針刺復(fù)合羊毛面料的設(shè)計(jì)及其性能

陳靜靜, 王必其, 王雪琴，2

(1. 浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院、 絲綢學(xué)院， 浙江 杭州 310018； 2. 浙江理工大學(xué) 浙江省絲綢與時(shí)尚文化研究中心， 浙江 杭州 310018)

隨著人們審美意識(shí)的提高和審美的多樣化，現(xiàn)代紡織面料已進(jìn)入一個(gè)以材質(zhì)和技術(shù)創(chuàng)新取勝的時(shí)代。設(shè)計(jì)師開(kāi)始追求多樣化的材料表達(dá)形式。影響面料性能的因素有很多,纖維原料、織造工藝及技術(shù)等，其中原料是基礎(chǔ)，技術(shù)是關(guān)鍵。羊毛具有溫和的外觀和良好的物理性能，在紡織行業(yè)占據(jù)一定的使用比例[1-2]。針刺法在織造行業(yè)是一種常見(jiàn)的加工方式，其加工的產(chǎn)品力學(xué)性能穩(wěn)定，應(yīng)用范圍廣[3-4]。近年來(lái)針刺法的加工方式主要應(yīng)用于非織造布的生產(chǎn)制作，用于將纖維與基布復(fù)合的實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少[5-6]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要探究的是針刺非織造布的過(guò)濾、阻燃等性能[7-8]，將羊毛與基布針刺復(fù)合探究其性能的研究也較少[9-10]。

本文以羊毛為實(shí)驗(yàn)材料，利用針刺機(jī)將羊毛與滌綸面料針刺復(fù)合生產(chǎn)不同效果且適用于秋冬服飾的面料。該方法有效地將羊毛的保暖性與滌綸織物的特性相結(jié)合，使面料既不失美感，又不失手感。并對(duì)針刺后的各組面料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，分析了其力學(xué)性能的變化關(guān)系及影響這些性能變化的原因。同時(shí)進(jìn)一步以一系列主題為設(shè)計(jì)示范，利用針刺復(fù)合工藝研發(fā)主題面料，探索其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值及方式。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及樣品的制備

1.1.1實(shí)驗(yàn)樣品設(shè)計(jì)方案

如圖1所示，將羊毛與滌綸基布的排列方式分成3種：圖1(a)所示排列方式為基布+羊毛，用A表示；圖1(b)所示排列方式為基布+基布+羊毛，用B表示；圖1(c)所示排列方式為基布+羊毛+基布，用C表示。每種排列方式的單位面積羊毛含量分別按135、173、211、249 g/m2順序遞增，共設(shè)計(jì)12組復(fù)合針刺面料。

圖1 羊毛與基布的排列方式Fig.1 Arrangement of wool and base cloth. (a) Base cloth + wool； (b) Base cloth + base cloth + wool； (c) Base cloth + wool + base cloth

1.1.2實(shí)驗(yàn)原料

基布選用純滌歐根紗，其挺括性能好，不易起皺，穿著不易變形，具有優(yōu)良的可洗可穿性，適合充當(dāng)外衣面料。羊毛為澳洲進(jìn)口100%純羊毛。

1.1.3實(shí)驗(yàn)樣品制備

先將羊毛梳理混合均勻，經(jīng)開(kāi)松梳理后，確定其在每塊纖維網(wǎng)中的含量，將不同面密度纖維網(wǎng)按3種排列方式縱向平鋪在裁剪好的底布上。將鋪好的12塊樣品喂入針刺機(jī)，以一定的速度進(jìn)行針刺，控制針刺深度為7 mm,針刺密度為3.2刺/cm2。針板的刺針上下運(yùn)動(dòng)使纖維之間、纖維與底布之間相互纏結(jié)，最后得到12塊不同的再創(chuàng)針刺復(fù)合面料。按排列方式將針刺后的試樣分為3組。每組樣品的排列方式相同，羊毛含量分別按135、173、211、249 g/m2順序遞增，分別對(duì)每組樣品進(jìn)行標(biāo)號(hào)A、A1、A2、A3；B、B1、B2、B3;C、C1、C2、C3。本文研究的針刺復(fù)合面料的生產(chǎn)工藝流程為：纖維開(kāi)松→纖維混合→梳理成網(wǎng)→纖維預(yù)針刺；滌綸基布+羊毛→主針刺。

1.2 產(chǎn)品性能測(cè)試

樣品的斷裂強(qiáng)力依據(jù)FZ/T 60005—1991《非織造布斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；撕裂強(qiáng)力依據(jù)GB/T 3917.4—2009《紡織品 織物撕破性能 第4部分：舌形試樣(雙縫)撕破強(qiáng)力的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；頂破強(qiáng)力依據(jù)GB/T 19976—2005《紡織品頂破強(qiáng)力的測(cè)定 鋼球法》進(jìn)行測(cè)定；樣品的厚度依據(jù)GB/T 24218.2—2009《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第2部分：厚度的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；樣品的面密度依據(jù)GB/T 24218.1—2009《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第1部分：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

2 樣品力學(xué)性能分析

表1示出樣品的厚度、面密度和力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)。

2.1 羊毛含量對(duì)面料力學(xué)性能的影響

由表1測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，樣品B3的力學(xué)性能優(yōu)于其他樣品，樣品縱橫向斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力在達(dá)到峰值之前隨著羊毛含量的增加均增加。這是由于單位面積內(nèi)羊毛含量增加，羊毛之間纏結(jié)更加緊密，試樣只有在大多數(shù)羊毛發(fā)生斷裂時(shí)才會(huì)發(fā)生斷裂?？v向斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力大于橫向強(qiáng)力，但隨著羊毛含量增加，縱橫向的強(qiáng)力比降低。這種現(xiàn)象源于羊毛縱橫向排列取向的差異，成網(wǎng)的工藝造成羊毛更多沿基布的縱向取向。厚度和面密度隨著羊毛含量增加而增加。由于厚度的增加，單位面積的羊毛含量增加，面料的力學(xué)性能也會(huì)發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，斷裂伸長(zhǎng)率隨著羊毛含量增加而降低，且縱向伸長(zhǎng)率小于橫向，這是由于纖維更多沿基布的縱向排列，當(dāng)受橫向拉伸時(shí)，縱向排列的纖維先在外力作用下沿橫向取向，直至纖維受力斷裂。

表1 樣品的厚度、面密度和力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.1 Data of thickness, area density and mechanical properties of samples

2.2 不同排列方式對(duì)面料力學(xué)性能的影響

由表1的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：按照排列方式A針刺復(fù)合后面料的縱橫向斷裂強(qiáng)力小于單層滌綸基布；按照排列方式B和C針刺復(fù)合后面料的縱橫向斷裂強(qiáng)力均小于雙層滌綸基布。這是因?yàn)獒槾毯笱蛎c滌綸基布相互纏結(jié)產(chǎn)生的強(qiáng)力小于滌綸基布在刺針的刺破作用下?lián)p失的強(qiáng)力。針刺后復(fù)合面料的撕破強(qiáng)力和頂破強(qiáng)力均大于滌綸基布。這是源于羊毛和滌綸布針刺后織物厚度增加，天然卷曲的羊毛增加了布與纖維之間的糾纏。按照排列方式C針刺后的面料厚度和面密度均稍大于按照排列方式B針刺后的復(fù)合面料。對(duì)排列方式C，在針刺的過(guò)程中，滌綸布容易發(fā)生滑移，導(dǎo)致滌綸布與羊毛的纏結(jié)不夠充分，較排列方式B蓬松，所以厚度稍微要大些。由表1看出，羊毛與基布按照排列方式B針刺后的復(fù)合面料的力學(xué)性能均大于按照排列方式C針刺后的復(fù)合面料。這是由于當(dāng)滌綸布鋪在羊毛上方時(shí)，在針刺過(guò)程中，刺針先刺穿滌綸布，在反復(fù)穿刺的過(guò)程中，上層滌綸布中大部分纖維被破壞，針刺后織物強(qiáng)力明顯降低。

3 樣品外觀變化對(duì)比

在對(duì)樣品的力學(xué)性能有一定研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究羊毛與基布針刺后的再造樣品的外觀，對(duì)比不同排列方式對(duì)再造樣品外觀風(fēng)格的變化，探究再造后樣品的服用價(jià)值和實(shí)用性。樣品不同排列方式針刺后正反面效果如圖2所示。

圖2 樣品不同排列方式針刺后正反面效果圖Fig.2 Effect of samples needling in different ways. (a)(Single layer base cloth + wool)front; (b)(Double layer base cloth + wool)front; (c)(Single layer base cloth + wool + single layer base cloth)front; (d)(Single layer base cloth + wool)back; (e)(Double layer base cloth + wool)back; (f)(Single layer base cloth + wool + single layer base cloth)back

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，排列方式A效果單一，表面色彩飽和度較高，針刺孔洞較大，基布受損嚴(yán)重。排列方式B針刺后面料較厚，且更為結(jié)實(shí)，不易變形，表面針刺孔洞較小，底布?xì)W根紗色彩也能直觀地表現(xiàn)出來(lái)，背面斷開(kāi)的紗線與穿入的羊毛相互纏結(jié)，呈現(xiàn)毛絨質(zhì)感。排列方式C針刺后面料較厚，面料較結(jié)實(shí)、挺括，纖維的色彩因?yàn)楸砻娓采w了一層歐根紗而變得朦朧，表層的歐根紗也因?yàn)槔w維之間的纏結(jié)而與底層再造在一起，再造牢度較好。通過(guò)羊毛與底布的不同排列方式效果對(duì)比不難看出，底布層數(shù)越多，再造面料越硬挺結(jié)實(shí)，所表現(xiàn)出的層次感也越強(qiáng)烈。但是，底布層數(shù)過(guò)多也會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，如厚度太厚，針刺機(jī)無(wú)法承受而導(dǎo)致斷針，再造面料過(guò)于硬挺，難以用于造型。在基布的選擇上，若要滿足多層基布的需求，基布不能是太厚的面料，用于表層的最好是透明紗之類的面料，才能現(xiàn)出羊毛的色彩和花紋圖案。

4 復(fù)合針刺羊毛面料的設(shè)計(jì)實(shí)例

為探求此種工藝對(duì)應(yīng)花樣設(shè)計(jì)表現(xiàn)上的可延展性，本文以“五行”為主題設(shè)計(jì)了金、木、水、火、土5個(gè)系列的復(fù)合針刺創(chuàng)新面料，5個(gè)主題面料的底布均選用滌綸歐根紗，復(fù)合面料主要應(yīng)用于秋冬服飾設(shè)計(jì)?！敖稹钡脑O(shè)計(jì)以金屬感的表達(dá)為主，顏色上選擇濃烈的橙紅色；“木”的設(shè)計(jì)以對(duì)木紋肌理的展現(xiàn)為主，色彩上選擇同色系的深淺不一的棕色、卡其色，點(diǎn)綴以黑色和些許藍(lán)綠色；“水”的設(shè)計(jì)以水的形態(tài)表達(dá)為主，顏色上主要選擇不同純度的藍(lán)色和白色；“火”的設(shè)計(jì)中以對(duì)火的姿態(tài)呈現(xiàn)為主，顏色選擇熱情的紅色與橙色之間漸變，配以黑色相襯；“土”的設(shè)計(jì)以對(duì)地貌的描繪為主，顏色上主要選擇深沉的褐色、深棕色，以較為活躍的橘色綠色作為點(diǎn)綴。以“五行”為主題的復(fù)合針刺秋冬面料的正反面效果圖如圖3所示。

圖3 以“五行”為主題的復(fù)合針刺秋冬面料正反面效果圖Fig.3 Front and back effect of composite needled autumn and winter fabric with theme of ′the five elements′. (a)Gold element front; (b)Wood element front; (c)Water element front; (d) Fire element front; (e)Soil element front; (f)Gold element back; (g)Wood element back; (h)Water element back; (i) Fire element back; (j)Soil element back

5 結(jié) 論

本文利用羊毛與滌綸基布針刺復(fù)合生產(chǎn)新型面料，研究其針刺效果，并對(duì)面料的力學(xué)性能影響因素進(jìn)行分析。在力學(xué)性能達(dá)到峰值前，增加單位面積內(nèi)羊毛的含量和基布層數(shù)可使面料力學(xué)性能提高，斷裂伸長(zhǎng)率降低，縱向力學(xué)性能優(yōu)于橫向，其力學(xué)性能已基本達(dá)到了面料的使用要求。改變排列方式時(shí)，羊毛平鋪在雙層滌綸布之上針刺后的復(fù)合面料的力學(xué)性能最好，且針刺后面料挺括，不易變形，色彩飽滿，視覺(jué)效果表現(xiàn)最佳。

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