氨綸與雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲/棉包芯紗的拉伸彈性

李丹丹， 權(quán)利軍， 金肖克， 田 偉， 祝成炎(浙江理工大學(xué) “紡織纖維材料與加工技術(shù)”國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310018)

氨綸與雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲/棉包芯紗的拉伸彈性

李丹丹， 權(quán)利軍， 金肖克， 田 偉， 祝成炎
(浙江理工大學(xué) “紡織纖維材料與加工技術(shù)”國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310018)

為改善傳統(tǒng)彈力包芯紗彈性回復(fù)性能，以氨綸、雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲(CM800)為芯紗，棉纖維為外包纖維，設(shè)計(jì)了13種彈力包芯紗。探討氨綸預(yù)牽伸倍數(shù)、芯紗線密度和彈力包芯紗反復(fù)拉伸次數(shù)與彈性回復(fù)率之間的關(guān)系。采用紗線強(qiáng)伸儀測(cè)試氨綸/棉、CM800/棉和棉雙絲彈力包芯紗的拉伸彈性。結(jié)果表明：氨綸的牽伸倍數(shù)越大，彈力包芯紗的彈性回復(fù)率越?。浑S著氨綸線密度的增加，包芯紗的彈性回復(fù)率先增加后減少；CM800線密度越小，包芯紗的彈性回復(fù)率越??；氨綸/棉、CM800/棉和棉雙絲彈力包芯紗的定伸長(zhǎng)5%和定負(fù)荷200 cN反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率的關(guān)系均符合冪函數(shù)關(guān)系，且彈力包芯紗的彈性回復(fù)率隨著紗線反復(fù)拉伸次數(shù)的增加而降低；CM800/棉包芯紗的彈性回復(fù)率最大，氨綸/棉包芯紗的彈性回復(fù)率最小。

氨綸； 雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲； 棉雙絲彈力包芯紗； 彈性回復(fù)率

隨著人們生活質(zhì)量的提高和紡織行業(yè)的發(fā)展，伸展自如、塑身美體的彈力織物受到越來(lái)越多的關(guān)注。如何保證織物在經(jīng)過(guò)多次穿著使用后仍具有優(yōu)異的彈性回復(fù)性能，是目前該領(lǐng)域研究的難題。傳統(tǒng)的彈力織物大都通過(guò)使用氨綸包芯紗來(lái)賦予織物彈性[1-3]。氨綸伸縮性能良好，但是不同品種的氨綸其耐熱性有較大的差異，且氨綸絲在經(jīng)過(guò)漂白劑處理后強(qiáng)力減小，顏色變黃[4-5]。萊卡品牌的氨綸同其他氨綸相比，具有優(yōu)越的彈性、伸展性和抗氯性等[6-7]。雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲(CM800)是由2種熱收縮性不同的高聚物PTT和PET采用復(fù)合紡絲技術(shù)紡制而成，其類似于羊毛的卷曲結(jié)構(gòu)使雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲具有持久且優(yōu)異的彈性回復(fù)性能[8-10]。彈力包芯紗是一種復(fù)合紗，外包纖維一般為天然纖維，芯紗為彈力絲[11-12]，因此，氨綸、CM800/棉包芯紗同時(shí)具有外包纖維和芯紗的優(yōu)點(diǎn)。棉雙絲彈力包芯紗將CM800雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲和氨綸同時(shí)作為芯紗，將氨綸優(yōu)越的彈性和CM800雙組分復(fù)合長(zhǎng)絲穩(wěn)定優(yōu)異的彈性回復(fù)性能相結(jié)合。目前，已有學(xué)者研究了賽絡(luò)紡棉雙絲的紡紗工藝、恒定的長(zhǎng)絲張力對(duì)棉雙絲彈力包芯紗質(zhì)量的影響[13-14]，并將其應(yīng)用在牛仔織物上，分析織物緯密對(duì)彈力牛仔織物性能的影響[15-16]，但并沒有對(duì)氨綸、CM800/棉包芯紗的拉伸彈性進(jìn)行詳細(xì)深入的研究。

為進(jìn)一步探究氨綸、CM800/棉包芯紗的拉伸彈性，本文設(shè)計(jì)紡制了CM800/棉、氨綸/棉和棉雙絲彈力包芯紗共13種彈力包芯紗，通過(guò)測(cè)試分析其拉伸彈性，以期為氨綸、CM800/棉包芯紗在彈力織物的應(yīng)用提供一定的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本文設(shè)計(jì)紡制了13種彈力包芯紗，紗線的具體規(guī)格如表1所示。

表1 彈力包芯紗品種及規(guī)格Tab.1 Varieties and specifications of elastic core-spun yarn

注：棉雙絲彈力包芯紗的芯紗為氨綸和CM800；外包纖維為棉纖維。

1.2 測(cè)試方法

目前，關(guān)于彈力包芯紗彈性的測(cè)試方法還沒有統(tǒng)一的規(guī)定。本文采用的測(cè)試方法為：將試樣放置在溫度為(20±2)℃，相對(duì)濕度為(65±2)%的恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室里24 h，隔距長(zhǎng)度為200 mm，拉伸速度為100 mm/min，紗線的預(yù)加張力為(0.5±0.1)cN/tex[17]。

1.2.1 紗線定伸長(zhǎng)反復(fù)拉伸性能的測(cè)試

以隔距長(zhǎng)度的5%作為紗線的定伸長(zhǎng)值[18]，停頓和回復(fù)時(shí)間分別為30、120 s，反復(fù)拉伸10次。在XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀上測(cè)試，并且在第10次拉伸循壞時(shí)，拉伸停置30 s，回復(fù)停置120 s，每種試樣測(cè)試20次，測(cè)試紗線定伸長(zhǎng)反復(fù)拉伸彈性，并取其平均值。

1.2.2 紗線定負(fù)荷反復(fù)拉伸性能的測(cè)試

以200 cN作為紗線的定負(fù)荷值[18]，停頓和回復(fù)時(shí)間分別為30 s和120 s，反復(fù)拉伸10次。采用XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀進(jìn)行測(cè)試，并且在第10次拉伸循環(huán)時(shí)，拉伸停置30 s，回復(fù)停置120 s，每種試樣測(cè)試20次，測(cè)試紗線定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性，并取其平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨綸牽伸倍數(shù)對(duì)包芯紗彈性的影響

6種不同氨綸牽伸倍數(shù)包芯紗定伸長(zhǎng)和定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性回復(fù)率的測(cè)試結(jié)果如表2所示?？煽闯?，隨著氨綸牽伸倍數(shù)的增大，氨綸/棉包芯紗和棉雙絲彈力包芯紗的急彈性變形均呈降低的趨勢(shì)。其中：當(dāng)氨綸的牽伸倍數(shù)為2時(shí)，氨綸/棉包芯紗和棉雙絲彈力包芯紗的急彈性變形均為最大，說(shuō)明2種彈力包芯紗在外力作用后，瞬間發(fā)生變形為最大，即試樣1和試樣8的彈性最好；試樣3和試樣10的緩彈性變形最小，說(shuō)明2種彈力包芯紗在經(jīng)過(guò)外力作用后，慢慢地回復(fù)到最初位置的能力較弱，紗線的回復(fù)性能較弱。隨著氨綸牽伸倍數(shù)的增大，包芯紗的塑性變形增加，說(shuō)明其在受到外力作用后回復(fù)到最初狀態(tài)的能力減弱，彈性回復(fù)性能降低。試樣1和試樣8的塑性變形最小，說(shuō)明包芯紗在經(jīng)過(guò)外力作用后回復(fù)到最初狀態(tài)的能力較強(qiáng)，彈性回復(fù)率大。且棉雙絲彈力包芯紗的彈性回復(fù)率大于氨綸/棉包芯紗，說(shuō)明棉雙絲彈力包芯紗中加入雙組分長(zhǎng)絲CM800，賦予紗線優(yōu)異的彈性回復(fù)性能。綜上，當(dāng)氨綸的牽伸倍數(shù)為2時(shí)，棉雙絲彈力包芯紗具有最大的急彈性變形和緩彈性變形，且塑性變形為最小，故試樣8的彈性最優(yōu)。

2.2 氨綸線密度對(duì)包芯紗彈性的影響

6種不同氨綸線密度包芯紗定伸長(zhǎng)和定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性回復(fù)率的測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表2 不同氨綸牽伸倍數(shù)下包芯紗的彈性回復(fù)率Tab.2 Elastic recovery percentages of core-spun yarn at different spandex drawing magnifications %

表3 不同氨綸線密度下包芯紗的彈性回復(fù)率Tab.3 Elastic recovery percentages of core-spun yarn at different spandex linear densities %

由表3可看出：隨著氨綸線密度的增大，氨綸/棉包芯紗和棉雙絲彈力包芯紗的急彈性變形和緩彈性變形均呈先增加后降低的趨勢(shì)；其中當(dāng)氨綸的線密度為4.44 tex時(shí)，氨綸/棉包芯紗和棉雙絲彈力包芯紗的急彈性變形和緩彈性變形均為最大，說(shuō)明試樣2和試樣9的彈性最好。隨著氨綸線密度的增大，包芯紗的塑性變形先減小后增加。試樣5和試樣12的塑性變形最大，說(shuō)明包芯紗在經(jīng)過(guò)外力拉伸后回復(fù)到最初狀態(tài)的能力較弱，彈性回復(fù)率小。且棉雙絲彈力包芯紗的彈性回復(fù)率大于氨綸/棉包芯紗，說(shuō)明棉雙絲彈力包芯紗芯紗中加入雙組分長(zhǎng)絲CM800，賦予紗線優(yōu)異的彈性回復(fù)性能。綜上，當(dāng)氨綸的線密度為4.44 tex時(shí)，棉雙絲彈力包芯紗具有最大的急彈性變形和緩彈性變形，且塑性變形是最小的，故試樣9的彈性性能最好。

2.3 CM800線密度對(duì)包芯紗彈性的影響

4種不同CM800線密度包芯紗定伸長(zhǎng)和定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性回復(fù)率的測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 不同CM800線密度下包芯紗的彈性回復(fù)率Tab.4 Elastic recovery percentages of core-spun yarn at different CM800 linear densities %

由表4可看出，隨著CM800線密度的增大，紗線中CM800的含量增加，氨綸/棉包芯紗和棉雙絲彈力包芯紗急彈性變形均呈增加的趨勢(shì)，包芯紗的緩彈性變形呈降低的趨勢(shì)；其中試樣6和試樣13的急彈性變形是氨綸/棉和棉雙絲彈力包芯紗中最小的，紗線在經(jīng)過(guò)外力作用后瞬時(shí)發(fā)生變形的能力較弱。隨著CM800線密度的增大，包芯紗的塑性變形呈降低的趨勢(shì)。試樣6和試樣13的塑性變形最大，說(shuō)明包芯紗在經(jīng)過(guò)外力拉伸之后回復(fù)到最初狀態(tài)的能力較弱，彈性回復(fù)率小，且棉雙絲彈力包芯紗的彈性回復(fù)率小于CM800/棉包芯紗。

2.4 定伸長(zhǎng)反復(fù)拉伸彈性與拉伸次數(shù)

為進(jìn)一步了解氨綸/棉、CM800/棉和棉雙絲彈力包芯紗彈性損失的情況，選取3種典型的氨綸/棉、CM800/棉和棉雙絲彈力包芯紗(試樣2、試樣7和試樣9)，探討其彈性回復(fù)率與反復(fù)拉伸次數(shù)的關(guān)系。

圖1示出紗線定伸長(zhǎng)5%反復(fù)拉伸10次的拉伸彈性曲線?？煽闯觯杭喚€定伸長(zhǎng)5%反復(fù)拉伸10次，氨綸/棉包芯紗的彈性回復(fù)率的范圍為50.7%～60.7%；CM800/棉包芯紗的彈性回復(fù)率的范圍為70.2%～82.9%；棉雙絲彈力包芯紗的彈性回復(fù)率的范圍為68.2%～79.3%。其中，氨綸/棉包芯紗反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率擬合曲線的回歸方程為y=60.401 23x-0.075 59，相關(guān)系數(shù)R2=0.97；CM800/棉包芯紗反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率擬合曲線的回歸方程為y=84.018 96x-0.070 17，相關(guān)系數(shù)R2=0.97；棉雙絲彈力包芯紗反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率擬合曲線的回歸方程為y=80.105 65x-0.070 23，相關(guān)系數(shù)R2=0.97。3種彈力包芯紗定伸長(zhǎng)反復(fù)拉伸彈性擬合曲線方程的相關(guān)系數(shù)R2均大于0.9，說(shuō)明符合擬合條件。

圖1 紗線定伸長(zhǎng)5%反復(fù)拉伸10次的拉伸彈性Fig.1 Tensile elasticity of yarn at elongation of 5% for repeatedly 10 times

3種彈力包芯紗定伸長(zhǎng)反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率的關(guān)系滿足冪函數(shù)的關(guān)系，且可根據(jù)此擬合方程求出紗線定伸長(zhǎng)反復(fù)拉伸任意次數(shù)的彈性回復(fù)率。紗線定伸長(zhǎng)反復(fù)拉伸彈性隨著反復(fù)拉伸次數(shù)的增加而減小，且紗線彈性回復(fù)率大小順序?yàn)椋篊M800/棉包芯紗>棉雙絲彈力包芯紗>氨綸/棉包芯紗?？梢?，CM800/棉包芯紗的拉伸彈性最好，這主要是因?yàn)樾炯嗠p組分長(zhǎng)絲CM800具有天然的類似于羊毛的卷曲結(jié)構(gòu)，賦予紗線比氨綸/棉包芯紗更優(yōu)異的彈性回復(fù)性。若要改善氨綸/棉包芯紗的拉伸彈性，可選擇雙組分長(zhǎng)絲CM800為芯紗，或者同時(shí)選擇CM800和氨綸作為芯紗，以提高紗線的伸長(zhǎng)率。

2.5 定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性與拉伸次數(shù)

圖2示出紗線定負(fù)荷200 cN反復(fù)拉伸10次的拉伸彈性曲線?？煽闯觯杭喚€定負(fù)荷200 cN反復(fù)拉伸10次，氨綸/棉包芯紗的彈性回復(fù)率的范圍在60.9%～69.5%之間；CM800/棉包芯紗的彈性回復(fù)率的范圍在68.5%～81.3%之間；棉雙絲彈力包芯紗的彈性回復(fù)率的范圍在65.7%～78%之間。其中，氨綸/棉包芯紗反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率擬合曲線的回歸方程為y=69.278 48x-0.058 96，相關(guān)系數(shù)R2=0.973；CM800/棉包芯紗反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線的彈性回復(fù)率擬合曲線的回歸方程為y=81.834 91x-0.076 49，相關(guān)系數(shù)R2=0.99；棉雙絲彈力包芯紗反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率擬合曲線的回歸方程為y=78.415 52x-0.070 02，相關(guān)系數(shù)R2=0.970 29。3種彈力包芯紗定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性擬合曲線的方程相關(guān)系數(shù)R2均大于0.9，說(shuō)明符合擬合條件。

圖2 紗線定負(fù)荷200 cN反復(fù)拉伸10次的拉伸彈性Fig.2 Tensile elasticity of yarn at constant load of 200 cN for repeatedly 10 times

3種彈力包芯紗定負(fù)荷反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率的關(guān)系滿足冪函數(shù)關(guān)系，且可根據(jù)此擬合方程求出紗線定負(fù)荷反復(fù)拉伸任意次數(shù)的彈性回復(fù)率。紗線定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性隨著反復(fù)拉伸次數(shù)的增加而減小，且紗線的彈性回復(fù)率大小順序?yàn)椋篊M800/棉包芯紗>棉雙絲彈力包芯紗>氨綸/棉包芯紗。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)彈力包芯紗的定伸長(zhǎng)和定負(fù)荷拉伸彈性的測(cè)試與分析，得出如下結(jié)論：1)隨著氨綸牽伸倍數(shù)的增大，包芯紗的彈性回復(fù)率降低，且棉雙絲彈力包芯紗的彈性回復(fù)率大于氨綸/棉包芯紗；2)隨著氨綸線密度的增大，包芯紗的彈性回復(fù)率先增加后降低，且棉雙絲彈力包芯紗的彈性回復(fù)率大于氨綸/棉包芯紗；3)隨著CM800線密度的增大，包芯紗的彈性回復(fù)率增加，且CM800/棉包芯紗的彈性回復(fù)率大于棉雙絲彈力包芯紗；4)棉/氨綸、棉/CM800和棉雙絲彈力包芯紗的定伸長(zhǎng)和定負(fù)荷反復(fù)拉伸次數(shù)與紗線彈性回復(fù)率的關(guān)系均符合冪函數(shù)關(guān)系。隨著紗線反復(fù)拉伸次數(shù)的增加，彈力包芯紗定伸長(zhǎng)與定負(fù)荷反復(fù)拉伸彈性回復(fù)率降低。

綜上，3種彈力包芯紗的彈性回復(fù)率大小順序?yàn)椋篊M800/棉包芯紗>棉雙絲彈力包芯紗>氨綸/棉包芯紗，因此，織物對(duì)彈性要求較高時(shí)，在氨綸和CM800的線密度一定的情況下，可選擇氨綸預(yù)牽伸倍數(shù)為2倍的棉雙絲彈力包芯紗為原料；在氨綸的預(yù)牽伸倍數(shù)和CM800的線密度一定的情況下，可選擇氨綸線密度為4.44 tex的棉雙絲彈力包芯紗為原料；在氨綸的預(yù)牽伸倍數(shù)和線密度一定的情況下，可選擇CM800的線密度為8.33 tex的CM800/棉彈力包芯紗為原料。

FZXB

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Tensile elasticity of spandex and bi-component filament/cotton core-spun yarn

LI Dandan, QUAN Lijun, JIN Xiaoke, TIAN Wei, ZHU Chengyan
(NationalEngineeringLaboratoryforTextileFiberMaterialsandProcessingTechnology,ZhejiangSci-TechUniversity,
Hangzhou,Zhejiang310018,China)

In order to improve elastic recovery of conventional elastic core-spun yarn, 13 kinds of elastic core-spun yarns were designed taking Lycra and bi-component filament(CM800) as the core-spun yarn and cotton fiber as the outer wrapping fiber. The relationships between the pre-drafting ratio of Lycra, the linear density of core-spun yarn, repeated extension times and elastic recovery percentage of elastic core-spun yarns were studied. This study utilized yarn tensile tester to test the tensile elasticity of spandex/cotton, CM800/cotton and elastic core-spun yarn of cotton/double filament. The result shows that the greater the pre-drafting ratio of spandex, the smaller the elastic recovery percentage of elastic core-spun yarn; and with the increase of the linear density of spandex, elastic recovery percentage of core-spun yarn firstly increases and then decreases. The elastic recovery percentage of core-spun yarn has positive linear correlation with the linear density of CM800. The elastic recovery percentage of elastic core-spun yarn was power-function associated with the repeated extension time of yarn at elongation of 5% and yarn constant load of 200 cN. With the increase of yarn extension time, the tensile recovery percentage of elastic core-spun yarn decreases. For all the yarns, the elastic recovery percentage of CM800/cotton core-spun yarn is the greatest and the elastic recovery percentage of spandex/cotton core-spun yarn is the smallest.

spandex; bi-component filament; elastic core-spun yarn of cotton/double filament; tensile recovery percentage

2016-06-21

2016-12-08

中國(guó)科技部國(guó)際科技合作項(xiàng)目(2011DFB51570);浙江理工大學(xué)研究生創(chuàng)新研究項(xiàng)目(YCX15002，YCX15010)

李丹丹(1991—)，女，碩士生。研究方向?yàn)楝F(xiàn)代紡織技術(shù)及新產(chǎn)品研究。祝成炎，通信作者，E-mail: cyzhu@zstu.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20160605206

TS 111.9

A