摘要： 鍺纖維面料是含鍺面料中最常見的一類，但其機織面料的開發和性能研究較少。文章開發四種含量比的秋冬襯衫用鍺纖維面料，測試其基礎服用性能和抗靜電性能，并基于面料的抗靜電性能，通過改變環境的溫度和濕度，探究面料抗靜電性能的改變，以對其他抗靜電產品的開發起到一定借鑒作用。結果表明，四種含量比的鍺纖維面料的透氣性、懸垂性符合開發目的，同時抗靜電性均可達到GB/T 12703.4—2010中的C級以上技術要求。在50%～80%RH與15～25 ℃條件下，織物的抗靜電性能隨著濕度和溫度的升高而提升，環境溫濕度對于鍺纖維面料的抗靜電性能有明顯影響。
關鍵詞：鍺纖維;含鍺面料;抗靜電織物;表面電阻率;溫濕度
作者： 萬殊姝
使面料含鍺主要有兩種方法，一是通過在紡絲液中添加無機鍺粉，使得纖維被賦予鍺元素的一些特性;二是通過對某些面料進行含鍺后整理，以獲得所需功能。含鍺面料具有符合國家標準的負離子、遠紅外及抗菌性能[1]，而且由于鍺的半導體特性，它還能夠賦予面料一定的抗靜電性，因此含鍺面料是貼身、保健服裝面料的較好選擇。直接使用鍺纖維是常見的使面料含鍺的方法，鍺纖維按照紡絲液的不同又分為滌綸基、黏膠基、錦綸基、丙綸基和牛奶蛋白基等，其中滌綸基最為常見。
化纖織物常見的抗靜電改性方法很多，按階段分有聚合階段改性、紡絲階段改性和后整理三類[2]。劉圓圓等[3]將氧化石墨烯作為改性單體，與聚對苯二甲酸乙二醇酯進行共聚，改性后的纖維體積比電阻較普通滌綸纖維明顯降低。王明序等[4]分別選用淺色導電鈦白和水性聚氨酯作為功能填料和涂層劑，制備了一種聚酯纖維基抗靜電涂層織物，織物表面電阻率在106 Ω以內，且耐水洗、日曬性好。Abdel-Fattah M等[5]研究了不同濃度的Hydroperm親水表面整理劑對滌綸長絲織物的電荷和衰減性能的影響，并證實經過Hydroperm處理后的樣品電荷最初呈指數衰減，然后再呈較慢的衰減，整理后的織物抗靜電性明顯提升。
另外，人體在使用抗靜電面料的過程中，使用狀態和使用條件不可能沒有變化，在正常使用下，抗靜電面料的功能發揮如何，主要受環境的影響。謝勇[6]發現溫度會影響鍍銀纖維嵌織織物的導電性能，溫度越高織物的電阻越小。吳遜等[7]使用單甘酯等4種非離子型抗靜電劑與聚丙烯熔融混合，制備獲得抗靜電薄膜，并發現薄膜的抗靜電效果明顯受到環境濕度的影響。
本文紡制四種含量比的鍺纖維/棉混紡紗，并按照開發秋冬貼身襯衫面料的目的設計面料。在探究鍺纖維面料的常規服用性能以外，進一步研究其抗靜電性能，并通過分別改變環境溫濕度，來了解鍺纖維面料抗靜電性能受環境影響的情況，為鍺纖維面料和其他抗靜電面料的使用及開發提供一定借鑒作用。
1 鍺纖維機織面料的開發
1.1 纖維原料的選取
本文選取的滌綸基鍺纖維(上海奧領紡織新材料有限公司)為如圖1所示的散纖維形態，另一種原料棉(市售)為普梳棉條形態。鍺纖維紡絲液中含有的鍺粉添加劑電鏡照如圖2所示，鍺纖維原料規格如表1所示。
由圖2可以看出，由于添加的鍺粉尺寸為納米級，因此部分纖維易產生團聚現象。添加劑與紡絲液共混后紡絲，鍺粉分布在纖維內部和表面。其中，纖維表面大部分鍺粉分布情況如圖3(a)所示，小部分出現圖3(b)的團聚現象。
1.2 鍺纖維紗線的設計
本文開發的鍺纖維紗線主要用于生產具有抗靜電、負離子和遠紅外等功能的襯衫面料，因此其紗線的規格和成分均需在保證紗線具備功能性的同時，也能保證一定的舒適性。利用棉纖維與鍺纖維混紡，可以賦予紗線親膚舒適性，尤其在一定程度上可以改善織物的濕熱舒適性。本文開發的四種鍺纖維紗線含量比及規格如表2所示，獲得的紗線如圖4所示。
由圖4可以看出，隨著紗線中鍺纖維含量的增加，紗線毛羽明顯降低。紗線中纖維越短，會更容易外露產生毛羽，鍺纖維長度為38 mm(大于棉纖維長度)，加之棉纖維自身的天然轉曲特性，相比鍺纖維更難加捻抱合，因此紗線中棉含量越大，紗線毛羽越多。紗線的毛羽會在一定程度上影響鍺纖維面料的厚度、透氣等性能。
1.3 鍺纖維機織面料的設計
本文選取襯衫面料常用組織平紋作為織物組織。分別使用四種含量比的雙合股紗線作為經緯紗，得到100/0、75/25、50/50、25/75四種含量比的鍺纖維/棉混紡織物。四種織物的經、緯緊度分別為60%、55%，經、緯密度分別為277 根/10 cm和254 根/10 cm。
2 性能測試
2.1 懸垂性
按照GB/T 23329—2009《紡織品織物懸垂性的測定》的方法B：圖像處理法，使用YG811L型織物動態懸垂性風格儀(青島山紡儀器有限公司)進行測試。試樣加持盤直徑為12 cm，試樣直徑為24 cm，每塊織物取3塊試樣，正、反兩面均進行測試，取平均值。
2.2 透氣性
按照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》的測試方法，使用YG461數字式織物透氣量儀(寧波紡織儀器廠)進行測試。實驗用的噴嘴口徑為4.0 mm、實驗面積為20.0 cm2、壓差為100 Pa，每個試樣的不同部位各測試10次，取平均值。
2.3 抗靜電性
測試抗靜電的方法有很多種，其表征指標也有很多項，一般實驗室最常用的是比電阻和半衰期[8]。本文按照GB/T 12703.4—2010《紡織品靜電性能的評定第4部分：電阻率》的測試方法，使用YG(B)406型織物電阻率測試儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)進行測試。純棉及鍺纖維織物實驗電壓為100 V，滌綸實驗電壓為250 V。每個試樣測試3次，取平均值。
當探究溫度和濕度對面料抗靜電性能影響時，分別將四種鍺纖維面料放置在實驗設計的相應溫、濕度(20 ℃、25 ℃、30 ℃及50%RH、60%RH、70%RH、80%RH)下進行12 h以上的調濕后，再進行表面電阻率的測試。
3 鍺纖維機織面料的基礎服用性能
3.1 懸垂性
鍺纖維面料的懸垂系數測試結果如表3所示。由表3可以看出，鍺纖維/棉的含量比對于面料懸垂性影響較小。鍺纖維含量越多，織物的靜態懸垂系數會變大，即懸垂性下降。面料懸垂性主要受到纖維原料、織物組織結構、面密度等因素的影響[9]。四種混紡比織物只有原料是不同的，一般纖維的密度與其初始模量的比值越大，則該纖維織物懸垂性越好(鍺纖維初始模量約為7 N/dtex，棉纖維初始模量約為6 N/dtex)，因此鍺纖維含量越多，織物的懸垂性越差。四種鍺纖維面料的懸垂性中等，屬于常見滌綸型襯衫面料懸垂系數的范圍[10-13]，能夠滿足本文的開發目的。
3.2 透氣性
鍺纖維面料的透氣性結果如圖5所示。由圖5可以看出，四種鍺纖維面料的透氣性較好。基于單因素方差分析法對數據進行顯著性檢驗后，發現隨鍺纖維含量的提升，面料透氣性更好。分析認為，紗線毛羽會隨機分布在織物表面及紗線交織孔隙處，影響空氣透過織物。四種織物是由四種混紡比的紗線制成，而紗線毛羽指數是隨鍺纖維的增加而減小的，因此織物中鍺纖維越多，影響透氣率的毛羽越少，織物的透氣性就越好。另外，鍺纖維分布著鍺粉微粒，這使得鍺纖維表面凹凸不平，也在一定程度上使纖維間隙增大，進而提升了透氣性。
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