CN110965172A

CN110965172A - 一种机织物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN110965172A
Application number: CN201911346733.XA
Authority: CN
Inventors: 罗明; 徐壁; 蒋玉红; 林明明
Original assignee: Shenghe New Material Technology Jiashan Co ltd
Current assignee: Shenghe new material technology (Jiaxing) Co., Ltd
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: CN110965172B

Abstract

本发明涉及一种机织物及其制备方法和应用。所述机织物包括吸水层、输水层和连接层，所述吸水层包括高吸水纤维混纺纱，所述输水层包括天然纤维或黏胶纤维纺成的丝，所述连接层包括可自然降解合成纤维长丝。本发明的机织物具有高吸水保水性且环保可自然降解，同时又能输送水分和储存的营养成分，尤其适合于作为缺水地区如沙漠或荒漠化地带植树提高成活率、降低种植成活成本的有效植树材料，也可以用于植物育种育苗或无土栽培等农林业领域。

Description

一种机织物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于纺织技术领域，特别是一种机织物及其制备方法和应用。

背景技术

中国是世界上最大的纺织品生产国，我们生产的纺织品主要用于服装家纺等传统用途，少部分用于产业用品市场，在农牧业和绿化行业还应用得比较少。随着中国服用纺织品生产的资源要素成本上升，传统纺织服装行业向东南亚等低成本国家转移趋势更明显。因此，我国传统纺织行业应用转行势必更为重要，向农林业及工程领域拓展应用势在必行。

中国和世界各地有大量的沙漠和荒漠化土地，水土流失严重，种植绿化困难。传统纺织产业与农林绿化产业的技术相结合的应用较少，新型功能性高技术纺织品在解决农业无土栽培和沙漠植树方面有很大应用潜力。

另一方面，高吸水树脂(SAP：Super Absorbent Polymer)是一类具有亲水性基团的新型功能高分子材料，其可以吸收自重几百乃至上千倍的水分，具有卓越的保水能力。它主要有三大类：淀粉系改性物、纤维素系改性物、合成聚合物系(含聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系)等几大类。其中聚丙烯酸系高吸水树脂具有比淀粉系和纤维素系高吸水树脂更低成本，吸水能力更强，工艺简单，生产效率高等优点，其可占80％的生产量。高吸水树脂是具有亲水基团的网状交联相互缠绕的链状分子结构，它吸水时通过毛细管作用及扩散作用，将水分渗透到树脂中，分子链上的电离基团在水中电离。由于链上相同电荷离子间静电斥力而使高分子链伸展溶胀，形成水凝胶。树脂内外溶液间离子浓度差形成反渗透压，引导水分进一步流入树脂体系内部。同时，树脂本身的交联结构和氢键作用有限制了水凝胶体系的进一步膨胀。当水分中含有少量盐时，反渗透压降低，吸水能力大大下降。高吸水树脂吸水后呈凝胶态，水分难以在体系内外自由流动，即便施加一定压力与温度也难以让水分自由流动，其锁水保水作用强烈。

高吸水树脂开发出来后，美国、欧洲、日本等国将它作为保水剂改良土壤用在农业或林业上，我国科技人员在这方面也有不少成功的尝试。高吸水树脂商品本身呈颗粒或粉体状态，它在沙漠植树造林用于改良土壤时是以一定比例与沙土混合，其总用量大、混合工作量大、成本很高、费效比低是影响其推广使用的主要障碍。此外，由于高吸水树脂是粉末状或块状，粉末不固定、易移动、铺展不均匀，同时在生产和使用过程中也易造成粉尘污染。

为解决吸水树脂在应用上的技术难题，市面上有将高吸水树脂SAP进一步开发成高吸水纤维SAF(Super Absorbent Fiber)。高吸水纤维是指纤维状高吸水性功能高分子材料，能够吸收自重几十至几千倍的水分。相对于SAP而言，材料纤维化后表面积增大，吸水速度更快，但SAP强度较低，对湿度敏感，基本无法拉伸成长丝，通常以短纤状态存在，一般以棉型短纤包形式商品销售。SAF短纤可以进一步通过开纤混棉梳理成纤网再通过纤网加固成纯纺或混纺成分的高吸水无纺布或热压成吸水纸的形态使用(专利文献1)，主要用于纸尿布湿纸巾等卫生用品领域。但由于SAF本身力学性能较差，特别在吸水膨胀后强度、伸长率、模量大大降低，制备的非织造物在受到较小外力作用下容易发生脆断、脱落，通常只是将高吸水非织造物作为非受力的夹层布使用。偶有报道将其用于沙漠或者荒漠化地区改良土壤植树，但它们的应用方式还是像高吸水树脂颗粒大面积直接与沙土平铺填埋在地面下一定深度平面上混合方式进行。该方式工程量和使用量过大，成本偏高，无法体现出纤维形态高吸水树脂的优点。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP特许第4195394号

发明内容

发明要解决的问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种具有高吸水保水性且可自然降解的机织物。

本发明还提供该机织物的制备方法及应用。

用于解决问题的方案

本发明包含如下技术方案：

[1]一种机织物，其特征在于，所述机织物包括吸水层、输水层和连接层，所述吸水层包括高吸水纤维混纺纱，所述输水层包括天然纤维或黏胶纤维纺成的丝，所述连接层包括可自然降解合成纤维长丝。

[2]根据[1]所述的机织物，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱主要由高吸水纤维和纤维素类纤维混纺成纱，优选地纤维素类纤维选自棉纤维、麻纤维、黏胶纤维，更优选地纤维素类纤维选自棉型黏胶短纤。

[3]根据[2]所述的机织物，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱中高吸水纤维的质量百分数为25-85％；进一步优选地，所述高吸水纤维混纺纱的纱线支数在7-20S范围。

[4]根据[1]～[3]任一项所述的机织物，其特征在于，所述输水层包括黏胶长丝纺成的丝可自然降解，优选地所述黏胶长丝粗细为75D～300D，进一步优选地黏胶长丝束中单纤根数F为15～100。

[5]根据[1]～[4]任一项所述的机织物，其特征在于，所述可自然降解合成纤维长丝包括聚乳酸低弹长丝或丙纶低弹长丝，优选可自然降解合成纤维长丝为聚乳酸低弹长丝。

[6]根据[1]～[5]任一项所述的机织物，其特征在于，所述机织物为双轴向经编组织。

[7]根据[1]～[6]任一项所述的机织物，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱占所述机织物总质量的40～65％。

[8]一种制备权利要求[1]～[7]任一项所述机织物的方法，其特征在于，所述方法包括织造坯布、蒸汽预缩膨化处理、干燥定型处理，其中所述织造坯布包括将所述高吸水纤维混纺纱作为衬纬纱，所述天然纤维或粘胶纤维作为衬经纱，所述可自然降解合成纤维长丝作为捆绑纱以经平组织进行连接。

[9]根据[8]所述的方法，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱主要由高吸水纤维和纤维素类纤维通过气流纺制备得到。

[10]根据[1]～[7]任一项所述机织物用于缺水地区绿化、苗圃种植或农作物无土栽培方面的用途。

发明的效果

本发明提供了一种高吸水保水、又能输送水分和储存的营养成分、环保双层功能性纺织品：正面有良好的吸水和快速传输水分透气的效果，反面有非常强的快速吸水膨胀成凝胶体并具有极强的锁水保水能力，这两层间通过连接纱相连在一起。该机织物尤其适合于作为缺水地区如沙漠或荒漠化地带植树提高成活率、降低种植成活成本的有效植树材料，也可以用于植物育种育苗或无土栽培等农林业领域。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的机织物的层状结构示意图。

附图标记说明：

10机织物；11输水层；12吸水层；13连接层。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限定于此。本发明不限于以下说明的各构成，在发明请求保护的范围内可以进行各种变更，而适当组合不同实施方式、实施例中各自公开的技术手段而得到的实施方式、实施例也包含在本发明的技术范围中。另外，本说明书中记载的文献全部作为参考文献在本说明书中进行援引。

除非另有定义，本发明所用的技术和科学术语具有与本发明所属技术领域中的普通技术人员所通常理解的相同含义。

在描述本发明的上下文中(尤其在所附权利要求的上下文中)，术语“一个”、“一种”和“该(所述，the)”和类似的语言将被解释为覆盖单数和复数，除非本文另外指示或与上下文明显矛盾。

本说明书中，使用“数值A～数值B”或“数值A-数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。

本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。

本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方式”、“另一些具体/优选的实施方式”、“一些具体/优选的技术方案”、“另一些具体/优选的技术方案”等是指所描述的与该实施方式有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方式中，并且可存在于其它实施方式中或者可不存在于其它实施方式中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方式中。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中，短纤维或短纤是指长度在几毫米至几十毫米的纤维，如棉、毛、麻等天然纤维。长丝又称连续长丝，是连续长度很长的丝条，长度达几千米或几万米的长丝，如蚕丝及化纤制丝时喷出的连续丝束。

在本发明中，“主要由”或者“主要包括”是指百分之五十以上由后述物质或者方法构成，不排除少量其他组分或其他方法步骤。

<机织物>

本发明提供的机织物是在织机上由经纬纱按一定的规律交织而成的织物，称梭织物。与无纺布或非织造布不同，其具有相对高的强度。

参照图1介绍根据本发明的一个实施方式的机织物的层状结构。机织物10包括三层结构：吸水层11、输水层12和连接层13。

吸水层

吸水层11由吸水和保水性好的材料制成。该层为织物的底层，也可以说是织物的反面。在本发明中，吸水层11包括高吸水纤维混纺纱，换句话说，吸水层11的制作材料包括高吸水纤维混纺纱。所述高吸水纤维混纺纱通过将高吸水纤维SAF与一定比例的其他种类的纤维混纺获得。

高吸水纤维SAF作为高吸水保水的主要物质，在本发明中的一些具体实施方式中，选用主要由聚丙烯酸系高吸水树脂制得的高吸水纤维SAF，吸水倍率为20～500倍。此类SAF制备方法包括用丙烯酸与乙烯类不饱和单体为原料进行水溶液聚合，经干法纺丝成形、热交联制成的；或者，以丙烯酸、丙烯酸钠和丙烯酸酯等一起在水溶液中聚合得到共聚物水溶液，以聚乙烯醇水溶液为芯层或皮层，经皮-芯型复合喷丝板挤出、热空气干法纺丝和热交联得到高吸水纤维；还可以用部分中和的丙烯酸和丙烯酰胺与聚乙烯醇共混的水溶液纺丝制备高吸水纤维。商购的聚丙烯酸系SAF常用7D×51mm短纤规格，吸水倍率可以为30-40倍、130-140倍、400倍等。一般而言，吸水倍率越高，吸水后呈凝胶态越明显，纤维形态消失越快(也可理解为湿强越低)，可纺性越低。综合考虑混纺纱的吸水性和可纺性，在本发明的一些具体实施方式中，选用130-140吸水倍率的7D×51mm规格的SAF进行混纺制备吸水层，从而获得适合于沙漠绿化的机织物。本发明的另一些具体实施方式中，还可选用30-40吸水倍率的SAF进行混纺制备吸水层，其更容易纺纱成功，织布后整理也更容易，但其吸水率偏低，适合于用于无土栽培的机织物。

综合考虑环保要求和尽可能高的吸水输水能力，在本发明中高吸水纤维混纺纱主要由高吸水纤维和纤维素类纤维混纺成纱。纤维素纤维是指纤维的主要组成物质是纤维素的纤维。纤维素纤维包括天然纤维素纤维和再生纤维素纤维两类。天然纤维素纤维主要有棉纤维和麻纤维,再生纤维素纤维包括黏胶纤维、富强纤维、铜氨纤维、醋酯纤维，以及近年来出现的Modal纤维和Lyocell维等。纤维素大分子链中存在着苷键，并含有大量的自由羟基，其具有较高的吸水输水能力，吸水后可促进SAF的体积膨胀。

考虑到材料的可获得性、成本以及吸水性，优选地，纤维素类纤维选自黏胶短纤，其吸水率可达到13～14％，具有天然纤维素分子结构，在土壤中可吸水保水且能生物降解，分解成糖类小分子等物质可以被植物根部吸收起到肥料作用，另外黏胶有快速吸潮的作用，与SAF混纺中万一遇到微量水滴可保持干态，相对易于成纱。在本发明的一个具体实施方式中，纤维素类纤维选自棉型黏胶短纤。在本发明的一个优选具体实施方式中，高吸水纤维混纺纱由高吸水纤维和纤维素类纤维、少量化学纤维(如涤纶纤维、尼龙纤维)混纺，然后与可降解纤维长丝并网复合得到。少量涤纶纤维可以改善高吸水纤维可纺性和湿强。此类纤维在纱线内平行排列度高，热处理后门幅收缩更好，纬纱在空间弯曲更多更密，DTY长丝复合后强度更高，方便织布。

在混纺纱中如果增加SAF含量，纱线吸水性提高但可纺性降低，因此在本发明的另一些具体实施方式中，高吸水纤维混纺纱中SAF的质量百分数为25～85％，进一步优选30～80％，更进一步优选35-65％，其余为纤维素类纤维。本发明的另一些具体实施方式中，高吸水纤维混纺纱中SAF的质量百分数为25～85％，涤纶纤维的质量百分数为0～10％，其余为纤维素类纤维。另外，纱线的粗细与可纺性能有关，如果纱线越粗，越可以提高SAF含量，其吸水保水性约好，从性价比角度，在本发明的一些具体实施方式中，高吸水纤维混纱线粗细选择在7-20S范围，进一步优选地纱线支数为7～16S。S是英制支数的单位，英制支数是指单位重量(1磅)的纱线在公定回潮率时的长度为840码的倍数。

对于粗纱来说，气流纺和环锭纺方法都可以用来纺这种高吸水纤维混纺纱，考虑到经济性和可纺性，本发明的一个具体实施方式中使用气流纺纱。

输水层

输水层12是本发明的机织物的正面。吸水层高吸水纤维混纱线吸收的水，即便在压力和温度等条件作用下均较难以释放和传输，为了便于在农林业中应用，需要设置输水层12将吸水层11中的水分逐步输送到所需的微环境中。在本发明中所述输水层12包括天然纤维如废弃的棉、毛、丝、麻纱或黏胶纤维纺成的丝，即输水层12的制作原料包括天然纤维如废弃的棉、毛、丝、麻纱或黏胶纤维纺成的丝。考虑织布方便性、原材料可获得及经济性、可纺性及后续收缩膨化处理的效果，优选黏胶纤维，更优选地为黏胶长丝FDY(Fully DrawnYarn)，良好的亲水性和毛细管效应使得其具有快速吸水输水性。黏胶长丝FDY层可以在后处理时让纤维蓬松和弯曲散开占据更大的空间，方便SAF吸水膨胀留住更多水分，总体单向平行排列的黏胶长丝纤维间更容易形成毛细管效应，输送水分更快捷方便，散开的单黏胶丝在后续收缩膨化处理是更容易。本发明的一些具体实施方式中，浇水时黏胶长丝FDY层可以让水分快速渗透到整个织物周围让包含SAF的吸水层快速均匀吸饱水分，然后又能缓慢将水分均匀输送释放到根毛细胞周围的环境中。同时，如果包含SAF的吸水层中水分被逐步输出用掉后，垂直下伸的黏胶长丝FDY层又能将地下深处高湿度的水分上吸输送到吸水层，然后继续输送到根周围。这个组合结构提高了水分利用率。在本发明的另一些具体实施方式中，输水层12的黏胶长丝粗细为75D至300D，进一步优选100D至200D，长丝束中单纤根数F为15至100。上述规格的黏胶长丝具有较好的毛细管效应，从而具有较强的输水能力，同时加工成本较低。

连接层

连接层13用于连接吸水层11和输水层12。本发明所述连接层13包括可自然降解合成纤维长丝如聚乳酸低弹长丝或丙纶低弹长丝，即连接层13的制作原料包括可生物降解合成纤维长丝。本发明的一些具体实施方式中，连接层13的组成材料为聚乳酸低弹PLA DTY长丝，其具有相对更好的生物降解性和强韧性，适合高速织造，DTY形态的纱线有良好的热缩性能和蓬松性，能很好带动位于其正反两面的功能层(即吸水层11和输水层12)的纱线被动弯曲收缩，使织物收缩增厚，从而提高织物10的用于吸收水的部分的厚度和保水总量。此外，聚乳酸低弹长丝有较好的透气透氧和透二氧化碳的性能，能抑菌和抗霉变。与PLA FDY形态丝相比，PLA DTY强度稍低，但弹性良好，织布不断线性能更好，其分子间排列更松散，降解速度更快。

聚乳酸低弹丝可以由玉米发酵生成乳酸、再由乳酸进一步聚合成聚乳酸、进而纺成加弹加捻长丝。聚乳酸成分在湿热和具有微生物的沙土环境中会很快(一般是几个月到一年半的时间)分解成二氧化碳和水。

考虑到连接层13作为两个功能层的连接纱线，为方便织造、在湿热处理过程中形成收缩力等，优选连接层13的聚乳酸低弹丝的长丝粗细为50D至150D，进一步优选50D至100D，F数为12至96。

组织结构

本发明对于组织结构没有特殊的限定，在本发明的一些具体实施方式中，为了织造的方便高效，本发明选择双轴向经编组织，具体为衬经衬纬双轴向经编组织：横向平行排列的高吸水纤维混纺纬纱构成吸水层11，纵向平行排列的黏胶长丝作为吸水输水的衬经纱垂直排列在吸水层上面，PLA DTY长丝作为捆绑纱以经平组织，将衬经纱局部捆绑在纬纱上。这样的组织设计，使吸水层11和输水层12这两个功能层功能不干涉，且能协同工作；穿插于两个功能层之间的连接层13的聚乳酸低弹丝既能使两个功能层不松散，又能增加机织物10的空间厚度，有助于强化两个功能层的吸水和输水功能。在本发明的一些具体的实施方式中，也可以采用缎纹组织等经纬面明显浮长不同组织，将输送水分层与连接层合并为同一层。

<机织物的制备方法>

本发明还提供了本发明前述机织物的制备方法。所述方法包括织造坯布、蒸汽预缩膨化处理、干燥定型处理，其中所述织造坯布包括将所述高吸水纤维混纺纱作为衬纬纱，所述天然纤维或粘胶纤维作为衬经纱，所述可自然降解合成纤维长丝作为捆绑纱进行连接。进一步地，所述连接采用经平组织。

在本发明的一些具体实施方式中，所述织造坯布可以使用24针经编衬纬机型。比如德国卡尔迈耶公司的HKS或RS三梳节全幅衬纬经编机。在本发明的一个具体实施方式中，为了提高衬经纱后整理后的蓬松度，三把梳节组织花盘分别是：GB1:000/000/111/000；GB2:111/000/000/000；GB3:211/011。

考虑到本发明的机织物主要用做高吸水织物，要得到尽可能高的吸水保水效果，需要这种双层织物的每一层尽可能蓬松，增加吸水空间和保水体积。低的经纬密可以使机织物的每一层蓬松，有利于提高织布效率、降低成本；但是，如果经纬密过低，衬经衬纬纱之间距离过大，会使纬纱层的例如SAF吸水膨胀后的凝胶体不能连成一体，或是衬经的黏胶长丝层纤维间不能连续铺面，当几层纺织品层叠使用使衬经黏胶长丝被上下几层间的SAF凝胶层完全单独包裹后会影响黏胶长丝层输送水分效果。一般来说，经纬纱越细，经纬密需要更高，才能配合分别形成连续的功能层，但纬纱太密又会造成门幅收缩困难(SAF和黏胶长丝在干态下基本不收缩，高温潮湿蒸汽中软化，收缩不大，主要被经平组织的PLA DTY急剧收缩时带动门幅收缩，形态弯曲凸起)。优选地，依据纱线粗细，坯布上机纬密选择为6至20根/cm，上机经密选择为3.53至11.2针/cm(相当于9至28针/英寸机型的满穿经密)。在本发明的某些具体实施方式中，上机纬密选8至10根/cm，优选9.5根/cm，其预留了纬纱层后整理后收缩膨胀空间，同时也不会造成吸水膨胀成凝胶层后凝胶层厚度不完整。

在本发明的一些具体实施方式中，高吸水纤维混纺纱占所述机织物总质量的40～65％。进一步地，高吸水纤维混纺纱层占50～55％，黏胶长丝层占20～25％，PLA DTY层占20～30％，PLA DTY层进一步优选22～28％，以坯布总质量计算。织布过程尽可能不要沾水，防止SAF纬纱吸水膨胀成凝胶糊成一片，也不要在潮湿环境中储存太久，防止吸潮霉变。

优选地，在坯布织好后，对坯布进行整理，以改变纱线或纤维间的排列方式和密度厚度等参数，达到更好的使用效果。在本发明的一些具体实施方式中，整理工艺包括：蒸汽预缩膨化处理和干燥定型处理。

使用100℃以上的蒸汽对坯布进行松弛热处理，这个过程中，织物含潮率会提高，衬经衬纬纱都会变软并适度膨胀收缩，作为捆绑纱的PLA DTY纱线会急剧收缩膨胀，纤维弯曲散开，从而带动衬经层和衬纬层纱线进一步弯曲收缩向外凸起(不再是在理论平面上排列)，从而使坯布的经纬向长度缩短、厚度增加变蓬松，经纬纱理论间隙缩小，高吸水纤维混纺纬纱层的吸水保水能力增强，衬经黏胶长丝层的输水能力得到保证。在本发明的一些具体实施方式中，当经车速10m/min速度经过蒸化机110℃无张力松弛预缩处理后，门幅从202cm左右变为170cm左右，纬密从8至10根/cm变密到11-13根/cm，布面变厚，衬经衬纬层分别向正反两面凸起，纱线显微形态下弯曲明显。

对收缩膨胀后的坯布再进行定型机松式干定型热处理(也称干燥定型或松式定型)，可以进一步强化蒸汽收缩整理的效果。通过定型机干定型处理来稳定形态，干燥防霉便于长久存放备用。定型机热处理温度110-120℃,过高温度会影响SAF吸收水分速度，影响PLADTY捆绑纱强力。纵向和横向都要尽可能松式定型，不要拉伸，以免影响衬经衬纬层纱线弯曲度，影响后续使用时的吸水保水空间大小(即相对于储水量)。在本发明的一些具体实施方式中，定型机车速30-45m/min，110-120℃经纬向都松式定型后，门幅可以进一步收缩并稳定，纬密11-13根/cm，平方克重增至150-180g/m²左右，厚度增至0.7-0.9mm。

进一步地，在进行完整理工艺后，经过分切检验包装入库，就可以作为商品使用。

<机织物的用途>

本发明还提供了本发明所述机织物用于缺水地区如沙漠绿化、苗圃种植或农作物无土栽培方面的用途。

缺水地区绿化

我国是一个沙漠化和荒漠化威胁严重的国家。植树造林保护环境是我们国家的一项基本国策，任重而道远。沙漠植树最大的问题是沙土表层缺水，土壤表层沙粒在风蚀作用下运动频繁树苗下部沙土环境不稳定，沙漠地区昼夜温差太大新种植的树苗根系难以快速生长到沙土深层吸水分和营养物质供沙漠生长成活。树苗栽种到沙漠土壤之中，根细胞生长发育需要以下几方面条件：一是需要足够的水分或湿度环境供根尖细胞吸收。二是根系细胞生长发育需要呼吸作用即吸收氧气呼出二氧化碳，也就说沙土需要适度的透气环境。三是根细胞的生长发育还需要氮磷钾等营养成分和生长激素。

利用本发明具有高吸水输水性能且可自然降解的机织物设计植物栽培复合体，可以使得缺水地区植物成活率大幅度提高，有效减轻后期人工成本和减少浇水频次和浇水总量。

首先将一定层数的本发明所述机织物按正面输水层朝外，中间安放一块一定长度和宽度的竹片，竹片长度短于所裁的机织物片长。将根带湿润泥土的树苗安放在机织物叠层竹片上端，可选地将不同的营养包按缓释顺序安放在竹片下部。然后用可以降解的绳子将机织物叠层上的根、竹片、料包等包缠起来，在根须处将根须部分及泥土外露。然后将包裹好的树苗插入打好的沙土洞中，插入深度以到树苗根部之上5-20cm为准，然后浇满水让机织物中吸水层和输水层吸饱水分，再盖上沙土即可完成种树过程。机织物包覆住竹片和植物主干的部分区域，用于吸收地下的水分、并将水分暂时存储以及缓慢输送给植物。至少部分植物的根露出于机织物而能直接与沙土接触。本发明的机织物的吸水层能有效吸收沙土中的水分，尤其是位于深处的含水率较高的沙土中的水分，并将水分保存。输水层能够吸收吸水层中的水分，并在毛细管输送效应的影响下将水分缓慢向上输送，使水分扩散到根周围，便于根吸收水分。竹片一方面与植物主干固定，使得植物栽培复合体与植物形成一个整体的栽培件而具有较大的与地面连接的刚度，使栽培件的防风、抗倒伏性好；另一方面，竹片使得植物栽培复合体能接触到深层沙土，便于吸收位于地下深层的水分并将水分输送给植物。

该植物栽培复合体基本是可以自然降解在沙土潮湿的环境中。最先降解的是黏胶长丝制成的输水层，它大概在潮湿环境中3-6个月就基本全部分解成二氧化碳和水，它逐步消失留下的空间也是机织物体系内部的水气传输通道，继续起作用。吸水层中的纤维素类纤维在微生物环境中经过一年左右的时间被缓慢分解在沙土中。连接两层功能层作用的PLADTY捆绑纱，它在潮湿沙土微生物环境中最多1年半左右就会最终降解成二氧化碳和水竹片和料包最后都会被分解利用掉。这些物质被分解后留下的空间可以被树苗生长利用或作为根部水分养分和二氧化碳及氧气交换的通道，更有利于树苗后续生长。而吸水层中的SAF在吸满水分后变成凝胶层，SAF可以留在沙土中作为沙土的一部分，起到保水的作用。

苗圃种植

本发明具有高吸水输水性能且可自然降解的机织物可以在苗圃种植中作为育种铺底基材。

将一层或若干层本发明的机织物的输水层朝容器底面或平整好的地面铺好，吸水层朝上，上面铺一层营养土然后撒上种子，种子上面再撒一层更疏松的营养土，然后依据种子最佳生长所需要的湿度定期浇水。底面的输水层有非常好的吸水输水肥功能，因孔隙率高，氧气、二氧化碳等通透性也很强，正是种子发育生长所需要的。上一层的吸水层，它吸水后膨胀变成凝胶会吸收锁住大量水分，保持营养土中的种子发芽生长所需要的湿度，最上层营养土起覆盖和保护种子的作用。当种子发育生长，根生长露过最下面的黏胶层后就可以移栽了。此时，机织物仍具有适当的强度，让上面的土壤及植物幼苗体系经得起移栽过程所受的外力而不散脱，方便移栽及提高成活率。

无土栽培

本发明具有高吸水输水性能且可自然降解的机织物可以用作无土栽培用外层织物材，用来包裹无土栽培基质，将营养液和水保持住供植物生育需要。在本发明的一些具体实施方式中，可以将一层或若干层本发明的机织物的输水层紧贴无水栽培容器内壁，其下部要深入到有孔隔板下的肥水槽内接触营养液，吸收传输水分和养料给机织物的吸水层进而传输给无土栽培基质供栽培植物吸收。利用本发明机织物的高吸水输水性能够有效地保留住养液和水分。

实施例

以下将结合具体的实施例来进一步阐述本发明中的技术方案。应当理解的是，下列实施例仅用于解释和说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。

实施例所用原料及其来源、规格

高吸水纤维SAF 购于南通江潮公司 7D×51mm、吸水倍率130-140倍

棉型黏胶短纤购于吉林化纤公司 1.5D×38mm

涤纶短纤购于仪征化纤 1.5D×38mm

黏胶长丝购于吉林化纤公司 FDY 120D /30F、吸湿性大于11％

聚乳酸纤维长丝购于佛山源诚顺生态纺织科技有限公司DTY50D/32F

实施例1

1)按高吸水纤维SAF与棉型黏胶短纤质量比为35:65进行混纺得到10S气流纺纱。

2)织造坯布：选择德国卡尔迈耶公司的HKS或RS三梳节全幅衬纬经编机来织造衬经衬纬经编双功能织物。选择24针机型(每英寸24枚织针机上经密)三梳节满穿织造。为了提高衬经纱后整理后的蓬松度，三把梳节组织花盘分别是：GB1:000/000/111/000；GB2:111/000/000/000；GB3:211/011

两把衬经纱为吉林化纤公司的黏胶长丝FDY 120D/30F，它有非常好的吸湿性能(F数高密集平行排列后有非常好的毛细管输水效应)，捆绑纱为环保可以自然降解的PLA DTY聚乳酸纤维长丝，它有足够的强度来编织衬经衬纬两层功能层纱线，选重网高弹DTY形态是为了后续热处理DTY纱线收缩，带动衬经衬纬层纱线弯曲收缩空间膨胀，增大储水空间。选DTY 50D/32F网络丝方便整经织布，其规格较细，弹力大，强度足够，后处理条件下收缩力足够带动两个功能层纱线收缩增大其所在空间。多F数的PLA DTY长丝编织贯穿与两个功能层，它本身的毛细管效应可以带动水分在两个功能层间交换输送，因为纱线细，针密也比较稀，不至于分隔两个连续的功能层，导致其性能下降。纬纱吸水层选用短纤形态的SAF与棉型黏胶短纤35:65的10S气流纺纱，其纤维在纱线内平行排列度高，易于纺纱成功，10S规格纱是典型的牛仔风格的粗纱，强力足够织布。

上机纬密选9.5根/cm。上机门幅按168英寸机型，上机205cm开双门幅。

根据理论计算和实际测量，坯布机上平方克重在107±2g/m²左右。厚度约0.5mm。下机门幅为202cm。坯布成分中高吸水纤维混纺纬纱层占53％(其中纯高吸水纤维SAF占20g/m²，大约占整体质量的18.7％)，输水层即黏胶长丝层占23％，PLADTY聚乳酸纤维捆绑纱占24％。

3)蒸汽预缩膨化处理

当经车速10m/min速度经过蒸化机110℃无张力松弛预缩处理后，门幅从202cm变为170cm，纬密变密到11-11.5根/cm，布面变厚，衬经衬纬层分别向正反两面凸起，纱线显微形态下弯曲明显。

4)干燥定型处理

定型机热处理温度110-120℃，过高温度会影响SAF纤维吸收水分速度，影响PLA捆绑纱强力。定型机车速30-45m/min，110-120℃经纬向都松式定型后，门幅可以进一步收缩稳定至165-168cm，纬密11.5根/cm，平方克重增至158-160g/m²(其中纯高吸水纤维SAF约占28-30g/m²，占总质量的18.7％)，厚度增至0.7-0.72mm。

经过分切检验得到样品S1。

实施例2

1)按高吸水纤维SAF与棉型黏胶短纤质量比为55:45进行混纺得到10S气流纺纱。

两把衬经纱为吉林化纤公司的黏胶长丝FDY 120D/30F，它有非常好的吸湿性能，捆绑纱为环保可以自然降解的PLADTY聚乳酸纤维长丝，它有足够的强度来编织衬经衬纬两层功能层纱线，选重网高弹DTY形态是为了后续热处理DTY纱线收缩，带动衬经衬纬层纱线弯曲收缩空间膨胀，增大储水空间。选DTY 50D/32F网络丝方便整经织布，其规格较细，弹力大，强度足够，后处理条件下收缩力足够带动两个功能层纱线收缩增大其所在空间。多F数的PLADTY长丝编织贯穿与两个功能层，它本身的毛细管效应可以带动水分在两个功能层间交换输送，因为纱线细，针密也比较稀，不至于分隔两个连续的功能层，导致其性能下降。纬纱吸水层选用短纤形态的SAF与棉型黏胶短纤55:45的10S气流纺纱，其纤维在纱线内平行排列度高，易于纺纱成功，10S规格纱是典型的牛仔风格的粗纱，强力足够织布。

根据理论计算和实际测量，坯布机上平方克重在107±2g/m²左右。厚度约0.5mm左右。下机门幅为202cm。坯布成分中高吸水纤维混纺纬纱层占53％左右(其中纯高吸水纤维SAF占31g/m²，大约占整体质量的29％)，输水层即黏胶长丝层占23％左右，PLA DTY聚乳酸纤维捆绑纱占24％左右。

3)蒸汽预缩膨化处理

当经车速10m/min速度经过蒸化机110℃无张力松弛预缩处理后，门幅从202cm变为168cm，纬密变密到11-11.5根/cm，布面变厚，衬经衬纬层分别向正反两面凸起，纱线显微形态下弯曲明显。

4)干燥定型处理

定型机热处理温度110-120℃，过高温度会影响SAF纤维吸收水分速度，影响PLA捆绑纱强力。定型机车速30-45m/min，110-120℃经纬向都松式定型后，门幅可以进一步收缩稳定至165-168cm，纬密11.5根/cm，平方克重增至160-162g/m²左右(其中纯高吸水纤维SAF大约占46-47g/m²，占总质量的28.7％)，厚度增至0.72-0.74mm。

经过分切检验得到样品S2。

实施例3

1)按高吸水纤维SAF：棉型黏胶短纤：涤纶短纤＝80:17:3(质量比)，进行混纺得到10S气流混纺纱，其中加入少量涤纶短纤以改善SAF的可纺性和湿强。将所述混纺纱与PLADTY 50D/32F高弹无网合股并网形成复合高吸水混纺纱。

两把衬经纱为吉林化纤公司的黏胶长丝FDY 120D/30F，它有非常好的吸湿性能，捆绑纱为环保可以自然降解的PLA DTY聚乳酸纤维长丝，它有足够的强度来编织衬经衬纬两层功能层纱线，选重网高弹DTY形态是为了后续热处理DTY纱线收缩，带动衬经衬纬层纱线弯曲收缩空间膨胀，增大储水空间。选DTY 50D/32F网络丝方便整经织布，其规格较细，弹力大，强度足够，后处理条件下收缩力足够带动两个功能层纱线收缩增大其所在空间。多F数的PLADTY长丝编织贯穿与两个功能层，它本身的毛细管效应可以带动水分在两个功能层间交换输送，因为纱线细，针密也比较稀，不至于分隔两个连续的功能层，导致其性能下降。纬纱吸水层选用本实施例1)所述的短纤形态的SAF与棉型黏胶短纤、涤纶短纤80:17:3的10S气流纺纱与50D聚乳酸复合纱，其纤维在纱线内平行排列度高，热处理后门幅收缩更好，纬纱在空间弯曲更多更密，DTY长丝复合后强度更高，方便织布。

根据理论计算和实际测量，坯布机上平方克重在114±2g/m²左右。厚度在0.52mm左右。下机门幅为202cm。坯布成分中高吸水纤维混纺纬纱层占56％左右(其中纯高吸水纤维SAF占45g/m²，大约占整体质量的39.5％)，输水层即黏胶长丝层占22％左右，PLA DTY聚乳酸纤维捆绑纱占26％左右。

3)蒸汽预缩膨化处理

当经车速10m/min速度经过蒸化机110℃无张力松弛预缩处理后，门幅从202cm变为163-165cm，纬密变密到11-11.5根/cm，布面变厚，衬经衬纬层分别向正反两面凸起充分，纱线显微形态下弯曲更明显。

4)干燥定型处理

定型机热处理温度110-120℃，过高温度会影响SAF纤维吸收水分速度，影响PLA捆绑纱强力。定型机车速30-45m/min，110-120℃经纬向都松式定型后，门幅可以进一步收缩稳定至160-162cm，纬密11.5根/cm，平方克重增至167-170g/m²左右(其中纯高吸水纤维SAF大约占62-64g/m²，占总质量的39.5％)，厚度增至0.82-0.85mm。

经过分切检验得到样品S3。

三个实施例所获得的机织物样品的基本参数如表1：

表1实施例样品基本参数

性能测试

一、沙箱填埋模拟测试

测试相同层数的上述三个实施例中样品S1、S2、S3在相同沙层深度的吸水和保水能力。

测试方法：沙箱长80×宽80×高20cm，每种实施例样品剪裁为直径12.5cm标准滤纸大小，试样都夹在两层标准滤纸中间，直径上对称用订书钉钉上防脱散，多层试样层叠时将衬经输水层面朝滤纸，防止衬纬高吸水纤维混纺纱吸饱水后变为凝胶层完全粘附于滤纸上无法分开。

1)试样埋于沙面下8cm处，对准试样中心沙面缓慢加水一次1kg，一天后取出，用软毛刷轻轻刷去滤纸正反两面的沙子，称重结果如表2：

表2加水一天后称重结果

备注：两层标准滤纸重2.1克，直径12.5cm，单层S1重1.96克，单层S2重2克，单层S3重2.1克。

2)试样埋于沙面下8cm处，对准试样中心沙面缓慢加水一次1kg，三天后取出，用软毛刷轻轻刷去滤纸正反两面的沙子，称重结果如表3：

表3加水三天后称重结果

3)试样埋于沙面下8cm处，对准试样中心沙面缓慢加水一次1kg，十天后取出，用软毛刷轻轻刷去滤纸正反两面的沙子，称重结果如表4：

表4加水十天后称重结果

4)试样埋于沙面下8cm处，对准试样中心沙面缓慢加水1kg，连续3天各浇一次，然后十二天后取出，用软毛刷轻轻刷去滤纸正反两面的沙子，称重结果如表5：

表5连续3天各浇一次然后十二天后称重结果

该试验测试完每个样品后仔细打开外面两层标准滤纸，观察滤纸上凝胶多少和织物状态，将上面试样再合上，并埋入草坪下泥土下15cm处，60天后，取出观察降解情况如表6：

表6试样在土壤降解情况

5)每个试样中钉合前在吸水层上均匀撒上0.2g食用的食盐颗粒，将试样埋于沙面下8cm处，模拟肥料离子浓度对吸水保水效果的影响。对准含盐试样中心沙面缓慢加水一次1kg，十天后取出，用软毛刷轻轻刷去滤纸正反两面的沙子，称重结果如表7：

表7含盐试样加水十天后称重情况

由表2-表5的结果可知，本发明三个实施例所获得试样，虽然平方克重接近，但因SAF含量不同，织物的吸水保水性能明显不同。SAF含量越高，织物越厚越蓬松，吸水保水越强。总体来说，这三个实施例织物在沙土中都有良好的吸水保水性能，多层织物叠层使用有更好的吸水保水性能。本发明实施例的试样加水十天后各试样都仍然有良好的保水能力，很可能因为吸水层高吸水纤维吸水后变为凝胶状态锁住水分，即使周围环境在逐渐变干，凝胶体中水分流失也很缓慢，保湿效果明显。多次浇水时，由于水流动会导致部分SAF分子从凝胶中脱出随水流沉集在下层的滤纸表面上，因此多次浇水很可能会造成吸水保水量的下降。另外，表6可以看出SAF变凝胶后微粒化碎片化流失最快；黏胶长丝也有较快的降解速度；相对来说PLA长丝被腐蚀降解较慢，虽然强度下降，仍能看出纤维形态。所有样品重新埋在草坪下没有发现对草坪生长有负面作用，反而更茂盛一些，样品周围土壤明显更潮湿。表7可见盐分对吸水层的吸水保水能力有明显影响。因此，将来在沙土中使用含缓释料包时，肥料离子释放速度对吸水保水能力是有明显影响的，尽可能与该织物降解速度及该植物根生长速度匹配。

二、输水能力测试

将高吸水纤维混纺纱与其他纱线(商购)材料浸入水中，在不同时间测试水爬升的高度，结果参见表8(备注：纱绞断面总纤度都是30000D，浸入水深度10cm)。

表8纱线绝对爬升高度对比

由表8可知，SAF/黏胶25/75质量比混纺纱吸水爬升度很低而且基本不变化，说明其输送水分能力不够，120D黏胶长丝吸水爬升度最高，说明其输送水分能力最强，可能因为自身亲水且易产生毛细管效应。

三、高吸水纤维混纺纱的可纺性测试

测试方法：将总纤度近似33600D纱绞浸入水5分钟后提起，待基本没有明水滴落后，称重。用气流纺试纺21S、16S、10S、7S四种规格不同SAF/棉型黏胶短纤的混纺纱，SAF/棉型黏胶短纤的比例如表9，记录纺800g重纱筒的断头次数来表征它们的可纺性。

表9可纺性测试结果

备注：纱绞质量范围在3.72-3.74克之间。

由表9可知，SAF纤维含量越高，越难纺，纱线规格越细越难纺。16S以上更细或者SAF纤维含量占80％以上的纱支规格相对难纺，主要是因为SAF纤维强力低，特别是湿强超级低，纤维太粗，梳理成网困难，毛条质量不好。

Claims

1.一种机织物，其特征在于，所述机织物包括吸水层、输水层和连接层，所述吸水层包括高吸水纤维混纺纱，所述输水层包括天然纤维或黏胶纤维纺成的丝，所述连接层包括可自然降解合成纤维长丝。

2.根据权利要求1所述的机织物，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱主要由高吸水纤维和纤维素类纤维混纺成纱，优选地纤维素类纤维选自棉纤维、麻纤维、黏胶纤维，更优选地纤维素类纤维选自棉型黏胶短纤。

3.根据权利要求2所述的机织物，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱中高吸水纤维的质量百分数为25-85％；进一步优选地，所述高吸水纤维混纺纱的纱线支数在7-20S范围。

4.根据权利要求1-3任一项所述的机织物，其特征在于，所述输水层包括黏胶长丝纺成的丝，优选地所述黏胶长丝粗细为75D～300D，进一步优选地黏胶长丝束中单纤根数F为15～100。

5.根据权利要求1-4任一项所述的机织物，其特征在于，所述可自然降解合成纤维长丝包括聚乳酸低弹长丝或丙纶低弹长丝，优选可自然降解合成纤维长丝为聚乳酸低弹长丝。

6.根据权利要求1-5任一项所述的机织物，其特征在于，所述机织物为双轴向经编组织。

7.根据权利要求1-6任一项所述的机织物，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱占所述机织物总质量的40～65％。

8.一种制备权利要求1-7任一项所述机织物的方法，其特征在于，所述方法包括织造坯布、蒸汽预缩膨化处理、干燥定型处理，其中所述织造坯布包括将所述高吸水纤维混纺纱作为衬纬纱，所述天然纤维或粘胶纤维作为衬经纱，所述可自然降解合成纤维长丝作为捆绑纱进行连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高吸水纤维混纺纱主要由高吸水纤维和纤维素类纤维通过气流纺制备得到。

10.根据权利要求1-7任一项所述机织物用于缺水地区绿化、苗圃种植或农作物无土栽培方面的用途。