无机化学英文文献及其翻译（再生纤维共混物的热舒适性和力学性能）

全世界对棉花的需求不断增长，但棉花产量较低，促进了再生纤维素纤维的生产。本研究比较了竹粘胶纤维与棉和其他再生纤维共混物的热舒适性和力学性能。因此，竹粘胶纤维与棉、tencel lyocell、莫代尔粘胶纤维和粘胶粘胶纤维混纺。用竹人造丝、棉、天丝、莫代尔人造丝和粘胶人造丝制成100%纯织物。此外，还制备了竹人造丝与棉、tencel lyocell、modal人造丝和粘胶人造丝的50:50共混物。采用20tex纱线制作平纹机织物，分析其热舒适性和力学性能。研究发现，100%tencel lyocell织物具有较高的力学性能和舒适性。类似地，竹人造丝：tencel lyocell（50:50）-混合织物比竹人造丝：棉-竹人造丝：莫代尔人造丝-竹人造丝：粘胶人造丝-混合织物具有更好的热舒适性和机械性能。

关键词

棉、再生纤维、竹纤维、舒适性、机械性能

地球表面几乎三分之二被水覆盖。在这些水中，2.05%是冷冻水，97.4%是咸水，足够健康供植物、动物和人类食用的淡水只有0.65%（Krenkel，2012）。在各种作物中，棉花是最渴的作物之一，对当地和全球的淡水生态系统造成破坏。棉花由于其优良的性能，是服装行业消耗的主要天然纤维

1 巴基斯坦费萨拉巴德国立纺织大学纱线制造系

2 尼沙纺织厂，尼沙巴德，费萨拉巴德，巴基斯坦

3 巴基斯坦费萨拉巴德国立纺织大学工商管理系

4 巴基斯坦费萨拉巴德国立纺织大学材料与测试系

通讯作者：

Abdul Basit，巴基斯坦费萨拉巴德国立纺织大学纱线制造系。

电邮：basit_ntu@yahoo.com

（莫里斯、普拉托和怀特，1984年）。虽然棉花是一种天然纤维，但要生产1千克棉花纤维，需要20000升以上的水。此外，它分别占全球杀虫剂和杀虫剂销售额的11%和24%。因此，棉花种植是世界不同地区生态系统破坏的主要原因（Bellon Maurel等人，2015年）。

再生纤维可以替代棉纤维，因为再生纤维具有天然纤维和合成纤维的特性。再生纤维素纤维，如tencel lyocell、modal人造丝、粘胶人造丝和竹人造丝，被广泛认为是纺织和环境方面最重要的纤维。Tencel lyocell是一种再生纤维素纤维，由溶解漂白木浆制成。它与其他纤维素纤维（苎麻、亚麻和棉花）具有许多相同的性能。它吸水性强，柔软，在潮湿或干燥时都非常牢固，并能抵抗皱纹。Tencel lyocell织物可手工或机洗或干洗。此外，它具有良好的悬垂性，可以染上多种颜色，并可以模拟各种纹理，如丝绸、皮革和翻毛皮。此外，它还可用于内衣、牛仔布、休闲服、斜纹棉布和毛巾等服装（Lenzing，2014）。

莫代尔人造丝是由纤维素（山毛榉树）制成的再生纤维素纤维。它可以单独使用，也可以与其他类似棉花的纤维一起用于室内应用（例如内衣、床单、浴衣和毛巾）。莫代尔人造丝是一种优越的纤维，其吸湿性比棉高50%左右，其染色方式与棉一样，不褪色，并具有更好的抗收缩和褪色性能。此外，它柔软光滑（Lenzing，2014）。

粘胶人造丝是一种再生纤维素纤维，其结构类似于棉花，但可以从甘蔗、竹子和大豆等多种植物中生产。它是一种软纤维，常用于衬里、连衣裙、衬衫、夹克、外套、短裤和其他外套。此外，它还用于工业纱线（轮胎帘子线）、地毯和室内装饰（Woodings，2001）。

竹粘胶是一种再生纤维素纤维，由竹子植物的淀粉浆制成。它不同于天然竹纤维。天然竹纤维是通过机械和化学处理从竹子植物中提取的。竹子的木质部分通常被压碎，然后用天然酶来制备短纤维的原料。提取的纤维具有圆形横截面和小圆腔，类似于其他植物纤维，长度范围为2至5 mm。竹纤维看起来像未经纺制的棉花。此外，它具有天然抗菌性、绿色和可生物降解性、防紫外线、凉爽透气、柔软、柔韧、坚固、奢华、闪亮的外观（Xiaoling，2006）。此外，竹纤维的横截面充满了各种微间隙和微孔，比棉纤维具有更好的透气性和吸湿性。竹纤维在寒冷的天气也能提供温暖，因为它保持着与被困在皮肤附近的温暖空气相同的微观结构。此外，它是天然的抗真菌和抗静电。它有一种独特的抗菌和抑菌生物剂，名为“竹坤”，在竹纤维生长过程中与竹纤维素分子紧密结合（Yueping et al.，2010）。

同样，竹人造丝也是一种有益的纤维。它是一种再生纤维素纤维，从竹浆中提取，从竹竿中加工而成。在不使用任何肥料或杀虫剂的情况下，竹子的产量是棉花的10倍。此外，即使是有机棉花也需要大量的水来生长，然而竹子在没有任何灌溉的情况下生长，通常生长在山坡上，那里没有其他东西可以种植。它是通过一种类似于加工粘胶人造丝的方法生产的。竹人造丝的生产对环境的影响明显较小，不仅使用更少的土地，而且减少了碳排放量。

如果通过闭环系统生产竹粘胶纤维，且有害物质不会进入生态系统，那么从竹浆中获得竹粘胶纤维的生产过程将更加可持续。此外，有机作物改良协会（OCIA）已认证竹粘胶纤维是一种在微生物和阳光作用下可降解的有机纤维。因此，对于生产竹子、竹纺织品和其他产品的企业来说，它可以成为一种显著的生态友好型发展替代品（Brady，2014）。此外，使用较少的染料可获得相同的着色深度，且外观更好（徐峰，2003），且其干燥速度快，具有丝绸般的纹理。因此，使用竹粘胶纤维替代棉花可以更好地保护环境，因为它需要更少的染料，因此可以获得更少的废物（Erdumlu&Ozipek，2008；Filiz，2011；Prakash，Ramakrishnan和Koushik，2011a，2011b，2013）。

几位作者研究了竹粘胶纤维织物的热舒适性。在一项调查中，Mady（2017）发现，70%的竹粘胶和30%的棉混纺针织物在100%的竹和100%的棉之间表现出中等效果。对再生竹纤维与tencel纤维混纺针织物的舒适性进行了分析。结果表明，随着tencel lyocell用量的增加，薄膜的透气性和透湿性增加。与竹纤维/tencel lyocell混合织物相比，100%tencel lyocell织物具有更高的耐热性和透气性（Karthikeyan、Nalankilli、Shanmugasundaram和Prakash，2016）。此外，还对使用转杯纺纱的棉和竹粘胶混纺针织物进行了检验，结果表明，50/50棉和竹粘胶混纺针织物与100%竹粘胶织物相比具有相当的舒适性（Majumdar&Pol，2014；Ramakrishnan，Umathy和Prakash，2015）。

此外，调查显示，纯竹人造丝针织物比纯棉针织物具有更高的透气性（Prakash、Ramakrishnan、Mani和Keerthana，2015）。已发现聚酯和竹粘胶混纺织物比涤棉混纺织物具有更好的热舒适性（Hussain、Younis、Usman、Hussain和Ahmed，2015；Tausif、Ahmad、Hussain、Basit和Hussain，2015）。Prakash和Ramakrishnan（2014）报告，竹/棉混纺单针织物的透气性和水蒸气渗透性随着竹粘胶纤维含量的增加而增加。在研究棉/竹混纺纱的热舒适性时，发现单件针织物的导热系数随着竹纤维含量的增加而降低。发现织物的相对透气性和水蒸气渗透性随着竹纤维含量的增加而增加（Prakash&Ramakrishnan，2013）。在一项研究工作中，探讨了混纺比如何影响棉和竹纤维单针织物的水分管理性能（Prakash&Ramakrishnan，2013）。进一步的研究分析表明，竹人造丝织物比棉针织物更透气、柔软和灵活（Mishra、Behera和Pada Pal，2012）。研究了竹编针织物的热舒适性与纱线线密度和线圈长度的关系。研究表明，热阻和热导率随着线圈长度的增加而降低，但随着纱线线密度的增加而增加（Chidambaram、Govind和Venkataraman，2011）。

许多专家对竹纤维及其纱线进行了研究（Erdumlu和Ozipek，2008；Hengshu，2004；Lizhen，2005；Yongmei，Qi和Guohe，2006）。他们中的一些人评估了竹子混纺织物，主要是棉花（安、加姆和曹，2013；奇丹巴拉姆等人，2011；哈图亚、马朱姆达尔和达斯，2013；普拉卡什等人，2011a、2011b、2013；永美等人，2006）、天丝（卡尔蒂克扬等人，2016）和聚酯（陶西夫等人，2015）。然而，竹粘胶与其他再生纤维（tencel lyocell、modal粘胶和粘胶粘胶）混合并与棉进行比较的情况尚未报道。本工程采用生产流程为竹-厚浆-细浆-竹纤维素纤维-竹纤维（河北济高化纤有限公司，2014）的竹粘胶纤维。本研究的目的是研究竹粘胶纤维与棉和其他再生纤维（tencel lyocell、modal粘胶纤维和粘胶粘胶纤维）混纺的机织物，以探索竹粘胶纤维混纺织物的舒适性和机械性能，作为棉的替代品。

表1。纤维规格：棉、天丝、莫代尔人造丝、粘胶人造丝、竹人造丝。

参数	棉	Tencel Lyocell	莫代尔粘胶纤维		粘胶人造丝	竹子嫘萦
丹尼尔（dtex）	—	1.3		1.3	1.3	1.3
装订/切割长度（mm）	27.3	38		39	39	38
韧性条件（cN/tex）	27.9	36		35	25	21
伸长条件（%）	6.6	14		13	20	17
水分（%）	8.5	13		11	11	11
马克隆	4.6	—		—	—	—
一致性	83.6	—		—	—	—
短纤维指数	33.4	—		—	—	—
Rd值	73.3	—		—	—	—
þb值	8.6	—		—	—	—
表2。混合比。
混合			比率			样本ID
棉			100			棉
竹纤维			100			竹子
Tencel lyocell			100			天丝
莫代尔人造丝			100			情态动词
粘胶人造丝			100			粘胶
竹人造丝：tencel lyocell			50:50			竹子：天丝
竹人造丝：莫代尔人造丝			50:50			竹子：模态
竹人造丝：粘胶人造丝			50:50			竹子：粘胶纤维
竹人造丝：棉			50:50			竹子：棉花

材料与方法

材料

目前的研究是以棉为天然纤维素纤维，竹人造丝、tencel lyocell、粘胶人造丝和莫代尔人造丝为再生纤维。棉花和其他再生纤维素纤维的规格见表1。竹纤维是从中国河北济高化纤有限公司进口的。Tencel lyocell、modal人造丝和粘胶人造丝纤维均从奥地利Lenzing进口。

方法

纱线生产。生产了9个20 tex不同混纺纱线样品。表2中详细说明了不同的共混物、它们的共混比和它们的ID。混合/共混在吹风室中进行，并通过环锭纺路线制备纱线。环锭细纱生产线由Rieter和Truzschler的吹风机、MK-5 Crosrol的梳棉机、DX8和RSB D 30的拉丝机、丰田章男VC-5A的精梳机、丰田章男FL-16的单工机、丰田章男RY-4的环锭机和Muratec 21-c的自动络筒机组成。

织物制造。在台湾的CCI织机（SL 8900 S型）上制备了两端和纬头分别为76和68/in、120（g/m2）的平纹机织物（一个接一个）。织机的筘条长度为35，速度为36针/分钟，每个筘条凹痕有两个末端。制备的织物长度和宽度分别为55英寸和15英寸，经纱末端为1120个。

表3。退浆、煮练和漂白配方及其工艺条件。

食谱	参数	价值观
退浆	除泥器	5克/升
	洗涤剂	2克/升
	温度	40摄氏度
	时间	6小时
煮漂	氢氧化钠	10毫升/升
	稳定器	5毫升/升
	过氧化氢	35毫升/升
	润湿剂	2克/升
	温度	90摄氏度
	时间	40分钟

预处理。所有织物样品首先退浆、擦洗，然后漂白。退浆、煮练和漂白的配方和工艺条件见表3。

测试。试验前，对所有样品进行处理。对于每种类型的测试，进行三次重复。按照美国材料试验学会（ASTM）和美国纺织化学家和着色剂协会（AATCC）的不同标准方法进行不同的试验。遵循ASTMD2256/D2256M-10e1，使用纱线拉伸试验机（Tensojet，2000）测试纱线的强度和伸长率。对于织物的拉伸强度（150 50 mm2），遵循ASTM D5035-11，使用拉伸强度测试仪。同样，对于织物的撕裂强度（100 63 mm2），遵循ASTM D1424-09，2013。同样，遵循ASTM D737-042012，使用透气性测试仪M-021A SDL Atlas（英国）分析织物（20 cm2）的透气性。同样，遵循AATCC试验方法TM（195）了解织物（8 cm2）的液体水分管理特性。同样，按照ASTM D1518-14，使用英国热阻测试仪M-259B SDL Atlas测量织物（30 cm2）的热阻。

统计分析。使用Minitab 17软件，以棉花为对照样本，采用单因素方差分析（ANOVA）和95%置信水平的Dunnett检验来确定结果的显著性。

结果和讨论

纱线的力学性能

从图1可以明显看出，100%tencel纱线具有最高的强度（27.38 cN/tex）和较大的伸长率（17.68%）。这是由于tencel纤维具有较高的韧性。同样，竹纱和棉纱的强度分别为19.31和19.06 cN/tex。竹纱的伸长率为13.87%，棉纱的伸长率仅为4.19%。莫代尔和粘胶纱的强度分别为19.68和19.17 cN/tex。就共混物而言，竹纤维：tencel和竹纤维：modal具有较高的强度和伸长率。竹子：棉混纺纱的强度和伸长率较低，因为棉纤维的强度和伸长率较低。以棉花为对照样本，统计分析（单向方差分析和邓内特试验）表明，只有tencel和竹纤维：tencel纱线的抗拉强度显著高于棉纤维，而竹纤维：棉纤维的抗拉强度显著低于棉纤维。这是由于tencel纤维的强度较高。此外，所有纱线的伸长率都显著高于棉花，因为它是一种硬纤维。

图1。纱线的机械性能。

图2。机织物的抗拉强度。

织物的力学性能

抗拉强度。织物的拉伸强度如图2所示。100%tencel织物具有比100%modalfabric更高的强度和纬纱方向，强度更高。竹纤维织物的强度低于tencel和modal，但高于粘胶和棉织物。同样，对于共混物，竹纤维：tencel在两个方向上都具有较高的拉伸强度。这是由于tencel纤维的强度更高。此外，竹：莫代尔共混物的强度高于

图3。机织物的撕裂强度。

竹：粘胶和竹：棉。将棉作为对照样品，统计分析（单向方差分析和邓内特试验）表明，除竹：莫代尔、粘胶和竹：棉树脂外，所有织物样品的拉伸强度值与棉有显著差异。这是因为竹、棉、，粘胶纤维的拉伸强度相当。

撕裂强度。织物的撕裂强度主要取决于纱线的拉伸性能及其在织物结构中的流动性。纱线的流动性有助于纱线在撕裂过程中的分组或弯曲，因此提高了抗撕裂性，因为一次必须断裂不止一根纱线（Schwartz，2008）。所有织物的撕裂强度如图3所示。100%天丝织物在经纱和纬纱方向上具有较高的撕裂强度，因为纱线强度更高，表面光滑，瑕疵更少。瑕疵较少的纱线具有更大的流动性。因此，tencel织物具有较高的撕裂强度。在其他再生织物中，莫代尔和粘胶织物的撕裂强度高于竹和棉织物。棉织物的撕裂强度较低，因为棉纱的抗拉强度较低，且纤维表面相对较再生纤维粗糙。此外，由于棉纤维的短纤维长度不同，棉纱有更多的瑕疵。在混纺织物中，竹：天丝织物的撕裂强度较高，而竹：棉织物的撕裂强度较低。竹：莫代尔和竹：粘胶织物的撕裂强度低于竹：天丝织物，但高于竹：棉织物，因为天丝纤维比莫代尔、粘胶和棉纤维更强。此外，将棉花作为对照样本，统计分析（单向方差分析和邓内特检验）表明，所有样本的撕裂强度值与棉花显著不同。

舒适性

透气性。透气性是决定织物舒适性的主要参数。透气性取决于纤维、纱线以及织物的性能。纤维横截面也起着重要作用，因为它直接影响表面积。对于机织物，纱线捻度是一个关键因素。捻度的增加会降低纱线直径和织物的覆盖系数，

图4。机织物的透气性。

因此增加了空气渗透性。当捻度增加时，纱线密度增加，纱线变得更圆，紧密地排列在紧密的机织结构中，透气性显著降低。此外，可能影响织物表面的其他因素是扁平纱。理想情况下，纱线不是圆形的，因此扁平纱线在织物的纱线之间覆盖了更多的空间，这进一步降低了透气性。此外，另一个可能影响透气性的因素是织物的孔隙率。织物孔隙率进一步受到纱内间隙的影响。纱内间隙受纤维横截面的影响。

以棉花为对照样品，统计分析（单向方差分析和邓内特检验）表明，除竹子外，所有样品的透气性：粘胶与棉花的透气性有显著差异。所有其他样品的透气性都较高，而竹子：棉花的透气性较低。图4显示了纯和混合形式的透气性，与棉织物（391 mm/s）以及其他纤维素再生织物（401–557 mm/s）相比，tencel织物具有更高的透气性（667 mm/s）。这是因为tencel纤维的横截面是圆形的，因此具有更低的表面积和更多的织物孔隙率。另一方面，竹纤维和粘胶纤维都具有凹槽结构，这提供了较大的表面积，从而降低了孔隙率。同样，莫代尔纤维也包含圆形结构，但可能发生纱线压扁；这可能导致毛孔堵塞，导致透气性降低。由于Tencel纤维的强度更高，Tencel纱线可能保持了完整性。就混纺织物而言，竹：天丝织物具有较高的透气性（516 mm/s），而竹：棉织物具有较低的透气性（262 mm/s）。竹纤维：天丝、竹纤维：莫代尔和竹纤维：粘胶纤维织物的透气性高于纯织物。纯棉和竹混纺棉的透气性较低，这可能是由于棉纤维短纤维长度的变化导致纱线毛羽和大量纱线瑕疵所致。

水分管理。图5详细说明了机织物水分管理性能的结果。tencel织物（.7082）的水分管理性能优于所有纯织物和混纺织物

图5。机织物的水分管理特性。

图6。竹粘胶纤维的扫描电子显微照片（Xu等人，2006年）。

织物。通过比较竹纤维与棉纤维以及再生纤维素纤维的共混物，发现竹纤维：tencel（.6586）的值高于竹纤维：棉纤维（.6443）。百分之一的竹纤维织物与tencel和棉混纺织物相比，其吸湿性有所降低。竹子：由于竹子和tencel纤维的结构，tencel具有更高的水分管理。竹子的纤维结构（图6）具有微孔、缝隙和空隙（Erdumlu和Ozipek，2008；Xu、Lu和Tang，2006）。水分在这些空隙中被吸收，使纤维能够吸收水分，而微通道有助于吸湿并将水分释放到大气中（Carrillo、Colom、Sunol和Saurina，2004；Yueping等人，2010）。

Tencel纤维由微米和纳米级的结构亚单位（原纤维）组成。不同的多孔带很明显，部分验证了结晶模型。世界上最重要的地区

图7。机织物的耐热性。

皮肤表面可能有较高的孔隙度。多孔的中间区域增加了纤维的孔隙率。孔隙、纤维素结构域和孔隙簇网络包围纤维素体，使整个结构更加紧密（Carrillo等人，2004）。

竹子：棉花具有优异的水分管理性能。棉花吸收水分的能力是由于纤维中部的管腔。纤维成熟时，细胞壁塌陷后形成管腔。内腔不仅能增强吸水性，还能通过毛细作用帮助棉纤维吸收更多水分，从而使棉纤维更舒适。竹：莫代尔和竹：粘胶的水分管理性能低于竹：棉。以棉花为对照样本，统计分析（单向方差分析和邓内特检验）表明，只有天丝（较高）和竹：粘胶（较低）的水分管理与棉花存在显著差异。这是因为tencel纤维的水分管理更好，而粘胶纤维的水分管理更低。此外，除tencel和竹子外的所有样品：tencel与棉纤维具有相同的水分管理。

热阻。热阻是一种热特性，用于测量材料抵抗热流的能力。在一定的气候条件下，衣服较低的热阻会导致皮肤的热量逐渐流失到外部环境，从而给穿着者带来凉爽的感觉。

织物的耐热性如图7所示。从图中可以明显看出，竹子（.0039 m2K/W）和粘胶（.0043 m2K/W）织物的耐热性低于所有纯织物。然而，tencel（.0232 m2K/W）和modal（.0169 m2K/W）织物具有更高的耐热性，这可能是因为与纳米结构的modal和tencel相比，竹子和粘胶的芯吸性更小，因此导热性更低。因此，热量保留在体内（Abu Rous、Ingolic和Schuster，2006）。在图8中，可以清楚地观察到tencel具有真正的纳米结构孔。在所有再生纤维素纤维中，tencel是独一无二的，它由许多亲水性很强的结晶纳米纤维组成，这些纳米纤维以规则的模式排列。tencel纤维横截面上大小为20–60 nm的纤维和孔隙的重复单元如图8所示（Schuster、Suchomel、Ma–nner、Abu Rous和Firgo，2006）。

图8。天丝纤维结构模型。左插图：内部断裂干纤维的扫描电子显微照片（条形图：1 mm）；右插图：湿的、水膨胀纤维的透射电子显微照片（条形图：0.5毫米；Schuster等人，2006年）。

莫代尔织物的微孔结构使其耐热性更高。棉织物具有中等耐热性，因为棉纤维具有较长的葡萄糖分子，其形式为扭曲的纤维素链。空气被困在扭曲的链条所形成的空间中。当由这些长的葡萄糖分子组成的纤维织成布时，它们会变得更加扭曲，从而捕获更多的空气。空气间隙获得身体热量，身体热量以热辐射的形式缓慢释放到较冷的环境中（Abu Rous等人，2006年）。

当竹纤维与棉和其他再生纤维混纺时，其较低的热阻会降低织物的热阻。竹纤维：tencel（.0199 m2K/W）和竹纤维：modal（.0188 m2K/W）具有较高的热阻，而竹纤维：粘胶（.0085 m2K/W）具有较低的热阻。竹：棉（.0127 m2K/W）提供中等耐热性，而竹：粘胶具有较低的耐热性，因为两种纤维的芯吸性能都较低。棉纤维具有很强的隔热性，因为其表面存在卷曲，将空气困在缝隙中。被截留的空气形成了一个隔热罩来保持体温，但与tencel相比，这种效果要低一些，因为表面有纳米纤维，通过调节热量使体温保持在恒定水平。以棉花为对照样本，统计分析（单向方差分析和邓内特检验）表明，tencel、竹纤维：tencel和竹纤维：modal的耐热性显著高于棉花，而竹纤维和粘胶纤维的耐热性显著低于棉花。竹子：天丝具有较高的耐热性；然而，它比棉花具有更好的水分管理和透气性，因此它可以用更好的水分管理性能和透气性来补偿其更高的热阻。

结论

目前，100%的机织物由棉、竹人造丝、莫代尔人造丝、粘胶人造丝和tencel lyocell制成。此外，还制备了棉、竹粘胶。分析比较了这些织物的舒适性和力学性能。100%tencel lyocell面料具有优异的力学性能和舒适性。之后，莫代尔人造丝织物具有更好的舒适性和力学性能。然而，与纯tencel lyocell和modal人造丝织物相比，竹人造丝和粘胶人造丝织物的机械性能和舒适性能相对较低。竹粘胶：tencel lyocell混纺织物的舒适性和机械性能与100%棉和其他混纺织物相似或更好。竹子：棉花的机械性能和舒适性低于所有其他混纺织物。因此，可以得出结论，竹粘胶：tencel lyocell–混纺织物是一种更适合夏季服装应用的混纺织物，因此可以替代100%纯棉织物。

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