捻度對(duì)滌綸針織物服用舒適性能影響的研究

吳 穎 陳力群 謝梅娣 沈建明 邱佩芬

1. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院(中國(guó)) 2. 泉州海天材料科技股份有限公司(中國(guó))

捻度對(duì)滌綸針織物服用舒適性能影響的研究

吳 穎1陳力群2謝梅娣1沈建明1邱佩芬1

1. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院(中國(guó)) 2. 泉州海天材料科技股份有限公司(中國(guó))

采用0、 350、 500和650這4種不同捻系數(shù)的滌綸長(zhǎng)絲分別編織3種不同組織結(jié)構(gòu)的針織物，通過(guò)測(cè)試這12種針織物的熱阻、濕阻、芯吸高度、水分蒸發(fā)率、透氣率、抗彎剛度、起毛起球評(píng)定等級(jí)、勾絲評(píng)定等級(jí)、單位面積黏附力等指標(biāo)，對(duì)應(yīng)表征織物的各項(xiàng)性能，再運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)針織物的服用舒適性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：采用適當(dāng)?shù)母吣黹L(zhǎng)絲編織，針織物的服用舒適性能可得到有效改善。

透濕性； 黏體性； 捻系數(shù)； 綜合評(píng)價(jià)； 服用舒適性

目前市場(chǎng)上滌綸針織運(yùn)動(dòng)服裝頗受消費(fèi)者的青睞，因而其服用舒適性愈發(fā)引人關(guān)注，特別是濕感和黏體感。在人體大運(yùn)動(dòng)量出汗情況下，目前的滌綸針織物依然存在濕感和黏體感嚴(yán)重的問(wèn)題。為研究、改善滌綸織物的穿著舒適性，本文采用不同捻系數(shù)的滌綸紗，分別進(jìn)行3種不同組織結(jié)構(gòu)的編織，通過(guò)對(duì)織物性能的測(cè)試比較，探討捻度對(duì)滌綸針織物服用舒適性能的影響，旨在為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)服裝面料提供理論依據(jù)。

1 試樣準(zhǔn)備

為改善運(yùn)動(dòng)面料的服用舒適性能，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐工藝要求，試驗(yàn)選用不同細(xì)度的輕網(wǎng)細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲作為編織原料，其線密度分別為11.11 tex/96 f、 11.11 tex/48 f、 8.33 tex/72 f和5.56 tex/24 f等。

為研究捻度對(duì)針織物服用舒適性的影響，選用4種不同捻系數(shù)(α1=0、α2=350、α3=500和α4=650)的細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲，設(shè)計(jì)了3種以集圈組織(A、 B和C)為基礎(chǔ)的針織物，其編織工藝如圖1～圖3所示。織物A只在偶數(shù)路分別穿入4種不同捻系數(shù)的11.11 tex/96 f滌綸長(zhǎng)絲，奇數(shù)路都穿11.11 tex/48 f無(wú)捻長(zhǎng)絲，形成的針織物對(duì)應(yīng)標(biāo)記為Aα1、 Aα2、 Aα3和Aα4，其中，一個(gè)完全組織中11.11 tex/96 f長(zhǎng)絲與11.11 tex/48 f無(wú)捻長(zhǎng)絲的質(zhì)量比為65.9∶34.1；B織物在1、 2、 3、 5、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 14、 16、 17、 18路穿入4種不同捻系數(shù)的8.33 tex/72 f無(wú)捻長(zhǎng)絲，其余路數(shù)都穿5.56 tex/24 f長(zhǎng)絲，形成的針織物對(duì)應(yīng)標(biāo)記為Bα1、 Bα2、 Bα3和Bα4，其中，一個(gè)完全組織中8.33 tex/72 f長(zhǎng)絲與5.56 tex/24 f無(wú)捻長(zhǎng)絲的質(zhì)量比為83.7∶16.3；C織物只在奇數(shù)路穿入4種不同捻系數(shù)的8.33 tex/72 f長(zhǎng)絲，偶數(shù)路都穿8.33 tex/72 f無(wú)捻長(zhǎng)絲，形成的針織物對(duì)應(yīng)標(biāo)記為Cα1、 Cα2、 Cα3和Cα4，其中一個(gè)完全組織中奇數(shù)路穿入的8.33 tex/72 f長(zhǎng)絲與偶數(shù)路穿入的8.33 tex/72 f無(wú)捻長(zhǎng)絲的質(zhì)量比為50.0∶50.0。

圖1 針織物A編織工藝圖

圖2 針織物B編織工藝圖

圖3 針織物C編織工藝圖

經(jīng)染整工藝處理后，滌綸針織物的基本參數(shù)如表1所示。

2 測(cè)試與分析

分析研究針織運(yùn)動(dòng)面料的服用舒適性可用熱阻、濕阻、芯吸高度、水分蒸發(fā)率、透氣率、抗彎剛度、起毛起球評(píng)定等級(jí)、勾絲評(píng)定等級(jí)及單位面積黏附力等對(duì)應(yīng)的測(cè)試指標(biāo)來(lái)表征。

2.1 熱阻

參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定》，使用YG606G型測(cè)試儀測(cè)試針織物的熱阻。熱阻越小，大運(yùn)動(dòng)量下穿著的運(yùn)動(dòng)服的舒適性越好。不同針織物的熱阻如圖4所示。

由圖4可知，3組對(duì)比針織物中，無(wú)捻(捻系數(shù)為0)長(zhǎng)絲編織的針織物的熱阻都小于加捻長(zhǎng)絲編織的針織物，且針織物的熱阻Aα3>Aα2>Aα4>Aα1， Bα3>Bα2>Bα4>Bα1， Cα2>Cα3>Cα4>Cα1，即當(dāng)針織物組織結(jié)構(gòu)相同時(shí)，針織物的熱阻隨捻系數(shù)的增加都先增大后減小。這是由于無(wú)捻輕網(wǎng)細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲比加捻的輕網(wǎng)細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲蓬松，無(wú)捻長(zhǎng)絲的實(shí)際直徑比加捻長(zhǎng)絲的實(shí)際直徑大，因而在針織物密度基本相同(即織物線圈長(zhǎng)度不變)的情況下，無(wú)捻長(zhǎng)絲針織物實(shí)際的未充滿系數(shù)(δ=l/d，l為線圈長(zhǎng)度；d為長(zhǎng)絲直徑)比較小，長(zhǎng)絲間的空隙小，所能存儲(chǔ)的靜止空氣少，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于纖維的，所以無(wú)捻滌綸長(zhǎng)絲針織物的熱阻較加捻滌綸長(zhǎng)絲針織物的??；而當(dāng)捻度過(guò)大時(shí)，滌綸長(zhǎng)絲中單纖間幾乎沒(méi)有空隙，滌綸長(zhǎng)絲直徑略有增加，致使織物線圈間未充滿系數(shù)減小，靜止空氣減少，故熱阻反而下降。

表1 滌綸針織物的基本參數(shù)

注： 由于針織物為集圈組織，為比較同類組織的織物密度，均在織物反面測(cè)量縱密。

圖4 不同捻系數(shù)的針織物的熱阻

2.2 濕阻

參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定》，使用YG606G型測(cè)試儀測(cè)試針織物的濕阻。濕阻越大，透濕能力越差或透濕速度越小。不同針織物的濕阻如圖5所示。

圖5 不同捻系數(shù)的針織物的濕阻

由圖5可知，除A組針織物中的Aα1的濕阻較A組其他針織物的濕阻大以外，Aα2、 Aα3、 Aα4的濕阻，以及B組和C組針織物中各針織物的濕阻差異都不大，說(shuō)明捻系數(shù)增大對(duì)濕阻影響較小。影響濕阻的主要因素是織物的厚度、孔隙率。隨著捻系數(shù)增大，單絲間相互抱緊，單絲與單絲間的空隙減少，而織物線圈中長(zhǎng)絲間的空隙增加，因而捻系數(shù)增大對(duì)針織物的濕阻影響不大。

2.3 芯吸性能

參照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》，使用YG871-Ⅱ型毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)試。用芯吸高度(30 min時(shí)織物縱、橫向芯吸高度平均值)來(lái)表征織物的芯吸性能。芯吸高度越大，織物的芯吸性能越好。各針織物的芯吸高度如圖6所示。

圖6 不同捻系數(shù)的針織物的芯吸高度

由圖6可知，A、 B和C各組中針織物的芯吸高度隨捻系數(shù)的增大先增大而后減小。盡管3組針織物都選用了細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲，但經(jīng)適當(dāng)加捻后，單絲與單絲間的毛細(xì)管當(dāng)量半徑減小，毛細(xì)管壓力增大，毛細(xì)管內(nèi)液體上升的高度增大，從而使針織物的芯吸能力增強(qiáng)；但滌綸長(zhǎng)絲捻度過(guò)大時(shí)，單絲間會(huì)過(guò)分抱緊，導(dǎo)致單絲與單絲之間產(chǎn)生的毛細(xì)管當(dāng)量半徑小于芯吸高度最大時(shí)的臨界毛細(xì)管半徑[1]，使有效毛細(xì)管數(shù)量減少，從而針織物的芯吸能力下降。

2.4 快干性

參照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》，使用FFZ191型水分蒸發(fā)速率檢測(cè)儀測(cè)試織物的快干性。織物的快干性用水分蒸發(fā)率表征，水分蒸發(fā)率越大，織物的快干性越好。不同針織物的水分蒸發(fā)率如圖7所示。

(a) A組針織物

(b) B組針織物

(c) C組針織物

由圖7可知，A、 B、 C 3組針織物中加捻的針織物的水分蒸發(fā)率都比無(wú)捻的針織物的大，表明加捻的針織物的快干性都好于無(wú)捻的針織物。由于滌綸針織物的水分蒸發(fā)率主要取決于針織物的芯吸能力、孔隙大小、厚度和表面粗糙度，當(dāng)液態(tài)水與織物表面接觸時(shí)，織物芯吸能力越強(qiáng)，越有利于液態(tài)水從與織物的接觸面?zhèn)鲗?dǎo)至另一面；織物空隙越大、厚度越小，液態(tài)水傳導(dǎo)越快；織物表面越粗糙，液態(tài)水與織物接觸的比表面積越大，越有利于水分蒸發(fā)[2]。Aα1、 Bα1和Cα1無(wú)捻針織物的芯吸能力在各自對(duì)比組中表現(xiàn)最差，且長(zhǎng)絲加捻后編織的針織物的表面粗糙度增加，加捻長(zhǎng)絲實(shí)際直徑減小，致使織物孔隙增加，因此加捻滌綸長(zhǎng)絲有利于提高其針織物的快干性能。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，每組針織物中快干性能最好的針織物的捻系數(shù)都不同，A組中Aα3針織物的水分蒸發(fā)率明顯大于其他針織物的，B組中的Bα2和C組中的Cα4的水分蒸發(fā)率都分別高于同組中其他針織物的，這主要?dú)w因于針織物密度，因Aα3、 Bα2和Cα4的密度都小于組內(nèi)其他針織物，使得織物線圈間空隙大，水分易從織物的一面向另一面?zhèn)鬟f并蒸發(fā)。

2.5 透氣性

參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》，使用YG461E型電腦式透氣性測(cè)試儀對(duì)織物進(jìn)行測(cè)試。透氣性用透氣率來(lái)表征，透氣率越高，織物透氣性越好。不同針織物的透氣率如圖8所示。

圖8 不同捻系數(shù)的針織物的透氣率

由圖8可知，A、 B和C 3組針織物中，無(wú)捻長(zhǎng)絲針織物的透氣率都小于其他的加捻長(zhǎng)絲針織物的。這主要是由于透氣率與針織物的厚度和空隙有關(guān)，針織物越厚，越緊密，其透氣率越小。無(wú)捻長(zhǎng)絲針織物相較加捻長(zhǎng)絲針織物，長(zhǎng)絲間的空隙小，厚度和密度相對(duì)較大，故其透氣率相對(duì)較小。隨著捻系數(shù)增大至一定程度時(shí)，紗線的可壓縮空間越來(lái)越小，紗線直徑變化減小，相反由于單絲過(guò)于傾斜，紗的捻縮增大[3]，導(dǎo)致直徑出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，因而針織物的透氣率先增大后減小。

2.6 剛?cè)嵝?/p>

參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測(cè)定 第1部分：斜面法》，使用LLY-01型電子硬挺度儀測(cè)試針織物的剛?cè)嵝?。剛?cè)嵝杂每箯潉偠葋?lái)表征，抗彎剛度越大，織物越硬挺。不同針織物的抗彎剛度如圖9所示。

圖9 不同捻系數(shù)的針織物的抗彎剛度

由圖9可見(jiàn)，B組中加捻針織物比無(wú)捻針織物的抗彎剛度大，而A組和C組中不同捻系數(shù)針織物的抗彎剛度幾乎沒(méi)有差異。盡管滌綸長(zhǎng)絲加捻后剛度增加，但這3組針織物都是由無(wú)捻滌綸長(zhǎng)絲和加捻滌綸長(zhǎng)絲交織而成的，C組針織物正面都為無(wú)捻滌綸長(zhǎng)絲，反面都為加捻滌綸長(zhǎng)絲，且一個(gè)完全組織內(nèi)正、反面橫列數(shù)相等，而B(niǎo)組針織物正、反面都有加捻滌綸長(zhǎng)絲，無(wú)捻滌綸長(zhǎng)絲在針織物正面僅占極少幾個(gè)橫列，因此加捻滌綸長(zhǎng)絲對(duì)B組針織物的抗彎剛度有一定的影響，而對(duì)C組幾乎沒(méi)有影響；A組針織物為單面組織，無(wú)捻長(zhǎng)絲在針織物編織集圈和浮線時(shí)存在于針織物反面，并且存在一定卷邊性，因而測(cè)試結(jié)果顯示滌綸長(zhǎng)絲的加捻程度對(duì)A組針織物抗彎剛度的影響較小。

2.7 起毛起球性能

參照GB/T 4802.1—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測(cè)定 第1部分：圓軌跡法》，使用圓軌跡起球儀測(cè)試針織物的起毛起球性能，對(duì)織物表面外觀變化進(jìn)行視覺(jué)狀態(tài)描述評(píng)級(jí)?？椢锏钠鹈鹎蛐阅苡闷鹈鹎蛟u(píng)定等級(jí)來(lái)表征，評(píng)定等級(jí)越大，織物的起毛起球性能越差，即抗起毛起球性能越好。不同針織物的起毛起球等級(jí)如圖10所示。

圖10 不同捻系數(shù)的針織物的起毛起球評(píng)定等級(jí)

由圖10可知，同一織物、不同捻系數(shù)的針織物的起毛起球等級(jí)沒(méi)有差異，說(shuō)明捻系數(shù)對(duì)針織物的起毛起球性能無(wú)影響。

2.8 勾絲性能

參照GB/T 11047—2008《紡織品 織物勾絲性能評(píng)定 釘錘法》，使用釘錘勾絲儀對(duì)針織物進(jìn)行勾絲測(cè)試，對(duì)織物表面外觀變化進(jìn)行視覺(jué)狀態(tài)描述評(píng)級(jí)?？椢锏墓唇z性能用勾絲評(píng)定等級(jí)來(lái)表征，勾絲評(píng)定等級(jí)越大，織物的勾絲性能越差，即抗勾絲性能越好。不同針織物的勾絲評(píng)定等級(jí)如圖11所示。

圖11 不同捻系數(shù)的針織物的勾絲評(píng)定等級(jí)

由圖11可見(jiàn)，捻系數(shù)對(duì)針織物勾絲評(píng)定等級(jí)的影響并不明顯。各組針織物的勾絲評(píng)定等級(jí)都在3.5級(jí)以上，差異在0.5級(jí)之內(nèi)，說(shuō)明捻系數(shù)對(duì)針織物的勾絲性能影響較小。

2.9 黏體性

參照紀(jì)峰、邱夷平、李汝勤等人的發(fā)明專利——面料濕態(tài)貼體性快速客觀測(cè)試裝置及方法，使用XAD-1型織物濕態(tài)貼附性測(cè)試儀對(duì)針織物進(jìn)行黏體性測(cè)試，采用其中具有代表性的單位面積的黏附力測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行表征。不同針織物的單位面積黏附力所圖12所示。

圖12 不同捻系數(shù)的針織物的單位面積黏附力

由圖12可知，總體而言，針織物單位面積黏附力隨捻系數(shù)的增大而減少。這是由于捻度增大，單絲進(jìn)一步靠攏抱合，長(zhǎng)絲表面粗糙度增加，導(dǎo)致針織物與人體接觸面減小，因而黏附力下降。

3 服用舒適性能綜合評(píng)價(jià)

本文運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法[4]來(lái)評(píng)定織物的服用舒適性能，綜合評(píng)價(jià)矩陣Q中對(duì)應(yīng)的12種針織物的綜合評(píng)定數(shù)值越大，表明織物服用舒適性能越好。

3.1 建立數(shù)學(xué)模型

3.1.1 評(píng)價(jià)對(duì)象因素集(U)

U={U1，U2，U3， …，Un}

(1)

因素是對(duì)象的各種屬性或性能，綜合反映對(duì)象的質(zhì)量，也稱參數(shù)指標(biāo)。對(duì)以上各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試與分析發(fā)現(xiàn)，捻系數(shù)對(duì)織物抗起毛起球性能無(wú)影響，所以本次評(píng)價(jià)對(duì)象因素集U={熱阻，濕阻，芯吸高度，水分蒸發(fā)率，透氣率，抗彎剛度，勾絲評(píng)定等級(jí)，單位面積黏附力}。

3.1.2 評(píng)價(jià)集(V)

V={V1，V2，V3， …，Vm}

(2)

評(píng)價(jià)集即評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象評(píng)語(yǔ)等級(jí)的集合。對(duì)于本文研究的針織物，熱阻、濕阻、抗彎剛度、單位面積黏附力的數(shù)值是越小越好，但芯吸高度、水分蒸發(fā)率、透氣率、勾絲評(píng)定等級(jí)則是數(shù)值越大越好[5]。

建立模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣(R)：

(3)

式中：

(4)

xij——針織物對(duì)應(yīng)性能的測(cè)試數(shù)據(jù)。

3.1.3 權(quán)重因子集(A)

權(quán)重的分配在模糊綜合評(píng)價(jià)中非常重要，它反映了各因素在綜合性能中的重要程度，權(quán)重不同，結(jié)論也將不同。

A={A1，A2，A3， …，An}

(k=1， 2， …，n)

(5)

通過(guò)對(duì)工廠面料開(kāi)發(fā)技術(shù)人員和相關(guān)紡織領(lǐng)域的專家進(jìn)行調(diào)研后確定本次權(quán)重因子集。由于此次研究側(cè)重考慮的是針織物的透氣、透濕、吸濕速干、黏體等性能，在充分考慮各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)針織物服用舒適性的影響后，各項(xiàng)因素的權(quán)重分配如表2所示。

表2 針織物各項(xiàng)性能指標(biāo)的權(quán)重

建立權(quán)重因子集A={0.05， 0.15， 0.25， 0.20， 0.10， 0.05， 0.05， 0.15}

3.1.4 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)矩陣(R)與權(quán)重向量(A)的合成即綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(Q)

Q=R·AT

(6)

3.2 模糊評(píng)價(jià)計(jì)算

根據(jù)式(3)和式(4)，可計(jì)算得出12種針織物的模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣(R)及最終評(píng)價(jià)結(jié)果(Q)，見(jiàn)式(7)和式(8)。

(7)

(8)

3.3 綜合評(píng)價(jià)

在綜合評(píng)價(jià)矩陣(Q)中，Bα3織物的綜合評(píng)價(jià)數(shù)值(0.661)最大，其次由大至小依次為Bα2、 Aα3、 Bα4、 Aα4、 Aα2和Cα3織物，綜合評(píng)價(jià)數(shù)值較小的是Cα1、 Aα1和Bα1織物。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果和綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行的分析歸納，得到以下結(jié)論。

——加捻針織物的綜合評(píng)價(jià)數(shù)值均大于無(wú)捻針織物，因此采用加捻的滌綸長(zhǎng)絲，針織物的服用舒適性能得到改善。

——3種編織組織中都是捻系數(shù)為500的針織物的服用舒適性能綜合評(píng)價(jià)數(shù)值最大，說(shuō)明針織物服用舒適性能較好時(shí)滌綸長(zhǎng)絲的捻系數(shù)為500左右。

——不同捻系數(shù)的B組針織物的服用舒適性能綜合評(píng)價(jià)數(shù)值相對(duì)較大，說(shuō)明本文研究的針織物的服用舒適性能受其組織結(jié)構(gòu)影響，并且滌綸加捻長(zhǎng)絲用量越多，其服用舒適性越好，B組針織物的加捻長(zhǎng)絲與無(wú)捻長(zhǎng)絲的質(zhì)量比為83.7∶16.3，其加捻絲的使用比例高于A組針織物(65.9∶34.1)和C組針織物(50.0∶50.0)。

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Research on the influence of twist on wearing comfort properties of polyester knitted fabric

WuYing1，ChenLiqun2，XieMeidi1，ShenJianming1，QiuPeifen1

1.CollegeofTextiles，DonghuaUniversity，Shanghai/China2.QuanzhouHaitianMaterialTechnologyCorporation(HTT),Quanzhou/China

Knitted fabrics with three different structures were respectively knitted by using 0， 350， 500， 650 four polyester filaments with different twist coefficient. The main indexes of twelve knitted fabrics were tested to characterize the properties of the fabric correspondingly， including thermal resistance， moisture resistance， wicking height， water evaporation rate， air permeability， flexural rigidity， pilling rating， snagging rating， adhesion force per unit area， etc. In addition， a comprehensive evaluation on the wearing comfort properties was made by using a fuzzy mathematical method. The research result indicated that the wearing comfort properties of fabrics could be improved effectively by using appropriate high twist filament.

moisture permeability； body-sticky ability； twist multiplier； comprehensive evaluation； wearing comfort property

謝梅娣xiemeidi@dhu.edu.cn