芯丝种类对织物抗皱性及抗变形性的影响

来源:用户上传      作者:魏艳红 刘新金 谢春萍 苏旭中

　　摘要： 文章采用全聚纺纺纱方式生产了JC/PET、JC/PTT、JC/SPH、JC/T400四种包芯纱和一种纯棉纱，利用这五种纱线织造了规格相同的五种机织物。分别利用客观与主观评价法，评价织物的抗皱性及平整度等级，同时测试了织物的拉伸弹性回复率，以研究芯絲种类对织物抗皱性及抗变形性的影响。结果表明：芯丝的加入可以改善纯棉织物的平整度;长丝的初始模量、弹性影响织物的抗皱等级，SPH的初始模量最高、T400的弹性回复性最好，因此JC/SPH和JC/T400包芯纱织物抗皱等级最高，可以达到3.5级;且这两种长丝的表面均有沟槽，截面为异形，起到毛细管作用，其织物具有较好的吸湿排汗作用，是开发高保形免烫衬衫面料的理想选择。
　　关键词： 长丝;折皱回复角;织物抗皱性;弹性回复性;初始模量;高保形
　　Abstract： In this paper，four core-spun yarns（JC/PET，JC/PTT，JC/SPH and JC/T400） and one pure cotton yarn were produced by complete condensing spinning. Five fabrics of the same size were woven with these five kinds of yarns. In order to study the effects of the core yarn type on the wrinkle resistance and deformation resistance of the fabrics，the objective and subjective evaluation methods were used to evaluate the wrinkle resistance and flatness level of the fabric，and the tensile elastic recovery rate of the fabrics was tested. The results show that the addition of core yarn can improve the flatness of the pure cotton fabric. The initial modulus and elasticity of the filament affect the wrinkle resistance of the fabrics.The initial modulus of SPH is the highest，and the elastic recovery of T400 is the best. Thus，JC/SPH and JC/T400 core-spun yarn fabrics have the highest anti-wrinkle grade，reach Grade 3.5. At the same time，the surface of SPH and T400 filaments have the trench，and the cross section is profiled，which acts as a capillary. The fabrics have good moisture absorption and sweat releasing effect. These two kinds of filament core-spun yarns can be used to develop the non-ironing shirt fabrics with high shaperetention.
　　Key words： filament; wrinkle recovery angle; fabric wrinkle resistance;elastic recovery; initial modulus; high shape-preserring
　　织物在穿着或洗涤过程中，受到反复揉搓而产生塑性弯曲变形，从而形成折皱，织物抵抗这种弯曲变形的能力称为抗皱性;织物抗变形性是指织物受到外力作用后产生变形量的大小及产生变形回复的难易程度。织物的折皱直接影响服装的外观平整度，影响织物抗皱性的因素包括纤维的几何特征、弹性，纱线捻度，织物的组织结构、后整理等，杨书会等[1]探讨了纯棉织物的抗皱性与其组织结构的关系;李超等[2]利用有机硅改性水性聚氨酯对棉织物进行抗皱整理。对于织物的抗皱性及平整度的测试与评价方法，国内外学者进行了大量研究，主要分为客观与主观评价方法，目前广泛采用折皱回复角法（静态与动态）和外观等级评价法。KANG等[3]利用三维网格投影技术测量织物的折皱;LIU等[4-5]基于图像处理提出了一种可模拟实际着装的织物抗皱性测试方法;WANG等[6-7]研发了一种基于视频序列采集系统（JN-1型织物折皱回复性能动态测试仪），可以检测织物折皱回复角随时间的动态变化;美国潘宁教授利用抽出法研制了PhabrOmeter织物风格仪，可以测试织物的折皱回复率[8]。
　　本文选取了PET、PTT、SPH、T400四种长丝分别与精梳棉纤维进行复合，采用全聚纺纺纱方式开发了JC/PET、JC/PTT、JC/SPH、JC/T400四种14.8tex包芯纱和一种纯棉JC14.8tex纱。利用这五种纱线织造了规格相同的五种织物，分别采用客观与主观评价法评价织物的抗皱性，以研究芯丝种类对织物抗皱性及抗变形性的影响，为开发高保形免烫衬衫面料做理论与实践基础。
　　1 长丝的性能简介
　　3.33tex/24F聚对苯二甲酸乙二醇酯PET（江苏恒科新材料有限公司），3.33tex/24F聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT（晓星 　　化纤（嘉兴）有限公司），SPH（3.33tex/24F）采用低粘度PET与高收缩PET通过复合纺丝法生产，具有永久的三维卷曲效应（南通永盛纤维新材料有限公司），T400（3.33tex/24F）是PTT与PET通过复合纺丝工艺制成的双组分新型复合弹力纤维，具有自然永久螺旋卷曲、优异的膨松性及特别柔软的手感（英威达纤维（佛山）有限公司）。
　　1.1 长丝的形貌结构
　　1.2 长丝的拉伸性能
　　表1为长丝的拉伸性能指标。表1数据显示，PET的断裂强度、初始模量较高，但弹性回复率不及其他长丝。PTT分子链上含有奇数个亚甲基使它具有“奇碳效应”，由此使大分子链以螺旋型构象出现，这种特殊的结构就像弹簧一样赋予纤维良好的伸长、弹性回复性，但PTT的断裂强度与初始模量最低。SPH的初始模量最高。T400产生的弹性机理是由于PET、PTT两组分热收缩率的差异而产生自卷曲弹性，且弹性稳定性和持久性好，因此T400的弹性回复性能最好。
　　2 试 验
　　2.1 仪 器
　　YG（B）541E型智能式织物折皱弹性仪、YG（B）026ET电子织物强力机（温州市大荣纺织仪器有限公司），JN-1型织物折皱回复性能动态测试仪（江南大学），PhabrOmeter织物手感评价系统测试仪（美国欣赛宝科技公司），YG461E-Ⅲ全自动透气量仪、YG601N-Ⅱ型电脑式织物透湿仪（宁波纺织仪器厂）。
　　2.2 纱线性能
　　表2为五种纱线的质量指标。
　　表2数据显示，长丝的加入可以明显改善纱线的成纱条干、减少纱线毛羽，尤其3mm及以上长毛羽。长丝的强伸性影响包芯纱的性能，因PTT长丝的断裂强度、初始模量最小，故JC/PTT包芯纱的断裂强度、初始模量最低。
　　2.3 织物的抗皱性测试
　　2.3.1 客观评价（静态折皱回复角）
　　按GB/T3819—1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》的垂直法，利用YG（B）541E型智能式织物折皱弹性仪测试织物的急弹性回复角与缓弹性回复角。每种试样在织物的正面不同位置经纬向各取5块，试样剪成40mm×15mm的品字形，压力负荷为10cN，加压时间5min。为了防止测试过程中试样有黏附现象，影响测量结果，在两翼之间离折痕线2mm处放置一张厚度小于0.02mm的纸片或塑料薄膜。
　　2.3.2 客观评价（动态折皱回复角）
　　参照AATCC66—2008《机织物折皱回复性的测定：回复角法》的水平法，利用JN-1型织物折皱回复性能动态测试仪，采用气动加压方式对试样施加压力，采用视频序列采集系统，对织物折皱回复过程进行图像采集。同一试样在不同位置经纬向各5块，试样剪成40mm×15mm的长方形，压力负荷500g，加压时间5min，视频采集帧率4.64帧/s，单帧大小为1920像素×1200像素，采集时长5.5min，最后用MatLab 2016对织物折皱回复视频序列进行处理，绘制出折皱回复角随时间变化的曲线图。
　　2.3.3 客观评价（折皱回复率）
　　参照AATCC202—2014《纺织品相对手感值的测定：仪器法》，利用PhabrOmeter织物手感评价系统测试仪测得织物的硬挺度、柔软度、光滑度、折皱回复率等织物的综合手感。同一试样剪取大小为100cm2圆形试样3块，结果取其平均值。
　　2.3.4 主观评价（外观平整度等级）
　　参照AATCC124—2014《织物经多次家庭洗涤后的外观
　　平整度测定》，对织物进行反复洗涤5次，采用摊平晾干法干燥，根据SA标样按最接近的外观平整度定级，1级最差，5级最好，也可以根据需要定出半级的级数。
　　2.4 织物的抗变形性测试
　　参照FZ/T01034—2008《纺织品机织物拉伸弹性试验方法》，利用YG（B）026ET电子织物强力机测试织物的5%定伸长拉伸弹性回复。定伸长拉伸速度20mm/min，预加张力2N，伸长时间60s，回复时间180s，循环次数分别为1次与5次。
　　2.5 織物的舒适性测试
　　2.5.1 透气性
　　参照GB/T5453—1997《纺织品织物透气性的测定》，利用YG461E-Ⅲ全自动透气量仪测试织物的透气率。试验面积为20cm2，采用100Pa压力差，每块试样测试10次，结果取其平均值。
　　2.5.2 透湿性
　　参照GB/T12704.1—2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分：吸湿法》，利用YG601N-Ⅱ型电脑式织物透湿仪测试织物的透湿量。每种试样剪取直径为70mm的圆形试样3块，试样条件为温度（38±2）℃，相对湿度（90±2）%。
　　3 结果与分析
　　3.1 织物的规格
　　表3为成品织物的规格。经检测，PET、PTT、SPH、T400四种长丝的沸水收缩率分别为8.4%、9.0%、19.6%、24.2%，沸水收缩率影响织物的织缩率及尺寸稳定性。为了保证五种织物的成品规格一致，在织造时采用了不同的上机经纬密。
　　3.2 织物的抗皱性
　　3.2.1 静态折皱回复角客观评价
　　图2为织物的静态折皱回复角测试结果。
　　YG（B）541E型智能式织物折皱弹性仪的主要特征：采用高分辨率CCD自动成像，测试软件提供静、动态图像处理，自动拍摄折痕角度，实时保存图像（图2（b）、图2（c））;测试软
　　件内置电子量角器，并可根据成像结果修正数据，避免测量死角及其他复杂测试状况，便于出现测试结果有争议时作为原始证据保存;微型步进电机自动翻板，促使翻转动作平稳，有效消除试样回角受翻转振动的影响。图2（a）显示1#、3#织物的急弹性与缓弹性折皱回复角相对其他织物较小，五种织物的总折皱回复角大小顺序为4#>5#>2#>3#>1#。 　　3.2.2 动态折皱回复角客观评价
　　图3为织物的动态折皱回复角的测试结果。利用JN-1型织物折皱回复性能动态测试仪可以精确描述织物折皱回复的动态过程，该装置采用气动加压方式，加压5min后自动弹开。为了更精确地展现织物从加压弹开的瞬间折皱回复情况，视频录像时间为5.5min（在加压装置未弹开时，提前20s打开录像），曲线包含了回复的初始角度、急弹折皱回复角、缓弹折皱回复角等。
　　由图3可见，五种织物的一致规律是纬向折皱回复角基本大于经向，尤其1#织物经纬向折皱回复性差异较大，纬向折皱回复角明显大于经向。这是因为经密大于纬密，经向纱线间的切向滑动阻力大于纬向，释去外力后，经纱间相对滑移困难，短时间内回复性差[9]，但芯丝的加入可以明显改善织物的折皱回复性，并且还可以减小经纬向弹性回复性的差异。
　　初始模量为试样拉伸曲线初始直线部分的斜率，其大小表示纤维在低负荷下变形的难易程度，初始模量大则表示纤维在小负荷下不易变形，其织物的挺括性好;初始模量小，其制品比较柔软。通过对四种长丝初始模量的对比，PET、SPH两种纤维的初始模量较高，其中SPH最高，而PTT最低，尽管T400的模量没有SPH高，但T400具有较好的弹性回复性，纤维弹性也是影响织物折皱回复性的主要因素。图3（b）（d）（e）显示，芯丝的加入提高了织物的急弹性变形的比例，尤其是含SPH、T400长丝的包芯纱织物，其织物具有起皱后在极短时间内急速回复的特性。因此，2#、4#、5#织物即PET、SPH、T400包芯纱织物的经纬向折皱回复角比PTT包芯纱织物大，1#纯棉织物的折皱回复性最差。由以上分析可知，长丝的初始模量越大或弹性回复性越好，越有利于提高织物的折皱回复性。
　　3.2.3 折皱回复率客观评价
　　织物的折皱回复率即织物的折痕回复角占180°的百分率，也是表示抗皱性的常用指标。折痕回复角通常只反映了织物单一方向、单一形态的折皱回复性，与实际使用或穿着中织物的多向性、复杂形态相比不够精确与全面。PhabrOmeter织物手感评价系统测试仪（简称法宝仪）的测试原理是源于购买面料时，面料从戒指中穿过，通过感知抵抗拉扯的能力判断面料的质量，同时提取相关载荷-位移曲线，经过数据转换计算出硬挺度、柔软度、光滑度、折皱回复率等相关指标[10]，折皱回复率越大则织物的折皱回复性越好。由表4数据显示，5#织物的折皱回复率最大，其次是4#织物，1#织物的折皱回复率最小。芯丝的加入可以提高织物的硬挺度，如1#纯棉织物的硬挺度不及其他包芯纱织物。5#织物的柔软性最好，这与T400长丝的性能有关。
　　3.2.4 外观平整度等级主观评价
　　图4为五种织物的外观平整度等级。
　　从图4显示，1#纯棉织物的平整度等级最差为1.0级，4#、5#织物平整度等级最高均达到了3.5级，2#、3#织物分别是30级、2.5级。织物的平整度等级除了与纤维的初始模量、弹性等相关外，还与纤维吸湿性、织物在湿态下的折痕回复性及缩水性密切相关。经测试，PET、PTT、SPH、T400的实际回潮率分别是0.48%、0.69%、0.96%、0.80%，这几种长丝的回潮率均比较低，小于1%。一般来说纤维的吸湿性小，织物湿态下折皱回复性好、缩水性小，织物的尺寸稳定性、免烫性好。因此，芯丝的加入可以改善纯棉织物的平整度等级，而四种长丝的回潮差异不大，所以长丝的吸湿性不是造成四种包芯纱织物间平整度等级差异的主要原因，与织物的折痕回复性有关。
　　3.2.5 织物的抗皱性客观评价与主观评价对比
　　主观评定法依靠人眼将试样与标准样对照，从而评判出抗皱等级，带有很大的主观任意性与无法量化等缺陷，而传统的客观评价法中的折皱回复角与实际洗涤、穿着起皱存在一定的差异。如传统的YG541E型全自动激光织物折皱弹性仪，采用激光扫描读取数据，当回复翼稍有一点卷曲或扭转，都会导致激光无法到达接收器，致使读出的数据有偏差或无法正常读取数据。采用YG（B）541E型弹性仪测试折皱回复角，克服了YG541E型弹性仪的部分不足，提高了测试数据的真实性和可靠性，测试结果之间的差异性减少[11]。但是在测试过程中人工放置压板的位置偏差，致使受壓不匀或受压面积不等也会造成数据偏差。
　　使用JN-1型动态测试仪，压力一致性好，受人为影响因素小，自动化程度高，多次试验表明数据的稳定性、结果的准确性比YG541E型弹性仪要好[12]，但测试的效率比较低，每次只能测试单个试样。使用PhabrOmeter织物手感评价系统测试仪测试织物的折皱回复率及其他指标，比较贴近实际使用过程，克服了只能检测单一方向折皱回复角的缺点，而且仪器操作简单效率高。
　　3.3 织物的抗变形性
　　表5数据显示，芯丝的加入可以提高织物的拉伸弹性回复率，同时芯丝种类也影响织物的拉伸弹性回复性。如PTT、T400长丝的弹性回复性好，则织物的拉伸弹性回复率相对较高。
　　3.4 织物的舒适性
　　衬衫织物一般为贴身衣物，因此除了考虑它的抗皱外，织物的舒适性也不能忽视。织物的舒适性主要包括透湿性、透气性，测试结果如图5所示。
　　纤维的吸湿性与透湿性密切相关，吸湿性好的纤维制成的织物透湿性好，棉纤维的吸湿性好，因此将棉纤维包覆在合成纤维的外表面，可以改善因合成纤维吸湿性差而造成透湿性差的劣势。从图5显示，5种织物的透湿性差异不大，其中4#、5#织物的透湿性略好。这是因为SPH、T400长丝表面有沟槽，截面为异性，起到毛细管作用，使纤维及纱线具有芯吸效应，水分通过毛细管芯吸而传递出去。异性纤维织物比圆形截面纤维织物的透气性好，因此截面为异性的SPH、T400包芯纱织物的透气性比圆形截面的PET、PTT好。
　　4 结 论
　　1）长丝的初始模量与弹性影响织物的折皱回复性，初始模量越高、弹性回复性越好，织物抗皱性越好，四种长丝中SPH的初始模量最高、T400的弹性回复性最好，因此4#、5#SPH、T400包芯纱织物的抗皱、免烫性较好。 　　2）纤维的吸湿性影响织物的平整度等级，四种长丝的回潮率均小于1%，因此芯丝的加入可以提高织物的抗皱等级。
　　3）长丝的弹性回复性影响织物的拉伸弹性即抗变形性，PTT、T400长丝的弹性回复性好，其织物的拉伸弹性回复率相对较高。
　　4）据GB/T 18863—2002《免烫纺织品》规定，具有基本免烫功能的纺织品，洗涤干燥后外观平整度≥3.5级。通过对五种织物抗皱性的客观与主观评价可以得出，4#、5#织物即分别采
　　用SPH、T400长丝生产的包芯纱织物的挺括，抗皱、免烫性较好，抗皱等级可以达到3.5级。通过观察这两种长丝的表面均有沟槽，截面为异形，其织物具有较好的吸湿排汗作用，因此这两种长丝的包芯纱是开发高保形免烫衬衫面料的理想选择。
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