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        羊毛/高強錦綸6混紡針織運動服面料的開發(fā)

        2021-11-02 05:35:18譚郭婷陳長潔王新厚
        毛紡科技 2021年10期
        關鍵詞:網眼運動服錦綸

        譚郭婷,陳長潔,林 敏,趙 嶺,王新厚

        (1.東華大學,上海 201620; 2.恒天中纖紡化無錫有限公司,江蘇 無錫 214192)

        羊毛纖維具有天然吸濕透氣、保暖、彈性、柔軟等優(yōu)良屬性,在服用領域有著悠久的應用歷史。羊毛纖維原料珍貴、加工流程長且工序復雜,產品價格普遍較高,主要用于高檔西裝、制服等產品[1]。近年來,隨著市場需求的變化及生產技術的創(chuàng)新改進,羊毛產品正逐步向輕薄化、功能化方向發(fā)展,并且越來越多地應用在戶外及運動服裝領域[2]。但目前開發(fā)輕薄型羊毛面料依然面臨著高支毛紗強力不夠,上機編織時易斷紗以及薄型面料強力不達標等問題[3-4]。

        高強錦綸6短纖維強度高、耐磨性好,同時又兼具錦綸質輕柔軟,吸濕性和回彈性優(yōu)異的特點。將高強錦綸6短纖維與羊毛混紡,可提高羊毛紗的可紡支數及混紡紗線的強力,同時賦予薄型面料更高的強力。本文利用高強錦綸6短纖維與羊毛混紡,開發(fā)出強力、耐磨與舒適性能兼具的運動服面料,有助于促進高強錦綸6短纖維的下游產品開發(fā)、豐富羊毛類運動服面料的品種。

        1 混紡針織面料的制備

        本文選用本白防縮陽離子羊毛條、高強錦綸條、普通錦綸條以及滌綸條進行實驗,羊毛條由浙江新澳紡織股份有限公司提供,高強錦綸6短纖維由恒天中纖紡化無錫有限公司生產。采用精紡工藝及環(huán)錠紡紡紗方式制備羊毛/高強錦綸6(70/30)、羊毛/滌綸(70/30)、羊毛/普通錦綸(70/30)共3種混紡紗線,其中羊毛/高強錦綸6混紡紗編織緯平針和單面珠地網眼(以下簡稱網眼)2種組織,羊毛/滌綸、羊毛/普通錦綸混紡紗編織緯平針組織并進行染整處理,共制備4種面料。

        1.1 原料纖維性能

        實驗所用原料的主要規(guī)格與性能如表1所示。

        表1 原料的主要規(guī)格與性能

        由表1可知,高強錦綸6短纖維屬于高強低伸型纖維,其單纖維斷裂強度高達7.20 cN/dtex,較普通錦綸6纖維強度可提高約68%。

        1.2 紗線的制備與性能

        1.2.1 紡紗工藝流程

        由于錦綸纖維質輕柔軟且靜電大,在紡紗過程中極易繞皮輥、羅拉,嚴重時會導致紗線斷頭,條干變差,因此毛條中要加入適量的抗靜電劑并注意車間溫濕度的控制,紡紗在浙江新澳紡織股份有限公司進行。具體紡紗工藝流程如下,

        ①復精梳工藝:混條(3道)→前針(2道)→精梳→后針(2道)→毛球;

        ②精紡工藝:混條→針梳(4道)→粗紗→細紗→蒸紗→絡筒。

        紗線規(guī)格:紗線線密度為單紗16.7 tex,捻向為Z捻,捻度為695捻/m。

        1.2.2 紗線性能測試

        紗線性能測試結果如表2所示。

        表2 紗線性能測試結果

        由表2可得,羊毛/高強錦綸6混紡紗在3批混紡紗中斷裂強度最大,斷裂伸長率最小,其斷裂強度較羊毛/普通錦綸混紡紗可提高約11%,并且紗線的條干不勻率、毛羽指數和摩擦因數最小,具有較好的可編織性。

        1.3 面料的制備與基本結構參數

        實驗用混紡針織面料采用單面大圓機編織,其編織與染整均在上海嘉麟杰紡織品股份有限公司進行。

        1.3.1 設備參數

        實驗采用邁耶單面大圓機進行編織,機號為E28,筒徑為762 mm,路數為48路,轉速為15 r/min。

        1.3.2 織物組織

        在織物組織結構的選擇上,考慮到運動服面料輕薄透氣有彈性等特點,選取緯平針和網眼2種組織結構[5],其中網眼組織由成圈橫列和集圈橫列交替編織、隔行交錯集圈形成。

        1.3.3 染整工序

        染整工藝流程為:配缸→染色→脫水→烘干→圓筒開幅→定形→呢毯→打卷。

        其中羊毛/滌綸混紡織物選用陽離子染料與毛用活性染料、羊毛/高強錦綸6與羊毛/普通錦綸混紡織物選用活性染料進行染色。由于圓機采用多路數成圈系統(tǒng)編織的特點,圓筒織物會發(fā)生緯斜,因此在開幅定形中采取斜開5%來緩解織物緯斜的現(xiàn)象。后整理定形中超喂30%,溫度130 ℃,車速25~30 m/min。

        1.3.4 面料基本結構參數

        面料基本結構參數測試結果如表3所示。

        表3 面料基本結構參數測試結果

        2 面料性能測試與分析

        對4組混紡面料的頂破強力、耐磨性、起毛起球性、剛柔性、熱傳遞性、透氣性、透濕性以及液態(tài)水分管理能力進行測試,面料的調濕與測試均在GB/T 6529—2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》中所規(guī)定的標準大氣條件下進行,面料性能測試結果如表4所示。

        表4 面料性能測試結果

        2.1 頂破強力

        頂破強力參照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》,采用YG026MB-250多功能電子織物強力機進行測試。球形頂桿直徑選擇38 mm,試驗速度300 mm/min,圓形試樣直徑為80 mm,每種面料測5次,結果取平均值。

        根據GB/T 22853—2019《針織運動服》中規(guī)定運動服面料頂破強力需大于250 N,由表4可得,所有編織的面料均達到標準要求,其中羊毛/高強錦綸6緯平針面料的頂破強力最高,較羊毛/滌綸高約31%,羊毛/普通錦綸高約27%。羊毛/高強錦綸6網眼面料由于織物密度較緯平針面料小,故其頂破強力偏小。

        2.2 耐磨性

        耐磨性能參照GB/T 21196.3—2007《紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測定 第3部分:質量損失的測定》,采用YG401H馬丁代爾儀進行測試。選擇重錘9 kPa,60.5 mm李莎如曲線,轉速47.5 r/min,圓形試樣直徑38 mm,設定摩擦轉數為5 000轉,進行終點質量損失測定,并計算出耐磨指數,耐磨指數越大,面料耐磨性能越好,計算公式見式(1)[6]:

        A=n/Δm

        (1)

        式中:A為耐磨指數,次/mg;n為總摩擦次數;Δm為面料摩擦前后的質量損失,mg。

        由表4可得,3塊錦綸混紡面料的耐磨性都比滌綸混紡面料的耐磨性要好,這是因為錦綸纖維斷裂伸長率和斷裂比功大、彈性回復性能好,其耐磨性能在合成纖維中最優(yōu)[7],故錦綸及其混紡織物耐磨性能好,其中羊毛/高強錦綸6網眼面料由于厚度較厚,耐磨性最優(yōu)。

        2.3 起毛起球性

        起毛起球性能參考GB/T 4802.2—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第2部分: 改型馬丁代爾法》,采用YG401H馬丁代爾儀進行測試。圓形試樣直徑140 mm,選用負荷質量155 g,采取馬丁代爾7 000轉后進行終點評級判定其起毛起球程度。

        由表4可知,羊毛/高強錦綸6緯平針面料抗起球性能最好,網眼面料最差,這是因為高強錦綸6屬于高強低伸型纖維,其斷裂伸長和斷裂功較普通錦綸纖維小,纖維在糾纏成球后較易斷裂脫落,故其抗起球性能較好,而網眼組織結構較緯平針組織松散,且線圈密度小,故其抗起球性較差。

        2.4 剛柔性

        織物的剛柔性主要由彎曲剛度來表示。彎曲剛度反映織物抵抗彎曲變形的能力,彎曲剛度越小織物的柔軟性能越好,反之越硬挺[8]。本文實驗采用KES多功能彎曲測試儀進行面料彎曲性能測試,得出面料的彎曲剛度B。試樣大小100 mm×100 mm,縱橫向各3塊,采用試樣縱、橫向彎曲剛度的幾何平均值來表示面料的總彎曲剛度,計算公式見式(2):

        (2)

        式中:B0為織物的總彎曲剛度,(cN·cm2)/cm;BT為織物縱向彎曲剛度,(cN·cm2)/cm;BW為織物橫向彎曲剛度,(cN·cm2)/cm。

        纖維的初始模量是影響織物彎曲剛度的決定性因素,錦綸纖維的初始模量較滌綸小,與羊毛接近,故其織物柔軟性能好。由表4可得,緯平針組織中,羊毛/高強錦綸6的彎曲剛度最小,面料最柔軟,這是高強錦綸6纖維的初始模量和面料厚度最小的緣故。而網眼組織雖然線圈密度小,但其面料厚度大,導致其彎曲剛度大,面料較為硬挺。

        2.5 熱傳遞性

        熱傳遞性能參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》,采用YG606E紡織品熱阻測試儀進行測試。試樣大小350 mm×350 mm,設置測試溫度為35 ℃,預熱時間30 min,測試時間30 min,每種面料測試3次。面料熱傳遞性能測試結果如表5所示。

        表5 面料熱傳遞性能測試結果

        針織物的保暖性與織物厚度和織物中靜止空氣的含量有關[9],而靜止空氣的含量主要取決于織物組織結構。由表5可得,3批緯平針面料熱阻值相差不大,而羊毛/高強錦綸6網眼面料,由于厚度較厚,且結構疏松,紗線之間孔隙大,靜止空氣含量多,故其熱阻最大,面料保暖性最好。

        2.6 透氣性

        透氣性能參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》,采用YG461E透氣性測試儀進行測試。試樣面積20 cm2,試驗壓差100 Pa,每塊面料測10次。

        對于運動服面料來講,當人體感覺舒適時,透氣率應大于800 mm/s[10]。由表4可得,所編織面料的透氣性均滿足要求,其中羊毛/高強錦綸6網眼面料由于線圈密度小,孔隙多,故其透氣性能最為優(yōu)異。

        2.7 透濕性

        透濕性能參照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分:吸濕法》,采用YG601H電腦型織物透濕儀進行測試。試驗溫度38 ℃,相對濕度90%,圓形試樣直徑70 mm,每塊面料測3次。

        由表4可得,4塊面料的透濕率均大于8 000 g/ (m2·d),透濕性能優(yōu)異,其中羊毛/高強錦綸6網眼面料雖然結構松散,孔隙多,但其面料厚度較大,水汽傳遞通道長,故其透濕率較低。

        2.8 液態(tài)水分管理能力

        面料的液態(tài)水分管理參照GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分:動態(tài)水分傳遞法》,采用SDLATLAS液態(tài)水分管理測試儀(MMT)進行測試,通過測量液體在織物三維空間中的整體動態(tài)表現(xiàn),可以多指標綜合評價織物的吸濕排汗能力。試樣大小80 mm×80 mm,每塊面料測試3次。

        整體液態(tài)水分管理能力OMMC是綜合表現(xiàn)面料對液態(tài)水吸濕排汗能力的指標,以面料滲透面的吸水速率、單向傳遞指數和滲透面的液態(tài)水擴散速率的加權值來表示[11],OMMC值越大,面料吸濕排汗能力越好,由表4可得,羊毛/高強錦綸6緯平針面料的OMMC值最大,說明其綜合吸濕排汗能力最優(yōu)。

        3 面料服用性能的模糊綜合評價

        由于面料的服用性能受多個因素的影響,因此本文采用模糊數學的方法對4塊面料的服用性能進行多因素綜合全面的評判。

        3.1 確定因素集

        考慮到本文開發(fā)的面料主要應用在運動服裝領域,故選擇頂破強力、彎曲剛度、熱阻、透氣性、透濕性以及整體液態(tài)水分管理能力這6項性能作為評價指標。

        3.2 建立評價矩陣

        由于各項指標的原始測試數據的單位以及評判標準不同,需要對測試數據進行標準化處理,通過式(3)(4)得到評價矩陣R=(rij)n×m,其中樣本數n為4,評價指標m為6,當測試指標值越大,面料服用性能越好時,采用式(3)進行計算,反之,則采用式(4)進行計算[12]。

        (3)

        (4)

        式中:rij為評價矩陣R中的元素;Xij為第i個試樣,第j項指標的測試值;Ximax、Ximin分別是第i個試樣測試指標的最大值、最小值。通過計算可得評價矩陣:

        3.3 確定權重分配集

        本文采用離差最大化法[13]來確定各項指標的權重系數,計算公式見式(5)。

        (5)

        經計算后可得各項指標權重系數矩陣:A=[0.176 1 0.186 7 0.162 1 0.160 4 0.157 0 0.157 8]

        3.4 確定綜合評判向量

        根據綜合評判結果可得,羊毛/高強錦綸6緯平針面料的評判值最高,為0.654 2,最適宜用作運動服面料,羊毛/高強錦綸6網眼面料次之,羊毛/滌綸緯平針面料的評判值最低。

        4 結 論

        本文開發(fā)出一組輕薄型羊毛/高強錦綸6混紡針織運動服面料,并對混紡紗線和面料的性能進行測試與分析,得出以下幾點結論。

        ①通過將高強錦綸6短纖維與羊毛混紡,可有效提高混紡毛紗的斷裂強度,達到12.55 cN/tex,提升可編織性能。

        ②所開發(fā)的2款輕薄型羊毛/高強錦綸6混紡面料與羊毛/滌綸、羊毛/普通錦綸混紡面料相比具有較好的頂破強力,且頂破強力均滿足運動服面料標準的要求,其中羊毛/高強錦綸6緯平針面料的抗起球性能、柔軟性以及綜合吸濕排汗性能最優(yōu),羊毛/高強錦綸6網眼面料的耐磨性以及保暖性能最優(yōu)。

        ③通過建立模糊評價模型,并采用離差最大化法確定權重系數,可以更加客觀、準確地對4塊面料的綜合服用性能進行評價,其中羊毛/高強錦綸6緯平針面料的評判值最高,綜合服用性能最佳,最適宜用作運動服面料。

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