針織三層涼感夏涼被織物的研制

仝曉婷 陳紅霞

（江蘇金太陽紡織科技股份有限公司，江蘇南通，226000）

夏涼被作為夏季使用頻率最高的床上用品，消費者非常關注被子的接觸涼爽度和睡眠舒適度，目前通常由整張化纖絮片與上下層織物絎縫起來形成。整張化纖絮片為聚酯短纖維經梳理形成連續纖維網片層結構，因此該類夏涼被不僅透氣性差且生產工藝流程長。目前也有機織三層夏涼被織物，通過機織三層組織工藝，將滌綸長絲織入上下層織物中，形成具有一定厚度的三層織物，再將其裁剪成被子尺寸大小，對布面鎖邊處理即可作為夏涼被使用。機織三層夏涼被織物縮短了夏涼被生產工藝流程，織物透氣性能好，但機織物的彈性較差，不夠柔軟親膚。針織物是通過線圈相互串套而形成的織物，因此其具有較好的延伸性且手感柔軟。利用針織三層組織開發夏涼被織物，具有生產工藝流程短、織物柔軟舒適的優點，但柔軟和富有延展性的線圈結構可能會造成織物結構不穩定、抗起毛起球性能差和縮水率不達標等問題，因此利用針織物特點開發夏涼被織物值得探究。

涼感功能纖維的問世，為夏涼被開發提供了更多可選擇的材料。具有高結晶性、高取向性的聚合物在取向方向有高導熱性［1］，超高分子量聚乙烯纖維取向度高，分量子大，可將熱量迅速傳導出去，產生接觸涼感，同樣由于其大分子鏈的高度取向性，紗線不易彎曲，織物手感硬挺［2］。高密度聚乙烯具有和超高分子量聚乙烯一樣的線性結構，采用高密度聚乙烯亦可提供涼感，高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲以高密度聚乙烯作為皮層，纖維表面光滑、涼爽，化學穩定性好，耐酸堿和各種鹽類的腐蝕，能很好地保護聚酰胺芯層［3］。高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲與高密度聚乙烯相比，柔軟度更好，從而使高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲更適用于服裝和家紡產品。

1 關鍵技術指標和檢測方法

本研究結合FZ/T 62031—2015《針織被套》及模擬家庭使用和洗滌情況，對三層涼感夏涼被的關鍵質量指標要求如下：水洗尺寸變化率-7.0%～+2.0%，頂破強力不小于250 N，正面和反面（即貼身面）抗起毛起球性能不小于3級，反面接觸涼感Qmax不小于0.2 J/（cm2·s），織物透氣率不小于500 mm/s，正面和反面耐日曬不小于3級，正面和反面酚黃變不小于3級。

依據GB/T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》測試織物水洗尺寸變化率，A型標準洗衣機洗滌程序4N，干燥程序C。依據GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》測試織物頂破強力。依據GB/T 4802.1—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第1部分：圓軌跡法》測試織物起球性能，起毛0次，起球600次。依據GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗 耐人造光色牢度：氙弧》測試織物耐日曬色牢度。依據GB/T 29778—2013《紡織品 色牢度試驗潛在酚黃變的評估》測試織物酚黃變。依據GB/T 3526—2017《紡織品 接觸瞬間涼感性能的檢測和評價》測試織物接觸涼感，ΔT=15℃。依據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》測試織物透氣率，壓降100 Pa。

2 產品設計

2.1 原料選擇及理化性能

三層涼感夏涼被反面紗線為高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲。通過掃描電鏡測試復合長絲的橫截面和表面形態，見圖1和圖2。

從圖1和圖2可以看出，高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲的橫截面具有明顯的皮芯結構，呈同心圓形，皮層與皮芯間存在明顯的分界線；高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲的縱向平直，表面較為光滑。

圖1 復合長絲橫截面形態

圖2 復合長絲縱向形態

通過差示掃描量熱儀測試復合長絲的熱學性能，見圖3。采用DSC Q200型差示掃描量熱儀，溫度范圍-80℃～300℃，氮氣50.0 mL/min，溫度（20±2）℃，相對濕度（65±2）%。

圖3 復合長絲的差示掃描量熱曲線圖

從圖3可以看出，高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲存在兩個軟化點，其中高密度聚乙烯軟化點在130℃，聚酰胺軟化點在210℃，印染加工需注意定形溫度，定形溫度達到高密度聚乙烯軟化點時，高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲的皮層發生熔融，當溫度超過110℃時，高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲的特性發生變化，因此定形溫度不宜超過110℃，保證織物具有柔軟的手感。

三層涼感夏涼被正面紗線為精梳棉色紡集聚紗，色紡紗線具有色彩豐富飽滿的裝飾效果，采用Z捻和S捻兩種捻向1∶1排列織造，能有效平衡布面張力，避免布面出現緯斜問題。

2.2 設備選擇與紗線設計

雙面提花針織物是在具有兩個針床的針織機上編織而成，其花紋可在織物的一面形成，也可以同時在織物的兩面形成［4］。采用雙面提花緯編設備生產三層涼感夏涼被，設備參數為96.5 cm（38英寸）針筒直徑，機號E24，4路變化紗線。夏涼被的常規尺寸是1.5 m×2.0 m和2.0 m×2.3 m，采用96.5 cm針筒直徑織造夏涼被，成品門幅可以達到2.1 m，同時滿足夏涼被的兩種尺寸生產加工要求。

夏涼被的反面為高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲，正面由全棉精梳色紡集聚紗構成，兩層織物之間填充平行排列的膨體滌綸長絲，由于相鄰平行排列的膨體滌綸長絲之間存在孔隙，可使三層涼感夏涼被具有優良的透氣性能。

全棉色紡紗為短纖維紡紗，容易出現起毛起球質量問題，通過改變紗線線密度，可改善織物的抗起毛起球性能，織物抗起毛起球性能與紗線線密度之間的關系見表1。

表1 紗線線密度與抗起毛起球性能間的關系

由表1可以看出，棉紗線密度影響織物的抗起毛起球性能。棉紗較粗時，紗線捻度小、配棉較差，因此織物抗起毛起球性能差；棉紗較細時，布面稀薄不緊致，也降低了織物的抗起毛起球性能。綜合上述情況，涼感夏涼被織物的紗線設計：正面紗線為22.4 tex全棉色紡紗，S捻和Z捻的比例為1∶1；反面紗線為23.3 tex高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲；填芯紗線為666.6 tex滌綸膨體紗；織物單位面積質量310 g/m2，單位面積質量偏差±5%。

2.3 花形與組織設計

三層涼感夏涼被采用襯緯組織，由正面全棉色紡紗織物層、反面高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲涼感織物層和中間滌綸膨體紗填芯層組成，織機的上針和下針分別編織形成表層，表層組織為平針組織，中間的滌綸膨體紗不參與編織，部分全棉色紡紗與反面涼感紗線交織，將上下兩層連接起來。

織造襯緯組織的三層針織提花織物，重點需要解決的是織物結構穩固性和手感之間的矛盾。在花形設計上，提花花形部分為空心組織，無上下層連接，起花花形面積不能過大，花形過大布面容易出現凹凸不平的外觀，手感柔軟但織物穩固性較差；而提花花形過小，織物結構穩固，但手感板結、硬挺。在未起花部分的接結點設計上，當接結點多時，織物結構穩固但柔軟蓬松度差，接結點少時，接結點受到較大外力時，容易出現抽絲問題。通過生產實踐，提花面積為10 cm2左右、接結點之間距離為1 cm左右時，織物具有良好的穩定性能和手感柔軟度。

3 染整工藝

織物正面采用全棉色紡紗織造，不需要染色和印花，織物染整加工流程較為簡單。染整工藝流程：水洗（酶拋光）→脫水→一次定形→二次定形（增加抗酚黃變劑）。

3.1 水洗

高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲表面存在油劑，需要對織物進行去油處理，提升織物的親膚性能。采用溢流機對織物進行水洗，水洗溫度30℃～40℃，除油劑4 g/L～5 g/L，水洗時間30 min～40 min。

3.2 酶拋光

針織紗線的捻度較低，織物的抗起毛起球性能不容易達標，全棉色紡紗采用散纖維先染色后紡紗工藝，散纖維在染色過程中，經反復洗滌，高溫上色，纖維表面的蠟質大部分被去除，隨著染料分子的滲透，纖維發澀、彈性差，易扭結成棉結，且強力變低，長度變短，短絨率增加，這就進一步加劇了起毛起球的可能性［5］。通常采用燒毛工藝去除布面毛羽，提升織物的抗起毛起球性能，但燒毛工藝的火口溫度遠遠超過高密度聚乙烯的軟化點溫度，會使織物發硬變脆。通過對織物進行纖維素酶拋光整理可提升織物的抗起毛起球性能，織物酶拋光工藝為中性纖維素酶5 g/L～8 g/L，溫度45℃～55℃，時間40 min～60 min，pH值6～7。經纖維素酶拋光后，織物正面抗起毛起球等級由2-3級升為4級；織物反面抗起毛起球等級由3-4級升為4級。

3.3 定形

3.3.1 定形工藝

針織三層織物單位面積質量較大，高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲為熱塑性纖維，軟化點溫度低，定形溫度不能高，采用低溫一次定形，織物無法烘干，容易造成成品縮水率不達標；增加一次定形工序，可以解決織物縮水率不達標問題。定形工藝：第一次定形溫度100℃～110℃，定形車速15 m/min～20 m/min；第二次定形溫度100℃～110℃，定形車速為10 m/min～15 m/min。成品門幅預留5 cm，讓織物自然回縮至所需的門幅，織物彈性好、手感柔軟。

3.3.2 織物酚黃變與抗黃變工藝

紡絲加工過程中溫度高，而高密度聚乙烯聚酰胺聚合物對熱氧化分解非常敏感，氧化分解會降低復合長絲的各項性能，因此在紡絲中通常增加熱穩定劑和酚類抗氧化劑，酚類抗氧化劑與空氣中的氮氧化物發生反應，造成織物出現黃變現象。為了防止織物在存儲過程中發生黃變，織物印染加工后，成品織物pH值應略帶酸性，可以在后處理時增加一定量的有機酸［6］。織物在定形工序增加抗酚黃變劑5 g/L～8 g/L，并加入檸檬酸將p H值調節至4～5，從而保證布面p H值呈酸性，可有效解決成品貯藏中出現的黃變問題。

4 檢測結果

通過上述設計和工藝整理，針織三層夏涼被織物滿足了開發目標，其各項檢測結果如下。縱向水洗尺寸變化率-5.4%，橫向水洗尺寸變化率-2.9%，頂破強力1 332 N，正面抗起毛起球等級3-4級，反面抗起毛起球等級4級，p H值4.52，耐日曬等級3級，正、反面酚黃變等級3級，接觸涼感0.38 J/（cm2·s），透氣率2 036 mm/s。

5 結論

（1）采用緯編三層織造工藝，將高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲作為夏涼被的貼身面，將全棉色紡紗作為夏涼被的正面，能夠兼具夏涼被織物的涼感體驗和美觀度。

（2）通過提花花形和組織工藝設計，使平行排列的襯緯紗線穩固性較好，織物具有良好的柔軟度和透氣性能。

（3）通過改變全棉色紡紗線密度，并對織物進行纖維素酶拋光工藝整理，解決了全棉針織色紡紗容易起毛起球的問題。

（4）高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲的耐熱性能差，通過兩次低溫定形，解決了高密度聚乙烯聚酰胺復合長絲遇到高溫容易發硬的問題，確保了夏涼被織物的水洗尺寸穩定性。

（5）織物在實際生產中發生酚黃變現象，通過增加抗酚黃變劑，并控制織物p H值呈酸性，可有效解決織物出現的酚黃變問題。

（6）織物在長期使用后，部分組織出現填芯長絲外露現象，如何解決這一問題，還需進一步研究。