毛型制服面料彈性測(cè)試對(duì)比與分析

張艷茹,王鳳霖,陳 敏,姜愛(ài)娟,肖 紅,李 穎,王 妮

(1.東華大學(xué) 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 201620; 2.江蘇箭鹿毛紡股份有限公司,江蘇 宿遷 223800;3.軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院 軍需工程技術(shù)研究所,北京 100082; 4.新型環(huán)保復(fù)合面料湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 441002)

彈性面料是指由氨綸等彈性纖維織成或是將彈性纖維同棉、麻、絲、毛等纖維進(jìn)行混紡而成的織物。由于彈性面料具有一定的彈性且穿著較舒適,因此備受消費(fèi)者的喜愛(ài)[1]。彈性纖維及面料在紡織行業(yè)占據(jù)著非常重要的地位,在GB/T 4146.1—2020《紡織品 化學(xué)纖維 第1部分:屬名》中明確規(guī)定的彈性纖維共有4種,包括聚氨酯彈性纖維(氨綸)、二烯類彈性纖維、聚烯烴彈性纖維和聚酯復(fù)合彈性纖維,而目前彈性面料的生產(chǎn)主要是通過(guò)加入氨綸或聚酯復(fù)合彈性纖維[2]。

氨綸是目前面料中使用最廣泛的彈性纖維[3],在常溫下處于高彈態(tài),在很小的應(yīng)力下就能發(fā)生很大的形變,彈性伸長(zhǎng)性優(yōu)異[4],但是氨綸存在耐熱性和強(qiáng)力較差、在面料中較易發(fā)生斷裂、染色困難等問(wèn)題。聚酯復(fù)合彈性纖維是利用聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯纖維(PBT)與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的熱收縮率差異,經(jīng)過(guò)復(fù)合紡絲得到的具有自卷曲性能的復(fù)合纖維[5],高度卷曲使其具有巨大的延伸性和彈性回復(fù)率。雖然這一類新型的聚酯復(fù)合彈性纖維彈性伸長(zhǎng)率不如氨綸纖維,但彈性穩(wěn)定性和持久性、染色性能較好[6-7],因而也受到廣泛關(guān)注。

行業(yè)制服領(lǐng)域常使用毛型面料作為制服外衣面料以體現(xiàn)其良好的服裝造型和挺闊版型[8-9],但毛型面料易產(chǎn)生折皺和鼓包等現(xiàn)象,因此一般會(huì)對(duì)其進(jìn)行彈性處理[10]。面料彈性處理過(guò)程比較復(fù)雜,且由于織物是黏彈體,其伸長(zhǎng)后回復(fù)受許多因素(如彈性纖維的種類、線密度、混紡比例、組織結(jié)構(gòu)等)的影響和制約[11-13]。為了生產(chǎn)出合適的面料,從原料的選用、紡紗、織造到染整工藝的選擇都需要經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)與選擇。

本文參照FZ/T 01034—2008《紡織品 機(jī)織物拉伸彈性試驗(yàn)方法》、FZ/T 70005—2006《毛紡織品伸長(zhǎng)和回復(fù)性試驗(yàn)方法》2種面料彈性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)對(duì)含氨綸和含聚對(duì)苯二甲酸丁二酯纖維/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PBT/PET)雙組分復(fù)合彈性纖維毛型制服面料進(jìn)行彈性測(cè)試,對(duì)比探究2類面料的彈性耐久性差異、面料組分對(duì)彈性的影響規(guī)律以及不同彈性測(cè)試方法之間的差異,為開(kāi)發(fā)更加優(yōu)良的彈性制服面料提供相關(guān)參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

材料:含氨綸或PET/PBT雙組分復(fù)合彈性纖維的毛型制服面料(江蘇箭鹿毛紡股份有限公司),其中AX-1和SX-1、SC-1和SC-2分別是2組彈性纖維不同,織物組織、紗線線密度和面密度相同的毛型制服面料,面料具體規(guī)格見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)材料規(guī)格

試驗(yàn)面料均為緯彈織物,因此僅測(cè)試面料緯向彈性。本文主要對(duì)比含不同彈性纖維毛型制服面料的彈性耐久性,所以經(jīng)過(guò)大量預(yù)試驗(yàn)后選擇初始彈性接近的面料進(jìn)行試驗(yàn)。氨綸或雙組分復(fù)合彈性纖維長(zhǎng)絲作為芯紗,羊毛、滌綸和Lyocell等短纖維作為外包纖維構(gòu)成混紡包芯紗為緯紗。雙組分彈性纖維以賽絡(luò)菲爾紡復(fù)合為長(zhǎng)絲,賽絡(luò)菲爾紡為改進(jìn)形式的環(huán)錠紡,因此紡紗方式無(wú)明顯差異,對(duì)面料的彈性耐久性也并無(wú)影響。

儀器:YG026 MB-250多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)(溫州方圓儀器有限公司)。

1.2 測(cè)試方法與標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 彈性伸長(zhǎng)與非回復(fù)性伸長(zhǎng)測(cè)試

參考FZ/T 70005—2006進(jìn)行彈性伸長(zhǎng)試驗(yàn)和非回復(fù)性伸長(zhǎng)試驗(yàn),測(cè)試指標(biāo)分別為彈性伸長(zhǎng)率和非回復(fù)性伸長(zhǎng)率。

1.2.2 彈性回復(fù)測(cè)試

參考FZ/T 01034—2008進(jìn)行彈性回復(fù)試驗(yàn),拉伸速度設(shè)置為100 mm/min,隔距為200 mm,寬度為50 mm,施加定負(fù)荷或定伸長(zhǎng)停頓時(shí)間為1 min,回復(fù)時(shí)間為3 min,預(yù)加張力按照面料的面密度選擇。

FZ/T 01034—2008標(biāo)準(zhǔn)中推薦可使用的定伸長(zhǎng)比例為3%、5%和10%,FZ/T 24006—2015《彈性毛織品》中所推薦的混用彈性纖維的單向精紡毛織物彈性伸長(zhǎng)率16%、18%和20%為合格,因此綜合考慮測(cè)試定伸長(zhǎng)分別為10%(單次)和18%(10次)條件下的定伸長(zhǎng)(反復(fù))彈性回復(fù)率和定伸長(zhǎng)(反復(fù))塑性變形率以及定負(fù)荷為30 N(單次和10次)條件下的定力(反復(fù))彈性回復(fù)率和定力(反復(fù))塑性變形率。試樣在測(cè)試前均在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度環(huán)境條件下平衡24 h,試驗(yàn)均在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 彈性伸長(zhǎng)率和非回復(fù)性伸長(zhǎng)率對(duì)比與分析

4種面料的彈性伸長(zhǎng)率和非回復(fù)性伸長(zhǎng)率的對(duì)比如圖1所示。

圖1 彈性面料FZ/T 70005標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試對(duì)比

SX-1含雙組分復(fù)合彈性纖維面料的彈性伸長(zhǎng)率和非回復(fù)性伸長(zhǎng)率均相對(duì)AX-1含氨綸面料更小,說(shuō)明氨綸彈性面料相較于雙組分復(fù)合彈性纖維面料在相同負(fù)荷作用下彈性伸長(zhǎng)性能較好,但是回復(fù)性能較差。

雙組分復(fù)合彈性纖維面料SC-2的彈性伸長(zhǎng)率和非回復(fù)性伸長(zhǎng)率相比較雙組分復(fù)合彈性纖維面料SC-1小,造成二者差異的原因可能是SC-1的含毛量高,滌綸含量低,羊毛具有天然卷曲,毛的彈性伸長(zhǎng)性也較好[14],在一定負(fù)荷拉伸下面料的彈性伸長(zhǎng)率比較大,從而使得定伸長(zhǎng)拉伸率增加,彈性伸長(zhǎng)率越大,定伸長(zhǎng)拉伸比例也越大,且拉伸時(shí)間較長(zhǎng),使得面料的非回復(fù)性伸長(zhǎng)率更大。

2.2 定伸長(zhǎng)彈性回復(fù)對(duì)比與分析

圖2為4種面料分別在定伸長(zhǎng)為10%和18%條件下測(cè)得的單次拉伸測(cè)試結(jié)果。

圖2 不同定伸長(zhǎng)單次拉伸彈性回復(fù)率和塑性變形率

在不同定伸長(zhǎng)下進(jìn)行單次拉伸時(shí),AX-1和SX-1相比,雖然氨綸含量和雙組分復(fù)合彈性纖維比例不同,但二者在2種定伸長(zhǎng)下進(jìn)行單次拉伸的彈性回復(fù)性接近。SC-1和SC-2的彈性回復(fù)率和塑性變形率數(shù)值也比較接近,SC-1較好,可能是因?yàn)槊媪系膹椥灾饕獊?lái)源于雙組分復(fù)合彈性纖維,但2種面料的雙組分復(fù)合彈性纖維比例相同,其余纖維組分的影響則較小,且單次拉伸產(chǎn)生的塑性變形積累較少,在單次拉伸下回復(fù)性接近。此外對(duì)于同一種面料,在10%和18%定伸長(zhǎng)拉伸下,由于定伸長(zhǎng)比例的增加,面料在拉伸過(guò)程中產(chǎn)生更多難以回復(fù)的變形即塑性變形,因此面料的彈性回復(fù)率減小,塑性變形率增大。

圖3是4種面料分別在定伸長(zhǎng)為10%和18%下測(cè)得的反復(fù)10次拉伸測(cè)試結(jié)果。

圖3 不同定伸長(zhǎng)10次拉伸彈性回復(fù)率和塑性變形率

在2種定伸長(zhǎng)下,經(jīng)過(guò)反復(fù)10次拉伸后,含雙組分復(fù)合彈性纖維的面料SX-1的彈性回復(fù)性明顯優(yōu)于含氨綸彈性面料AX-1。SC-1和SC-2含雙組分復(fù)合彈性纖維面料相比較,SC-1回復(fù)性更好,究其原因是2種面料彈性纖維含量相同,但SC-1的組成中毛含量高,由于毛纖維具有較好的彈性,SC-1相對(duì)來(lái)說(shuō)彈性回復(fù)性更好。

與單次拉伸下相比,面料經(jīng)過(guò)10次拉伸后彈性回復(fù)率和塑性變形率都有較大程度的變化,尤其是在18%定伸長(zhǎng)下,10次拉伸使得面料產(chǎn)生了更多的塑性變形積累,塑性變形率相對(duì)于10%定伸長(zhǎng)10次拉伸增加顯著。AX-1和SX-1在單次拉伸下彈性回復(fù)性接近,但經(jīng)過(guò)多次拉伸尤其在18%定伸長(zhǎng)下,含氨綸面料AX-1彈性回復(fù)率有大幅度降低,從89.00%降到63.10%,彈性回復(fù)率值降低了25.90%,而含雙組分復(fù)合彈性纖維面料的彈性回復(fù)率仍維持在74.50%,表明其彈性耐久性更好,用于制服面料的優(yōu)勢(shì)凸顯。

2.3 定負(fù)荷彈性回復(fù)對(duì)比與分析

圖4、5是AX-1和SX-1、SC-1和SC-2這2組面料分別在定負(fù)荷為30 N下測(cè)得的單次和反復(fù)10次拉伸測(cè)試結(jié)果。

圖4 面料定負(fù)荷30 N單次拉伸對(duì)比

圖5 面料定負(fù)荷30 N 10次拉伸對(duì)比

在定負(fù)荷30 N下測(cè)試得到的結(jié)果可知,與AX-1相比,在單次和10次拉伸的情況下都是SX-1的彈性回復(fù)性更好,與2.1節(jié)彈性測(cè)試結(jié)果相同;2種含雙組分復(fù)合彈性纖維面料SC-1和SC-2相比,在單次和10次拉伸下的彈性回復(fù)率都較為接近。

2.4 定伸長(zhǎng)與定負(fù)荷彈性回復(fù)對(duì)比與分析

從圖2和圖4測(cè)試結(jié)果可以看到,4種面料在10%和18%定伸長(zhǎng)和30 N定負(fù)荷下分別進(jìn)行單次測(cè)試,面料在定伸長(zhǎng)為18%時(shí)彈性回復(fù)性均最差,在定伸長(zhǎng)為10%時(shí)彈性回復(fù)性最好。纖維在拉伸時(shí),在屈服點(diǎn)之后會(huì)產(chǎn)生較多不可回復(fù)的塑性變形[15]。與纖維的彈性變化機(jī)制相似,面料在進(jìn)入屈服區(qū)時(shí),變形會(huì)顯著的增加,并產(chǎn)生大量難以回復(fù)的變形從而導(dǎo)致面料的彈性回復(fù)性變差[16]。因此在測(cè)試時(shí)設(shè)置的拉伸定伸長(zhǎng)率或定負(fù)荷值越接近屈服點(diǎn)的伸長(zhǎng)率或力,面料的彈性回復(fù)性就會(huì)越差,塑性積累會(huì)越多。

由圖6中4種面料的拉伸曲線可以看到,伸長(zhǎng)率為18%的位置在拉伸曲線上最靠后,在單次拉伸狀態(tài)下,面料的彈性回復(fù)性也最差,和試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果一致。而在3種不同的測(cè)試參數(shù)條件下進(jìn)行反復(fù)10次拉伸測(cè)試,可以看到面料的彈性變化規(guī)律同單次拉伸,依舊是在定伸長(zhǎng)為18%下10次拉伸彈性回復(fù)率下降最多。

圖6 面料拉伸曲線

2.5 測(cè)試方法對(duì)比

參考FZ/T 70005—2006進(jìn)行測(cè)試,彈性伸長(zhǎng)率是在定負(fù)荷29 N下反復(fù)拉伸3次得到的,且無(wú)拉伸停置時(shí)間和回復(fù)時(shí)間;定伸長(zhǎng)率則是在得到的彈性伸長(zhǎng)率基礎(chǔ)上確定的,各面料的定伸長(zhǎng)比例不同,彈性伸長(zhǎng)率越大,定伸長(zhǎng)的拉伸伸長(zhǎng)率也越大。因此若彈性伸長(zhǎng)率越大,非回復(fù)性伸長(zhǎng)率也越大。

參考FZ/T 01034—2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試可以對(duì)不同的面料設(shè)置相同的定伸長(zhǎng)或定負(fù)荷值,使其處于相同的測(cè)試條件。在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)進(jìn)行反復(fù)多次拉伸時(shí),在定伸長(zhǎng)的測(cè)試條件下會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛,每次拉伸到定伸長(zhǎng)所需要的負(fù)荷在不斷增加,作用會(huì)更加劇烈,造成其塑性積累越多;而定負(fù)荷測(cè)試是蠕變過(guò)程,每次拉伸到定負(fù)荷,塑性積累在增加,但相對(duì)來(lái)說(shuō)變化較為緩和。因此在進(jìn)行面料之間的彈性耐久性對(duì)比測(cè)試時(shí)可以適當(dāng)選用定伸長(zhǎng)彈性測(cè)試,更強(qiáng)化面料之間的差異來(lái)進(jìn)行對(duì)比,同時(shí)在定負(fù)荷或定伸長(zhǎng)的選擇時(shí),可以參考拉伸曲線。

3 結(jié) 論

本文旨在探究含氨綸和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯纖維/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PBT/PET)雙組分復(fù)合彈性纖維毛型制服面料的彈性耐久性差異和面料組分、測(cè)試條件等對(duì)面料彈性的影響,通過(guò)多種彈性測(cè)試方法對(duì)面料進(jìn)行彈性回復(fù)性測(cè)試及對(duì)比分析,得到結(jié)論如下:

①采用定伸長(zhǎng)的方法分別對(duì)彈性纖維種類和含量不同、單次拉伸時(shí)彈性回復(fù)率和塑性變形率相近的含氨綸和雙組分復(fù)合彈性纖維的毛型制服面料進(jìn)行測(cè)試時(shí),多次拉伸后氨綸面料的彈性回復(fù)性下降會(huì)更多,雙組分復(fù)合彈性纖維面料則在彈性耐久性方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

②由于織物為混紡彈性面料,面料中的各種組分如滌綸、毛的比例會(huì)對(duì)面料的彈性產(chǎn)生一定的影響。對(duì)于雙組分復(fù)合彈性纖維面料,面料組成中的彈性纖維比例相同,若面料中含毛量更高,在定伸長(zhǎng)測(cè)試下彈性耐久性會(huì)相比較更好。

③彈性測(cè)試過(guò)程中,選擇的定伸長(zhǎng)率或定負(fù)荷值越接近屈服點(diǎn)的伸長(zhǎng)率或力,面料的彈性回復(fù)性越差,塑性積累越多。