江西服裝學(xué)院， 江西 南昌 330201

以316L不銹鋼為基材，經(jīng)復(fù)合組裝、集束拉拔等工序制備的直徑為1～2 μm的不銹鋼纖維，具有高強度、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于紡織服裝、航空軍事、電子化工等領(lǐng)域。黏膠纖維是人們開發(fā)利用較早的再生纖維素纖維，具有成本低、品種多樣、服用性能優(yōu)良等特點，深受消費者的青睞[1-2]。近年來，電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用使得電磁輻射無處不在、無時不在，給人們的身體健康，尤其是孕婦和嬰幼兒等特殊人群造成了巨大的安全隱患[3-4]。目前，市售防輻射面料主要有以下4種：(1)銀纖維防輻射織物。該織物顏色單一，難以染色，對電磁輻射的屏蔽效能與不銹鋼纖維防輻射織物相當(dāng)，但是金屬銀的使用使得其成本過高。(2)銅/鎳離子防輻射織物。該款織物對電磁輻射的屏蔽效能較好，但成本過高，耐洗滌性能較差。(3)多元素(納米)防輻射織物。該款織物與銅/鎳離子防輻射織物性能相似，對電磁輻射屏蔽效能較好，成本過高，耐洗滌較差，但織物色澤、手感略優(yōu)于銅/鎳離子防輻射織物。(4)本文所研究的不銹鋼纖維防輻射織物。該款織物常以全棉、錦滌、錦棉、滌棉與不銹鋼纖維進行混紡，具有耐洗、透氣、屏蔽效能強、成本低等特點，其中，前3種防輻射織物由于成本與自身存在的服用缺陷，均難以在服用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的市場化。目前市售不銹鋼纖維混紡防輻射織物中，與黏膠纖維的混紡產(chǎn)品較少，但黏膠纖維具有良好的服用性能，故本文嘗試使用不銹鋼纖維與黏膠纖維進行混紡制備不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物，并測試不銹鋼纖維含量對混紡織物服用性能的影響，以期為不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物在紡織服裝領(lǐng)域的功能性應(yīng)用提供參考。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

普通黏膠纖維(線密度為1.32 dtex，山東海龍股份有限公司)、不銹鋼纖維(直徑為6～8 μm，萊蕪龍志工貿(mào)有限公司)。

1.2 設(shè)備與儀器

SEH-408型恒溫恒濕箱(東莞市賽思檢測設(shè)備有限公司)、YG747型通風(fēng)式快速八籃烘箱(常州市天祥紡織儀器有限公司)、INSTRON 5590型萬能材料試驗機(美國英斯特朗公司)、JJBC型系列電子分析天平(常熟市雙杰測試儀器廠)、YG541B型全自動織物折皺彈性儀(溫州方圓儀器有限公司)、QS-M401型織物感應(yīng)式靜電測試儀(北京恒奧德科技有限公司)、YG606D型平板式織物保溫儀(南通三思紡織科技有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的設(shè)計

參照文獻[5]紡制不銹鋼纖維含量分別為0、3%、6%、9%、12%、15%，紗線捻系數(shù)為330，線密度為14.5 tex的不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡紗。利用小型劍桿織機將上述紗線織造成經(jīng)緯紗密度分別為380和320根/(10 cm)的平紋織物。

1.3.2 性能測試

(1) 回潮率。所織造不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物在溫度為(105±1)℃的八籃烘箱中烘至恒重后稱重，記為m；在相對濕度為(65±1)%、溫度為(20±1)℃的恒溫恒濕箱調(diào)濕24 h后稱重，記為m′。利用式(1)計算混紡織物的回潮率，重復(fù)測試5次，測試結(jié)果取平均值。

(1)

(2) 力學(xué)性能。調(diào)濕方法同回潮率測試前的調(diào)濕，然后將其沿經(jīng)紗方向裁剪成長250 cm、寬50 cm的布樣。使用萬能材料試驗機對混紡織物進行斷裂強力與斷裂伸長率測試，夾持長度為200 cm，選擇等速伸長(CRE)拉伸方式，拉伸速度為100 mm/min，重復(fù)測試30次，測試結(jié)果取平均值。

(3) 折皺回復(fù)性能。參照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕恢復(fù)性的測定 回復(fù)角法》測試混紡織物的急彈與緩彈折皺回復(fù)角(經(jīng)向與緯向)，重復(fù)測試20次，測試結(jié)果取平均值。

(4) 抗靜電性能。參照FZ/T 01042—1996《紡織材料靜電性能靜電電壓半衰期的測定》測試混紡織物的半衰期，重復(fù)測試20次，測試結(jié)果取平均值。

(5) 保暖性能。參照GB/T 11048—2008《紡織品生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》，測試混紡織物的保溫率，重復(fù)測試10次，測試結(jié)果取平均值。

(6) 電磁輻射屏蔽效能。按照上述方法調(diào)濕，參照GB/T 30142—2013《平面型電磁屏蔽材料屏蔽效能測量方法》測試混紡織物的電磁屏蔽效能，重復(fù)測試10次，測試結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 回潮率

不銹鋼纖維含量對混紡織物回潮率的影響見圖1。由黏膠纖維性能指標(biāo)可知，黏膠纖維在純凈、松散狀態(tài)下的公定回潮率約為13.0%，圖中計算值曲線是在假定黏膠纖維的公定回潮率為13.0%、不銹鋼纖維的回潮率為0、混紡織物的回潮率為2種纖維的加權(quán)值的條件下計算而得的。圖中的測試值曲線則是混紡織物實際測試值。

圖1 不銹鋼纖維含量對混紡織物回潮率的影響

從圖1可以看出，混紡織物回潮率實際測試值略低于計算值，且線性率較高，這是由于混紡織物回潮率受到諸如紗線捻度、經(jīng)緯紗線密度等參數(shù)的影響，且混紡織物中不銹鋼纖維含量成線性增加。由此可知，在評價不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物回潮率時，可以將混紡織物中的不銹鋼纖維含量作為參考，以此判斷織物的吸濕導(dǎo)汗性能。

2.2 力學(xué)性能

不銹鋼纖維含量對混紡織物力學(xué)性能的影響見圖2。

圖2 不銹鋼纖維含量對混紡織物力學(xué)性能的影響

從圖2可以看出，混紡織物的斷裂強力與斷裂伸長率開始均隨混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而增加。這是由于不銹鋼纖維的力學(xué)性能優(yōu)于黏膠纖維，隨著不銹鋼纖維含量的增加，織物的力學(xué)性能隨之增加。但混紡織物的力學(xué)性能還受到多方面因素的影響，諸如纖維摩擦因數(shù)、紗線捻系數(shù)、織物經(jīng)緯紗線密度等，因此當(dāng)不銹鋼纖維含量超過12%時，混紡織物的斷裂強力與斷裂伸長率趨于平穩(wěn)。由此可見，不銹鋼纖維含量超12%時其對混紡織物力學(xué)性能的影響較小。

2.3 折皺回復(fù)性能

不銹鋼纖維含量對混紡織物折皺回復(fù)性能的影響見圖3。

圖3 不銹鋼纖維含量對混紡織物折皺回復(fù)性能的影響

從圖3可以看出，混紡織物的急彈與緩彈折皺回復(fù)角開始均隨混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而不斷增加。這是由于不銹鋼纖維所特有的高彈性模量賦予了不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物較好的形態(tài)記憶功能?；旒徔椢锏男螒B(tài)記憶功能也受到混紡織物諸多參數(shù)的影響，其中以紗線捻系數(shù)為最。從圖3中曲線變化趨勢可以看出，當(dāng)不銹鋼纖維含量超過12%時，混紡織物的急彈與緩彈折皺回復(fù)角趨于平緩，增加幅度減小。由此可見，當(dāng)不銹鋼纖維含量超過12%時，不銹鋼纖維含量對混紡織物的形態(tài)記憶功能影響減弱。

2.4 抗靜電性能

不銹鋼纖維含量對混紡織物抗靜電半衰期的影響見圖4。

圖4 不銹鋼纖維含量對混紡織物抗靜電半衰期的影響

從圖4可以看出，混紡織物的半衰期隨不銹鋼纖維含量的增加不斷降低，且半衰期下降與混紡織物中的不銹鋼纖維含量基本呈線性相關(guān)，這是由于不銹鋼纖維具有高導(dǎo)電性，而黏膠纖維幾乎不導(dǎo)電，這就使得不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的半衰期完全依賴于不銹鋼纖維的含量；半衰期測試值與完全線性的差別，是由于織物織造參數(shù)、測試環(huán)境溫濕度與織物中含水率等因素造成的。由此可知，混紡織物的半衰期會隨混紡織物中的不銹鋼纖維含量的增加持續(xù)下降，抗靜電性能不斷提高。

2.5 保暖性能

不銹鋼纖維含量對混紡織物保暖率的影響見圖5。

圖5 不銹鋼纖維含量對混紡織物保暖率的影響

從圖5可以看出，混紡織物的保暖率隨不銹鋼纖維含量的增加不斷降低，且保暖率與混紡織物中不銹鋼纖維含量基本呈線性相關(guān)，這是由于不銹鋼纖維具有高導(dǎo)熱性。由文獻[7]可知，20 ℃左右時不銹鋼纖維的導(dǎo)熱系數(shù)為16.000 W/(m2·℃)，遠高于黏膠纖維的導(dǎo)熱系數(shù)[0.055～0.071 W/(m2·℃)][8]。保溫率測試值與完全線性的差別是由織造參數(shù)、測試環(huán)境溫濕度及織物中的含水率等因素造成的。由此可知，混紡織物的保溫率會隨混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而持續(xù)下降。

2.6 電磁輻射屏蔽效能

不銹鋼纖維含量對混紡織物電磁輻射屏蔽效能的影響見表1。從表1可以看出，混紡織物的屏蔽效能開始隨著混紡織物中不銹鋼纖維含量的增加而不斷增加；當(dāng)不銹鋼纖維含量超過12%時，屏蔽效能趨于穩(wěn)定，且此時混紡織物在10 MHz時的屏蔽效能超過20.00 dB，具有很好的電磁輻射屏蔽效能。由此可知，當(dāng)混紡織物中不銹鋼纖維含量約為12%時混紡織物即具有較好的電磁輻射屏蔽效能。

表1 不銹鋼纖維含量對混紡織物電磁輻射屏蔽效能的影響

3 結(jié)語

本文研究了不銹鋼纖維含量對不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物服用性能的影響。結(jié)果表明：混紡織物的回潮率與保暖性能開始隨不銹鋼纖維含量的增加不斷下降；抗靜電性能隨不銹鋼纖維含量的增加不斷增加；力學(xué)性能、折皺回復(fù)性能與電磁輻射屏蔽效能開始隨不銹鋼纖維含量的增加不斷增加，當(dāng)不銹鋼纖維含量超過12%時，3項指標(biāo)趨于穩(wěn)定。由此可見，不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的開發(fā)時，可將不銹鋼纖維含量控制在12%左右。同時，上述測試分析驗證了不銹鋼纖維/黏膠纖維混紡織物的可行性，拓寬了不銹鋼纖維防輻射織物纖維原料選擇的范圍。