羊毛混紡戶外運(yùn)動(dòng)服用針織面料開發(fā)與性能評(píng)價(jià)

韓 浩，叢洪蓮，徐仲賢

(1.江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心，江蘇 無錫 214122； 2.新泰針織有限責(zé)任公司，江蘇 常熟 215500)

羊毛是純天然可再生纖維，因其優(yōu)良的保暖性、彈性、吸濕性等特點(diǎn)，常被用于中厚型冬季服飾面料[1]。隨著輕便、舒適、多功能化的穿著需求日益增長，為適應(yīng)市場需求變化，新型毛紡產(chǎn)品正逐步向輕薄、易護(hù)理的休閑運(yùn)動(dòng)服飾發(fā)展[2]，而這對(duì)羊毛紗線高支化和編織工藝的改進(jìn)有了更高的要求。

近年來，國內(nèi)外毛紡企業(yè)日益重視對(duì)羊毛針織產(chǎn)品的研究[3]，通過研究高支羊毛紗紡紗工藝參數(shù)和低張力編織技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大圓機(jī)羊毛針織物的高速編織，并通過優(yōu)化染色、后整工藝參數(shù)改善了后加工對(duì)羊毛針織物的損傷[4]，實(shí)現(xiàn)了織造、染色一體化。但就目前而言，高支羊毛紗線價(jià)格高、數(shù)量少，編織過程中高支羊毛紗易斷紗、易起毛、輕薄羊毛產(chǎn)品強(qiáng)力不達(dá)標(biāo)等仍然是開發(fā)輕薄羊毛針織休閑運(yùn)動(dòng)面料中的難題[5-6]。本文選用高支羊毛與其他纖維混紡，采用創(chuàng)新的織造工藝，開發(fā)適用于春秋季節(jié)的羊毛針織戶外休閑運(yùn)動(dòng)服用面料，為輕薄羊毛針織休閑運(yùn)動(dòng)面料的開發(fā)提供創(chuàng)新思路。

1 設(shè)計(jì)思路

1.1 原料選擇

本文開發(fā)的面料用于制作春秋季運(yùn)動(dòng)服裝，選用高支羊毛紗可使面料達(dá)到一定程度的輕薄化，選擇白色及藏青色線密度為14 tex的高支純羊毛紗，紗線彈性好、模量小，強(qiáng)度較低。為使面料具備一定的堅(jiān)牢固性能，加入線密度8 tex的24孔滌綸絲，滌綸絲彈性好、耐沖擊強(qiáng)度高且價(jià)格便宜。

1.2 設(shè)備參數(shù)

采用RSL雙面電腦提花機(jī)(江蘇潤山精密機(jī)械科技有限公司)，筒徑86.36 cm，機(jī)號(hào)E32，總針數(shù)3 408，路數(shù)72。

1.3 編織工藝設(shè)計(jì)

純羊毛紗強(qiáng)力較小易出現(xiàn)頻繁斷紗現(xiàn)象，經(jīng)多次試驗(yàn)確定采用針盤和針筒半出針方式編織可以減少羊毛紗編織時(shí)所受到的張力，緩解斷紗現(xiàn)象。選用的雙面電腦提花機(jī)機(jī)號(hào)較高，對(duì)織物透氣性有一定影響，編織出的織物緊密，為保證織物具有足夠的透氣性能，在針盤和針筒半出針的基礎(chǔ)上加入集圈、浮線組織，設(shè)計(jì)出具有小網(wǎng)眼的組織結(jié)構(gòu)。橫機(jī)編織工藝配置見表1。其中：針盤排針方式為AB，針筒排針方式為ABCB，穿紗方式：1、2、4、5路穿滌綸絲；3、7路穿白色羊毛紗；6、8路穿藏青色羊毛紗；“一”表示浮線，“∨”表示針盤成圈，“∧”表示針筒成圈，“∩”表示針筒集圈。

表1 橫機(jī)編織工藝配置

1.4 后整理

采用羊毛織物常用的后整理工藝進(jìn)行處理，工藝流程：落水(50 ℃、20～40 min)→定形(平定,門幅160 cm)→單面剪毛、連續(xù)蒸呢機(jī)輕蒸。

2 面料性能測試與分析

為了準(zhǔn)確客觀評(píng)價(jià)開發(fā)的羊毛運(yùn)動(dòng)面料(1#)的服用性能，又開發(fā)了3款規(guī)格參數(shù)不同的羊毛面料(2#、3#、4#),以及棉/氨高密度面料(5#)、高密度西服面料(6#)作為對(duì)比試樣，6種面料試樣的規(guī)格參數(shù)如表2所示，對(duì)應(yīng)實(shí)物圖見圖1。

表2 面料規(guī)格參數(shù)

圖1 面料實(shí)物圖

2.1 織物服用性能測試

參照GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》，使用YG141D型織物厚度儀測試織物厚度。采用YG522N型圓盤式織物平磨實(shí)驗(yàn)儀，模擬織物的磨損情況，記錄織物出現(xiàn)破洞時(shí)儀器與織物的摩擦次數(shù)。參照GB/T 4802．1—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第1部分：圓軌跡法》，采用Y5502起毛起球儀測試織物抗起毛起球性能。參照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測定 鋼球法》，采用HD026N型電子織物頂破強(qiáng)力儀測試織物頂破性能。參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》標(biāo)準(zhǔn)，采用YG461E-Ⅲ全自動(dòng)透氣量儀測試織物透氣性。參照GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》，采用YG811織物懸垂性測定儀測試懸垂性。參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》，采用YG606G熱阻濕阻測試儀測試織物的導(dǎo)熱性。參照GB/T 21655.2—2009《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第2部分：動(dòng)態(tài)水分傳遞法》測試織物整體液態(tài)水分吸收擴(kuò)散能力值。

2.2 結(jié)果分析

參考GB/T 5453—1997、GB/T 11048—2008、GB/T 19976—2005及戶外運(yùn)動(dòng)面料的特殊要求，確定戶外運(yùn)動(dòng)各層面料透氣性、保暖性和頂破性能3項(xiàng)關(guān)鍵性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)[7-10]，戶外運(yùn)動(dòng)面料性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。其中透氣性、保暖性和頂破性能分別用透氣量、克羅值、頂破強(qiáng)力表示。

表3 戶外運(yùn)動(dòng)面料性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 常規(guī)服用性能

面料堅(jiān)牢固性能、外觀性能、液態(tài)水分管理性能測試結(jié)果如表4所示。

表4 面料堅(jiān)牢固、外觀、液態(tài)水分管理性能測試結(jié)果

由表4可知，6種面料耐磨性和頂破強(qiáng)力排序?yàn)?#>3#>2#>1#>5#>4#，其中3#與6#面料堅(jiān)牢固性能較好，這2組面料的滌綸含量均高于同類型織物，當(dāng)織物規(guī)格差異不大時(shí)，紗線的性質(zhì)決定了織物的耐磨性和頂破強(qiáng)力，滌綸強(qiáng)伸性好，所以3#、6#面料頂破強(qiáng)力大，耐磨性好；4款羊毛面料起毛起球性能低于2款棉型面料，因?yàn)檠蛎哂锌s絨性，面料表面都產(chǎn)生了較多絨毛，影響了織物的起毛起球性能；1#與4#面料透氣性能最好，大于800 mm/s，滿足戶外運(yùn)動(dòng)面料內(nèi)衣層透氣量指標(biāo)要求；6種試樣懸垂系數(shù)差異不大，其中4#面料的懸垂系數(shù)最小，懸垂性最好。結(jié)合表3，1#羊毛運(yùn)動(dòng)面料和4#變化成圈橫條面料都滿足了戶外運(yùn)動(dòng)面料內(nèi)衣層透氣量與頂破強(qiáng)力標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB/T 21655.2—2009，針織物整體液態(tài)水分吸收擴(kuò)散能力需大于0.2[11]，由表4可知，1#羊毛運(yùn)動(dòng)面料與2#芝麻點(diǎn)兩面派面料滿足要求。

2.2.2 熱舒適性能

面料熱舒適性能測試結(jié)果如表5所示。

表5 面料熱舒適性能測試結(jié)果

由表3和表5可知， 1#與2#面料克羅值均大于0.3，滿足戶外運(yùn)動(dòng)面料內(nèi)衣層標(biāo)準(zhǔn)。6款面料滿足熱阻、保溫率、克羅值越大，傳熱系數(shù)越小的規(guī)律。面料保溫性能主要是由纖維的導(dǎo)熱系數(shù)及纖維中的靜止空氣含量決定，并且與面料的厚度密切相關(guān)，1#面料的羊毛含量最高，而羊毛纖維中腔含有較多靜止空氣，因此1#面料的保溫率較高；2#面料的厚度較大，熱量傳遞困難，同樣擁有較高的保溫率。

3 面料服用性能模糊綜合評(píng)價(jià)

3.1 構(gòu)建因素集

模糊綜合評(píng)價(jià)是一種對(duì)受多個(gè)因素影響的事物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的決策方法。本文研究開發(fā)的面料主要用于制作春秋戶外休閑運(yùn)動(dòng)服飾，參考相關(guān)文獻(xiàn)[7-9]后最終選擇5種影響其綜合性能的重要指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。構(gòu)建由頂破強(qiáng)力、透氣量、保溫率、懸垂系數(shù)、整體液態(tài)水分吸收擴(kuò)散能力因素組成的因素集：U={U1U2U3U4U5}，式中：U1為頂破強(qiáng)力，N；U2為透氣量，mm/s；U3為保溫率，%；U4為懸垂系數(shù)，%；U5為整體液態(tài)水分吸收擴(kuò)散能力。

3.2 確定評(píng)判集

為便于比較，應(yīng)對(duì)單位不同的指標(biāo)歸一化處理，由式(1)、(2)計(jì)算，將5項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)壓縮在[0,1]內(nèi)，得到評(píng)判集矩陣R。頂破強(qiáng)力、透氣量、保溫率、整體液態(tài)水分吸收擴(kuò)散能力4個(gè)指標(biāo)都是數(shù)值越大性能越好，采用式(1)計(jì)算以上4個(gè)指標(biāo)模糊評(píng)價(jià)效果，懸垂系數(shù)為數(shù)值越小性能越好，采用式(2)計(jì)算懸垂系數(shù)模糊評(píng)價(jià)效果。

(1)

(2)

式中：Rij為R中的元素；Xij為第j個(gè)試樣， 第i項(xiàng)指標(biāo)的測試值；Ximax為第i項(xiàng)指標(biāo)的最大值，i為指標(biāo)編號(hào),i=1，2,…,5；Ximin為第i項(xiàng)指標(biāo)的最小值，i為指標(biāo)編號(hào),i=1，2,…,5。經(jīng)計(jì)算得到服用舒適性能的評(píng)判集矩陣R，見式(3)：

(3)

3.3 權(quán)重系數(shù)計(jì)算

設(shè)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)A={a1，a2，a3，a4，a5},其中a1、a2、a3、a4、a5分別表示頂破強(qiáng)力權(quán)重、透氣量權(quán)重、保溫率權(quán)重、懸垂性權(quán)重、整體液態(tài)水分吸收擴(kuò)散能力權(quán)重。采用優(yōu)序圖法判定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)[12]。假如指標(biāo)i比指標(biāo)k重要，則記為1.0，同等重要記為0.5，否則記為 0，各指標(biāo)得分結(jié)果見表6。

表6 各指標(biāo)得分結(jié)果

橫向求和得到Cik，n為參加評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)，代入式(4)求得各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)ai。

(4)

根據(jù)式(4)得出各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，其中a1=0.08，a2=0.28，a3=0.28，a4=0.08，a5=0.28。A={0.08，0.28，0.28，0.08，0.28}。K值取1～5。

3.4 綜合判定結(jié)果

根據(jù)綜合判定值公式B=A×R計(jì)算綜合評(píng)判值，比較6種面料作為戶外運(yùn)動(dòng)面料的服用舒適性能。模糊集B見式(5)：

B=(0.600，0.509，0.257，0.460，0.100，0.407)

(5)

由式(5)可知，最大評(píng)定值為0.600，所以6種面料中1#羊毛運(yùn)動(dòng)面料最適合用于春秋戶外休閑運(yùn)動(dòng)服裝面料，2#芝麻點(diǎn)兩面派面料次之，5#棉/氨高密度面料綜合評(píng)值最低。

4 結(jié) 論

①利用電腦提花圓機(jī)的三功位選針裝置設(shè)計(jì)開發(fā)的網(wǎng)眼組織結(jié)構(gòu)使1#、2#、3#、4# 4種羊毛面料擁有良好的透氣性能。

②開發(fā)的1#、2#、3#、4#羊毛面料保暖性、透氣性和頂破性能優(yōu)良適用于制作戶外休閑運(yùn)動(dòng)面料。

③通過建立模糊評(píng)價(jià)模型可知，當(dāng)面料用于制作戶外休閑運(yùn)動(dòng)服時(shí)，1#羊毛運(yùn)動(dòng)面料評(píng)定值最高，最適用于春秋季戶外休閑運(yùn)動(dòng)面料。

④針對(duì)面料開發(fā)中存在的問題，未來的羊毛運(yùn)動(dòng)面料可以通過采用羊毛與其他纖維的混紡紗克服純羊毛紗線因強(qiáng)力不足造成上機(jī)編織易斷紗的問題，并通過功能性整理使面料實(shí)現(xiàn)多功能化。