纤维结构对涤纶仿毛纱线芯吸性能影响研究

纤维结构对涤纶仿毛纱线芯吸性能影响研究
张才前;姚菊明
【摘要】对多孔涤纶纤维、Coolmax、普通涤纶纤维仿毛纱线芯吸性能进行研究,通过改变纱线线密度和测试温度,探讨不同条件下染色液体在纱线上芯吸高度与时间的关系.结果表明多孔结构涤纶仿毛纱线芯吸性能最好;温度对纱线芯吸性能影响显著,但是在0～30 min内温度对Coolmax和普通涤纶纤维仿毛纱线影响不显著.在相同捻度下,Coolmax和普通涤纶纤维仿毛纱线密度越细的芯吸性能越好,但纱线线密度对多孔结构的涤纶纤维纱芯吸性能影响不大.
【期刊名称】《毛纺科技》
【年(卷),期】2015(043)001
【总页数】3页(P53-55)
【关键词】仿毛纱线;多孔涤纶纤维;芯吸
【作者】张才前;姚菊明
【作者单位】绍兴文理学院元培学院,浙江绍兴312000;浙江理工大学材料与纺织学院,浙江杭州310018;浙江理工大学材料与纺织学院,浙江杭州310018
【正文语种】中文
【中图分类】TS101.922
近年随着全球夏季最高气温日益攀升，许多国家和地区都出现了持续多日的40 ℃以上高温，在这种环境下人体会大量出汗，如果汗液得不到及时排出、滞留在人体体表，会造成人体湿黏、刺痒等一系列不舒适感觉。

在气候条件相同情况下，影响
汗液排出的最主要因素是人体体表所覆盖的服装。

评价服装面料吸湿排汗性能最主要方法是毛细芯吸法。

Wilhemy芯吸平衡是测量面料毛细效应的基本方法[1]，而称量织物内吸收液体质量变化的方法是最精确的方法，但这种方法需要超微量天平，因此应用不广泛[2]。

目前经常使用的方法是水平或垂直芯吸法，该方法通过观察
和测量有色液体在一定时间内在织物毛细管迁移高度评价其芯吸性能[3]。

对纱线
芯吸性能测试也有一些相关文献进行报道，王妮等[4]研究了涤纶长丝的截面形态
及加捻方式对其芯吸性能影响，结果表明纱线捻度、纤维截面形态对纱线芯吸影响巨大。

Zhao等[5]通过理论预测纱线毛细管当量半径，推导出水分在纤维与纱线中传导性能[5]。

王耀武[6]研究了Coolmax纱线捻度与纱线芯吸性能关系。

本文在前人研究基础上，对不同结构涤纶纤维包括常规涤纶短纤纱、Coolmax纱
和多孔装涤纶纤维纱芯吸性能进行研究，获得涤纶纤维结构对其纱线吸湿性能影响。

1.1 材料与仪器
材料：普通涤纶短纤纱，线密度分别为18 tex和14 tex；Coolmax短纤维纱线，线密度分别为18 tex和14 tex；多孔涤纶短纤维纱线，线密度分别为18 tex和
14 tex；所有纱线捻度均为500捻/m。

仪器：YG (B) 871 型毛细效应测试仪器。

1.2 测试方法
依据FZT 01071—2008《纺织品毛细效应试验方法》, 纱线取样长度300 mm，一端用夹子夹住，垂直悬挂，另一端浸入液体中，浸入深度3 mm；液体为含 3%的KMnO4溶液，测试温度选择30 ℃和35 ℃。

每隔90 s测试一次液体在纱线上芯吸高度，测试时间30 min。

每个样品测试5次，取芯吸高度平均值。

2.1 实验结果
在相同实验条件下，比较各普通涤纶纱、Coolmax纱及多孔涤纶纤维纱芯吸高度
与时间关系，以各纱线芯吸高度W.H.(mm)为y轴，液体芯吸时间为x轴，得到
纱线在不同温度条件下芯吸性能曲线，见图1～2。

2.2 纤维种类对纱线芯吸性能影响
由图1和图2得出，在45 min内，所有纱线在0～30 min芯吸高度提升较快，
毛细效果明显；在30 min后，芯吸高度提升缓慢，毛细效果不明显。

而纤维成分则显著影响各纱线毛细效应。

多孔涤纶纱在相同时间下，芯吸高度最大，毛细芯吸效应最强；而Coolmax纱线一直被行业认为是芯吸效果最好的纱线，其芯吸性能明显小于多孔涤纶纱线；而常规圆形截面涤纶纤维纱的毛细效应最差。

3种聚酯芯吸性能差异明显，影响其芯吸性能的主要因素是纤维内部孔隙大小及数量，多孔涤纶纤维虽然也是圆形截面，但其表面及内部具有较多毛细孔隙，其芯吸性能最好；Coolmax纤维内部有孔隙，外部有沟槽，但是相对毛细孔隙率较多孔涤纶纤维低，因此芯吸性能略差；而常规涤纶纤维只有纤维之间有小的孔隙，孔隙率最小，芯吸性能最差。

2.3 温度对纱线芯吸性能影响
为直观比较温度对纱线芯吸性能影响，将不同温度条件下纱线芯吸性能与时间关系趋势图合并，如图3～4所示。

一般而言，温度越高，液体在毛细管中扩散速度越快，芯吸效应越明显。

主要原因是温度提高，分子动能越大，相对扩散速度也会增大。

但对图1和图2对比可得，温度对不同结构的涤纶纤维芯吸性能的影响呈现不同规律。

温度变化对多孔涤纶纱线的芯吸高度有显著影响，主要原因是水分子大多在多孔涤纶纤维内部扩散，温度提高显著提升水分子动能，毛细效应明显，同时由于水分子在纤维内部，蒸发量相对较少，抑制了水分子向空气中扩散，导致温度变化对多孔涤纶纱线的芯吸高度的显著影响；而对Coolmax及普通涤纶纱线在0～30 min内影响较小，出现这种
现象的原因可能是温度虽然可显著提高水分子在毛细管中扩散速度，但也提高了水分子从纱线中蒸发速度，影响了水分子沿纱线轴向输送能力，这2个因素相互干
扰，导致温度对Coolmax及普通涤纶纱线影响不显著。

在30 min以后，温度对Coolmax及普通涤纶纱线芯吸影响显著，出现这种现象的原因可能是30 min后液体在Coolmax及普通涤纶纱线芯吸速度显著下降，但提高温度后，水分子动能相对较大，更容易克服重力对其影响，芯吸高度更大。

2.4 线密度对纱线芯吸性能影响
由图1～2可得,对于Coolmax及普通涤纶纱线，其线密度越细，在相同时间内芯吸高度越大，即
液体芯吸速度越快。

这是由于在相同捻度条件下，纱线线密度小，捻系数也相对较低，纤维扭转弯曲度小，毛细管贯通性好，对水分子迁移阻力小，导致液体芯吸速度快。

但对于多孔涤纶纱线，纱线线密度对其毛细效应影响不大，主要原因是水分子在多孔涤纶纱线上扩散主要沿纤维内部孔隙扩散(相对纤维间孔隙，纤维内部孔隙毛细孔当量半径更小，对水分芯吸性提升更强)，纤维扭转对内部孔隙贯通性几乎没有影响，导致纱线线密度对多孔涤纶纱线影响较小。

①纤维结构是影响纱线芯吸性能最主要因素，多孔涤纶纤维纱和Coolmax纱线芯吸性能远好于普通涤纶纱线，但是相对Coolmax纱线，多孔涤纶纤维纱芯吸性能最好。

②温度对纱线芯吸性能影响是温度越高，纱线芯吸速度越快，但在0～30 min内由于水分蒸发因素的影响，温度对Coolmax纱线和普通涤纶纱芯吸性能影响不显著。

③相同捻度条件下，纱线线密度越细，Coolmax纱及多孔涤纶纤维纱芯吸性能越好，但线密度对多孔涤纶纤维影响不显著。

【相关文献】
[1] Hsieh Y L,Yu B. Liquid wetting, transport and retention properties of fibrous assemblies: part I: water wetting properties of woven fabrics and their constituent single fibers[J]. Textile Res J, 1992, 62(11): 677-685.
[2] Kamath Y K, Hornby S B, Weigmann H D, et al.Wicking of spin finishes and related liquids into continuous filament yarns[J]. Textile Res J, 1994, 64(1): 33-40.
[3] Perwuelz A, Mondon P, Caze C. Experimental study of capillary flow in yarns[J]. Textile Res J, 2000, 70(4):333-339.
[4] Wang Ni, Zha Anxia, Wang Jinxiu. Study on the wicking property of polyester filament yarns[J]. Fibers and Polymers, 2008(9):97-100.
[5] 赵恒迎.纺线毛细管当量半径的测试[J].纺织学报, 2006，27(9):68-70.
[6] 王耀武，杨建忠.Coolmax复合纱线毛细效应与纱线捻度的关系[J]．西安工程科技学院学报，2004(4)：299-301.。