陳淑樺，陳翠婷，陳思霞，眭建華

(蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215006)

PTT纖維是從石油工藝路線及生物玉米工藝路線通過PTA與PDO聚合、紡絲制成的新型聚酯纖維[1-2]。雖然PTT面料具有形狀記憶功能并非研發(fā)者初衷，但“形狀記憶”這一概念一經(jīng)提出便催熱市場?！靶螤钣洃洝笨椢颷3-4]是指由具有形狀記憶功能的紗線通過交織而成的織物，或者是利用具有形狀記憶特性的化學(xué)整理劑對傳統(tǒng)織物進(jìn)行整理而得到的具有“形狀記憶”功能的紡織品?！靶螤钣洃洝惫δ苁侵缚椢锝?jīng)過形變后，在特定條件下能暫時固定其形變并在外界條件下回復(fù)其原始形狀的能力。因此它包含了織物易于可塑成形功能和易于恢復(fù)原狀功能兩部分?？伤艹尚沃该媪鲜芤欢ㄍ獠孔饔脧脑夹螤钭兂赡骋粩M定形狀的能力，恢復(fù)原狀指已成形的面料在一定外部作用下又能回到原始形狀的能力[5-8]。

目前市場的形狀記憶織物主要有純PTT作經(jīng)緯的“全記憶”、PTT與PET交織的“半記憶”、純PET作經(jīng)緯的“仿記憶”三類。本文主要對比研究不同結(jié)構(gòu)要素下的織物可塑成形性能和塑形恢復(fù)性能。

1 試驗

1.1 試驗材料

表1 試驗樣品

選擇的樣品有下列特點：

(1)1#至8#樣品為純PTT長絲作經(jīng)緯的全記憶織物，9#為PTT長絲作經(jīng)、PET長絲作緯交織的半記憶織物，10#為純PET長絲作經(jīng)緯的仿記憶織物。其中，9#與1#之間、10#與4#之間組織相同、蓋覆系數(shù)較為接近。

1.2 試驗方法

1.2.1 織物可塑成形性能測試

1.2.1.1 試驗裝置

設(shè)計采用圖1所示的溝槽式裝置測試，分試驗臺和壓條兩部分，試驗臺由3～5個等寬、等長、等高、等隔距的溝槽組成，其中寬度b=10 mm、高度h=15 mm、長度l=100 mm、隔距a=6 mm。壓條可嵌壓于溝槽中，因此數(shù)量與溝槽數(shù)相等，寬度b′=b-2～3 mm、高度h′=h+5～10 mm、長度l′=l+5～10 mm。另行配備厚度為0.1mm的單面貼膜，試驗時對于不同厚度的樣布采用不同層數(shù)貼膜加以調(diào)整。

(a)試驗臺 (b)壓條圖1 溝槽式測試裝置

1.2.1.2 試驗方法

(1)在樣品隨機位置分別剪取經(jīng)向、緯向及45°斜向剪取樣片，尺寸10 cm×10 cm，各向樣片數(shù)5;

(2)將樣片熨平并置于溫度(20±2)℃、濕度(65±2)%恒溫恒濕室內(nèi)平衡24 h。測試樣布厚度，并據(jù)此對壓條貼膜;

(3)將樣片鋪設(shè)于試驗臺上方，測取經(jīng)向指標(biāo)時取經(jīng)向樣片，其經(jīng)向與溝槽垂直(或緯向與溝槽平行)；測取緯向指標(biāo)時取緯向樣片，其緯向與溝槽垂直(或經(jīng)向與溝槽平行)；測取斜向指標(biāo)時取斜向樣片，樣品邊沿與溝槽平行。鋪樣時，樣片頭端超出試驗臺20～30 mm，如圖2(a)所示。將第一根壓條對準(zhǔn)樣片頭端的溝槽位置將樣片輕輕壓入，如圖2(b)所示，樣片頭端高出試驗臺5～15 mm;

(4)依次將其他壓條嵌入，嵌壓時要確保樣片與試驗臺的每個平面密貼，如圖2(c)所示。在壓條上方外加50 N壓力，時間5 min。去除加壓，靜置 5 min，如圖2(d)所示;

(5)夾持樣片頭端超出部分，輕輕取出樣片，并自然懸垂30 min，如圖2(e)所示;

(6)將樣片輕輕置于水平臺面，如圖(f)所示。用游標(biāo)卡尺測取樣片每個拱起部分的最大高度值，分別記作Hi，單位mm，精度0.1 mm。

(a)鋪樣 (b)嵌入壓條 (c)靜置

(d)取出壓條 (e)垂直懸掛 (f)平鋪測試圖2 織物可塑成形性能測試

1.2.1.3 測試評定

按公式(1)計算所有Hi的平均值，記作塑形高度H。

(1)

式中：n為溝槽數(shù)。

1.2.2 織物塑形恢復(fù)性能測試

1.2.2.1 試驗裝置

設(shè)計采用如圖3所示的滑塊式裝置，該裝置原理上模仿人的手掌平撫，由臺板和滑塊組成。臺板為長500 mm、寬270 mm的長方形平板，沿長度方向配有刻度尺(單位mm)，一端配有樣布夾?；瑝K為長120 mm、寬30 mm、質(zhì)量200～300 g的長方條形金屬塊，可在重力碼牽引下沿導(dǎo)軌在臺板上自樣布夾端滑動。

圖3 滑塊式測試裝置

1.2.2.2 試驗方法

(1)在樣品隨機位置分別剪取經(jīng)向、緯向樣片，尺寸210 mm×100 mm，各向樣片數(shù)5；

(2)將樣片熨平并置于溫度RH(20±2)℃、濕度RH(65±2)%恒溫恒濕室內(nèi)平衡24 h；

(3)將樣片沿長度方向往復(fù)折疊，單向折幅 20 mm，共折疊10次(折疊部分總長度200 mm，多余的10 mm為樣布夾夾持部分)，50 N加壓，時間24 h；

(4)去除壓力，將樣片置于臺板上，并用樣布夾將未折疊部分夾緊。自然恢復(fù)5 min，讀取樣片長度數(shù)，取平均值，記作L0i, 單位mm，精度0.1 mm；

(5)將滑塊靠貼樣布夾輕輕置于樣片上方，滑塊接上牽引線，牽引線另一端連接100 g重力碼，快速釋放重力碼，使滑塊平貼樣片快速滑行，如圖4(a)所示；

(6)撤去滑塊，靜置5 min，讀取樣布長度值，取平均值，記作L1i, 單位mm，精度0.1 mm。

(a)試驗中 (b)試驗后圖4 織物塑形恢復(fù)性能測試

1.2.2.3 測試評定

(2)

ε值越大，形狀恢復(fù)性能越好。設(shè)定ε值在85%以上為優(yōu)，80%～85%為良，80%以下為一般。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗結(jié)果

試驗測試結(jié)果如表2所示。

表2 塑形高度、折痕恢復(fù)率測試結(jié)果

注：Hj、Hw、Hx分別表示經(jīng)向、緯向和45°角的塑形高度

2.2 結(jié)構(gòu)要素對織物可塑成形性能的影響

2.2.1 材料要素

(1)由表2可以看出，同為平紋組織的樣品中，1#至5#的純PTT的全記憶織物基本都在Ⅲ級及以上，可塑成形性好。9#樣品H值的各向級數(shù)均為Ⅱ級，可塑成形性明顯比相近規(guī)格的1#差。10#樣品H值的級數(shù)為Ⅰ～Ⅱ級，遠(yuǎn)差于4#。因此分析認(rèn)為，PTT纖維是實現(xiàn)織物可塑成形性能的好材料，PET纖維的這一性能顯然遠(yuǎn)不如PTT，即使將PET與PTT交織，可塑性也出現(xiàn)顯著降低。

(2)9#Hj、Hw、Hx值相近，說明采用PTT與PET交織，對織物各個方向的可塑成形性能影響是一致的。

2.2.2 組織緊度要素

表2中，規(guī)格相近、組織松緊不同的三個樣品的H級數(shù)基本接近，H值的排序基本為3#>8#>6#，這說明在其他結(jié)構(gòu)要素相近的條件下，織物組織平均浮長越小，交織結(jié)構(gòu)越緊，則其可塑成形性越好。分析原因認(rèn)為，組織越緊，經(jīng)緯之間的交織幾何結(jié)構(gòu)越牢固，有助于PTT纖維良好可塑成形性能的發(fā)揮。

2.2.3 織物蓋覆系數(shù)要素

她不但對梁閏生要避嫌疑，跟他們這一伙人都疏遠(yuǎn)了，總覺得他們用好奇的異樣的眼光看她。珍珠港事變后，海路一通，都轉(zhuǎn)學(xué)到上海去了。同是淪陷區(qū)，上海還有書可念。她沒跟他們一塊走，在上海也沒有來往。

圖5為根據(jù)表2中1#～5#的H值測試結(jié)果繪制的E-H曲線圖。

圖5 1#～5#E-H曲線圖

可以看出，E-Hj、E-Hw、E-Hx三條曲線均呈先遞增再遞減態(tài)勢，拐點分別在E值的97%～98%、97%～98%、98%～99%位置，達(dá)到Ⅲ級及以上的織物，其總蓋覆系數(shù)E值處于一定區(qū)域范圍內(nèi)。

(1)樣品的E值都在90%以上，這說明實現(xiàn)織物良好可塑成形性，除了好的材料、緊致的織物組織，還必須配置一定高的經(jīng)緯緊密度。E值達(dá)在97%～99%是織物可塑成形性最優(yōu)區(qū)域。

(2)三條曲線在拐點之前的斜率相近，接近45°，上升速率相當(dāng)，說明隨著E值增大，織物可塑成形性能隨之有較為明顯的提高，并且各向提高情況相同。

(3)三條曲線在拐點之后，E-Hj、E-Hw曲線呈快速下降狀，E-Hj曲線下降速率更大，E-Hx曲線呈緩慢下降并趨于平衡狀。說明織物蓋覆系數(shù)E值過大，反而會降低其可塑成形性能，單方向的影響更為顯著。分析認(rèn)為織物過于緊密，可能導(dǎo)致了纖維受到較大的軸向牽伸作用，使其產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的形變，破壞了纖維原有的優(yōu)良可塑性能。

表2中，E值為97.87%的6#，其H值各項指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于E值為103.71%的7#，同樣說明了E值過大，織物的可塑成形性變差。

(4)三條曲線基本呈E-Hw在上、E-Hj在下、E-Hx處于中間位置的狀態(tài)。分析認(rèn)為，樣品的經(jīng)密遠(yuǎn)高于緯密、Ej遠(yuǎn)大于Ew的配置，緯紗在織物幾何結(jié)構(gòu)中的屈曲程度遠(yuǎn)大于經(jīng)紗，使織物的可塑性能獲得提高。

2.3 織物塑形恢復(fù)性能

2.3.1 纖維材質(zhì)的影響

由表2可以看出，同為平紋組織的樣品中，1#～5#的ε值評定均為良或優(yōu)，塑形恢復(fù)性能好。9#織物，經(jīng)向采用PTT，εj評定與1#相同，緯向采用PET，εw評定為一般，比1#差。10#的εj、εw評定均為一般，均差于4#。說明纖維材料對織物的塑形恢復(fù)性能有影響，采用PTT作為織物原料可以明顯提高織物的塑形恢復(fù)性能。

2.3.2 組織緊度的影響

表2中規(guī)格相近、組織松緊不同的3#、6#、8#三個樣品的塑形恢復(fù)性評定情況相同，經(jīng)向塑形恢復(fù)性能級別都是良，緯向塑形恢復(fù)性能級別都是優(yōu)，可見織物的組織結(jié)構(gòu)對塑形恢復(fù)性能的影響不大。

2.3.3 織物塑形恢復(fù)性與織物蓋覆系數(shù)關(guān)系

1#～5#五個不同蓋覆系數(shù)的純PTT織物樣品的ε值都在良以上，其中總蓋覆系數(shù)E為97.17%的2#樣品的εj、εw值均在90%，均為最好?？梢姡椢锟偵w覆系數(shù)在90%～110%，可以使織物獲得優(yōu)良的塑形恢復(fù)性能，當(dāng)總蓋覆系數(shù)為97%時，織物的塑形恢復(fù)性能最好。

3 結(jié)論

顯然，PTT類形狀記憶織物的可塑成形性能、塑形恢復(fù)性能與原料、組織、緊密度是密切相關(guān)的。

(1)具有優(yōu)良可塑成形性的織物，其總蓋覆系數(shù)基本都在90%以上。選用PTT長絲作經(jīng)緯具有更好的可塑成形性。織物組織結(jié)構(gòu)越緊密，可塑成形性越好?？椢锷w覆系數(shù)在97%～99%之前，隨著蓋覆系數(shù)增加，交織越緊密，可塑成形性越好，但蓋覆系數(shù)過大，可塑成形性反而變差。

(2)純PTT纖維織物均具有優(yōu)良塑形恢復(fù)性能，部分或者全部使用PET纖維，則會降低其性能?？椢锝M織的變化對其塑形恢復(fù)性能影響不大?？椢锟偵w覆系數(shù)在97%附近，其塑形恢復(fù)性能最好，減小或增大蓋覆系數(shù)，都會降低其塑形恢復(fù)性。