倪俊瑤，李煜斌，范 杰，肖 紅

(1.天津工業(yè)大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300387；2.軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院 軍需工程技術(shù)研究所，北京 100010)

棉纖維主要成分為纖維素，化學(xué)分子式為(C6H10O5)n，n為葡萄糖基數(shù)目[1]。在其化學(xué)結(jié)構(gòu)式上，每個(gè)葡萄糖環(huán)上都存在3個(gè)自由羥基[2]。棉纖維是天然纖維，其回潮率高，吸濕性好，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[3]。當(dāng)棉織物受到外力作用時(shí)，棉纖維中各分子鏈先后承受外力的作用而形變，分子基本結(jié)構(gòu)單元發(fā)生相對滑移[4]。大分子間的氫鍵會發(fā)生鍵的斷裂，并能在新的位置上重新形成新的氫鍵，當(dāng)外力去除后，不易回復(fù)到原來的位置，宏觀上就表現(xiàn)成織物起皺[5]。這是棉織物服用性能的不足，通過抗皺整理可以有所改善[6]。但是通常情況下，抗皺整理使織物抗皺性提高的同時(shí)，也會大幅度降低織物的斷裂及撕破強(qiáng)力，而且對織物手感會有所破壞[7-9]。

聚對苯二甲酸乙二醇酯，即滌綸纖維，初始模量高，大分子上不含有親水基團(tuán)，回潮率只有0.4%，具有抗皺、易洗快干等良好服用性能[10]。以滌綸長絲作骨架，將親膚性好的棉纖維包覆在外，制成棉/滌包芯紗，其可兼顧棉纖維的吸濕親膚性能和滌綸長絲的挺括和抗皺性能，是理想的職業(yè)裝面料用紗線。

本文以棉和萊賽爾纖維以及有“合成棉花”之稱的維綸纖維的純紡或混紡須條作為外包纖維，以滌綸長絲作為芯絲，制備了一系列包芯紗(后文簡稱“棉/滌包芯紗”)及其織物，研究不同滌綸含量、紗線線密度、芯絲線密度、不同干濕狀態(tài)下的織物的折痕回復(fù)性能，擬為該類織物的開發(fā)提供借鑒。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

紡制的紗線及規(guī)格如表1所示。共9種包芯紗，2種混紡紗。

采用表1紗線試制的織物參數(shù)如表2所示?？椢锏木o度太大或太小都不利于紗線之間的活動，從而不利于織物的折皺回復(fù)[11]。當(dāng)織物緊度太大時(shí)，紗線之間摩擦力與束縛力會增加，且紗線間的切向滑動阻力增大，紗線不易作相對移動，織物的折皺不易回復(fù)[12]。本文試驗(yàn)中，織物的經(jīng)、緯向密度和組織結(jié)構(gòu)等，均可根據(jù)一定組織結(jié)構(gòu)下常用織物緊度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表1 紗線試樣規(guī)格參數(shù)表

表2 織物試樣規(guī)格參數(shù)表

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定 回復(fù)角法》，在YG541L型數(shù)字式織物折皺彈性儀(萊州市電子儀器有限公司)上進(jìn)行測試。

每塊樣品經(jīng)向與緯向各裁剪15塊T字形織物，試樣的形狀及尺寸見圖1。放在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室中，溫度(20±2)℃，相對濕度(65±3)%，風(fēng)速不大于0.1 m/s，調(diào)濕24 h后作為織物干態(tài)下的測試樣品。制備織物濕態(tài)下的樣品步驟如下：將調(diào)濕過的織物樣品，放置在盛滿蒸餾水的玻璃杯中進(jìn)行潤濕，水溫(20±2)℃，并用玻璃棒輕輕攪拌，確保充分潤濕，潤濕時(shí)間為10 min；取出潤濕好的實(shí)驗(yàn)樣品，用紙吸去織物表面多余的水分后，以再附上一張紙巾無沾濕為準(zhǔn)，作為濕態(tài)下的試樣。

圖1 試樣的形狀及尺寸

每個(gè)試樣測試15次取平均值，獲得織物在干態(tài)和濕態(tài)下的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角。

2 結(jié)果及分析

2.1 相同芯絲、不同棉/滌比例的影響

當(dāng)滌綸芯絲線密度相同時(shí)，紡制不同棉滌比例的包芯紗，需采用不同比例的外包纖維和芯絲纖維，紡成不同線密度的紗線。采用相同線密度的滌綸長絲作為芯絲，紡制的不同棉滌比例的紗線作為經(jīng)紗和緯紗后織成的織物，其急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表3所示。此處及下文的織物彈性回復(fù)角均為經(jīng)向折痕回復(fù)角加緯向折痕回復(fù)角之和。

表3 相同芯絲、不同棉滌比例包芯紗織物回復(fù)角

可知，在相同的芯絲線密度下，隨著包芯紗的紗線變細(xì)，包芯紗織物中滌綸含量逐漸增加。當(dāng)紗線線密度為16.3 tex×2時(shí)，棉/滌比例為68/32；當(dāng)紗線線密度為14.7 tex×2時(shí)，棉/滌比例為64/36；當(dāng)紗線線密度為9.8 tex×2時(shí)，棉/滌比例為52/48。

相應(yīng)的，在相同芯絲線密度下，隨著滌綸芯絲含量提高，織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角均有所提高。滌綸長絲含量最低的1#織物，急彈性和緩彈性回復(fù)角均最低；對比2#織物和10#織物，后者的急彈性和緩彈性回復(fù)角均顯著高于前者。

可見，滌綸長絲作為芯絲，對含棉類織物的折痕回復(fù)性能改善顯著。

2.2 不同細(xì)度芯絲、相同棉/滌比例的影響

采用不同線密度的芯絲，紡成棉/滌比例50/50的紗線作為經(jīng)紗和緯紗，獲得的織物，其急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表4所示。6#織物和13#織物的棉/滌比例均為50/50，但是前者經(jīng)緯紗的芯絲線密度為3.5 tex，噴絲板孔數(shù)為24F，其芯絲中的單根滌綸絲線密度為1.46 dtex；后者經(jīng)緯紗的芯絲線密度為5.0 tex，噴絲板孔數(shù)為36F，其芯絲中的單絲線密度為1.39 dtex。2種織物的折痕回復(fù)角也如表4所示。其中，6#織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角均高于13#織物。這2種織物面密度相近，均為170 g/m2左右，但是6#織物的線密度為7.3 tex×2，相對較細(xì)，經(jīng)緯密度相對較大，由于包芯紗芯絲的單絲線密度略大，導(dǎo)致其折痕回復(fù)角較大。因此，包芯紗織物的芯絲單絲線密度對其折痕回復(fù)性能有一定影響。

表4 不同線密度芯絲、相同棉滌比例包芯紗織物回復(fù)角

2.3 芯絲成分差異的影響

采用相同細(xì)度、但添加了其他功能性母粒加工獲得的不同芯絲，紡成棉/滌比例50/50的紗作為經(jīng)紗和緯紗，獲得的織物，其急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表5所示。

表5 不同芯絲成分包芯紗織物回復(fù)角

表5示出，6#織物和8#織物都是由棉/滌比例為50/50，芯絲線密度為3.5 tex的7.3 tex×2棉滌包芯紗織造的2/1斜紋組織織物。雖然2類織物的芯絲種類都是滌綸長絲，但8#織物的芯絲為加入了二氧化鈦有消光和防透效果的長絲。紡絲過程中加入一定比例的消光劑，會導(dǎo)致長絲更加柔軟些。從表5的織物回復(fù)角測試結(jié)果可以看出，6#織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角均大于8#織物。可知，包芯紗織物的芯絲成分對其折痕回復(fù)性能也有影響。

2.4 外包纖維差異的影響

采用相同芯絲線密度的滌綸作為芯絲，紡成外包纖維不同的紗線作為經(jīng)紗和緯紗，獲得的織物，其急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表6所示。

表6 不同外包纖維成分包芯紗織物回復(fù)角

表6示出，2#織物的外包纖維為棉/維綸70/30，芯絲為5.0 tex的滌綸長絲，棉/滌比例為64/36的14.7 tex×2包芯紗；4#織物所采用的是外包纖維為棉/萊賽爾/維綸40/40/20，芯絲為5.0 tex滌綸長絲，棉/滌比例為64/36的14.7 tex×2包芯紗。其中，4#織物的折痕回復(fù)角略小于2#織物，但是差異并不顯著。雖然外包纖維有所不同，但是棉纖維和萊賽爾纖維其主體都是纖維素，而維綸纖維為聚乙烯縮甲醛分析結(jié)構(gòu)，屬于類棉纖維，三者的主鏈上都含有吸水性羥基，抗皺性能均不太好。

11#織物的外包纖維為100%棉，芯絲為5.0 tex滌綸長絲，棉/滌比例為52/48的9.8 tex×2包芯紗；而13#織物所采用的則是外包纖維為棉/萊賽爾/維綸60/20/20，芯絲為5.0 tex滌綸長絲，棉/滌比例為50/50的9.8 tex×2包芯紗。表6中結(jié)果顯示，13#織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角均高于11#織物。一方面，13#織物的滌綸芯絲含量略高于11#織物；另一方面，13#織物的外包纖維中萊賽爾纖維和維綸纖維的含量較高，如前所述，這2種纖維和棉纖維的親水性能基本類似，影響不大。

2.5 干態(tài)和濕態(tài)下折痕回復(fù)差異

在通常情況下及實(shí)際使用過程中，一般的考核是測織物在干態(tài)下的折痕回復(fù)性能，表征織物的抗皺性能。然而，在織物洗滌過程中，往往要接觸水；另一方面，由于滌綸回潮率低吸水性差，而棉纖維剛好相反，因此，比較濕態(tài)織物的折痕回復(fù)角以及2種狀態(tài)下的折痕回復(fù)角差異，可以進(jìn)一步明確滌綸長絲對織物折痕回復(fù)性的顯著影響。

2.5.1 織物在干態(tài)和濕態(tài)下的折痕回復(fù)角

對干態(tài)和濕態(tài)下的包芯紗織物的折痕回復(fù)性分別進(jìn)行測量，其急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表7所示。其中，差值百分比是指干態(tài)下的回復(fù)角和濕態(tài)下的回復(fù)角的差值與干態(tài)下的回復(fù)角的百分比。

表7 不同狀態(tài)下包芯紗織物回復(fù)角

從表7中可以看出，所有包芯紗樣品織物，其濕態(tài)下的急彈性折痕回復(fù)角和緩彈性折痕回復(fù)角，均顯著降低，差值百分比范圍在10%～30%之間變化，差異顯著。

同時(shí)，隨著滌綸芯絲含量比例提高，織物干濕2種狀態(tài)下的急彈性回復(fù)角的差異和緩彈性回復(fù)角的差異均有所減小。如滌綸芯絲質(zhì)量占比為50%的6#織物，急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角的降低比例分別為12.12%和10.53%；而滌綸芯絲質(zhì)量占比為36%的2#織物，急彈性和緩彈性回復(fù)角的降低比例分別為21.56%和20.79%。顯然，在濕態(tài)條件下，棉含量越高，紗線外部棉纖維吸收水分越多，大分子鏈由于水分子的進(jìn)入導(dǎo)致了氫鍵的斷裂并在新的位置上重新生成氫鍵，難以回復(fù)到原始狀態(tài)。紗線芯部的滌綸長絲幾乎不吸水，這充分說明了滌綸芯絲對棉包芯紗的折痕回復(fù)性能的影響。

2.5.2 白坯布在干態(tài)和濕態(tài)下的折痕回復(fù)角

對不同狀態(tài)下包芯紗白坯布織物的折痕回復(fù)性進(jìn)行測量，其急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表8所示。

表8 不同狀態(tài)下包芯紗白坯布彈性回復(fù)角測試結(jié)果 (°)

以上這4種白坯布織物的芯絲中單絲線密度都在0.14 tex左右，從表8中可以看出，這些白坯布織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角在濕態(tài)下有明顯的增加。坯布沒有經(jīng)過煮煉漂處理，棉纖維表面含有蠟質(zhì)等成分，處于拒水狀態(tài)，和滌綸芯絲一樣，不吸水。因此，和印染布完全不同，白坯布在濕態(tài)下的急彈性和緩彈性回復(fù)角均大于干態(tài)下的回復(fù)角。而且，隨著樣品紗線中滌綸比例的提高，白坯布織物在干濕2種狀態(tài)下的急彈性回復(fù)角的差異和緩彈性回復(fù)角的差異均逐漸減小。

2.6 紡紗方式的影響

為了更好的探究紡紗方式不同對織物的折痕回復(fù)性能的影響，本文實(shí)驗(yàn)還對不同狀態(tài)下，相同紗線線密度，相同棉/滌含量的混紡紗成品織物的折痕回復(fù)性進(jìn)行了測量。并將測試結(jié)果與包芯紗織物的測試結(jié)果進(jìn)行了對比，其急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表9所示。

表9 不同紡紗方式對織物回復(fù)角的影響

從表9可以看出，以不同紡紗方式紡制的織物，其干態(tài)下的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，差異相差不大。從包芯紗織物與混紡紗織物回復(fù)角測試結(jié)果可以明顯看出，隨著紗線中滌綸含量的增加，織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角都有提高。

2.7 白坯布和印染布的差異

包芯紗織物白坯布與印染布的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角，如表10所示。

表10 包芯紗織物白坯布和印染布的回復(fù)角測試結(jié)果

通過以上對不同包芯紗白坯布與印染布的實(shí)驗(yàn)，測試結(jié)果可以看出干態(tài)下，坯布的急彈性折痕回復(fù)角和緩彈性折痕回復(fù)角均小于對應(yīng)的印染布的折痕回復(fù)角。染整加工大幅度提高了織物的折痕回復(fù)性能。

而從不同織物狀態(tài)的折痕回復(fù)角來看，白坯布在濕態(tài)條件下的急彈性折痕回復(fù)角和緩彈性折皺回復(fù)角都比其在干態(tài)下的折皺回復(fù)角大。

另外，從表10的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以看出，隨著紗線中滌綸比例的提高，白坯布與印染布在干濕狀態(tài)下的急彈性回復(fù)角的差異和緩彈性回復(fù)角的差異均逐漸減小。

3 結(jié) 論

本文通過試制了一系列包芯紗織物，對以滌綸作為芯絲的棉/滌包芯紗織物的抗皺性能進(jìn)行了研究。通過對比這一系列織物的折痕回復(fù)角，得出如下結(jié)論：

①以滌綸長絲作為芯絲的包芯紗，對含棉類織物的折痕回復(fù)性能改善顯著。在相同的芯絲線密度下，隨著包芯紗線密度變小，包芯紗織物中滌綸含量逐漸增加。隨著滌綸芯絲比例的提高，織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角均逐漸增大，且當(dāng)滌綸含量最高時(shí)，織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角達(dá)到最大，織物的折皺回復(fù)性最好。

②包芯紗織物中紗線的芯絲單絲線密度和芯絲成分、外包纖維等都會影響其折痕回復(fù)性能。在相同的棉/滌比例下，隨著包芯紗芯絲線密度的減小，包芯紗線密度變小，其織物的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角逐漸增大。本文試制樣品中，紗線芯絲成分和外包纖維(均為回潮率近似棉的纖維)對織物這一性能的影響相對較少。

③織物在干態(tài)和濕態(tài)下的折痕回復(fù)角差異較大。包芯紗織物隨著紗線中滌綸比例的提高，白坯布與印染布在干態(tài)、濕態(tài)下的急彈性回復(fù)角的差異和緩彈性回復(fù)角的差異均逐漸減小。說明以滌綸作為芯絲的包芯紗織物，對洗滌產(chǎn)生的折痕也有改善。

綜上所述，在不考慮化學(xué)整理劑的情況下，通過提高包芯紗中滌綸長絲比例，提高芯絲單絲線密度，有利于提高以棉作為外包纖維、滌綸作為芯絲的包芯紗織物的折痕回復(fù)性能。如果兼顧良好的包覆效果，則可以實(shí)現(xiàn)棉類織物外觀和觸感，而兼具滌綸織物的抗皺挺括性能。