几种环保型纤维混纺纱的芯吸与吸放湿性能

白莉红， 刘慧娟

(1. 河南工程学院 服装学院， 河南 郑州 450007; 2. 河南工程学院 纺织学院， 河南 郑州 450007)

几种环保型纤维混纺纱的芯吸与吸放湿性能

白莉红1， 刘慧娟2

(1. 河南工程学院 服装学院， 河南 郑州 450007; 2. 河南工程学院 纺织学院， 河南 郑州 450007)

测试了柔丝、蚕蛹蛋白、天丝、彩棉等环保型纤维混纺纱的芯吸性能和吸放湿过程，利用Origin软件对测试结果进行曲线拟合，对比分析不同纱线的芯吸性及湿传递性能，以期找出影响纱线吸放湿性能较为普遍性的规律，为开发湿舒适性好的环保型服装面料提供参考。结果表明：具有皮芯结构的蛹蛋白再生纤维混纺纱线芯吸性能很好；含有50%柔丝纤维的纱线吸放湿能力较强。随柔丝用量下降，其混纺纱的吸放湿速率有所降低。天丝/麻混纺纱线的芯吸与吸放湿性能相对柔丝混纺纱和蛹蛋白纤维混纺纱没有突出表现。彩棉和棉混纺纱的吸放湿速率相对最低。

环保型纤维； 纱线； 吸放湿； 芯吸

目前，环保型纺织材料是研究和开发的重点，本文选用柔丝、蚕蛹蛋白粘胶纤维、天丝、彩棉等环保型纤维与棉、苎麻、莫代尔等纤维混纺，并进行吸放湿性能的对比研究。

柔丝纤维和蚕蛹蛋白质纤维都是我国近年来自主开发的新型环保型纤维。柔丝纤维是植物蛋白改性的纤维素纤维，原料来自于大自然可再生的植物纤维，是一种可降解的环保型纤维[1]。蚕蛹蛋白粘胶纤维，是一种蚕蛹蛋白和粘胶制成的蚕蛹蛋白在外面、粘胶纤维在里面的皮芯结构的复合纤维，是新型生态纤维[2]。彩棉、天丝等纤维也属于环保型纤维。

热湿传递性能是影响织物舒适性的基本条件和重要因素[3]，近年来，已有不少人开展了这方面的研究，并提出了一些表达的指标。1990年起，姚穆等[4-6]对织物湿传导理论进行了研究，认为人体皮肤表面水分的排湿可分为无感出汗和有感出汗2种方式，而湿传导通道分为气态水直接扩散和液态水毛细运输2种形式。之后，文献[7-9]又对织物及纤维的动态吸放湿规律进行了测试和分析,主要集中于织物的结构或纤维内部结构与其吸放湿性能的关系上。对纱线的吸放湿性能研究较少，只有文献[3]对大麻与棉及其混纺纱线吸放湿性能进行了研究，因为研究的试样品种较少，未形成普遍性的结论。柔丝、蛹蛋白、天丝等环保型纤维及其混纺纱线的湿传递性能研究尚未见国内外报道。

本文对多种纱线进行芯吸性能和吸放湿过程测试，即对这些纱线的液态水和气态水的传导性能进行试验，并利用Origin软件对测试结果进行对比，分析不同纱线的湿传递性能，以期找出影响纱线吸放湿性能较为普遍性的规律。在目前倡导环保材料的形势下，研究这些环保型纤维混纺纱的吸放湿性能对开发导湿快干的环保型服装面料, 为夏季服装或者内衣、运动衣等面料热湿舒适性的设计、优化提供参考依据，具有现实意义。

1 试验部分

1.1 试验材料

为使试验结果更具可比性，本文所用纱线均为15 tex，具体规格见表1。

表1 试样规格Tab.1 Sample specification

为了更清楚地分析纱线吸放湿性能与纤维回潮率的关系，将几种新型环保纤维的回潮率列于表2。其中，天丝和彩棉属于开发利用时间较长的纤维，其回潮率从文献[10]查得，柔丝和蛹蛋白纤维属于新开发纤维，其回潮率还没有公认的数据，故进行了实测。在标准温湿度条件下将柔丝纤维和蛹蛋白纤维预调湿24 h，然后在烘箱内烘干进行箱内热称的方法测出回潮率。

表2 纱线所用纤维规格与回潮率Tab.2 Specification and moisture regain of fibers

1.2 试验仪器与设备

YG501D型透湿试验箱YG871型毛细效应试验仪，温州方圆仪器有限公司YG747型通风式快速烘箱，南通宏大实验仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 纱线毛细效应

参考FZ/T 01071—2008《纺织品 毛细效应试验方法》进行测定，将煮练过的纱线缠绕在毛细效应试验仪横梁和底部水平杆上，形成高度为30 cm，宽度为2.5 cm的纱线环绕薄层。以蒸馏水加入蓝色墨水为测试液，将纱线薄层下端浸入测试液中，记录30 min时液体沿纱线上升的高度。

1.3.2 纱线吸湿性

将纱线试样放入温度为105 ℃的烘箱烘燥1 h后取出，在标准温湿度条件下进行吸湿，每隔5 min称量一次，直至试样达到吸湿平衡。试验过程中，当前后2次称量之差与后1次质量之比小于 0.05%时，视为已达到吸放湿平衡。

1.3.3 纱线放湿性

将纱线放入透湿试验箱，模拟夏季高温高湿环境，将试样在温度为38 ℃，相对湿度为90%的环境内放置24 h，使试样充分吸湿。取出后放置在标准温湿度条件下进行放湿，每隔5 min称量1次，直至试样达到放湿平衡。

2 结果与分析

2.1 纱线的芯吸高度

纱线的芯吸高度试验结果见表3。

表3 纱线的芯吸高度Tab.3 Liquid wicking height of samples mm

由表3可见，有蚕蛹蛋白成分的纱其芯吸高度明显大于其他纱线，其他纱线的芯吸高度相差不大。蚕蛹蛋白纤维芯吸性能好可能与其皮芯结够有关，由于其纤维截面呈锯齿形，表面有许多沟槽，构成了芯吸通道。虽然是赛络纺纱，纱中纤维排列紧密，但仍然有良好的芯吸性能。

2.2 纱线的吸湿性能

2.2.1 吸湿回潮率回归曲线

应用Origin统计软件，对测试数据进行指数方程拟合，得到吸湿过程回潮率对时间的回归曲线图1。拟合后得到的Adj.R-Square值均在0.990以上，说明拟合效果很好。

图1 纱线吸湿过程回潮率回归曲线图Fig.1 Moisture regain curves of hygroscopic process from regression

从图1可看出，在吸湿过程中，1#棉/柔丝(50/50)纱的回潮率在整个吸湿过程中都最大，随着吸湿时间的延长，其高于2#、5#、6#、7#、8#纱的回潮率越来越大，最终平衡回潮率高出1%左右。而3#、4#的回潮率较为接近，并且处于较低水平，回潮率和其他纱线相比低较多。1#、2#的曲线形态相近，纤维成分都是棉和柔丝；3#、4#的曲线形态相近，纤维成分都是棉和彩棉。5#、6#、7#、8#曲线形态相近，纤维成分都含有天丝。说明：1)柔丝纤维的吸湿能力强，含柔丝比例越高的纱线吸湿能力越强；2)含有新型再生纤维的纱线吸湿能力都较强，虽然棉/彩棉纱的捻度较低，但与之相比仍较为逊色，这和文献[3]的结论一致，究其原因，天然纤维素纤维和再生纤维素纤维中的结晶区中的纤维素种类不同，水分子不进入天然纤维中的结晶区，而再生纤维素纤维的结晶区中有部分水分子进入。再生纤维的非结晶区大于天然纤维[11]；3)2种棉/柔丝纱线的吸湿曲线形态非常相近，棉/彩棉纱线的吸湿曲线形态也极其相似，其余含有相同纤维种类的纱线的吸湿曲线形态也非常相近，经计算，同纤维种类的纱线间吸湿数据的相关系数达到0.996以上，而含有不同纤维成分的纱线吸湿曲线特征则略有差异，相关系数也略低。

2.2.2 吸湿速率回归曲线

利用Origin软件，对吸湿过程中测试的回潮率数据求导，将求得的导数进行曲线拟合，得到吸湿过程的速率曲线，结果见图2。拟合后得到的Adj.R-Square值均在0.900以上，说明拟合效果良好。

图2 纱线吸湿过程吸湿速率回归曲线图Fig.2 Regression curves of moisture absorption velocity

从图2可看出，所有纱线在初始时的吸湿速率都较高，然后速率逐渐降低，达到最终平衡时速率相接近。1#纱的吸湿速率在吸湿的前60 min内一直比其他纱大。3#、4#纱的吸湿速率降低最快，吸湿速率也最低，并且曲线相近度最高。2#、5#、6#、7#、8#纱吸湿速率有一定差异，但相差不明显。说明：含柔丝比例较高的纱线吸湿速率较大，可以较快地吸收体表水汽；天然棉纤维纱线的吸湿速率低于再生纤维纱线，吸湿能力强的纱吸湿速率也较大。

2.3 纱线的放湿性

2.3.1 纱线的放湿回潮率回归曲线

从图3放湿过程的回潮率与时间的回归曲线上可看到，所有纱线的平衡回潮率都高于吸湿过程。开始时放湿速率较高，随时间延长而逐渐降低。在高湿环境中，柔丝含量高的1#纱的平衡回潮率最大，3#、4#天然棉纱最小，其余的2#、5#、6#、7#、8#纱相差不多。随着时间的延长，1#纱的回潮率始终大于其他纱线，但是其回潮率降低速率较快。其余纱线的曲线比较平缓。说明：1)所有纱线都表现出吸湿滞后性；2)含柔丝多的1#纱在高温高湿的环境中有更强的吸收水分的能力，当处于温湿度较低的环境中时，在前半小时内的放湿速率较快；3)3#、4#天然棉纱线和其他纱线相比，在高温高湿环境中的吸湿能力仍然较差，2#、5#、6#、7#、8#纱的放湿过程较为接近，2#和7#稍高于5#、6#、8#。拟合后得到的Adj. R-Square值均在0.900以上，说明拟合曲线可以反映放湿规律。

图3 纱线放湿过程回潮率回归曲线图Fig.3 Moisture liberation curve from regression

2.3.2 纱线的放湿速率回归曲线

图4 纱线放湿过程放湿速率回归曲线图Fig.4 Regression curves of moisture liberation velocity

从图4放湿速率曲线上可看到，1#纱的放湿速率远高于其他纱线，其他纱线的放湿速率在初始时有些差异，3#、4#纱开始时速率较快，5 min后变至较慢，40 min后趋于相近。所有纱线80 min后都趋于相近。拟合后得到的Adj. R-Square值均在0.894以上，说明拟合曲线可以反映放湿速率规律。

3 结 论

1)根据芯吸性测试结果可知，如果出汗量较多并持续时间较长，则蛹蛋白含量高的织物可以导出更多的水分，人体干爽舒适性最好。棉/彩棉纱的芯吸性能最差。影响纱线芯吸性能的主要影响因素为纤维表面形态、纤维内部空隙、纱线纤维间的空隙。

2)根据吸放湿回归曲线可知，棉/柔丝(50/50)混纺纱在整个吸放湿过程中回潮率最高，棉/彩棉纱则最低。加入新型再生纤维可以提高纱线的吸湿能力，吸湿能力强的纤维的混纺比例越高则纱线的吸湿能力也越强。可以判断在不显汗且其他条件相同的情况下，含回潮率越高的再生纤维比例越高则织物湿舒适性越好。

3)根据吸放湿速率回归曲线可知，棉/柔丝(50/50)纱的吸放湿速率最高，尤其是放湿过程更为明显，而棉/彩棉的吸放湿速率最低，吸放湿速率和回潮率有一定关系，回潮率高则吸放湿速率也较高。

4)含蛹蛋白纤维的纱线芯吸性好，而含柔丝纤维比例较高的纱线回潮率和吸放湿速率高，影响纱线对液态水的芯吸性能和对气态水的吸放性能的主要因素并不完全一致，故这2种性能没有一致性。

5)棉/彩棉混纺纱的芯吸性一般，吸湿快干性能较差。

FZXB

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Capillary effect and moisture absorption and liberation property of yarns blended with some environment friendly fibers

BAI Lihong1, LIU Huijuan2

(1.FashionCollege,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou,Henan450007,China; 2.TextileCollege,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou,Henan450007,China)

The capillary effect, moisture absorption and liberation property of yarns blended with new environment friendly fibers such as Rousi fibers, pupa protein fiber, Tencel fiber, color cotton, etc. were studied in this paper. Their liquid wicking height and moisture absorption and libertation process were tested. The tested data were contrasted by using Origin software in order to find the more universal laws which have relation with the moisture absorption and liquid transfer property of yarns, and the tested results could provide reference for developing environment friendly fabrics with good wet comfort. The results show that the yarns blended with pupa protein fibers which are of skin-core structure have good capillary effect. The yarn blended 50% Rousi fibers has the better moisture absorption and liberation property. With the decreasing of Rousi fiber content,the rate of absorption and liberation decreased. Tencel / bast fibers yarns are not better than the yarns having Rousi fibers and pupa protein fibers on capillary effect and moisture absorption and liberation property. Cotton/color cotton yarns have the lowest absorption and liberation rate.

environment friendly fiber; yarn; moisture absoption and liberation; capillary effect

0253- 9721(2013)09- 0034- 05

2013-02-22

2013-06-21

河南省2011科技攻关重点项目(112102310548)

白莉红(1971—)女，副教授，硕士生。主要研究方向为服装材料。E-mail: biaozhun201000@163.com。

TS 114.5

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