針刺復合羊毛面料的設計及其性能

陳靜靜, 王必其, 王雪琴，2

(1. 浙江理工大學 材料與紡織學院、 絲綢學院， 浙江 杭州 310018； 2. 浙江理工大學 浙江省絲綢與時尚文化研究中心， 浙江 杭州 310018)

隨著人們審美意識的提高和審美的多樣化，現代紡織面料已進入一個以材質和技術創新取勝的時代。設計師開始追求多樣化的材料表達形式。影響面料性能的因素有很多,纖維原料、織造工藝及技術等，其中原料是基礎，技術是關鍵。羊毛具有溫和的外觀和良好的物理性能，在紡織行業占據一定的使用比例[1-2]。針刺法在織造行業是一種常見的加工方式，其加工的產品力學性能穩定，應用范圍廣[3-4]。近年來針刺法的加工方式主要應用于非織造布的生產制作，用于將纖維與基布復合的實驗研究相對較少[5-6]。目前，國內外學者主要探究的是針刺非織造布的過濾、阻燃等性能[7-8]，將羊毛與基布針刺復合探究其性能的研究也較少[9-10]。

本文以羊毛為實驗材料，利用針刺機將羊毛與滌綸面料針刺復合生產不同效果且適用于秋冬服飾的面料。該方法有效地將羊毛的保暖性與滌綸織物的特性相結合，使面料既不失美感，又不失手感。并對針刺后的各組面料進行力學性能測試，分析了其力學性能的變化關系及影響這些性能變化的原因。同時進一步以一系列主題為設計示范，利用針刺復合工藝研發主題面料，探索其實際應用價值及方式。

1 實驗部分

1.1 原料及樣品的制備

1.1.1實驗樣品設計方案

如圖1所示，將羊毛與滌綸基布的排列方式分成3種：圖1(a)所示排列方式為基布+羊毛，用A表示；圖1(b)所示排列方式為基布+基布+羊毛，用B表示；圖1(c)所示排列方式為基布+羊毛+基布，用C表示。每種排列方式的單位面積羊毛含量分別按135、173、211、249 g/m2順序遞增，共設計12組復合針刺面料。

圖1 羊毛與基布的排列方式Fig.1 Arrangement of wool and base cloth. (a) Base cloth + wool； (b) Base cloth + base cloth + wool； (c) Base cloth + wool + base cloth

1.1.2實驗原料

基布選用純滌歐根紗，其挺括性能好，不易起皺，穿著不易變形，具有優良的可洗可穿性，適合充當外衣面料。羊毛為澳洲進口100%純羊毛。

1.1.3實驗樣品制備

先將羊毛梳理混合均勻，經開松梳理后，確定其在每塊纖維網中的含量，將不同面密度纖維網按3種排列方式縱向平鋪在裁剪好的底布上。將鋪好的12塊樣品喂入針刺機，以一定的速度進行針刺，控制針刺深度為7 mm,針刺密度為3.2刺/cm2。針板的刺針上下運動使纖維之間、纖維與底布之間相互纏結，最后得到12塊不同的再創針刺復合面料。按排列方式將針刺后的試樣分為3組。每組樣品的排列方式相同，羊毛含量分別按135、173、211、249 g/m2順序遞增，分別對每組樣品進行標號A、A1、A2、A3；B、B1、B2、B3;C、C1、C2、C3。本文研究的針刺復合面料的生產工藝流程為：纖維開松→纖維混合→梳理成網→纖維預針刺；滌綸基布+羊毛→主針刺。

1.2 產品性能測試

樣品的斷裂強力依據FZ/T 60005—1991《非織造布斷裂強力及斷裂伸長的測定》進行測定；撕裂強力依據GB/T 3917.4—2009《紡織品 織物撕破性能 第4部分：舌形試樣(雙縫)撕破強力的測定》進行測定；頂破強力依據GB/T 19976—2005《紡織品頂破強力的測定 鋼球法》進行測定；樣品的厚度依據GB/T 24218.2—2009《紡織品 非織造布試驗方法 第2部分：厚度的測定》進行測定；樣品的面密度依據GB/T 24218.1—2009《紡織品 非織造布試驗方法 第1部分：單位面積質量的測定》進行測定。

2 樣品力學性能分析

表1示出樣品的厚度、面密度和力學性能測試數據。

2.1 羊毛含量對面料力學性能的影響

由表1測試數據可以看出，樣品B3的力學性能優于其他樣品，樣品縱橫向斷裂強力、撕破強力、頂破強力在達到峰值之前隨著羊毛含量的增加均增加。這是由于單位面積內羊毛含量增加，羊毛之間纏結更加緊密，試樣只有在大多數羊毛發生斷裂時才會發生斷裂。縱向斷裂強力、撕破強力大于橫向強力，但隨著羊毛含量增加，縱橫向的強力比降低。這種現象源于羊毛縱橫向排列取向的差異，成網的工藝造成羊毛更多沿基布的縱向取向。厚度和面密度隨著羊毛含量增加而增加。由于厚度的增加，單位面積的羊毛含量增加，面料的力學性能也會發生變化。實驗數據顯示，斷裂伸長率隨著羊毛含量增加而降低，且縱向伸長率小于橫向，這是由于纖維更多沿基布的縱向排列，當受橫向拉伸時，縱向排列的纖維先在外力作用下沿橫向取向，直至纖維受力斷裂。

表1 樣品的厚度、面密度和力學性能測試數據Tab.1 Data of thickness, area density and mechanical properties of samples

2.2 不同排列方式對面料力學性能的影響

由表1的數據可以發現：按照排列方式A針刺復合后面料的縱橫向斷裂強力小于單層滌綸基布；按照排列方式B和C針刺復合后面料的縱橫向斷裂強力均小于雙層滌綸基布。這是因為針刺后羊毛與滌綸基布相互纏結產生的強力小于滌綸基布在刺針的刺破作用下損失的強力。針刺后復合面料的撕破強力和頂破強力均大于滌綸基布。這是源于羊毛和滌綸布針刺后織物厚度增加，天然卷曲的羊毛增加了布與纖維之間的糾纏。按照排列方式C針刺后的面料厚度和面密度均稍大于按照排列方式B針刺后的復合面料。對排列方式C，在針刺的過程中，滌綸布容易發生滑移，導致滌綸布與羊毛的纏結不夠充分，較排列方式B蓬松，所以厚度稍微要大些。由表1看出，羊毛與基布按照排列方式B針刺后的復合面料的力學性能均大于按照排列方式C針刺后的復合面料。這是由于當滌綸布鋪在羊毛上方時，在針刺過程中，刺針先刺穿滌綸布，在反復穿刺的過程中，上層滌綸布中大部分纖維被破壞，針刺后織物強力明顯降低。

3 樣品外觀變化對比

在對樣品的力學性能有一定研究的基礎上，進一步探究羊毛與基布針刺后的再造樣品的外觀，對比不同排列方式對再造樣品外觀風格的變化，探究再造后樣品的服用價值和實用性。樣品不同排列方式針刺后正反面效果如圖2所示。

圖2 樣品不同排列方式針刺后正反面效果圖Fig.2 Effect of samples needling in different ways. (a)(Single layer base cloth + wool)front; (b)(Double layer base cloth + wool)front; (c)(Single layer base cloth + wool + single layer base cloth)front; (d)(Single layer base cloth + wool)back; (e)(Double layer base cloth + wool)back; (f)(Single layer base cloth + wool + single layer base cloth)back

由圖2可以發現，排列方式A效果單一，表面色彩飽和度較高，針刺孔洞較大，基布受損嚴重。排列方式B針刺后面料較厚，且更為結實，不易變形，表面針刺孔洞較小，底布歐根紗色彩也能直觀地表現出來，背面斷開的紗線與穿入的羊毛相互纏結，呈現毛絨質感。排列方式C針刺后面料較厚，面料較結實、挺括，纖維的色彩因為表面覆蓋了一層歐根紗而變得朦朧，表層的歐根紗也因為纖維之間的纏結而與底層再造在一起，再造牢度較好。通過羊毛與底布的不同排列方式效果對比不難看出，底布層數越多，再造面料越硬挺結實，所表現出的層次感也越強烈。但是，底布層數過多也會產生一些問題，如厚度太厚，針刺機無法承受而導致斷針，再造面料過于硬挺，難以用于造型。在基布的選擇上，若要滿足多層基布的需求，基布不能是太厚的面料，用于表層的最好是透明紗之類的面料，才能現出羊毛的色彩和花紋圖案。

4 復合針刺羊毛面料的設計實例

為探求此種工藝對應花樣設計表現上的可延展性，本文以“五行”為主題設計了金、木、水、火、土5個系列的復合針刺創新面料，5個主題面料的底布均選用滌綸歐根紗，復合面料主要應用于秋冬服飾設計。“金”的設計以金屬感的表達為主，顏色上選擇濃烈的橙紅色；“木”的設計以對木紋肌理的展現為主，色彩上選擇同色系的深淺不一的棕色、卡其色，點綴以黑色和些許藍綠色；“水”的設計以水的形態表達為主，顏色上主要選擇不同純度的藍色和白色；“火”的設計中以對火的姿態呈現為主，顏色選擇熱情的紅色與橙色之間漸變，配以黑色相襯；“土”的設計以對地貌的描繪為主，顏色上主要選擇深沉的褐色、深棕色，以較為活躍的橘色綠色作為點綴。以“五行”為主題的復合針刺秋冬面料的正反面效果圖如圖3所示。

圖3 以“五行”為主題的復合針刺秋冬面料正反面效果圖Fig.3 Front and back effect of composite needled autumn and winter fabric with theme of ′the five elements′. (a)Gold element front; (b)Wood element front; (c)Water element front; (d) Fire element front; (e)Soil element front; (f)Gold element back; (g)Wood element back; (h)Water element back; (i) Fire element back; (j)Soil element back

5 結 論

本文利用羊毛與滌綸基布針刺復合生產新型面料，研究其針刺效果，并對面料的力學性能影響因素進行分析。在力學性能達到峰值前，增加單位面積內羊毛的含量和基布層數可使面料力學性能提高，斷裂伸長率降低，縱向力學性能優于橫向，其力學性能已基本達到了面料的使用要求。改變排列方式時，羊毛平鋪在雙層滌綸布之上針刺后的復合面料的力學性能最好，且針刺后面料挺括，不易變形，色彩飽滿，視覺效果表現最佳。

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