芯絲種類對織物抗皺性及抗變形性的影響

魏艷紅 劉新金 謝春萍 蘇旭中

摘要： 文章采用全聚紡紡紗方式生產(chǎn)了JC/PET、JC/PTT、JC/SPH、JC/T400四種包芯紗和一種純棉紗，利用這五種紗線織造了規(guī)格相同的五種機(jī)織物。分別利用客觀與主觀評價(jià)法，評價(jià)織物的抗皺性及平整度等級，同時(shí)測試了織物的拉伸彈性回復(fù)率，以研究芯絲種類對織物抗皺性及抗變形性的影響。結(jié)果表明：芯絲的加入可以改善純棉織物的平整度;長絲的初始模量、彈性影響織物的抗皺等級，SPH的初始模量最高、T400的彈性回復(fù)性最好，因此JC/SPH和JC/T400包芯紗織物抗皺等級最高，可以達(dá)到3.5級;且這兩種長絲的表面均有溝槽，截面為異形，起到毛細(xì)管作用，其織物具有較好的吸濕排汗作用，是開發(fā)高保形免燙襯衫面料的理想選擇。

關(guān)鍵詞： 長絲;折皺回復(fù)角;織物抗皺性;彈性回復(fù)性;初始模量;高保形

Abstract： In this paper，four core-spun yarns（JC/PET，JC/PTT，JC/SPH and JC/T400） and one pure cotton yarn were produced by complete condensing spinning. Five fabrics of the same size were woven with these five kinds of yarns. In order to study the effects of the core yarn type on the wrinkle resistance and deformation resistance of the fabrics，the objective and subjective evaluation methods were used to evaluate the wrinkle resistance and flatness level of the fabric，and the tensile elastic recovery rate of the fabrics was tested. The results show that the addition of core yarn can improve the flatness of the pure cotton fabric. The initial modulus and elasticity of the filament affect the wrinkle resistance of the fabrics.The initial modulus of SPH is the highest，and the elastic recovery of T400 is the best. Thus，JC/SPH and JC/T400 core-spun yarn fabrics have the highest anti-wrinkle grade，reach Grade 3.5. At the same time，the surface of SPH and T400 filaments have the trench，and the cross section is profiled，which acts as a capillary. The fabrics have good moisture absorption and sweat releasing effect. These two kinds of filament core-spun yarns can be used to develop the non-ironing shirt fabrics with high shaperetention.

Key words： filament; wrinkle recovery angle; fabric wrinkle resistance;elastic recovery; initial modulus; high shape-preserring

織物在穿著或洗滌過程中，受到反復(fù)揉搓而產(chǎn)生塑性彎曲變形，從而形成折皺，織物抵抗這種彎曲變形的能力稱為抗皺性;織物抗變形性是指織物受到外力作用后產(chǎn)生變形量的大小及產(chǎn)生變形回復(fù)的難易程度?？椢锏恼郯欀苯佑绊懛b的外觀平整度，影響織物抗皺性的因素包括纖維的幾何特征、彈性，紗線捻度，織物的組織結(jié)構(gòu)、后整理等，楊書會(huì)等[1]探討了純棉織物的抗皺性與其組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系;李超等[2]利用有機(jī)硅改性水性聚氨酯對棉織物進(jìn)行抗皺整理。對于織物的抗皺性及平整度的測試與評價(jià)方法，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，主要分為客觀與主觀評價(jià)方法，目前廣泛采用折皺回復(fù)角法（靜態(tài)與動(dòng)態(tài)）和外觀等級評價(jià)法。KANG等[3]利用三維網(wǎng)格投影技術(shù)測量織物的折皺;LIU等[4-5]基于圖像處理提出了一種可模擬實(shí)際著裝的織物抗皺性測試方法;WANG等[6-7]研發(fā)了一種基于視頻序列采集系統(tǒng)（JN-1型織物折皺回復(fù)性能動(dòng)態(tài)測試儀），可以檢測織物折皺回復(fù)角隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化;美國潘寧教授利用抽出法研制了PhabrOmeter織物風(fēng)格儀，可以測試織物的折皺回復(fù)率[8]。

本文選取了PET、PTT、SPH、T400四種長絲分別與精梳棉纖維進(jìn)行復(fù)合，采用全聚紡紡紗方式開發(fā)了JC/PET、JC/PTT、JC/SPH、JC/T400四種14.8tex包芯紗和一種純棉JC14.8tex紗。利用這五種紗線織造了規(guī)格相同的五種織物，分別采用客觀與主觀評價(jià)法評價(jià)織物的抗皺性，以研究芯絲種類對織物抗皺性及抗變形性的影響，為開發(fā)高保形免燙襯衫面料做理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 長絲的性能簡介

3.33tex/24F聚對苯二甲酸乙二醇酯PET（江蘇恒科新材料有限公司），3.33tex/24F聚對苯二甲酸丙二醇酯PTT（曉星

化纖（嘉興）有限公司），SPH（3.33tex/24F）采用低粘度PET與高收縮PET通過復(fù)合紡絲法生產(chǎn)，具有永久的三維卷曲效應(yīng)（南通永盛纖維新材料有限公司），T400（3.33tex/24F）是PTT與PET通過復(fù)合紡絲工藝制成的雙組分新型復(fù)合彈力纖維，具有自然永久螺旋卷曲、優(yōu)異的膨松性及特別柔軟的手感（英威達(dá)纖維（佛山）有限公司）。

1.1 長絲的形貌結(jié)構(gòu)

1.2 長絲的拉伸性能

表1為長絲的拉伸性能指標(biāo)。表1數(shù)據(jù)顯示，PET的斷裂強(qiáng)度、初始模量較高，但彈性回復(fù)率不及其他長絲。PTT分子鏈上含有奇數(shù)個(gè)亞甲基使它具有“奇碳效應(yīng)”，由此使大分子鏈以螺旋型構(gòu)象出現(xiàn)，這種特殊的結(jié)構(gòu)就像彈簧一樣賦予纖維良好的伸長、彈性回復(fù)性，但PTT的斷裂強(qiáng)度與初始模量最低。SPH的初始模量最高。T400產(chǎn)生的彈性機(jī)理是由于PET、PTT兩組分熱收縮率的差異而產(chǎn)生自卷曲彈性，且彈性穩(wěn)定性和持久性好，因此T400的彈性回復(fù)性能最好。

2 試 驗(yàn)

2.1 儀 器

YG（B）541E型智能式織物折皺彈性儀、YG（B）026ET電子織物強(qiáng)力機(jī)（溫州市大榮紡織儀器有限公司），JN-1型織物折皺回復(fù)性能動(dòng)態(tài)測試儀（江南大學(xué)），PhabrOmeter織物手感評價(jià)系統(tǒng)測試儀（美國欣賽寶科技公司），YG461E-Ⅲ全自動(dòng)透氣量儀、YG601N-Ⅱ型電腦式織物透濕儀（寧波紡織儀器廠）。

2.2 紗線性能

表2為五種紗線的質(zhì)量指標(biāo)。

表2數(shù)據(jù)顯示，長絲的加入可以明顯改善紗線的成紗條干、減少紗線毛羽，尤其3mm及以上長毛羽。長絲的強(qiáng)伸性影響包芯紗的性能，因PTT長絲的斷裂強(qiáng)度、初始模量最小，故JC/PTT包芯紗的斷裂強(qiáng)度、初始模量最低。

2.3 織物的抗皺性測試

2.3.1 客觀評價(jià)（靜態(tài)折皺回復(fù)角）

按GB/T3819—1997《紡織品織物折痕回復(fù)性的測定回復(fù)角法》的垂直法，利用YG（B）541E型智能式織物折皺彈性儀測試織物的急彈性回復(fù)角與緩彈性回復(fù)角。每種試樣在織物的正面不同位置經(jīng)緯向各取5塊，試樣剪成40mm×15mm的品字形，壓力負(fù)荷為10cN，加壓時(shí)間5min。為了防止測試過程中試樣有黏附現(xiàn)象，影響測量結(jié)果，在兩翼之間離折痕線2mm處放置一張厚度小于0.02mm的紙片或塑料薄膜。

2.3.2 客觀評價(jià)（動(dòng)態(tài)折皺回復(fù)角）

參照AATCC66—2008《機(jī)織物折皺回復(fù)性的測定：回復(fù)角法》的水平法，利用JN-1型織物折皺回復(fù)性能動(dòng)態(tài)測試儀，采用氣動(dòng)加壓方式對試樣施加壓力，采用視頻序列采集系統(tǒng)，對織物折皺回復(fù)過程進(jìn)行圖像采集。同一試樣在不同位置經(jīng)緯向各5塊，試樣剪成40mm×15mm的長方形，壓力負(fù)荷500g，加壓時(shí)間5min，視頻采集幀率4.64幀/s，單幀大小為1920像素×1200像素，采集時(shí)長5.5min，最后用MatLab 2016對織物折皺回復(fù)視頻序列進(jìn)行處理，繪制出折皺回復(fù)角隨時(shí)間變化的曲線圖。

2.3.3 客觀評價(jià)（折皺回復(fù)率）

參照AATCC202—2014《紡織品相對手感值的測定：儀器法》，利用PhabrOmeter織物手感評價(jià)系統(tǒng)測試儀測得織物的硬挺度、柔軟度、光滑度、折皺回復(fù)率等織物的綜合手感。同一試樣剪取大小為100cm2圓形試樣3塊，結(jié)果取其平均值。

2.3.4 主觀評價(jià)（外觀平整度等級）

參照AATCC124—2014《織物經(jīng)多次家庭洗滌后的外觀

平整度測定》，對織物進(jìn)行反復(fù)洗滌5次，采用攤平晾干法干燥，根據(jù)SA標(biāo)樣按最接近的外觀平整度定級，1級最差，5級最好，也可以根據(jù)需要定出半級的級數(shù)。

2.4 織物的抗變形性測試

參照FZ/T01034—2008《紡織品機(jī)織物拉伸彈性試驗(yàn)方法》，利用YG（B）026ET電子織物強(qiáng)力機(jī)測試織物的5%定伸長拉伸彈性回復(fù)。定伸長拉伸速度20mm/min，預(yù)加張力2N，伸長時(shí)間60s，回復(fù)時(shí)間180s，循環(huán)次數(shù)分別為1次與5次。

2.5 織物的舒適性測試

2.5.1 透氣性

參照GB/T5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》，利用YG461E-Ⅲ全自動(dòng)透氣量儀測試織物的透氣率。試驗(yàn)面積為20cm2，采用100Pa壓力差，每塊試樣測試10次，結(jié)果取其平均值。

2.5.2 透濕性

參照GB/T12704.1—2009《紡織品織物透濕性試驗(yàn)方法第1部分：吸濕法》，利用YG601N-Ⅱ型電腦式織物透濕儀測試織物的透濕量。每種試樣剪取直徑為70mm的圓形試樣3塊，試樣條件為溫度（38±2）℃，相對濕度（90±2）%。

3 結(jié)果與分析

3.1 織物的規(guī)格

表3為成品織物的規(guī)格。經(jīng)檢測，PET、PTT、SPH、T400四種長絲的沸水收縮率分別為8.4%、9.0%、19.6%、24.2%，沸水收縮率影響織物的織縮率及尺寸穩(wěn)定性。為了保證五種織物的成品規(guī)格一致，在織造時(shí)采用了不同的上機(jī)經(jīng)緯密。

3.2 織物的抗皺性

3.2.1 靜態(tài)折皺回復(fù)角客觀評價(jià)

圖2為織物的靜態(tài)折皺回復(fù)角測試結(jié)果。

YG（B）541E型智能式織物折皺彈性儀的主要特征：采用高分辨率CCD自動(dòng)成像，測試軟件提供靜、動(dòng)態(tài)圖像處理，自動(dòng)拍攝折痕角度，實(shí)時(shí)保存圖像（圖2（b）、圖2（c））;測試軟

件內(nèi)置電子量角器，并可根據(jù)成像結(jié)果修正數(shù)據(jù)，避免測量死角及其他復(fù)雜測試狀況，便于出現(xiàn)測試結(jié)果有爭議時(shí)作為原始證據(jù)保存;微型步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)翻板，促使翻轉(zhuǎn)動(dòng)作平穩(wěn)，有效消除試樣回角受翻轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響。圖2（a）顯示1#、3#織物的急彈性與緩彈性折皺回復(fù)角相對其他織物較小，五種織物的總折皺回復(fù)角大小順序?yàn)?#>5#>2#>3#>1#。

3.2.2 動(dòng)態(tài)折皺回復(fù)角客觀評價(jià)

圖3為織物的動(dòng)態(tài)折皺回復(fù)角的測試結(jié)果。利用JN-1型織物折皺回復(fù)性能動(dòng)態(tài)測試儀可以精確描述織物折皺回復(fù)的動(dòng)態(tài)過程，該裝置采用氣動(dòng)加壓方式，加壓5min后自動(dòng)彈開。為了更精確地展現(xiàn)織物從加壓彈開的瞬間折皺回復(fù)情況，視頻錄像時(shí)間為5.5min（在加壓裝置未彈開時(shí)，提前20s打開錄像），曲線包含了回復(fù)的初始角度、急彈折皺回復(fù)角、緩彈折皺回復(fù)角等。

由圖3可見，五種織物的一致規(guī)律是緯向折皺回復(fù)角基本大于經(jīng)向，尤其1#織物經(jīng)緯向折皺回復(fù)性差異較大，緯向折皺回復(fù)角明顯大于經(jīng)向。這是因?yàn)榻?jīng)密大于緯密，經(jīng)向紗線間的切向滑動(dòng)阻力大于緯向，釋去外力后，經(jīng)紗間相對滑移困難，短時(shí)間內(nèi)回復(fù)性差[9]，但芯絲的加入可以明顯改善織物的折皺回復(fù)性，并且還可以減小經(jīng)緯向彈性回復(fù)性的差異。

初始模量為試樣拉伸曲線初始直線部分的斜率，其大小表示纖維在低負(fù)荷下變形的難易程度，初始模量大則表示纖維在小負(fù)荷下不易變形，其織物的挺括性好;初始模量小，其制品比較柔軟。通過對四種長絲初始模量的對比，PET、SPH兩種纖維的初始模量較高，其中SPH最高，而PTT最低，盡管T400的模量沒有SPH高，但T400具有較好的彈性回復(fù)性，纖維彈性也是影響織物折皺回復(fù)性的主要因素。圖3（b）（d）（e）顯示，芯絲的加入提高了織物的急彈性變形的比例，尤其是含SPH、T400長絲的包芯紗織物，其織物具有起皺后在極短時(shí)間內(nèi)急速回復(fù)的特性。因此，2#、4#、5#織物即PET、SPH、T400包芯紗織物的經(jīng)緯向折皺回復(fù)角比PTT包芯紗織物大，1#純棉織物的折皺回復(fù)性最差。由以上分析可知，長絲的初始模量越大或彈性回復(fù)性越好，越有利于提高織物的折皺回復(fù)性。

3.2.3 折皺回復(fù)率客觀評價(jià)

織物的折皺回復(fù)率即織物的折痕回復(fù)角占180°的百分率，也是表示抗皺性的常用指標(biāo)。折痕回復(fù)角通常只反映了織物單一方向、單一形態(tài)的折皺回復(fù)性，與實(shí)際使用或穿著中織物的多向性、復(fù)雜形態(tài)相比不夠精確與全面。PhabrOmeter織物手感評價(jià)系統(tǒng)測試儀（簡稱法寶儀）的測試原理是源于購買面料時(shí)，面料從戒指中穿過，通過感知抵抗拉扯的能力判斷面料的質(zhì)量，同時(shí)提取相關(guān)載荷-位移曲線，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換計(jì)算出硬挺度、柔軟度、光滑度、折皺回復(fù)率等相關(guān)指標(biāo)[10]，折皺回復(fù)率越大則織物的折皺回復(fù)性越好。由表4數(shù)據(jù)顯示，5#織物的折皺回復(fù)率最大，其次是4#織物，1#織物的折皺回復(fù)率最小。芯絲的加入可以提高織物的硬挺度，如1#純棉織物的硬挺度不及其他包芯紗織物。5#織物的柔軟性最好，這與T400長絲的性能有關(guān)。

3.2.4 外觀平整度等級主觀評價(jià)

圖4為五種織物的外觀平整度等級。

從圖4顯示，1#純棉織物的平整度等級最差為1.0級，4#、5#織物平整度等級最高均達(dá)到了3.5級，2#、3#織物分別是30級、2.5級?？椢锏钠秸鹊燃壋伺c纖維的初始模量、彈性等相關(guān)外，還與纖維吸濕性、織物在濕態(tài)下的折痕回復(fù)性及縮水性密切相關(guān)。經(jīng)測試，PET、PTT、SPH、T400的實(shí)際回潮率分別是0.48%、0.69%、0.96%、0.80%，這幾種長絲的回潮率均比較低，小于1%。一般來說纖維的吸濕性小，織物濕態(tài)下折皺回復(fù)性好、縮水性小，織物的尺寸穩(wěn)定性、免燙性好。因此，芯絲的加入可以改善純棉織物的平整度等級，而四種長絲的回潮差異不大，所以長絲的吸濕性不是造成四種包芯紗織物間平整度等級差異的主要原因，與織物的折痕回復(fù)性有關(guān)。

3.2.5 織物的抗皺性客觀評價(jià)與主觀評價(jià)對比

主觀評定法依靠人眼將試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣對照，從而評判出抗皺等級，帶有很大的主觀任意性與無法量化等缺陷，而傳統(tǒng)的客觀評價(jià)法中的折皺回復(fù)角與實(shí)際洗滌、穿著起皺存在一定的差異。如傳統(tǒng)的YG541E型全自動(dòng)激光織物折皺彈性儀，采用激光掃描讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)回復(fù)翼稍有一點(diǎn)卷曲或扭轉(zhuǎn)，都會(huì)導(dǎo)致激光無法到達(dá)接收器，致使讀出的數(shù)據(jù)有偏差或無法正常讀取數(shù)據(jù)。采用YG（B）541E型彈性儀測試折皺回復(fù)角，克服了YG541E型彈性儀的部分不足，提高了測試數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性，測試結(jié)果之間的差異性減少[11]。但是在測試過程中人工放置壓板的位置偏差，致使受壓不勻或受壓面積不等也會(huì)造成數(shù)據(jù)偏差。

使用JN-1型動(dòng)態(tài)測試儀，壓力一致性好，受人為影響因素小，自動(dòng)化程度高，多次試驗(yàn)表明數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、結(jié)果的準(zhǔn)確性比YG541E型彈性儀要好[12]，但測試的效率比較低，每次只能測試單個(gè)試樣。使用PhabrOmeter織物手感評價(jià)系統(tǒng)測試儀測試織物的折皺回復(fù)率及其他指標(biāo)，比較貼近實(shí)際使用過程，克服了只能檢測單一方向折皺回復(fù)角的缺點(diǎn)，而且儀器操作簡單效率高。

3.3 織物的抗變形性

表5數(shù)據(jù)顯示，芯絲的加入可以提高織物的拉伸彈性回復(fù)率，同時(shí)芯絲種類也影響織物的拉伸彈性回復(fù)性。如PTT、T400長絲的彈性回復(fù)性好，則織物的拉伸彈性回復(fù)率相對較高。

3.4 織物的舒適性

襯衫織物一般為貼身衣物，因此除了考慮它的抗皺外，織物的舒適性也不能忽視?？椢锏氖孢m性主要包括透濕性、透氣性，測試結(jié)果如圖5所示。

纖維的吸濕性與透濕性密切相關(guān)，吸濕性好的纖維制成的織物透濕性好，棉纖維的吸濕性好，因此將棉纖維包覆在合成纖維的外表面，可以改善因合成纖維吸濕性差而造成透濕性差的劣勢。從圖5顯示，5種織物的透濕性差異不大，其中4#、5#織物的透濕性略好。這是因?yàn)镾PH、T400長絲表面有溝槽，截面為異性，起到毛細(xì)管作用，使纖維及紗線具有芯吸效應(yīng)，水分通過毛細(xì)管芯吸而傳遞出去。異性纖維織物比圓形截面纖維織物的透氣性好，因此截面為異性的SPH、T400包芯紗織物的透氣性比圓形截面的PET、PTT好。

4 結(jié) 論

1）長絲的初始模量與彈性影響織物的折皺回復(fù)性，初始模量越高、彈性回復(fù)性越好，織物抗皺性越好，四種長絲中SPH的初始模量最高、T400的彈性回復(fù)性最好，因此4#、5#SPH、T400包芯紗織物的抗皺、免燙性較好。

2）纖維的吸濕性影響織物的平整度等級，四種長絲的回潮率均小于1%，因此芯絲的加入可以提高織物的抗皺等級。

3）長絲的彈性回復(fù)性影響織物的拉伸彈性即抗變形性，PTT、T400長絲的彈性回復(fù)性好，其織物的拉伸彈性回復(fù)率相對較高。

4）據(jù)GB/T 18863—2002《免燙紡織品》規(guī)定，具有基本免燙功能的紡織品，洗滌干燥后外觀平整度≥3.5級。通過對五種織物抗皺性的客觀與主觀評價(jià)可以得出，4#、5#織物即分別采

用SPH、T400長絲生產(chǎn)的包芯紗織物的挺括，抗皺、免燙性較好，抗皺等級可以達(dá)到3.5級。通過觀察這兩種長絲的表面均有溝槽，截面為異形，其織物具有較好的吸濕排汗作用，因此這兩種長絲的包芯紗是開發(fā)高保形免燙襯衫面料的理想選擇。

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