苏玉恒,杨克克

(河南工程学院 纺织学院,河南 郑州 450007)

纤维的吸湿性是指纤维材料与空气中的水汽不断进行交换，包括吸收和放出的性能.纺织纤维的吸湿性是纺织纤维重要的物理性能之一，会对纺织纤维及其制品的形态尺寸、质量及物理机械性能产生影响，从而影响到对其加工的过程及使用性能[1],所以在进行纺织产品开发和应用时必然要考虑纤维的吸湿性能.

多数对纺织纤维吸放湿性能的研究基本上都集中在某种单一纤维的性能方面[2-5]，但现代纺织产品已经很少采用单一纤维品种来生产，而趋向于采用多组分纤维混合来赋予产品更完善的使用性能或某些功能性如抗菌、防紫外线等[6]，对于混合纤维材料的吸湿性能通常采用按混比的加权平均方法来计算获得，这种方法在计算混合材料的平衡回潮率方面较为可靠，但对于动态吸放湿过程是否适用，未见相关的报告.

本课题采集了几种常见的纺织纤维进行不同混比的搭配，在充分混合的基础上对混合材料的放湿过程进行了实验研究，结果表明，不同吸湿性能的材料和采用不同混比混合的纤维混合体的放湿过程并不符合加权平均效应，且混合材料的吸湿性能差异越大，差别也越大.

1 实验

1.1 实验材料

实验材料采用普通棉纤维(329锯齿棉)、棉型涤纶和棉型普通粘胶纤维,3种纤维的基本性质如表1所示.

表1 试样基本性质Tab.1 Basic properties of samples

1.2 实验仪器

采用Y802K快速八篮筒烘箱对材料进行烘干，用精度为0.01 g的电子天平称量，其他仪器还包括温湿度测试仪、计时器等.

1.3 实验样品的制备

1.3.1 样品设计

对3种纤维材料分别采用两种纤维混合体和3种纤维混合体，并设置不同的混比构成实验样品，样品编号及混合体组成见表2.

表2 样品组成Tab.2 The combination of samples

1.3.2 试棉制备

根据实验要求，每个试样总量为50 g，按照每个试样的混比，根据实际回潮率计算每个试样中不同纤维需要混入的纤维量.称取各试样对应的单一纤维后，采用手工撕扯的方法将这两种或者3种开松过的单一纤维混合均匀，手工混合一般15～20 min，以混合均匀为准.在纤维转移和混合的过程中应避免纤维的损失和过分力度的撕扯，手工撕扯以及混合过程中产生的杂质最终收集在目标烘篮中，以免对最后的实验结果造成影响.纤维的混合必须在称重后及时进行，混合纤维的烘燥也必须在混合后及时进行，避免温湿度对纤维质量的影响.

1.3.3 实验步骤

在标准大气条件下分别进行放湿实验，测定试样的放湿曲线，并测试其在标准条件下的平衡回潮率.

将50 g的纤维试样放入烘箱，打开并调节烘箱的温度至105 ℃.开始烘燥后，每隔5 min将烘箱暂停一下，取出装有目标纤维的烘桶，快速称取试样的质量并做记录，然后将烘桶放回原处按启动按钮继续烘燥.每隔5 min重复以上操作一次.一般烘燥时间为1 h左右，直至称取的质量前后基本不发生变化或者质量差的绝对值为0.01 g(电子天平的精度).此外，在烘燥过程中使排气阀处于敞开状态.

2 实验结果与分析

2.1 平衡回潮率

实验测得各试样的平衡回潮率和依据加权平均方法的计算回潮率如表3所示.

表3 各试样的平衡回潮率Tab.3 The balance moisture regain of samples %

表3中差异率是实测回潮率和计算回潮率之差与计算回潮率的比值百分率，由表3中的数据可见，加权平均计算的回潮率和实测回潮率的整体差异率较小，均不超过10%,这表明对于混合体的平衡回潮率，采用加权平均方法进行计算是基本符合实际的.几个差异比较大的样本均含有较高成分的粘胶纤维，表明混合纤维各成分之间的回潮率差异较大时，计算误差可能会较大.

2.2 混合纤维体的放湿过程曲线

以时间为横坐标，以每间隔5 min测得的纤维质量计算出的回潮率为纵坐标可以绘制出各样本的实际放湿曲线.以每个时间点上的单一纤维回潮率的加权平均为该时间点上的计算回潮率，可以绘制出理论放湿曲线，各纤维混合体样本的放湿曲线见图1～图15.

图1 棉、涤及棉/涤80/20放湿曲线Fig.1 Cotton, polyester and cotton/polyester 80/20 moisture release curves

图2 棉、涤及棉/涤60/40放湿曲线Fig.2 Cotton, polyester and cotton/polyester 60/40 moisture release curves

图3 棉、涤及棉/涤40/60放湿曲线Fig.3 Cotton, polyester and cotton/polyester 40/60 moisture release curves

图4 棉、涤及棉/涤20/80放湿曲线Fig.4 Cotton, polyester and cotton/polyester 20/80 moisture release curves

图5 棉、粘胶及棉/粘80/20放湿曲线Fig.5 Cotton, rayon and cotton/rayon 80/20 moisture release curves

图6 棉、粘胶及棉/粘60/40放湿曲线Fig.6 Cotton, rayon and cotton/rayon 60/40 moisture release curves

图7 棉、粘胶及棉/粘40/60放湿曲线Fig.7 Cotton, rayon and cotton/rayon 40/60 moisture release curves

图8 棉、粘胶及棉/粘20/80放湿曲线Fig.8 Cotton, rayon and cotton/rayon 20/80 moisture release curves

图9 涤纶、粘胶及涤/粘80/20放湿曲线Fig.9 Polyester, rayon and polyester/rayon 80/20 moisture release curves

图10 涤纶、粘胶及涤/粘60/40放湿曲线Fig.10 Polyester, rayon and polyester/rayon 60/40 moisture release curves

图11 涤纶、粘胶及涤/粘40/60放湿曲线Fig.11 Polyester, rayon and polyester/rayon 40/60 moisture release curves

图12 涤纶、粘胶及涤/粘20/80放湿曲线Fig.12 Polyester, rayon and polyester/rayon 20/80 moisture release curves

图13 棉/涤/粘20/20/60放湿曲线Fig.13 Cotton/polyester/rayon 20/20/60 moisture release curves

图14 棉/涤/粘20/60/20放湿曲线Fig.14 Cotton/polyester/rayon 20/60/20 moisture release curves

图15 棉/涤/粘60/20/20放湿曲线Fig.15 Cotton/polyester/rayon 60/20/20 moisture release curves

由图1～4的曲线可见棉涤混合时的实际放湿过程与理论放湿过程存在较大差异，实际的放湿过程比理论上要缓慢很多，当混比变化时，两曲线之间的差异形态基本不变.图5～8中，棉与粘胶在各种混比下的理论与实测放湿曲线均很接近，并且由于粘胶纤维的快速放湿使得所有放湿曲线几近重叠.图9～12中，涤纶与粘胶纤维混合体在放湿过程的中段存在较大差异，实际的放湿过程比理论放湿曲线要快很多，但当粘胶的比例较高时，这种差异会变得很小.图13～15是3种纤维混合体的放湿过程，3组曲线之间几乎没有什么相似之处，表现出更为复杂的变化.较明显的变化是当涤纶的比例增加时,理论与实际的放湿过程表现出较大差异，放湿速度更快；而当棉的比例较大时,理论与实际的放湿曲线几乎是一致的.

3 结论

通过对棉、涤纶和粘胶纤维3种常见纤维在不同混比下的放湿过程进行测试，得到了不同混比的放湿曲线，对这些放湿曲线的分析可以得到以下结论:

(1)不同纤维混合体的平衡回潮率与加权计算回潮率基本接近，但当两种纤维的回潮率差异较大时，混合体的实际平衡回潮率与加权计算回潮率的差异会增大.

(2)纤维混合体的实际放湿过程与理论放湿过程存在差异，这种差异取决于纤维的种类.棉涤混合时，实际的放湿过程慢于理论放湿过程，而涤纶和粘胶混合时实际放湿过程却快于理论放湿过程，棉与粘胶纤维混合体的实际放湿过程与理论放湿过程基本一致.

(3)3种纤维混合时，放湿过程则显得更复杂.本课题中涤纶纤维比例的增大，使得实际的放湿过程快于理论过程.

根据上述结论，在进行混纺产品设计时，纤维混合体的放湿过程不能简单地采用加权平均的方法来确定,需要通过调整混合体中纤维的种类对产品的放湿过程进行调节，从而调整产品的服用性能.本课题的实验采用烘箱进行烘干放湿，与实际的自然放湿过程可能存在差异，对混合纤维体的自然放湿过程仍需进一步研究.

参考文献：

[1] 朱进忠，苏玉恒，毛慧贤,等.几种纤维素纤维吸湿性能的测试分析[J].天津工业大学学报,2010,29(4): 30-31.

[2] 储才元，于伟东.纺织物理[M].上海:东华大学出版社,2009:48-52.

[3] 程隆棣，俞建勇，翟涵.功能性涤纶纤维及其产品的吸湿导湿性能[J].棉纺织技术,2003,31(9):35-38.

[4] 朱进忠，苏玉恒，毛慧贤,等.大豆蛋白/纤维素共混纤维的吸湿性能[J].纺织学报,2010,31(10):14-20.

[5] 胡心怡，韩光亭，冯勋伟.大豆蛋白纤维织物热湿舒适性能研究[J].东华大学学报:自然科学版,2004,30(1):123-128.

[6] 梁浩祥,胡翠莉,张旋，等.竹炭涤纶纤维织物的防紫外线性能研究[J].棉纺织技术,2009,39(9):22-24.

[7] 刘伦杰,吴大洋,江涛.壳聚糖的抗菌性研究进展与抗菌纺织品开发[J].纺织学报,2010,31(7):145-148.