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        聚對苯二甲酸丙二酯及彈力復(fù)合纖維T400緯向彈力交織物的彈性回復(fù)性評價(jià)

        2022-03-07 04:47:08孫浪濤李楚涵成欣毓張嘉燁
        毛紡科技 2022年2期
        關(guān)鍵詞:回復(fù)率緯向交織

        孫浪濤,李楚涵,成欣毓,張嘉燁

        (泉州師范學(xué)院 紡織與服裝學(xué)院,福建 泉州 362000)

        彈性作為服裝面料重要的性能指標(biāo)之一,一直被研究者所關(guān)注??椢锸艿捷^小外力作用后產(chǎn)生伸長,當(dāng)外力去除后又能回復(fù)至原狀的這一性能稱為彈性,根據(jù)織物彈力大小可以將其分為高彈力織物、中彈力織物和低彈織物3種[1]。制備彈力織物的方法主要有混入彈力纖維、紗線彈性處理及特殊加工工藝等[2-4]。彈力織物具有較好的穿著舒適性、保形性和折皺回復(fù)性,主要應(yīng)用范圍有針織服裝、內(nèi)衣、家紡產(chǎn)品、醫(yī)護(hù)用品等方面,在紡織品市場占據(jù)重要地位。

        氨綸具有優(yōu)異的彈性回復(fù)能力,常被用來織造彈力織物,但氨綸織造復(fù)雜,須與其他纖維形成包覆紗、包芯紗及合捻線等才能上機(jī)織造,紗線成本高,且存在不易染色、彈力過剩、面料尺寸不穩(wěn)定及制品使用易老化等問題[5-6]。目前,可直接織造的彈力纖維品種有聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、彈力復(fù)合纖維(T400)及PA66高彈絲(聚酰胺66)等[7],其中:PTT是由1,3—PDO與對苯二甲酸縮聚而得到的,屬于聚酯體系,在其分子鏈中同時(shí)包含了具有剛性的鏈苯環(huán)和具有柔性甲基—CH2—,并且由醇基—CO—O—相互連接而成,成為一種剛?cè)嵝曰ハ喙泊娴木€型大分子結(jié)構(gòu)。因此,PTT纖維具有優(yōu)異的強(qiáng)度、彈性、柔韌性、尺寸穩(wěn)定性及染色性等性能。T400是由PET(聚對苯二甲酸乙二酯)和PTT并列復(fù)合而成,將PET、PTT 2種原料按一定計(jì)量在復(fù)合噴絲組件中加工復(fù)合,再經(jīng)過拉伸、熱定形得到最終產(chǎn)品,其具有較大的彈性伸長率和良好的彈性回復(fù)性,彈性優(yōu)于PTT和PET纖維,且拉伸強(qiáng)度高,手感柔軟,吸濕排汗,抗皺性好,染色性優(yōu)良[8]。

        目前,關(guān)于彈力織物的研究主要集中在針織物方面,包括織物彈性影響因素、生產(chǎn)工藝及染色技術(shù)等[9-11],彈力紗線以氨綸包芯紗為主[12-13],而采用可直接織造的彈力纖維進(jìn)行緯向彈力機(jī)織物的研究相對較少。因此,本文以可直接織造的PTT及T400網(wǎng)絡(luò)絲為彈力紗,進(jìn)行緯向彈力機(jī)織物的設(shè)計(jì)與試織,分析其彈性變化規(guī)律,并采用模糊物元綜合評價(jià)法對試樣彈性進(jìn)行綜合評價(jià),可為緯向彈力機(jī)織產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用提供理論參考。

        1 實(shí) 驗(yàn)

        1.1 試樣準(zhǔn)備

        以24 tex×2滌綸紗為經(jīng)紗,分別以8.3 tex/(48 f) PTT長絲及8.3 tex/(32 f) T400長絲為緯紗,在全自動(dòng)劍桿織機(jī)上進(jìn)行試織,織物下機(jī)后經(jīng)煮練、水洗、定形整理,得到8款試樣??椢镆?guī)格參數(shù)如表1所示。

        1.2 儀器與設(shè)備

        SGA598型全自動(dòng)劍桿織樣機(jī)(江陰市通源紡機(jī)有限公司),YG065H型電子織物強(qiáng)力儀(泉州市美邦儀器有限公司),YG141D型數(shù)字式織物厚度儀(泉州市美邦儀器有限公司)。

        表1 織物規(guī)格參數(shù)Tab.1 Parameters of fabric specifications

        1.3 織物性能測試

        選取織物的彈性回復(fù)率和塑性變形率進(jìn)行測試,彈性回復(fù)率和塑性變形率計(jì)算公式如下:

        (1)

        (2)

        式中:L0為試樣初始長度,mm;L1為試樣拉伸后長度,mm;L2為外力取消后長度,mm。

        根據(jù) GB/T 3923.1—2013 《紡織品 織物拉伸性能 第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》,對試樣斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率進(jìn)行測試。試驗(yàn)條件為預(yù)加張力2 N,隔距長度100 mm,拉伸速度100 mm/min,每種試樣測試5次,取平均值。

        根據(jù)FZ/T 01034—2008 《紡織品 機(jī)織物拉伸彈性試驗(yàn)方法》,對試樣緯向進(jìn)行定伸長反復(fù)拉伸測試,試驗(yàn)條件為預(yù)加張力2 N,隔距長度100 mm,拉伸速度100 mm/min,定伸長20%條件下循環(huán)10次,拉伸停置時(shí)間1 min,回復(fù)停置時(shí)間3 min,每種試樣測試3次,取平均值。

        根據(jù)FZ/T 01034—2008 《紡織品 機(jī)織物拉伸彈性試驗(yàn)方法》,對試樣緯向進(jìn)行定負(fù)荷反復(fù)拉伸測試,試驗(yàn)條件為預(yù)加張力2 N,隔距長度100 mm,拉伸速度100 mm/min,定負(fù)荷25 N條件下循環(huán)5次,拉伸停置時(shí)間1 min,回復(fù)停置時(shí)間3 min,每種試樣測試3次,取平均值。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 織物緯向拉伸斷裂測試結(jié)果及分析

        織物緯向拉伸斷裂測試結(jié)果如表2所示。由表2可知,試樣的緯向斷裂伸長率均高于30%,屬于緯向高彈織物;滌綸/T400交織物的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率優(yōu)于滌綸/PTT交織物,主要原因是T400纖維相較于PTT纖維斷裂強(qiáng)度及延伸性更好;就織物斷裂強(qiáng)力而言,平紋>緯重平>斜紋>緞紋,分析原因主要為織物組織不同,緯紗在織物中的交錯(cuò)情況及紗線間的摩擦阻力大小也不同,結(jié)構(gòu)越緊密的織物斷裂強(qiáng)度越好;就織物斷裂伸長率而言,平紋<緯重平<斜紋<緞紋,分析原因主要為織物緯向浮長線不同,浮長線越長,織物伸長能力越好。

        表2 織物緯向拉伸斷裂測試結(jié)果Tab.2 Test results of weft tensile fracture of fabrics

        2.2 定伸長反復(fù)拉伸測試結(jié)果及分析

        織物緯向定伸長反復(fù)拉伸測試結(jié)果如表3所示。由表3可知,在織物緯向定伸長反復(fù)拉伸作用下,滌綸/PTT交織物的彈性回復(fù)率低于滌綸/T400交織物,而塑性變形率高于滌綸/T400交織物。分析原因主要為T400纖維特殊的雙組分復(fù)合結(jié)構(gòu),以及纖維熱定形時(shí)的卷取形態(tài),使得其延伸性優(yōu)于PTT纖維,表現(xiàn)出良好的彈性回復(fù)能力??椢飶椥曰貜?fù)率:平紋<緯重平<斜紋<緞紋,塑性變形率:平紋>緯重平>斜紋>緞紋,表明織物結(jié)構(gòu)越緊密,經(jīng)緯紗交錯(cuò)次數(shù)越多,織物彈性越差。除此之外,相較于平衡組織而言,不平衡組織更有利于表現(xiàn)織物的彈性性能。

        表3 織物定伸長反復(fù)拉伸測試結(jié)果Tab.3 Test results of constant elongation and repeated stretching of fabrics

        2.3 定負(fù)荷反復(fù)拉伸測試結(jié)果及分析

        織物緯向定負(fù)荷反復(fù)拉伸測試結(jié)果如表4所示。由表4可知,在織物緯向定負(fù)荷反復(fù)拉伸作用下,滌綸/PTT交織物的彈性回復(fù)率低于滌綸/T400交織物,而塑性變形率高于滌綸/T400交織物。分析原因主要是T400的延伸性較PTT更優(yōu)異,當(dāng)PTT纖維受小應(yīng)力作用時(shí),產(chǎn)生的形變主要為彈力絲中纖維卷曲的伸直,而大應(yīng)力作用時(shí),產(chǎn)生的形變主要為大分子鏈的伸直,因此,在定負(fù)荷的反復(fù)作用下,纖維產(chǎn)生疲勞,致使塑性變形率增加,而彈性回復(fù)率減少。

        表4 織物定負(fù)荷反復(fù)拉伸測試結(jié)果Tab.4 Test results of constant load and repeated stretching of fabrics

        3 綜合分析

        為探究機(jī)織彈力織物的緯向彈性性能,采用模糊物元綜合評價(jià)法進(jìn)行分析。物元分析是將事物、特征及相應(yīng)量值放在一起研究,可更加貼切地反映事物的變化規(guī)律,其結(jié)果采用歐式貼近度值表示[14]。

        選定指標(biāo)分別為緯向定伸長彈性回復(fù)率、緯向定伸長塑性變形率、緯向定負(fù)荷彈性回復(fù)率和緯向定負(fù)荷塑性變形率,分別對應(yīng)C1、C2、C3和C4來表示上述4項(xiàng)指標(biāo)。

        各評價(jià)指標(biāo)的從優(yōu)隸屬度采用式(3)(4)計(jì)算。在分析中發(fā)現(xiàn),織物彈性回復(fù)率為正向指標(biāo),而塑性變形率為逆向指標(biāo),故采用式(3)計(jì)算織物彈性回復(fù)率,式(4)計(jì)算織物塑性變形率。

        (3)

        (4)

        式中:rij為從優(yōu)隸屬度;xmax為各評價(jià)指標(biāo)中的最大值;xmin為各評價(jià)指標(biāo)中的最小值。

        在織物彈性綜合性能評價(jià)中,采用變異系數(shù)客觀賦值法對權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。式(5)計(jì)算織物各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù),式(6)計(jì)算織物各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

        (5)

        (6)

        表5 各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值Tab.5 Weights value of various properties

        選取各項(xiàng)指標(biāo)中的最大值來構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)模糊物元r0,其表達(dá)式為:

        (7)

        差平方復(fù)合模糊物元矩陣Δij,為標(biāo)準(zhǔn)模糊物元r0和復(fù)合模糊物元rij中對應(yīng)各項(xiàng)的差平方,其計(jì)算公式為:

        Δij=(ri0-rij)2

        (8)

        式中:i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

        采用式(9)計(jì)算歐式貼近度值ρHj,評價(jià)樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的差異,歐式貼近度值越大,則表示樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的差異越小。

        (9)

        8種織物的歐式貼近度值計(jì)算結(jié)果如表6所示。

        表6 試樣的歐式貼近度值Tab.6 European closeness value of the sample

        由表6可知,滌綸/T400交織物的緯向彈性均高于滌綸/PTT交織物,其中試樣6#的彈性綜合性能最好。對滌綸/PTT交織物而言,試樣5#的歐式貼近度優(yōu)于試樣1#、試樣3#及試樣7#,對滌綸/T400交織物而言,試樣6#的歐式貼近度優(yōu)于試樣2#、試樣4#及試樣8#,表明織物組織采用斜紋組織時(shí)的織物彈性綜合性能優(yōu)于平紋、緯重平及緞紋組織。

        4 結(jié) 論

        本文針對緯向彈力交織物的彈性回復(fù)性進(jìn)行研究,并結(jié)合PTT及T400 2種彈力紗線,采用4種織物組織結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并試織了8種試樣,研究了織物的緯向定伸長彈性回復(fù)率、緯向定伸長塑性變形率、緯向定負(fù)荷彈性回復(fù)率和緯向定負(fù)荷塑性變形率的變化規(guī)律,并采用模糊物元綜合評價(jià)法對其彈性進(jìn)行綜合評價(jià)分析,得到以下結(jié)論:

        ①制備的滌綸/PTT及滌綸/T400交織物均屬緯向高彈織物,且滌綸/T400交織物的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率優(yōu)于滌綸/PTT交織物;就織物斷裂強(qiáng)力而言,平紋>緯重平>斜紋>緞紋,就織物斷裂伸長率而言,平紋<緯重平<斜紋<緞紋。

        ②在緯向定伸長反復(fù)拉伸及定負(fù)荷反復(fù)拉伸作用下,滌綸/T400交織物的彈性回復(fù)率高于滌綸/PTT交織物,而塑性變形率低于滌綸/PTT交織物。在定伸長反復(fù)拉伸作用下,織物彈性回復(fù)率:平紋<緯重平<斜紋<緞紋,塑性變形率:平紋>緯重平>斜紋>緞紋。

        ③采用模糊綜合評價(jià)得到的彈性綜合性能最佳的品種為試樣6#,即經(jīng)紗為24 tex×2的滌綸股線,緯紗為8.3 tex/(32 f)的T400長絲,采用斜紋組織制得。

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