謝松楊, 金子敏,b, 樊明山, 陶建偉

(1.浙江理工大學(xué),a.材料與紡織學(xué)院；b.先進紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室, 杭州 310018；2.浙江棒杰數(shù)碼針織品股份有限公司, 浙江 義烏 322009)

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桑蠶絲無縫針織物熱濕舒適性能研究

謝松楊1a, 金子敏1a,b, 樊明山2, 陶建偉2

(1.浙江理工大學(xué),a.材料與紡織學(xué)院；b.先進紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室, 杭州 310018；2.浙江棒杰數(shù)碼針織品股份有限公司, 浙江 義烏 322009)

摘要:采用牽伸倍數(shù)2.4的桑蠶絲包覆紗、牽伸倍數(shù)2.4和2.8的錦綸包覆紗為里紗,以2×23.3 dtex和3×23.3 dtex的桑蠶絲為面紗,以緯平針、1+1假羅紋、1+2假羅紋為組織結(jié)構(gòu)設(shè)計試織了18塊無縫針織物。對18塊無縫針織物的熱濕舒適性能進行測試分析,并研究織物的里紗、面紗、組織結(jié)構(gòu)與織物熱濕舒適性之間的關(guān)系。結(jié)果表明：以牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結(jié)構(gòu)為緯平針的無縫針織物的透濕性和透氣性較好；以桑蠶絲包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結(jié)構(gòu)為1+2假羅紋的無縫針織物的接觸冷暖感較好；以錦綸包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結(jié)構(gòu)為緯平針的無縫針織物的導(dǎo)熱性能較好；以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、組織結(jié)構(gòu)為緯平針的無縫針織物的熱濕舒適性能較好。

關(guān)鍵詞:桑蠶絲; 無縫針織物; 包覆紗; 組織結(jié)構(gòu); 熱濕舒適性能

無縫針織技術(shù)近幾年來發(fā)展迅速,具有廣闊的市場前景[1]。無縫針織產(chǎn)品的特性是貼身、不緊繃。但是,目前的無縫針織物一般采用化學(xué)纖維作為原料,其無縫針織物產(chǎn)品的舒適性欠佳,難以滿足消費者的需求。面對激烈的市場競爭,只有不斷地進行差異化產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新,才能在競爭中脫穎而出。提高無縫針織物產(chǎn)品的舒適性,纖維材料的選用是關(guān)鍵。桑蠶絲是集輕、柔、細為一體的天然纖維,素有“人體第二皮膚”美譽之稱,具有很好的親膚性,桑蠶絲面料具有貼身保暖、蓬松輕柔、透氣保健等特點[2-3]。將桑蠶絲應(yīng)用到無縫針織領(lǐng)域中,制得的無縫針織產(chǎn)品不僅能體現(xiàn)無縫針織物的塑身效果和美觀性,還使無縫針織物擁有桑蠶絲的親膚舒適性特點。本文主要研究桑蠶絲無縫針織物的紗線規(guī)格、組織結(jié)構(gòu)等規(guī)格參數(shù)與織物的熱濕舒適性之間的關(guān)系[4],為研發(fā)具有良好熱濕舒適性能的桑蠶絲無縫針織物提供一定的參考。

1　實　驗

1.1材料與儀器

材料：桑蠶絲無縫針織物(棒杰數(shù)碼針織品股份有限公司)、無水氯化鈣(分析純,浙江巨化新聯(lián)化工有限公司)。

儀器：Y802型八籃恒溫烘箱(無錫市三環(huán)儀器有限公司),TL-2型工業(yè)天平(上海西域機電有限公司),透濕杯(承德市科承試驗機有限公司),烘箱(寧波賽茵儀器有限公司),YG601-I/II型織物透濕儀(寧波紡織儀器廠),YG461E型織物透氣性測試儀(溫州方圓儀器廠),KES-F7 THERMO LABOIIB型精密迅速熱物性測試裝置(凱恩喜科技有限公司)。

1.2方法

桑蠶絲無縫針織物樣品的試識,分別從三個因素入手：因素A——里紗規(guī)格,包括牽伸倍數(shù)為2.4的桑蠶絲包覆紗(A1)、牽伸倍數(shù)為2.4的錦綸包覆紗(A2)、牽伸倍數(shù)為2.8的錦綸包覆紗(A3)；因素B——面紗規(guī)格,包括2×23.3 dtex桑蠶絲(B1)、3×23.3 dtex的桑蠶絲(B2)；因素C——組織結(jié)構(gòu),包括緯平針(C1)、1+1假羅紋(C2)、1+2假羅紋(C3)。18塊試織織物的具體設(shè)計方案和試樣分析得到的基本規(guī)格見表1。

1.3性能測試

1.3.1吸濕性能

按照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定 烘箱干燥法》進行吸濕性能測試[5]。先把布樣放在恒溫恒濕環(huán)境中調(diào)濕24 h,用電子天平稱的布樣的濕重,再放入烘箱中烘干,然后每隔10 min測量一次,直到連續(xù)兩次稱的質(zhì)量之差不大于后一次稱的紗線質(zhì)量的0.05%為止。

表1　各無縫針織物設(shè)計方案及織物規(guī)格

1.3.2透濕性能

按照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法》進行透濕性能測試[6]。實驗前首先要將稱好的白色顆粒狀無水氯化鈣放入烘箱內(nèi),以160 ℃的溫度烘3 h。同時將織物透濕儀調(diào)溫調(diào)濕。然后把烘好的無水氯化鈣裝入透濕杯中,無水氯化鈣上表面距離杯口約4 mm。將試樣的測試面朝上放在透濕杯上,放上墊圈,擰好螺絲,在測試杯的側(cè)面用膠帶密封好,放入調(diào)溫調(diào)濕好的透濕儀中平衡1 h,取出透濕杯,蓋上杯蓋放置硅膠干燥器中0.5 h后分別稱其質(zhì)量。之后將去掉杯蓋的透濕杯再次放入透濕儀中平衡1 h后,取出、蓋上杯蓋,分別稱其質(zhì)量。兩次平衡后稱的質(zhì)量之差就是織物在1 h內(nèi)的透濕量。

1.3.3透氣性能

按照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》進行透氣性能測試[7]。將試樣放入恒溫恒濕環(huán)境中調(diào)濕24 h,采用透氣測試儀對每塊布樣的不同位置的透氣量進行測試,讀取數(shù)據(jù),取平均值。

1.3.4接觸冷暖感

把溫度測試儀T-BOX合到BT-BOX上進行熱傳遞,使T-BOX達到熱平衡。然后將試樣放到20 ℃的定溫臺上。最后把T-BOX放在試樣上,讀取最大瞬間流失的熱量Qmax,得到接觸冷暖感指標(biāo)[8]。Qmax值越大,表明接觸冷感越明顯。

1.3.5導(dǎo)熱性能

將試樣放置在20 ℃的定溫臺上,然后將BT-BOX倒扣在實樣上,此時30 ℃的BT-BOX上的熱量開始向試樣傳遞,BT-BOX的溫度會因為損失熱量而下降,需要調(diào)節(jié)儀器使BT-BOX的溫度回到30 ℃,待其穩(wěn)定1 min后,讀取熱傳導(dǎo)率,得到試樣的導(dǎo)熱性能指標(biāo)[9]。

2　結(jié)果與討論

2.1吸濕性

各試樣的回潮率實驗測試分析結(jié)果見圖1。圖1(a)(b)都是面紗規(guī)格相同的情況下,三種不同里紗規(guī)格組織的回潮率與組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系。從圖1(a)可以看出,回潮率的大小按照無縫針織物的里紗規(guī)格不同排列依次為：桑蠶絲包覆紗織物>牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗織物>牽伸倍數(shù)2.8的錦綸包覆紗織物。分析認為,桑蠶絲包覆紗的回潮率比錦綸包覆紗的回潮率要大；當(dāng)面紗為2×23.3 dtex桑蠶絲時,同一種里紗的無縫針織物回潮率大小按照組織結(jié)構(gòu)的排列依次為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋。從圖1(b)可以看出,當(dāng)面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲時,以桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物回潮率還是比錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物高。但是織物回潮率受組織結(jié)構(gòu)的影響不是很明顯,即當(dāng)面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲時,織物回潮率的影響因素同時受織物的里紗和組織結(jié)構(gòu)共同影響。結(jié)合圖1(a)(b)可以得出,以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物回潮率相對較高。

圖1　不同規(guī)格里紗的無縫針織物回潮率Fig.1　The moisture regain of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.2透濕性

各試樣的透濕性能測試和分析結(jié)果見圖2。圖2(a)(b)都是面紗規(guī)格相同的情況下,三種不同里紗規(guī)格織物的透濕與組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)合兩者可以看出,以牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物透濕率均高于另外兩種規(guī)格包覆紗為里紗的無縫針織物；以牽伸倍數(shù)2.8的錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物透濕率低于桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物。從圖2(b)還可以看出,織物透濕率的大小按照里紗規(guī)格不同排列依次為：牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗織物>桑蠶絲包覆紗織物>牽伸倍數(shù)2.8的錦綸包覆紗織物。分析認為,此時面紗也影響了織物的透濕率。結(jié)果表明,以牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物透濕性能相對較好。

圖2　不同規(guī)格里紗的無縫針織物透濕率Fig.2　The moisture permeability of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.3透氣性

各無縫針織物的透氣率實驗測試和分析結(jié)果見圖3。從圖3(a)可以看出,織物的透氣率大小按照里紗規(guī)格的排列依次為：牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗織物>牽伸倍數(shù)2.8的錦綸包覆紗織物>桑蠶絲包覆紗織物；織物透氣率大小按照織物的組織結(jié)構(gòu)排列依次為：緯平針>1+2假羅紋>1+1假羅紋,但是相差不明顯。從圖3(b)可以看出,當(dāng)面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲時,以桑蠶絲為里紗的無縫針織物透氣率最小,且1+1假羅紋為組織結(jié)構(gòu)時的織物透氣率最低。因為緯平針織物比較薄,而1+2假羅紋無縫針織物雖然厚,但是線圈之間的空隙比較大,也比較容易透氣。比較圖3(a)(b)可知,面紗的規(guī)格對織物的透氣性影響也是較大的。結(jié)果表明,以牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物透氣性能相對較好。

圖3　不同規(guī)格里紗的無縫針織物透氣率Fig.3　The air permeability of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.4接觸冷暖感

各無縫針織物的接觸冷暖感測試和分析結(jié)果見圖4。從圖4(a)可以看出,當(dāng)面紗為2×23.3 dtex桑蠶絲時,無縫針織物的Qmax值大小按照里紗規(guī)格不同依次排列為：牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗織物>牽伸倍數(shù)2.8的錦綸包覆紗織物>桑蠶絲包覆紗織物。分析認為,無縫針織物的里紗貼近人的皮膚,因此里紗的性能對織物Qmax值的影響較大；當(dāng)織物的里紗規(guī)格相同時,可以看出織物的Qmax值大小按照織物組織結(jié)構(gòu)排列為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋,這是由于緯平針織物比1+1假羅紋和1+2假羅紋織物薄,對熱傳遞阻礙能力較差。對比圖4(a)(b)可知,面紗對無縫針織物的Qmax值的影響不是太大,接觸冷感的變化規(guī)律基本一致。結(jié)果表明,以桑蠶絲包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、1+2假羅紋為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物的Qmax值最小,即接觸冷感最不明顯。

圖4　不同規(guī)格里紗的無縫針織物Qmax值Fig.4　The Qmax value of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.5織物的導(dǎo)熱性

各無縫針織物的導(dǎo)熱性能測試和分析結(jié)果見圖5。從圖5(a)(b)可以看出,當(dāng)面紗規(guī)格相同時,同一種規(guī)格里紗的無縫針織物導(dǎo)熱率隨著組織結(jié)構(gòu)的變化依次排列為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋。從圖5(a)可以看出,當(dāng)面紗為2×23.3 dtex時,三種里紗的無縫針織物導(dǎo)熱率曲線幾乎重合,這就說明此時織物的熱傳導(dǎo)率受組織結(jié)構(gòu)的影響最大。從圖5(b)可以看出,當(dāng)面紗為3×23.3 dtex時,雖然三種里紗的無縫針織物熱傳導(dǎo)率還是依次為：緯平針>1+1假羅紋>1+2假羅紋,但此時以桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物導(dǎo)熱率已經(jīng)明顯低于以錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物。對比圖5(a)(b)可知,兩者只是面紗規(guī)格不同,因此面紗規(guī)格對無縫針織物的導(dǎo)熱性也是有影響的。結(jié)果表明,以錦綸包覆紗為里紗、面紗為3×23.3 dtex桑蠶絲、組織結(jié)構(gòu)為緯平針的無縫針織物的熱傳導(dǎo)率較大,即其導(dǎo)熱性能相對較好。

圖5　不同規(guī)格里紗的無縫針織物的熱傳導(dǎo)率Fig.5　The thermal conductivity of seamless knitted fabric with different specifications of lining

2.6無縫針織物熱濕舒適性能的模糊綜合評價

隨著科技的發(fā)展和社會的進步,消費者對服裝的要求不僅僅局限于保暖性,對服裝的舒適性也越來越關(guān)注。服裝的舒適性包括熱濕舒適性、形態(tài)舒適性和心里舒適性,其中對熱濕舒適性能的研究是把人體、服裝和外界環(huán)境三者聯(lián)系在一起,探討織物的熱濕傳遞指標(biāo)、熱傳遞機理和影響因素[10]。本文運用模糊綜合評價的方法來評判桑蠶絲無縫針織物的熱濕舒適性能[11]。模糊綜合評判是以美國人Zadeh在1965年提出的模糊數(shù)學(xué)作為理論基礎(chǔ)。

2.6.1建立復(fù)合物元矩陣

根據(jù)說描述的事物M、事物的特征C和事物的量值x,來建立物元矩陣R=(M,C,x)。如果量值x是具有模糊性的,就稱為模糊物元。Rnm表示由m個事物的n維物元組合在一起的復(fù)合模糊物元。本文將18塊桑蠶絲無縫針織物作為18個事物,將無縫針織物的熱濕性能(吸濕性、透濕性、透氣性、接觸冷暖性和導(dǎo)熱性)作為5個特征,構(gòu)建一個復(fù)合模糊物元R18×5,為了使矩陣完整,將矩陣R18×5轉(zhuǎn)置為矩陣R5×18,即：

2.6.2計算從優(yōu)隸屬度

在有不少于一個評價指標(biāo)的情況下,從優(yōu)隸屬度指的是,當(dāng)各單項評價指標(biāo)所對應(yīng)的模糊量值,從屬于標(biāo)準(zhǔn)方案下個對應(yīng)評價指標(biāo)的模糊量值時的隸屬度,由此建立的這個原則,稱之為從優(yōu)隸屬度原則,用來評價事物的優(yōu)劣或等級。從優(yōu)隸屬度的計算包括越大越優(yōu)型評價指標(biāo)和越小越優(yōu)型評價指標(biāo)：

(1)

(2)

式中：u(xij)為從優(yōu)隸屬度,xij表示第j個方案第i個指標(biāo)相對應(yīng)的量值；max(xij)和min(xij)分別表示個評價區(qū)域中的每一項評價指標(biāo)所有量值中最大和最小值。

2.6.3建立標(biāo)準(zhǔn)模糊元和差平方復(fù)合模糊物元

Δij=(ui0-uij)

(3)

根據(jù)公式(3)計算可以得到差平方模糊物元矩陣R△。

2.6.4熵值法確定權(quán)重系數(shù)

第一步,將矩陣R18×5中的數(shù)據(jù)按照下式進行歸一化處理得到矩陣R18×5。

(4)

(5)

第二步,按照下式計算18種織物5個評價指標(biāo)的熵值Hi：

(6)

得到的熵值Hi=(0.869,0.930,0.911,0.926,0.909)。

第三步,計算各項指標(biāo)的權(quán)重Wi：

(7)

得到的權(quán)重Wi=(0.288,0.153,0.195,0.163,0.201)。

2.6.5歐式貼近度和綜合評價

表示被評價樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品兩者相互貼近的程度稱為歐式貼近度,其值越大表示兩者越貼近,表示性能越好；反之則表示兩者相離較遠,表示性能越差。所以,可以根據(jù)歐式貼近度的大小來對織物的綜合性能進行排序,根據(jù)歐式貼近度模糊物元公式來計算各樣品的貼近度：

(8)

計算得到歐式貼近度：

根據(jù)計算結(jié)果可以得出貼近度的排列順序，從大到小依次為：M1,M6,M4,M12,M7,M9,M5,M2,M3,M11,M18,M15,M10,M13,M16,M8,M14,M17。由于貼近度大,被評價織物樣品與標(biāo)準(zhǔn)織物越貼近,即熱濕舒適性能越好。因此,這18塊樣品中,第1塊樣品的熱濕舒適性能最好,第17塊樣品的熱濕舒適性能最差。

從歐式貼近度綜合評價來看,以桑蠶絲包覆紗為里紗的無縫針織物熱濕舒適性要優(yōu)于以錦綸包覆紗為里紗的無縫針織物；當(dāng)無縫針織物的里紗和面紗規(guī)格相同時,組織結(jié)構(gòu)為緯平針的無縫針織物熱濕舒適性比1+1和1+2假羅紋的無縫針織物好；當(dāng)無縫針織物的里紗和組織結(jié)構(gòu)相同時,面紗為2×23.3 dtex的無縫針織物比3×23.3 dtex的熱濕舒適性好。因此,以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物熱濕舒適性較好。

3　結(jié)　論

1) 以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物回潮率最高；當(dāng)面紗規(guī)格和組織結(jié)構(gòu)相同時,以牽伸倍數(shù)2.4的錦綸包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物透濕性能相對較好；以里紗為牽伸倍數(shù)2.4錦綸包覆紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物透氣性相對較好；以桑蠶絲包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、1+2假羅紋為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物的Qmax值最小,即接觸冷感最不明顯；以錦綸包覆紗為里紗、3×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物的導(dǎo)熱性能相對較好。

2) 通過模糊數(shù)學(xué)綜合評價,可以看出熱濕舒適性能相對較好的是以桑蠶絲包覆紗為里紗、2×23.3 dtex桑蠶絲為面紗、緯平針為組織結(jié)構(gòu)的無縫針織物。

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DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.03.002

收稿日期:2015-11-05; 修回日期:2016-01-11

基金項目:浙江省重大科技專項和成果轉(zhuǎn)化工程項目(2013T103)；浙江省重點科技創(chuàng)新團隊項目(2011R50004)

作者簡介:謝松楊(1990),男,碩士研究生,研究方向為紡織材料與紡織品設(shè)計。通信作者：金子敏,教授,kivenjin@163.com。

中圖分類號:TS101.923

文獻標(biāo)志碼:A

文章編號:1001-7003(2016)03-0009-07引用頁碼:031102

Study on thermal-wet comfort performance of mulberry silk seamless knitted fabric

XIE Songyang1a, JIN Zimin1a,b, FAN Mingshan2, TAO Jianwei2

(1a.College of Materials and Textiles; 1b.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministy of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Zhejiang Bangjie Digital Knitting Share Co., Ltd., Yiwu 322009, China)

Abstract:In this paper, 18 seamless knitted fabrics were weaved by mulberry silk covered yarn with 2.4 draft multiple, chinlon covered yarn with 2.4 and 2.8 draft multiple as the lining, 2×23.3 dtex and 3×23.3 dtex mulberry silk as surface yarn as well as weft plain stitch, 1+1 false rib and 1+2 false rib as weave structure.Thermal-wet comfort performance of 18 seamless knitted fabrics were tested and analyzed.Meanwhile, the relationship among lining, surface yarn, weave structure and thermal-wet comfort performance was investigated.The results indicate that, the seamless knitted fabric has good moisture-penetrability and moisture-penetrability when chinlon covered yarn with 2.4 draft multiple serves as the lining, 2×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and weft plain stitch serves as the weave structure; the seamless knitted fabric has good contact temperature feeling when mulberry silk covered yarn serves as the lining, 3×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and 1+2 false rib serves as the weave structure; the seamless knitted fabric has good heat-conducting property when chinlon covered yarn serves as the lining, 3×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and weft plain stitch serves as the weave structure; the seamless knitted fabric has good thermal-wet comfort performance when mulberry silk covered yarn serves as the lining, 2×23.3 dtex mulberry silk serves as the surface yarn and weft plain stitch serves as the weave structure.

Key words:mulberry silk; seamless knitted fabric; covered yarn; weave structure; thermal-wet comfort performance