錦綸66包芯紗牛仔面料開發(fā)

劉玉萌，童勝昊，張瑞云,3*，章小華，徐瀟源，劉柳，張瑞寅，雷飛，付少舉

(1.東華大學(xué)a.紡織學(xué)院 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b. 紡織科技創(chuàng)新中心,上海 201620； 2.浙江金梭紡織有限公司，浙江 金華 321100；3.上海市紡織智能制造與工程一帶一路 國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，上海 201620；4.中國(guó)棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100027)

近年來，牛仔面料向更加舒適、多功能性發(fā)展，新型彈力、多功能、輕薄等牛仔面料不斷出現(xiàn)在人們的視野[1]中。彈力牛仔面料用紗主要采用氨綸、滌綸、T400(彈力復(fù)合纖維)、PTT(聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)等纖維，賦予牛仔面料較高的彈力[2]，目前錦綸66包芯紗還未出現(xiàn)在牛仔產(chǎn)品中。

朱秋涼[3]采用賽絡(luò)紡氨綸包芯紗進(jìn)行牛仔產(chǎn)品的開發(fā)，雖改善了紗線的強(qiáng)力和條干，但氨綸芯絲強(qiáng)力低，生產(chǎn)中易造成無芯紗，且彈力不易控制。朱洪英等[4]開發(fā)了圣麻/滌綸混紡彈力包芯紗，通過紡紗工藝的優(yōu)化，有效提高了包芯紗彈力的均勻性，并減少了毛羽，但其包芯紗的強(qiáng)力較低，且條干均勻度較差。嚴(yán)偉[5]嘗試不同預(yù)牽伸倍數(shù)紡制的天絲/氨綸包芯紗，采用最適宜預(yù)牽伸倍數(shù)時(shí)，成紗強(qiáng)力與伸長(zhǎng)率均有所提升，但由于氨綸芯絲強(qiáng)力的局限，包芯紗強(qiáng)力較低。張瑞云等[6]前期選擇最優(yōu)的紗線捻度和氨綸絲預(yù)牽伸倍數(shù)，進(jìn)行聚乳酸/氨綸彈力包芯紗的開發(fā)，其紗線的斷裂伸長(zhǎng)率較好，但斷裂強(qiáng)力、條干和毛羽等不滿足實(shí)際需求。唐琴[7]采用T400和氨綸雙芯包芯紗作為緯紗，嘗試開發(fā)舒適牛仔面料。李春谷等[8]在該產(chǎn)品上進(jìn)行改進(jìn)，外包纖維采用棉與雅賽爾混紡，產(chǎn)品不易變形，色彩鮮明，但對(duì)二者進(jìn)行雙芯包芯紗的開發(fā)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高。

為彌補(bǔ)錦綸66包芯紗在牛仔產(chǎn)品上的空白，以及現(xiàn)有彈力包芯紗織制牛仔面料的性能缺陷，本文采用粘膠為外包纖維，錦綸66或氨綸為芯絲制成包芯紗為緯紗，使用劍桿織機(jī)使其與相同線密度的純棉紗線進(jìn)行交織，制成牛仔面料。對(duì)比發(fā)現(xiàn)采用錦綸66長(zhǎng)絲不僅可以改善氨綸單絲的彈力不穩(wěn)定和強(qiáng)力低的情況，而且生產(chǎn)工藝較雙芯包芯紗簡(jiǎn)單。對(duì)該牛仔面料進(jìn)行強(qiáng)力、耐磨性、彈性回復(fù)性、折皺回復(fù)性和彎曲性能等性能測(cè)試，與普通氨綸牛仔面料相比，發(fā)現(xiàn)錦綸66包芯紗牛仔面料的綜合性能較好，其強(qiáng)力及柔軟度更佳。以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗織制面料比粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)強(qiáng)力、彈性、柔軟度更佳。同時(shí)，采用36.4 tex紗線所織制的面料的強(qiáng)力、彈性和折皺回復(fù)性更好，但28.0 tex紗線所織制的面料更柔軟。

1 牛仔面料的織造工藝

1.1 織物規(guī)格及織造設(shè)備

根據(jù)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)參考[7,9-10]，設(shè)計(jì)如表1所示的織物規(guī)格表，進(jìn)行試織。采用具有定位停車和自動(dòng)尋緯功能的劍桿織機(jī)，可有效減少所織布料的緯向疵點(diǎn)，改善織物質(zhì)量[11]，織機(jī)具體型號(hào)為意達(dá)紡織機(jī)械(中國(guó))有限公司的Itema R880HD。其中面料①、④所用錦綸66的1復(fù)絲含有10根單絲，面料②、⑤所用錦綸66的1復(fù)絲含有34根單絲，6種面料采用的織物組織均為五枚三飛經(jīng)面緞紋。

表1 織物規(guī)格表Table 1 Fabric specifications

1.2 紗線的準(zhǔn)備

相同線密度的紗線使用同一臺(tái)織機(jī)，設(shè)置相同的織造工藝參數(shù)進(jìn)行織造。由于經(jīng)紗根數(shù)較多，所以在織造工序開始前要做好經(jīng)紗的分組，以減輕整經(jīng)時(shí)的難度，但要保證最后固定經(jīng)紗時(shí)所有張力盡量一致。

1.3 穿綜筘工序

在經(jīng)紗一端固定后，自固定端將經(jīng)紗一根根分開。經(jīng)過蒸汽定捻，經(jīng)紗基本不會(huì)回捻纏繞。純棉紗穿綜時(shí)，用12頁綜，其中邊紗穿1、2頁綜，地紗穿3、4、5、6、7、8、9、10、11、12頁綜。在穿筘時(shí)36.4 tex的紗線，邊紗每筘4入，地紗每筘3入；28.0 tex的紗線，邊紗和地紗都為每筘5入。

1.4 后整理工序

織物經(jīng)過簡(jiǎn)單的后整理工藝之后會(huì)變得柔軟，呈現(xiàn)出相應(yīng)的布面風(fēng)格[12]。將6種面料進(jìn)行如下后整理：

(1)燒毛：兩正一反。

(2)水洗：經(jīng)過8道水洗洗掉殘留的堿，使生產(chǎn)出的面料為中性。

(3)拉斜：消除織物內(nèi)應(yīng)力，控制產(chǎn)品加工尺寸的穩(wěn)定[13]。

(4)預(yù)縮：控制面料縮水率，主要是為了控制經(jīng)向收縮率[9]。

2 織物測(cè)試方法

所測(cè)試樣均需在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(溫度20 ℃±2 ℃，濕度65%±2%)調(diào)濕 24 h后，再進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試所用設(shè)備分別為：YG571B型織物摩擦色牢度測(cè)試儀(溫州百恩儀器有限公司)、YG(B)401T型馬丁代爾耐磨儀(溫州大榮紡儀有限公司)、YG(B)033B型數(shù)字式撕裂儀(溫州大榮紡儀有限公司)、YG(B)026H-250型電子織物強(qiáng)力機(jī)(溫州大榮紡儀有限公司)、YG026MB電子強(qiáng)力機(jī)(溫州方圓儀器有限公司)、YG541E全自動(dòng)激光織物折皺彈性測(cè)試儀(寧波紡織儀器廠)、LLY-01型電子硬挺度儀(萊州市電子儀器有限公司)。

2.1 色牢度和耐磨測(cè)試

(1)織物色牢度測(cè)試按照GB/T 29865—2013《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度 小面積法》標(biāo)準(zhǔn)[14]，沿與經(jīng)緯向成45°角裁取布樣，尺寸不小于50 mm×130 mm，取樣應(yīng)離布邊至少10 cm[15]。

(2)耐磨測(cè)試按照GB/T 21196.2—2007《紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測(cè)定第2部分:試樣破損的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)[16]，圓形織物試樣在一定的壓力下，與標(biāo)準(zhǔn)磨料按Lissajou曲線的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行相互摩擦，導(dǎo)致試樣破損，以試樣破損的耐磨次數(shù)表示織物的耐磨性能[10]。

2.2 織物撕破和拉伸測(cè)試

撕破強(qiáng)度測(cè)試按照GB/T 3917.1—2009《紡織品 織物撕破性能 第1部分:沖擊擺錘法撕破強(qiáng)力的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)[17]，進(jìn)行測(cè)試。

拉伸強(qiáng)力測(cè)試按照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)》標(biāo)準(zhǔn)[18]，進(jìn)行測(cè)試。

2.3 織物彈性回復(fù)性能測(cè)試

織物彈性回復(fù)性能測(cè)試按照FZ/T 01034—2008《紡織的機(jī)織物拉伸彈性試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)[19]，實(shí)驗(yàn)條件：預(yù)加張力5 N，拉伸隔距100 mm，上升速度100 mm/min，下降速度100 mm/min，定伸長(zhǎng)為5%，反復(fù)拉伸次數(shù)為5次，起始停頓1 min，負(fù)荷停頓1 min。

2.4 折皺回復(fù)性測(cè)試

織物折皺回復(fù)性測(cè)試按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測(cè)定 回復(fù)角法》標(biāo)準(zhǔn)[20]，分別測(cè)試織物緯向的急彈性回復(fù)角和緩彈性回復(fù)角。將每個(gè)試樣經(jīng)緯向各5塊，共10塊，裁剪尺寸如圖1所示[21]。本次折皺回復(fù)性的實(shí)驗(yàn)采用了面料的正面朝上放置，測(cè)試方法如圖2所示。

圖1 折皺回復(fù)試樣Fig.1 Wrinkle recovery sample

圖2 面料折皺測(cè)試方法Fig.2 Test method for fabric crease

2.5 織物的緯向彎曲性能

織物的緯向彎曲性能測(cè)試參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測(cè)定 第一部分：斜面法》標(biāo)準(zhǔn)[22]，將每個(gè)試樣緯向4塊，裁剪成250 mm×25 mm，測(cè)試正反實(shí)驗(yàn)8次計(jì)算平均值[23]。

3 織物性能分析

3.1 織物規(guī)格實(shí)測(cè)

實(shí)測(cè)織物規(guī)格如表2所示。

表2 織物規(guī)格實(shí)測(cè)表Table 2 Fabric specification measurement table

比較面料①、②和③，36.4 tex經(jīng)緯紗所織制的面料中實(shí)測(cè)芯絲為錦綸66的包芯紗織制的面料之間無明顯的差異，面料③即緯紗種類為粘膠/氨綸(4.44 tex)的經(jīng)密大于面料①和②。同樣28.0 tex經(jīng)緯紗所織制的面料④、⑤和⑥也具有類似的規(guī)律，面料⑥的經(jīng)密大于面料④和⑤。由于粘膠/氨綸(4.44 tex)包芯紗紡紗時(shí)，氨綸芯絲進(jìn)行預(yù)牽伸，所紡紗線彈性較大，導(dǎo)致以該紗線為緯紗的面料存在較大收縮，因此經(jīng)緯紗細(xì)度相同時(shí)，緯紗為粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的經(jīng)向密度、克重和厚度均較大。

3.2 色牢度和耐磨性測(cè)試結(jié)果分析

牛仔產(chǎn)品為了達(dá)到織物日常穿著的要求和實(shí)現(xiàn)各式各樣的水洗風(fēng)格，對(duì)其色牢度具有一定的要求。作為牛仔織物而言，經(jīng)紗為色紗，緯紗為原色紗，色牢度主要由經(jīng)紗來決定。因?yàn)榭椢锏慕?jīng)紗均為純棉紗，所以6種織物分別進(jìn)行對(duì)比時(shí)，色牢度相差不大。經(jīng)過馬丁代爾耐磨測(cè)試，每種面料都進(jìn)行了15 000次的摩擦試驗(yàn)，均未出現(xiàn)斷紗的情況。由此可見本次開發(fā)的所有產(chǎn)品均達(dá)到牛仔面料的耐磨要求。

3.3 撕破與拉伸性能測(cè)試結(jié)果分析

由于經(jīng)紗均為純棉紗線，主要研究緯紗對(duì)織物強(qiáng)力的影響，所以主要對(duì)比織物的緯向撕破和拉伸強(qiáng)力，結(jié)果如圖3所示。

圖3 緯向撕破強(qiáng)力和拉伸強(qiáng)力柱狀圖Fig.3 Histogram of zonal tearing strength and tensile strength

對(duì)于撕破強(qiáng)力，面料③強(qiáng)力低于面料①和②，面料⑥的強(qiáng)力低于面料④和⑤，即緯紗細(xì)度相同時(shí)，芯絲為氨綸織物的緯向撕破強(qiáng)力均低于芯絲為錦綸66的織物。比較芯絲不同的錦綸66包芯紗織制面料的撕破強(qiáng)力，面料①撕破強(qiáng)力高于面料②，面料④撕破強(qiáng)力高于面料⑤，其原因在于以錦綸66(3.33 tex/10 F)為芯絲的包芯紗強(qiáng)力大于錦綸66(3.33 tex/34 F)，緯紗的強(qiáng)力差異影響織物的緯向撕破強(qiáng)力。拉伸強(qiáng)力有類似規(guī)律。

緯紗種類相同時(shí)，比較36.4 tex和28.0 tex粘膠包芯紗織物的撕破和拉伸強(qiáng)力，發(fā)現(xiàn)28.0 tex粘膠包芯紗織物的緯向撕破強(qiáng)力和拉伸強(qiáng)力較小。

3.4 彈性回復(fù)性能測(cè)試結(jié)果分析

將面料進(jìn)行彈性回復(fù)性能的測(cè)試，由于產(chǎn)品為緯彈織物，主要測(cè)試織物的緯向彈性回復(fù)性能。試驗(yàn)定伸長(zhǎng)5%，反復(fù)拉伸次數(shù)為5次條件下織物緯向彈性回復(fù)性能，結(jié)果如表3所示。

表3 織物緯向彈性回復(fù)性能測(cè)試結(jié)果Table 3 Test results of weft elastic recovery performance of fabric

根據(jù)表3，對(duì)于36.4 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，其試驗(yàn)伸長(zhǎng)和變形率從小到大排序?yàn)椋好媪息佟⒚媪息邸⒚媪息?，即粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的試驗(yàn)伸長(zhǎng)和變形率大于粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)，小于粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)；對(duì)于緯向彈性回復(fù)率，其從小到大排序?yàn)椋好媪息?、面料③、面料①，即粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的緯向彈性回復(fù)率小于粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)，大于粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)。對(duì)于28.0 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，其緯向彈性回復(fù)率從小到大排序?yàn)椋好媪息?、面料⑥、面料④，與36.4 tex規(guī)律類似，但試驗(yàn)伸長(zhǎng)和變形率從小到大排序?yàn)椋好媪息?、面料⑤、面料⑥，即粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的彈性伸長(zhǎng)和變形率最大。綜合兩種線密度經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，以粘膠/錦綸66為緯紗的織物彈性回復(fù)性能達(dá)到以粘膠/氨綸為緯紗的織物彈性回復(fù)水平，滿足彈力牛仔面料的要求；同時(shí)，以錦綸66(3.33 tex/10 F)芯絲為緯紗的織物彈性回復(fù)性能比錦綸66(3.33 tex/34 F)芯絲更好。

相同緯紗種類，28.0 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料綜合彈性伸長(zhǎng)和變形率大于36.4 tex，且其綜合彈性回復(fù)率小于36.4 tex，因此28.0 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料的彈性回復(fù)性能與36.4 tex相比較差。

綜上所述，錦綸66包芯紗所織制牛仔產(chǎn)品的彈性回復(fù)性好于氨綸包芯紗，可用于彈性回復(fù)要求高的牛仔產(chǎn)品的開發(fā)。

3.5 折皺回復(fù)性測(cè)試結(jié)果分析

由于織造牛仔產(chǎn)品所采用的經(jīng)紗均為純棉紗，主要分析織物緯向的折皺回復(fù)角的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試的結(jié)果如圖4所示。

圖4 織物折皺回復(fù)性柱形圖Fig.4 Column diagram of fabric crease recovery

根據(jù)圖4，對(duì)于36.4 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，面料③折皺回復(fù)角大于①和②，即經(jīng)緯紗細(xì)度相同時(shí)，緯紗為粘膠/氨綸(4.44 tex)的織物折皺回復(fù)角明顯大于緯紗為粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)和粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)。對(duì)于28.0 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，也存在類似規(guī)律，面料⑥折皺回復(fù)角大于④和⑤。因此，以氨綸為芯絲的面料，織物的緯向折皺回復(fù)率更好，但是以錦綸66為芯絲的面料緩彈性回復(fù)角與急彈性回復(fù)角之差更大，因此，該面料的緩彈性回復(fù)性較好。

比較芯絲不同的錦綸66包芯紗織制面料的折皺回復(fù)性，兩者折皺回復(fù)角相差不大。同時(shí)，相同種類緯紗織制的牛仔面料，36.4 tex經(jīng)緯紗所織制的牛仔面料折皺回復(fù)好于28.0 tex。

3.6 彎曲性能的測(cè)試結(jié)果分析

在LLY-01型電子硬挺度儀上測(cè)試織物緯向的彎曲長(zhǎng)度,見表4。然后根據(jù)公式(1)、(2)計(jì)算織物的抗彎剛度[24]。

(1)

B=G×(0.5ls)>×3×10-5×9.8 ，

(2)

式中：lc為彎曲長(zhǎng)度，cm；ls為試樣滑出長(zhǎng)度，cm；θ為斜面角，41.5°；B為抗彎剛度，cN·cm；G為織物平方米質(zhì)量，g/m2。

表4 緯向彎曲性能測(cè)試結(jié)果Table 4 Test results of zonal bending performance

抗彎剛度越大，織物越硬挺，反之織物越柔軟[24]。對(duì)于36.4 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，面料③的抗彎剛度大于①和②，28.0 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，也存在類似規(guī)律。因?yàn)檎衬z/氨綸(4.44 tex)紗線彈力大，其織物收縮大，織物厚、手感硬，抗彎剛度較大。因此，面料③和⑥，即粘膠/氨綸(4.44 tex)為緯紗的織物柔軟度不及粘膠/錦綸66包芯紗。

比較芯絲不同的錦綸66包芯紗織制面料的抗彎剛度，對(duì)于36.4 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，抗彎剛度面料①小于面料②，即以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗為緯紗的抗彎剛度小于粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)，28 tex經(jīng)緯紗織制的牛仔面料，也存在類似規(guī)律。因此，以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗織制面料比粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)更柔軟。

緯紗種類相同時(shí)，紗線越粗，所織制的面料厚度越大、抗彎剛度越大、手感越硬。因此，采用36.4 tex經(jīng)緯紗所織制的面料的抗彎剛度大于28.0 tex。錦綸66包芯紗所織制的牛仔面料相比于氨綸包芯紗更親膚、舒適。

4 結(jié)論

錦綸66包芯紗所織制的面料，無論撕破強(qiáng)力和拉伸強(qiáng)力都具備一定優(yōu)勢(shì)。而且錦綸66包芯紗所織制的牛仔產(chǎn)品的彈性回復(fù)性達(dá)到了氨綸包芯紗所織制牛仔產(chǎn)品的水平，因此，錦綸66包芯紗能夠用于牛仔面料的開發(fā)，可提供較大的力學(xué)性能和優(yōu)良的彈性回復(fù)性。緯紗為粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的折皺回復(fù)率好于粘膠/錦綸66包芯紗，但其柔軟度較差。

以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗織制面料比粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)強(qiáng)力更大、彈性回復(fù)性更好，且更柔軟。同時(shí)，36.4 tex經(jīng)緯紗所織制的面料的強(qiáng)力、折皺回復(fù)性好于28.0 tex，但28.0 tex經(jīng)緯紗所織制的面料的變形大于36.4 tex，且更柔軟。

本課題開發(fā)的錦綸66包芯紗牛仔面料，在各個(gè)方面均有一定的優(yōu)勢(shì)，可生產(chǎn)出高強(qiáng)、高彈性回復(fù)且柔軟的高品質(zhì)牛仔面料，性能優(yōu)于常用氨綸包芯牛仔產(chǎn)品。