仿針織牛仔面料的開發(fā)及性能評(píng)價(jià)

蔣志青， 馬延濤， 郭 亞， 馬建偉， 陳韶娟

(1. 青島大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 山東 青島 266071； 2. 山東如意紡織有限公司， 山東 德州 251500)

盡管牛仔布的出現(xiàn)始于150多年前，但至今仍受到廣大消費(fèi)者的喜愛，并在服裝市場(chǎng)中占有重要的地位。隨著人們生活水平的提高，牛仔布在傳統(tǒng)生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)上衍生出多種類型的面料，如為改善牛仔面料的手感和彈性，開發(fā)了針織牛仔面料[1]，但是，針織牛仔面料與傳統(tǒng)的牛仔面料在風(fēng)格上相距甚遠(yuǎn)，且尺寸穩(wěn)定性和耐磨性都無法與傳統(tǒng)牛仔面料相比。為此近年來以機(jī)織技術(shù)為基礎(chǔ)，吸取針織牛仔面料優(yōu)勢(shì)，開發(fā)出一種更有市場(chǎng)潛力的牛仔面料——仿針織牛仔面料[2]。

為使牛仔面料兼具針織牛仔面料的彈性和傳統(tǒng)牛仔面料的耐磨性、尺寸穩(wěn)定性，致力于獲得性能更佳的仿針織牛仔面料，本文從原料的選擇入手，搭配不同原料成分的紗線，彈力紗與非彈力紗交織，織物在彈力紗的作用下產(chǎn)生較大的縮率，呈現(xiàn)針織面料效果。以面密度相同的針織牛仔面料、純棉機(jī)織牛仔面料、棉/氨綸包芯紗(簡(jiǎn)稱棉彈)機(jī)織牛仔面料和滌綸/氨綸包芯紗(簡(jiǎn)稱滌彈)機(jī)織牛仔面料為對(duì)比，對(duì)仿針織牛仔面料的力學(xué)性能和織物風(fēng)格進(jìn)行了較為全面的分析和評(píng)價(jià)。仿針織牛仔面料的織造利用的是傳統(tǒng)牛仔面料的機(jī)織生產(chǎn)技術(shù)，這使仿針織牛仔面料保留了機(jī)織牛仔面料挺括、保型性好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，紗線、織物組織的選擇以及縮率的控制賦予了面料較大的彈性和透氣性，使之具有針織物的手感。

1 仿針織牛仔面料的開發(fā)

1.1 紗線選擇

彈力牛仔織物緯紗常選用氨綸包芯紗，其彈性好，但強(qiáng)力較低，滌綸長(zhǎng)絲/氨綸包芯紗則兼具彈性與強(qiáng)力。仿針織牛仔面料屬于中低彈性織物。為便于控制幅寬以及獲得彈性手感，面料需具有一定彈性；但考慮到織造、染色過程，其彈性不能過大，故緯紗采用滌綸長(zhǎng)絲/氨綸包芯紗，經(jīng)紗采用精梳純棉紗，彈力紗和非彈力紗結(jié)合織造。仿針織牛仔面料的有關(guān)特性由包芯紗的特性決定，收縮率也受包芯紗性能影響。

考慮各方面因素，確定純棉紗線密度為36 tex，滌綸長(zhǎng)絲/氨綸包芯紗線密度為16.6 tex/4.4 tex。確定其經(jīng)紗織造縮率為11%，緯紗織造縮率為5%～7%。

1.2 織物組織設(shè)計(jì)

圖1 復(fù)合右斜紋組織圖Fig.1 Composite right-hand weave

1.3 生產(chǎn)工藝

1.3.1球經(jīng)整經(jīng)

球經(jīng)是染色前的準(zhǔn)備工序，其工序特別是對(duì)經(jīng)紗張力的控制會(huì)直接影響到染色的質(zhì)量和整經(jīng)的順利進(jìn)行。選用928球經(jīng)機(jī)(美國西點(diǎn)公司)，設(shè)置球經(jīng)車速為150 m/min，球經(jīng)根數(shù)為350，球經(jīng)軸長(zhǎng)度為500 m，單紗行走張力為25～35 cN。

1.3.2束狀染色

束狀染色是指將球經(jīng)工序制成的12支繩狀紗球，同時(shí)在染色機(jī)(美國莫里森公司)中進(jìn)行染色，然后將染色經(jīng)紗進(jìn)行再次分經(jīng)做成分經(jīng)軸，最后在漿紗機(jī)上漿，制成漿軸供織造使用[3]。

采用靛藍(lán)染色工藝，控制染色參數(shù)為：靛藍(lán)流量83.3 g/L，保險(xiǎn)粉流量83.3 g/L，pH值11.5～11.6。

1.3.3漿紗工藝

漿紗質(zhì)量是保證織造過程能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。對(duì)于精梳純棉紗，其強(qiáng)力己滿足織造要求，但其毛羽較長(zhǎng)，若控制不當(dāng)，易形成“三跳”疵點(diǎn)，因此漿紗采用先重后輕的工藝，重被覆，兼滲透[4]。

調(diào)漿配方選用木薯淀粉100%、聚乙烯醇(PVA1988) 13.5%，漿液含固量為9.5%～10%。漿槽溫度設(shè)置為95 ℃以上，滲透壓力為0.4 MPa，被覆壓力為0.21～0.22 MPa，繞紗張力為0.3 MPa。最終產(chǎn)品上漿率為7%～8%。

1.3.4織造工藝

1.3.5后整理

仿針織牛仔面料的后整理工藝流程為：坯檢→燒毛→退漿→絲光→水洗→定型→整緯→預(yù)縮→成檢→打卷，由燒毛開始在整理線上經(jīng)過一系列處理后，最后檢驗(yàn)、包裝入庫。工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮到精梳棉毛羽較少，可降低火口火焰溫度，適當(dāng)將火口調(diào)小，采用正面燒毛。

后整理過程設(shè)置織物幅寬為135 cm，面密度為276 g/m2，拉斜控制在±3 cm以內(nèi)，預(yù)縮率為14.5%，機(jī)器車速為45 m/min。采用二正一反燒毛工藝。2次退漿：第1次退漿，雙漿槽含0.01 kg/L退漿酶，溫度≥85 ℃；第2次退漿，雙漿槽清水溫度為40 ℃。

2 物理性能測(cè)試

2.1 測(cè)試樣品及儀器

測(cè)試的樣品名稱及規(guī)格見表1。

為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)樣品均保持平整，無污漬。試樣規(guī)格統(tǒng)一為200 mm×200 mm, 并在溫度為(20±2) ℃、相對(duì)濕度為(65±2)%的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下預(yù)調(diào)濕48 h后進(jìn)行測(cè)試[5-6]。

參照GB/T 3923.2—2013《紡織品 織物拉伸性能 第2部分：斷裂強(qiáng)力的測(cè)定》，采用YG028PC型多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)(溫州百恩儀器有限公司)測(cè)試5種牛仔面料的拉伸斷裂強(qiáng)力。

參照GB/T 3917.1—1997《紡織品 織物撕破性能 第1部分：撕破強(qiáng)力的測(cè)定》，利用YG(B)033 A型織物撕裂儀(溫州際高檢測(cè)儀器有限公司)測(cè)試5種牛仔面料的撕破強(qiáng)力。

參照GB/T 14575—2009《紡織品 色牢度試驗(yàn) 綜合色牢度》，采用YB571B型色牢度測(cè)試儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)測(cè)試5種牛仔面料的色牢度。

表1 試樣名稱及規(guī)格Tab.1 Sample names and specifications

2.2 測(cè)試結(jié)果分析

5種牛仔面料基本力學(xué)性能和摩擦色牢度測(cè)試數(shù)據(jù)見表2?？梢姡悍箩樋椗Ｗ忻媪系臄嗔褟?qiáng)力和撕破強(qiáng)力相對(duì)很高，僅次于滌彈機(jī)織牛仔面料；純棉機(jī)織牛仔面料和針織牛仔面料的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力都比較低；純棉機(jī)織牛仔面料的摩擦色牢度最好，而仿針織牛仔面料的摩擦色牢度相對(duì)較差。

表2 織物基本力學(xué)性能和摩擦色牢度測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test results of basic mechanical properties and color fastness of fabrics

3 織物風(fēng)格

川端織物風(fēng)格評(píng)價(jià)系統(tǒng)(KES-F)的測(cè)試原理主要基于織物風(fēng)格是其本身所具有的力學(xué)性能作用于人的感官所產(chǎn)生的效應(yīng)，共可測(cè)試?yán)?FB1)、剪切(FB1)、彎曲(FB2)、壓縮(FB3)、表面摩擦(FB4)等16項(xiàng)物理指標(biāo)[7-8]。

仿針織牛仔面料及其對(duì)照樣品在低負(fù)荷下的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見表3。

3.1 織物拉伸性能

低應(yīng)力下的拉伸性能主要是指織物在低拉伸應(yīng)力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力-應(yīng)變性能，反映了織物在生產(chǎn)、縫紉加工及使用中常規(guī)受力時(shí)織物的變形特性。KES-F拉伸性能測(cè)試主要測(cè)評(píng)了織物的伸長(zhǎng)變形與拉伸回復(fù)能力[9]。拉伸線性度反映織物的柔軟感，其值越小，織物越柔軟。拉伸比功反映織物的變形抵抗能力，其值越大，織物越堅(jiān)牢，易變形。拉伸功回復(fù)率反映織物的拉伸彈性回復(fù)性能，該值越大，織物拉伸彈性越好。

從表3可看出，在低負(fù)荷條件下，除針織牛仔面料外，其他4種織物緯向比經(jīng)向的拉伸線性度小，緯向較柔軟，仿針織牛仔面料的拉伸線性度最小，針織牛仔面料的拉伸線性度最大，說明仿針織牛仔面料柔軟性最好，針織牛仔面料柔軟性相比最差；其他3種機(jī)織對(duì)比面料拉伸線性度差異不大，柔軟度相仿。純棉機(jī)織牛仔面料的拉伸比功最小，說明該面料在較小應(yīng)力的作用下，抵抗變形的能力最好，而針織牛仔面料的拉伸比功最大，易變形。5種織物的拉伸功回復(fù)率差異不大，拉伸彈性較好，滌彈機(jī)織牛仔面料拉伸彈性最好。

表3 試樣在低負(fù)荷下的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果Tab.3 Test results of mechanical properties of fabrics under low load

注：拉伸比功單位為cN·cm2；拉伸功回復(fù)率單位為%；0.5°剪切滯后量單位為cN/cm； 5°剪切滯后量單位為cN/cm；彎曲剛度單位為cN·cm2/cm；彎曲滯后矩單位為cN/(cm·cm)；壓縮比功單位為cN·cm/cm；壓縮功回復(fù)率單位為%；表面粗糙度單位為μm。

3.2 織物剪切性能

織物受到自身平面內(nèi)的力或力矩作用時(shí)，經(jīng)緯紗的交織角度發(fā)生變化，矩形的試樣將變成四邊形，這種變形稱為剪切變形?？椢锏募羟凶冃螌⒂绊懙狡渥鳛槊媪铣尚螘r(shí)的曲面造型[10]。

剪切剛度表示織物抗剪切變形的能力，其值越大，表明織物的活絡(luò)性越差[11]。0.5°剪切滯后量和5°剪切滯后量均反映受剪切變形時(shí)的黏性大小，即剪切彈性變形的大小，二者數(shù)值越小，表明剪切變形后的回復(fù)能力越好，反之，回復(fù)能力越差。

從表3可看出，針織牛仔面料的剪切剛度最大，織物活絡(luò)性最差。仿針織牛仔面料和純棉機(jī)織牛仔面料的剪切剛度較小，織物活絡(luò)性相對(duì)較好。棉彈機(jī)織牛仔面料、滌彈機(jī)織牛仔面料和針織牛仔面料的0.5°剪切滯后量和5°剪切滯后量均較大，剪切變形之后的回復(fù)能力較差，而仿針織牛仔面料和純棉機(jī)織牛仔面料相對(duì)來說，剪切變形后的回復(fù)性較好。

3.3 織物彎曲性能

織物受到與自身平面垂直的力或力矩作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲變形?？椢锏膹澢阅芘c織物的剛?cè)嵝杂嘘P(guān)。彎曲剛度表示織物抗彎曲變形能力，其值越大，表示織物硬挺度越好。彎曲滯后矩表示織物彎曲變形中的黏性大小，其值越大，織物受力彎曲變形后回復(fù)能力越差，彎曲彈性越差，保型性越差。

從表3可看出，仿針織牛仔面料、棉彈機(jī)織牛仔面料和針織牛仔面料的彎曲剛度較大，硬挺度較好。滌彈機(jī)織牛仔面料的經(jīng)向彎曲剛度為負(fù)值，表明織物經(jīng)向在曲率為-0.5～1.5之間的彎曲剛度大于曲率為0.5～1.5之間的彎曲剛度；該織物的彎曲滯后矩最高，彎曲彈性差，保型性差。純棉機(jī)織牛仔面料的彎曲剛度和彎曲滯后矩都較小，織物硬挺度較小，身骨柔軟，保型性好。

3.4 織物壓縮性能

織物在厚度方向的壓縮性能與手感風(fēng)格中的蓬松豐滿度、表面的滑糯性有關(guān)。壓縮線性度表示織物壓縮曲線的屈曲程度。壓縮比功是指壓縮時(shí)外力對(duì)單位面積試樣所做的功，壓縮比功越大，織物越蓬松。壓縮功回復(fù)率表示織物壓縮彈性回復(fù)性能，反映了織物的豐滿感，壓縮回復(fù)率越大，織物越豐滿。

從表3可看出，5種織物的壓縮線性度相差不大，其中最大的是仿針織牛仔面料。壓縮比功最大的是棉彈機(jī)織牛仔面料，該織物最蓬松，但其壓縮功回復(fù)率小，織物回復(fù)能力較弱；壓縮比功最小的是純棉機(jī)織牛仔面料，蓬松性較差，但是該織物壓縮功回復(fù)率最高，織物的回復(fù)能力強(qiáng)，織物豐滿。

3.5 織物表面摩擦性能

織物手感中的滑、糯、爽、糙與織物表面的摩擦性能有關(guān)，采用KES-F織物風(fēng)格儀測(cè)試織物的摩擦性能主要是測(cè)量動(dòng)摩擦平均因數(shù)、摩擦因數(shù)平均偏差、表面粗糙度這3個(gè)指標(biāo)。動(dòng)摩擦平均因數(shù)反映織物的光滑、粗濕感[12]。摩擦因數(shù)平均偏差反映織物的脆爽、勻整性，其數(shù)值越小織物表面摩擦性能越好。表面粗糙度反映織物表面的平整性，數(shù)值越小，織物表面越光滑，反之，越粗糙。

通過秩位法綜合動(dòng)摩擦平均因數(shù)和織物表面粗糙度2個(gè)因素，得到的織物粗糙程度順序?yàn)椋好迯棛C(jī)織牛仔面料>針織牛仔面料>仿針織牛仔面料>純棉機(jī)織牛仔面料>滌彈機(jī)織牛仔面料。從表3還可看出，仿針織牛仔面料的摩擦因數(shù)平均偏差最小，織物表面勻整，純棉機(jī)織牛仔面料的摩擦因數(shù)平均偏差最大，織物表面勻整性差。

4 結(jié) 論

仿針織牛仔面料的研究開發(fā)是建立在對(duì)市場(chǎng)需求和牛仔服裝發(fā)展趨勢(shì)的充分調(diào)查和反復(fù)論證的基礎(chǔ)上的。本文注重結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)仿針織牛仔面料各工序工藝技術(shù)進(jìn)行了較為深入的探討，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試和基于KES-F系統(tǒng)的織物風(fēng)格評(píng)價(jià)，得到如下結(jié)論。

2)仿針織牛仔面料力學(xué)性能良好，經(jīng)向拉伸斷裂強(qiáng)力高達(dá)685 N，緯向高達(dá)486 N；經(jīng)向撕破強(qiáng)力達(dá)到59 N，緯向高于64 N，力學(xué)性能優(yōu)于針織牛仔面料，僅次于滌彈機(jī)織牛仔面料。

3)純棉機(jī)織牛仔面料的保型性、活絡(luò)性較好，但蓬松性和表面勻整性差；棉彈機(jī)織牛仔面料柔軟度一般，硬挺度較好，剪切和壓縮變形回復(fù)性能差，且織物表面粗糙；滌彈機(jī)織牛仔面料表面平滑，拉伸、壓縮彈性較好，但彎曲彈性和剪切變形回復(fù)性能差；針織牛仔面料彈性好，但織物易變形，活絡(luò)性差，表面較粗糙。相對(duì)于其他4種牛仔面料，仿針織牛仔面料手感柔軟，彈性較好，不易變形；活絡(luò)性好，剪切變形后回復(fù)性較好，但彎曲變形回復(fù)性能一般；較蓬松、豐滿；表面勻整。仿針織牛仔面料作為一種新型的牛仔面料，兼具了針織牛仔面料的柔軟貼身、彈性好和機(jī)織牛仔面料質(zhì)量穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了針織牛仔面料和機(jī)織牛仔面料相應(yīng)的缺點(diǎn)。在風(fēng)格上，既具有機(jī)織牛仔面料粗獷挺擴(kuò)等風(fēng)格，又具有針織牛仔面料的舒適透氣風(fēng)格，發(fā)展前景十分廣闊。

[1] 郭宇微. 針織牛仔面料生產(chǎn)工藝與服用性能研究[D]. 無錫：江南大學(xué), 2008: 1-4.

GUO Yuwei. Study on the knitting process and wearability of knitted denim fabric [D]. Wuxi：Jiangnan University, 2008: 1-4.

[2] 呂治家, 李德朝. 緯二重仿針織牛仔面料的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)[J]. 棉紡織技術(shù), 2015, 43(11): 43-46.

Lü Zhijia, LI Dezhao. Design and production of double weft knitting-like jean fabric[J]. Cotton Textile Technology, 2015, 43(11): 43-46.

[3] 陳瑤. 球經(jīng)機(jī)控制系統(tǒng)的研究 [D]. 上海：上海交通大學(xué), 2006: 2-4.

CHEN Yao. Research on control system of ball warp machine [D].Shanghai：Shanghai Jiaotong University, 2006: 2-4.

[4] 李永鋒, 歐天豪, 李開玲. 純棉薄型靛藍(lán)牛仔布漿染工藝[J]. 棉紡織技術(shù), 1999, 27(2): 45-46.

LI Yongfeng,OU Tianhao, LI Kailing. Dyeing process of pure cotton light denim fabric[J]. Cotton Textile Technology,1999, 27(2): 45-46.

[5] ROMBALDONI F, MONTARSOLO A, MAZZUCHETTI G. KES-F characterization and hand evaluation of oxygen plasma-treated wool fabrics dyed at temperature below the boil [J]. Textile Research Journal, 2010, 80(14): 1412-1421.

[6] 周玲,傅佳佳,王鴻博,等.滌/棉/竹漿纖維混色混紡仿毛織物風(fēng)格評(píng)價(jià)[J].紡織學(xué)報(bào),2016,37(5):51-55.

ZHOU Ling, FU Jiajia, WANG Hongbo, et al. Evaluation on style of polyester/cotton/bamboo pulp fiber blended and color mixtured wool-like fabrics [J]. Journal of Textile Research,2016,37(5):51-55.

[7] 荊妙蕾, 孫晶. 幾種織物風(fēng)格和服用性能的灰色近優(yōu)評(píng)價(jià) [J]. 棉紡織技術(shù), 2015, 43(8): 72-76.

JING Miaolei,SUN Jing. Grey premium evaluation of several kinds of fabric style and wearability[J]. Cotton Textile Technology, 2015, 43(8): 72-76.

[8] 史春麗, 繆旭紅, 劉偉峰,等. 滌綸經(jīng)編短絨仿棉織物與棉機(jī)織物性能對(duì)比 [J]. 棉紡織技術(shù), 2014, 42(8): 5-8.

SHI Chunli, MIAO Xuhong, LIU Weifeng,et al. Property contrast between polyester warp-knitting short pile cotton-like fabric and cotton woven fabric[J]. Cotton Textile Technology, 2014, 42(8): 5-8.

[9] YANG R H, KAN C W, WONG W Y, et al. Comparative study of cellulase treatment on low stress mechanical properties of cotton denim fabric made by torque-free ring spun yarn [J]. Fibers and Polymers, 2013, 14(4): 669-675.

[10] 王美芹, 張帆, 孫宏,等. 基于KES系統(tǒng)的再生絲麻纖維紗與毛/滌混紡紗交織精紡面料風(fēng)格分析[J]. 毛紡科技, 2016, 44(7): 8-11.

WANG Meiqin, ZHANG Fan, SUN Hong,et al. Style analysis of regenerated silk hemp fiber worsted fabric[J]. Wool Textile Journal, 2016, 44(7): 8-11.

[11] BAIG G A, CARR C M. Kawabata evaluation of PLA-knitted fabric washed with various laundering formulations [J]. The Journal of The Textile Institute, 2015, 106(2): 111-118.

[12] 周建萍, 陳晟. KES織物風(fēng)格儀測(cè)試指標(biāo)的分析及應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代紡織技術(shù), 2005, 14(6): 37-40.

ZHOU Jianping, CHEN Sheng. Analysis and application of testing index of KES fabric style instrument[J]. Advanced Textile Technology, 2005, 14(6): 37-40.