舒彈絲纖維噴氣渦流混紡紗開發(fā)初探

虞美雅郭玉鳳王 潔孟小奕鄒專勇

（1.紹興文理學(xué)院，浙江紹興，312000；2.合肥海關(guān)技術(shù)中心，安徽合肥，230061）

舒彈絲纖維是以1，3-丙二醇（PDO）和對苯二甲酸二甲酯（DMT）或?qū)Ρ蕉姿幔═PA）為主要原料，結(jié)合生物科技和纖維技術(shù)制備而成的彈力短纖維，具有優(yōu)異的彈性回復(fù)性能［1］，可與多種纖維混和開發(fā)混紡紗線以提升和優(yōu)化服用織物品質(zhì)。劉雷明等［2］將舒彈絲纖維與竹漿纖維在和毛機上混和后紡紗織造，克服了竹漿織物尺寸穩(wěn)定性差的缺陷并提高了其彈性、舒適性；徐旭凡等［3］合理選配紡紗工藝參數(shù)生產(chǎn)了舒彈絲纖維羊毛錦綸混紡紗線，其織物手感豐滿活絡(luò)，光澤柔和亮麗，抗起毛起球等級高，延伸性優(yōu)異且易護理；王偉等［4］分析了舒彈絲纖維的可紡性，成功開發(fā)了柔軟舒彈、風(fēng)格鮮明的絹絲銅氨纖維舒彈絲纖維混紡紗線。

就目前的開發(fā)現(xiàn)狀而言，舒彈絲纖維混紡紗線品種繁多，但其紡制方法較多集中在傳統(tǒng)環(huán)錠紡、賽絡(luò)集聚紡［5］、轉(zhuǎn)杯紡［6］設(shè)備上，未見基于噴氣渦流紡紗技術(shù)的紗線產(chǎn)品開發(fā)報道。本文將探索利用噴氣渦流紡紗技術(shù)開發(fā)舒彈絲混紡紗產(chǎn)品，系統(tǒng)研究舒彈絲纖維添加對噴氣渦流紡紗線性能的影響規(guī)律，以豐富噴氣渦流紡紗線產(chǎn)品類別，指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。

1 試驗部分

1.1 樣品紗線制備及性能測試

舒彈絲纖維與滌綸同為聚酯纖維，選擇滌綸混紡紗與舒彈絲纖維混紡紗作性能對比。在MVS 870型噴氣渦流紡紗機上制備粘膠/滌綸80/20 19.7 tex紗（紗線1）、粘膠/舒彈絲80/20 19.7 tex紗（紗線2）、莫代爾/滌綸80/20 14.8 tex紗（紗線3）和莫代爾/舒彈絲80/20 14.8 tex紗（紗線4）。纖維原料規(guī)格與性能見表1。噴氣渦流紡紗主要工藝參數(shù)：喂入比0.98，卷取比1.00，噴嘴氣壓0.50 MPa，其中紡19.7 tex紗時的紡紗速度為380 m/min，總牽伸213倍；紡14.8 tex紗時的紡紗速度為360 m/min，總牽伸284倍。

表1 纖維原料的規(guī)格與性能

紗線的強伸性能采用Instron3365型萬能材料試驗機測試，夾持距離500 mm，拉伸速度500 mm/min，每種樣品測試60次。

紗線毛羽采用YG171B-2型紗線毛羽測試儀測試，紗線片段長度10 m，測試速度30 m/min，每種樣品測試10次。

紗線條干均勻度采用YG133B/M型條干測試儀測試，測試速度400 m/min，測試時間1 min。

紗線耐磨性能采用LFY-109B型電腦紗線耐磨儀測試，砂紙規(guī)格CW1500，重錘質(zhì)量20 g，每種樣品測試60次。

紗線彈性回復(fù)性能采用定負荷拉伸法在YG061F型電子單紗強力機上完成測試，夾持距離250 mm，拉伸速度500 mm/min，預(yù)加張力0.5 cN/tex，牽引負荷為紗線斷裂強力的40%，反復(fù)拉伸3次，拉伸停置10 s，回復(fù)停置10 s，測定其應(yīng)力松弛率時紗線形變4%，應(yīng)力松弛時間300 s，每種樣品測試20次取平均值。

1.2 樣品針織物制備及性能測試

在PL-KS3B-HS型針織大圓機上，編織緯平針織物，針織物橫密62縱行/5 cm，縱密81橫 列/5 cm。

織物頂破性能采用HD026N型多功能電子織物強力儀測試，試樣測試面積28 cm2，鋼球直徑25 mm，夾持距離450 mm，速度300 mm/min，每種樣品測試5次。

織物折皺回復(fù)性能采用YG541B型織物折皺彈性儀測試，試樣回復(fù)翼尺寸20 mm×15 mm，固定翼尺寸40 mm×20 mm，壓力負荷10 N，加壓時間5 min，急彈時間15 s，緩彈時間15 min，沿縱行、橫列方向每種樣品正面各測試5次。

2 結(jié)果與分析

2.1 紗線性能分析

2.1.1 紗線強伸性能

不同品種噴氣渦流混紡紗強伸性能測試結(jié)果見表2。由表2可知，無論與粘膠還是莫代爾纖維混紡，含有舒彈絲纖維的噴氣渦流紗斷裂強度明顯低于含有滌綸的紗線，這主要是因為相較于滌綸，舒彈絲纖維的結(jié)晶度和取向度不高，纖維斷裂強度相對較低所致。但舒彈絲纖維的添加可小幅提高噴氣渦流紗的斷裂伸長率，主要得益于舒彈絲纖維具有螺旋狀的高度卷曲形態(tài)［7］，高的斷裂伸長率。而對噴氣渦流紗斷裂伸長率改善不明顯的原因在于舒彈絲的添加比例不高，且粘膠或莫代爾纖維的斷裂強力小于舒彈絲的斷裂強力，混紡紗拉伸過程粘膠或莫代爾纖維首先斷裂引起紗線解體，導(dǎo)致高彈性的舒彈絲纖維對噴氣渦流紗斷裂伸長率提升效果有限。由表2還可以看出，含有舒彈絲纖維的噴氣渦流紗比含有滌綸的紗線初始模量低，這是由舒彈絲纖維和滌綸的大分子鏈柔性差異引起的。因此，舒彈絲纖維的添加可降低噴氣渦流紗初始模量，有助于降低噴氣渦流紗的硬挺度，改善噴氣渦流紗的手感。

表2 不同品種噴氣渦流混紡紗強伸性能

2.1.2 紗線毛羽與條干

不同品種噴氣渦流混紡紗毛羽數(shù)與條干均勻度測試結(jié)果見表3。由表3可知，4種紗線幾乎都不存在3 mm及以上有害毛羽，表明噴氣渦流紡紗技術(shù)能夠有效降低甚至消除紗線長毛羽，這主要得益于高速旋轉(zhuǎn)氣流對纖維尾端彎鉤的消除以及纖維包纏紗體的層狀結(jié)構(gòu)。比較表3中紗線毛羽數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，舒彈絲纖維的添加可以大幅降低紗體表面短毛羽數(shù)，這是因為舒彈絲纖維模量低，剛度小，在加捻腔中往往對紗芯具有更好的包纏效果，從而提高紗體表面光潔度，減少毛羽數(shù)及其長度。

比較表3中紗線條干均勻度測試值可以發(fā)現(xiàn)，紗線2和紗線4的條干CV、細節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)均低于紗線1和紗線3，尤其是紗線細節(jié)，表明添加舒彈絲纖維可改善成紗條干，尤其對降低紗線細節(jié)具有積極作用。這主要是因為舒彈絲纖維的低線密度、低模量特性可以降低紗尾處纖維頭端被抽拔的幾率［8］，提高自由尾端纖維對紗體的包纏效果，從而減少紗線細節(jié)，提高成紗條干均勻度。

表3 不同品種噴氣渦流混紡紗毛羽數(shù)與條干均勻度

2.1.3 紗線耐磨性能

不同品種噴氣渦流混紡紗耐磨性能測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同品種噴氣渦流混紡紗耐磨性能對比

由圖1可知，紗線2和紗線4的耐磨次數(shù)大于紗線1和紗線3，表明添加舒彈絲纖維可有效提高噴氣渦流紗的耐磨性能。這是因為一方面舒彈絲纖維的斷裂伸長率遠優(yōu)于滌綸，使其在紗線摩擦磨損過程中纖維產(chǎn)生的伸長更容易回復(fù)而不至于斷裂；另一方面舒彈絲纖維模量較滌綸低，同等噴氣氣壓下，舒彈絲纖維較滌綸對紗芯的包纏更為緊密，使得紗線受到摩擦作用時，與外包纖維的接觸面積較大，局部應(yīng)力較小。兩方面作用協(xié)同，減緩了紗線解體速率，使舒彈絲混紡紗具有更好的耐磨性能。紗線耐磨性能往往決定著織物耐磨性能，因此含舒彈絲纖維的紗線同樣對改善織物耐磨性能有著積極作用，可賦予織物更長的使用壽命。

2.1.4 紗線彈性回復(fù)性能

不同品種噴氣渦流混紡紗彈性回復(fù)性能測試結(jié)果見表4。由表4可知，相較于紗線1和紗線3，紗線2和紗線4的塑性變形率和應(yīng)力松弛率均下降，彈性回復(fù)率均提高，表明舒彈絲纖維的添加能夠提高噴氣渦流混紡紗的彈性回復(fù)性能。噴氣渦流紗的拉伸回復(fù)主要體現(xiàn)在包纏纖維上［9］，即包纏纖維的彈性越好，纖維對紗芯包纏的越緊密，則紗線的彈性回復(fù)性能越好。舒彈絲纖維的奇碳效應(yīng)以及能量較低的“Z”字形構(gòu)象使其具有優(yōu)異的彈性［10］，加之舒彈絲纖維也有利于增強纖維包纏效果，因此其噴氣渦流混紡紗的彈性回復(fù)性能更優(yōu)，這有助于提高其織物的尺寸穩(wěn)定性。

表4 不同品種噴氣渦流混紡紗彈性回復(fù)性能

2.2 織物性能分析

2.2.1 織物頂破性能

不同品種噴氣渦流混紡紗織物頂破性能測試結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，織物2的頂破強力較織物1提高8.2%，織物4的頂破強力較織物3提高14.4%，表明添加舒彈絲纖維可提升噴氣渦流混紡紗織物的頂破性能。這可能是因為含有舒彈絲纖維噴氣渦流混紡紗經(jīng)織造后，紗線中纖維運動受到限制，舒彈絲對紗線包纏更為均勻緊密，紗中纖維的抱合力增強，紗線的斷裂伸長率及彈性回復(fù)性能方面的優(yōu)勢彌補了紗線斷裂強度較低對其織物頂破性能帶來的負面影響。

圖2 不同品種噴氣渦流混紡紗織物頂破性能對比

2.2.2 織物折皺回復(fù)性能

不同品種噴氣渦流混紡紗織物折皺回復(fù)性能測試結(jié)果見表5。

由表5可知，織物2和織物4的縱向折皺回復(fù)性能相對較好，而橫向折皺回復(fù)性能卻相對較差。這主要是因為舒彈絲纖維彈性好，添加了舒彈絲纖維的紗線彈性回復(fù)性能好，彎曲紗段內(nèi)應(yīng)力大，有助于提高織物的折皺回復(fù)性能，同時也加劇了緯平針織物橫向的正面卷邊性，惡化了織物橫向折皺回復(fù)性能。兩種作用前者占優(yōu)勢，使得含有舒彈絲纖維的噴氣渦流混紡紗織物總折皺回復(fù)角略有增大，表明舒彈絲纖維的添加可一定程度上改善噴氣渦流混紡紗織物的折皺回復(fù)性能。

表5 不同品種噴氣渦流混紡紗織物折皺回復(fù)性能

3 結(jié)論

基于噴氣渦流紡紗技術(shù)，將再生纖維素纖維與舒彈絲纖維混紡，實現(xiàn)了粘膠舒彈絲和莫代爾舒彈絲噴氣渦流混紡紗及其針織物的開發(fā)，拓展了噴氣渦流紡原料選用范圍，豐富了噴氣渦流混紡紗的產(chǎn)品種類。

相較于含有滌綸的噴氣渦流混紡紗，含有舒彈絲纖維的噴氣渦流混紡紗可小幅提高紗線斷裂伸長率，降低紗線初始模量，有效改善紗線毛羽數(shù)和成紗條干均勻度，且對紗線耐磨性能和彈性回復(fù)性能同樣具有提升作用，但不利于噴氣渦流混紡紗強力的提升。此外，含有舒彈絲纖維的噴氣渦流混紡紗織物頂破性能和折皺回復(fù)性能均優(yōu)于含有滌綸的噴氣渦流混紡紗織物，展現(xiàn)了良好的織物服用性能。