冰爽型防紫外涤纶针织面料的原料设计

张海霞， 张喜昌

(河南工程学院 纺织学院，郑州 450007)



设计与产品

冰爽型防紫外涤纶针织面料的原料设计

张海霞， 张喜昌

(河南工程学院 纺织学院，郑州 450007)

摘要:选择涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维、吸湿排汗涤纶纤维设计开发冰爽型防紫外涤纶针织面料。首先测试分析三种纤维的拉伸性能、摩擦性能和回潮率，在此基础上采用L9(34)正交表，通过改变三种纤维的原料组成设计9种试验方案，并在提花大圆机上完成试样的编织。测试试样的保温率、紫外线防护系数和透湿量，通过直观分析和方差分析可知，原料组成对冰爽型防紫外涤纶针织面料的主要性能影响显著，涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维的较优原料组成为50/25/25。

关键词:针织物；涤纶凉爽纤维；防紫外涤纶纤维；吸湿排汗涤纶纤维；原料设计

随着生活水平的不断提高和保健意识的逐步增强，冰爽舒适兼具防紫外功能的纺织品越来越受到消费者青睐[1-2]。通常所说的面料冰爽感一般是指在高温、高湿气候条件下，因面料具有良好的导热、透湿、透气性能而给人体皮肤带来的冰爽、干燥的感觉[3-4]。涤纶凉爽纤维是以涤纶为载体，将云母矿石经过特殊工艺处理，以细微的颗粒形式添加到纤维纺丝液中，促使云母矿石颗粒均匀分散在纤维中，利用云母天然的层状结构和导热与含水双重功效，制成的一种新型降温散热纤维[5-6]。本文选用涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维，进行不同的原料组成设计并编织得到具有复合功能的冰爽型吸湿透气防紫外针织面料，对其保温性能、透湿性能、防紫外性能进行测试与分析，得到较优原料组成，为进一步开发冰爽型多功能涤纶针织产品提供借鉴。

1　原料及其基本性能

1.1纤维原料

采用规格均为8.3 tex/72 f(75 D/72 f)的涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维、吸湿排汗涤纶纤维进行试验样品的试制。为了进一步了解3种功能性纤维的织造特性，分别测试了3种纤维的基本性能并与同规格的普通涤纶纤维进行对比分析。

1.2纤维性能测试

纤维拉伸性能：采用YG 061型电子单纱强力仪(莱州市电子仪器有限公司)进行测试，夹持距离500 mm，拉伸速度500 mm/min，预加张力按0.5 cN/tex计算，每种纤维测试30次。

纤维摩擦性能：采用Y 731D型抱合力机(温州方圆仪器有限公司)进行测试，转动圆盘的转速为120 r/min，绕丝根数为20根。测定经上下摩擦片每摩擦10次后出现6 mm以上长度开裂的根数，直到发现有10根以上的纤维出现6 mm以上的开裂时，试验终止，记录最终的摩擦次数。

纤维回潮率：采用YG 747型通风式快速八篮烘箱(南通宏大实验仪器有限公司)进行测试，每种纤维取50 g，烘箱温度105 ℃。

1.3纤维测试结果

涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维、吸湿排汗涤纶纤维和普通涤纶纤维的拉伸性能、耐磨性能、回潮率测试结果见表1。

表1　纤维的基本性能

由表1可知，涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维的断裂强力均小于同规格的普通涤纶纤维，生产过程中应注意控制上机张力，避免断头影响生产效率。4种纤维的摩擦次数基本相同，说明它们的摩擦抱合性能比较接近。涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维的回潮率略大于普通涤纶纤维，但总体来看，4种纤维的回潮率均较低，生产过程中易产生静电，应注意防范。

2　试验方案与试样准备

2.1试验方案

因试样由涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维编织而成，3种纤维的含量只有2个为独立因素，因此本试验选用涤纶凉爽纤维和防紫外涤纶纤维含量作为主要因素。分别选择3个水平，进行2因子3水平正交试验，因素水平表见表2。

表2　正交试验因素水平

试验采用L9(34)正交表，不考虑交互作用，正交试验方案见表3。

表3　正交试验方案

2.2试样准备

2.2.1设备参数

机型：WD/0.8F-SOMJ型提花大圆机(凹凸精密机械有限公司)；机号：24针/25.4 mm；筒径：406.4 mm(16＂)；路数：12 F；总针数：1152枚。

2.2.2组织结构

织物组织采用双罗纹组织。为准确分析织物原料组成对织物性能的影响规律，减少织物组织结构对织物性能测试结果的影响，试样编织时需严格控制工艺条件，保证试样的线圈密度、厚度、平方米质量等结构参数尽量一致。经测试，编织所得9种试样的结构参数见表4。

表4　试样结构参数

2.2.3上机注意事项

根据正交试验设计的9种方案依次进行试样的编织。在编织过程中应注意：纤维筒子要放置整齐，保证3种纤维筒子均匀交替放置，使3种纤维在试样中能够均匀分布；因所用原料为化纤长丝，编织时应注意织针的选用，避免出现因织针损坏所造成的横条、针痕等疵点；调试设备时，压针深度不宜过深，一般控制在0.5～0.8 mm为宜，以防针槽壁把纱线中的纤维割断，影响织物外观；供纱机构必须保证进纱量和张力的均匀性与连续性，在保证正常编织的条件下进纱张力尽可能小，一般控制在3 cN左右，以确保所编织试样的品质；钩纱器必须保持光滑、无毛刺，以有效防止或减少断纱现象的发生；注意保持机台的整洁，要按时清理，减少油针，保持布面整洁[7-8]。

3　正交试验

由于研究对象为冰爽舒适型防紫外针织面料，所以分别测试试样的保温性能、防紫外性能和透湿性能，以全面考察原料组成对织物主要性能的影响。

3.1织物性能测试

保温性能：采用YG 606型平板式保温仪(常州市第二纺织机械厂)进行测试，具体操作方法参照GB/T 11048—1989《纺织品 保温性能试验方法》。

防紫外性能：采用HB 902型防紫外线透过测试仪(温州方圆仪器有限公司)进行测试，具体操作方法参照GB/T 18830—2009《纺织品 防紫外线性能的评定》。

透湿性能：采用YG 501D型透湿试验箱(温州方圆仪器有限公司)进行测试，具体操作方法参照GB/T 12704.1—2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》。

环境温度22 ℃，相对湿度65%。

3.2结果与分析

试样保温性能指标选用保温率，防紫外性能指标选用紫外线防护系数，透湿性能指标选用透湿量。由于试样为冰爽舒适型防紫外产品，因此以保温率愈小愈好，紫外线防护系数和透湿量愈大愈好进行分析。正交试验直观分析结果见表5。

表5　正交试验直观分析

续表5

由表5可知，影响试样保温性能的主要因素是涤纶凉爽纤维，次要因素是防紫外涤纶纤维；影响试样防紫外性能的主要因素是防紫外涤纶纤维，次要因素是涤纶凉爽纤维；影响试样透湿性能的主要因素是涤纶凉爽纤维，次要因素是防紫外涤纶纤维。对于3个性能指标而言，不同因素的影响程度不同，不同指标所对应的较优方案也不一样，可通过综合平衡法得到综合的较优方案。

因素A(涤纶凉爽纤维)：对于保温性能和透湿性能，均是A3最好，并且对于保温性能和透湿性能又是主要因素，应重点考虑；对防紫外性能而言则是次要因素，并且影响程度不大。因此根据多数倾向和因素对不同指标的重要程度，选取A3。

因素B(防紫外涤纶纤维)：对于防紫外性能是主要因素，B1最好，但此时保温率最大、透湿量最小，说明此时的保温性能和透湿性能较差；B3的保温性能和透湿性能最好，但此时的防紫外性能最差；B2的保温性能、防紫外性能和透湿性能都较好，因此选取B2。

综合上述分析，最优方案为：A3B2，即涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维含量分别为50%、25%、25%(即50/25/25)。

为了进一步了解各因素对试样保温性能、防紫外性能、透湿性能影响的显著性，对试验结果进行了方差分析，结果见表6。

表6　方差分析

注：F0.05(2,8)=4.46，F0.01(2,8)=8.35；表中符号**表示影响极显著，*表示影响显著，—表示影响不显著。

由表6可知，除了涤纶凉爽纤维含量对紫外线防护系数影响不显著外，原料组成对冰爽型防紫外涤纶针织面料的保温率、紫外线防护系数、透湿量均存在极显著影响。

极差分析、因素效应分析和方差分析结果一致，最优方案均为正交试验设计9组方案中的第8组，即涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维含量为50/25/25，此时试样保温率为1.796%，紫外线防护系数为27.3，透湿量为306.714 g/(m2·h)。

4　结　论

1)与普通涤纶纤维相比，涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维的断裂强力较小，摩擦抱合性能相近，回潮率略大但吸湿能力总体仍较差。可采用与普通涤纶纤维相似的编织工艺，但生产过程中应注意控制上机张力，并采取有效措施减少静电现象。

2)通过正交试验设计与分析可知，原料组成对冰爽舒适型防紫外涤纶针织面料的保温性能、防紫外性能和透湿性能影响显著。通过综合平衡法可得到涤纶凉爽纤维、防紫外涤纶纤维和吸湿排汗涤纶纤维的较优原料组成为50/25/25。

参考文献：

[1]丛洪莲,李秀丽.功能性针织面料的开发与应用[J].纺织导报,2010(9):24-32.

CONG Honglian, LI Xiuli. R&D and application of functional knitted fabrics[J]. China Textile Leader,2010(9):24-32.

[2]方芳,李艳清,李秀敏,等.改性涤纶织物的凉爽性能研究[J].丝绸,2012,49(9):30-34.

FANG Fang, LI Yanqing, LI Xiumin, et al. Study on the coolness property of modified polyester fabrics[J]. Journal of Silk,2012,49(9):30-34.

[3]HONG C J, KIM J B. A study of comfort performance in cotton and polyester blended fabrics Ⅰ: vertical wicking behavior[J]. Fibers and Polymers,2007,8(2):218-224.

[4]CHIDAMBARAM P, GOVINDAN R. Effect of blend ratio, loop length, and yarn linear density on thermal comfort properties of single jersey knitted fabrics[J]. International Journal of Thermophysics,2013,34(1):113-121.

[5]魏洋.新型降温散热纤维-云母冰凉纤维[J].聚酯工业,2011,24(6):9-11.

WEI Yang. A new cooling heat dissipation fiber-cooling-mica fiber[J]. Polyester Industry,2011,24(6):9-11.

[6]刘变侠,孟家光,冯晓婷.云母纤维针织面料的服用性能与综合评价[J].针织工业,2013(3):20-22.

LIU Bianxia, MENG Jiaguang, FENG Xiaoting. An analysis on the wearing properties of mica fiber knitted fabric and the comprehensive evaluation[J]. Knitting Industries,2013(3):20-22.

[7]魏赛男,刘智,姚继明,等.采用云母纤维开发冰凉型提花针织面料[J].针织工业,2014(3):11-12.

WEI Sainan, LIU Zhi, YAO Jiming, et al. Development of jacquard knitted cool fabric by using mica fiber[J]. Knitting Industries,2014(3):11-12.

[8]卢华山,张军英,阴建华,等.吸湿排汗仿真丝高弹针织面料的开发[J].丝绸,2010(9):30-33.

LU Huashan, ZHANG Junying, YIN Jianhua, et al. Development of knitted elastic imitated silk fabric with moisture absorption and sweat exhaust property[J]. Journal of Silk,2010(9):30-33.

DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.06.009

收稿日期:2015-12-11; 修回日期: 2016-05-09

基金项目:河南省科技攻关计划项目(142102210399)；河南省高校科技创新团队支持计划项目(13IRTSTHN024)

作者简介:张海霞(1971—)，女，教授，博士，主要从事纺织新材料新产品的研发。

中图分类号:TS184.1

文献标志码:A

文章编号:1001-7003(2016)06-0049-05引用页码: 061201

Material design of ice type anti-UV polyester knitted fabric

ZHANG Haixia, ZHANG Xichang

(College of Textiles, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 450007, China)

Abstract:Cool polyester fiber, anti-UV polyester fiber and wicking polyester fiber were chosen to design and develop the ice type anti-UV polyester knitted fabric. The tensile property, friction property and moisture regain of three kinds of fibers were tested and analyzed first of all. On this basis, L9(34) orthogonal table was used to design nine kinds of experimental schemes by changing the material composition of three kinds of fibers. The fabric samples were knitted on the jacquard circular knitting machine. The heat retention rate, ultraviolet protection factor and moisture transmission amount of the samples were tested. Through the intuitive analysis and variance analysis, we can get a conclusion that the material composition has significant influence on main properties of ice type anti-UV polyester knitted fabrics. The optimal material composition of cool polyester fiber, anti-UV polyester fiber and wicking polyester fiber is 50/25/25.

Key words:knitted fabric; cool polyester fiber; anti-UV polyester fiber; wicking polyester fiber; material design