棉/中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

　，，邢莉，，　

(江苏工程职业技术学院, a.纺染工程学院；b.江苏省先进纺织工程技术中心，江苏南通　226001)

尼龙长丝在纺织产品开发中已有很多应用，有加工为凉感尼龙长丝制取针织物[1]、有单独使用尼龙长丝制取轻质高密织物[2]、有与棉竹节纱交织制取府绸[3]、也有以其做芯丝外包短纤纺成包芯纱制取织物[4-5]，但是将中空尼龙长丝作为芯丝纺制棉/中空尼龙长丝包芯纱，再进行产品开发并对性能进行研究的报道较少。

基于开发一种具有吸声特性复合型纺织新产品的需要，设计纺制了线密度14.5 tex、捻系数300的棉/中空尼龙长丝包芯纱，以该纱为基础制取了一种机织物，对机织物的吸声性能以及影响织物实际使用的透气、弯曲、撕破、热阻等性能进行了测试和分析，为后续进一步深入进行系列化产品开发和性能研究奠定基础。

1　纱线基本性能

纺制棉/中空尼龙长丝包芯纱(下文简称包芯纱)所用的中空尼龙长丝牌号为28T12-2H9B，中空度25%，由日本东丽株式会社生产，规格为2.8 tex/12根，其断裂强度经测试为46.3 cN/tex，断裂伸长率为31.9%。图1和图2分别为所用长丝和包芯纱的横截面形态。在研究中为了对比，同期纺制了设计线密度14.5 tex、捻系数为340的纯棉纱。表1为所纺两种纱的基本性能。

图1　中空尼龙长丝横截面切片(×1 000)

图2　包芯纱横截面切片(×1 000)

项目14.5 tex包芯纱(织物1)14.5 tex纯棉纱(织物2)实际线密度/tex15.1514.64单纱断裂强度/(cN·tex-1)13.013.6单纱断裂伸长率/%6.25.1实际捻度/(捻·(10 cm)-1)74.686.2实际捻系数290330

2　织物设计与试织

织物采用平纹组织，经纬密度394×315根/10 cm，幅宽40 cm，在南通三思机电科技有限公司生产的Y300S型自动剑杆织样机上织造而成，分别织造了经纬纱均采用包芯纱的织物1和经纬纱均采用纯棉纱用以对比的织物2。下机后的织物1实际经纬密度为382×345根/10 cm，织物2实际经纬密度为388×346根/10 cm。

3　测试与分析

3.1　织物性能测试

图3为吸声性能测试示意图，测试所用SW230系列阻抗管为北京声望声电技术有限公司生产。对所制取的织物进行了吸声性能测试，依据标准GB/T 18696.2—2002《声学 阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量 第2部分 传递函数法》进行，测试时将织物裁剪为直径8 cm的圆形试样。

图3　阻抗管测试吸声系数示意

表2为织物撕破、透气、弯曲、热阻性能测试依据的标准、所用测试设备及裁剪尺寸。此外还测试了织物的平方米质量，纯棉织物为124.3 g/m2，中空织物为128.6 g/m2。

表2　织物性能测试要求

3.2　结果分析

3.2.1吸声性能分析

图4为织物的吸声性能测试结果，从图4中可以看出由纯棉纱制取的织物2具有一定的吸声性能，吸声系数大于0.2的有效频率范围为2 300～2 500 Hz[6]，在该范围内各点的平均吸声系数为0.241，并在2 500 Hz处吸声系数达到峰值为0.286。这是由于棉纤维本身为中空结构，含有一定静止空气，因此织物2基于所含静止空气的摩擦和黏滞作用，空气与纤维之间的振动摩擦作用，以及纱线之间、纤维之间的振动摩擦作用耗能而具有一定的吸声性能。

由包芯纱制取的织物1其吸声性能自1 000 Hz起开始优于织物2，有效频率范围为1 900～2 500 Hz，在该范围内各点的平均吸声系数为0.262，并在2 500 Hz处吸声系数达到峰值为0.339，表明织物1相比织物2具有更优的吸声特性。

图4　织物吸声性能

对于图4中织物1呈现出优于织物2的吸声性能，结合图1、图2横截面切片以及表1中纱线的实际加捻情况，认为这是由于采取较低捻度设计使得作为包芯纱芯丝的中空尼龙长丝其中空结构很好的保持，因此所含静止空气多于纯棉纱，同时包芯纱的结构相对纯棉纱松散，使得纱线本身纤维相互之间存有较多的空隙也含有更多的静止空气。在入射声波的激发作用下，织物1所含静止空气总体更多，空气的摩擦、粘滞作用及空气与纤维之间的振动摩擦作用更强，能耗散更多声波能量，且相对松散的纱线结构也有利于更好的引起振动摩擦而耗能吸声，由此将入射声波能量更多的耗散转换为热能，同时织物1中尼龙长丝的导热系数高，能很好的将热能传导耗散，综合之下织物1的吸声性能相比织物2有很大的改善[7-8]。

3.2.2其他性能分析

表3为织物的撕破、弯曲、透气及热阻性能。通过表3中的数据可知织物1的撕破强力优于织物2，根据上文对织物设计与试织的描述，结合表1中的纱线数据认为这可能是由于织物1所用的包芯纱断裂伸长率大于纯棉纱，加之包芯纱中的中空尼龙长丝弹性好表面光滑使得纱线之间摩擦阻力减小，在受到摆锤冲击时，瞬时承受外力作用的纱线根数相对越多，同时所用包芯纱的芯丝断裂强度高达46.3 cN/tex，因此虽然包芯纱的拉伸断裂强度略低于纯棉纱，但织物1的撕破强力反而高于织物2[9-10]。对于织物1的撕破强力也有待于在后续进一步做系统性的研究和分析。

表3　织物的撕破、弯曲、透气的热阻性能

从表3中的织物弯曲性能数据，可知织物1的经纬向弯曲长度、抗弯刚度均小于织物2，这是织物1纱线芯丝为柔软的中空尼龙的缘故，其弯曲刚度小于棉纤维，再结合表1中纱线的加捻数据，纯棉纱实际加捻的程度也大于包芯纱，由此纯棉纱的刚度大于包芯纱，促使织物2的硬挺度也有增加，织物1相比更加柔软[11-13]。

表3中织物透气性能数据表明织物2透气性优于织物1。根据前述吸声性能的分析，虽然包芯纱的纱线结构相比纯棉纱更为松散，然而这两种织物组织结构设计相同，根据实际的经纬密度及纱线线密度计算织物1的总紧度为79.22%，织物2的总紧度为77.01%，因此织物1的紧度更大使得织物空隙相对较小，同时根据图2纱线横截面切片，织物1中的中空尼龙长丝相比棉纤维的腰圆形其横截面结构更为规整，综合之下导致织物1的透气性相比更差[13-15]。

从表3中的织物热阻数据可以看出织物1小于织物2。虽然织物1中纤维中空结构及松散纱线结构所含的静止空气有助于织物热阻值增加，但是所用的包芯纱芯丝为中空尼龙长丝，其导热系数高，因此总体上织物1热阻还低于织物2，进而能更好的将耗能吸声转换的热能消散，也佐证了前述分析中织物1导热性能更好，有助于改善织物的吸声性能。

4　结　论

相比由纯棉纱制取的织物2，以中空尼龙长丝为芯丝制取的棉/中空尼龙长丝包芯纱制取的织物1具有更优的吸声性能，在2 500 Hz处的吸声系数达到峰值为0.339，其有效频率范围在1 900～2 500 Hz，此范围内平均吸声系数为0.262。同时织物1撕破性能、弯曲性能更优，且相对更低的热阻对改善织物吸声性能有益，透气性相对较差。