可溶性聚酯纖維含量對織物性能的影響

胡元元 呂治家

（魏橋紡織股份有限公司，山東濱州，256200）

水溶性纖維在棉紡織領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，水溶性長絲與棉纖維不同的復(fù)合紡紗形式可生產(chǎn)出中空紗、無捻紗，而水溶性短纖維與棉纖維的伴紡可改善棉纖維可紡性、提高棉纖維服用性能［1］、改善厚重織物面料手感硬挺死板的問題［2］。純棉織物具有吸濕透氣、柔軟舒適的優(yōu)良特性，但染整后加工處理及穿著洗滌后，織物存在手感變硬、穿著舒適性下降等問題，厚重織物表現(xiàn)得更加明顯，所以棉織物的蓬松度、舒適度越來越受到關(guān)注。其中，馬芹等探討了不同混紡比水溶性維綸紗的性能［3］，秦瀟璇等探討了織物組織及芯絲含量對織物性能的影響［4］。

考慮到棉厚重織物手感容易硬挺死板的問題，本研究采用可溶性聚酯纖維低比例與棉混紡的方式織制棉厚重織物，結(jié)合后道工序溶解處理改善織物手感及風(fēng)格。相比水溶性PVA材質(zhì)，可溶性聚酯纖維的降解條件可控且無甲醛殘留［5］。采用不同混紡比例的可溶性聚酯纖維混紡紗進(jìn)行經(jīng)緯向不同組合搭配，并對厚重織物性能指標(biāo)進(jìn)行分析，研究可溶性聚酯纖維含量對棉織物性能的影響，以推動(dòng)可溶性纖維低比例混紡紗在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用，為舒適性棉厚重織物產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 方案設(shè)計(jì)

將可溶性聚酯纖維與棉纖維進(jìn)行混紡，經(jīng)緯向分別采用不同或相同規(guī)格的混紡紗織造，并與同規(guī)格純棉織物進(jìn)行性能對比。設(shè)計(jì)紗線線密度統(tǒng)一為27.8 tex，經(jīng)密346根/10 cm，緯密214根/10 cm，幅寬145 cm，織物組織為四上二下左斜加強(qiáng)斜紋。

1.1 原料及紗線規(guī)格選擇

棉纖維選用新疆機(jī)采棉，纖維長度26 mm～30 mm，馬克隆值4.8～5.1；可溶性聚酯纖維規(guī)格1.67 dtex×38 mm，斷裂強(qiáng)度1.8 cN/dtex。設(shè)計(jì)4種不同混紡比例的棉可溶性聚酯纖維混紡紗，并以相同線密度的純棉紗作為對比參照，紗線規(guī)格見表1。

1.2 織造及后溶解加工工藝

為更加系統(tǒng)地分析4種不同混紡比例可溶性聚酯纖維混紡紗對織物性能的影響，我們將此4種紗分別應(yīng)用在經(jīng)向和緯向。為確保一致性，整經(jīng)、漿紗、織造在同機(jī)臺(tái)、同條件下加工。含普通純棉對比織物在內(nèi)，共計(jì)開發(fā)了17種規(guī)格的織物，見表2。

染整工序的可溶性聚酯纖維溶解工藝：質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%的NaOH質(zhì)量濃度5 g/L，缸內(nèi)浴比1∶10，溫度105℃，溶解時(shí)間持續(xù)60 min，45℃熱水洗3次［6-7］。

2 性能測試與分析

2.1 成紗指標(biāo)測試

為增強(qiáng)測試研究的準(zhǔn)確性，我們將5種紗線的捻系數(shù)統(tǒng)一設(shè)置為369。紗線條干C V、細(xì)節(jié)、粗節(jié)、棉結(jié)測試參照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》，單紗斷裂強(qiáng)力測試參照GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（CRE法）》。5種紗線的質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果見表3。

表3 5種紗線的質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果

測試結(jié)果表明，在線密度、捻系數(shù)保持一致時(shí)，紗線條干C V與可溶性聚酯纖維含量存在線性關(guān)系，隨可溶性聚酯纖維含量的加大而降低，當(dāng)含量達(dá)到20%時(shí)，成紗條干C V最優(yōu)。分析原因認(rèn)為：棉纖維屬于天然纖維，在長度、線密度等方面存在天然不均勻性，有一定的短絨率，會(huì)影響成紗條干。可溶性聚酯纖維屬于合成纖維，原料性質(zhì)差異小，因此可溶性聚酯纖維含量的增加有利于紗線條干的改善。

紗線斷裂強(qiáng)度與可溶性聚酯纖維含量呈線性關(guān)系，隨可溶性聚酯纖維含量的增大而降低，當(dāng)含量達(dá)到20%時(shí)，成紗斷裂強(qiáng)度最低。分析原因認(rèn)為：新疆機(jī)采棉的斷裂強(qiáng)度一般在3.0 c N/dtex左右，可溶性聚酯纖維的斷裂強(qiáng)度僅有1.8 c N/dtex，纖維的斷裂強(qiáng)度是影響成紗質(zhì)量的重要指標(biāo)，斷裂強(qiáng)度越高，成紗質(zhì)量越好，因此紗線斷裂強(qiáng)度的降低與可溶性聚酯纖維含量增加有關(guān)。

紗線粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。分析原因認(rèn)為：由于棉纖維與可溶性聚酯纖維長度的差異導(dǎo)致在牽伸過程中纖維的變速點(diǎn)更加分散，特別是可溶性聚酯纖維含量在15%以下時(shí)，纖維的移距偏差加大導(dǎo)致紗線粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)惡化。

2.2 織物單位面積質(zhì)量、厚度、透氣量測試

將表2中不同經(jīng)緯紗排列生產(chǎn)的17種織物進(jìn)行染整加工，按照1.2中的可溶性聚酯纖維溶解工藝進(jìn)行。從理論分析可知：隨可溶性聚酯纖維含量的增加，織物單位面積質(zhì)量逐漸降低，厚度逐漸減小，透氣量逐漸增大。

織物厚度測試使用YG141LA型織物厚度測試儀，參照GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》測試。織物透氣量測試使用YG461E-I型織物透氣量測試儀，參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》測試，結(jié)果見表4（可溶性聚酯纖維總含量為混紡織物經(jīng)緯紗中可溶性聚酯纖維總的含量）。

表4 織物單位面積質(zhì)量、厚度、透氣量測試

測試結(jié)果表明，一是與1#普通純棉織物相比，各織物單位面積質(zhì)量隨經(jīng)緯紗可溶性聚酯纖維總含量增加呈逐漸減小趨勢，其中2#織物單位面積質(zhì)量降低最少，降低9.0%，17#織物單位面積質(zhì)量降低最多，為22.5%；二是可溶性聚酯纖維混紡織物厚度總體大于1#純棉織物厚度，各織物厚度隨可溶性聚酯纖維總含量增加呈逐漸下降趨勢，其中2#織物厚度增加最多，為17.1%，17#織物厚度增加最少，為4.2%；三是可溶性聚酯纖維混紡織物透氣量整體大于1#純棉織物，并且隨可溶性聚酯纖維總含量增加呈逐漸增大趨勢，其中2#透氣量增大最少，為374.7%，17#織物透氣量增大最多，為587.3%；四是兩組不同可溶性聚酯纖維含量紗線，分別應(yīng)用于不同的經(jīng)紗、緯紗方向時(shí)，織物單位面積質(zhì)量與厚度差異不大，但織物透氣量隨經(jīng)紗可溶性聚酯纖維含量的提高而增大。例如經(jīng)向c紗/緯向b紗與經(jīng)向b紗/緯向c紗相比，透氣量增大8.3%，同理經(jīng)向d紗/緯向b紗與經(jīng)向b紗/緯向d紗相比，透氣量增大15.9%；經(jīng)向e紗/緯向b紗與經(jīng)向b紗/緯向e紗相比，透氣量增大14.9%；經(jīng)向d紗/緯向c紗與經(jīng)向c紗/緯向d紗相比，透氣量增大7.1%；經(jīng)向e紗/緯向c紗與經(jīng)向c紗/緯向e紗相比，透氣量增大7.2%；經(jīng)向e紗/緯向d紗與經(jīng)向d紗/緯向e紗相比，透氣量增大0.6%。

經(jīng)分析認(rèn)為，與純棉織物相比，混紡織物中可溶性聚酯纖維溶解后，改變了紗線內(nèi)部結(jié)構(gòu)，纖維間空隙增加，從而改善了織物透氣性，紗線更加蓬松，織物厚度也明顯增加?；旒徔椢飭挝幻娣e質(zhì)量隨可溶性聚酯纖維總含量的增加而降低；織物厚度隨可溶性聚酯纖維總含量的增加而降低，這與織物單位面積內(nèi)總纖維量減少有關(guān)，當(dāng)織物單位面積內(nèi)纖維減少5%時(shí)織物厚度達(dá)到最大?？椢锿笟饬侩S可溶性聚酯纖維總含量增加而增大，在保持相同單位面積質(zhì)量情況下，經(jīng)紗方向可溶性聚酯纖維含量增加有利于織物透氣量的增大。

2.3 織物吸濕速干性能測試

可溶性聚酯纖維經(jīng)溶解后，棉紗截面內(nèi)纖維根數(shù)減少，纖維間抱合力降低、空隙增大，與普通的棉織物相比，理論上織物的吸濕速干性能會(huì)得到進(jìn)一步提升。試驗(yàn)參照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單向組合試驗(yàn)法》測試，結(jié)果見表5。

表5 織物吸濕速干性能測試

測試結(jié)果表明，與1#普通純棉織物相比，不同可溶性聚酯纖維含量織物的吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度、蒸發(fā)速率均有較大幅度提升。我們將可溶性聚酯纖維總含量與吸水率數(shù)值關(guān)系作以圖示分析（見圖1），得出吸水率隨著織物中可溶性聚酯纖維總含量的增加整體呈現(xiàn)線性上升趨勢，但會(huì)出現(xiàn)多個(gè)拐點(diǎn)。

圖1 混紡織物吸水率與可溶性聚酯纖維總含量關(guān)系

為了進(jìn)一步分析拐點(diǎn)出現(xiàn)的原因，我們對數(shù)據(jù)進(jìn)一步提取分析，見表6，將經(jīng)紗相同的品種作為一組，按照可溶性聚酯纖維含量從低到高分為4組對比吸水率。發(fā)現(xiàn)混紡織物中經(jīng)紗的可溶性聚酯纖維含量起主要作用，經(jīng)紗中可溶性聚酯纖維含量高的品種吸水率整體高于經(jīng)紗中可溶性聚酯纖維含量低的品種，即第4組＞第3組＞第2組＞第1組。

表6 可溶聚酯纖維含量與面料吸水率分組數(shù)據(jù)

分析原因認(rèn)為，這與織物組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，該織物單位面積內(nèi)經(jīng)緯紗的質(zhì)量比大概是61/39，因此經(jīng)紗在織物中起到了主要作用。在4組數(shù)據(jù)中，吸水率隨緯紗的可溶性聚酯纖維含量的增加而呈現(xiàn)提升趨勢，但4組數(shù)據(jù)中同時(shí)在第3個(gè)數(shù)據(jù)上出現(xiàn)了拐點(diǎn)，打破了線性關(guān)系。這4個(gè)拐點(diǎn)分別是4#織物（經(jīng)紗b/緯紗d），8#織物（經(jīng)紗c/緯紗d），12#織物（經(jīng)紗d/緯紗d），16#織物（經(jīng)紗e/緯紗d）。這4個(gè)品種的緯紗都是d，棉和可溶性聚酯纖維的混紡比例為85/15，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)避開此混紡比例紗線用作緯紗。

我們將混紡織物的可溶性聚酯纖維總含量與滴水?dāng)U散時(shí)間關(guān)系作以圖示分析（見圖2），滴水?dāng)U散時(shí)間隨著可溶性聚酯纖維總含量的增加而呈現(xiàn)減少的趨勢，與經(jīng)紗和緯紗中的可溶性聚酯纖維含量關(guān)系不大。

圖2 混紡織物滴水?dāng)U散時(shí)間與可溶性聚酯纖維總含量關(guān)系

為了研究經(jīng)緯紗各自可溶性聚酯纖維含量變化對蒸發(fā)速率的影響，我們將經(jīng)緯紗可溶性聚酯纖維含量一樣的剔除，即剔除2#、7#、12#和17#品種的數(shù)據(jù)，并將經(jīng)紗中可溶性聚酯纖維含量低于緯紗的6個(gè)品種（3#、4#、5#、8#、9#、13#）作為第5組，將經(jīng)紗中可溶性聚酯纖維含量高于緯紗的6個(gè)品種（6#、10#、11#、14#、15#、16#）作為第6組，對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，見表7。

表7 可溶性聚酯纖維含量與蒸發(fā)速率的分組數(shù)據(jù)

從測試結(jié)果可以看出，經(jīng)紗中可溶性聚酯纖維含量高于緯紗的6個(gè)品種蒸發(fā)速率整體高于經(jīng)紗中可溶性聚酯纖維含量低于緯紗的6個(gè)品種，兩組數(shù)據(jù)的蒸發(fā)速率基本都隨著可溶性聚酯纖維含量的增加而降低，11#品種的蒸發(fā)速率最大。分析原因認(rèn)為，高經(jīng)密低緯密的四上二下斜紋織物正面主要是經(jīng)紗，織物的蒸發(fā)速率主要取決于經(jīng)紗，可溶性聚酯纖維含量高的紗線溶解后，纖維之間的空隙增加，水分傳導(dǎo)鋪展速度快，因此一定程度上會(huì)提升蒸發(fā)速率，但是隨著可溶性聚酯纖維含量的進(jìn)一步提高，紗線經(jīng)溶解后儲(chǔ)水能力增強(qiáng)，因此蒸發(fā)速率又會(huì)隨著織物中可溶性聚酯纖維總含量的增加而降低。

分析對比各品種的芯吸高度數(shù)值發(fā)現(xiàn)，可溶性聚酯纖維混紡織物的芯吸高度明顯高于純棉織物，主要是由于可溶性聚酯纖維的溶解導(dǎo)致紗線纖維間空隙增大產(chǎn)生毛細(xì)效應(yīng)，織物吸濕性能有大幅度提升。經(jīng)向芯吸高度整體高于緯向芯吸高度，并且芯吸高度數(shù)值不隨可溶性聚酯纖維含量的增加呈現(xiàn)明顯變化，說明可溶性聚酯纖維含量的增加對芯吸高度的影響不大。

2.4 織物彎曲性能測試

試驗(yàn)使用YG207N型織物硬挺度測試儀，參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》測試，結(jié)果見表8。

表8 織物彎曲性能測試

可溶性聚酯纖維經(jīng)溶解后，纖維間、紗線間、組織結(jié)構(gòu)間抱合力降低，與普通的棉織物相比，理論上織物的硬挺度及彎曲剛度都會(huì)有一定程度的降低。測試結(jié)果表明，可溶性聚酯纖維混紡織物的彎曲性能明顯優(yōu)于純棉織物，織物彎曲性能受可溶性聚酯纖維含量影響明顯，可溶性聚酯纖維總含量越高時(shí)織物彎曲長度、抗彎剛度越小，即織物手感更加柔軟；因經(jīng)密緯密不同，織物經(jīng)紗方向彎曲長度、抗彎剛度整體大于緯紗方向。

2.5 織物拉伸性能測試

拉伸性能試驗(yàn)使用多功能電子強(qiáng)力機(jī)測試，參照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試，測試結(jié)果見表9。

表9 織物拉伸強(qiáng)力測試

由表9可知，織物斷裂強(qiáng)力隨著可溶性聚酯纖維含量的提高而呈現(xiàn)降低趨勢，可溶性聚酯纖維經(jīng)溶解后，紗線橫截面纖維根數(shù)減少，纖維間抱合力降低，組織結(jié)構(gòu)間抱合力也會(huì)相應(yīng)降低，使得織物斷裂強(qiáng)力下降。

3 結(jié)論

（1）在棉紗中低比例加入可溶性聚酯纖維進(jìn)行混紡，能夠改善棉紗的條干均勻性，有益于提升紗線指標(biāo)，但對單紗強(qiáng)力有一定影響。

（2）可溶性聚酯纖維混紡織物與普通純棉織物相比具有輕量化、蓬松度高、透氣性好的特點(diǎn)，但一味地增加混紡比例會(huì)降低蓬松度。因此在可溶性聚酯纖維總含量不變的情況下，可通過適當(dāng)增加經(jīng)向可溶性聚酯纖維含量并降低緯向可溶性聚酯纖維含量來改善織物性能。

（3）可溶性聚酯纖維混紡織物與普通純棉織物相比吸濕性明顯改善，增加經(jīng)向可溶性聚酯纖維含量對吸濕性提升更加有效，但混紡比例為85/15時(shí)不適用于緯紗。

（4）增加可溶性聚酯纖維總含量對織物的柔軟性改善明顯，增加經(jīng)向可溶性聚酯纖維含量的影響更明顯。

（5）可溶性聚酯纖維總含量的增加會(huì)降低織物的強(qiáng)力，對強(qiáng)力要求高的織物，可通過適當(dāng)提升緯向可溶性聚酯纖維含量，降低經(jīng)向可溶性聚酯纖維含量，在不改變織物可溶性聚酯纖維總含量的情況下改善織物強(qiáng)力。

（6）綜上所述，在加強(qiáng)斜紋舒適性厚重棉織物開發(fā)中，經(jīng)向可溶性聚酯纖維含量起到主導(dǎo)作用，在混紡織物中可溶性聚酯纖維總含量不變的情況下，提高經(jīng)紗的可溶性聚酯纖維含量對于織物輕量化、蓬松性、透氣性、吸濕性效果較好，但對降低織物強(qiáng)力的影響也同樣明顯。在開發(fā)產(chǎn)品時(shí)要針對用戶需求、產(chǎn)品用途來統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，保證各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)預(yù)期。