師麗影,李惠軍

(新疆大學(xué)紡織與服裝學(xué)院,新疆烏魯木齊830046)

新疆長(zhǎng)絨棉吸濕性能研究

師麗影,李惠軍

(新疆大學(xué)紡織與服裝學(xué)院,新疆烏魯木齊830046)

分析了新疆長(zhǎng)絨棉的吸濕性能,測(cè)試長(zhǎng)絨棉纖維的吸濕和放濕性能,繪制出吸濕和放濕曲線,得出吸濕和放濕速率回歸方程,揭示了新疆長(zhǎng)絨棉吸濕和放濕規(guī)律。

長(zhǎng)絨棉;吸濕曲線;放濕曲線;吸濕速率;放濕速率

長(zhǎng)絨棉纖維作為天然原料,又具有特殊的纖維形態(tài),使其有良好的吸濕性能,吸濕性能影響纖維加工以及服裝的舒適性能[2-5],因此長(zhǎng)絨棉纖維一直深受人們喜愛。一般用標(biāo)準(zhǔn)溫濕度下的平衡回潮率來表示棉纖維吸濕、放濕的動(dòng)態(tài)平衡過程。為探究新疆長(zhǎng)絨棉纖維的吸濕性能,對(duì)新疆長(zhǎng)絨棉、細(xì)絨棉纖維的吸放濕性能進(jìn)行了測(cè)試研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試樣及儀器

實(shí)驗(yàn)試樣采用新疆長(zhǎng)絨棉、新疆細(xì)絨棉。

實(shí)驗(yàn)儀器主要有:Y802型八欄恒溫烘箱、電子天平(0.000 1 g)、密封稱量盒、干燥器等。

1.2 實(shí)驗(yàn)

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下對(duì)纖維進(jìn)行吸濕和放濕性能探究,根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 9995-1997 《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定》,采用烘箱干燥測(cè)試方法對(duì)纖維吸濕性能進(jìn)行測(cè)試,并繪制吸濕和放濕曲線。

(1)吸濕實(shí)驗(yàn) 將試樣分別稱取30 g,在溫度為(20±2)℃、相對(duì)濕度(65±5)%的恒溫恒濕的室內(nèi)平衡12 h,再將試樣在(105±3)℃烘箱內(nèi)預(yù)烘90 min至恒重,然后稱取纖維的初始重量。將纖維放置在干燥容器中,盡量使纖維保持一定的蓬松狀態(tài)進(jìn)行吸濕過程,再稱量,每隔10 min記錄一次纖維重量,直到纖維在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下達(dá)到吸濕平衡。然后將試樣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下烘干,再稱取干燥時(shí)纖維重量,計(jì)算回潮率。

(2)放濕實(shí)驗(yàn) 稱取30 g纖維放入底部盛有水的干燥容器內(nèi),密封并抽去真空,使樣品相對(duì)濕度保持在100%的環(huán)境中,并將其放置48 h,使試樣充分吸濕,從而達(dá)到吸濕平衡。然后測(cè)試試樣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下放濕過程中重量的變化,方法同上,計(jì)算回潮率。

式中:W為纖維的吸濕率(%);G為纖維的濕重(g);G0為纖維的干重(g)。

2 結(jié)果和分析

2.1 長(zhǎng)絨棉纖維的吸濕、放濕曲線

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,繪出長(zhǎng)絨棉纖維的吸濕曲線見圖1,放濕曲線見圖2,如圖可知:在初始階段,長(zhǎng)絨棉纖維的吸濕、放濕速率均較快,但是隨著時(shí)間變化,回潮率變化逐漸變得緩慢,最后達(dá)到吸放濕平衡。此時(shí),長(zhǎng)絨棉纖維的吸濕回潮率和放濕回潮率分別為7%和9%。

圖1 長(zhǎng)絨棉纖維吸濕曲線

2.2 長(zhǎng)絨棉纖維吸、放濕回歸方程

根據(jù)菲克方程,推導(dǎo)出長(zhǎng)絨棉纖維在吸濕、放濕過程中,回潮率與時(shí)間關(guān)系的理論曲線為指數(shù)函數(shù),將回歸方程通式表示為:

圖2 長(zhǎng)絨棉纖維放濕曲線

式中:W吸為吸濕回潮率(%)、W放為放濕回潮率(%);t為時(shí)間(min);a、b、c均為常數(shù)。

利用Origin分析軟件,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線的擬合,得到長(zhǎng)絨棉纖維的回潮率和時(shí)間的回歸方程如下:

同樣的方法測(cè)得細(xì)絨棉纖維吸放濕過程回潮率回歸方程為:

2.3 細(xì)絨棉吸、放濕速率回歸曲線

纖維的吸濕速率通常是用吸濕時(shí)間常數(shù)來表示。事實(shí)上,纖維在整個(gè)吸濕過程中,吸、放濕速率是不斷變化的,纖維的吸濕,可以歸納為假設(shè)纖維從干燥狀態(tài)開始,以不變的吸濕速率進(jìn)行吸濕,到達(dá)平衡回潮率所需要的時(shí)間。放濕速率和吸濕速率的過程相反,意義相同。為掌握纖維的吸濕規(guī)律,有必要對(duì)長(zhǎng)絨棉纖維的吸、放濕速率過程建立其對(duì)應(yīng)的回歸曲線,以便對(duì)吸、放濕過程進(jìn)行深入的研究。

棉纖維吸、放濕速率的定義為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,單位質(zhì)量的纖維材料瞬間(可以視為一個(gè)時(shí)間點(diǎn))吸收(或放出)水分的量,可表示為

結(jié)合式(2)可得,纖維吸、放濕速率回歸方程通式為:

式中:V吸為吸濕速率(%);V放為放濕速率(%);b、c均為常數(shù)。

從而可得棉纖維的吸、放濕回歸方程:

圖3 纖維吸濕速率回歸曲線圖

圖4 纖維放濕速率回歸曲線圖

根據(jù)長(zhǎng)絨棉纖維和細(xì)絨棉纖維的吸放濕速率回歸方程分別繪制出吸放濕速率回歸曲線,如圖3、圖4所示。長(zhǎng)絨棉纖維和細(xì)絨棉纖維的初始吸放濕速率較為接近,在整個(gè)過程中吸放濕速率逐漸變化,起初吸放濕時(shí),長(zhǎng)絨棉纖維的吸放濕速率最大,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),長(zhǎng)絨棉纖維和細(xì)絨棉纖維的吸放濕速率呈指數(shù)函數(shù)逐漸降低,最終纖維達(dá)到吸放濕平衡并趨于零。

長(zhǎng)絨棉纖維和細(xì)絨棉纖維的吸放濕速率呈指數(shù)函數(shù)逐漸降低,與其內(nèi)在結(jié)構(gòu)有關(guān)。纖維素纖維吸收水分以兩種形式存在于纖維中,一種是進(jìn)入纖維素?zé)o定形區(qū)與纖維素分子的羥基形成氫鍵結(jié)合成水分子;另一種是游離水,當(dāng)纖維吸濕達(dá)到纖維飽和點(diǎn)后,水分子繼續(xù)進(jìn)入纖維各個(gè)空隙中,形成多層吸收水或者毛細(xì)管水,從而水分子進(jìn)入纖維的無定形區(qū)。由于長(zhǎng)絨棉纖維具有比較大的比表面積,表面能高,致使纖維的吸濕能力強(qiáng),從而長(zhǎng)絨棉纖維和細(xì)絨棉纖維的吸放濕速率比較大。

3 結(jié)論

(1)長(zhǎng)絨棉纖維具有較好的吸放濕性能,隨著吸濕和放濕時(shí)間的延長(zhǎng),長(zhǎng)絨棉纖維和細(xì)絨棉纖維吸放濕速率減小,其中長(zhǎng)絨棉纖維吸濕回潮率和放濕回潮率均高于細(xì)絨棉纖維,長(zhǎng)絨棉纖維吸放濕速率減小的速度快于細(xì)絨棉纖維。

(2)長(zhǎng)絨棉纖維起初吸放濕速率較快,在短時(shí)間內(nèi)水分的轉(zhuǎn)移量較高,可以較好的吸收人體排出的水分。

(3)通過試驗(yàn)測(cè)試分析,得出了長(zhǎng)絨棉纖維吸放濕的回歸方程。

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[2]姚 穆,周錦芳,黃淑珍,等.紡織材料學(xué)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,2000.

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Study on the Moisture Absorption Performance of Xinjiang Long-staple Cotton

SHI Li-ying,LI Hui-jun
(Institute of Textiles and Clothing,Xinjiang University,Urumqi 830046,China)

The moisture absorption performance of xinjiang long-staple cotton was analyzed.The absorption and desorption performance of long-staple cotton fiber were tested,and the moisture absorption and desorption curve were drawn.The regression equation and laws of the absorption and desorption rate were proposed.

long-staple cotton;moisture absorption curve;desorption curve;moisture absorption rate;desorption rate

TS102.2

:A

:1673-0356(2015)03-0022-02

2015-03-12

師麗影(1987-),女,碩士研究生,研究方向?yàn)榧徔椆に囋O(shè)備與計(jì)算機(jī)應(yīng)用,E-mail:250057627@qq.com。