純棉紗線合股數(shù)對(duì)織物性能的影響

左亞君， 蔡 赟， 王 蕾， 高衛(wèi)東

(1. 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122;2. 無錫一棉紡織集團(tuán)有限公司, 江蘇 無錫 214000)

股線由2根或2根以上的單紗合股加捻而成，單紗性能、合股數(shù)、捻向和捻度等影響了其性能[1]。一般情況下，股線條干均勻性、光澤和手感較單紗有所改善，強(qiáng)力和耐磨性更優(yōu)于單紗。國(guó)內(nèi)外對(duì)股線的研究主要集中在捻度[2]、捻系數(shù)、捻向?qū)ζ淇椢镄阅艿挠绊?。申美麗等[3]分析了捻度對(duì)純棉織物綜合保形性能的影響，得出織物拉伸性能、頂破性能隨著捻度的增加先增強(qiáng)后減弱的結(jié)論。宋均燕等[4]發(fā)現(xiàn)合理增加捻系數(shù)可明顯提高股線的強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率。Gourkar等[5]證明當(dāng)單紗與雙股線的捻向相同時(shí)，雙股線的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率更好。武昊巖等[6]探究了紗線與紗線之間的磨損規(guī)律發(fā)現(xiàn)，耐磨性隨著合股數(shù)的增加明顯提高。Lin等[7]探討了合股數(shù)和捻度對(duì)聚乙烯醇(PVA)紗線的影響，證明合股數(shù)和捻度可使股線強(qiáng)度得到有效提高。

目前，針對(duì)紗線合股數(shù)對(duì)其織物性能影響的研究較少，為此，本文采用不同線密度的紗線，由不同合股數(shù)捻合成線密度相同(9.6 tex)的股線，將相同線密度的單紗或股線以相同經(jīng)緯密織成平紋、斜紋、緞紋組織結(jié)構(gòu)織物，研究不同紗線合股數(shù)對(duì)織物性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.2 測(cè)試方法

紗線和織物性能測(cè)試時(shí)均按GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》的規(guī)定進(jìn)行。溫度為(20±2) ℃，相對(duì)濕度為(65±4)%。

1.2.1 紗線性能測(cè)試

1.2.1.1紗線拉伸性能 參照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(CRE法)》,采用YG068C型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀(蘇州長(zhǎng)風(fēng)紡織機(jī)電科技有限公司)測(cè)試紗線斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)率。隔距長(zhǎng)度為500 mm，拉伸速度為500 mm/min，預(yù)加張力為(0.5±0.1) cN/tex。每個(gè)試樣測(cè)試50次，取平均值。

1.2.1.2紗線條干均勻度 參照GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗線條干不勻試驗(yàn)方法 第1部分: 電容法》,采用UT5型烏斯特條干儀(瑞士烏斯特公司)測(cè)試試樣的條干不勻率。測(cè)試長(zhǎng)度為400 m，速度為400 mm/min。每個(gè)試樣測(cè)試10次，取平均值。

1.2.2 織物力學(xué)性能測(cè)試

1.2.2.1織物拉伸性能測(cè)試 采用HD026N+型電子織物強(qiáng)力儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)測(cè)試織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率。參照GB/T 3923.1—2013 《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》設(shè)定預(yù)加張力為2 N，隔距長(zhǎng)度為100 mm，拉伸速度為100 mm/min，織物經(jīng)、緯向各取5塊試樣，尺寸為50 mm×200 mm，結(jié)果求其平均值。

1.2.2.2織物撕裂性能測(cè)試 采用YG(B)026ET 型電子織物強(qiáng)力機(jī)(常州第二紡織機(jī)械有限公司)測(cè)試織物的撕裂強(qiáng)力。參照GB/T 3917.2—2009《紡織品 織物撕破性能 第2部分：褲型試樣(單縫)撕破強(qiáng)力的測(cè)試》選擇夾距為100 mm，速度為100 mm/min，每種織物經(jīng)、緯向各剪5塊試樣，取平均值。

1.2.2.3織物拉伸彈性測(cè)試 采用電子織物強(qiáng)力儀測(cè)試織物在定伸長(zhǎng)為3%時(shí)的拉伸彈性回復(fù)率。參照FZ/T 01034—2008《紡織品 機(jī)織物拉伸彈性試驗(yàn)方法》選擇每種織物經(jīng)、緯向各5塊試樣，尺寸為50 mm×200 mm，夾持距離為100 mm，上升速度為100 mm/min，下降速度為100 mm/min，預(yù)加張力為2 N，伸長(zhǎng)時(shí)間為 60 s，回復(fù)時(shí)間為180 s，循環(huán)次數(shù)為3次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果求5塊試樣的平均值。

1.2.3 織物保形性能測(cè)試

1.2.3.1織物折皺回復(fù)性測(cè)試 參照 AATCC 66—2014《織物折皺回復(fù)：回復(fù)角法》水平法，利用JN-1型織物折皺回復(fù)性能動(dòng)態(tài)測(cè)試儀(自主研發(fā))[8]，采用視頻序列采集系統(tǒng)測(cè)試織物的折皺回復(fù)角。每種織物正反面經(jīng)緯向各取5塊試樣，尺寸為40 mm×15 mm，壓力為5 N，加壓時(shí)間為5 min，視頻采集幀率為1幀/s，采集時(shí)長(zhǎng)為5 min。用MatLab程序?qū)σ曨l進(jìn)行處理得到折皺回復(fù)角數(shù)據(jù)，并取5塊試樣的平均值。

1.2.3.2織物懸垂性測(cè)試 參照GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測(cè)試》，采用YG(B)811E型織物懸垂儀(寧波紡織儀器廠)測(cè)試織物的懸垂性。每種織物各取3塊試樣，剪成直徑為24 cm的圓，每塊試樣進(jìn)行正反面測(cè)試，求6次測(cè)試的平均值。

1.2.3.3織物彎曲性能測(cè)試 采用YG207型全自動(dòng)硬挺度試驗(yàn)儀(寧波紡織儀器廠),參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測(cè)定 第1部分：斜面法》測(cè)試織物的硬挺度。每種織物經(jīng)向和緯向各6塊試樣，尺寸為(25±1) mm×(250±1) mm，結(jié)果取平均值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 紗線性能分析

表2示出單紗和股線的性能指標(biāo)?？芍?，在股線捻系數(shù)比值一致的情況下，股線斷裂強(qiáng)力均大于單紗斷裂強(qiáng)力，3股線斷裂強(qiáng)力最大，4股線斷裂強(qiáng)力僅高于單紗。這主要是因?yàn)橛绊懝删€強(qiáng)力的基本因素為單紗強(qiáng)力、合股數(shù)，由于股線線密度相同，股紗中的單紗線密度不同，單紗越細(xì)，斷裂強(qiáng)度越低，4股線中單紗斷裂強(qiáng)度最低；隨著合股數(shù)的增加，股線中單紗相互摩擦，合股數(shù)越多，摩擦力越大，且條干越均勻，股線斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率增大。綜合條件下，3股線斷裂強(qiáng)力最好，4股線斷裂強(qiáng)力低于其他股線，僅高于單紗斷裂強(qiáng)力。

表2 紗線性能

2.2 織物力學(xué)性能分析

2.2.1 織物拉伸性能

對(duì)織物進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果如表3所示?？芍?，當(dāng)織物組織結(jié)構(gòu)相同時(shí)， 平紋織物(A1～D1)的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力最小，其余變化不顯著；斜紋織物(A2～D2)的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力明顯高于單紗織物；緞紋織物(A3～D3)的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力隨合股數(shù)增加并沒有顯著增大。對(duì)于緯向斷裂強(qiáng)力，平紋股線織物較單紗織物均有顯著增加；斜紋織物除4股線織物有所增大，其余股線織物相比單紗織物無顯著提升；緞紋股線織物的斷裂強(qiáng)力小于單紗織物。紗線強(qiáng)伸性將會(huì)直接影響織物的拉伸性能，股線的斷裂強(qiáng)力受單紗強(qiáng)力、合股數(shù)、股線捻度與單紗之間作用力的綜合影響[9]。由表3還可知，3種組織都是4股線織物的斷裂伸長(zhǎng)率最大，平紋織物的經(jīng)向斷裂伸長(zhǎng)率隨著紗線合股數(shù)的增加而增大；3股和4股線斜紋和緞紋織物的經(jīng)向和緯向斷裂伸長(zhǎng)率增加明顯，雙股線織物的斷裂伸長(zhǎng)率小于單紗的。

表3 織物的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率

2.2.2 織物撕裂強(qiáng)力

織物的經(jīng)、緯向撕裂強(qiáng)力測(cè)試結(jié)果如圖1所示?？芍?dāng)織物組織相同時(shí)，3股線織物的經(jīng)向撕裂強(qiáng)力最大，4股線織物的經(jīng)向撕裂強(qiáng)力最??；織物緯向撕裂強(qiáng)力隨紗線合股數(shù)的增加先增大后減小，3股線織物撕裂強(qiáng)力最大，單紗織物撕裂強(qiáng)力最小。說明在織物經(jīng)緯向撕裂強(qiáng)力中，3股線織物都是最大的，主要是因?yàn)?股線的斷裂強(qiáng)力最大，斷裂伸長(zhǎng)率較大且條干均勻。其中平紋織物的撕裂強(qiáng)力最小，緞紋織物次之，斜紋織物最大。這是由于平紋組織交織次數(shù)多，紗線間摩擦阻力相對(duì)較大，滑移困難，受力三角形較小容易撕裂，則撕裂強(qiáng)力較小；斜紋、緞紋織物交織點(diǎn)少，浮線長(zhǎng)，紗線易滑移，導(dǎo)致撕裂困難。

圖1 織物經(jīng)向和緯向撕裂強(qiáng)力

2.2.3 織物拉伸彈性

織物定伸長(zhǎng)為3%時(shí)的彈性回復(fù)率測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

圖2 織物經(jīng)向和緯向彈性回復(fù)率

從圖2(a)可知，雙股線織物經(jīng)向拉伸彈性較好，3股線織物經(jīng)向拉伸彈性較差,平紋織物經(jīng)向拉伸彈性優(yōu)于斜紋和緞紋。從圖2(b)可知：平紋組織中3股線織物緯向拉伸彈性較好，其他股線織物彈性相近；斜紋和緞紋組織中雙股線織物的緯向拉伸彈性較好，3股線織物的緯向拉伸彈性較差；斜紋和緞紋織物的緯向拉伸彈性優(yōu)于平紋織物?？椢飶椥曰貜?fù)率主要受織物在彈力方向伸長(zhǎng)的影響，紗線的斷裂伸長(zhǎng)率越大，織物彈性越差。

2.3 織物保形性分析

2.3.1 織物折皺回復(fù)性

圖3示出本文織物經(jīng)向+緯向的總折皺回復(fù)角測(cè)試結(jié)果?？芍?，在織物組織相同時(shí)，織物的折皺回復(fù)角隨紗線合股數(shù)的增加而變小。平紋組織中雙股線織物折皺回復(fù)角最大；斜紋和緞紋組織中單紗織物折皺回復(fù)角較大，緞紋單紗織物的總折皺回復(fù)角最大，為187.6°，折皺回復(fù)性最好。這是因?yàn)殡S著合股數(shù)的增加，由幾根單紗加捻成股線時(shí)，股線中單紗捻度越來越大，單紗越來越細(xì)，單紗中纖維已有變形，其受力后易發(fā)生塑性變形，抗皺性就會(huì)變差，平紋織物交織點(diǎn)較多且薄，紗線不易作相對(duì)滑動(dòng)，因此，其折皺回復(fù)性比斜紋、緞紋差。

圖3 織物折皺回復(fù)角

2.3.2 織物懸垂性

懸垂系數(shù)[10]表示試樣下垂部分的投影面積與其原面積之比的百分率，該值越小，則懸垂性越好?？椢飸掖瓜禂?shù)測(cè)試結(jié)果如表4所示?？梢钥闯觯郊y織物的懸垂系數(shù)隨合股數(shù)的增加先減小后增大，雙股線織物懸垂性最好，4股線織物懸垂性較差；斜紋和緞紋織物的懸垂系數(shù)隨合股數(shù)的增加先增大后減小，雙股線織物懸垂性較差，3、4股線織物懸垂性較好，斜紋4股線織物的靜懸垂系數(shù)最小，為36.60%，懸垂性最好。因?yàn)榧喚€的斷裂伸長(zhǎng)率會(huì)影響織物的懸垂性，斷裂伸長(zhǎng)率越大，織物懸垂性能越好。因?yàn)槠郊y組織的交織點(diǎn)多，交織阻力大，所以懸垂性較斜紋和緞紋織物差。

表4 織物的懸垂性

2.3.3 織物彎曲性能

織物彎曲長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 織物經(jīng)向和緯向彎曲長(zhǎng)度

從圖4(a)可知，股線織物總體上比單紗織物更不易彎曲，在所測(cè)試樣中平紋3股線織物經(jīng)向最硬挺。這是因?yàn)殡S著股線中單紗捻度的增大，紗線結(jié)構(gòu)緊密，抱和力強(qiáng)，紗線不易滑動(dòng)，織物越不易彎曲。從圖4(b)可知：平紋單紗織物的緯向較股線織物更易彎曲；斜紋和緞紋織物緯向彎曲性能變化趨勢(shì)相似，其中雙股線織物緯向彎曲性較硬挺，3股線織物較柔軟。對(duì)比不同組織結(jié)構(gòu)的織物，平紋織物較硬挺，斜紋織物次之，緞紋較柔軟，這是因?yàn)榭椢锝豢楛c(diǎn)越多，浮線越短，經(jīng)緯紗越難以滑動(dòng)，織物越剛硬。

3 結(jié) 論

通過對(duì)單紗和股線的拉伸性能、條干均勻度進(jìn)行測(cè)試，以及對(duì)織物力學(xué)性能和保形性進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

1)在紗線性能方面，在股線捻系數(shù)比值一致的情況下，股線的斷裂強(qiáng)度均高于單紗，3股線的斷裂強(qiáng)度最大，4股線的斷裂強(qiáng)度低于其他股線。

2)在織物力學(xué)性能方面，3股線織物斷裂強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力較大，4股線織物斷裂伸長(zhǎng)率較大，雙股線織物拉伸彈性回復(fù)率較大。

3)在織物保形性方面，平紋織物中雙股線織物折皺回復(fù)性最好，斜紋和緞紋織物隨合股數(shù)增加均變差；平紋織物中雙股線織物懸垂性最好，但平紋織物整體上不及斜紋和緞紋織物的懸垂性好；單紗織物彎曲性能比股線織物好。

4)對(duì)于3種組織結(jié)構(gòu)織物而言，斜紋和緞紋織物的撕裂強(qiáng)力、折皺回復(fù)性、懸垂性和彎曲性優(yōu)于平紋織物。