純棉織物折皺回復(fù)角與其組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系

楊書會， 王 瑞,2

(1. 天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院， 天津 300387； 2. 天津工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點實驗室， 天津 300387)

純棉織物折皺回復(fù)角與其組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系

楊書會1， 王 瑞1,2

(1. 天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院， 天津 300387； 2. 天津工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點實驗室， 天津 300387)

為從織物自身組織結(jié)構(gòu)方面優(yōu)化純棉織物的折皺性，首先設(shè)計織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)并制備織物，利用數(shù)字式織物折皺彈性儀測得織物的折皺回復(fù)角。在此基礎(chǔ)上，建立純棉織物經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)角與織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)(包括經(jīng)緯紗線密度、經(jīng)緯紗捻度、經(jīng)緯向密度)之間的線性回歸方程；同時分析織物折皺回復(fù)角與各組織結(jié)構(gòu)參數(shù)間的相關(guān)性。結(jié)果表明：回歸方程的計算值與折皺回復(fù)角實測值絕對誤差不超過0.61°，回歸方程具有較高的實用性；經(jīng)緯紗捻度、線密度對純棉織物的折皺回復(fù)性影響最大，可通過提高經(jīng)緯紗捻度、降低經(jīng)緯紗線密度來改善純棉織物的抗皺性。

集聚紡； 純棉織物； 折皺回復(fù)角； 組織結(jié)構(gòu)參數(shù)； 多元線性回歸

織物在受到擠壓搓揉擰攪的外力作用時產(chǎn)生折痕后回復(fù)的程度稱折皺回復(fù)性，影響織物的外觀和平整度[1-2]。隨科技的發(fā)展和人們服裝消費觀念不斷改善，人們對服裝的需求更加多樣化，不僅局限于耐穿性，更要求舒適性和美觀性[3]。純棉面料的織物穿著舒適、柔軟、吸汗，但極易折皺，易變形。按照歐美的慣例，高檔純棉面料應(yīng)不使用或少使用免熨技術(shù)整理[4]，因其屬于化學(xué)整理，常會改變純棉織物面料的親膚感和彈性，同時還可能留下有害化學(xué)物質(zhì)，因此，研究純棉織物自身組織結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過合理選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)從而達(dá)到提高織物折皺回復(fù)性的目的很有必要。

織物折皺回復(fù)性能的研究從20世紀(jì)30年代開始，至今已取得明顯進(jìn)展。張曉婷等[5]研究了織物的折皺回復(fù)角與物理力學(xué)性能指標(biāo)間的關(guān)系，并建立了線性回歸方程。趙立環(huán)等[6]在張曉婷研究的基礎(chǔ)上，引入殘余彎曲曲率和殘余剪切變形2 個新指標(biāo)，進(jìn)一步完善了折皺回復(fù)角與物理力學(xué)性能的關(guān)系。呂麗華等[7]從紗線捻度、織物密度、織物緊度3個組織結(jié)構(gòu)因素，單因子分析了與折皺彈性的關(guān)系。張曉婷[8]分別建立了經(jīng)緯紗線密度、經(jīng)緯紗密度、組織系數(shù)與織物折皺回復(fù)角的回歸方程和組織系數(shù)、經(jīng)緯紗覆蓋系數(shù)與織物折皺回復(fù)角的回歸方程。上述研究成果具有一定的參考和應(yīng)用價值，但也存在局限性：1)僅研究了折皺彈性與各單因素的關(guān)系，沒有系統(tǒng)地得出折皺回復(fù)角與各因素的多元回歸方程；2)僅考慮了經(jīng)緯紗線密度、經(jīng)緯紗密度、組織系數(shù)，沒有考慮紗線捻度對折皺回復(fù)角的影響，紗線捻度會影響紗線彈性，進(jìn)而影響織物的折皺回復(fù)性；3)僅得到了采用織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)表示織物折皺回復(fù)角的回歸模型，沒有進(jìn)一步探索對織物的折皺回復(fù)性能影響較大的組織結(jié)構(gòu)參數(shù)，并指出改善織物折皺回復(fù)性的方法。

本文首先測試純棉織物的折皺回復(fù)角，然后通過數(shù)據(jù)分析找出運用織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)(經(jīng)緯紗線密度、經(jīng)緯紗捻度、經(jīng)紗密度、緯紗密度)表征純棉織物折皺回復(fù)角的方法；找出各組織結(jié)構(gòu)參數(shù)和純棉織物折皺回復(fù)角的相關(guān)性，從而改善織物的折皺回復(fù)性，為純棉面料及其服裝的設(shè)計和生產(chǎn)加工提供參照，也為深入理解并提高純棉織物折皺回復(fù)性能提供理論依據(jù)。

1 試驗部分

1.1 試 樣

集聚紡[9-10]精梳純棉紗線織造的平紋織物，織物經(jīng)緯紗的捻向均為：單紗Z捻，股線S捻[11]。所有織物試樣均在相同的條件下織造，并經(jīng)相同的后整理。整理過程包括：水洗→烘干→燙平。具體試樣規(guī)格見表1。

表1 試樣規(guī)格Tab.1 Specifications of samples

1.2 試驗方法與測試

采用YG541L型數(shù)字式織物折皺彈性儀，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》測試織物的折皺回復(fù)角。因平紋組織織物有對稱的組織結(jié)構(gòu)，所以織物僅測試正面對折的試樣，每種織物裁剪10 塊試樣進(jìn)行試驗。為保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，試驗測試前對有折痕的純棉織物試樣進(jìn)行低溫熨燙處理，以確保各試樣的平整性。

織物折皺回復(fù)角的測試過程如下：1)在距離織物布邊5 cm以上的位置，分別從各布樣的經(jīng)向、緯向剪取樣品各5 塊( 成“品”字型)，然后使樣品在溫度為(20± 2) ℃，相對濕度為(65±4)%恒溫恒濕室內(nèi)調(diào)濕24 h；2)打開YG541L型數(shù)字式織物折皺彈性儀，將試樣的固定翼裝入試樣夾內(nèi)，沿折疊線對折試樣、放上透明壓板并加壓力重錘，等待5 min后，測試織物的經(jīng)、緯向折皺回復(fù)角。試樣測試結(jié)果見表2。每種樣品經(jīng)、緯向折皺回復(fù)角均取5塊試樣的平均值。

表2 樣品的折皺回復(fù)角Tab.2 Wrinkle recovery angle of samples (°)

2 折皺回復(fù)角與結(jié)構(gòu)參數(shù)的回歸分析

2.1 回歸模型

用SPSS分析軟件作多元線性回歸，分別建立織物經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)角的線性回歸方程，模型分別為

y1=?0+?1x1+?2x2+?3x3+?4x4

(1)

y2=β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4

(2)

y3=ε0+ε1x1+ε2x2+ε3x3+ε4x4

(3)

式中：y1為經(jīng)向折皺回復(fù)角；y2為緯向折皺回復(fù)角；y3為總折皺回復(fù)角；?0、β0、ε0為常數(shù)項；?1、?2、?3、?4、β1、β2、β3、β4、ε1、ε2、ε3、ε4為各項指標(biāo)的回歸系數(shù)；x1、x2、x3、x4分別代表紗線線密度、紗線捻度、經(jīng)紗密度、緯紗密度。

2.2 回歸結(jié)果

運用SPSS分析軟件，根據(jù)表1 中的試樣組織結(jié)構(gòu)參數(shù)、表2 中的測試數(shù)據(jù)和所建立的回歸模型進(jìn)行運算，在置信區(qū)間為95%條件下，有關(guān)方差分析的結(jié)果如表3 所示。

表3 模型的SPSS回歸方差分析Tab.3 SPSS regression variance analysis on models

注：F0.05(4，4)=6.39；概率α=0.05。

由表3可看出:經(jīng)向模型中,F=842.94>6.39,檢驗概率P=0.000<0.05； 緯向模型中,F=723.31>6.39, 檢驗概率P=0.000<0.05；總體模型中,F=829.42>6.39, 檢驗概率P=0.000<0.05，可認(rèn)為經(jīng)向模型、緯向模型、總體模型與4 項組織結(jié)構(gòu)參數(shù)指標(biāo)建立的線性關(guān)系均是顯著的。

最終得到的回歸方程為

y1=88.0-0.331x1+0.388x2+0.008 33x3-0.021 7x4

(4)

y2=78.1-0.330x1+0.388x2+0.008 83x3-0.019 7x4

(5)

y3=166-0.662x1+0.776x2+0.017 2x3-0.041 3x4

(6)

從式(4)～(6)可看出，織物的經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)角都隨織物經(jīng)緯紗捻度的增加而增大，但隨經(jīng)緯紗線密度的增加而減小，也就是說織物的經(jīng)緯紗捻度越大，線密度越小，織物的折皺回復(fù)性也越好，織物的手感越柔軟。此外，從回歸方程中還可看出，隨織物緯紗密度的增加，織物的經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)角隨之減少，這是因為織物密度過大，紗線間摩擦力和束縛力增加，織物形成的折皺不易回復(fù)，從而織物的彈性回復(fù)能力減小。

2.3 結(jié)果驗證

為驗證回歸方程的應(yīng)用可行性，在相同的織造條件下重新制備與上述組織結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的8 塊織物試樣，并進(jìn)行相同的后整理，同時測試試樣的折皺回復(fù)角。將多元回歸方程計算值與經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)角實測值進(jìn)行比較，結(jié)果如表4所示。差值為實測值與計算值的差。由表4可看出，回歸方程得到的計算值與經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)角的實測值相比較差異不太大，其中差值絕對值最大為0.61°，最小為0.01°，因此，可認(rèn)為上述多元回歸方程具有很好的應(yīng)用可行性，對于評估純棉織物的抗皺性有一定參考價值。

表4 折皺回復(fù)角實測值與公式計算值的比較Tab.4 Comparison between test value and count value of wrinkle recovery angle (°)

2.4 相關(guān)性分析

為更深層次地研究純棉織物彎曲折皺變形的機(jī)制，找到對純棉織物的折皺回復(fù)角影響最大的組織結(jié)構(gòu)參數(shù)，對純棉織物的折皺回復(fù)角與組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行了分析，結(jié)果如表5所示。

表5 折皺回復(fù)角與組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性分析Tab.5 Analysis on correlation between wrinkle recovery angle and structure parameters

從純棉織物經(jīng)向、緯向、總折皺回復(fù)角和各組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性系數(shù)可得出: 1)經(jīng)緯紗捻度對純棉織物的經(jīng)向、緯向和總折皺回復(fù)角影響最大，且折皺回復(fù)角隨紗線捻度的增大而增大，織物的抗皺性變好。這是因為紗線捻度增加，紗線彈性回復(fù)率增大，織物彈性回復(fù)增大，從而抗皺性提高；2)經(jīng)緯紗線密度對織物經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)性的影響次之，且紗線線密度越小，織物抗皺性越好；3)經(jīng)紗密度、緯紗密度對純棉織物的抗皺性影響最小。

綜上所述，提高純棉織物的折皺回復(fù)性可從改善純棉織物的經(jīng)緯紗捻度、線密度切入，提高捻度、降低線密度有利于改善純棉織物的抗皺性。

3 結(jié) 論

1)通過回歸分析發(fā)現(xiàn)，純棉織物的折皺回復(fù)角與其組織結(jié)構(gòu)參數(shù)，即紗線線密度、紗線捻度、經(jīng)向密度和緯向密度4個指標(biāo)均顯著相關(guān)。

2)通過測試和回歸分析，分別建立了用組織結(jié)構(gòu)參數(shù)表征純棉織物經(jīng)向、緯向和總折皺回復(fù)角的回歸模型，且該回歸方程的折皺回復(fù)角計算值與實測值的絕對誤差小于0.61°，表明方程的擬合精度較高，具有一定的實用價值。

3)通過分析純棉織物的折皺回復(fù)角和組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，紗線捻度、線密度對織物的經(jīng)、緯向和總折皺回復(fù)角影響最大，可通過提高紗線捻度、降低紗線線密度來改善純棉織物的抗皺性。

FZXB

[1] 于偉東. 紡織材料學(xué)[M]. 北京: 中國紡織出版社, 2006: 318. YU Weidong. Textile Materials[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press, 2006: 318.

[2] 姚穆,周錦芳,黃淑珍,等. 紡織材料學(xué)[M]. 2版.北京: 中國紡織出版社, 1997: 147. YAO Mu, ZHOU Jinfang, HUANG Shuzhen, et al. Textile Materials[M]. 2nd ed. Beijing: China Textile & Apparel Press, 1997: 147.

[3] 李鳳艷,吳堅,李淳. 紗線捻度與織物緊度對織物硬挺度的影響[J]. 棉紡織技術(shù), 2003,31(3):153-155. LI Fengyan, WU Jian, LI Chun. The effect on fabric softness of yarn twist and fabric tightness [J]. Cotton Textile Technology, 2003,31(3):153-155.

[4] 宋慧君,韓冰,張建麗. 棉織物的免燙整理[J]. 紡織學(xué)報, 2010,31(12):84-88. SONG Huijun, HAN Bing, ZHANG Jianli. Durable press finishing of cotton fabrics [J]. Journal of Textile Research, 2010,31(12):84-88.

[5] 張曉婷,高衛(wèi)東,盧雨正. 織物折皺回復(fù)角與其物理力學(xué)性能的關(guān)系[J]. 紡織學(xué)報, 2008,29(6):29-31. ZHANG Xiaoting, GAO Weidong, LU Yuzheng. Relationship between fabric′s wrinkle recovery angle and its physical and mechanical property[J]. Journal of Textile Research, 2008,29(6):29-31.

[6] 趙立環(huán),張杰. 織物折皺回復(fù)角與其力學(xué)性能指標(biāo)間的關(guān)系[J]. 紡織學(xué)報, 2013,34(10):39-42. ZHAO Lihuan, ZHANG Jie. Relationship between fabric′s wrinkle recovery angle and its mechanical properties[J]. Journal of Textile Research, 2013, 34(10):39-42.

[7] 呂麗華,吳堅,葉方. 織物結(jié)構(gòu)對折皺彈性和硬挺度的影響[J]. 紡織學(xué)報, 2004,25(5):99-100. Lü Lihua, WU Jian, YE Fang. Fabric structure effects on crease elasticity and softness[J]. Journal of Textile Research, 2004,25(5):99-100.

[8] 張曉婷.織物折皺回復(fù)性能的研究[D].上海：東華大學(xué)，2008:17-23. ZHANG Xiaoting.Study on crease recovery of fabric[D]. Shanghai: Donghua University, 2008:17-23.

[9] 馬芹,劉學(xué)鋒. 緊密紡織物服用性能測試與分析[J]. 紡織學(xué)報, 2011,32(3):67-70. MA Qin, LIU Xuefeng. Test and analysis of serviceability of compact-spun-yarn fabrics[J]. Journal of Textile Research, 2011,32(3):67-70.

[10] 張宏偉,李南,黃艷麗,等. 純棉環(huán)錠紗結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與其強(qiáng)力計算方法[J]. 紡織學(xué)報, 2009,30(3):131-135. ZHANG Hongwei, LI Nan, HUANG Yanli, et al. Structural and mechanical properties of pure cotton ring-spun yarn and its strength calculating method[J]. Journal of Textile Research, 2009,30(3):131-135.

[11] ALIAKBAR Merati, HADI Patir. Anisotropy in wrinkle properties of woven fabric[J]. The Journal of the Textile Institute, 2011,102(7):639-646.

Relationship between pure cotton fabric′s wrinkle recovery angle and its organizational structure parameters

YANG Shuhui1， WANG Rui1,2

(1. School of Textiles, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China； 2. Key Laboratory of Advanced Textile Composite, Ministry of Education, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)

In order to optimize the crease property of pure cotton fabric from its weave structure, firstly, fabric′s weave structure parameters were designed and fabrics were woven, then the winkle recovery angles were measured by digital wrinkle-recovery tester. On this basis, the linear regression equations among the fabric′s warp, weft and total wrinkle recovery angles and weave structure parameters were established, which included warp and weft yarn linear density, warp and weft yarn twist, warp density and weft density. The relationship between fabric′s wrinkle recovery angle and weave structure parameters was analyzed. The results indicate that the absolute error of the regression equation between calculated values and measured values about wrinkle recovery angle is smaller than 0.61°, and the regression equation has higher practicability. Warp and weft yarn twist, warp and weft yarn linear density have the greatest impact on fabric′s crease recovery, and hence the fabric′s crease resistance can be improved by increasing the yarn twist and reducing the yarn linear density.

compact spinning; pure cotton fabric; wrinkle recovery angle; weave structure parameter; multiple linear regression

10.13475/j.fzxb.20160404304

2016-04-14

2016-09-05

楊書會(1992—)，女，碩士生。主要研究方向為純棉織物折皺回復(fù)性能。王瑞，通信作者，E-mail：wangrui@tjpu.edu.cn。

TS 101.1

A