純棉紗線合股數對織物性能的影響

左亞君， 蔡 赟， 王 蕾， 高衛東

(1. 生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122;2. 無錫一棉紡織集團有限公司, 江蘇 無錫 214000)

股線由2根或2根以上的單紗合股加捻而成，單紗性能、合股數、捻向和捻度等影響了其性能[1]。一般情況下，股線條干均勻性、光澤和手感較單紗有所改善，強力和耐磨性更優于單紗。國內外對股線的研究主要集中在捻度[2]、捻系數、捻向對其織物性能的影響。申美麗等[3]分析了捻度對純棉織物綜合保形性能的影響，得出織物拉伸性能、頂破性能隨著捻度的增加先增強后減弱的結論。宋均燕等[4]發現合理增加捻系數可明顯提高股線的強力和斷裂伸長率。Gourkar等[5]證明當單紗與雙股線的捻向相同時，雙股線的斷裂強力和斷裂伸長率更好。武昊巖等[6]探究了紗線與紗線之間的磨損規律發現，耐磨性隨著合股數的增加明顯提高。Lin等[7]探討了合股數和捻度對聚乙烯醇(PVA)紗線的影響，證明合股數和捻度可使股線強度得到有效提高。

目前，針對紗線合股數對其織物性能影響的研究較少，為此，本文采用不同線密度的紗線，由不同合股數捻合成線密度相同(9.6 tex)的股線，將相同線密度的單紗或股線以相同經緯密織成平紋、斜紋、緞紋組織結構織物，研究不同紗線合股數對織物性能的影響。

1 實驗設計

1.1 實驗材料

1.2 測試方法

紗線和織物性能測試時均按GB/T 6529—2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》的規定進行。溫度為(20±2) ℃，相對濕度為(65±4)%。

1.2.1 紗線性能測試

1.2.1.1紗線拉伸性能 參照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定(CRE法)》,采用YG068C型全自動單紗強力儀(蘇州長風紡織機電科技有限公司)測試紗線斷裂強力與斷裂伸長率。隔距長度為500 mm，拉伸速度為500 mm/min，預加張力為(0.5±0.1) cN/tex。每個試樣測試50次，取平均值。

1.2.1.2紗線條干均勻度 參照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》,采用UT5型烏斯特條干儀(瑞士烏斯特公司)測試試樣的條干不勻率。測試長度為400 m，速度為400 mm/min。每個試樣測試10次，取平均值。

1.2.2 織物力學性能測試

1.2.2.1織物拉伸性能測試 采用HD026N+型電子織物強力儀(南通宏大實驗儀器有限公司)測試織物斷裂強力和斷裂伸長率。參照GB/T 3923.1—2013 《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》設定預加張力為2 N，隔距長度為100 mm，拉伸速度為100 mm/min，織物經、緯向各取5塊試樣，尺寸為50 mm×200 mm，結果求其平均值。

1.2.2.2織物撕裂性能測試 采用YG(B)026ET 型電子織物強力機(常州第二紡織機械有限公司)測試織物的撕裂強力。參照GB/T 3917.2—2009《紡織品 織物撕破性能 第2部分：褲型試樣(單縫)撕破強力的測試》選擇夾距為100 mm，速度為100 mm/min，每種織物經、緯向各剪5塊試樣，取平均值。

1.2.2.3織物拉伸彈性測試 采用電子織物強力儀測試織物在定伸長為3%時的拉伸彈性回復率。參照FZ/T 01034—2008《紡織品 機織物拉伸彈性試驗方法》選擇每種織物經、緯向各5塊試樣，尺寸為50 mm×200 mm，夾持距離為100 mm，上升速度為100 mm/min，下降速度為100 mm/min，預加張力為2 N，伸長時間為 60 s，回復時間為180 s，循環次數為3次。實驗結果求5塊試樣的平均值。

1.2.3 織物保形性能測試

1.2.3.1織物折皺回復性測試 參照 AATCC 66—2014《織物折皺回復：回復角法》水平法，利用JN-1型織物折皺回復性能動態測試儀(自主研發)[8]，采用視頻序列采集系統測試織物的折皺回復角。每種織物正反面經緯向各取5塊試樣，尺寸為40 mm×15 mm，壓力為5 N，加壓時間為5 min，視頻采集幀率為1幀/s，采集時長為5 min。用MatLab程序對視頻進行處理得到折皺回復角數據，并取5塊試樣的平均值。

1.2.3.2織物懸垂性測試 參照GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測試》，采用YG(B)811E型織物懸垂儀(寧波紡織儀器廠)測試織物的懸垂性。每種織物各取3塊試樣，剪成直徑為24 cm的圓，每塊試樣進行正反面測試，求6次測試的平均值。

1.2.3.3織物彎曲性能測試 采用YG207型全自動硬挺度試驗儀(寧波紡織儀器廠),參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》測試織物的硬挺度。每種織物經向和緯向各6塊試樣，尺寸為(25±1) mm×(250±1) mm，結果取平均值。

2 實驗結果與分析

2.1 紗線性能分析

表2示出單紗和股線的性能指標。可知，在股線捻系數比值一致的情況下，股線斷裂強力均大于單紗斷裂強力，3股線斷裂強力最大，4股線斷裂強力僅高于單紗。這主要是因為影響股線強力的基本因素為單紗強力、合股數，由于股線線密度相同，股紗中的單紗線密度不同，單紗越細，斷裂強度越低，4股線中單紗斷裂強度最低；隨著合股數的增加，股線中單紗相互摩擦，合股數越多，摩擦力越大，且條干越均勻，股線斷裂強力、斷裂伸長率增大。綜合條件下，3股線斷裂強力最好，4股線斷裂強力低于其他股線，僅高于單紗斷裂強力。

表2 紗線性能

2.2 織物力學性能分析

2.2.1 織物拉伸性能

對織物進行力學性能測試，結果如表3所示。可知，當織物組織結構相同時， 平紋織物(A1～D1)的經向斷裂強力最小，其余變化不顯著；斜紋織物(A2～D2)的經向斷裂強力明顯高于單紗織物；緞紋織物(A3～D3)的經向斷裂強力隨合股數增加并沒有顯著增大。對于緯向斷裂強力，平紋股線織物較單紗織物均有顯著增加；斜紋織物除4股線織物有所增大，其余股線織物相比單紗織物無顯著提升；緞紋股線織物的斷裂強力小于單紗織物。紗線強伸性將會直接影響織物的拉伸性能，股線的斷裂強力受單紗強力、合股數、股線捻度與單紗之間作用力的綜合影響[9]。由表3還可知，3種組織都是4股線織物的斷裂伸長率最大，平紋織物的經向斷裂伸長率隨著紗線合股數的增加而增大；3股和4股線斜紋和緞紋織物的經向和緯向斷裂伸長率增加明顯，雙股線織物的斷裂伸長率小于單紗的。

表3 織物的斷裂強力和斷裂伸長率

2.2.2 織物撕裂強力

織物的經、緯向撕裂強力測試結果如圖1所示。可知，當織物組織相同時，3股線織物的經向撕裂強力最大，4股線織物的經向撕裂強力最小；織物緯向撕裂強力隨紗線合股數的增加先增大后減小，3股線織物撕裂強力最大，單紗織物撕裂強力最小。說明在織物經緯向撕裂強力中，3股線織物都是最大的，主要是因為3股線的斷裂強力最大，斷裂伸長率較大且條干均勻。其中平紋織物的撕裂強力最小，緞紋織物次之，斜紋織物最大。這是由于平紋組織交織次數多，紗線間摩擦阻力相對較大，滑移困難，受力三角形較小容易撕裂，則撕裂強力較小；斜紋、緞紋織物交織點少，浮線長，紗線易滑移，導致撕裂困難。

圖1 織物經向和緯向撕裂強力

2.2.3 織物拉伸彈性

織物定伸長為3%時的彈性回復率測試結果如圖2所示。

圖2 織物經向和緯向彈性回復率

從圖2(a)可知，雙股線織物經向拉伸彈性較好，3股線織物經向拉伸彈性較差,平紋織物經向拉伸彈性優于斜紋和緞紋。從圖2(b)可知：平紋組織中3股線織物緯向拉伸彈性較好，其他股線織物彈性相近；斜紋和緞紋組織中雙股線織物的緯向拉伸彈性較好，3股線織物的緯向拉伸彈性較差；斜紋和緞紋織物的緯向拉伸彈性優于平紋織物。織物彈性回復率主要受織物在彈力方向伸長的影響，紗線的斷裂伸長率越大，織物彈性越差。

2.3 織物保形性分析

2.3.1 織物折皺回復性

圖3示出本文織物經向+緯向的總折皺回復角測試結果。可知，在織物組織相同時，織物的折皺回復角隨紗線合股數的增加而變小。平紋組織中雙股線織物折皺回復角最大；斜紋和緞紋組織中單紗織物折皺回復角較大，緞紋單紗織物的總折皺回復角最大，為187.6°，折皺回復性最好。這是因為隨著合股數的增加，由幾根單紗加捻成股線時，股線中單紗捻度越來越大，單紗越來越細，單紗中纖維已有變形，其受力后易發生塑性變形，抗皺性就會變差，平紋織物交織點較多且薄，紗線不易作相對滑動，因此，其折皺回復性比斜紋、緞紋差。

圖3 織物折皺回復角

2.3.2 織物懸垂性

懸垂系數[10]表示試樣下垂部分的投影面積與其原面積之比的百分率，該值越小，則懸垂性越好。織物懸垂系數測試結果如表4所示。可以看出，平紋織物的懸垂系數隨合股數的增加先減小后增大，雙股線織物懸垂性最好，4股線織物懸垂性較差；斜紋和緞紋織物的懸垂系數隨合股數的增加先增大后減小，雙股線織物懸垂性較差，3、4股線織物懸垂性較好，斜紋4股線織物的靜懸垂系數最小，為36.60%，懸垂性最好。因為紗線的斷裂伸長率會影響織物的懸垂性，斷裂伸長率越大，織物懸垂性能越好。因為平紋組織的交織點多，交織阻力大，所以懸垂性較斜紋和緞紋織物差。

表4 織物的懸垂性

2.3.3 織物彎曲性能

織物彎曲長度的實驗結果如圖4所示。

圖4 織物經向和緯向彎曲長度

從圖4(a)可知，股線織物總體上比單紗織物更不易彎曲，在所測試樣中平紋3股線織物經向最硬挺。這是因為隨著股線中單紗捻度的增大，紗線結構緊密，抱和力強，紗線不易滑動，織物越不易彎曲。從圖4(b)可知：平紋單紗織物的緯向較股線織物更易彎曲；斜紋和緞紋織物緯向彎曲性能變化趨勢相似，其中雙股線織物緯向彎曲性較硬挺，3股線織物較柔軟。對比不同組織結構的織物，平紋織物較硬挺，斜紋織物次之，緞紋較柔軟，這是因為織物交織點越多，浮線越短，經緯紗越難以滑動，織物越剛硬。

3 結 論

通過對單紗和股線的拉伸性能、條干均勻度進行測試，以及對織物力學性能和保形性進行分析，得出以下結論。

1)在紗線性能方面，在股線捻系數比值一致的情況下，股線的斷裂強度均高于單紗，3股線的斷裂強度最大，4股線的斷裂強度低于其他股線。

2)在織物力學性能方面，3股線織物斷裂強力和撕裂強力較大，4股線織物斷裂伸長率較大，雙股線織物拉伸彈性回復率較大。

3)在織物保形性方面，平紋織物中雙股線織物折皺回復性最好，斜紋和緞紋織物隨合股數增加均變差；平紋織物中雙股線織物懸垂性最好，但平紋織物整體上不及斜紋和緞紋織物的懸垂性好；單紗織物彎曲性能比股線織物好。

4)對于3種組織結構織物而言，斜紋和緞紋織物的撕裂強力、折皺回復性、懸垂性和彎曲性優于平紋織物。