聚酯長絲/棉復(fù)合紗斜紋織物的保形性及服用性能

魏艷紅， 劉新金， 謝春萍， 蘇旭中， 張鐘唏

(1. 生態(tài)紡織教育部重點實驗室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122；2. 南通紡織控股集團(tuán)紡織染有限公司， 江蘇 南通 226007)

隨著消費(fèi)者對服裝的追求向著時尚、舒適、功能、環(huán)保等多元化方向發(fā)展,人們對襯衫面料的要求也越來越高，不僅要求尺寸和形態(tài)穩(wěn)定，還要求穿著舒適易護(hù)理，保形性好?？椢锏谋Ｐ涡灾饕ㄕ郯櫥貜?fù)性、免燙性、懸垂性、尺寸穩(wěn)定性等。純棉面料因具有良好的吸濕、透氣性，穿著舒適，深受廣大消費(fèi)者青睞，是襯衫面料的理想選擇，但其存在易起皺、不挺括、尺寸穩(wěn)定性差等缺點。為使襯衫面料具有免燙性，目前大多數(shù)企業(yè)采用化學(xué)試劑對其進(jìn)行免燙整理，但經(jīng)化學(xué)試劑整理會使織物的物理力學(xué)性能下降，使織物變得脆弱，彈性差，影響親膚感[1]，也會帶來甲醛釋放等安全與環(huán)保問題，不利于人們的身體健康[2]。按照歐美慣例，高檔襯衫面料應(yīng)不使用或少用免燙整理技術(shù)[3]，因此，開發(fā)一種高保形織物，滿足后道工序不整理或輕微整理就可達(dá)到免燙功能，具有很大的現(xiàn)實意義。

本文利用聚酯(PET)長絲、精梳純棉紗(JC)開發(fā)出3種線密度均為9.8 tex的復(fù)合紗線，用這3種復(fù)合紗線和線密度為9.8 tex的精梳純棉紗，以二上二下斜紋組織織造了4種織物，研究PET長絲/棉復(fù)合紗織物的保形性及服用性能。

1 試驗部分

1.1 長絲性能及紗線制備

純棉紗(南通雙弘紡織有限公司)；細(xì)半消光PET長絲(江蘇恒科材料有限公司)。PET長絲的強(qiáng)伸性能如表1所示。可知，1#長絲初始模量、5%定伸長彈性回復(fù)率比2#長絲低。初始模量為試樣拉伸曲線初始直線部分的斜率，其大小表示纖維在低負(fù)荷下變形的難易程度，初始模量大則表示纖維在小負(fù)荷下不易變形，其織物的挺括性好。2#長絲的線密度比1#大，纖維線密度越大，剛性越大，其織物不易產(chǎn)生折痕。

表1 PET長絲的強(qiáng)伸性能Tab.1 PET fiber tensile properties

采用聚酯長絲和純棉紗制備得到3種線密度均為9.8 tex的復(fù)合紗線：1) PET/JC(9/91)包芯紗，其紗芯為線密度為1.11 tex的PET長絲；2)PET/JC(14/86)雙包芯紗，紗芯為2根線密度為0.88 tex的PET長絲；3)PET/JC(14/86)雙包纏紗，即用2根線密度為0.88 tex的PET長絲包纏1根純棉紗。紗線的性能指標(biāo)如表2所示?？梢钥闯?，3種PET/JC復(fù)合紗的成紗條干不勻率等指標(biāo)明顯優(yōu)于純棉紗，復(fù)合紗的結(jié)構(gòu)更緊密，毛羽少，表面光潔，其中雙包纏紗的強(qiáng)度最高，伸長率最大，條干不勻率最小，毛羽根數(shù)最少。包芯紗的強(qiáng)度比純棉紗略低，雙包芯紗最低。包芯紗的初始模量最大，因為2#長絲的初始模量比1#長絲高。

表2 紗線性能Tab.2 Yarn properties

1.2 織物組織結(jié)構(gòu)

相對于平紋組織，二上二下斜紋組織因其浮長線相對較長，紗線之間的經(jīng)緯交織點較少，織物中紗線可移動范圍大，織物形成的折皺更易回復(fù)[4-5]，故本文試驗中4種織物均采用二上二下斜紋組織，織物的組織結(jié)構(gòu)與規(guī)格如表3所示。

表3 織物的組織結(jié)構(gòu)Tab.3 Fabric weave structure

1.3 測試儀器

XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀(上海新纖儀器有限公司)；USTER? TESTER 5型條干測試儀、USTER? ZWEIGLE HL400型毛羽儀(瑞士烏斯特公司)；YG(B)541E型智能式織物折皺彈性儀、Y(B)089D型全自動織物縮水率試驗機(jī)、YG(B)026ET型電子織物強(qiáng)力機(jī)(溫州市大榮紡織儀器有限公司)；PhabrOmeter 3型織物手感評價系統(tǒng)測試儀(美國欣賽寶科技公司)；HD026 N+型電子織物頂破強(qiáng)力儀(南通宏大實驗儀器有限公司)；YG601 N-Ⅱ型電腦式織物透濕儀、YG 461E-Ⅲ全自動透氣量儀、YG811型織物動態(tài)懸垂性風(fēng)格儀器(寧波紡織儀器廠)。

1.4 測試方法

1.4.1 保形性測試

1.4.1.1折皺回復(fù)性 參照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測試 回復(fù)角法》的垂直法，在織物的正面經(jīng)緯向各剪取5個試樣，分別測試其急彈性與緩彈性折皺回復(fù)角。用經(jīng)向與緯向平均回復(fù)角之和來表示樣品總的折皺性指標(biāo)。

1.4.1.2免燙性 參照AATCC 124—2014《織物經(jīng)多次家庭洗滌后的外觀平整度》，對織物反復(fù)洗滌 5次，采用攤平晾干法干燥，對照AATCC三維平整度模板，按最接近的外觀平整度定級，1級最差，5級最好，也可根據(jù)需要定出半級的級數(shù)評價織物的免燙性。

1.4.1.3尺寸穩(wěn)定性 參照GB/T 8629—2017 《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》洗滌織物，干燥后測試織物的尺寸變化率。

1.4.1.4懸垂性 按GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測試》，分別測試織物的靜態(tài)懸垂性與動態(tài)懸垂性，用懸垂系數(shù)表示，其計算公式為

式中：F為懸垂系數(shù)；A0為試樣的面積，cm2;Ad為小圓盤的面積，cm2；As為試樣的懸垂投影面積，cm2。

1.4.2 抗變形性測試

1.4.2.1強(qiáng)伸性與拉伸彈性 織物的強(qiáng)伸性與5%定伸長時的拉伸彈性測試，依據(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)》、FZ/T 01034—2008《紡織品 機(jī)織物拉伸彈性試驗方法》進(jìn)行測定。

1.4.2.2頂破性 按GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測試 鋼球法》，測試織物的頂破強(qiáng)力，頂破速度為300 mm/min。制備直徑為6 cm的圓形試樣 5塊，測試結(jié)果取平均值。

1.4.3 服用性能測試

1.4.3.1織物風(fēng)格 根據(jù)AATCC 202—2014《紡織品相對手感值儀器評價法》，剪取直徑為100 cm2的圓形試樣3塊，測試織物的硬挺度、柔軟度、光滑度、折皺回復(fù)率等織物的綜合手感。

Phabr Ometer型織物風(fēng)格儀(簡稱法寶儀)的測試原理是源于購買面料時，面料從戒指中穿過，通過感知抵抗拉扯的能力判斷面料的質(zhì)量[6]。法寶儀通過提取相關(guān)載荷-位移曲線，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換計算出織物的硬挺度、柔軟度、光滑度，其數(shù)值越大表明織物性能越好；按照相同的順序?qū)?塊圓形試樣間隔 5 min 連續(xù)測試2次，通過Phabr Ometer型織物風(fēng)格儀自帶軟件計算試樣前后測試差異，測得織物的折皺回復(fù)率。折皺回復(fù)率是衡量織物保形性的重要指標(biāo)，折皺回復(fù)率越大則織物的折皺回復(fù)性越好，保形性也越好。

1.4.3.2透濕與透氣性 依據(jù)GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法》測試織物的透濕量。每種試樣剪取直徑為 70 mm 的圓形試樣3塊，試驗溫度為(38±2) ℃，相對濕度為(90±2)%。

依據(jù)GB/T 5453—1997《織物透氣性的測定》，測試壓差為100 Pa時織物的透氣率，測試面積為20 cm2。

2 結(jié)果與分析

2.1 織物的保形性分析

2.1.1 折皺回復(fù)性

織物受到揉搓擠壓等外力作用時會發(fā)生塑性彎曲變形而產(chǎn)生折皺，折皺回復(fù)性即折皺回復(fù)的程度，一般采用急彈性回復(fù)角、緩彈性回復(fù)角表示，經(jīng)緯向平均折皺回復(fù)角之和表示該織物的總折皺性，影響著織物的外觀與平整。折皺回復(fù)角是衡量織物保形性的重要指標(biāo)之一，數(shù)值越大表明織物保形性越好。試樣的急彈性折皺回復(fù)角與緩彈性折皺回復(fù)角測試結(jié)果如表4所示?？椢锏恼郯櫥貜?fù)性與構(gòu)成織物的纖維及紗線的初始模量相關(guān)，初始模量大，其織物在小負(fù)荷下不易變形。通過以上測試，2#長絲的初始模量比1#長絲高，4種紗線的初始模量大小為包芯紗>雙包芯紗>純棉紗>雙包纏紗。表4顯示4種織物折皺回復(fù)角的大小順序為B>C>A>D。

表4 織物的折皺回復(fù)性Tab.4 Fabric wrinkle resilience (°)

2.1.2 免燙性

圖1示出4種織物的平整度等級測試結(jié)果?？梢钥闯?， A織物為1級、B織物為3級、C織物為 2.5級、D織物為2級。對比表4與圖1可知，織物的免燙性等級與折皺回復(fù)角有一定的相關(guān)性，一般折皺回復(fù)角越大，織物免燙等級越高，即織物的保形性越好，但不完全吻合，如D織物折皺回復(fù)角最小(見表4)，而在圖1中平整度等級不是最差的。這是因為織物折皺回復(fù)角具有方向上的不對稱性，即各向異性[7]。蔣雙歌等[8]研究發(fā)現(xiàn)斜紋織物的折皺回復(fù)角與其織物紋路角度相關(guān)。折皺回復(fù)角實質(zhì)上只反映了織物單一方向、單一形態(tài)的折皺回復(fù)性，與實際使用或穿著中織物的多向性、復(fù)雜形態(tài)相比不夠精確與全面。免燙性測試可更全面地表征整塊織物的抗皺性。

圖1 織物的平整度等級Fig.1 Smoothness grade of fabrics. (a) A fabric(1 grade); (b) B fabric (3 grade); (c) C fabric (2.5 grade); (d) D fabric (2 grade)

織物的平整度等級除與纖維的初始模量、彈性等相關(guān)外，還與纖維吸濕性、織物在濕態(tài)下的折痕回復(fù)性及縮水性密切相關(guān)。一般來說纖維的吸濕性小，織物濕態(tài)下折皺回復(fù)性好、縮水性小，同時其尺寸穩(wěn)定性、免燙性好。PET長絲的實際回潮率為0.49%，比棉纖維低，因此，3種PET/JC復(fù)合紗織物的免燙等級均比純棉織物A高。

2.1.3 尺寸穩(wěn)定性

表5示出織物尺寸穩(wěn)定性測試結(jié)果。可知，復(fù)合紗織物的織縮率比純棉紗小，B織物的縮水率最小。長絲的沸水收縮率影響織物的尺寸穩(wěn)定性，1#長絲沸水收縮率為9.5%，2#長絲為8.4%，因此，B織物的縮水率比C織物小；B織物是包芯紗，其中間長絲起支撐作用，外層由棉纖維作保護(hù)，因此，C織物比D織物縮水率小，即雙包芯紗織物尺寸穩(wěn)定性更好。

表5 織物的尺寸穩(wěn)定性Tab.5 Fabric dimensional stability %

2.1.4 懸垂性

織物的懸垂性測試結(jié)果如表6所示，其靜態(tài)與動態(tài)懸垂效果如圖2所示?？芍?，采用細(xì)旦PET長絲生產(chǎn)的復(fù)合紗織物可明顯改善純棉織物的懸垂性，織造的織物懸垂性與手感更接近天然絲綢織物，減少了化學(xué)處理工序，環(huán)保安全且穿著舒適、易打理[8]。

表6 織物的懸垂性Tab.6 Drapability of fabric %

2.2 織物的抗變形性分析

2.2.1 強(qiáng)伸性與拉伸彈性

織物的強(qiáng)伸性測試結(jié)果如表7 所示。PET長絲通過影響紗線強(qiáng)力進(jìn)而影響織物的強(qiáng)伸性能，包芯紗織物的斷裂強(qiáng)力最小，純棉紗次之，包纏紗織物的強(qiáng)力最大，說明織物強(qiáng)力與其紗線強(qiáng)力呈正相關(guān)。

織物5%定伸長拉伸彈性回復(fù)率測試結(jié)果如表8 所示。可知，織物的拉伸彈性回復(fù)性受紡紗方式及長絲彈性的影響。PET長絲具有較好的彈性

圖2 織物的靜態(tài)與動態(tài)懸垂效果Fig.2 Static and dynamic drape effect of fabric. (a) A static; (b) A dynamic; (c) B static; (d) B dynamic; (e) C static; (f) C dynamic; (g) D static; (h) D dynamic

表7 織物的強(qiáng)伸性 Tab.7 Fabric tensile properties

回復(fù)性，因此，PET/JC復(fù)合紗織物的拉伸彈性回復(fù)率比純棉紗織物高；對表1分析可知，2#長絲的拉伸彈性回復(fù)性比1#好，因此，對比B、C織物，B包芯紗織物的拉伸彈性回復(fù)率比C雙包芯紗織物高；對比C、D織物，雙包芯紗織物的彈性回復(fù)率比雙包纏紗好。4種織物的拉伸彈性回復(fù)率大小順序為B>C>D>A。

表8 織物5%定伸長拉伸彈性回復(fù)率Tab.8 Tensile resilience of fabrics at 5% fixed elongation %

2.2.2 頂破性

頂破與服裝在人體肘部、膝部的受力以及手套、襪子在手指或腳趾處的受力相似，織物的頂破性能可較好地反映織物在受到膝部、肘部、臀部等部位多向強(qiáng)伸性的特征信息。A～D織物的頂破強(qiáng)力分別為540.2、645.5、573.3、610.3 N，可知復(fù)合紗織物的頂破強(qiáng)力比純棉紗織物高，其中B織物的頂破性能最好。

2.3 織物的服用性能分析

2.3.1 手感風(fēng)格

織物的手感風(fēng)格測試結(jié)果如表9所示?？芍?，細(xì)旦PET長絲的加入可提高織物的柔軟度，從而改善織物的舒適度。PET長絲具有較高的初始模量與彈性回復(fù)性，且PET的急彈性變形比例大，其織物具有起皺后在極短時間內(nèi)快速回復(fù)的特性，因此，PET長絲有利于改善織物的抗皺性，4種織物的折皺回復(fù)率大小依次為B>C>D>A。折皺回復(fù)率與免燙等級呈正相關(guān)，即折皺回復(fù)率越高免燙等級越高，保形性越好。相比折皺回復(fù)角，折皺回復(fù)率考慮到了織物其他方向的折皺回復(fù)性，因此，可更好地全面反映織物的抗皺、免燙等級。

表9 織物的手感風(fēng)格Tab.9 Fabric handle style

2.3.2 透濕與透氣性

襯衫織物一般為貼身衣物，因此，除考慮其保形性外，服用性也不能忽視。織物的舒適性主要包括透濕性、透氣性，其測試結(jié)果如表10所示。

表10 織物的透濕性與透氣性Tab.10 Moisture and air permeability of fabrics

由表10可知，4種織物的透濕性差異不大，織物的透濕性與纖維的吸濕性密切相關(guān)，吸濕性好的纖維制成的織物透濕性好，故吸濕性好的棉纖維與PET復(fù)合，有利于吸濕，可改善純合成纖維吸濕性差的缺點?？椢锏耐笟庑允芨采w緊度，即紗線間的空隙大小與多少、組織結(jié)構(gòu)、厚度的影響[10]。D織物的透氣性最好，因為雙包纏紗紗線結(jié)構(gòu)緊密，毛羽少；表面光潔，紗線直徑小，其織物中紗線間的空隙大，覆蓋緊度相對小。

3 結(jié) 論

1)織物在實際使用中所產(chǎn)生的折皺是多向立體的，折皺回復(fù)率相比折皺回復(fù)角可更好地表征織物的折皺回復(fù)性和免燙性。

2)棉纖維具有優(yōu)良的手感和接觸舒適性，PET長絲具有良好的力學(xué)性能與條干不勻率，且彈性回復(fù)性好，PET長絲/棉復(fù)合紗用在襯衫面料中可改善服裝的外觀平整度與懸垂性，提高免燙等級，易護(hù)理，同時又不影響織物的舒適性。

3)相比包纏紗，包芯紗織物的抗皺性更好，免燙等級更高，尺寸穩(wěn)定性好。芯絲的性能影響包芯紗的性能從而影響織物的性能，芯絲初始模量、斷裂強(qiáng)度、彈性回復(fù)率高，沸水收縮率低，則織物的保形性好。