紗線捻度對純棉機織物保形性能的影響研究

申美麗 徐伯俊 劉新金 蘇旭中 曹秀明

摘?要：針對純棉機織面料在穿著服用時因受到外力作用易起皺、縮水等問題，通過測試由8組不同紗線織制而成的機織物的抗彎長度、硬挺度、頂破強力、縮水率、拉伸彈性回復(fù)率以及折皺回復(fù)角，并對所有指標(biāo)采用模糊數(shù)學(xué)法進行綜合評價計算，用于判別織物的綜合保形性能。結(jié)果表明：當(dāng)純棉機織物用來做外衣面料時，織物的保形性能隨紗線捻度的增加而增強;當(dāng)純棉機織物用來做內(nèi)衣面料時，隨紗線捻度的增加織物的保形性能先增強后減弱。

關(guān)鍵詞：紗線捻度;純棉織物;保形性能;模糊綜合評價

中圖分類號：TS116

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）06-0047-05

Abstract：Considering that cotton woven fabric is prone to wrinkle and shrink under external force in wearing， the bending length， stiffness， breaking strength， shrinkage rate， tensile elastic recovery rate and crease recovery angle of woven fabrics made by 8 groups of different yarns were tested. The fuzzy mathematics method is used to evaluate and calculate all the indexes， which can be used to judge the comprehensive shape preserving property of the fabric. The experimental results show that in the event that pure cotton woven fabric is used to make outer garment， the shape preserving property of fabric is enhanced with the increase of yarn twist， and in the even that pure cotton woven fabric is used to make underwear， the shape-preserving property of the fabric is strengthened first and then weakened with the increase of yarn twist.

Key words：yarn twist; cotton fabric; shape preservation; fuzzy comprehensive evaluation

純棉機織物以其良好的服用性能和獨特的外觀受到廣大消費者的喜愛，在紡織品交易中占有較大的份額。然而純棉織物在生產(chǎn)制作和穿著服用過程中，經(jīng)常受到各種外力的作用而發(fā)生各種各樣的變形，使服裝的外觀造型走樣，從而嚴(yán)重影響了服裝的外觀[1]。目前，對影響純棉機織物的保形性能的因素主要有：紗線線密度、織物組織結(jié)構(gòu)、纖維原料等方面[2]，用來評價織物保形性能的指標(biāo)有折皺性、懸垂性、硬挺度、尺寸穩(wěn)定性。而對紗線捻度的對純棉機織物的保形性能的影響研究較少，因此本文通過研究紗線的不同捻度對織物保形性能的影響，同時運用模糊數(shù)學(xué)對織物進行模糊綜合評價織物的保形性能，并分析捻度對織物保形性能的影響原因。

1?實?驗

1.1?織物規(guī)格

采用A、B兩組不同捻度的純棉平紋織物來研究紗線捻度織物保形性能的影響，其中A組是線密度為14.76 tex不同捻度的織物，B組是線密度為11.81 tex不同捻度的織物，文中織物均是在相同的條件下采用小樣織機織制而成，其織物規(guī)格見表1。

1.2?測試儀器及方法

織物拉伸彈性回復(fù)性實驗：采用YG026（D）型多功能電子強力儀，參照FZ/T 01034—2008《紡織品織物拉伸彈性試驗方法》進行測試[5]。預(yù)加張力2 N，夾持距離100 mm，定速上升速度100 mm/min，下降速度100 mm/min，定伸長率 5%，10%反復(fù)拉伸次數(shù)5次，上停頓時間1 min，下停頓時間3 min。5次反復(fù)循環(huán)結(jié)束測試試樣長度。試樣長200 mm、寬50 mm，每種織物經(jīng)緯向各5塊，實驗結(jié)果取5塊的平均值。計算方法：

定伸長彈性回復(fù)率/%=L2-L1L2-L0×100（1）

式中：L0為試樣夾持隔距長度，mm;L1為試樣回復(fù)至零位停置3 min后再施加預(yù)加張力時的長度，mm;L2為試樣拉伸定伸長時的長度，mm。

折皺回復(fù)性能：采用YG541E型織物折皺彈性儀，參照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折皺回復(fù)性的測定 回復(fù)角法》進行測試[5]。試樣回復(fù)翼尺寸為20 mm×15 mm，加壓重量為10 N，壓重時間為5 min，回復(fù)時間為5 min，同一樣品經(jīng)緯向不同部位各測5次取平均值。

長形試樣的彎曲性能：YG207 型自動織物硬挺儀，參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》進行測試，經(jīng)緯向各6個試樣，每個試樣的尺寸大小為（25±1）mm×（250±1）mm。經(jīng)緯向均取6塊織物，測試結(jié)果取平均值[5]。

圓形試樣的彎曲性能：Phabrometer織物手感評價系統(tǒng)測試儀，參照美國標(biāo)準(zhǔn)AATCC66，采用Phabrometer織物手感評價系統(tǒng)測試，同一樣品取尺寸100 cm2的圓形試樣3塊。圓形試樣的彎曲性能用硬挺度表示，其值越大越挺括，抗彎曲性能越好[5]。

頂破強力：采用HD026N 型電子織物強力儀，參照GB/T 19978—2005《紡織品 頂破強力測定 鋼球法》進行測試，將面料裁剪成直徑為6 cm的圓形試樣，每種織物取5個試樣，測試結(jié)果取平均值[5]。

縮水率：采用Y（B）096D型全自動織物縮水率儀，參照GB/T 8628—2001《紡織品 測定尺寸變化的試驗中織物試樣和服裝的準(zhǔn)備、標(biāo)記及測量》，GB/T 8629—2001《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》，GB/T8630—2013《紡織品 洗滌和干燥后尺寸變化的測定》進行試驗[5]。試樣尺寸為250 mm×250 mm，分別計算試樣經(jīng)向、緯向的原始尺寸和洗滌干燥后最終尺寸的平均值（精確至1 mm）及尺寸平均值的百分率（精確至0.1%）。

縮水率/%=L0-L1L0×100（2）

式中：L0為試驗前測量的兩個標(biāo)記之間的距離，L1為試驗后測量的兩個標(biāo)記之間的距離，單位均為mm。

2?結(jié)果與分析

織物的保形性能通常是指織物在使用中能保持原有外觀特征、便于使用、易于保養(yǎng)的性能，評價織物保形性能好壞的指標(biāo)一般包括：織物的耐折皺性能、織物的懸垂性、織物的起毛起球性以及織物的尺寸穩(wěn)定性等。紗線捻度對織物保形性能的研究主要從織物抵抗變形的能力和回復(fù)變形的能力兩個方面進行分析?？椢锏挚棺冃蔚哪芰κ侵缚椢锸艿酵饬螽a(chǎn)生變形量的大小及產(chǎn)生變形的難易程度。抵抗變形的能力越強，則織物的保形性能越好，其中抵抗變形能力的指標(biāo)有：抗彎長度、硬挺度、頂破強力、縮水率;回復(fù)變形的能力是指織物產(chǎn)生的變形在一定時間內(nèi)回復(fù)原狀的能力?；貜?fù)變形的能力越強，則織物的保形性能越好?；貜?fù)變形能力的指標(biāo)有定伸長彈性回復(fù)率、急/緩總折皺回復(fù)角[6]。不同紗線捻度的織物保形性能結(jié)果測試見表2。

2.1?抗彎曲性能

從表2抗彎長度結(jié)果可知，A、B兩組織物的經(jīng)緯向抗彎長度值都隨捻度的增加而增大，織物的抗彎曲性能隨捻度的增加而增強。這是因為隨著紗線捻度增大，紗體中纖維的排列更加緊密，纖維之間相互抱和的力度更強，織物中經(jīng)緯交織點處使得紗線不易滑動。且織物中經(jīng)緯向同捻向配置，經(jīng)緯紗交織點接觸面上纖維傾斜方向一致，紗線間產(chǎn)生一定程度的嚙合，使經(jīng)緯紗交織點處切向滑動阻力較大，不易松動，故織物抗彎長度較大，織物的保形性能隨捻度的增加而增強。

從表2硬挺度結(jié)果可知，織物的硬挺度反應(yīng)的是圓形織物的抗彎曲性能，其實驗測試結(jié)果與長形試樣的抗彎曲性能結(jié)果呈現(xiàn)一樣的趨勢，由此可見織物長形試樣和圓形試樣的抗彎曲性能受紗線捻度影響的結(jié)果是一致的，即在一定的捻度范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)脑黾蛹喚€的捻度可以有效地改善織物抵抗彎曲的性能，使得織物的保形性能增加。

2.2?頂破強力

從表2頂破強力結(jié)果可知，A、B兩組織物的頂破強力先是隨著紗線捻度的增加而增加，且增加量有所減小，增加趨勢趨于緩慢，當(dāng)捻度增大到420再增大捻度強力有所減小。由捻度對織物拉伸彈性回復(fù)的影響可知，織物的頂破強力與織物的拉伸結(jié)果相似，兩者有著密切的關(guān)系，隨著織物經(jīng)緯向拉伸彈性回復(fù)率的的增加，織物的頂破強力也相應(yīng)的增加。由此可知紗線捻度對織物頂破強力影響也非常顯著。頂破強力的大小又是體現(xiàn)織物抵抗變形的衡量指標(biāo)，頂破強力越大，織物的保形性能越好。即當(dāng)捻度在360～420時，隨捻度的增加織物的保形性能增強;在420～460時織物的保形性能有減弱的趨勢。

2.3?縮水性能

由表2縮水率結(jié)果可知，A、B兩組織物的縮水率均隨紗線捻度的增加而增加，且織物經(jīng)向縮水率遠大于緯向。這是因為隨著紗線捻度的增加，纖維之間的抱和程度越好，紗線的結(jié)構(gòu)更加緊密[7]。越是緊密的紗線所織成的織物在水洗時紗線中纖維的膨脹會越大，從而使紗線的膨脹更大，織物中經(jīng)緯向紗線的屈曲波高會相應(yīng)的增大，紗線在屈曲狀態(tài)下的長度會縮短，從而使得織物也收縮，織物的縮水率會變大。由于織物的縮水率值的大小和織物的保形性能成相反的關(guān)系，即隨著紗線捻度的增大，織物的保形性能減弱。

2.4?拉伸彈性回復(fù)性能

從表2拉伸彈性結(jié)果可知，織物定伸長為5%和10%的拉伸彈性回復(fù)率均隨著紗線捻度的增加先增大后減小，且定伸長為5%的彈性回復(fù)率遠大于定伸長為10%的彈性回復(fù)率。在一定的捻度范圍內(nèi)紗線捻度的增加紗線的彈性回復(fù)率有所增大，從而使得織物的彈性回復(fù)率也有所增加。當(dāng)紗線捻度達到一定值再增加時，過大的捻度會使的紗線中纖維的產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)變形，塑性變形增加纖維間被束縛的非常緊密，纖維間的相對滑移較小，當(dāng)外力去除后，纖維間做相對移動而回復(fù)的程度降低，織物的拉伸回復(fù)性能反而會變差。因為織物拉伸回復(fù)性能越好織物的保形性能越好，所以織物的保形性能隨紗線捻度的增加先增強后減弱。

2.5?折皺回復(fù)性能

從表2急彈性回復(fù)角結(jié)果可知，隨紗線的捻度越大，織物的折皺回復(fù)角越大，織物的抗折皺回復(fù)性能越好。在捻度較低時隨紗線捻度的增加織物折皺回復(fù)角增加的量較大，當(dāng)捻度較大時，織物折皺回復(fù)角增加的量逐漸減小。這是因為當(dāng)紗線的捻度較低時，紗線中的纖維松散，當(dāng)受到外力作用時，紗線中的纖維容易發(fā)生較大的滑移，而且這種滑移大多不能再回復(fù)，而使織物的表面形成折皺。隨著紗線捻度適當(dāng)?shù)脑黾?，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。由織物的抗折皺回復(fù)角越大，織物的保性能越好可知，在一定的捻度范圍內(nèi)織物的保形性能隨紗線捻度的增加而增強。

3?不同紗線捻度機織物保形性能模糊綜合評價

要對不同紗線捻度的純棉織物保形性能進行模糊綜合評價，首先要確定評判矩陣。目前在紡織行業(yè)中，評判矩陣的確定最常用的3種方法是模糊概率法、隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)換計算法、測試值經(jīng)規(guī)格化或標(biāo)準(zhǔn)化后直接代入法[8-9]。本文采用測試值經(jīng)規(guī)格化或標(biāo)準(zhǔn)化后直接代入法，不同紗線捻度純棉機織物的各項保形性能指標(biāo)測試如表2所示。

由于評價織物的各個指標(biāo)的單位不同，數(shù)量級也有一定的差異性，如果對上述的原始數(shù)據(jù)直接進行計算和分析，可能會使某些指標(biāo)作用顯示有一定偏差，因此為了避免不同指標(biāo)的單位不同，數(shù)量級不同對評判結(jié)果造成影響，先對織物各性能的測試結(jié)果進行歸一化[10]。此處采用極差規(guī)格化的方法進行。極差標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

在棉織物的保形性能評價指標(biāo)中織物的頂破強力、急/緩彈性折皺回復(fù)角、彈性回復(fù)率均是值越大越好，采用式（1）計算，而織物縮水率是越小越好，采用式（2）計算。不同用途的服裝對布料的抗彎長度、硬挺度的要求不同，當(dāng)做外衣面料時要求外形挺括，抗彎長度、硬挺度其值越大越優(yōu)。此處外衣是指穿在人身體最外面的衣服，也稱其為外罩、外套。外衣有時候也具有一定的身份象征，比如制服等等。通常的外衣有西裝外衣、牛仔外衣、罩衫外衣、風(fēng)衣、夾克、鋪棉外衣等形式，有棉、皮、羊毛、單寧布、羽絨等材質(zhì);當(dāng)做內(nèi)衣使用時要求柔軟貼身，抗彎長度、硬挺度越小越優(yōu)。因此，此處分別對不同紗線結(jié)構(gòu)純棉織物的保形性能進行評價。此處內(nèi)衣是指貼身穿的衣物，包括背心、汗衫、短褲、抹胸、胸罩等，通常是直接接觸皮膚的服裝。

3.1?外衣面料的綜合評判

3.1.1?評判矩陣的確定

不同紗線捻度的純棉機織物被用作外衣時，抗彎長度、硬挺度的值越大越好，織物的保形性能綜合評價如下。將表2中的實驗數(shù)據(jù)經(jīng)過式（3）和式（4）規(guī)格化處理后等到評判矩陣R1。

3.1.2?權(quán)重系數(shù)的確定

其次是權(quán)重向量的確定，權(quán)重系數(shù)的確定有很多方法，通常有經(jīng)驗方法、多因素統(tǒng)計法、分類中心值法、離差最大化法等。本文采用離差最大化法計算織物各種指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，計算公式為：

式中：Aj表示第j個織物指標(biāo)的得權(quán)重系數(shù)。各種指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)總和為1，Aj向量屬于歸一化的向量[11]。將向量R中的織物各項指標(biāo)規(guī)格化處理后的值代入式（3）進行計算，得到各種指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的矩陣A1為：

3.1.3?評判結(jié)果B1的計算

模糊數(shù)學(xué)中常用的綜合評判函數(shù)有幾何平均型、加權(quán)平均型、單因素決定型、主因素突出型，與歸一化權(quán)向量對應(yīng)的評判函數(shù)為前項，即加權(quán)平均型和幾何平均型，本文采用加權(quán)平均型函數(shù)來綜合評判函數(shù)，得到最終評判結(jié)果B1為：

B1=0.278 50.501 50.590 50.655 60.263 30.514 50.611 20.637 8A1A2A3A4B1B2B3B4

當(dāng)純棉織物被用做外衣時，由綜合評判結(jié)果B1可知，A、B兩組織物綜合評判結(jié)果值為A4>A3>A2>A1、B4>B3>B2>B1，織物的綜合評判值隨捻度的增加而增加，隨紗線捻度的增加織物的保形性能的增強。由A、B兩組織物中相鄰兩織物的綜合評判值可知，隨著織物中紗線捻度的增大，織物的綜合評判值先是以較大的幅度增加而后趨于緩慢，這說明紗線捻度較小時，增加紗線的捻度，織物的保形性能改善的會比較明顯，當(dāng)紗線捻度達到一定大時，再增加紗線捻度，織物的保形性能可能不會太顯著。即在一定的捻度范圍內(nèi)可以通過改變紗線的捻度來提高織物的保形性能。

3.2?內(nèi)衣面料的綜合評判

當(dāng)不同紗線捻度的純棉機織物被用做內(nèi)衣面料時，抗彎長度、硬挺度為值越小越好，按前面的步驟進行求解，求得評判矩陣R2、權(quán)重向量A2和最終的評判結(jié)果B2，織物的保形性能綜合評價如下：

當(dāng)純棉織物被用做內(nèi)衣面料時，由綜合評判結(jié)果B2可知，A、B兩組織物綜合評判結(jié)果值為A2>A3>A4>A1、B2>B3>B4>B1，由此可知隨紗線捻度的增加織物保形性能的綜合評判值先增大后減小，當(dāng)紗線的捻系數(shù)為390時織物的綜合評判值達到最大，即織物的綜合保形性能達到最優(yōu)。這是因為當(dāng)純棉織物被用做內(nèi)衣時，織物要求柔軟舒適，紗線的捻度不宜過大;但同時也要有一定的形狀保持能力，即紗線捻度又不能過小，因此可以適當(dāng)?shù)脑龃蠹喚€的捻度來提高織物的保形性能，使內(nèi)衣織物既有服用的舒適性又能擁有良好的形狀保持性能。

4?結(jié)?論

通過紗線捻度對純棉機織物保性能的影響研究，得出了以下結(jié)論：隨紗線捻度的增加，織物的拉伸回復(fù)性能和織物的頂破性能均先變強后減弱的趨勢，織物保形性能先增強后減弱;隨紗線捻度的增加織物的抗折皺回復(fù)性能、抵抗彎曲變形的性能均增強，織物的保形性能越好;隨紗線捻度的增加，織物的抵抗縮水的變形能力逐漸變?nèi)?，織物的保形性能減弱。當(dāng)織物做外衣面料時，織物的綜合性保形性能隨紗線捻度的增加而增強;織物做內(nèi)衣面料時，隨紗線捻度的增加織物的綜合性保形性能先增強后減弱。

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