生较大的空隙面具 有良好的毛细效应。同时添加特殊的聚合体，利用该材料溶解性的差异，赋予纤维无 数细微空洞。通过这些细微沟槽和空洞产生的毛细现象，将肌肤表层排出的湿气与汗 水经由芯吸扩散、传输等作用，瞬间排出体外，从而使肌肤保持干爽舒适。 以上纤维与美国校邦公司生产的“+ ”形c o o l m a x 纤维结构相似，功能相同，但二 者价格相差几乎很多，具有成本上的优势，因此在国内外市场上徽受欢迎。 本课题所采用的p i r a y 纤维是由特殊的天然矿物质制侔成的无机粉寒与涤纶共 混纺丝制得，纤维内有大量的微孔，使其具有良好的吸湿透湿性、舒适的肌肤触感。 1 1 3 困内井服用织物的功能性研究与织物开发现状 常见的服用织物功能性主要有抗紫外、抗静电及抗菌性等，本论文研究开发的织 物具有抗紫外线功能。 上世纪2 0 年代以来，由于碳氟系列溶剂和氟利昂的大量使用，地球大气屠中臭氧 层遭到严重的破坏，使到达地球表面的紫辨线不新增加。紫外线( u l t r a v i o l e tr a y s ) 简称u v ，长波紫外线( t r v a 晒黑线) 波长4 0 0 n m - - 3 2 0 n m ，生物学作用弱；中波紫外 线( u v b 红斑线) 波长3 2 0 n m - - 一2 8 0 n m ，有强烈的皮肤反应及抗佝偻病作用；短波紫外 线( u v c 杀菌线) 波长2 8 0 n m - - 1 8 0 n m ，对机体组织蛋白质和脂质有破坏作用；紫外线 波长小于1 8 0 n m 时被空气完全吸收，不能作用于人体。据研究表明，适当的紫外线对 人体是有益的，它能促进维生素翻拘合成，对佝偻病有抑制作用，并具有消毒杀菌的 俸用。但是过量的紫外线对人体是十分有害的，它不仅使人体黑色素增多，馒皮肤老 化，严重的还会使皮肤起水泡、红斑，甚至还会引起皮肤癌。另外，紫外线对纺织品 也有不良影响，不仅能使纺织品褪色，也可使尼龙和纤维素等纤维脆损，强力下降。 因此，紫外线对人体健康的影响，越来越受到人们的重视，进行防紫外线纺织品的研 究就显得尤为重要。增加纺织品抗紫外线的性能，减少紫外线对人体的损害也是一个 较好的方法。从光线对物质的作用有来看，有透射、反射和吸收3 种，反射和吸收光 线的功能总称为遮藏功能。穿着合适的服装，是人们增加遮蔽作用，减少紫外线 伤害的手段。僵普通纺织品防紫弗线的能力与其纤维材料、织物的厚度、紧密度、质 量、颜色等因素有关。研究表明：在常用的纺织纤维材料中，粘胶织物、棉织物的抗 4 p i r a y 纤维赈鬣织物的开发与性能磷究 第一章综述 紫外线能力较差，丽涤纶织物和羊毛织物的抗紫外线能力较好；未经防紫外线加工的 织物，其厚度越厚，织物密度越大、织物的色泽越深，抗紫外线的能力越大。在纤维、 纱线和织物中添加了紫外线遮蔽剂而制成的防紫外线纺织品，对紫外线的防护能力显 著提高，其紫外线遮蔽率一般可达9 0 以上，有的甚至在9 9 以上。防紫外线纺织品 的作用机理有两种：吸收作用和反射作用，相应地紫外线遮蔽剂有吸收剂和反射剂( 或 称散射剂) 两类。吸收剂和反射剂可单独使用，也可两者混用。紫外线反射剂主要是 利用无机微粒的反射和散射作用，可起到防紫夕 线透过的效应。紫辨线吸收剂，主要 利用有机物质吸收紫外光，并进行能量转换，以热能形式或无害低辐射将能量释放或 消耗。用适当方法加工的防紫外线纺织品，无论是什么纤维材料，都可达到良好的防 紫外线效果，而且织物的厚度、色泽等因素对紫外线性能的影响也不再重要【4 一。 防紫外线织物的制造方法，大致可分为以两大类：一类后整理法，是用紫外线遮 蔽剂通过浸渍或涂层的方法将防紫外线的功能附加到纺品上；另一类是纺制防紫外线 的纤维，是将紫矫线遮蔽剂混入刘纺丝液中或是将遮蔽剂与纺丝共同纺嵩皮芯结构的 丝，从而制得防紫辩线纤维。纤维材料与紫外反射刹共混是霹前生产防紫井线辐射纤 维的主要方法，具体有两种途径，一种是制备高含量紫绋线反射剂的母粒，然后进行 共混纺丝；另一种是在聚合时添加紫外线反射剂，通过优化聚合工艺条件，合成防紫 外线改性树脂进行直接纺丝。两种方法均要求添加的金属氧化物分散性必须符合纺丝 工艺要求，不影响可纺性，且对纤维的物理机械性能和织物染色性能没有明显的负面 影响网。 另外还有防紫外线辐射纤维与织物薏整理并用的方法，紫夕卜线吸收荆与紫外线反 射剂在纤维或织物上同时应用，防护效果更为优越。如尤尼奇卡公司的托纳多u v 【s 】， 先用含特殊陶瓷粉的聚酯长丝制成织物，再以紫外线吸收剂进行后整理，所得织物的 紫外线屏蔽率达9 0 以上。 国外发表了不少有关涤纶防护紫外线织物的研究成果研，其中日本对这类产品的 研究开发较翠，2 0 世纪9 0 年代初就有不少产业化生产的产品问世。而美国、澳大利亚 等在机理方面有较深入的探索。在防紫外线纤维方面，日本的可乐丽公司捷足先登， 开发了著名蛉e s u m o 纤维，予1 9 9 1 年投放市场，随看日本诸多公司在短融闻内纷纷开 发出自己的产品，如东蕊公司的a r o f u t o ，大和纺织的r i - - e n t s u i ，东洋纺 b e n s u w a d o ， 尤尼奇卡的s a r a k u r u s e y 等。网本一般是在聚合或纺丝前混入可散射、吸收紫外线的陶 p l 扎“纤维服用织物的开发与性宾塞磷究 第一章综述 瓷粒子，然后进行聚合域纺丝，铡备防紫外线纤维。美国对紫夕 线纤维的研究方法与 日本不同，美国多是在聚醋聚合时加入少量有机的紫外线吸收剂。 国内天津石油化工公司研究所用微细陶瓷粉研制出了防紫外线涤纶短纤维和网 络低弹丝，上海化纤十厂已开发出防紫外线纤维，其生产方式是在纺丝过程中加入有 机系的抗紫外线母粒，无锡太极集团已开发出防紫外涤纶长丝等。 本课题所采用的p i r a y 纤维是将特殊的天然矿物质制作俄的无杌粉末与涤纶共 混纺丝制得，依靠矿物质粉末豹反射和数射作用，可以使织物起到防紫外线透过的 效应。 1 2 本课题研究的目的和意义 在开发具有良好的吸湿透湿性织物方面，采用常规的纤维材料难以满足上述性能 的要求。如天然纤维中的棉、丝、毛等纤维，均属亲水性纤维，含有亲水性基团，具 有较好的吸湿性，能够吸附人体产生的汗液，但吸湿后滞留水的能力很强，即在纤维 被汗浸湿以后，放湿速度特别慢，有时还会产生吸涨( 随纱线支数不同而异，最高可 达2 4 乡镑，：膨胀的纤维会填充原有织物的孔隙，限制空气的渗透，导致水汽和热量的 集结增加，而且汗液浸透的内衣粘贴在皮肤上，恶化体表小环境微气候，使穿着者感 到不舒服；而普通聚酯纤维织物由于本身的疏水特性，虽然快于性能好，能够迅速干 燥，不会产生吸涨现象，并且也具有一定的导湿性，但其吸湿性差、不容易润湿，不 能及时将体表的汗液吸收传递，且透气性也差，从而影响了服装的舒适性，也限制了 其在服装领域的应用。并且上述纤维尤其是天然纤维的抗紫外性能较差，通常需经后 整理技术才能使箕具有一定的抗紫井功能。可见，常规的纤维材料均不能兼顾吸湿快 予和抗紫外线的双重功能。因此，开发兼具舒适性和功能性织物豹重点，是选取具有 良好导湿快千性能和抗紫外性能的原料。 为了满足人们对舒适性、功能性服装的需求，本课题采用纺织新材料p i r a y 纤 维，运用先进的纺织染加工技术和工艺，不经任何特殊的功能性整理，开发出兼吸湿 透湿舒适性和抗紫外线功能性于身的织物。且p i r a y 纤维具有价格优势，不会过 多地增加织物成本。 该产品将会产生良好的社会效益和经济效益，同时将填补国内空白。 6 p l 轧y 纤维服用织物戆舞发与性能臻究 第一章综述 1 。3 本课题的主要研究内容 ( 1 ) 纤维的性能研究主要分析测试p i r a y 纤维的结构及性能，并与普通涤纶纤 维进行对比。 ( 2 ) 进行产品设计和生产工艺研究根据p i r a y 纤维的性能特点，进行纱线和机 织物规格设计，确定生产工艺滚程，进行枧螽配备，设计合理的工艺参数，重点解决 生产巾的技术难点。 ( 3 ) 进行产品的性能测试与分析主要测试p i r a y 纤维织物与其他常见织物如纯 棉、涤棉、棉锦、天丝等的服用性能，如导湿性、透湿性、透气性、折皱性、耐磨 性等，并进行对比，比较p i r a y 纤维织物的性能优劣，以利于p i r a y 纤维产品的设 计与开发。 7 p l 轴“纤维驻用织物麓开发与性麓磷究第二章p i r a y 纤维豹结构与佳链分析 第二章p i r a y 纤维的结构与性能分析 2 1 具有吸放湿性能纤维的特点 具有吸放湿性能的纤维会给服装面料带来凉爽舒适的感觉，丽这样的服装瑟料所 具备的主要功能是能处理各种形式的水分，包括水蒸气、液态水等，即能将人体因气 温升高而发出的气态性汗( 无感发汗，没有形成汗珠，只是有热的感觉) 和液状的汗 液及时地吸收并散发到周围环境中，保持人体肌肤表面的干爽舒适，没有潮湿闷热感。 凉爽舒适性纤维应具有吸湿吸收水蒸气、吸水迅速吸收汗液并传递到衣服的 表面、放湿将吸收的水分及时释放到大气中三种基本的水分处理麓力。吸水健主 要是通过提高纤维的毛细吸水能力悉获缛的，使纤维内部或表面形成大量类似于人体 皮肤的毛细孔，通过这些孑l 隙吸收和放出水分，以达到吸水和放湿的嚣的。 服装的舒适性是与舒适感相联系的概念。当服装内气候参数处于某一温度、一定 气流速率范围内，人体的体温调节中枢以最小的能耗就可保持生理热平衡，维持3 7 0 c 左右的恒定体温。这时人就会产生舒适感。若偏离此范围，人就会感到不适。因此服 装穿着舒适性与服装内的气候参数有关系，而服装内的气候参数除受外界气候及服装 款式的影响之外，穿着舒适性的主要影响因素是织物对水分、空气和热的传递性能。 服装西料的吸放湿模式如图2 一l 所示。 o ：农蒸最 ：水 警簸移蛰 图2 1 服装甄料的吸赦漫模式 8 潜鹣) 碡辩， p i r a y 纤维服用织物的开发与性能研究 第二章p i r a y 纤维的结构与性能分析 2 2p i r a y 纤维介绍 p i r a y 纤维是利用特殊的工艺与加工方法对涤纶纤维进行改性而得到的。 在涤纶纺丝过程中，把经过加工的矿物质微粒( 含有k a 、n a 、m g 等) 及银粒 子加入聚合物原料中与其共混熔融纺丝，得到p i r a y 矿物纤维，矿物质与银粒子的 加入量为1 。由于矿物质微粒的加入，使纤维上产生了大量的微孔，甚至有些微孔 是互相贯通的，这样极大地提高了纤维的吸湿性及放湿性。由于p i r a y 的多孔构造， 使它具备质地柔软和富有弹性的特点。涤纶纤维原本具有一定抗紫外线性能，由于矿 物质的加入，使维纤的抗紫外线性能得到进一步的提高。 2 3p i r a y 纤维的性能研究 p i r a y 纤维为短纤维，细度1 3 3 d ，长度3 8 m m 。由于矿物质的加入，纤维的白度 有所降低。 2 3 1 纤维的截面形状结构 p i r a y 纤维上有大量的矿物质微粒，且由于有大量的矿物质微粒的嵌入，使得 纤维拥有大量的微孔。纤维的截而形状结构如图2 2 昕示。 图2 2p i r a y 纤维截面图 正是由于这些微孔的存在，使纤维具有良好的吸湿和放湿能力。 2 3 2 纤维的物理化学性能 选取细度与长度相同的p i r a y 纤维与涤纶纤维进行性能对比分析。 针对纤度和长度相同的涤纶纤维和p i r a y 纤维进行性能对比分析实验，主要实 p l 黜弹纾维菔辩织物翁开发与性能磷究 第二章p i r a y 纤维豹结构与往能分析 验所用仪器如下：纤维的强伸度实验所用仪器为x q l 型纤维强伸度仪；纤维弹性 恢复率实验所用仪器为y g 0 0 1 d 型单纤维强力机：纤维比电阻实验所用仪器为y g 3 2 1 纤维比电阻仪；纤维回潮率及吸放湿性能实验所用仪器为y g s 0 2 八篮恒温烘箱，亚 都3 0 0 1 加湿器。各项性能指标的测定均按常规实验进行。所得数据见表2 1 所示。 表2 l纤维主要性能指标 指标 项目名称 涤纶p l l 疆y 纤度( d t e x ) 1 3 3 1 。3 3 长度3 83 8 断裂强度 予态7 6 46 3 6 ( c n d t e x ) 澄态7 。5 寒 干态1 8 。81 9 。6 断裂伸长率( ) 混态1 6 92 0 o 伸长率( )1 0 61 3 0 弹性 恢复率( )8 2 。3 7 9 。8 恢复性 变形率( ) 2 12 6 7 回潮率( ) 0 4 4 0 5 6 质量比电阻( q g c m 2 )3 0 4 x 1 0 93 2 3 x 1 0 9 纤维的吸湿性能实验是使八组烘干后的纤维分别在不同的相对湿度条件下进行 吸湿，时间间隔为3 0 分钟，分别测定吸湿后纤维的重量，求其平均值。p i r a y 纤维 与涤纶纤维的吸湿性能见表2 2 所示，吸湿性能曲线如图2 3 所示。图中蓝色系列 l 为p i r a y 纤维，红色系列2 为涤纶纤维。 纤维的赦湿或抉干效率测试实验是将歹弋组浸湿居的纤维脱水称重，其平均僮为 w ，然后自然凉予，每隔3 0 m i n 分别测量纤维失去水分的重量，其平均值分别为w l 、 w 2 、w 、w 4 、w 5 、w 6 ，纤维放湿干燥速率y 可用失去水分期间的重量差异来计算。 1 0 p i r a y 纤维服用织物的湃发与性能磺究 第二章p i r a y 纤维懿结构与性能分析 表2 2 5 0 5 5 o 哇 & 0 3 5 0 2 & o l 5 4 9 9 4 9 8 9 7 也9 6 毒9 5 4 - 9 4 纤维吸浸性能 户 , r - - - l 一”= -7 j r 1 l r l234567 跖6 06 5 7 07 5 8 0 藤对湿嚷 图2 - - 3 纤维吸湿性能 纤维吸湿性能 相对湿度( ) 项目 5 05 56 06 57 07 58 0 p i r a y 纤维4 9 8 9 84 9 9 4 4 9 9 7 4 ，9 9 95 。0 1 3 5 。0 2 l 5 。0 3 6 吸湿纤维重量( 葑 涤纶纤维 4 9 7 84 9 8 24 9 94 9 9 14 9 9 24 9 9 55 0 0 1 y ；= w - w , 1 0 0 y 6 = 了 各时间段的重量差异率见表2 - - 3 所示，其放湿干燥速率曲线如图2 - - 4 所示。 表2 - - 3 各时间段纤维重量差异率( 千燥效率) 干燥时间( m i n ) 项目 3 06 09 01 2 01 5 81 8 0 p i r a y 纤维 5 78 81 2 41 5 。82 1 12 6 2 纤维干燥效率( ) 涤纶纤维7 71 0 91 4 11 7 92 1 32 7 1 姆骥满尝圭荸 隔 拶 婚 a o 等孚 鞭黜谨纤维服用织物麓开发与性麓研究第二牵p i r a y 纤维的结构与经髓分拆 纤维予燃琴 j ， z 罗 哆 l23ts6 9 0 1 2 01 5 0l 时间m i a 匿麴 圈2 - - 4 纤维千燥效率 上述纤维的各项性能指标均在相同条件下进行，僵由于有些条件的限制，如温度、 湿度等，使得实验结果与标准条件或规定条件下的实验结果有一定的误差，但在相同 条件下对不同的纤维性能有可比性。 涤纶纤维本身无亲水基豳，不吸收水分，而实验所表现出来的两种纤维之所以具 有一定的吸湿能力，主要是纤维吸附水和利用毛细现象吸水的结果【1 0 1 。从纤维的吸湿 性能曲线可以看出，p i r a y 纤维的吸湿性能比涤纶纤维好，这主要是因为同样线密 度的纤维，p i r a y 纤维上有许多微孔的存在，使纤维的比表面积比涤纶大，因此提 高了p i r a y 纤维对水分的导通能力，增加毛细水和吸附承的吸着量，吸湿性能比涤 纶好【1 l 】。 从纤维的干燥效率曲线可以看出，虽然p i r a y 纤维的吸湿量比涤纶纤维大，但 由于p i r a y 纤维的比表面积大，对水分的蒸发面积也就大，因此干燥效率在一定程 度上反而比涤纶大。 2 。4 本章小结 由以上研究可知，纤维比表面积是影响其吸湿快干性能的重要因素。纤维表面微 孔多，比表蓊积越大，形成的毛细管数量越多，织物的吸漫性能越好瑟玎；同时纤维的 比表面积越大；水分蒸发面积就越大，快干性也越好。因此，选用p i r a y 纤维能使 织物具有良好的导湿透湿舒适性，同时p i r a y 纤维基本保持涤纶纤维的弹性，且光 泽柔和，能够保证织物具有良好的手感和外观。虽然p i r a y 纤维的干湿态强度较涤 纶纤维有所降低，但其强度不影响织物服用过程中抵抗外力作用和承受磨损的性能。 1 2 巧 毖 嫣蟾 s o x 瓣鬏摧巾 p i r a y 纤维嚣磁织物麓舞发与性能磁究第三章p i r a y 纤维产瑟设计及纺织染生产麓艺 第三章p i r a y 纤维产品设计及纺织染生产工艺 3 1 产品设计 通过对p i r a y 纤维的分析测试，对纤维的主要性能有了深入地了解。p i r a y 纤维 比涤纶短纤维有许多优良的性能，虽然强度略低于涤纶纤维，但不影响织物的服用， 而该纤维表面光泽柔和、手感柔软、吸放湿能力好、抗紫外线功能很强。因此，利用 p i r a y 纤维开发织物产品，可以充分发挥其优良的性能。 ( 1 ) 由于p i r a y 纤维的特点，可开发纯纺、混纺纱，生产纯纺织物、各种不同 成分的混纺织物；既可开发机织产晶，也可开发针织产品，应角范固非常广泛。 ( 2 ) 虫子p i r a y 纤维强力较高，且纤维仍然具有良好的弹性回复性，所以织物抗 皱性好。可与棉、粘胶、竹纤维等强力较低或弹性较差的纤维混纺，以改善织物的性 能。 ( 3 ) 本课题重点开发机织纯纺p i r a y 产品。 ( 4 ) 由于p i r a y 纤维其有良好的吸放湿性和抗紫夕 线功能，特别适合开发各类夏 季面料、内衣面料。 。 ( 5 ) 虽然p i r a y 纤维的质量比电阻较大，但由予具有良好的吸湿性能，生产过 程中车间相对湿度控制适宜的话，纤维的导电性能可以褥到改善，静电现象远没有涤 纶严重，其可纺性能好。 根据p i r a y 纤维的性能特点，利用其吸湿、透湿性好，柔软、舒适，强力高、抗 折皱性好，且具有很好的防紫外线效果，开发夏季服装面料，尤其可以做军用服装面 料。 透过研究与试织，爱翦生产出两种p i r a y 纯纺产品：三剽格与缨平布。 品种一：三利格 三利格主要用于军用服装面料，选择适中的纱线特数，密度采用常见规格，经纬 纱特和密度为：3 0 3 0 ，3 3 0 2 6 8 ，产品采用平纹变化组织即三利格，织物外观具有 清晰的方格效应。该织物能既保持良好的吸湿透湿舒适性，同时又具备很好的弹性和 抗折皱能力，织物强力较高，防紫外线效果好，适于春夏服装，可以满足军人特殊的 p i r a y 纤维艨罔织物静嚣发与性能研究第三章p i r a y 纤维产熬设计殿纺织染生产工艺 服用要求。 品种- - 细平布 该产品主要用于夏季衬衣面料，织物的纱线特数和密度的设计也采用常见规格： 1 4 5 x 1 4 5 ，4 3 3 x 2 9 9 ，产品比传统的纯涤纶织物柔软、舒适，吸湿性、透气性和透 湿性好，比同规格的纯棉织物强力高，弹性和抗折皱能力好，能满足服用性能要求。 三利格织物缀织图如图3 一l 所示。 3 + 2 纺纱生产工艺 图3 一l 三利格组织图 p i r a y 纤维属于新型化学纤维，长度长，整齐度好，含杂少，卷取少，抱合力 相对较差，其吸湿性比涤纶好，但强力较涤纶稍低，毖电阻稍高。以下各工序的工艺 以3 0 x 3 0 三利格为例，针对上述特点，纺纱时应采取以下措施。 3 2 1 纺纱生产工艺流稷 a 0 0 2 d 抓棉机- - a 0 0 6 c 混棉机- a 0 3 6 c 开棉机一a 0 9 2 a s t 给面机一a 0 7 6 c 成卷 机- - a 18 6 d 梳棉机一f a 3ll 并条机- a 4 5 4 g 粗纱机一f a 5 0 6 a 细纱机 3 2 2 各工序主要工艺参数设计及生产技术措施 秀清楠工疼： 由于p i r a y 纤维具有长度长，整齐度好，含杂少等特点，清棉工序应采取“短 流程，多梳少打，加强混合，减少落棉，防粘防缠 的工艺原则。 ( 1 ) 减少打击点并采用梳针打手，适当降低打手速度，减少返花和缠绕。 1 4 p t r a y 纤维藤瘸织耱的舞发与性缝磷究第三章p i r a y 纾维产瑟设谤及绣织染生产z 艺 ( 2 ) 采用凹凸罗拉，增大紧压罗披的加压量，缩短殛卷长度，采用适当的面卷 定量，减少粘卷现象。 ( 3 ) 放给面罗拉打手、打手尘棒间的隔距，减小尘棒间的隔距，以减少落 棉与纤维的损伤。 ( 4 ) 适当提高风扇的速度，保证纤维蹰止雨辅透，避免堵鼍，减少纤维损伤。 ( 5 ) 采用a 0 0 6 c 和a 0 9 2 a s t 两个棉箱机械，加强纤维的混合效果，减少色差。 开清棉工彦具体工艺配置见表3 一l 所示。 梳棉工序： 根据p i r a y 纤维的性能特点，梳棉工序应采取“慢速度，轻定量，小张力，少 落棉，防缠绕的工艺原则。 ( 1 ) 采取专纺化纤的针布，以加强纤维转移，防止缠绕。 ( 2 ) 采取较小的棉网张力牵伸，以免由于纤维抱舍差而造成棉网意外伸长和断 头。 ( 3 ) 适当增大锡林与刺辊的速比，减小刺辊、锡林、道夫的速度，加强纤维的 转移，减少返花，减少纤维揉搓与摩擦，控制生条棉结。 ( 4 ) 降低盖板速度，减少盖板花，节约用棉。 ( 5 ) 除尘刀采取平刀大角度工艺，适当减少刺辊处落棉。 ( 6 ) 放大锡林盖板闻的隔距，减少纤维充塞及缠绕现象。 具体梳棉工艺配置觅表3 一l 所示。 并条工序： 由于p i r a y 纤维具有长度长，整齐度好，牵伸力大，易缠绕。所以并条机应采 用“大隔距，重加压，低速度，防缠防堵的工艺原则。 表3 一l开清棉与梳棉工艺配鼍 开清棉( a 0 7 6 c ) 梳棉( a 1 8 6 d ) 项晷参数项虽参数项目 参数 棉卷定量( g m ) 3 7 7 生条定量( g 5 m ) 1 9 2 刺辊锡林7 ， 综含打手速度 9 0 0 张力牵伸 1 1 2 9 ，j 、漏低( 入宰 l l 1 2 ( r p m )出) 大漏底 风扇转速( r p m ) 1 2 0 0 快慢牙3 31 8 * 1 1 6 * 2 2 ( 入冰中木出) 1 3 、1 2 、1 2 、 罗拉速度( r p m ) 1 1 3 道夫速度( r p m ) 2 7 3 9 盖板锡林 1 2 、1 3 p i r a y 纤维服用织物酶开发与性毵研究 。 第三章p i r a y 纤维产赫设诗及纺织染生产王艺 尘榜一尘棒 5盏板速度( m m m i n )7 7 9 5 8 除尘刃高度宰 ( m m )角度 平* 8 5 打手尘蓐 8 1 8锡林速度( r p r n ) 3 5 7 8 雒 薏罩扳( 上 1 9 趁2 ( m m )下) 打手天警罗 9 5 嗣辊速度( r p m ) 8 5 0 2 4 6 甍参主罩板 2 6 膳3 拉( 咖)( 上下) 打手剥端刀 2 实际欠伸 9 8 】7 7 翦下罩投 4 3 为l ( m m ) ( 上下) 天平罗拉天 5 机械欠伸+ l 9 2 7 锡林道夹 5 平杆( r a m ) 5 ， 实际长度 3 0 6 给棉罗拉一绘棉板索| 辊给棉板 1 0 1 2 回满率 0 ，5 2 裁