無縫格狀防羽絨面料一次成形生產(chǎn)實踐*

鄭駱平 馬顏雪 李毓陵 任文芳

1. 上海非意規(guī)劃建筑設計事務所，上海 200083；2. 東華大學紡織學院，上海 201620

羽絨制品因隔熱保暖性能優(yōu)良，以及輕質(zhì)、柔軟、高蓬松等特性，成為了人們御寒保暖物品的首選[1]。常見的羽絨制品一般由上下兩層高密機織面料和內(nèi)部填充物(主要為羽絨纖維絮料)組成，且羽絨制品的加工常采用絎縫工藝，通過將上下兩層面料縫制成一定尺寸的雙層夾片式結(jié)構(gòu)，以防羽絨集合體尺寸過大即羽絨堆積簇團影響產(chǎn)品的保暖性能[2]。圖1所示為常見管狀或格狀的填充腔體，其可使羽絨較均勻地分布其中[3-4]。

羽絨制品的保暖性一方面與羽絨本身的品質(zhì)及羽絨制品所用面料的質(zhì)量有關[5-6]，另一方面還與羽絨制品的填充密度、空間分割、絎縫數(shù)量及形式等有關[7-8]。

圖1 填充腔體形狀

目前，有關羽絨制品的研究除了保暖性外，羽絨填充物在腔體內(nèi)的竄動也備受關注。羽絨制品經(jīng)長期的使用或洗滌后，填充物易出現(xiàn)偏移或游動，受外力擠壓后常出現(xiàn)簇團，這些都會造成羽絨分布不勻，既影響美觀又降低保暖性。當前，主要的解決方案是通過縫紉將管狀腔體分成多個連續(xù)的格狀腔體，減小單個填充腔體的尺寸[9]。絎縫工藝盡管操作簡單，結(jié)構(gòu)變化方便，但縫紉人工成本高，縫紉針孔處易出現(xiàn)鉆絨現(xiàn)象，影響羽絨制品質(zhì)量[10]。針對縫紉針孔鉆絨問題，有研究提出了在基布上覆膜，或在高密織物的縫紉針孔處涂層[11]，或在羽絨制品里層增添防絨布[12]等方法，但這些都會影響防羽絨面料的耐洗滌性、手感和舒適性，且加工工序和成本增加，生產(chǎn)效率降低。

一次成形的整體織造能夠?qū)崿F(xiàn)真正的無縫，解決縫紉針孔處出現(xiàn)鉆絨問題。無縫的雙層結(jié)構(gòu)機織物是具有表、里經(jīng)兩個系統(tǒng)的經(jīng)紗采用多種接結(jié)方式分別與表、里緯兩個系統(tǒng)的緯紗交織而形成的織物[13]。已有專利和文獻探究了這種雙層夾片式無縫結(jié)構(gòu)的設計[14-17]，但主要是有關管狀填充腔體的織造，對格狀防羽絨織物的開發(fā)涉及較少，尤其是一次成形的無縫織造技術在實際生產(chǎn)中存在的問題及面料的基本性能、防鉆絨性能等還有待進一步驗證。

本文將基于終端產(chǎn)品的尺寸規(guī)格、使用需求及后續(xù)的充絨方式等信息，采用一次成形織造技術，開發(fā)具有格狀填充腔體的無縫防羽絨面料，并總結(jié)生產(chǎn)實踐要點。

1 樣品尺寸設計

本文以開發(fā)家居羽絨制品用一次成形的格狀無縫防羽絨面料為例，結(jié)合實際終端產(chǎn)品的尺寸規(guī)格和結(jié)構(gòu)，設計了9×9格狀織物，每個格子的設計尺寸為27.6 cm×27.6 cm，但綜合考慮織造和后整理工藝的縮率，格子織造尺寸為28.6 cm×29.8 cm。與絎縫的格狀防羽絨面料不同，本文設計的格子是半封閉式的，如圖2所示，以確保后續(xù)的充絨及羽絨的均勻分布。圖2中實線A和實線C均為交織線，虛線B為充絨通道，其中l(wèi)B=4.5 cm，lA=25.3 cm，lC=28.6 cm。

圖2 格狀外觀設計

2 組織結(jié)構(gòu)設計

如圖2所示，一個格狀結(jié)構(gòu)中，A和C是雙層接結(jié)形成的交織線。A處采用表層織造，里層經(jīng)紗提起和表緯交織的下接上接結(jié)法；C處采用里層織造，表經(jīng)下降和里層緯紗交織的上接下接結(jié)法；B處采用雙層管狀組織，以形成不交織的充絨管道?？椢锉怼⒗飳泳捎闷郊y組織，兩層的經(jīng)緯紗排列比均為1 ∶1。

由于A處上下兩層紗線交織，B處上下兩層紗線不交織，故兩者相應的橫向可分為填充腔體區(qū)(即充絨通道B對應的位置)和非填充腔體區(qū)(即交織線A對應的位置)。充絨通道延伸至布邊，使用2根絞邊將充絨口封住。充絨時裁去絞邊，多余部分可用于包邊。為保證不同區(qū)域的布邊平整，并對緯紗有更好的握持作用，非填充腔體區(qū)對應的布邊采用4/4變化重平組織，填充腔體區(qū)對應的布邊采用以1/1平紋為基礎組織的雙層組織。

3 織造工藝

3.1 原料的選擇

雙層結(jié)構(gòu)織物的織造過程中，經(jīng)紗摩擦次數(shù)較多，磨損較嚴重，故選用耐磨性較好的滌綸長絲(3.89 tex/144 f，即35 D/144 f)作為經(jīng)紗，經(jīng)密為1 338.6根/(10.0 cm)，精梳環(huán)錠紡棉紗(7.29 tex)作為緯紗，緯密為1 212.6根/(10.0 cm)。

3.2 上機織造

雙層結(jié)構(gòu)織物的經(jīng)緯紗密度較大且經(jīng)紗較細，故采用了高密綜絲，且為了減少織造時經(jīng)紗與綜絲的摩擦次數(shù)，穿綜采用飛穿法。此外，為減少經(jīng)紗與鋼筘的摩擦次數(shù)，減小了筘號，穿筘時地經(jīng)紗和邊經(jīng)紗均為每筘8入?？椩旃に噮?shù)詳見表1，上機圖見圖3。

表1 織造工藝參數(shù)設計

圖3 織物上機圖

3.3 織造生產(chǎn)要點

3.3.1 整經(jīng)工序

采用分批整經(jīng)的方法。由于雙層結(jié)構(gòu)織物的經(jīng)紗密度大、總經(jīng)根數(shù)多，若整經(jīng)速度過快則易造成絲條斷頭增加和退繞不良，因此整經(jīng)時車速需控制在300 r/min以內(nèi)，單紗張力控制在4.90～6.86 cN。

3.3.2 漿紗工序

本文設計的織物總緊度在80.00%以上，其經(jīng)紗細、經(jīng)密大、織造緊度大。盡管漿紗采取了16根軸合并的方式，但使用分絞棒較多，分絞處紗線間的間距小，干分絞困難，故斷頭多。因此，漿紗工藝主要以提高紗線強力、增強紗線耐磨性能為主。本試驗上漿率達15%，可有效降低織造過程中因較高的車速和打緯力引起的經(jīng)紗斷頭問題，提高織造效率。同時，漿紗工序還要考慮到織造時片紗張力的均勻性，以及織前準備工序伸長率的均勻性。

4 后整理工藝

4.1 后整理工序

為提高無縫格狀防羽絨面料的防鉆絨性能，后處理采用軋光工藝。軋光工藝的原理是基于滌綸長絲在定濕、熱條件下的熱收縮性及熱塑性，利用壓輥軋壓織物，將原本近似圓柱形的紗線壓成扁平狀，提高紗線的鋪展程度，由此在一定程度上填補纖維間的空隙及經(jīng)緯紗交織形成的空隙；同時，織物中紗線被壓扁，纖維絨毛倒伏在面料表面，織物緊密度提高[18]。本文設計的無縫格狀防羽絨面料采用滌綸復絲作為經(jīng)紗，復絲中的單絲經(jīng)壓輥軋壓后產(chǎn)生橫向滑移和鋪展，填補了纖維間空隙，提高了織物的防鉆絨性能，同時軋光處理后的織物中經(jīng)紗和緯紗的屈曲波高降低，單絲卷曲減少[19]，織物厚度也有所減小。

通過調(diào)節(jié)軋光次數(shù)、溫度、壓輥壓力、車速等軋光工藝參數(shù)，提高無縫格狀防羽絨面料的防鉆絨性能。本文采用正反兩面軋光工藝，正面軋一道，反面軋一道。軋光工藝條件為溫度160 ℃、壓輥壓力180 N/mm、車速20 m/min。

此外，為進一步提高面料的防鉆絨性能，增強面料手感，本文還采用氣流柔軟整理工藝對下機后的織物進行處理?？椢锝?jīng)氣流揉搓后，內(nèi)部纖維狀態(tài)發(fā)生了變化，織物中彎曲或受擠壓的纖維迅速伸展開，從而使紗線解捻，進一步減小了紗線與紗線之間的空隙，起到了防止羽絨填充物鉆出的作用，且經(jīng)氣流柔軟整理工藝處理的織物手感也更加柔軟。

4.2 織物性能測試

對后整理的織物進行測試，得到織物實際的經(jīng)密和緯密、經(jīng)向緊度和緯向緊度，詳見表3，其中的測試結(jié)果均為3次測量的平均值。

表2 織物參數(shù)

盡管目前國內(nèi)外面料測試標準未將透氣性能作為防羽絨面料的必要考核指標，但曹愛玲等[20]研究紡織面料透氣性能與防鉆絨性能的相關性表明，透氣性能與防鉆絨性能呈負相關，即透氣性能好的面料，防鉆絨性能差；反之則反之。防羽絨面料應在具有良好防鉆絨性能的前提下，透氣性能也在合適的范圍內(nèi)，才能具有較好的使用性能，滿足市場需求。本文采用YG461E全自動透氣性測定儀，根據(jù)GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》標準，對所設計的無縫格狀防羽絨面料進行透氣性能測試。標準中提到，對于服用面料，測試壓強選擇200 Pa。若面料的透氣率在10.00 mm/s以上，則可評價此面料具有透氣性能。

表3為本文設計的無縫格狀防羽絨面料的透氣性能測試結(jié)果，可以看出所開發(fā)的面料的表里層透氣率均大于10.00 mm/s，表明該面料具有一定的透氣性能，在使用過程中可基本滿足透氣舒適性的要求。

表3 無縫格狀防羽絨面料的透氣性能

5 充絨工藝

對防羽絨面料的檢測除了常規(guī)的經(jīng)緯紗密度外，防鉆絨性能是衡量其品質(zhì)的另一重要性能指標。

對本文設計的一次成形的無縫格狀防羽絨面料進行充絨，測試其防鉆絨性能。充絨材料為90%(質(zhì)量分數(shù))以上的白鵝絨，充絨量為240 g/m2。測試采用轉(zhuǎn)箱法，依據(jù)GB/T 12705.2—2009《紡織品 織物防鉆絨性試驗方法 第2部分:轉(zhuǎn)箱法》標準進行評價：先將無縫格狀防羽絨面料裁剪成40.0 cm40.0 cm的尺寸，充絨后制作成測試絨包(圖4)；然后將測試絨包放入裝有硬質(zhì)橡膠球的回轉(zhuǎn)箱內(nèi)，回轉(zhuǎn)箱定速轉(zhuǎn)動將橡膠球帶至一定高度，沖擊箱內(nèi)的測試絨包，模擬羽絨制品在服用中所受的各種擠壓、揉搓、碰撞等作用；最后根據(jù)測試絨包的鉆絨根數(shù)評價無縫格狀防羽絨面料的防鉆絨性能。測試標準指出：鉆絨根數(shù)小于等于5，則測試樣具有良好的防鉆絨性能；鉆絨根數(shù)為6～15，則測試樣具有防鉆絨性能；鉆絨根數(shù)大于15，則測試樣防鉆絨性能較差。

圖4 測試絨包

本文設計的無縫格狀防羽絨面料的測試結(jié)果顯示其鉆絨根數(shù)為15，具有一定的防鉆絨性能，符合國家標準。

6 總結(jié)

一次成形織造能夠?qū)崿F(xiàn)立體化織物的無縫設計，為機織面料的開發(fā)提供更大的空間，產(chǎn)品在家用、服用和產(chǎn)業(yè)用等領域都有應用。一次成形織造技術應用于羽絨制品，不僅減少了縫紉工序，降低了縫紉人工成本，而且真正實現(xiàn)了無縫，避免了縫紉針孔帶來的鉆絨問題，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。此外，一次成形的織造過程也可在織機上變化出不同形狀的填充腔體，豐富產(chǎn)品品種，但這也會給織造工藝帶來極大挑戰(zhàn)，對后整理、充絨等工序帶來諸多問題。本文從簡單的格狀填充腔體入手，通過合理設計尺寸規(guī)格、組織結(jié)構(gòu)、織造工藝和后整理工藝，實現(xiàn)了家紡產(chǎn)品用防羽絨面料的一次成形織造，且產(chǎn)品具有一定的防鉆絨效果，但整體鉆絨情況有待進一步提升。