包芯色紗性能及其對橫編成形提花鞋面織物的影響

萬愛蘭，叢洪蓮，蔣高明，鐘 君，王 敏

(江南大學教育部針織技術工程研究中心，江蘇 無錫 214122)

包芯色紗性能及其對橫編成形提花鞋面織物的影響

萬愛蘭，叢洪蓮，蔣高明，鐘 君，王 敏

(江南大學教育部針織技術工程研究中心，江蘇 無錫 214122)

橫編成形提花鞋面織物目前一般以滌綸長絲為原料，為提高鞋面材料的吸濕性和舒適性，通過對比8種染色后的棉/錦綸/羊毛(60/30/10)包芯紗的性能，探討其對提花鞋面織物性能的影響。對色紗的條干、毛羽指標、拉伸性能進行了表征，用8種包芯色紗，采用常用的緯平針、1+1羅紋和1+1雙反面組織等織物結構，織成鞋面針織物，研究其頂破性能、起毛起球性能及保暖性能，同時分析了包芯色紗在橫編提花鞋面材料成形時的可編織性能。結果表明，黑色紗線的拉伸性能指標最低，斷裂強力比淡綠色紗線下降39.9%，其織物的頂破強力也最低，可編織性能最差，尤其是在編織提花組織及翻針形成網眼結構時易出現破洞;淡綠色紗線毛羽指數最低，為34.58根/10 m，織物起毛起球最少。

棉/錦綸/羊毛包芯紗;可編織性;橫編成形提花鞋面;頂破強力;起毛起球

半精紡工藝是由毛紡、棉紡、絹紡等紡紗技術相結合而成的［1］，常采用棉、羊毛、羊絨等天然纖維與錦綸長絲為原料［2］。利用半精紡紡紗技術在細紗工序采用緊密賽絡紡加工成包芯紗［3－4］，實現天然纖維與化纖長絲的復合，以化學長絲為芯紗，外包天然纖維，在改善接觸舒適性的同時提高了紗線強力，對拓展包芯紗在針織一次成形技術中的應用有積極作用。

半精紡棉/錦綸/羊毛包芯紗綜合了棉、錦綸、羊毛3種纖維的優點，羊毛優良的彈性可補償棉纖維易起皺，彈性差的缺點，而棉具有較好的接觸舒適性可降低了羊毛纖維的刺癢感［5］，錦綸做芯紗具有較好的耐磨性和彈性，3種原料的復合克服了單一原料的編織性能和服用性能的缺陷。

為此，本文通過對染色后的棉/錦綸/羊毛包芯紗性能進行對比試驗，觀察了它們的條干、毛羽指數和拉伸性能，采用緯平針、1+1羅紋和1+1雙反面組織在德國STOLLcmS 530HP電腦橫機上試織，分析包芯色紗性能及其組織結構對各自橫編成形織物頂破性能、起毛起球性能、保溫性能和可編織性的影響。

1 試驗部分

1.1 材料

8種不同顏色的半精紡棉/錦綸/羊毛包芯紗，比例為 60%棉、30%錦綸、10%羊毛，紗支均為35.7 tex×2的股線，紗線平均捻度為280捻/m。所有紗線試樣均由浙江桐鄉錦翔針織有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 包芯色紗性能測試

根據GB/T 2543.2—2001《紡織品紗線捻度的測定第2部分 退捻加捻法》，用Y311A紗線捻度儀測捻度，結果如表1所示。根據GB/T 3292.1—2008《紡織品紗線條干不勻試驗方法 第1部分 電容法》，用YG135G條干均勻度儀測包芯紗的條干不勻指標。根據FZ/T 1086—2000《紡織品紗線毛羽測定方法 投影計數法》，用YG172A毛羽測試儀測股線毛羽指數。根據GB/T 3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》，用YG020B型電子單紗強力儀測紗線的拉伸性能。

1.2.2 橫編成形鞋面織物服用性能表征

選擇STOLLcmS 530HP E7.2多針距電腦橫機進行橫編成形鞋面組織的織造，針床寬度為127cm，總針數為699針，編織利用M1軟件設置上機文件。

以單面緯平針、1+1羅紋組織、1+1雙反面組織為實例，為便于成圈及線圈外觀形態美觀，其線圈長度 Np值分別為 12.0、9.0、12.5。

表1 棉/錦綸/羊毛包芯紗顏色編號及實測捻度Tab.1 Color and real twist of cotton/nylon/wool core-spun yarn

按照GBT 4802.2—2008《紡織品 織物起球試驗馬丁代爾法》，用YG401G型馬丁代爾起球儀進行5000次的起球試驗，并在暗室中的評級箱內對起球后織物進行評級，通過視覺描述評級，由2人進行評價。

按照GB 19976—2005-T《紡織品頂破強力的測定鋼球法》，用HD026N多功能電子織物強力儀測試織物的頂破性能。根據GB/T 11048—2008《紡織品生理舒適性穩態條件下熱阻和濕阻的測定》，用YG606D型平板式保溫儀對織物的導熱系數、克羅值和保溫率進行測試。

上述試驗均在溫度為(20±2)℃，濕度為65%±2%條件下先平衡24 h后進行，試驗結果取平均值。

1.2.3 橫編成形提花鞋面的可編織性

橫編成形鞋面的常見組織結構有加強筋與空氣層集圈組織［6］、雙面提花組織、翻針形成的網眼組織等，結合相應織物的性能特征和鞋面材料的結構分區，分析滿足橫編成形提花鞋面材料功能分區和服用性能的要求。

2 結果和討論

2.1 包芯色紗物理性能

2.1.1 色紗條干均勻度

對8種不同顏色的包芯紗分別進行了條干、粗細節和毛粒等指標的測試，結果見表2。由表中數據可知，2#試樣(黑色紗)的條干不勻率最高，有粗節，其余試樣間差異均不顯著。

2.1.2 色紗毛羽指數及其分布

紗線的毛羽指數對織物的諸多性能會產生影響，如手感、風格、起毛起球性能［7］、保暖性等。測試40個紗管，每個紗管測試長度為10 m，結果取平均值。表3、4列出了8種試樣的毛羽指數、毛羽長度為3mm及3mm以上的毛羽指數之和S3、總毛羽指數Tp和S3占Tp的百分比ST，其中Tp為不同毛羽長度(1～9mm)的毛羽指數之和［8］，ST為毛羽指數為3mm及3mm以上的毛羽指數之和ST占總毛羽指數Tp的百分比。

表2 包芯紗線條干均勻度Tab.2 Average values of irregularity and imperfections of core-spun yarns

由表3、4可知，2#試樣(黑色)毛羽長度分布及S3、Tp和 ST指數最高，其次是 5#試樣(墨綠);而 3#試樣(淡綠)的毛羽指數相對最低，這可能與染色升溫及保溫工藝有關，染深色時為了上色和固色而延長保溫時間，因此對纖維表面完整性和物理性能都有損傷。

表3 包芯紗線毛羽指數Tab.3 Average number of hairs in different length groups for core-spun yarns

表4 紗線的S3、Tp和ST平均值Tab.4 Mean values of S3，Tpand STfor core-spun yarns

2.1.3 色紗拉伸性能

由于染色過程中染料的吸附和染色溫度的影響，包芯紗的拉伸性能出現顯著差異，結果如表5所示。由表可知，2#紗(黑色)的斷裂強力比3#紗(淡綠)下降39.9%，斷裂伸長下降17.55%。說明染深色劣化了紗線的物理性能，而物理性能直接影響橫機產品的可編織性［9］。

2.2 橫編成形提花鞋面織物的服用性能

2.2.1 鞋面織物的頂破性能

頂破強力是考核針織物質量的一個重要物理指標。表6示出3種針織物的頂破性能。由表可看出，針織物的頂破強力受組織結構和線圈長度影響較大，1+1羅紋的頂破強力最大，其次是單面緯平針，最低的是1+1雙反面，即頂破強力隨線圈長度的增大而減小。其原因是線圈長度越大，在單位受力面積內同時承受外力的線圈數越少。這個結果與李孔虎等［10］的研究結果一致，染色深淺對針織物的頂破性能有影響，對應于3種組織，2#-2織物(黑色)的頂破強力最差，與最大強力的1#-1織物(淺灰色)差異分別為41.7%(1+1羅紋)、36.1%(單面緯平針)、32.1%(1+1雙反面)，這可能與染色后紗線毛羽和拉伸性能有關。紗線毛羽指數高，紗線主干纖維數少，在頂破作用下，同時承受頂破力的纖維數較少，故紗線毛羽指數越高，針織物的頂破強力越小。此外，紗線的斷裂強力越小，針織物的頂破性能越差。

表5 包芯紗的拉伸性能Tab.5 Tensile properties of core-spun yarns

表6 緯平針、1+1羅紋和1+1雙反面織物的頂破性能Tab.6 Ball upend properties of plain，rib and purl fabric

2.2.2 鞋面織物的保暖性

在行走和運動過程中，鞋面對足部具有一定的包裹及支撐作用，不僅有利于平衡鞋腔體內熱量保持與散發的關系，起到保暖效果，而且也提供了安全性和穩定性［11］。織物的導熱系數越小、克羅值越大，其保溫率越高。一般來說，保溫性取決于傳熱性、含氣率、織物的結構，尤其是輕薄針織物更為復雜，這是因為氣孔的大小、容積等會改變空氣的對流情況。表7示出標準狀態下不同顏色織物的導熱性能。

表7 緯平針、1+1羅紋和1+1雙反面織物的保溫性Tab.7 Heat insulating property of plain，rib and purl fabric

由表7可知組織結構對保暖性有影響，1+1雙反面織物比1+1羅紋織物的保溫率稍高，緯平針織物的保溫率最低，這是因為緯平針在單針床編織，線圈的三維結構較1+1羅紋和1+1雙反面組織空間延伸度小、厚度較薄，其可儲蓄靜止空氣的能力較弱［12］。

2.2.3 鞋面織物的起毛起球性能

對針織物進行5000次馬丁代爾起球試驗，結果如圖1所示。從圖可看出，組織結構對起毛起球的影響較明顯，緯平針組織為單針床單面編織成圈，較1+1羅紋和1+1雙反面在三維空間結構的厚度方向薄，在長度和寬度方向的平面上結構緊湊，受利薩茹曲線摩擦后，織物表面紗線中纖維間的握持力度較大，纖維抽拔不易，成球較小較少。1+1羅紋織物的表面起球后因形成的毛球高度較高，受纖維間的互竄糾纏連接機制作用，形成毛球根部纖維的自繞和鎖結，在經受抽拔和摩擦作用力時不易從織物表面脫落，圖2示出1+1羅紋針織物的起毛起球照片。

圖1 緯平針針織物的起毛起球照片Fig.1 Photos of fuzzing and pilling of plain fabric

圖2 1+1羅紋針織物的起毛起球照片Fig.2 Photos of fuzzing and pilling of rib fabric

1+1雙反面組織因不斷在前后針床翻針成圈，線圈長度值最大，形成的織物結構疏松，織物表面的纖維在受到外力作用后糾纏成球，球體緊密，為類圓形，圖3示出1+1雙反面針織物的起毛起球照片。此外，在同種組織結構中，3#-3織物(淡綠)因其毛羽指數及S3值最低，其起毛起球最少，這個結論與Beltran 等［8］的研究結果一致。

圖3 1+1雙反面針織物的起毛起球照片Fig.3 Photos of fuzzing and pilling of purl fabric

2.3 橫編成形提花鞋面可編織性分析

2.3.1 橫編成形提花鞋面的結構區域

橫編成形提花鞋面一般為雙面織物，花型效應可通過結構提花和顏色提花來形成，結構提花主要是利用針織的三功位技術即成圈、集圈和浮線以及翻針移圈形成花型效應，雙面顏色提花主要是采用空氣層組織、反面芝麻點組織。橫編成形提花鞋面材料根據運動需求及美觀性，可分為鞋頭區域(A)、鞋幫兩側區域(B)、鞋頭與鞋底連接部位及不同功能區域的連接區(C)、鞋子Logo區(D)、為了美觀勾畫的線條區(E)及鞋跟區域(F)、鞋領口區域(L)，如圖4所示。

鞋頭A區要求具有較好的透氣性和耐磨性，常采用集圈或翻針移圈形成的網眼結構增強透氣性，或連接正反面的雙色小提花結構，提高鞋面織物的緊密性和頂破性能;鞋幫兩側B區集圈或翻針形成的網眼結構增強透氣性;鞋頭與鞋底連接部位及不同功能區域的連接區C多采用空氣層提花或雙色橫條組織結構;鞋后跟F區經常與腳后踵摩擦，采用不易延伸變形的雙色小提花或斜紋結構;地組織G區為小菱形空氣層提花結構;Logo區D和線條E區采用類似C區的空氣層組織;鞋領口區L采用羅紋組織［6］。

圖4 橫編成形鞋面材料結構分區Fig.4 Structure areas of flat knitting shaped shoe-upper

2.3.2 橫編成形提花鞋面各結構的受力分析

橫編成形鞋面材料各結構分區的組織編織圖如圖5所示。

圖5 橫編成形鞋面材料各區域組織編織圖Fig.5 Knitted structures of flat knitting shaped shoe-upper.(a)Area A;(b)Area B;(c)Area C;(d)Area D;(e)Area E

圖5中a、b、c處均為雙面空氣層提花組織的針盤針與針筒針吃紗，紗線受力增大;d處為翻針形成網眼結構位置，線圈需從針筒針翻到對應針位的針盤針，不僅要承受因織針沿移圈系統三角上升到最高位置進行翻針的垂直方向的張力和與織針產生的摩擦力，還要承受在翻針時彈性擴圈片張開時水平方向的張力，故在進行翻針形成網眼組織的編織時，除機速降慢、線圈長度NP值設定恰當外，紗線的強力和延伸性是編織橫編提花鞋面材料的重要影響因素。在橫機成形過程中，紗線需承受前后針床交替成圈或翻針的動作，如編織反面芝麻點的三色提花組織，線圈在前針床和后針床都要編織成圈，斷裂強力和伸長低的紗線(如2#紗)在顏色交接處易出現破洞;如編織網眼結構，低斷裂伸長和強力的紗線承受不了前后針床的頻繁雙向翻針移圈接圈動作，從而影響正常編織。

3 結論

本文主要討論了8種包芯色紗的紗線條干、毛羽及拉伸性能對橫編成形提花鞋面織物的編織性能、織物保溫性、頂破性能和起毛起球的綜合影響。通過紗線條干不勻指標和毛羽指數的測試結果發現，紗線染色深淺影響顯著，棉/錦綸/羊毛包芯紗經染深色后，羊毛纖維表面受損傷，其條干不勻率和紗線毛羽指數增大。深色包芯紗織物頂破強力下降，這與紗線的條干不勻指標、毛羽指數和拉伸性能指標結果一致。針織物的保溫性與線圈長度成反比。組織結構的緊密程度及線圈長度對起球后成球形態有較大影響。紗線毛羽受染色深度影響較大，從而影響織物起毛起球性能。原料的選用及染色工藝對橫編成形性的影響尚需進一步研究，從而為解決針織一次成形橫編鞋面織物提供有效的方法和措施。

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Influence of dyed cotton/polyamide/wool core-spun yarn properties on flat knitting shaped shoe-upper knittability

WAN Ailan，CONG Honglian，JIANG Gaoming，ZHONG Jun，WANG Min
(Engineering Research Center of Knitting Technology，Ministry of Education，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122，China)

The polyester filament was applied commonly in flat knitting shaped shoe-upper.In order to increase the moisture absorption and touch comfortability，the yarn properties of cotton/polyamide/wool yarns with 8 colors were compared to research influence thereof on the knittability on flat knitting machine and the knitted fabrics properties.The component of the core-spun yarn was 60%of cotton，30%of polyamide and 10%of wool.The dyed yarn evenness，hairiness and tensile properties were characterized.The bursting strength， fuzzing and piling properties， heat retention property and knittability of corresponding knits with single jersey，rib and purl structure were investigated.The results show that the tensile strength of the dark yarn was the lowest，which descended by 39.9%compared with that of light green，and the knittability and the bursting strength of the corresponding fabric were decreased，especially the dark yarns were broken when the double jacquard and the mesh structure were knitted.The hairiness index(34.58/10 m)and the numbers of pills of knits were lowest of light green yarn.

cotton/polyamide/wool core-spun yarn;knittability;flat knitting shaped shoe-upper with double jacquard;bursting strength;fuzzing and pilling

TS 182.7;TS 186.2

A

10.13475/j.fzxb.20140505406

2014－05－28

2015－03－31

國家科技支撐項目(2012BAF13B03);中央高校基本科研業務費專項資金項目(JUSRP11452，JUSRP51404A)

萬愛蘭(1976—)，女，講師，博士。主要研究方向為針織結構與性能。E-mail:ailan.wan@jiangnan.edu.cn。