中空保暖纖維在三線襯墊織物中的應用及其性能研究

趙金洋 顧學峰 趙連英

摘要： 為了研究中空滌綸在襯墊織物中應用的可能性并開發新型保暖襯墊織物，文章采用線密度為16.7 tex中空滌綸絲和18.4 tex中空自發熱紗作為三線添紗襯墊織物的起絨紗，并與普通滌綸做起絨紗時做對比，在單面大圓機上制定工藝制備了6種風格不同的針織襯墊織物。通過對織物基本規格、頂破強力、抗起毛起球性、透濕性、保暖性和掉毛性能進行測試分析，擇優選出性能最好的織物進行后續開發。結果表明：中空滌綸的應用使織物比普通織物具有更加優越的服用性能，其中起絨紗為18.4 tex中空自發熱紗的織物具有最好的保暖率，綜合性能最優;起絨紗采用16.7 tex中空絲的織物也表現出優越的保暖性和其他性能，且當面紗采用14.6 tex純棉紗織造時，面料手感風格更加柔和細膩;通過該研究為新型保暖襯墊織物的開發提供依據和參考。

關鍵詞： 三線添紗襯墊織物;中空滌綸;織造工藝;保暖性能;透濕性能;織物掉毛;織物手感風格

中圖分類號： TS102.528.1

文獻標志碼： A

由于抓絨衛衣面料具有柔軟、輕便、保暖、耐洗滌、易保養、時尚等特點，深受現代年輕人的喜愛，在秋冬保暖衣物市場牢牢占據一席之地。抓絨衛衣面料是指通過針織方式編織，再經過拉毛、梳毛、剪毛、定型、功能性整理等后整理工序得到的產品，其緯編組織為添紗襯墊組織，由面紗、地紗和襯墊紗構成，襯墊紗被夾在面紗和地紗之間，按一定的規律在某些針上形成懸弧，在不形成懸弧的地方以“浮線”的形式處于織物的反面。懸弧與浮線所跨過的針數多少可用墊紗比例來表示，如1︰1、1︰2、1︰3等襯墊紗的浮線沿縱行方向可以直條紋、左右斜紋、人字紋等形式形成花式效應［1］。由于襯墊紗不成圈，可以采用較粗、捻度較低的紗線編織，起絨時襯墊紗在拉毛機的作用下形成短絨，因此，拉絨衛衣面料有著質地厚實、手感柔軟輕盈、光澤柔和、耐磨耐用、富有彈性、不易起皺和更加優越的保暖性能等特點，在寒冷的冬季能夠起到御寒保暖的功效，因此在秋冬季服飾用品中具有較為寬廣的市場。

為了提高衛衣面料保暖性、降低克重，人們將研究熱點放在了纖維上，盡可能地尋求一種合理的空氣與纖維混合結構，使織物中的含氣量在不流動的前提下達到最大，即獲得最大靜止空氣含量，以此提高保暖性;隨著差別化纖維的多元化發展，可攜帶更多空氣的中空纖維是最常用于保暖的材料之一［2］，中空纖維的中空結構，與普通纖維相比可減少纖維20%的質量，且能包含大量靜止空氣，形成特有的保暖系統，而且使纖維集合體更加蓬松，使其織物在輕便的同時保暖性能卻比普通同質面料提高65%;中空滌綸是對傳統滌綸改性后得到的差別化纖維，目前理論上中空度可達50%，但是中空度過大會使纖維強力降低，影響整體織物的服用性能［3-4］;且中腔結構會使織物有優秀的吸濕功能［5-6］，提高織物吸濕透氣性。因此，中空滌綸織物一般具有保暖、質輕、蓬松、吸濕性好等優良性能，為人們提供了良好的功能紡織品，應用前景廣泛，在與其他學科的交叉發展前景更值得期待。

基于以上理論，本文采用不同的中空滌綸紗和絲作為襯墊紗進行織造，得到不同風格的針織襯墊織物，再對其襯墊紗進行拉毛起絨處理，并對面料縮水率、耐磨性能、頂破性能、保暖性能、透氣透濕性能等進行對比分析，研究不同中空纖維對保暖衛衣面料的服用性能的影響，以確定中空滌綸纖維是否適合在實際衛衣面料上的應用開發，并對不同衛衣面料做綜合評價，為中空滌綸在襯墊織物的開發提供參考。

1 原料選擇與面料制備

1.1 原料選擇

為了研究中空滌綸結構對三線襯墊織物服用性能的影響，本文采用16.7 tex的中空滌綸絲、18.4 tex的中空發熱紗（蘇州諾鼎紡織科技有限公司）及28.1 tex普通滌綸紗（寧波馬菲羊紡織科技有限公司）做不同襯墊紗，選擇織造衛衣面料常用規格的19.4 tex精梳棉、14.6 tex精梳棉（寧波馬菲羊紡織科技有限公司）做面紗，地紗均為8.3 tex低彈滌綸絲（寧波馬菲羊紡織科技有限公司提供）進行織造;其中，16.7 tex中空滌綸絲和18.4 tex的中空短纖紗的縱向及橫向截面形態如圖1所示，可以看出纖維有明顯較好的中空度。紗線性能參數如表1所示。

1.2 織造工藝

采用LWT型單面三線衛衣機（泉州伯源機械科技有限公司）進行織造，機號24G;筒經34英寸;路數90;總針數2 160。上機三角排列如圖2所示，織針按針踵高低A、B、C三根一組排滿針筒，9路一循環，其中第1、4、7路通過集圈和浮線兩種三角，墊入襯墊紗;第2、5、8路的三角使織針退圈不足并墊入面紗但是不成圈，從而將襯墊紗固定;第3、6、9路的三角使織針正常退圈并墊入地紗，地紗與面紗一起成圈形成添紗結構，通過襯墊紗的墊紗位移使織物形成斜紋效應。

1.3 染色工藝

染整工藝流程與參數如下：

1） 坯布預定型：利用型號PADDER-2800開幅定型機（無錫信誼機械有限公司）定型，溫度200 ℃，布速25.6 m/min。

2） 染色：滌棉一浴法，耗時220 min以上;染料配方：偉潤LB-GD 0.37 g/L，偉潤3BS 0.48 g/L，偉潤3RS 0.1 g/L，Na2CO3 20 g/L，浴比1︰8～1︰10。

3） 染色升溫曲線如圖3所示。在溫度40 ℃時，依次加入染色助劑和染料，助劑元明粉添加量為質量濃度3～37 g/L，保持20 min;然后分兩次加入純堿;升溫至80 ℃，升溫速率2 ℃/min，保持10～20 min;繼續升溫至130 ℃，升溫速率1.5 ℃/min，保持20～30 min，完成染色。然后進行后處理：依次為初水洗、皂洗和后水洗，初水洗溫度為常溫，初水洗時間10 min;皂洗采用的是酸性皂洗劑DM261，皂洗溫度為98 ℃，皂洗時間10 min;后水洗溫度為常溫，后水洗時間10 min。

1.4 拉毛工藝

拉毛即是用呈一定角度的彎曲鋼針插入毛圈紗內部，勾出纖維毛羽，形成毛絨，提高織物保暖性;一般拉毛工藝順序為預定型→抓毛→剪毛，具體工藝數據如下：

定型：采用T8668型單層拉幅定型機（三技克朗茨機械科技有限公司）干布，干布溫度140～160 ℃;干布后在LMH985型熱風定幅機（無錫市百業染整機械有限公司）中定幅整理和柔軟整理，坯布定型條件為1～5節機廂定型溫度140 ℃，6～7節機廂定型溫度130 ℃，第8節機廂定型溫度110 ℃；定型時添加柔軟劑A142為60～80 g/L，硅軟油TR001為10～30 g/L。

抓毛：需要一組抓毛機，一組3臺，機速需控制在25 m/min，抓毛次數在1～2次，溫度29～30 ℃。

剪毛：剪毛機機速29 m/min;次數2次;要求產品絨面平整，絨毛伸直，松散，有良好的光澤和手感。

2 性能測試

面料經過整理后，對其基本規格和性能進行測試，由于織造時地紗規格不做變化，均為8.3 tex低彈滌綸絲，故根據面紗和起絨襯墊紗的變化對織物做不同標記，織物編號及基本規格如表2所示。再對面料的洗后外觀、頂破性能、抗起毛起球性能、保暖性能、透濕性能及掉毛性能等進行測試，探討其綜合服用性能。

2.1 頂破性能測試

對照標準GB/T 19976—2005《紡織品頂破強力的測定鋼球法》，采用YG026HD型電子織物氣動頂破強力機（寧波紡織儀器廠）進行織物的頂破強力測試。選擇直徑為38 mm拋光鋼球頂桿，環形夾持器內徑45 mm，設定測試速度300 mm/min，夾距100 mm，測試溫度（20±2） ℃，相對濕度（65±4）%。每種織物取5個試樣進行調濕后測試，取算術平均值。

2.2 起毛起球性能測試

對照標準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YG（B）401T型馬丁代爾耐磨儀（溫州方圓儀器有限公司）進行測試。摩擦轉數分別為125、500、1 000、2 000、5 000、7 000 r，測試速度49.5 r/min，負荷質量155 g，試樣直徑均為140 mm，測試后按1～5等級進行視覺評價，每個樣品取3塊試樣的算術平均值。

2.3 保暖性測試

利用YG606E型平板式保溫儀（溫州方圓儀器有限公司）對織物進行保暖性測試，根據GB/T 11048—2018《紡織品生理舒適性穩態條件下熱阻和濕阻的測定（蒸發熱板法）》，每種織物取5塊試樣調濕后檢測，測試條件為測試板表面溫度35 ℃;氣候室空氣溫度（20±0.1） ℃，相對濕度（65±3）%;空氣流速（1±0.05） m/s;預熱時間和試驗時間各為1 200 s，循環5次，取算術平均值。

2.4 透濕性測試

參照標準GB/T 12704.2—2009《紡織品織物透濕性試驗方法第2部分：蒸發法》，利用YG601H型電腦式織物透濕儀（南京華西科創有限公司）對織物的透濕性能進行測試。方法正杯法，溫度38 ℃，濕度50%，每組測試時間間隔為1 h。每塊織物測3塊試樣，取算術平均值，根據下式進行計算透濕率。

式中：WVT為試樣的透濕率，g/（m2·h）;Δm為同一試驗組合體2次稱量的質量之差，g;A為有效試驗面積，本裝置A=0.002 83 m2;t為試驗時間，h。

2.5 掉毛性能測試

參照標準GTT TM 074—2017《織物掉毛性能測試：掉毛測試儀法》，在試驗用標準大氣條件下，將一定黏性的透明膠帶粘貼在織物上并將質量為1.0 kg的重錘施加壓力保持1 min，隨后以恒定的速度和角度將膠帶從織物表面剝離。剝離速度2 cm/s，剝離角度40°，透明膠帶寬度為45 mm，膠帶初黏性為（22±1）。將測試后的樣品放在D65標準光源下，按照掉毛等級樣照確定每塊試樣的掉毛等級，并記錄每塊試樣的級數，每種織物測試3塊樣，取算術平均值。

2.6 織物風格測試

選取彎曲性能測試作為評判手感風格指標，參照標準FZ/T 01054.4—1999《織物風格試驗方法彎曲性試驗方法》，采用YG821L型織物風格儀（溫州方圓儀器有限公司）對試樣縱、橫向進行測試，試樣規格為50 mm×50 mm的矩形，初始壓力設定為0.1 cN，加載速度設定為12 mm/min，以活潑率、彎曲剛性指數為評價指標，取5塊試樣的算術平均值。

3 結果與分析

3.1 織物外觀分析

由表2的6種織物面料成品規格可以看出，A系列織物的平方米質量較大，織物較為厚實;而B系列織物手感柔和，質地輕薄，兩者風格有明顯的區別。織物的洗后尺寸穩定性如表3所示，一般企業要求洗后縱、橫向縮率范圍為-5.0%～2.5%，可見這6種織物均符合標準范圍，且色牢度等級均≥4，日曬色牢度等級均≥4。

這6種織物試樣具體外觀形態如圖4所示。由圖4可以看出，這6種織物正面線圈橫列因上機張力或面紗的不同而有所差異;反面絨毛均較為整潔，由于襯墊紗的不同，絨毛稀疏程度有所差異，但均符合衛衣面料服用要求。

3.2 頂破性能分析

試樣的頂破強力如表4所示。從整體來看，A系列織物的頂破強力優于B系列的織物。這是由于A系列織物的面紗為19.4 tex純棉紗，強力優于B系列的14.6 tex面紗，從而在襯墊紗相同的情況下，織物強力延續了面紗紗線的強力，使得A系列織物頂破強力較大。其中，A3和B3織物，頂破強力為同組織物中最大，這是由于在面紗相同的情況下，襯墊紗的強力影響了織物的整體強力。當然，頂破強力不是越大越好，在滿足服用力學性能的同時，還要考慮面料的手感風格，保持面料柔軟，穿著舒適。

3.3 織物起毛起球性能分析

織物抗起毛起球評級表如表5所示。由表5可以看出，這6種織物起毛起球均隨著摩擦轉數的增多而愈加嚴重，但是兩系列織物起毛起球程度差異不大。其中，A系列織物在2 000 r以前略好于B系列織物，而2 000 r以后B系列評級略好。這是由于A系列面紗19.4 tex強力大于B系列面紗14.6 tex，在摩擦前期，強力大、結構緊密的棉紗線表面纖維由于摩擦斷裂而露出的毛羽較少，形成小球的機會也會減少，而在后期摩擦過程中，面紗紗線強力小的B系列織物由于毛羽形成的小球容易脫落，因此織物表面的評級效果略好;但是兩類面紗均是緊密紡純棉紗，故兩類織物均表現出較好的抗起毛起球性。在摩擦過程中，摩擦125 r的織物表面基本無變化，只有微量毛羽露出;摩擦500 r后的織物表面開始出現一些斷裂纖維和毛羽，并伴隨有個別小球形成;摩擦1 000 r后的織物表面明顯有大量纖維露出織物表面，纖維毛羽大量糾纏形成較多的毛球，織物表面較為粗糙;2 000 r的織物表面毛球體積開始增大，隨著摩擦毛球也愈加緊實;摩擦5 000 r后毛球開始有脫落現象，部分毛球脫落同時，新的毛羽又產生，隨之新毛球也會出現;摩擦7 000 r后的織物表面極度粗糙，形成的毛球體積最大最緊實、分布也最密集，大量纖維斷裂和毛球的脫落會使布面結構開始松散，影響織物外觀和服用性能。

3.4 織物保暖性能分析

6種織物保暖性能檢測結果如表6所示。表征保暖性的能好壞指標有熱阻、克羅值、導熱率，其中熱阻和克羅值指標大小與織物的保暖性呈正相關，熱阻值和克羅值越大織物保暖性越好，導熱率與織物保暖性呈負相關關系，導熱率越小，保暖性愈好。由表6可以看出，采用差別化纖維的A1、A2、B1、B2織物的各項保暖性指標均好于普通織物A3、B3，其中A2樣熱阻值和克羅值最大，保暖性最好，得益于A2織物中襯墊起絨紗采用了18.4 tex中空自發熱紗，該紗有著較好的儲存靜態空氣的性能，賦予織物優越的保暖性;其次，起絨紗采用16.7 tex中空絲的A1織物同樣具有較好的保暖性能，這是由于中空滌綸的中空結構，可以包含大量靜止空氣，且起絨后纖維集合體更加蓬松，所以保暖性優越且手感舒適。由此可見，中空纖維的使用確實提高了織物保暖性。對比A系列織物和B系列織物，A系列織物保暖性均好于B系列。分析發現，在其他織造條件和起絨紗相同的情況下，A系列織物采用的19.4 tex純棉面紗較B系列織物的14.6 tex面紗粗，導致織造后A系列織物結構更加緊密，織物更加厚實，紗線間空隙較小，故使得織物保暖性較好。再者，經過特殊拉毛工藝后，織物保暖性大幅提高。

3.5 織物透濕性能分析

織物透濕性如表7所示。由表7可以看出，6種織物正面透濕率均大于反面透濕率，測試時測試面朝下，由于織物正面均由純棉紗織造，在水氣作用下，棉纖維中的親水性基團可以由優先導出較多的水分子，形成導濕通道，且織物正面較反面布面更加平整光滑，紗線間空隙均勻，水氣較易通過;由于B系列織物結構松散，織物緊度和厚度較小，導致B系列織物透濕率大于A系列織物，B系列織物表現出更好的吸濕性;對于A1、A2、B1、B2織物透濕量均較大，這是由于起絨紗是中空滌綸結構，在織物水氣吸收飽滿后，纖維中空結構則可增加水氣吸收能力，再加上毛細效應［7］，在吸濕后程起到重要作用，使得織物透濕性較好。

3.6 掉毛性能分析

為了更加清晰地評判織物掉毛程度，本文根據掉毛等級樣照將每級之間掉毛程度進行量化表示，6種織物具體掉毛評級等級表如表8所示。由表8可以看出，這6種織物掉毛等級均≥4級，表現出較好的防掉毛性，其中A1和B1織物掉毛現象比其他織物略嚴重。分析認為這兩種織物襯墊起絨紗均為16.7 tex中空滌綸絲，在拉毛過程中由于針刺對絲線的撕扯使其結構和強力破壞較大，而對短纖紗的撕扯為逐層開解，不破壞紗線握持點，再者中空絲結構更易被扯斷，所以表現出較差的防掉毛性;但是另一方面來說，中空絲線起絨后，絨毛更加細膩，手感更加蓬松、柔和，提高了服用舒適性。

3.7 織物手感風格評價

活絡率是反映織物手感的指標之一，其值越高，面料的手感越活絡、彈性越好，反之手感呆滯、外形保形性差;彎曲剛性指數指彎曲剛性與織物厚度的比值，可用于不同規格的織物之間比較，剛性值越高，面料越硬挺，反之越柔軟［8-9］。這2個指標可綜合對織物給予評價，如當面料的活絡率越高且同時剛性指數越小時，織物手感柔軟、活絡，反之織物手感呆滯、剛硬;當兩者都大時，表示織物挺闊，有身骨;當兩者均較小時，表示織物手感疲軟、呆滯。織物試樣彎曲特性測試結果如表9所示。

從表9可以看出，6種面料活絡率從高到低為B2、B1、B3、A2、A1、A3;B系列織物手感活絡度均好于A系列織物，得益于采用了較細的面紗。其中，B2試樣活絡率最高，剛性指數和最大抗彎力最小，手感最為柔軟和活潑;試樣A3活絡率最低，剛性指數和最大抗彎力處于最高。故可得知，在其他織造條件相同的情況下，面紗的選用極大地決定了織物手感風格，即面紗越細，會使織物手感柔軟、活潑;反之，則織物硬挺、呆滯。因此，在實際生產中需要結合面料風格綜合確定面紗規格。

4 結 論

本文采用不同規格的中空滌綸纖維作為襯墊起絨紗進行織造，并與普通滌綸進行對比，在采用相同織造工藝、染色工藝及后整理方式制備保暖針織衛衣面料后，對面料的洗后外觀、起毛起球性能、力學性能、保暖性能、透濕性能、以掉毛率進行測試和對比分析。結果表明：

1） 本織造工藝流程所制備的衛衣面料均表現出較好的服用性能，為衛衣面料的制備提供新思路。

2） 從織物測試效果來看，襯墊起絨紗采用16.7 tex中空滌綸絲和18.4 tex中空自發熱紗織造的織物，其頂破性、耐磨性、保暖性、透濕性能最好，且面料更加柔軟輕薄，做到了小平方米質量的情況下具有優異的保暖性能，完全滿足開發新型保暖衛衣面料的要求。

3） 面紗規格的不同造成織物風格極大的改變，面紗細，面料風格較為柔軟;反之，織物較為厚實、硬挺;在織造時需考慮織物風格綜合確定。

4） 中空滌綸在襯墊保暖衛衣面料中的引入，極大提高了織物的性能，為開發新型針織襯墊保暖面料提供理論基礎和技術支持。

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Abstract： With the diversified development of differentiated fibers， hollow fibers that can carry more air are one of the most commonly used materials in thermal insulation. The hollow structure of hollow fibers can reduce the weight of fibers by 20% compared with ordinary fibers， and can contain a large amount of static air， forming a unique heat preservation system. It also makes the fiber aggregate more bulky， making the fabric lightweight and thermal insulation performance 65% higher than ordinary homogeneous fabrics. Hollow polyester is a differential fiber obtained from the modification of traditional polyester. At present， the hollowness can reach 50% in theory， but the hollowness will reduce the strength of the fiber and affect the wearability of the whole fabric. And the middle cavity structure will make the fabric have excellent moisture absorption function and improve the moisture absorption and permeability of the fabric. Therefore， hollow polyester fabrics generally have excellent properties such as warmth retention， light weight， bulkiness and good moisture absorption， which provides people with good functional textiles， and a wide application prospect. Furthermore， the cross-development prospect with other disciplines is also more worthy of expectation.

At present， the fleece sweater fabric accounts for a large market share among the most common warm clothes. Because of the softness， lightweight， warmth retention， washability， easiness to maintain， fashionability and other characteristics， the fleece sweater fabric is beloved by modern young people. The fleece sweater fabric refers to the product that is knitted， and then processed by post-finishing processes such as drawing， carding， shearing， shaping and functional finishing. It is woven by three-yarn plaited fleecy stitch， and is composed of veil， ground yarn and fleecy yarn. The fleecy yarn， sandwiched between the veil and ground yarn， forms a hanging arc on some needles according to certain rules， and is on the reverse side of the fabric in the form of “floating line” in the place where the hanging arc is not formed. Because the fleecy yarn is not looped， it can be woven with thicker and lower twist yarns. When fluffing， the fleecy yarn forms short fluff under the action of the fluffing machine. Therefore， the fluffed sweater cloth has the characteristics of thick texture， soft and light feel， soft luster， wear resistance， durability， elasticity， wrinkle resistance and superior thermal insulation. However， most polyester cotton sweaters now have problems of fluff shedding， poor thermal insulation， etc. To solve the problem of fluff shedding and improve thermal insulation， the priority should be given to the innovative design of yarn raw materials from the aspects of yarn raw materials and improvement of weaving technology， and to the use of filaments that have thermal insulation properties and are not easy to break or fall off after fluffing. Therefore， we choose hollow polyester fibers as the research object， and the fabric made of hollow polyester fibers can reduce the weight of clothing and improve the comfort of human body while improving the thermal insulation， and the filament is not easy to shed fluff after fuzzing， which can solve the serious problem of fluff shedding of ordinary sweater fabrics.

Based on the above theories， we innovated the fleecy yarn， used hollow polyester as the fleecy yarn to weave， and obtained knitted liner fabrics with different styles and properties. After subsequent dyeing， fuzzing and other treatments， we compared and analyzed the fluff shedding performance， wear resistance， bursting resistance， thermal insulation， air permeability and moisture permeability of the fabric， and studied the effect of different hollow fibers on the wearability of the thermal insulation sweater fabric， so as to determine whether the hollow polyester fiber is suitable for the application and development of sweater fabrics. Moreover， we made a comprehensive evaluation of different sweater fabrics， providing reference for the development of hollow polyester in the fleecy fabric.

It is found that the sweater fabrics prepared by this weaving process show good wearability， which provides a new idea for the preparation of sweater fabrics. From the perspective of fabric test results， the fabric woven with hollow polyester is used as the fleece yarn， which has the best bursting performance， wear resistance， thermal insulation and moisture permeability. Besides， the fabric is softer and thinner， which achieves excellent thermal insulation performance under the condition of small weight， and fully meets the requirements of developing new thermal insulation sweater fabrics. Moreover， the different specifications of the veil cause great changes in the fabric style. The veil is thin and the fabric is soft. On the contrary， the fabric is thick and stiff. During weaving， it is necessary to consider the comprehensive determination of the fabric style. In short， the introduction of hollow polyester into the fleecy warm sweater fabric has greatly improved the performance of the fabric， providing theoretical basis and technical support for the development of new knitted fleecy fabrics with excellent thermal insulation.

Key words： three-yarn fleecy fabric; hollow polyester; weaving process; warmth retention; moisture permeability; fabric shedding; fabric feel style