高透光低紫外线窗纱织物光学及透气性能研究yd18813
隋伟东，陈慰来 浙江理工大学材料与纺织学院，杭州 310018
收稿日期：2015-01-29
作者简介：隋伟东(1989-)，男，吉林白山人，硕士研究生，主要从事针织新材料和新产品的研究及应用。
通信作者：陈慰来，E-mail：wlchen193@163.com
原载：现代纺织技术2015/5；15-17
【摘要】为研发具有良好光学性能的窗纱织物。采用全消光涤纶长丝和欧根丝作为主要原料，通过工艺设计、后整理工艺制备新型的窗纱织物，并对织物的光学性能以及透气性能进行测试对比分析。测试结果表明：研发的新型窗纱织物具有良好的透气性；同时能保证可见光透射率在35～58%的范围内，将紫外线透射率范围控制在10-25%。在保证了较高透光的前提下，降低了紫外线的透射率。具有一定的市场使用价值。
【关键词】窗纱织物；全消光涤纶；透射率；反射率；透气率
【中图分类号】TS155.6 文献标志码：A 文章编号：1O09-265X(2015)05-0015-04
O 引言
随着科学技术的发展，各种性能优异纺织材料的出现，纺织织造技术的拓展运用，组织设计的多样化，使窗饰织物的种类和功能更加丰富，窗饰织物已不再局限于装饰作用，其光学性能也是一个重要的评价指标[1]，有关窗饰织物光学性能的研究日益增多，如任青年[2]、陆振乾等[3]对于窗饰织物的遮光性能研究，郑倩等[4]的防紫外线性能的研究。传统的窗饰织物虽然能在遮光、防紫外线、透气等单方面表现出色，但在综合性能上略有不足，往往以牺牲某一方面的功能来获取另外一种功能的提升。如防紫外性能好的窗帘，其透光、透气性能则差，特别是涂层窗帘的透气和透湿性极差；透光、透气性能佳的窗纱则不能遮蔽紫外线的辐射等。因此多功能协调存在于同块织物中，是提升传统织物窗饰功能性的一种途径。本文设计了一种新型窗纱织物，探讨其光学性能和透气性能，使其在保证较高透光的同时，具有良好的抗紫外线性能。
1 窗纱制备工艺
1.1 原料
选用全消光涤纶长丝做为织物的主要原料，全消光涤纶长丝中含有纳米级TiO2。TiO 是一种稳定、无毒无味的紫外线吸收剂[5]，折射率较大(TiO2的折射率是2.60，空气为1.00)，既能吸收、反射、散射紫外线，又能透过可见光[6]，此外通过二氧化钛的添加，提高了纤维的相对密度(比重)，使织物的悬垂性得到提高[7]。图1是全消光涤纶在扫描电子显微镜下的横截面形态和表面形态。
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图1 全消光涤纶纤维横截面和纵向形态 |
1.2 织造工艺
本实验设计的窗纱织物经向选用2.22tex的黑白欧根丝，黑白欧根丝按照间隔的方式排列。纬向采用全消光涤纶长丝和22.22tex涤纶低弹丝按一定的比例排列。为了更好地研究全消光涤纶长丝对织物性能的影响，本实验选用了两种不同的规格全消光涤纶长丝。分别为5.56tex／24f和8.33rex/72f。试样的经密为640根／10cm，纬密则采用了280根／10cm和320根／10cm两种规格。
织造窗纱所选用的机器为意大利K88剑杆织机。因为湿热定形的温度比干热定形更低.能减少对织物性能的损害[8].所以对织造后的窗纱试样采用水蒸汽湿热定形工艺进行定形，温度为llO～130℃，时间为15～25s。其规格参数如表1所示。图2为其中试织试样的实物图。
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表1 试织试样参数 |
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图2试样织物外观 |
2 结果与讨论
2.1 试样的基本参数
为了分析窗纱织物的光学性能及透气性能，试织了不同规格的4块窗纱试样。试样参数如表2所示。其中经向使用的同样是2.22tex的欧根丝，纬向为普通8.33tex／72f的涤纶纱线。
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表2对比试样规格参数 |
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2.2 光学性能
本文在对窗纱织物光学性能的研究中采用了目前使用最广且相对精度较高的分光光度计法[9]，使用Lambda 900紫外／可见／近红外分光光度计，测试波段选取为200～1500nm，最终选取280～780nm之间的数据。然后根据公式(1)、(2)计算其波段上的平均透过率T(△λ)AV和平均反射率R(△λ)AV
式中：
T0 (λ)——未放置织物在波长为 时的光谱透过率(% )；
R0(λ)——未放置织物在波长为 时的光谱反射率( %)；
λX、λY——分别表示波段的上下限的波长(nm)
△λ——波长间隔(nm)。
以平均值量化织物对特定波段光的透射和反射性能，计算结果如表3所示。
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表3 织物平均透过率与反射率 |
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从表3中可以看出，试样1-3号的紫外线透射率要明显低于可见光透过率，4号和5号织物的可见光与紫外线透射率相近，对比1号和5号试样，2号和4号试样，可以看到设计试织的1号和2号试样在保证相近的可见光的前提下，明显有着更低的紫外线透过率，起到了高透光低紫外线的效果。
2号试样纬密要高于1号试样，所以其紫外线和透光率都较低，而且透光率降低的比例更高。这是因为以全消光涤纶长丝作为主要原料起到抗紫外线效果，其密度的增加，虽然会增加织物的紧密度，提高其抗紫外线性能，但是其透光率降低程度必然会更高。3号试样采用了5.56tex的全消光涤纶，织物的紧密度必然要低于8.33tex。从而可以提高织物的透光性，但同样具有一定的抗紫外线性能，相比要优于其他4块对比试样。
对比1号和4号，两者其他规格参数相同，只是使用了不同原料的纱线，证明全消光涤纶长丝能有效地提升织物的抗紫外线性能；对比2号和6号、7号3块试样，6号织物的紫外线透过率只有1.52，证明色纱织物能减少紫外线的透过率，但是其可见光透过率也只有15.16，在降低紫外线的同时降低了织物的整体透光性。而7号由于选择涂层工艺，致使可见光和紫外线透射率都趋近于0。说明涂层工
艺不适合用于高透光低紫外线织物的生产工艺。
根据上述分析，证明采用全消光涤纶长丝编织的窗纱织物相比于其他4块对比试样，在保证一定良好透光的前提下，降低了紫外线的透过率。即将可见光透过率保持在50％ 以上，紫外线透过率在20%左右。纱线的细度和组织密度会影响织物的紧密度，从而影响窗纱织物的透光和抗紫外线性能。
2.3 透气性能
透气率是指织物的两面在规定的压差下，在单位时间内，垂直通过织物单位面积的空气体积。采用YG461E型织物透气量仪对7块试样的透气性能进行测试分析，结果如图3所示。
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图3 试样透气性能对比 |
织物的透气量越大，透气性能越好。在图3中，7号织物由于是涂层织物，所以透气性能最差。2号由于织物密度高，所以其透气性要低于1号，3号试样由于采用5.56tex的全消光涤纶长丝，所以其透气性最好。而从1号试样与4号对比可以看出，全消光涤纶长丝对于窗纱的透气性能影响并不是非常明显，两者透气性能接近。证明采用全消光涤纶为原料同样可以保证窗纱织物具有良好的透气性能。
3 结论
本文选用全消光涤纶长丝为主要原料，通过织造工艺设计，试织了高透光低紫外透过率窗纱织物试样，并进行了对比分析，测试其光学性能以及透气性能，主要得到以下结论：
a)采用全消光涤纶长丝编织的窗纱织物在保证良好透光的前提下，可降低紫外线的透过率。可将可见光透过率保持在50%以上，同时将紫外线透过率控制在20～25%。涂层工艺虽然具有良好的抗紫外线性能，但其透光效果太差，不适合用于高透光低紫外线织物的生产工艺。
b)使用细纱编织的织物透气性更好；织物的透气性随着密度的增大下降；全消光涤纶长丝对于窗纱的透气性能影响并不是非常明显，采用全消光涤纶为原料窗纱织物具备良好的透气性能。
参考文献：
[1]李加林,室内装饰织物[M],2版,北京：中国纺织出版社,1998;51-55,
[2]任青年,汽车用窗帘织物遮光性能的测试及其关系参数[J],产业用纺织品,1995(4);32-36,
[3]陆振乾,王成军,新型全遮光窗帘面料的设计[J],上海纺织科技,2010,38(5);48-49,
[4]郑倩,陈慰来,张建福,等,新型经编窗帘面料的设计与研究[J],浙江理工大学学报,2008,25(4);373-376,
[5]花金龙,潘伟,纳米TiO2在功能纺织材料中的应用[J],染整技术,2011,33(3);7-9,
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[7]钱樟宝,曹欣羊,段亚峰,等,全消光涤纶FDY生产技术I-J],纺织学报,2007(8);26-30,
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[9]范以辉,惠焕强,浅谈分光光度法和分光光度计的原理及其应用[J],计量与测试技术,2006,33(12);11-12,
(责任编辑;许惠儿)