羊毛/高強(qiáng)錦綸6混紡針織運(yùn)動服面料的開發(fā)

譚郭婷，陳長潔，林 敏，趙 嶺，王新厚

(1.東華大學(xué)，上海 201620； 2.恒天中纖紡化無錫有限公司，江蘇 無錫 214192)

羊毛纖維具有天然吸濕透氣、保暖、彈性、柔軟等優(yōu)良屬性，在服用領(lǐng)域有著悠久的應(yīng)用歷史。羊毛纖維原料珍貴、加工流程長且工序復(fù)雜，產(chǎn)品價(jià)格普遍較高，主要用于高檔西裝、制服等產(chǎn)品[1]。近年來，隨著市場需求的變化及生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新改進(jìn)，羊毛產(chǎn)品正逐步向輕薄化、功能化方向發(fā)展，并且越來越多地應(yīng)用在戶外及運(yùn)動服裝領(lǐng)域[2]。但目前開發(fā)輕薄型羊毛面料依然面臨著高支毛紗強(qiáng)力不夠，上機(jī)編織時易斷紗以及薄型面料強(qiáng)力不達(dá)標(biāo)等問題[3-4]。

高強(qiáng)錦綸6短纖維強(qiáng)度高、耐磨性好，同時又兼具錦綸質(zhì)輕柔軟，吸濕性和回彈性優(yōu)異的特點(diǎn)。將高強(qiáng)錦綸6短纖維與羊毛混紡，可提高羊毛紗的可紡支數(shù)及混紡紗線的強(qiáng)力，同時賦予薄型面料更高的強(qiáng)力。本文利用高強(qiáng)錦綸6短纖維與羊毛混紡，開發(fā)出強(qiáng)力、耐磨與舒適性能兼具的運(yùn)動服面料，有助于促進(jìn)高強(qiáng)錦綸6短纖維的下游產(chǎn)品開發(fā)、豐富羊毛類運(yùn)動服面料的品種。

1 混紡針織面料的制備

本文選用本白防縮陽離子羊毛條、高強(qiáng)錦綸條、普通錦綸條以及滌綸條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，羊毛條由浙江新澳紡織股份有限公司提供，高強(qiáng)錦綸6短纖維由恒天中纖紡化無錫有限公司生產(chǎn)。采用精紡工藝及環(huán)錠紡紡紗方式制備羊毛/高強(qiáng)錦綸6(70/30)、羊毛/滌綸(70/30)、羊毛/普通錦綸(70/30)共3種混紡紗線，其中羊毛/高強(qiáng)錦綸6混紡紗編織緯平針和單面珠地網(wǎng)眼(以下簡稱網(wǎng)眼)2種組織，羊毛/滌綸、羊毛/普通錦綸混紡紗編織緯平針組織并進(jìn)行染整處理，共制備4種面料。

1.1 原料纖維性能

實(shí)驗(yàn)所用原料的主要規(guī)格與性能如表1所示。

表1 原料的主要規(guī)格與性能

由表1可知，高強(qiáng)錦綸6短纖維屬于高強(qiáng)低伸型纖維，其單纖維斷裂強(qiáng)度高達(dá)7.20 cN/dtex，較普通錦綸6纖維強(qiáng)度可提高約68%。

1.2 紗線的制備與性能

1.2.1 紡紗工藝流程

由于錦綸纖維質(zhì)輕柔軟且靜電大，在紡紗過程中極易繞皮輥、羅拉，嚴(yán)重時會導(dǎo)致紗線斷頭，條干變差，因此毛條中要加入適量的抗靜電劑并注意車間溫濕度的控制，紡紗在浙江新澳紡織股份有限公司進(jìn)行。具體紡紗工藝流程如下，

①復(fù)精梳工藝：混條(3道)→前針(2道)→精梳→后針(2道)→毛球；

②精紡工藝：混條→針梳(4道)→粗紗→細(xì)紗→蒸紗→絡(luò)筒。

紗線規(guī)格：紗線線密度為單紗16.7 tex，捻向?yàn)閆捻，捻度為695捻/m。

1.2.2 紗線性能測試

紗線性能測試結(jié)果如表2所示。

表2 紗線性能測試結(jié)果

由表2可得，羊毛/高強(qiáng)錦綸6混紡紗在3批混紡紗中斷裂強(qiáng)度最大，斷裂伸長率最小，其斷裂強(qiáng)度較羊毛/普通錦綸混紡紗可提高約11%，并且紗線的條干不勻率、毛羽指數(shù)和摩擦因數(shù)最小，具有較好的可編織性。

1.3 面料的制備與基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

實(shí)驗(yàn)用混紡針織面料采用單面大圓機(jī)編織，其編織與染整均在上海嘉麟杰紡織品股份有限公司進(jìn)行。

1.3.1 設(shè)備參數(shù)

實(shí)驗(yàn)采用邁耶單面大圓機(jī)進(jìn)行編織，機(jī)號為E28，筒徑為762 mm，路數(shù)為48路，轉(zhuǎn)速為15 r/min。

1.3.2 織物組織

在織物組織結(jié)構(gòu)的選擇上，考慮到運(yùn)動服面料輕薄透氣有彈性等特點(diǎn)，選取緯平針和網(wǎng)眼2種組織結(jié)構(gòu)[5]，其中網(wǎng)眼組織由成圈橫列和集圈橫列交替編織、隔行交錯集圈形成。

1.3.3 染整工序

染整工藝流程為：配缸→染色→脫水→烘干→圓筒開幅→定形→呢毯→打卷。

其中羊毛/滌綸混紡織物選用陽離子染料與毛用活性染料、羊毛/高強(qiáng)錦綸6與羊毛/普通錦綸混紡織物選用活性染料進(jìn)行染色。由于圓機(jī)采用多路數(shù)成圈系統(tǒng)編織的特點(diǎn)，圓筒織物會發(fā)生緯斜，因此在開幅定形中采取斜開5%來緩解織物緯斜的現(xiàn)象。后整理定形中超喂30%，溫度130 ℃，車速25～30 m/min。

1.3.4 面料基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

面料基本結(jié)構(gòu)參數(shù)測試結(jié)果如表3所示。

表3 面料基本結(jié)構(gòu)參數(shù)測試結(jié)果

2 面料性能測試與分析

對4組混紡面料的頂破強(qiáng)力、耐磨性、起毛起球性、剛?cè)嵝?、熱傳遞性、透氣性、透濕性以及液態(tài)水分管理能力進(jìn)行測試，面料的調(diào)濕與測試均在GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行，面料性能測試結(jié)果如表4所示。

表4 面料性能測試結(jié)果

2.1 頂破強(qiáng)力

頂破強(qiáng)力參照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測定 鋼球法》，采用YG026MB-250多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)進(jìn)行測試。球形頂桿直徑選擇38 mm，試驗(yàn)速度300 mm/min，圓形試樣直徑為80 mm，每種面料測5次，結(jié)果取平均值。

根據(jù)GB/T 22853—2019《針織運(yùn)動服》中規(guī)定運(yùn)動服面料頂破強(qiáng)力需大于250 N，由表4可得，所有編織的面料均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，其中羊毛/高強(qiáng)錦綸6緯平針面料的頂破強(qiáng)力最高，較羊毛/滌綸高約31%，羊毛/普通錦綸高約27%。羊毛/高強(qiáng)錦綸6網(wǎng)眼面料由于織物密度較緯平針面料小，故其頂破強(qiáng)力偏小。

2.2 耐磨性

耐磨性能參照GB/T 21196.3—2007《紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測定 第3部分：質(zhì)量損失的測定》，采用YG401H馬丁代爾儀進(jìn)行測試。選擇重錘9 kPa，60.5 mm李莎如曲線，轉(zhuǎn)速47.5 r/min，圓形試樣直徑38 mm，設(shè)定摩擦轉(zhuǎn)數(shù)為5 000轉(zhuǎn)，進(jìn)行終點(diǎn)質(zhì)量損失測定，并計(jì)算出耐磨指數(shù)，耐磨指數(shù)越大，面料耐磨性能越好，計(jì)算公式見式(1)[6]：

A=n/Δm

(1)

式中：A為耐磨指數(shù)，次/mg；n為總摩擦次數(shù)；Δm為面料摩擦前后的質(zhì)量損失，mg。

由表4可得，3塊錦綸混紡面料的耐磨性都比滌綸混紡面料的耐磨性要好，這是因?yàn)殄\綸纖維斷裂伸長率和斷裂比功大、彈性回復(fù)性能好，其耐磨性能在合成纖維中最優(yōu)[7]，故錦綸及其混紡織物耐磨性能好，其中羊毛/高強(qiáng)錦綸6網(wǎng)眼面料由于厚度較厚，耐磨性最優(yōu)。

2.3 起毛起球性

起毛起球性能參考GB/T 4802.2—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第2部分： 改型馬丁代爾法》，采用YG401H馬丁代爾儀進(jìn)行測試。圓形試樣直徑140 mm，選用負(fù)荷質(zhì)量155 g，采取馬丁代爾7 000轉(zhuǎn)后進(jìn)行終點(diǎn)評級判定其起毛起球程度。

由表4可知，羊毛/高強(qiáng)錦綸6緯平針面料抗起球性能最好，網(wǎng)眼面料最差，這是因?yàn)楦邚?qiáng)錦綸6屬于高強(qiáng)低伸型纖維，其斷裂伸長和斷裂功較普通錦綸纖維小，纖維在糾纏成球后較易斷裂脫落，故其抗起球性能較好，而網(wǎng)眼組織結(jié)構(gòu)較緯平針組織松散，且線圈密度小，故其抗起球性較差。

2.4 剛?cè)嵝?/h3>

織物的剛?cè)嵝灾饕蓮澢鷦偠葋肀硎?。彎曲剛度反映織物抵抗彎曲變形的能力，彎曲剛度越小織物的柔軟性能越好，反之越硬挺[8]。本文實(shí)驗(yàn)采用KES多功能彎曲測試儀進(jìn)行面料彎曲性能測試，得出面料的彎曲剛度B。試樣大小100 mm×100 mm，縱橫向各3塊，采用試樣縱、橫向彎曲剛度的幾何平均值來表示面料的總彎曲剛度，計(jì)算公式見式(2)：

(2)

式中：B0為織物的總彎曲剛度，(cN·cm2)/cm；BT為織物縱向彎曲剛度，(cN·cm2)/cm；BW為織物橫向彎曲剛度，(cN·cm2)/cm。

纖維的初始模量是影響織物彎曲剛度的決定性因素，錦綸纖維的初始模量較滌綸小，與羊毛接近，故其織物柔軟性能好。由表4可得，緯平針組織中，羊毛/高強(qiáng)錦綸6的彎曲剛度最小，面料最柔軟，這是高強(qiáng)錦綸6纖維的初始模量和面料厚度最小的緣故。而網(wǎng)眼組織雖然線圈密度小，但其面料厚度大，導(dǎo)致其彎曲剛度大，面料較為硬挺。

2.5 熱傳遞性

熱傳遞性能參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》，采用YG606E紡織品熱阻測試儀進(jìn)行測試。試樣大小350 mm×350 mm，設(shè)置測試溫度為35 ℃，預(yù)熱時間30 min，測試時間30 min，每種面料測試3次。面料熱傳遞性能測試結(jié)果如表5所示。

表5 面料熱傳遞性能測試結(jié)果

針織物的保暖性與織物厚度和織物中靜止空氣的含量有關(guān)[9]，而靜止空氣的含量主要取決于織物組織結(jié)構(gòu)。由表5可得，3批緯平針面料熱阻值相差不大，而羊毛/高強(qiáng)錦綸6網(wǎng)眼面料，由于厚度較厚，且結(jié)構(gòu)疏松，紗線之間孔隙大，靜止空氣含量多，故其熱阻最大，面料保暖性最好。

2.6 透氣性

透氣性能參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，采用YG461E透氣性測試儀進(jìn)行測試。試樣面積20 cm2，試驗(yàn)壓差100 Pa，每塊面料測10次。

對于運(yùn)動服面料來講，當(dāng)人體感覺舒適時，透氣率應(yīng)大于800 mm/s[10]。由表4可得，所編織面料的透氣性均滿足要求，其中羊毛/高強(qiáng)錦綸6網(wǎng)眼面料由于線圈密度小，孔隙多，故其透氣性能最為優(yōu)異。

2.7 透濕性

透濕性能參照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1部分：吸濕法》，采用YG601H電腦型織物透濕儀進(jìn)行測試。試驗(yàn)溫度38 ℃，相對濕度90%，圓形試樣直徑70 mm，每塊面料測3次。

由表4可得，4塊面料的透濕率均大于8 000 g/ (m2·d)，透濕性能優(yōu)異，其中羊毛/高強(qiáng)錦綸6網(wǎng)眼面料雖然結(jié)構(gòu)松散，孔隙多，但其面料厚度較大，水汽傳遞通道長，故其透濕率較低。

2.8 液態(tài)水分管理能力

面料的液態(tài)水分管理參照GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分：動態(tài)水分傳遞法》，采用SDLATLAS液態(tài)水分管理測試儀(MMT)進(jìn)行測試，通過測量液體在織物三維空間中的整體動態(tài)表現(xiàn)，可以多指標(biāo)綜合評價(jià)織物的吸濕排汗能力。試樣大小80 mm×80 mm，每塊面料測試3次。

整體液態(tài)水分管理能力OMMC是綜合表現(xiàn)面料對液態(tài)水吸濕排汗能力的指標(biāo)，以面料滲透面的吸水速率、單向傳遞指數(shù)和滲透面的液態(tài)水?dāng)U散速率的加權(quán)值來表示[11]，OMMC值越大，面料吸濕排汗能力越好，由表4可得，羊毛/高強(qiáng)錦綸6緯平針面料的OMMC值最大，說明其綜合吸濕排汗能力最優(yōu)。

3 面料服用性能的模糊綜合評價(jià)

由于面料的服用性能受多個因素的影響，因此本文采用模糊數(shù)學(xué)的方法對4塊面料的服用性能進(jìn)行多因素綜合全面的評判。

3.1 確定因素集

考慮到本文開發(fā)的面料主要應(yīng)用在運(yùn)動服裝領(lǐng)域，故選擇頂破強(qiáng)力、彎曲剛度、熱阻、透氣性、透濕性以及整體液態(tài)水分管理能力這6項(xiàng)性能作為評價(jià)指標(biāo)。

3.2 建立評價(jià)矩陣

由于各項(xiàng)指標(biāo)的原始測試數(shù)據(jù)的單位以及評判標(biāo)準(zhǔn)不同，需要對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過式(3)(4)得到評價(jià)矩陣R=(rij)n×m，其中樣本數(shù)n為4,評價(jià)指標(biāo)m為6,當(dāng)測試指標(biāo)值越大，面料服用性能越好時，采用式(3)進(jìn)行計(jì)算，反之，則采用式(4)進(jìn)行計(jì)算[12]。

(3)

(4)

式中：rij為評價(jià)矩陣R中的元素；Xij為第i個試樣，第j項(xiàng)指標(biāo)的測試值；Ximax、Ximin分別是第i個試樣測試指標(biāo)的最大值、最小值。通過計(jì)算可得評價(jià)矩陣：

3.3 確定權(quán)重分配集

本文采用離差最大化法[13]來確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算公式見式(5)。

(5)

經(jīng)計(jì)算后可得各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)矩陣：A=[0.176 1 0.186 7 0.162 1 0.160 4 0.157 0 0.157 8]

3.4 確定綜合評判向量

根據(jù)綜合評判結(jié)果可得，羊毛/高強(qiáng)錦綸6緯平針面料的評判值最高，為0.654 2，最適宜用作運(yùn)動服面料，羊毛/高強(qiáng)錦綸6網(wǎng)眼面料次之，羊毛/滌綸緯平針面料的評判值最低。

4 結(jié) 論

本文開發(fā)出一組輕薄型羊毛/高強(qiáng)錦綸6混紡針織運(yùn)動服面料，并對混紡紗線和面料的性能進(jìn)行測試與分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

①通過將高強(qiáng)錦綸6短纖維與羊毛混紡，可有效提高混紡毛紗的斷裂強(qiáng)度，達(dá)到12.55 cN/tex，提升可編織性能。

②所開發(fā)的2款輕薄型羊毛/高強(qiáng)錦綸6混紡面料與羊毛/滌綸、羊毛/普通錦綸混紡面料相比具有較好的頂破強(qiáng)力，且頂破強(qiáng)力均滿足運(yùn)動服面料標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中羊毛/高強(qiáng)錦綸6緯平針面料的抗起球性能、柔軟性以及綜合吸濕排汗性能最優(yōu)，羊毛/高強(qiáng)錦綸6網(wǎng)眼面料的耐磨性以及保暖性能最優(yōu)。

③通過建立模糊評價(jià)模型，并采用離差最大化法確定權(quán)重系數(shù)，可以更加客觀、準(zhǔn)確地對4塊面料的綜合服用性能進(jìn)行評價(jià)，其中羊毛/高強(qiáng)錦綸6緯平針面料的評判值最高，綜合服用性能最佳，最適宜用作運(yùn)動服面料。