有機(jī)棉純紡機(jī)織面料的性能研究

孔繁榮+陳莉娜+趙春生

摘要：設(shè)計(jì)生產(chǎn)了 4 種有機(jī)棉純紡織物，對比分析了相似規(guī)格的普通棉織物的機(jī)械和服用性能，并通過灰色聚類分析了 4 種有機(jī)棉織物的綜合性能，得出通過改變織物的規(guī)格可以改善環(huán)錠紗有機(jī)棉織物的力學(xué)性能，采用緊密紗可明顯提高有機(jī)棉織物的力學(xué)性能，普通棉織物和有機(jī)棉織物二者在服用性能上相差不大。

關(guān)鍵詞：有機(jī)棉；機(jī)械性能；服用性能；灰色聚類

中圖分類號：TS186 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

A Study on Organic Cotton Fabrics

Abstract： Four kinds of pure organic cotton fabrics are produced， their physical properties and wearability are analyzed by comparing with ordinary cotton fabric， and the comprehensive performance of these four kinds of organic cotton fabric is calculated by grey clustering analysis. The conclusion is that the mechanical properties of organic cotton fabric made of ring-spun yarn can be improved by changing fabric specifications and the mechanical properties can be significantly improved by using compact yarn. There is not much difference in wearablity between ordinary cotton fabric and organic cotton fabric.

Key words： organic cotton， mechanical properties； wearability； grey clustering

有機(jī)棉是一種不使用任何殺蟲劑和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品而進(jìn)行生產(chǎn)和加工，并經(jīng)獨(dú)立認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的原棉。由于有機(jī)棉品質(zhì)指標(biāo)相對普通棉的質(zhì)量較差，所以市場上較多地應(yīng)用在針織物及混紡面料上，這就限制了有機(jī)棉的應(yīng)用領(lǐng)域。我國有機(jī)棉栽培的起步較晚，需進(jìn)一步加快培育有機(jī)棉的品種，擴(kuò)大有機(jī)棉的種植面積，開發(fā)有機(jī)棉的系列產(chǎn)品，這樣才能形成產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大國際、國內(nèi)市場。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)所用材料的基本規(guī)格

表 1 所列為設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 4 種有機(jī)棉純紡織物及其對比試樣的基本規(guī)格，其中1#、2#、7#和8#織物中所用紗線為環(huán)錠紡紗，3#、4#、5#和6#采用的為緊密紡紗。

1.2 試驗(yàn)條件與儀器

織物的強(qiáng)伸性能：HD026電子式織物強(qiáng)力儀。采用扯邊紗條樣法，經(jīng)向和緯向各取 5 個(gè)試樣。

織物的耐磨性：Y522型圓盤式織物平磨儀。將織物裁成直徑為125 mm的圓形試樣，在試樣中央剪一個(gè)小孔，共裁 5 個(gè)試樣，試樣上不能有破損。試驗(yàn)次數(shù)設(shè)定為200次。

織物的透氣性：YG461Z型全自動(dòng)透氣性能測試儀。測試試樣面積為20 cm2，100 Pa壓降。

織物的折皺回復(fù)性：YG541E型全自動(dòng)織物折皺彈性儀。垂直法，以測得的經(jīng)向和緯向回復(fù)角度和來表示織物的折痕恢復(fù)能力。

織物的懸垂性：YG811織物懸垂性測定儀。得到試樣投影圖，通過描圖求懸垂系數(shù)。

織物的硬挺度：LLY-01B型電腦控制硬挺度儀。斜面法，測得彎曲長度，由公式計(jì)算出抗彎剛度。

織物的保溫性：YG606型平板式保溫儀。測定試驗(yàn)板在一定時(shí)間內(nèi)保持恒溫所需要的加熱時(shí)間，計(jì)算試樣的保溫率、傳熱系數(shù)和克羅值。

織物的光澤度：YG804型織物光澤儀。測得來自織物的正反射光和漫反射光，計(jì)算得到織物的對比光澤度。

織物的芯吸性能：YG871型毛細(xì)管效應(yīng)測定儀。把試樣垂直放置在導(dǎo)濕測試儀中，靜止放置一定時(shí)間后測試水分上升高度，用芯吸高度表示芯吸性能。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果與性能分析

由上述試驗(yàn)儀器與條件下所得的測試結(jié)果如表 2 所示。

影響織物強(qiáng)伸性和耐磨性的因素有織物結(jié)構(gòu)、紗線性能及纖維性能，由表 1 可知織物的基本規(guī)格是相似的，而有機(jī)棉纖維及紗線的強(qiáng)伸性均低于普通棉。從表 2 可知，1#和2#的強(qiáng)伸性和耐磨性相差不大；3#和5#織物采用的是緊密紡有機(jī)棉紗，因此強(qiáng)伸性和耐磨性均有不同程度的提高；7#織物的密度雖然比8#大，但其經(jīng)紗細(xì)度相對較細(xì)，因此兩者的強(qiáng)伸性和耐磨性能相差不大，有機(jī)棉織物稍差于普通棉織物。3#和5#織物采用了緊密紡有機(jī)棉紗，可以看出明顯改善了織物的強(qiáng)力和耐磨性。

因?yàn)榭椢锏耐笟庑灾饕Q于織物中空隙大小和多少以及織物厚度，織物緊度大、厚度大的透氣性略差。從表 2中的數(shù)據(jù)可得，1#和2#織物的透氣性相差較小，3#和5#采用緊密紡紗線在一定程度上減小了紗線的蓬松度，在織物緊度差不多的情況下透氣性稍差一些，7#的緊度比8#大得多，因此織物的透氣性最差。

由表 2 可以看出，相似規(guī)格的有機(jī)棉織物和普通棉織物的抗皺性能相差很小。因?yàn)榭椢锏目拱櫺阅苤饕Q于織物中纖維本身的彈性和織物結(jié)構(gòu)。由于有機(jī)棉纖維的斷裂伸長率小于普通棉纖維，所以纖維本身的彈性要稍差一些，也會(huì)使得織物的抗皺性稍差一些；織物的厚度越厚，經(jīng)緯密度越大，織物的回復(fù)性越好，在設(shè)計(jì)織物時(shí)，要充分考慮到纖維本身的缺點(diǎn)，可通過織物組織設(shè)計(jì)來改善織物抗皺性，例如織物組織選用浮長線較長的緞紋等組織相較于緊密的平紋組織，其織物的抗皺性可以得到很大改善。

由表 2 可以看出，相似規(guī)格的有機(jī)棉織物和普通棉織物的懸垂性能和硬挺度相差很小。因?yàn)榭椢锏膽掖剐院陀餐Χ戎饕Q于織物中纖維的剛?cè)嵝院涂椢锝Y(jié)構(gòu)。同樣是棉纖維，其剛?cè)嵝韵嗖畈淮?，但有機(jī)棉纖維細(xì)度稍大，纖維剛度也略大，降低了織物的懸垂性；當(dāng)織物厚度和緊度增加時(shí)，織物的懸垂性也會(huì)變差。因此設(shè)計(jì)織物時(shí)為了取得良好的懸垂性，可從紗線捻度和織物結(jié)構(gòu)方面入手，選用較小的捻系數(shù)和較松的組織結(jié)構(gòu)，但也要防止織物過于輕薄而引起輕飄感。

由表 2 可以看出，有機(jī)棉和普通棉織物所得的保溫性能的測試指標(biāo)很接近，可以認(rèn)為除了與織物組織和厚度有關(guān)系外，材料本身相差不大，因此可以認(rèn)為有機(jī)棉制品的保溫性能良好。

影響織物光澤度的因素除了原料之外，還有紗線的結(jié)構(gòu)及織物的表面性質(zhì)等。由表 2 可知，普通棉織物和有機(jī)棉織物的光澤相差很小，原因是兩者的纖維原料性能除機(jī)械性質(zhì)外其他的性質(zhì)相差不大，因此織物的服用性能也相差很小，兩者的光澤度亦不例外。

棉織物的芯吸性能主要取決于織物孔隙率，也就是說織物的緊度比較大其芯吸高度會(huì)比較低。由表 2 可以看出，有機(jī)棉織物和普通棉織物在緊度相似的情況下其芯吸高度相差不大，說明在同樣情況下織物的導(dǎo)濕能力也相差不大。

2.2 有機(jī)棉機(jī)織物綜合性能的灰色聚類分析

所謂灰色聚類就是區(qū)分聚類元素在聚類指標(biāo)下的所屬類別。根據(jù)灰色聚類法，確定聚類元素、聚類指標(biāo)和典型類別如下。

聚類元素：如表 1 所示設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 4 種純有機(jī)棉織物作為評價(jià)對象。

聚類指標(biāo)：選擇表 2 中的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力、經(jīng)向斷裂功、重量損失率、透氣率、折痕回復(fù)角、織物正面懸垂系數(shù)、經(jīng)向抗彎剛度、保溫率、對比光澤度和經(jīng)向芯吸高度等10種性能指標(biāo)作為評價(jià)指標(biāo)。

典型類別：分為 3 類，織物綜合性能的好、中、差。

經(jīng)過Matlab計(jì)算，得到 4 種織物對應(yīng)的聚類系數(shù)矩陣如公式（1）所示。

從公式（1）看出，第三種有機(jī)棉織物即表 1 中5#織物的綜合性能最好，第二種織物即表 1 中的3#織物稍次之，說明采用緊密紗進(jìn)行織制可明顯改善織物的綜合性能。

3 結(jié)論

（1）以100%有機(jī)棉紗線為原料設(shè)計(jì)生產(chǎn)了 4 種機(jī)織面料，采用傳統(tǒng)環(huán)錠紗織制的有機(jī)棉織物在力學(xué)性質(zhì)上稍差于普通棉織物，但可以通過改變織物規(guī)格來提高織物的強(qiáng)伸性和耐磨性。

（2）通過采用緊密紡紗織制的織物可明顯提高織物的力學(xué)性能，且綜合性能也比較好，因此設(shè)計(jì)高檔有機(jī)棉面料時(shí)可考慮采用緊密紡紗。

（3）無論環(huán)錠紗或緊密紗，有機(jī)棉織物的服用性能完全可以達(dá)到普通棉織物的要求，加上有機(jī)棉真正的環(huán)保優(yōu)勢，加強(qiáng)有機(jī)棉纖維的開發(fā)和應(yīng)用研究將具有顯著的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 繆云，馬娜.有機(jī)棉生產(chǎn)技術(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景[J].中國棉花加工，2008（5）：26-27.

[2] 劉寧，余明，劉小寧，等.有機(jī)棉的種植與加工[J].中國棉花，2002，29（9）：44-45.

[3] 楊明霞，孔繁榮，陳莉娜.有機(jī)棉針織物的性能分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，25（2）：5-8， 37.

[4] 張輝，張建春.棉織物結(jié)構(gòu)對芯吸效應(yīng)的影響[J].棉紡織技術(shù)，2003（11）：652-655.

[5] 郁崇文，汪軍，王新厚.工程參數(shù)的最后優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海：東華大學(xué)出版社，2003.

由表 2 可以看出，相似規(guī)格的有機(jī)棉織物和普通棉織物的懸垂性能和硬挺度相差很小。因?yàn)榭椢锏膽掖剐院陀餐Χ戎饕Q于織物中纖維的剛?cè)嵝院涂椢锝Y(jié)構(gòu)。同樣是棉纖維，其剛?cè)嵝韵嗖畈淮?，但有機(jī)棉纖維細(xì)度稍大，纖維剛度也略大，降低了織物的懸垂性；當(dāng)織物厚度和緊度增加時(shí)，織物的懸垂性也會(huì)變差。因此設(shè)計(jì)織物時(shí)為了取得良好的懸垂性，可從紗線捻度和織物結(jié)構(gòu)方面入手，選用較小的捻系數(shù)和較松的組織結(jié)構(gòu)，但也要防止織物過于輕薄而引起輕飄感。

由表 2 可以看出，有機(jī)棉和普通棉織物所得的保溫性能的測試指標(biāo)很接近，可以認(rèn)為除了與織物組織和厚度有關(guān)系外，材料本身相差不大，因此可以認(rèn)為有機(jī)棉制品的保溫性能良好。

影響織物光澤度的因素除了原料之外，還有紗線的結(jié)構(gòu)及織物的表面性質(zhì)等。由表 2 可知，普通棉織物和有機(jī)棉織物的光澤相差很小，原因是兩者的纖維原料性能除機(jī)械性質(zhì)外其他的性質(zhì)相差不大，因此織物的服用性能也相差很小，兩者的光澤度亦不例外。

棉織物的芯吸性能主要取決于織物孔隙率，也就是說織物的緊度比較大其芯吸高度會(huì)比較低。由表 2 可以看出，有機(jī)棉織物和普通棉織物在緊度相似的情況下其芯吸高度相差不大，說明在同樣情況下織物的導(dǎo)濕能力也相差不大。

2.2 有機(jī)棉機(jī)織物綜合性能的灰色聚類分析

所謂灰色聚類就是區(qū)分聚類元素在聚類指標(biāo)下的所屬類別。根據(jù)灰色聚類法，確定聚類元素、聚類指標(biāo)和典型類別如下。

聚類元素：如表 1 所示設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 4 種純有機(jī)棉織物作為評價(jià)對象。

聚類指標(biāo)：選擇表 2 中的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力、經(jīng)向斷裂功、重量損失率、透氣率、折痕回復(fù)角、織物正面懸垂系數(shù)、經(jīng)向抗彎剛度、保溫率、對比光澤度和經(jīng)向芯吸高度等10種性能指標(biāo)作為評價(jià)指標(biāo)。

典型類別：分為 3 類，織物綜合性能的好、中、差。

經(jīng)過Matlab計(jì)算，得到 4 種織物對應(yīng)的聚類系數(shù)矩陣如公式（1）所示。

從公式（1）看出，第三種有機(jī)棉織物即表 1 中5#織物的綜合性能最好，第二種織物即表 1 中的3#織物稍次之，說明采用緊密紗進(jìn)行織制可明顯改善織物的綜合性能。

3 結(jié)論

（1）以100%有機(jī)棉紗線為原料設(shè)計(jì)生產(chǎn)了 4 種機(jī)織面料，采用傳統(tǒng)環(huán)錠紗織制的有機(jī)棉織物在力學(xué)性質(zhì)上稍差于普通棉織物，但可以通過改變織物規(guī)格來提高織物的強(qiáng)伸性和耐磨性。

（2）通過采用緊密紡紗織制的織物可明顯提高織物的力學(xué)性能，且綜合性能也比較好，因此設(shè)計(jì)高檔有機(jī)棉面料時(shí)可考慮采用緊密紡紗。

（3）無論環(huán)錠紗或緊密紗，有機(jī)棉織物的服用性能完全可以達(dá)到普通棉織物的要求，加上有機(jī)棉真正的環(huán)保優(yōu)勢，加強(qiáng)有機(jī)棉纖維的開發(fā)和應(yīng)用研究將具有顯著的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 繆云，馬娜.有機(jī)棉生產(chǎn)技術(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景[J].中國棉花加工，2008（5）：26-27.

[2] 劉寧，余明，劉小寧，等.有機(jī)棉的種植與加工[J].中國棉花，2002，29（9）：44-45.

[3] 楊明霞，孔繁榮，陳莉娜.有機(jī)棉針織物的性能分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，25（2）：5-8， 37.

[4] 張輝，張建春.棉織物結(jié)構(gòu)對芯吸效應(yīng)的影響[J].棉紡織技術(shù)，2003（11）：652-655.

[5] 郁崇文，汪軍，王新厚.工程參數(shù)的最后優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海：東華大學(xué)出版社，2003.

由表 2 可以看出，相似規(guī)格的有機(jī)棉織物和普通棉織物的懸垂性能和硬挺度相差很小。因?yàn)榭椢锏膽掖剐院陀餐Χ戎饕Q于織物中纖維的剛?cè)嵝院涂椢锝Y(jié)構(gòu)。同樣是棉纖維，其剛?cè)嵝韵嗖畈淮?，但有機(jī)棉纖維細(xì)度稍大，纖維剛度也略大，降低了織物的懸垂性；當(dāng)織物厚度和緊度增加時(shí)，織物的懸垂性也會(huì)變差。因此設(shè)計(jì)織物時(shí)為了取得良好的懸垂性，可從紗線捻度和織物結(jié)構(gòu)方面入手，選用較小的捻系數(shù)和較松的組織結(jié)構(gòu)，但也要防止織物過于輕薄而引起輕飄感。

由表 2 可以看出，有機(jī)棉和普通棉織物所得的保溫性能的測試指標(biāo)很接近，可以認(rèn)為除了與織物組織和厚度有關(guān)系外，材料本身相差不大，因此可以認(rèn)為有機(jī)棉制品的保溫性能良好。

影響織物光澤度的因素除了原料之外，還有紗線的結(jié)構(gòu)及織物的表面性質(zhì)等。由表 2 可知，普通棉織物和有機(jī)棉織物的光澤相差很小，原因是兩者的纖維原料性能除機(jī)械性質(zhì)外其他的性質(zhì)相差不大，因此織物的服用性能也相差很小，兩者的光澤度亦不例外。

棉織物的芯吸性能主要取決于織物孔隙率，也就是說織物的緊度比較大其芯吸高度會(huì)比較低。由表 2 可以看出，有機(jī)棉織物和普通棉織物在緊度相似的情況下其芯吸高度相差不大，說明在同樣情況下織物的導(dǎo)濕能力也相差不大。

2.2 有機(jī)棉機(jī)織物綜合性能的灰色聚類分析

所謂灰色聚類就是區(qū)分聚類元素在聚類指標(biāo)下的所屬類別。根據(jù)灰色聚類法，確定聚類元素、聚類指標(biāo)和典型類別如下。

聚類元素：如表 1 所示設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 4 種純有機(jī)棉織物作為評價(jià)對象。

聚類指標(biāo)：選擇表 2 中的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力、經(jīng)向斷裂功、重量損失率、透氣率、折痕回復(fù)角、織物正面懸垂系數(shù)、經(jīng)向抗彎剛度、保溫率、對比光澤度和經(jīng)向芯吸高度等10種性能指標(biāo)作為評價(jià)指標(biāo)。

典型類別：分為 3 類，織物綜合性能的好、中、差。

經(jīng)過Matlab計(jì)算，得到 4 種織物對應(yīng)的聚類系數(shù)矩陣如公式（1）所示。

從公式（1）看出，第三種有機(jī)棉織物即表 1 中5#織物的綜合性能最好，第二種織物即表 1 中的3#織物稍次之，說明采用緊密紗進(jìn)行織制可明顯改善織物的綜合性能。

3 結(jié)論

（1）以100%有機(jī)棉紗線為原料設(shè)計(jì)生產(chǎn)了 4 種機(jī)織面料，采用傳統(tǒng)環(huán)錠紗織制的有機(jī)棉織物在力學(xué)性質(zhì)上稍差于普通棉織物，但可以通過改變織物規(guī)格來提高織物的強(qiáng)伸性和耐磨性。

（2）通過采用緊密紡紗織制的織物可明顯提高織物的力學(xué)性能，且綜合性能也比較好，因此設(shè)計(jì)高檔有機(jī)棉面料時(shí)可考慮采用緊密紡紗。

（3）無論環(huán)錠紗或緊密紗，有機(jī)棉織物的服用性能完全可以達(dá)到普通棉織物的要求，加上有機(jī)棉真正的環(huán)保優(yōu)勢，加強(qiáng)有機(jī)棉纖維的開發(fā)和應(yīng)用研究將具有顯著的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 繆云，馬娜.有機(jī)棉生產(chǎn)技術(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景[J].中國棉花加工，2008（5）：26-27.

[2] 劉寧，余明，劉小寧，等.有機(jī)棉的種植與加工[J].中國棉花，2002，29（9）：44-45.

[3] 楊明霞，孔繁榮，陳莉娜.有機(jī)棉針織物的性能分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，25（2）：5-8， 37.

[4] 張輝，張建春.棉織物結(jié)構(gòu)對芯吸效應(yīng)的影響[J].棉紡織技術(shù)，2003（11）：652-655.

[5] 郁崇文，汪軍，王新厚.工程參數(shù)的最后優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海：東華大學(xué)出版社，2003.