热熔氨纶纤维的服用性能研究

2020-07-02卢琳娜卢麒麟

井冈山大学学报(自然科学版) 2020年2期

陈勤，卢琳娜，卢麒麟，杨繁，周荣

（闽江学院服装与艺术工程学院，福建，福州 350108）

随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对服装的要求越来越高，柔软舒适、高弹合身已成为大众对新的服装面料的追求目标[1-2]。聚氨酯弹性纤维简称氨纶，其英文名为“Spandex”[3]。氨纶不仅具备一般纤维的特征，而且弹性优良，易染色[4-6]，但传统的氨纶产品存在易卷边、脱散、保形性差的问题[7-8]。普通氨纶经热定型处理后变成热熔氨纶，可以解决普通氨纶织物的以上问题[9-11]，所以热熔氨纶的最佳热定型条件的确定至关重要。热熔氨纶即防脱散氨纶、低熔点氨纶，它最常用的纺丝方法为熔纺纺丝和干纺纺丝[11]。含热熔氨纶的织物通常需要在一定温度下进行热定型处理，方可保证其在长期使用过程中尺寸的稳定。普通的氨纶热定形条件一般在190～195℃，锦纶、涤纶等具有良好耐热性纤维所需热定形温度都在195℃以上。而熔纺热熔氨纶的热定型条件在150～170℃，因此热熔氨纶可以与锦纶、涤纶等纤维制成的纱线一起进行高温定型而不破坏锦纶、涤纶的性能[3,12-13]。

热熔氨纶纤维和普通氨纶纤维一样，不单独使用，而是通过和其他纤维混合使用突出热熔氨纶的优异性能[3]。本文通过对比热熔氨纶纤维和普通氨纶纤维的力学性能、线密度、沸水收缩率来对比二者的差异，突出热熔氨纶纤维力学性能更优异，沸水收缩率更小，线密度更小的优点。并将热熔氨纶与涤纶制成包覆纱，在不同条件下对热熔氨纶包覆纱进行了热定型处理，并使用显微镜观察纤维之间的黏合程度，确定热熔氨纶的黏合情况。将最佳热定形条件下得到的热熔氨纶包覆纱进行洗涤实验，得出最佳热定型条件下热熔氨纶包覆纱的防脱散性能，确定出热熔氨纶包覆纱织物最佳的热定型条件[14-15]。热熔氨纶包覆纱的最佳生产条件的确定，将有利于改善弹性产品的外观造型和脱边问题。

1 实验

1.1 原料

实验所用热熔氨纶由福建省新型功能性纺织纤维及材料重点实验室提供；普通氨纶和涤纶丝由温州鼎恒纺织有限公司提供。

1.2 仪器与设备

SU1510 扫描电子显微镜(日本日立株式会社)，NICOLET is10 傅立叶红外变换光谱仪（美国赛默飞世尔科技中国有限公司），MP-168A 氨纶包覆纱机（嵊州市马牌机械有限公司），YG086 缕纱测长仪（杭州德为仪器科技有限公司），Y(B)021DL系列电子单纱强力机（杭州德为仪器科技有限公司），YG747 型通风式快速八篮烘箱(南通宏大试验仪器有限公司)，YG743 型翻滚烘干机（温州百恩仪器有限公司），H&M 欧标洗衣机（杭州德为仪器科技有限公司）。

1.3 氨纶包覆纱的制备

利用氨纶包覆纱机生产氨纶包覆纱。热熔氨纶丝（或普通氨纶丝）由芯丝输入罗拉从芯丝供给筒子上引出，穿过空心锭子，空心锭子在龙带的带动下回转，缠在其上的外包涤纶丝由于其回转而被引出、加捻，并包覆在从空心锭子中穿出的氨纶芯丝上形成涤纶热熔氨纶包覆纱。

1.4 化学成分分析

分别取2 mg 的热熔氨纶裸丝和2 mg 的普通氨纶裸丝剪碎，采用研钵研磨成粉末后与200 mg 的干燥KBr 粉末充分均匀混合。利用红外变换光谱仪进行测试，扫描范围为500～4000 cm-1，扫描次数32s-1，分辨率4 cm-1。

1.5 物理性能测试

1.5.1 线密度测试

根据标准GB/T14343—2008《合成纤维长丝线密度试验方法—单根法》，将热熔氨纶放入50℃的烘箱内烘干，每隔一个小时用电子天平称量一次，直至纱线的质量保持不变。将热熔氨纶放入湿度为(65±2)%，温度为(20±2)℃的标准大气调湿箱中调湿16h 后，用立式量尺量取80～100 cm 放入电子天平中称量并记录下热熔氨纶的质量。重复进行实验20次并记录数据，利用公式（1）计算其线密度，并求其平均值。

式中：T 为线密度，tex；Xi为第i 个实验样品调湿质量，g；L 为试样长度，m。

1.5.2 沸水收缩率测试

根据标准：GB/T6505—2008《合成纤维长丝热收缩率试验方法—绞纱法》，采用YG086 缕纱测长仪量取6 卷10 m 长的热熔氨纶首尾打结做标记并绕成“8”字形，装进100 cm×100 cm 的抽带布袋，放入恒温为100 ℃的沸水槽中，用玻璃棒挤压布袋，使布袋完全被沸水淹没，30 min 后取出放入温度为55 ℃的烘箱中烘干60 min，取出后解开布袋，利用缕纱测长仪和量尺测量并记录纱线长度。根据公式（2）计算出各卷热熔氨纶的沸水收缩率，求其平均值。

式中：S 为沸水收缩率；L0为试样热处理前长度，m；L1为试样热处理后长度，m。

1.5.3 力学性能测试

根据参考标准：GB/T3916—1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强度和断裂伸长率的测定》，调整电子单纱强力机的设置参数为：试样夹持距离250 mm，拉伸速度250 mm/min，预加张力10cN，断裂时间20 s。测试20 组，挑出10 组断裂时间为（20±3）s 的数据，求断裂强度、断裂伸长率的平均值。

1.5.4防脱散性能测试

根据标准《GB/T8629-2001 纺织品-试验用家庭洗涤和干燥程序》；将1L 配比为1:50 肥皂水和实验试样（热熔氨纶包覆纱）以及陪洗片（普通氨纶包覆纱）一起放入洗衣机中，洗涤20 min；如此循环洗涤4 次，最后一次洗涤不放肥皂水，总共洗涤15 次；洗涤完成后将实验试样放入翻滚烘干机中在自然温度下烘干120 min；剪取试样的中间部分0.2 cm×0.2 cm，利用纤维细度仪观察并采集试样的结构图像。

2 结果及讨论

2.1 热熔氨纶的化学成分

图1 热熔氨纶和普通氨纶的红外光谱对比图 Fig.1 Comparison of infrared spectra between hot melt spandex and ordinary spandex

如图 1 所示，热熔氨纶与普通氨纶在3000～3750 cm-1处都出现了N-H 的伸缩振动峰，1500～1690 cm-1为C-H3伸缩振动峰，1050～1300 cm-1为酯基键的伸缩振动峰。热熔氨纶比普通氨纶少了3500～4000 cm-1处的N-H伸缩振动和650～1000 cm-1处C-H 的振动。这是因为热熔氨纶的聚合物分子之间的氢键减少，所以聚合物分子之间氢键减弱，减轻了软硬段微相分离程度，从而使其熔点降低[16-17]。

2.2 热熔氨纶的断裂强度和断裂伸长率

由表1 可知对比普通氨纶，热熔氨纶的断裂强度比普通氨纶包覆纱有所增加；热熔氨纶的断裂伸长率比普通氨纶小。

表1 热熔氨纶的力学性能 Table 1 Mechanical properties of hot melt spandex

2.3 热熔氨纶包覆纱的沸水收缩率

通过表2 可知热熔氨纶的沸水收缩率低于普通氨纶包覆纱，说明在水浴加热条件下，热熔氨纶具有较好的稳定度。

表2 热熔氨纶的沸水收缩率 Table 2 Hot melt spandex boiling water shrinkage

2.4 热熔氨纶的线密度

由表3 可知对比普通氨纶，热熔氨纶比普通氨纶具有更小的线密度。

表3 热熔氨纶的线密度 Table 3 Hot melt spandex linear density

2.5 热定形工艺研究

前期研究发现，热熔氨纶的定形温度和定型时间对产品属性有重要影响。温度过低，时间过短，则热熔氨纶与涤纶不黏合；温度过高，时间过长，则热熔氨纶遭到破坏[3]。因此，本实验采用了印花热压机对6 片6 cm×6 cm 的热熔氨纶包覆纱织物，分别在155 ℃、160 ℃、165 ℃、170 ℃、175 ℃的温度下加热45 s（其中一片不做热定形处理）。

2.5.1 温度的影响

由图2（a）可知未定型的氨纶包覆纱织物的结构不稳定，说明未经过定型的氨纶包覆纱织物十分容易脱散。热定型温度为160 ℃的热熔氨纶包覆纱边缘比较整齐，说明热定型温度为160 ℃时热熔氨纶包覆纱纤维之间的黏合度比其它热定形温度时高。当温度低于160 ℃时热熔氨纶包覆纱纤维之间的黏合程度不高；当温度高于160 ℃时热熔氨纶包覆纱织物的结构边缘十分散乱，纤维间互相缠绕，有大团絮状疵点存在，纤维性能遭到破坏。