绢丝/壳聚糖混纺织物的服用性能

朱　曼，潘志娟,2，汪吉艮，赵瑞芝

(1.苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021； 2.现代丝绸国家工程实验室，江苏 苏州 215123；3.江苏大生集团有限公司，江苏 南通 226002)



绢丝/壳聚糖混纺织物的服用性能

朱曼1，潘志娟1,2，汪吉艮3，赵瑞芝3

(1.苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021； 2.现代丝绸国家工程实验室，江苏 苏州 215123；3.江苏大生集团有限公司，江苏 南通 226002)

摘要:用绢纺工艺将绢丝与壳聚糖纤维进行混纺，制成三种混纺比的绢丝/壳聚糖混纺纱，混纺比分别为90：10、80：20、70：30，以绢丝/壳聚糖混纺纱及纯绢丝为经纬纱设计加工了具有不同壳聚糖纤维质量分数的16块织物，测试与分析了试样的透气性、抗起毛起球性、折皱回复性及悬垂性等服用性能。结果表明，壳聚糖纤维对绢纺织物的服用性能有良好的改善作用，与纯绢丝织物相比，绢丝/壳聚糖混纺织物的透气性、抗起毛起球性、折皱回复性更好，但悬垂性较差。

关键词:壳聚糖纤维；混纺纱；绢纺织物；服用性能

甲壳素是一种天然氨基多糖高分子物质，化学结构与蛋白质纤维类似，是目前世界上唯一阳离子型的天然聚合物，其储量巨大，存在于各种甲壳类动物的外壳及菌类、藻类等微生物的细胞壁中。由于甲壳素具有相容性好、抗癌、抑制癌细胞转移、提高人体免疫力、护肝解毒等功能，使其在医学、纺织、食品等领域有广泛的用途。壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基的产物，是一种可降解的环保型物质，具有一定的抗菌抑菌及可纺性。海斯摩尔纤维是以阿拉斯加深海雪蟹壳为原料，利用壳聚糖溶液良好的成丝性能，通过湿法纺丝而制成，是壳聚糖的深加工产品，属于抗菌功能性纤维[1-2]。

目前，国内对壳聚糖纤维与天然纤维、再生纤维素纤维等进行复合面料的开发做了大量研究。在壳聚糖混纺纱的研制与开发上取得了一系列的成果，开发了18.2 tex和14.5 tex壳聚糖/远红外/棉混纺纱[3]、14.6 tex莫代尔/棉/壳聚糖纤维混纺针织纱[4]、14.8 tex×2莫代尔/棉/壳聚糖纤维60/30/10混纺汗布[5]、59/41壳聚糖纤维/腈纶混纺纱[6]、22.22 tex苎麻/壳聚糖纤维55/45抗菌纱线[7]、壳聚糖纤维/莫代尔/精梳棉/黏胶纤维10/30/30/30混纺纱[8]及各种混纺比的壳聚糖纤维/棉混纺纱。山东海斯摩尔生物科技有限公司研发了多种7.28～36 tex纯壳聚糖纤维含量10%～30%的壳聚糖功能纱，这些壳聚糖功能纱主要是与精梳棉、莫代尔、天丝、竹纤维、麻赛尔、芳纶、羊毛、羊绒等纤维混纺而成，这些纱线已用于制织机织、针织面料，用于服装内衣、家纺、文胸、袜子等产品。

本文分别采用83.3×2 dtex绢丝/壳聚糖(90/10、80/20、70/30)混纺纱和相同线密度的纯绢纺纱为经纬纱，试织了15种绢丝/壳聚糖混纺平纹织物，1块纯绢丝平纹织物作为对比试样。测试并分析了织物结构参数和原料构成对绢丝/壳聚糖混纺织物的透气性、抗起毛起球、折皱回复性及悬垂性等服用性能的影响。

1　实　验

1.1材料与仪器

材料：壳聚糖纤维(海斯摩尔生物科技有限公司)，纯绢丝(83.3×2 dtex，嘉兴市华益股份有限公司)，绢丝/壳聚糖(90/10、80/20、70/30)混纺纱(83.3×2 dtex，嘉兴市华益股份有限公司)。

仪器：MEl00型乌斯特条干仪(瑞士乌斯特技术公司)，Y331A型纱线捻度仪(常州纺织仪器厂有限公司)，Y391纱线弹性仪(常州市天祥纺织仪器有限公司)，INSTRON5967型材料试验机(美国英斯特朗公司)，SGA191型单纱整经机(盐城射阳纺机厂)，C/401型剑杆织机(天津隆达有限公司)，M021A型数字式织物透气量仪(美国SDL ATLAS有限公司)，YG401G型织物平磨仪(宁波纺织仪器厂)，DRP-200织物悬垂性风格仪(大荣科学精器制作所)。

1.2壳聚糖纤维相关性能指标

壳聚糖纤维的相关性能指标如表1所示。

表1　壳聚糖纤维的相关性能指标

1.3混纺纱的成纱指标及力学性能

采用MEl00型乌斯特条干仪、Y331A型纱线捻度仪、Y391纱线弹性仪及INSTRON5967型材料试验机分别测定了绢丝/壳聚糖混纺纱及纯绢纺纱的成纱指标、捻度、定伸长弹性回复率及拉伸力学性能，结果如表2和表3所示。

表2　绢丝/壳聚糖纤维混纺纱线的成纱指标及捻度

注：纱线的线密度均为120 Nm/2(83.3 dtex×2)。

表3　绢丝/壳聚糖纤维混纺纱线的力学性能

实验结果表明，混纺纱中壳聚糖纤维的加入，可在一定程度上改善纱线的毛羽，但条干均匀性、纱线的拉伸强度及断裂伸长率稍有下降。织造前可以对经纱进行适当的上浆处理，改善纱线不匀的同时减少织造过程中毛羽的产生，以及提高纱线的强力，从而改善纱线的可织造性。

1.4试样的设计与织造

以纯绢丝和各种混纺比的绢丝/壳聚糖混纺纱分别作为经纬纱试织了16块织物，织物组织为平纹，设计经密和纬密分别为600、260根/10 cm。

为了改善纱线质量，以及减少织造过程中毛羽的产生，用PVA/变性淀粉混合浆料对纱线进行上浆处理，浆料含固率为6%，浆纱过程采用低温控制(浆槽65 ℃，烘房65 ℃)。浆纱后采用SGAl91型单纱整经机进行整经，并用C/401型剑杆织机进行小样织造，幅宽26.7 cm，筘号15，穿入数为4。

1.5试样的后整理与成品结构

坯绸的后整理需要去除经纱上的浆料及绢丝上残留的丝胶，同时为了降低后整理中壳聚糖纤维含量的损失，采用如下整理工艺：整理液组成为精练剂1.5 g/L，30%双氧水3 g/L，硅酸钠2 g/L，碳酸钠2 g/L，氢氧化钠0.6 g/L(调节pH值)[5]；浴比1：40；温度95 ℃；时间40 min。后整理前织物需先用温水浸润，整理后经过四道水洗：第一道水洗温度80～85 ℃，第二、三道水洗温度40～50 ℃，第四道水洗为常温冷水，时间均为10 min[9]。水洗完成后常温下晾干，再用熨斗烫平。

织物成品规格如表4和图1所示，从图1可以看出1#～16#织物的经纬密度基本没有显著性差异，盖覆紧度均介于94%～96%。

表4　各织物的成品规格

注：织物组织均为平纹。

图1　试样的经纬密度和盖覆紧度Fig.1　Threads density and cover tightness of fabric samples

1.6织物的服用性能测试

1)透气性：采用M021A型数字式织物透气量仪，参照GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》，在测试面积为20 cm2，织物两面压差为100 Pa条件下进行测定，每种织物测试10次，结果取平均值。

2)抗起毛起球性：采用YG401G型织物平磨仪(马丁代尔仪)，参照GB/T 4802.2—2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第2部分：改型马丁代尔法》，用羊毛磨料，平磨2 000次，平磨后进行主观评级，每种织物测试3次，取平均值。

3)折皱回复性：参照GB/T 3819—1997《纺织品 织物折痕回复性的测定 回复角法》，采用水平法测试，织物受压负荷为(10±0.5) N，急弹性回复时间(15±1) s，缓弹性回复时间5 min±5 s。每种织物的经纬向分别测试3次取平均值，以经纬向折皱回复角之和表示织物的折皱回复性。

4)悬垂性：采用DRP-200织物悬垂性风格仪，参照GB/T 23329—2009《纺织品 织物悬垂性的测定》，取直径24 cm的圆形试样测试织物的悬垂系数，每种织物测试3次，取平均值。

2　测试结果及分析

2.1透气性

图2所示为织物的透气性测试结果。从图2可以看出，以纯绢丝为经纱的1#～4#织物透气率均在75 mm/s左右，其中3#织物透气性略好。透气性与织物盖覆紧度密切相关，盖覆紧度越小，织物内的孔隙越大，织物透气性越好，3#织物的盖覆紧度略低于1#、2#、4#，故在这四个试样中其透气性最好。

图2　绢丝/壳聚糖混纺织物的透气性Fig.2　Air permeability of spun silk/chitosan blended fabrics

当织物中壳聚糖纤维含量小于10%时，以混纺纱为经纱、纯绢丝为纬纱的5#织物的透气率明显高于1#-4#织物，6#-16#以绢丝/壳聚糖纤维混纺纱为经纱的织物的透气性也均明显好于1#-4#试样，可见织物中混纺纱数量的增加(经密大于纬密)在一定程度上会提高绢丝织物的透气性；当织物中壳聚糖纤维含量大于等于10%而小于20%时，织物的透气率均高于150 mm/s；当织物中壳聚糖纤维含量大于等于20%时，织物的透气率高于175 mm/s。总体而言，5#-16#织物的透气性呈现出缓慢向上递增的趋势，在经纬纱均为混纺纱情况下，织物中壳聚糖纤维含量越高，其透气性越好，且明显优于经纱为纯绢丝、纬纱为混纺纱的织物，以及纯绢丝织物。这是因为气体透过织物主要有两条途径：交织孔隙(与盖覆紧度及纱线质量相关)和纤维间缝隙，在纱线线密度相同及织物盖覆紧度相差不大情况下，影响织物透气性的主要因素就是纤维间缝隙以及纱线质量。绢丝/壳聚糖混纺纱表面的毛羽质量优于纯绢丝，纱线表面的毛羽质量及均匀性越差，形成的阻挡和通道变化越多[10]，故透气性越差，反之则织物的透气性较好。同时壳聚糖纤维几乎无卷曲，纤维间抱合力差，故导致混纺纱中纤维间缝隙大于纯绢丝，纤维间孔隙越大透气性越好。因此，含有混纺纱的织物的透气性优于纯绢丝织物，在经纬均为混纺纱时壳聚糖纤维含量越多，织物的透气性越好。

2.2抗起毛起球性

织物的抗起毛起球性的测定结果如图3所示。1#织物的抗起毛起球性评定等级为3.5;2#-14#织物的抗起毛起球等级均为4；15#、16#织物的抗起毛起球等级为4.5。1#织物为纯绢丝织物，2#-16#织物均为绢丝/壳聚糖混纺织物且15#、16#织物中的壳聚糖纤维含量最高。由此可见，绢丝/壳聚糖混纺织物的抗起毛起球性优于纯绢丝织物，且随着织物中壳聚糖纤维含量的增加，织物的抗起毛起球性能提高。分析认为：首先，绢丝/壳聚糖混纺纱的毛羽明显短于纯绢纺纱，且壳聚糖纤维含量越高毛羽越短，这有利于提高织物的抗起毛起球性；其次，对纱线的弹性回复率的测定结果表明(表3)，绢丝/壳聚糖混纺纱的弹性回复率高于纯绢丝，纱线弹性回复率越高，因织物受摩擦而产生的变形越容易回复，纱线结构不易受到影响，纤维间相应地不容易产生松散，因此织物的起毛起球可得到改善；与此同时，本文所用壳聚糖纤维的回潮率为17.4%，高于丝素纤维的11%，且其质量比电阻也小于丝素[10]，纤维吸湿性好，质量比电阻小，则摩擦过程中不易产生静电，不易使毛羽纠缠成球[11]，有助于提高织物的抗起毛起球性。

图3　绢丝/壳聚糖纤维混纺织物的抗起毛起球性Fig.3　Anti-pilling resistance of spun silk/chitosan fiber blended fabrics

2.3折皱回复性

织物的急弹性和缓弹性回复角的测定结果如图4所示。从图4可以看出，以纯绢丝为经纱的1#-4#织物的折皱回复角略低于以绢丝/壳聚糖混纺纱为经纱的5#-16#织物，其中11#织物的折皱回复角最大，其急弹性和缓弹性折皱回复角分别为212°和282°左右。结构参数相同的条件下，纱线的拉伸弹性和初始模量对织物抗皱性的影响较大，拉伸弹性越好，纱线越易从应变状态回复；初始模量越大，一定外力作用下纱线变形量越小，回复程度越高。纯绢丝和90/10绢丝/壳聚糖混纺纱的弹性回复率较小，90/10、80/20绢丝/壳聚糖混纺纱的初始模量略大于纯绢丝及70/30绢丝/壳聚糖混纺纱，所以综合纱线的两种特性，11#织物的折皱回复性能最好。以绢丝/壳聚糖混纺纱为经纬纱时，能在一定程度上改善纯绢纺织物的折皱回复性。

图4　绢丝/壳聚糖纤维混纺织物的折皱回复性Fig.4　Wrinkle recoverability of spun silk/chitosan fiber blended fabrics

2.4悬垂性

表5所示为织物的悬垂系数测定结果。表5显示，绢丝/壳聚糖混纺织物的悬垂系数均介于43%～52%，大于1#纯绢丝织物，即绢丝/壳聚糖混纺织物的悬垂性差于纯绢丝织物。

织物悬垂性与其刚柔性相关，在纱线规格及织物规格设计均基本相同的情况下，影响织物刚柔性的主要因素为经纬纱的刚度。而纱线的刚度与其初始模量密切正相关，初始模量越大，纱线刚度越大，相应地织物的悬垂性差。纯绢丝纱线的初始模量小于90/10、80/20绢丝/壳聚糖混纺纱，故纯绢丝织物的悬垂性好于含有混纺纱的织物；以混纺纱为经纱、纯绢丝为纬纱的5#、9#、13#织物的悬垂系数也小于经纬纱均为混纺纱的织物。11#织物的悬垂系数最大，这是因为80/20绢丝/壳聚糖混纺纱的初始模量最大，纱线刚度大，故该织物的悬垂性最差。

表5　绢丝/壳聚糖纤维混纺织物的悬垂系数

3　结　论

以绢丝/壳聚糖混纺纱为经纱的织物的透气性、折皱回复性优于以纯绢丝为经纱的织物，且织物中壳聚糖纤维含量高于10%时，这些性能得到明显改善。绢丝/壳聚糖混纺织物的抗起毛起球性优于纯绢丝织物，且织物中壳聚糖含量越高织物的抗起毛起球性越好。但是，绢丝/壳聚糖混纺织物的悬垂性比纯绢丝织物差一些。

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DOI:研究与技术10.3969/j.issn.1001-7003.2016.01.001

收稿日期:2015-06-08; 修回日期:2015-12-11

基金项目:江苏省高校优势学科建设工程二期项目(苏政办发〔2014〕37号)；南通市大生集团纺织新材料协同创新研究院资助项目(CP42014001)

作者简介:朱曼(1989—)，女，硕士研究生，研究方向为新型面料的研究与开发。通信作者：潘志娟，教授，zhjpan@suda.edu.cn。

中图分类号:TS145.6

文献标志码:A

文章编号:1001-7003(2016)01-0001-06引用页码:011101

Wearability of spun silk/chitosan blended fabrics

ZHU Man1,PAN Zhijuan1,2,WANG Jigen3,ZHAO Ruizhi3

(1.College of Textile and Clothing Engineering,Soochow University,Suzhou 215021,China; 2.National Engineering Laboratory for Modern Silk,Suzhou 215123,China; 3.Jiangsu Dasheng Group Co.,Ltd.,Nantong 226002,China)

Abstract:This study prepares spun silk/chitosan blended yarn of three blending ratios,namely 90：10,80：20 and 70：30 through blending of spun silk and chitosan fiber with silk spinning technology,designs and weaves 16 fabrics with different mass fractions of chitosan fiber with spun silk/chitosan blended yarn and pure spun silk as warp and weft and tests and analyzes wearing properties of samples such as air permeability,anti-pilling resistance,wrinkle recoverability and draping.The result shows chitosan fiber can well improve the wearability of spun silk fabrics; compared to pure spun silk fabrics,spun silk/chitosan blended fabrics have better air permeability,anti-pilling resistance and wrinkle recoverability but poorer draping.

Key words:chitosan fiber; blended yarn; spun silk fabric; wearability