兔毛/天丝混纺中空纱针织产品性能研究

张 毅，高园园

(天津工业大学 纺织科学与工程学院，天津 300387)

服装的舒适度取决于织物的各项服用性能，织物的这些性能高度依赖纱线的内部结构。基于对纤维内部结构传输机理的研究，通过改变纱线结构来提高织物的舒适性，其中之一就是对中空纱的研究。兔毛纤维作为一种天然的中空纤维，特殊的髓腔结构使其具有良好的服用性能[1-2]，但兔毛纤维也存在一定缺点，如卷曲少、可纺性差，加工及使用时容易掉毛、强力低、静电大等，这些问题是抑制其产品开发的瓶颈[3]。近年来，在兔毛纤维结构、纱线结构、热性能、保暖性、缩绒性等方面的研究为其应用提供了依据[4-5]。赵华等[6]探索粗纺高比例兔毛纱的生产工艺，张光旭等[7]对保暖用中空、多孔纱线及其性能的进行了相关研究，杨卫珍等[8]对兔毛纤维结构和性能进行深入探索，为研究开发新型兔毛/天丝混纺织物提供了可行依据。本文将在已有研究的基础上，根据兔毛的性能，进一步研究兔毛/天丝混纺纱工艺，解决兔毛/天丝混纺纱中存在的问题，研究以维纶(PVA)作为伴纺纺制的兔毛/天丝混纺中空纱针织产品的保暖性、透气性、透湿性与芯纱(PVA)含量的关系，比较退维后纱线中空结构对织物性能的影响，以开发出轻质保暖的针织产品[9-10]。

1 试验部分

1.1 材 料

以兔毛/天丝70/30混纺作外包纱线，PVA作芯纱纺制纱线，纱线规格如表1所示，芯纱含量为PVA占整个混纺纱的含量(下同)。

表1 纱线规格

1.2 设 备

QJF-210圆筒针织机(杭州长河钱江针织机械厂)，YG(B)461D-II型数字式织物透气量仪(温州大荣纺织仪器有限公司)，LFY-216透湿量测定仪(山东省纺织科学研究院),ASTM平板式织物保暖测试仪(日本大荣科学精器制作所)。

1.3 工艺流程

针织物设计：纬平组织，行高210 mm，针数300针。

针织工艺：针织→退维→整理→皂洗→熨烫。

1.4 织物性能测试

1.4.1 透气性

使用 YG461 型织物透气仪，根据GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》进行测试。实验参数为压力差100 Pa、喷嘴号数8。测试条件为温度(20±3)℃，相对湿度65%±3%。

1.4.2 透湿性

使用LFY-216透湿量测定仪，采用正杯法，根据GB/T 1270.4—2009《纺织品 织物透湿性的测定》进行测试。测试条件为温度(25±2)℃，相对湿度20%±2%。

1.4.3 保暖性

使用ASTM平板式织物保暖测试仪，根据 GB 11048—89《纺织品保温性能试验方法》进行测试。实验参数为试样尺寸30 cm×30 cm，实验条件为温度(20±0.2)℃，湿度65%±2%。

2 结果与讨论

2.1 兔毛/天丝混纺中空纱针织产品透气性

分别对退维前后兔毛/天丝混纺针织物的透气性进行了测试，透气率测试结果如图1所示。

图1 兔毛/天丝混纺中空纱针织产品透气率

由图1可以看出：中空纱织物透气性比包芯纱织物透气性好，这是因为退维后除去了水溶性维纶芯纱[11-12]，导致织物变薄、织物内孔隙率增加，从而增加了织物透气性。通过比较不同芯纱含量织物的透气性可以看出：包芯纱织物在芯纱含量为20%的时候透气性最大、芯纱含量为25%时织物的透气性最小，芯纱含量大于25%后，织物的透气性又开始增加。这是由于芯纱含量的比例越小，对外层纤维透气性的影响就越小，当芯纱含量过大，外包纤维包覆不完全会使芯纱透过外包纤维，使外包纤维的空隙增加，从而增加透气性。

对于中空纱织物来说，理论上纱线中空体积越大透气性越好，但是一旦芯纱含量超出一定范围，中空体积过大，中空纱线就会坍缩变形[13]，纱线变扁导致中空纱的中空体积受到影响，会使织物收缩，导致织物的纱线间孔隙减小，织物透气性降低。如图1退维后曲线所示，芯纱含量在一定范围内，透气性会随着芯纱含量的增加而增加，超过一定范围，透气性开始下降。从图1可以看出，芯纱含量为25%的织物透气性大于芯纱含量为20%的织物，且具有较好的透气性；芯纱含量超过25%后织物透气性逐渐降低。

2.2 兔毛/天丝混纺中空纱针织产品透湿性

分别测试退维前后兔毛/天丝混纺针织物的透湿性，芯纱含量影响织物的透湿性能，透湿率见图2。

图2 兔毛/天丝混纺中空针织产品透湿率

如图2所示，退维前多孔纱织物的透湿性低于退维后的中空纱织物的透湿性，这是因为退维前中空纱织物具有较为紧密的织物结构，减少了空气的空间，延迟了扩散过程，空气具有比纤维材料高得多的水分扩散系数[14]。退维后，将PVA纤维去除，使混纺纱线具有空心结构，可以储存更多的空气，导致中空纱线织物的透湿性增加。

从图2还可以看出，退维前随着芯纱含量的增加，中空纱织物的透湿性逐渐降低。这是因为中空纱外包纱线的牵伸是相同的，所以芯纱含量高的纱线体积也会增大，透湿性逐渐降低。退维后织物的透湿性在一定范围随着芯纱含量的上升，透湿性能增加，芯纱含量越大，退维后所形成的中空结构越明显，但超过一定芯纱含量，透湿性能会降低，这是由于芯纱含量过大会破坏中空结构，纱线为包缠纱，退维后纱线条干不均，影响透湿性能的传递，导致织物导湿性能降低，所以退维后不同芯纱含量纱线透湿性大小为：芯纱含量25%>芯纱含量20%>芯纱含量29%。

2.3 兔毛/天丝混纺中空纱针织产品保暖性

服装保暖性主要以克罗值大小来评定,克罗值是指室温21 ℃，相对湿度50%以下，气流不超过0.1 m/s(无风)条件下，试穿者静坐不动，感觉舒适并维持其体表平均温度为33 ℃时，所穿衣服的保温值为1克罗值，克罗值越大，织物保温性越好[15]。兔毛/天丝混纺中空纱针织产品保暖性能如图3所示。

图3 兔毛/天丝混纺中空纱针织产品保暖性能

由图3可以看出，中空纱织物(退维后)比包芯纱织物(退维前)的克罗值更高，保暖性更好。这是由于中空纱织物除去了导热系数较高的维纶纤维，并且具有包芯纱所不具有的中空结构，空气可以静止在纱线的中空结构中，使热量长时间维持在织物中，同时退维后，溶胀的维纶大分子在纱线内部和水分子共同作用，使纱线结构疏松，孔隙率增加。但是通过观察芯纱含量对保暖性和克罗值的影响发现，随着芯纱含量的增大，保暖率和克罗值逐渐降低。对包芯纱织物(退维前织物)来说，芯纱含量的增大，导热系数高的维纶纤维会直接降低织物的保暖性。对于中空纱织物(退维后织物)来说，保暖率和克罗值的降低是因为在芯纱含量大于20%后，纱线中空体积过大，纤维间排列不紧密，纱线结构不稳定，容易受到外力的影响，导致空气在中空结构中处于流动的状态，这会加快热量的散失，并且由于中空体积的增大，中空结构容易被压扁变形坍缩，使空气量减少，从而使织物的保暖性下降。故芯纱含量在20%左右可以获得较为良好的保暖性。

3 结束语

本文探究了芯纱含量对兔毛/天丝混纺中空纱织物透气性、透湿性和保暖性的影响，得出：在芯纱含量相同的条件下，PVA溶解后的中空纱织物较PVA溶解前的织物透气、透湿、保暖性均有所提高，对芯纱含量在20%～25%时，中空纱线和织物的性能较优异，可以兼顾较好的保暖性、透气性和透湿性。对开发高支轻薄保暖性内衣产品具有重要的借鉴意义。