純PTT仿毛面料的設(shè)計(jì)與性能分析

趙 靜 王美芬 呂治家 王 杰

（1.魏橋紡織股份有限公司，山東濱州，256200；2.魏橋國科研究院，北京，100020）

隨著我國“雙碳”戰(zhàn)略的實(shí)施，消費(fèi)者對生態(tài)環(huán)保的關(guān)注度越來越高，企業(yè)從紡織原材料的選用到生產(chǎn)過程控制，力求降低碳排放和資源消耗。作為一種生態(tài)環(huán)保的生物基材料，PTT（聚對苯二甲酸丙二醇酯）是由對苯二甲酸和1，3丙二醇酯化縮聚制得，該纖維兼具錦綸的柔軟性和腈綸的蓬松性，性能優(yōu)勢明顯［1］1，所織面料蓬松豐滿、手感滑糯、吸濕透氣，抗皺保形性能突出，適合用于仿毛類產(chǎn)品，并且避免了純毛類面料易蟲蛀、價(jià)格高、易起毛起球等不足。行業(yè)內(nèi)對PTT材質(zhì)在毛類風(fēng)格織物中的應(yīng)用已有具體研究，包括采用PTT混紡方式開發(fā)用于女士制服類面料等［2-3］，而純PTT面料的仿毛效果更加突出，但產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)及生產(chǎn)的技術(shù)難度較大。本研究結(jié)合實(shí)踐探討純PTT仿毛面料的設(shè)計(jì)思路和開發(fā)方案，并對面料性能進(jìn)行測試和分析。

1 純PTT短纖仿毛面料的設(shè)計(jì)開發(fā)

毛型面料品類眾多，且不同品類風(fēng)格差異明顯。純PTT仿毛面料的設(shè)計(jì)屬于對典型風(fēng)格特征的仿樣設(shè)計(jì)，需要基于材料本身的特性來合理選擇應(yīng)用方向。鑒于PTT纖維較低的初始模量以及良好的彈性表現(xiàn)，預(yù)測其更適合于表現(xiàn)精紡毛織物中的女衣呢類或薄型花呢類的風(fēng)格，這類面料的主要特征是手感柔軟、有彈性、活絡(luò)不板不爛。精紡毛織物最重要、最有價(jià)值的風(fēng)格就是手感，手感又是呢類產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要的風(fēng)格追求，因此把PTT仿毛面料的設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在良好手感的打造上［4］108-112。

為充分發(fā)揮PTT材質(zhì)的柔軟和彈性，利用我公司純紡技術(shù)優(yōu)勢，選用1.33 dtex×38 mm短纖維進(jìn)行純紡。根據(jù)參考文獻(xiàn)［4］113的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，典型單面花呢及薄花呢的紗線參考線密度一般在單紗17 tex或股線17 tex×2。結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)習(xí)慣，設(shè)計(jì)線密度為19.7 tex，捻度偏小控制，以體現(xiàn)良好的彈性和活絡(luò)手感，并采用賽絡(luò)紡來降低紗線毛羽，確保面料的強(qiáng)力及耐磨性能?？椢镌O(shè)計(jì)方面，女衣呢類織物多采用復(fù)雜小提花、破斜紋等松散組織結(jié)構(gòu)，浮長線偏長，構(gòu)成各種細(xì)致的圖案或凹凸的肌理。較長的織物浮長線有利于面料的柔軟舒適，且有利于織物壓縮和彎曲變形的回復(fù)，但過長的浮長線容易引起勾絲［5］，為實(shí)現(xiàn)良好的仿毛蓬松手感并兼顧機(jī)械性能，織物組織采用相對松散的三上三下加強(qiáng)破斜紋，如圖1所示。根據(jù)文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，國毛優(yōu)秀產(chǎn)品單面花呢類的成品經(jīng)緯向緊度推薦數(shù)值分別為89%和64%［4］119，由于PTT具有較好的收縮回復(fù)性能，需要給纖維留出足夠的織縮和染縮空間，按照25%～30%預(yù)留收縮率，綜合各類因素，設(shè)定坯布總緊度為80%，坯布經(jīng)向緊度為64%、緯向緊度為48%，因此確定坯布的經(jīng)緯紗線密度均為19.4 tex，經(jīng)密394根/10 cm，緯密276根/10 cm，上機(jī)幅寬為178 cm。

圖1 織物組織圖

因PTT纖維的玻璃化溫度在45℃～65℃，且纖維的初始模量較小，因此該材質(zhì)對織染生產(chǎn)過程中的溫度和加工張力特別敏感。該系列產(chǎn)品在漿紗工序選用冷漿低溫上漿工藝，染整采用松式溢流缸染色加工工藝，低溫分散染料常壓沸染，染色溫度100℃，松式定形，超喂量控制在10%～15%，定形溫度為120℃。

2 面料性能測試分析

織物手感與織物力學(xué)性能之間存在相關(guān)性，因此可以通過測試織物的力學(xué)性能來評價(jià)其手感風(fēng)格。為測試評價(jià)PTT仿毛面料的特征仿樣效果，應(yīng)針對精紡呢類面料的典型風(fēng)格特征，確定相應(yīng)的力學(xué)性能測試方法，如手感柔軟的特征可以借助彎曲測試、懸垂測試來檢測評估，舒適有彈性的特征可以通過壓縮風(fēng)格測試、折皺回復(fù)測試來評估，而手感活絡(luò)不板不爛等則可借助彎曲測試、表面摩擦測試等指標(biāo)來綜合評價(jià)。據(jù)此選定該P(yáng)TT仿毛面料的測試項(xiàng)目包括表面摩擦性能、壓縮性能、彎曲性能、折痕回復(fù)性能、懸垂性能，并與同規(guī)格純羊毛面料進(jìn)行對比［6］。

面料的表面摩擦性能、壓縮性能、彎曲性能3項(xiàng)指標(biāo)采用YG821L型織物風(fēng)格儀進(jìn)行測試，以力和位移兩個(gè)物理量測量織物的機(jī)械性能，客觀反映織物的風(fēng)格特征及其服用性能。試驗(yàn)分別依據(jù)FZ/T 01054—2012《織物表面摩擦性能的試驗(yàn)方法》、GB/T 24442.1—2009《紡織品 壓縮性能的測定 第1部分：恒定法》、GB/T 18318.6—2017《紡織品 彎曲性能的測定 第6部分：馬鞍法》進(jìn)行測定，對面料的經(jīng)緯向各測試3次，取平均值。

2.1 表面摩擦性能

表面摩擦測試主要是評價(jià)面料表面的滑、糙、爽程度，F(xiàn)Z/T 01054—2012標(biāo)準(zhǔn)的測試原理是將兩塊試樣疊合在一起，在一定的正壓力和速度條件下，從水平方向牽移上測試樣，測定和計(jì)算此過程中兩塊面料表面間的摩擦力變化與有關(guān)表面的摩擦性能指標(biāo)。面料表面摩擦性能測試結(jié)果見表1。純PTT仿毛面料的經(jīng)緯向靜摩擦因數(shù)、動(dòng)摩擦因數(shù)均小于純羊毛面料，說明無論是啟動(dòng)時(shí)還是位移運(yùn)動(dòng)過程中，純PTT仿毛面料相比純羊毛面料所受到的摩擦力都更小，表明純PTT仿毛面料比純羊毛面料更加細(xì)膩順滑。

表1 面料表面摩擦性能測試數(shù)據(jù)

分析此指標(biāo)的影響因素認(rèn)為，PTT纖維的模量低、剛性小，所織面料柔軟順滑，而羊毛纖維表面帶有鱗片，雖然經(jīng)縮絨處理，但所織面料在受外力作用時(shí)還是存在一部分定向性摩擦效應(yīng)。

2.2 壓縮性能

壓縮測試可以評價(jià)面料的蓬松和豐滿等程度，測試采用單層織物壓縮方式，壓縮接觸面積為18 cm2。根據(jù)織物的表觀厚度來制作試樣尺寸大小和設(shè)置壓力值的各項(xiàng)參數(shù)。壓縮性能測試指標(biāo)主要有表觀厚度、穩(wěn)定厚度、壓縮率、壓縮彈性率、比壓縮彈性率、蓬松度等，測試結(jié)果見表2。純PTT仿毛面料的表觀厚度比純羊毛面料高0.500 mm，穩(wěn)定厚度比純羊毛面料高0.256 mm，壓縮率比純羊毛面料高6.461個(gè)百分點(diǎn)，蓬松度比純羊毛面料高242.853 cm3/g，從上述4項(xiàng)數(shù)據(jù)可知，純PTT仿毛面料比純羊毛面料更加蓬松豐滿，并且穩(wěn)定性較好。

表2 面料壓縮性能測試數(shù)據(jù)

分析該項(xiàng)性能指標(biāo)的影響因素認(rèn)為，PTT材質(zhì)所具有的折線形分子結(jié)構(gòu)形態(tài)可賦予面料蓬松手感和一定彈性，經(jīng)過染整加工后手感更加突出，實(shí)現(xiàn)了比純羊毛面料更加蓬松豐滿的手感表現(xiàn)。

2.3 彎曲性能

彎曲試驗(yàn)主要用以評價(jià)面料手感的彎曲反彈和剛?cè)嵝阅?，測試原理是將一定尺寸的試樣兩端夾持到夾樣器上，使試樣呈半圓豎環(huán)狀，在負(fù)荷作用下樣品向下彎曲，隨著變形的增大，半圓豎狀環(huán)兩側(cè)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)變漸漸趨大，并待試樣受壓至一定位移后使其回復(fù)。測試結(jié)果見表3。

表3 面料彎曲性能測試數(shù)據(jù)

由表3可知，純PTT仿毛面料與純羊毛面料的經(jīng)向反彈率數(shù)據(jù)接近，純羊毛面料的數(shù)據(jù)略高，由此表明兩種面料的彎曲反彈性能均較好，純PTT仿毛面料在彎曲剛性較小的情況下達(dá)到了較為理想的彎曲反彈效果。由于純PTT仿毛面料過于柔軟，未能測出其緯向彎曲性能的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

通過以上3種風(fēng)格測試的數(shù)據(jù)分析得出，純PTT仿毛面料與純羊毛面料相比，兩者風(fēng)格指標(biāo)相近，純PTT仿毛面料滑糯感和蓬松感更有優(yōu)勢，手感更軟，符合精紡毛織物中的女衣呢類或薄型花呢類的風(fēng)格特征。

2.4 折痕回復(fù)性能

采用YG541E型織物折皺彈性儀，參照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定回復(fù)角法》，對兩種面料的折痕回復(fù)性能進(jìn)行測試，以折痕垂直回復(fù)法評價(jià)面料的抗折痕性能。兩種面料經(jīng)緯向各測10個(gè)樣品，取其平均值。測試數(shù)據(jù)有經(jīng)向折痕回復(fù)角、緯向折痕回復(fù)角、總折痕回復(fù)角。測試結(jié)果見表4。

表4 折痕彈性回復(fù)性能測試數(shù)據(jù)

由表4可知，兩種面料的折痕回復(fù)性能均優(yōu)異，總折痕回復(fù)角非常相近。羊毛材質(zhì)具有突出的抗折痕能力，而PTT材質(zhì)則是受益于如彈簧形狀的纖維大分子鏈所帶來的性質(zhì)，在外力的作用下可以轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺词健睒?gòu)象［1］3，外力去除后即可恢復(fù)原狀，顯示出優(yōu)異的回復(fù)性能。

2.5 懸垂性能

采用YG811E型織物懸垂測試儀，參照GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》，對兩種面料的懸垂性能進(jìn)行測試，在自重作用下對其自然下垂形成的曲面以平行光進(jìn)行照射，得到水平投影圖并分析計(jì)算，從而獲得懸垂性能指標(biāo)。測試結(jié)果見表5。

表5 面料懸垂性能測試數(shù)據(jù)

懸垂性能的測試主要評價(jià)面料在服用過程中由于自重作用和彎曲程度而產(chǎn)生的曲面特性，采用圖像處理法測定織物的懸垂性。評價(jià)指標(biāo)總體上可分為反映懸垂程度和懸垂形態(tài)兩大類［7］，表達(dá)織物懸垂程度的指標(biāo)主要是靜態(tài)懸垂系數(shù)、動(dòng)懸垂系數(shù)、懸垂形態(tài)變化率等。懸垂系數(shù)越小、懸垂形態(tài)變化率越大，說明面料越柔軟、形態(tài)變化不呆板。由表5可知，純PTT仿毛面料的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)懸垂系數(shù)均較純羊毛面料小，懸垂形態(tài)變化率達(dá)到了純羊毛面料的2.5倍以上，純PTT仿毛面料體現(xiàn)出優(yōu)秀的懸垂性能。反映織物懸垂形態(tài)的指標(biāo)參數(shù)主要是靜態(tài)懸垂波數(shù)、動(dòng)態(tài)懸垂波數(shù)等，懸垂波數(shù)越多、越均勻，說明懸垂形態(tài)越好。純PTT仿毛面料的動(dòng)態(tài)懸垂波數(shù)明顯優(yōu)于純羊毛面料，動(dòng)態(tài)投影周長小于純羊毛面料，該面料在經(jīng)過勻速旋轉(zhuǎn)再自然下垂時(shí)，形成的波紋個(gè)數(shù)多且夾角小、分布均勻、投影面積小，面料的懸垂形態(tài)柔和順滑，更具美感。

3 結(jié)論

采用新型纖維開發(fā)新產(chǎn)品需要立足于纖維本身的特性，尤其是風(fēng)格特征仿樣，需要認(rèn)真研究目標(biāo)產(chǎn)品典型特征，轉(zhuǎn)化為技術(shù)參數(shù)，通過合理的策劃設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新，充分發(fā)揮出材質(zhì)的優(yōu)勢，在風(fēng)格特征仿樣中有所創(chuàng)新和提高，方能實(shí)現(xiàn)良好的產(chǎn)品開發(fā)效果。

通過對純PTT仿毛面料與純羊毛面料的測試分析可知，純PTT仿毛面料的摩擦因數(shù)比純羊毛面料更小，更加細(xì)膩順滑；純PTT仿毛面料的表觀厚度比純羊毛面料更大，蓬松性更好；純PTT仿毛面料懸垂系數(shù)更小，面料整體形態(tài)更加柔和美觀；純PTT仿毛面料的折痕回復(fù)角與純羊毛面料接近。綜合評估認(rèn)為，該純PTT仿毛面料具備精紡毛織物的主要典型特征，手感風(fēng)格符合精紡毛織物中的女衣呢類或薄型花呢類的風(fēng)格定位，適合于女裝上衣、裙子或褲裝用料，面料整體開發(fā)效果達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。