竹毛混纺织物成分比与热湿舒适性关系

张 茜，赵世波

(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048)

竹毛混纺织物成分比与热湿舒适性关系

张 茜，赵世波

(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048)

选用6种不同成分比的竹浆/丝光羊毛混纺织物，毛/竹比例为30/70、40/60、50/50、54/46、60/40、70/30。对其进行成分比与热湿舒适性关系探究，最终得到织物最优成分比。分别对织物进行了透气性、透湿性和热阻测试，结果表明：丝光羊毛含量越多，织物的透气性越差，透湿性和导热性呈增加趋势。通过综合评估得出，当丝光羊毛含量在45%～50%时，该混纺织物具有最优的热湿舒适性。

竹浆/丝光羊毛混纺织物成分比 织物热湿舒适性 热阻 透湿性 透气性

0 前言

竹浆纤维是即粘胶纤维之后迅速发展起来的一种再生纤维素纤维，其原料丰富，来源于竹子，竹子的生存能力强，生长周期短，抗菌抑菌等优势促使竹浆纤维得到了较为广泛的应用[1]。竹浆纤维的吸湿排汗性、热湿舒适性、抗菌抑菌性、防紫外线性等优良特性得到了广大消费者的青睐[2-3]。众多相关学者对竹浆纤维的混纺工艺及混纺产品做了诸多研究。目前，以竹浆纤维为基本原料的产品在服用、装饰用及产业用领域均得到了较为广泛的应用。

羊毛纤维属于天然蛋白质纤维，具有自然卷曲和固定方向的鳞片层。羊毛的这一特性导致了洗涤的易收缩性及起毛起球性。为了减小或避免这一缺点，人们选用化学方法将羊毛的鳞片层破坏，使其纤维表面光滑平整，称为丝光羊毛[4-5]。丝光羊毛相对于普通羊毛而言，可机洗，纤维更加柔软，但强力和伸长有所降低[6]。传统的羊毛仅应用于秋冬季的厚重面料。随着新技术的不断涌现，羊毛也在逐步向轻薄型贴身穿服用面料进军[7]。

混纺织物的开发可以赋予织物本身更多的功能。随着生活水平的提高，人们对织物舒适性的要求也越来越高。热湿舒适性是指通过织物的热—湿传递作用，使人体在变化的环境中能获得舒适满意的感觉。具体包括织物的热传递性能和湿传递性能[8-9]。织物透气性是指织物两面存在压差的情况下,织物透过空气的性能。即织物两面在规定的压差下,单位时间内流过织物单位面积的空气体积,单位为L/mm2·s。因为压差是空气赖以流动的必要条件,只有在被测织物两面保持一定的压差,才能在织物中产生空气流动[10]。织物的透湿性主要取决于测试中水蒸气在标准环境中蒸发并透过织物的量[11]。热阻即试样两面的温差与垂直通过试样的单位面积热流量之比。它表示纺织品处于稳定的温度梯度的条件下，通过规定面积的干热流量[12]。

本文综合考虑夏季服用衬衫面料的各项性能，选用竹浆纤维和丝光羊毛纤维混纺，不仅具备了竹浆纤维优良的的吸湿排汗性、热湿舒适性、抗菌抑菌性、防紫外线性，同时又增加了织物的弹性恢复性，高吸湿性等。在纺纱过程中，共设计生产了3种混纺比的竹毛混纺纱，分别为30/70,50/50,70/30。通过织造过程进行多组分交织，得到不同成分比的织物，最后，对织物进行热湿舒适性测试，并分析成分比对舒适性的影响。

1 实验部分

1.1 实验材料及仪器设备

主要实验材料：不同成分比的竹浆/丝光羊毛混纺机织布样(自制)；三级水若干。

主要仪器设备如表1所示：

表1 主要仪器设备

1.2 织物成分比计算

为了研究织物中丝光羊毛和竹浆纤维的成分比对织物热湿舒适性能的影响，将3种混纺比的纱线进行纯织和交织，设计了一系列丝光羊毛和竹浆纤维的成分比。并通过计算织物10cm×10cm面积内丝光羊毛和竹浆纤维的含量，得到织物的成分比：

(1)

(2)

W总=W毛+W竹

(3)

(4)

本试验所选布样组织为平纹地小提花组织。根据公式(1)到(4)计算得出布样的成分含量比如表2所示：

表2 布样成分比

1#表示纱线的毛竹混纺比为30/70；2#表示纱线的毛竹混纺比为50/50；3#表示纱线的毛竹混纺比为70/30。

1.3 性能测试

1.3.1 透气性

(1)原理：在规定的压差条件(100Pa)下，测定一定时间内垂直通过试样给定面积(20cm2)的气流流量，计算出透气率(mm/s)。

(2)根据标准GB/T5453-1997《纺织品 织物透气性的测定》进行测试。试样压差(Pa/mmH2O)为100；透气率设定为20，布样面积为20cm2，喷嘴号需要根据布样的透气性范围和仪器的“D”“U”提示进行更换调试。本实验多数布样需要的喷嘴号为4#。每组样品测10次，取平均值。

(3)实验方法：①从测试织物上剪取至少25cm×25cm尺寸的试样，应保证试样具有代表性，且无破损和受潮；②接通电源，在仪器面板上进行参数设定。将测试项目选为透气率，测试压差设定为100Pa，喷嘴直径设定为正在使用的直径。对于不同的织物，织物的透气性越好，所选用喷嘴的口径也越大，测试时可按织物透气性的资料或经验估计来选用喷嘴；③将准备好的试样自然放在选好的定值圈上，放好后压下试样压紧手柄，使压紧圈压紧试样；④测试时如果仪器发出持续“嘟嘟”声，表示喷嘴直径选用不合适，按提示进行更换，直至合适为止；⑤测试完成，记录数据，每块织物进行10次试验并求平均值。

1.3.2 透湿性

(1)原理：把盛有一定温度三级水并封以织物试样的透湿杯放置在规定温度(38℃)和湿度(50%)的密封环境中，根据一定时间(2小时)内透湿杯质量的变化计算出试样的透湿率、透湿度和透湿系数。

(2)根据标准GB/T12704.2-2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第二部分：蒸发法》进行测试。温度：38℃，湿度为48%，空气流速：0.5m/s,气压：967.4mbar。透湿率MVT是指在试样两面保持规定的温湿度条件下，规定时间内垂直通过单位面积试样的水蒸气质量，以克每平方米小时[g/(m2·24h)]为单位。

(3)实验方法：①在每个样品上剪取3块有代表性的试样，试样直径为70mm；②用量筒取三级水34ml，注入洁净干燥的透湿杯内，使水面距试样下表面10mm左右；③将试样测试面朝下放置在透湿杯上，装上垫圈和压环，旋上螺帽；④将透湿杯水平放入实验箱内，避免将水沾到试样表面；⑤关闭测试箱，仪器自动进行测试倒计时，每小时称重一次，共称重两次，每种布样测试3个，取平均值。

1.3.3 热阻值

(1)原理：热阻的干热流量可能由传导、对流、辐射中的一种或多种形式传递。试样覆盖于电热试验板上，试验板及其周围都能保持相同的恒温，以使电热试验板的热量只能通过试样散失；调湿的空气可平行于试样上表面流动。在试验条件达到稳态后，测定通过试样的热流量来计算试样的热阻。本试验中描述的方法是通过从测定试样加上空气层的热阻值中减去试验仪器表面空气层的热阻值得出所测材料的热阻值R，两次测定均在相同的条件下进行。

(2)根据标准GB/T 11048《纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定》进行测试。

(3)实验方法：开启电源后，显示设置面板，供设计气候室的温度与湿度。热阻测试时，气候室的温度为20℃，湿度为65%。①测试的顺序为：冷机预热——热阻参数设置——热阻空板试验——热阻试验；②冷机预热：开启电源后需整机预热45min，在测试板上加一块中等厚度的织物，待测试板到35℃，将织物取出。再观察加热板温度与底板温度到35.2℃左右，完成冷机预热，即可将测试试样(或标样)放入测试台。③热阻参数设置：按照标准要求进行设置即20℃，湿度为65%。④热阻空板试验：不放测试样的情况下对温度梯度下的热阻进行测量。

(4)参数计算：

热导率：

K=10-3·d/Rct

(1-5)

其中d是按GB/T 3820测定的厚度。本文布样的平均厚度为0.73mm。

2 结果与讨论

2.1 热湿舒适性测试结果

本文针对热湿舒适性中的诸多影响因素，综合竹浆/丝光羊毛混纺织物的实际应用进行因素筛选，最终决定选取测试织物透气性、透湿性和热阻作为热湿舒适性的评价指标。对6种不同成分比的小提花布样进行以上三项性能测试，结果如表3所示：

表3 织物热湿舒适性测试结果

从1到6丝光羊毛的含量逐步增加，竹浆纤维的含量依次递减。因此，由表3可知，织物的透气率随着丝光羊毛含量的增加而减小，说明竹浆纤维相对于丝光羊毛纤维而言具有更好的透气性。从透湿率的数据观察可得到，丝光羊毛含量越多，织物的透湿性越好，丝光羊毛良好的透湿性加上竹浆纤维的吸湿不粘体性可完美结合，改善夏季衬衫的粘体、透肉、明显清晰的汗迹等困扰。织物的热导率随着丝光羊毛含量的增加而增加，但变化并不明显，这一结果打破了纺织专家思维的惯性，一般认为，丝光羊毛多用于秋冬季面料，属于暖性纤维，而竹浆纤维多用于贴身穿的内衣内裤、T恤等夏季面料，属于凉性纤维。上述测试结果推翻了这一传统理论。

2.2 织物成分与热湿舒适性的关系

2.2.1 竹毛混纺织物成分比与透气性的关系

织物的透气性与其组织结构、原材料、织物中经纬纱线间以及纤维间隙的数量与大小,经纬密度、经纬纱线特数、纱线捻度等因素有关，同时还与纤维性质、纱线结构、织物厚度和体积重量等因素有关。本文保证织物厚度、组织结构等变量唯一，仅探究其原料成分比和透气率的关系。图1是不同成分比的织物其透气率的变化情况。

图1 不同成分比的织物其透气量的变化情况

图1清晰地展现了竹浆/丝光羊毛混纺织物不同成分比时其透气率的变化趋势。这一趋势充分说明了丝光羊毛含量的增加会给织物的透气性带来负面影响。

2.2.2 竹毛混纺织物成分比与透湿性的关系

不同成分比的织物其透湿率的变化情况如图2所示：

图2 不同成分比的织物其透湿率的变化情况

从图2中，我们可以看出，丝光羊毛的含量在透湿性中起到了积极的作用。当其含量在40%～50%之间时，透湿率变化缓慢，几乎处于平衡状态。

2.2.3 竹毛混纺织物成分比与热导率的关系

不同成分比的织物其热导率的变化情况如图3所示：

图3 不同成分比的织物其热导率的变化情况

根据图3，可以明显观察出热导率随着羊毛含量的增加而逐步增加。当丝光羊毛含量小于50%时，热导率增加较为缓慢，当丝光羊毛含量大于50%时，热导率变化率增加，呈明显的增大趋势。

2.2.4 织物成分比和热湿舒适性关系的综合分析

综合以上三个图的分析结果并不能选出最优成分比，因此，针对三项性能的实际数值，对其进行标准化处理，使其处于一个数据段范围内，最后，将三项性能数据整合，结果如图4所示：

图4 织物成分比和热湿舒适性关系图

图4中的三条折线分别代表透气率、透湿率和热导率。热导率的变化趋势非常平缓，丝光羊毛含量的变化对其影响不大，在人们接受的范围内。透气率的下降和透湿率的上升出现了交叉点，这一点出现在丝光羊毛含量在40%～50%之间，且较偏近于50%，说明这一点具有较好的综合性能。因此，从4中可以得出：当丝光羊毛含量处于45%～50%时，织物具有最好的综合性能，即热湿舒适性。针对于本试验所选用的布样中，丝光羊毛含量为50%的织物具有最好的热湿舒适性。符合广大消费者对服用面料舒适性的要求，适合批量生产。

3 结论

竹浆/丝光羊毛纤维成分比对其热湿舒适性有很大的影响。随着丝光羊毛含量的增加，织物的透湿率和热导率成上升趋势，透气率逐步降低。通过综合评判得出：当丝光羊毛含量处于45%-50%时，织物具有最好的综合性能，即热湿舒适性。针对于本试验所选用的布样中，丝光羊毛含量为50%的织物具有最好的热湿舒适性。符合广大消费者对服用面料舒适性的要求，适合批量生产。

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Relationship between Component Ratio and Thermal-moisture Comfort of Bamboo/Wool Blended Fabric

ZHANGXi,ZHAOShi-bo

(School of Textile and Materials, Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048)

Six bamboo pulp/mercerized wool blended fabrics with different components ratio were selected, the wool/bamboo ratios were 30/70, 40/60, 50/50, 54/46, 60/40 and 70/30 respectively. The relationship between the composition ratio and thermal-moisture comfort was explored and the optimal fabric component ratio was finally obtained. The tests were conducted on the properties of fabric such as breathability, moisture permeability and heat resistance. The results showed that the more mercerized wool content was, the poorer fabric breathability was, the moisture permeability and thermal conductivity showed upward trend. Through comprehensive evaluation, the conclusion was that the blended fabric had the best thermal-moisture comfort when mercerized wool content was 45%-50%.

components ratio of bamboo pulp/mercerized wool blended fabric thermal-moisture comfort of fabric heat resistance moisture permeability breathability

2016-11-18

张茜(1992-)，女，硕士研究生，研究方向：纺织材料与纺织品设计。

TS101.92

A

1008-5580(2017)01-0099-05