王小蘭，陳慰來

(浙江理工大學材料與紡織學院 杭州 310018)

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窗紗織物光學及物理機械性能的研究

王小蘭，陳慰來

(浙江理工大學材料與紡織學院 杭州 310018)

針對目前窗紗織物普遍存在功能單一的現(xiàn)象，如防紫外性能和遮蔽性能不能同時滿足客戶需求，設計制備了一種高透光、低紫外透射的窗紗織物。文章分析了原料組合、織物組織、經(jīng)緯密度、紗線線密度等因素對織物性能的影響。通過控制變量比較法對透光率的影響因素進行了深入分析，通過實驗證明制備的新型窗紗具有較高的可見光透過率和較低的紫外透過率，同時具備良好的物理機械性能，實驗結果表明：織物緊密度對窗紗織物的透光性能影響較大，即織物越緊密，紫外透過率越低，織物透氣性越差。

全消光滌綸；窗紗織物；組織設計；透過率；防紫外線

0　引　言

窗紗是家用紡織品的重要組成部分，也是人們最為常用的裝飾類紡織品之一。隨著人們生活水平的提高，人們對窗紗的要求也越來越高。現(xiàn)在的窗紗織物普遍存在功能性單一現(xiàn)象，例如目前防紫外性能和遮蔽性能不能同時滿足客戶需求，為增強遮蔽性，早期采用了截面異形化或多孔化的纖維、特殊的紗線或織物結構等技術，但這些技術對最終產(chǎn)品的視覺遮蔽性并沒有非常明顯的提升。為進一步提高纖維的防透明效果，除了應用上述早期的纖維防透明技術外，通常還在纖維中添加一些高折射率粉體，如二氧化鈦、硅、氧化鋅或其混合物等[1]。目前國內(nèi)外對窗紗的研究還比較少，但窗紗的應用會在室內(nèi)裝飾中扮演越來越重要的角色，因此提升窗紗性能的研究尤為重要。

本文根據(jù)影響織物光學和物理機械性能的各種因素:如纖維種類、經(jīng)緯密度、紗線線密度、織物組織、緊度等[2-3]，設計了10種窗紗織物,通過控制變量對比分析法對窗紗織物光學、物理機械性能影響因素進行了深入研究，證明了原料組合、織物組織、經(jīng)緯密度、紗線線密度4大因素對織物性能的影響，并且分析了織物的緊密度對窗紗透氣性和透光率的影響。

1　原料選擇及試樣制備

設計的窗紗織物經(jīng)向選用22.22 dtex的黑、白滌綸歐根紗。歐根紗具有條干均勻、伸長較長、染色均勻等特點，廣泛用于織造各種高檔仿絲綢薄織物?，F(xiàn)在比較常見的應用有窗紗、婚紗、拎袋、包裝盒等紡織品，但歐根紗的用途遠非如此。

設計的窗紗織物選用全消光滌綸長絲作為緯向的主要原料。全消光滌綸是指在聚酯合成過程中添加2.2%的TiO2[4]，全消光滌綸纖維不僅具備常規(guī)滌綸纖維固有的優(yōu)良性能(強度高、彈性好、耐熱耐磨等)外，還具有光澤柔和、可深染及織物懸垂性好等特點[5]。由于TiO2納米粒子具有表面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應等性質(zhì)；其晶體具有防紫外線、可見光透過、顏色效應和光催化等性能[6]。納米TiO2有效地屏蔽日光中會對人體造成傷害的紫外線UVA和UVB[7]。由于添加了穩(wěn)定、無毒無味的紫外線吸收劑TiO2，纖維克重增加，從而使織物的懸垂性能得到提高。

為了比較分析不同原料條件下窗紗織物光學和物理機械性能，經(jīng)向選用22.22 dtex歐根紗，緯向分別選用了兩種不同規(guī)格的全消光滌綸長絲，細度為55.55 dtex/24F和83.33 dtex/72F。其中制備的窗紗中1號試樣經(jīng)向原料為白色歐根紗，緯向原料為83.33 dtex全消光滌綸長絲和333.3 dtex麻，2—10號經(jīng)向原料為黑、白相間歐根紗，緯向原料為83.33 dtex或55.55 dtex全消光滌綸長絲和222.22 dtex滌綸低彈絲色紗。

2　組織結構及工藝設計

2.1組織結構設計

根據(jù)原料的不同，織物采用不同組織結構和不同紗線配比的方式來完成設計。本文主要采用平紋、1/2斜紋、1/3斜紋、1/4斜紋4種組織結構。

2.2工藝設計

2.2.1全消光滌綸長絲和麻(1號試樣)

為迎合市場需求，使得設計出的窗紗具有歐式高端風格，經(jīng)向原料為全白色歐根紗，經(jīng)密選用640根/10cm，緯紗選用細度為333.3 dtex麻紗，與83.33 dtex全消光滌綸長絲采用1隔1排列方式，緯密280根/10 cm，組織為平紋。

2.2.2全消光滌綸長絲和滌綸低彈絲色紗(2—10號試樣)

經(jīng)向原料為黑、白歐根紗，1隔1排列方式，經(jīng)密選用640根/10 cm。緯密則采用了280根/10 cm和320根/10 cm兩種規(guī)格，緯向紗線的搭配比例為3∶1、4∶1、5∶1(全消光滌綸長絲∶222.22 dtex滌綸低彈絲色紗)。

從本論文中選取若干種窗紗比較分析，部分試樣如圖1所示，圖1(a)為1號試樣實物圖。選取的窗紗規(guī)格參數(shù)如表1所示。

圖1　部分試樣織物的外觀

試樣名稱紗線配比組織結構(全消光滌綸長絲)線密度/dtex緯向密度/(根/cm)平均厚度/mm平均面密度/(g/m2)11∶1平紋83.33280.2659.2023∶11/383.33280.1754.0033∶11/355.55280.1747.0043∶11/355.55320.1750.2054∶11/283.33320.1845.9064∶11/255.55320.1646.8075∶11/483.33280.1750.0085∶11/483.33320.1857.0095∶11/455.55280.1741.60105∶11/455.55320.1946.80

注: 1號試樣原料為全消光滌綸長絲和333.3 dtex麻，2-10號原料為全消光滌綸長絲和222.22dtex滌綸低彈絲。

3　性能測試及分析

影響織物防紫外線和可見光透過率的因素有很多，包括外部條件、織物本身因素等[3]。運用因子分析方法可對影響織物遮光性的織物基本參數(shù)包括原料、組織設計、排列方式、厚度、緊度、平方米重、織物經(jīng)緯密度、經(jīng)緯紗線線密度、原料顏色等進行研究，本論文主要針對原料組合、組織設計、紗線密度、經(jīng)緯紗線密度四方面展開分析和研究。

3.1光學性能對比分析

目前，光學性能分析方法主要有3種：分光光度計法，積分球法，光強度累計法。本文在對窗紗織物光學性能的研究中采用目前使用最廣且精度相對較高的分光光度計法[8]。紫外線分光光度計法是采用紫外分光光度計作為輻射源，波長范圍(200～400 nm)的紫外線，照射到織物上，然后用積分球收集透過織物的各個方向上的輻射通量，計算出紫外線透射比[9]。采用Lambda 900紫外/可見/近紅外分光光度計，測試波段選取為200～1700 nm之間的數(shù)據(jù)，每塊樣布規(guī)格為5 cm×6 cm。對選取的試樣測試后，對測試數(shù)據(jù)結果利用Origin軟件作圖，結果如圖2所示。

圖2　各試樣光學性能對比

根據(jù)相關國家標準，紫外線波段范圍為200～400 nm，可見光波段為400～780 nm，圖2顯示，1號織物在200～400 nm之間透過率較高，在400～780 nm之間透過率最高。由此可見，1號織物防紫外能力最差，可見光透過率最強。這是由于1號織物中全消光滌綸和麻1隔1形式排列，具有較多麻的性質(zhì)，防紫外能力不及滌綸纖維，再加密度為280根/10 cm，緊密度相對較小，故相比其他試樣防紫外性能最差，可見光透過率最好。同理看出，5號試樣剛好跟1號相反，防紫外性能最好，可見光透過率最低。5號試樣83.33 dtex全消光滌綸長絲和222.22 dtex滌綸低彈絲色紗比例為4∶1，組織采用1/2，緯向密度320根/10 cm，可見，當組織交叉次數(shù)較多，原料纖度較大，緯向密度較大，從而防紫外能力較好；緊密度相對較大，從而可見光透過率越低。

相比其他試樣，3號能夠保證較強的防紫外能力和較高的可見光透過率。分析3號試樣規(guī)格，原料為55.55 dtex全消光滌綸長絲和222.22 dtex滌綸低彈絲色紗，比例3∶1，組織1/3，緯向密度280根/10 cm，分析可以看出，織物組織排列越緊密，防紫外能力越強，但是可見光透過率相對降低，因此通過合理原料選擇、紗線細度、組織搭配等來達到最佳的防紫外能力，同時保證良好的可見光透過率。實驗結果顯示，在所有的被測試樣中，3號試樣規(guī)格相對較理想。

3.2物理機械性能對比分析

3.2.1透氣性能對比分析

透氣性是織物物理機械性能中最重要的性能之一，織物的透氣性能越好，織物內(nèi)外的空氣交流越多。在炎熱的夏天，透氣性尤為重要。透氣率是指織物的兩面在規(guī)定的壓差下，在單位時間內(nèi)，垂直通過織物單位面積的空氣體積[10]。根據(jù)GB/T 5435—1997測試標準，采用 YG461E型織物透氣量儀對試樣的透氣性能進行測試分析，每塊試樣測試10次，取平均值，最后測試結果利用Origin軟件作圖，結果如圖3所示。

圖3　試樣透氣性能對比

織物的透氣量越大，透氣性能越好。圖3中1號織物中采用55.55 dtex全消光滌綸和麻1隔1形式排列，麻纖維具有很好的吸濕透氣性，再加緯密度280根/10cm，所以透氣性能明顯比其他試樣好。分析3號和4號、5號和6號，在紗線配比、組織結構、緯向密度相同時，使用55.55 dtex的全消光滌綸長絲比83.33 dtex的試樣透氣性好；再分析9號和10號試樣，原料均為55.55 dtex全消光滌綸長絲和222.22 dtex滌綸低彈絲色紗比例為5∶1，組織為1/4，不同的是9號緯向密度280根/10cm，10號緯向密度320根/10 cm。從圖3中可知透氣性9號優(yōu)于10號，表明在紗線細度、紗線配比、組織結構相同時，緯向密度越小，緊度越小，透氣性能越好。

3.2.2拉伸斷裂性能對比分析

織物的拉伸斷裂性能是反映織物使用壽命的指標之一。本次試驗根據(jù)GB/T 3923.1-1997測試標準，采用 YG026D型多功能電子織物強力機對試樣的經(jīng)緯向分別測試5次，取平均值，對拉伸斷裂性能強力進行分析，測試結果用Origin軟件作圖，結果如圖4所示。

圖4　試樣拉伸斷裂性能對比

表1中給出了10種試樣的平均厚度和平均面密度(克重)，其中1號織物的平均厚度和平均面密度比其他試樣都高，這是由于原料的差別，加入大量的麻使得其厚度和面密度增加，并對懸垂性有一定影響。故1號織物試樣懸垂感相對最強，織物風格較好。從圖4中可以看出，1號織物試樣經(jīng)緯向斷裂強力幾乎一樣。這是由于1號織物原料為全消光滌綸和333.3 dtex麻，組織為平紋，緯向斷裂強力較小。2-10號織物試樣，全都是緯向斷裂強力大于經(jīng)向的。這是由于經(jīng)向采用的是22.22 dtex歐根紗，緯向是全消光滌綸長絲和222.22 dtex滌綸色紗，導致經(jīng)向強力明顯小于緯向?？傮w分析，窗紗試樣斷裂強力較好，持久耐用。

4　結　論

選取不同的纖維原料、織物組織、經(jīng)緯密度、經(jīng)緯紗線密度四個因素，制備了高透光低紫外窗紗織物試樣，測試其光學性能以及主要物理機械性能，并且分析各因素的變化對織物性能的影響，得到以下主要結論。

a)制備的1號窗紗織物經(jīng)向為22.22 dtex白色歐根紗，緯向采用83.33 dtex全消光滌綸長絲和333.3 dtex麻1隔1相間排列，可見光透過率很高，透氣性能非常好，懸垂效果佳，但防紫外線效果最差。

b)制備的2-10號窗紗試樣具有相對較高的防紫外性能，其中3號試樣規(guī)格的織物(經(jīng)向原料為黑、白相間歐根紗，緯向原料為55.5 dtex全消光滌綸長絲和222.22 dtex滌綸低絳絲色紗，比例3∶1，組織1/3，緯向密度280根/10cm)在保證較高可見光透過率的情況下，具有更低的紫外線透過率，同時3號試樣的透氣性也較好，可知在影響織物防紫外線和透氣性的各因素中，紗線線密度的影響相對較大。

c)本文研究制備的窗紗試樣均具有良好的透氣和拉伸斷裂性能，有一定的持久耐用性。

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(責任編輯： 張袓堯)

Research on Optical, Physical and Mechanical Performance of Glass Curtain Fabric

WANGXiaolan，CHENWeilai

(College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018， China)

In view of the present widespread phenomenon of single function of the glass curtain fabric, for example, ultraviolet prevention and shading performance can’t meet customer demand at the same time, this article designs and prepares a kind of high-transmission, low-uv glass curtain fabric. This paper analyses the influence of raw material composition, fabric structure, warp/weft density, yarn linear density and other factors on performance of fabric. By control variable comparison method, the in-depth analysis on the factors influencing the light transmittance is carried out. The experiments prove that the new fabric screen has not only high visible light transmittance, low ultraviolet transmittance, but also good physical and mechanical properties. The experimental results show that the fabric warp and weft line density has more severe impact on light transmission, more closer, the lower UV transmittance, worse permeability.

full dull PET filament; glass curtain fabric; woven structure design; light transmittance; anti-ultraviolet;

10.3969/j.issn.1673-3851.2016.03.005

2015-05-25

王小蘭(1990-)，女，浙江紹興人，碩士研究生，主要從事針織新材料和新產(chǎn)品方面的研究。

陳慰來，E-mail，wlchen193@163.com

TS155.6

A

1673- 3851 (2016) 02- 0182- 05 引用頁碼： 030205