棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗織物的保形性研究

聶衛(wèi)娟 郭明瑞 高衛(wèi)東

（江南大學(xué)，江蘇無錫，214122）

織物的保形性是指織物在使用過程中保持穩(wěn)定形態(tài)的性能［1］。影響織物保形性的因素很多，包括纖維的幾何形態(tài)、彈性、摩擦性能，紗線的結(jié)構(gòu)，織物的幾何結(jié)構(gòu)和后處理等［2］。評價(jià)織物保形性的指標(biāo)有抗皺性、懸垂性、起毛起球性及尺寸穩(wěn)定性等［3］。棉氨綸包芯紗以氨綸長絲為芯紗、棉為外包纖維加捻紡制而成，兼具氨綸長絲的彈性和外包棉纖維的優(yōu)良特性，其織物具有舒適、合體、透氣、吸濕、美觀等特性，應(yīng)用廣泛［4-5］。采用低熔點(diǎn)滌綸長絲、氨綸長絲、棉纖維紡制包芯紗，對織造的緯平針織物進(jìn)行熱處理，可以提高織物的抗起毛起球性和力學(xué)性能［6］。在氨綸包芯紗的外包纖維中混入低熔點(diǎn)的滌綸短纖維，熱處理后可以提高包芯紗的強(qiáng)力，改善毛羽［7］。緯彈織物緯向富有彈性，貼身舒適，塑身美體，可用作牛仔褲、吊帶、裙子等［8-9］。棉氨綸包芯紗緯彈平紋織物以棉氨綸包芯紗為緯紗、棉紗為經(jīng)紗織造而成，氨綸絲的預(yù)牽伸倍數(shù)和紗線的捻系數(shù)均會(huì)影響織物的彈性、保形性等性能［10-12］。

本研究探討氨綸絲牽伸倍數(shù)、包芯紗捻系數(shù)等參數(shù)以及織物熱處理溫度和熱處理時(shí)間等對棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗織物保形性的影響，并與棉普通氨綸包芯紗織物、棉織物進(jìn)行對比。其中，普通氨綸絲熔點(diǎn)在171 ℃左右，低熔點(diǎn)氨綸絲熔點(diǎn)在130 ℃左右。

1 試驗(yàn)方案

1.1 紗線

采用FA507B 型環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)。緯紗紡制工藝：以4.0 g/10 m 精 梳 棉 粗 紗、44.4 dtex 低 熔 點(diǎn)氨綸絲、44.4 dtex 普通氨綸絲為原料，紡制JC 19.4 tex 紗、JC 19.4 tex（普通氨綸44.4 dtex）包芯紗和JC 19.4 tex（低熔點(diǎn)氨綸44.4 dtex）包芯紗，共計(jì)7 種紗，分別為P-360-3.5、D-360-3.5、

C-360、D-360-3.0、D-360-4.0、D-330-3.5、D-390-3.5。其中，P 代表普通氨綸絲，D 代表低熔點(diǎn)氨綸絲，C 代表純棉紗；例如：P-360-3.5 表示捻系數(shù)為360 的棉普通氨綸包芯紗，氨綸絲牽伸倍數(shù)3.5倍?？偁可?0.69 倍，后區(qū)牽伸1.19 倍。

經(jīng)紗紡制工藝：以4.0 g/10 m 精梳棉粗紗紡制JC 14.6 tex 紗，捻系數(shù)360，總牽伸27.42 倍，后區(qū)牽伸1.19 倍。細(xì)紗機(jī)工藝參數(shù)：前羅拉隔距18 mm，后羅拉隔距45 mm，錠速12 000 r/min。所有單紗均為Z 捻。

1.2 織物

織前經(jīng)紗準(zhǔn)備。JC 14.6 tex 紗在HXJD-02型合股倍捻機(jī)上加工成S 捻JC 14.6 tex×2 股線，捻系數(shù)102。在GA392 型單紗漿紗機(jī)上對股線上漿，預(yù)烘溫度120 ℃，烘房溫度100 ℃，漿紗速度50 m/min。漿料為JD-011 酯化改性淀粉。采用GA193-600 型全自動(dòng)單紗整經(jīng)機(jī)，總經(jīng)根數(shù)為1 224 根，整經(jīng)長度14.4 m，整經(jīng)幅寬45 cm，整經(jīng)速度300 m/min。

在SGA598 型全自動(dòng)劍桿織機(jī)上，以JC 14.6 tex×2 股線為經(jīng)紗，分別以上述7 種紗為緯紗，織造7 種平紋織物，織物經(jīng)密276 根/10 cm，緯密250 根/10 cm。

退漿。將織物放入2%氫氧化鈉溶液中沸水煮煉10 min，流水清洗。

1.3 熱處理

采用NHG-500 型黏合機(jī)對織物進(jìn)行熱處理?？椢颬-360-3.5 和D-360-3.5 分別在170 ℃、180 ℃、190 ℃下熱處理20 s、40 s、60 s；織物C-360、D-360-3.0、D-360-4.0、D-330-3.5、D-390-3.5 分別在180 ℃下熱處理40 s。

2 性能測試

2.1 低熔點(diǎn)氨綸絲表觀形貌

從織物中抽出紗線，解捻后剝離出氨綸芯絲，使用VHX-5000 型超景深三維數(shù)碼顯微鏡觀察低熔點(diǎn)氨綸芯絲的表觀形貌。

2.2 織物拉伸性能測試

使用HD026NS 型電子織物強(qiáng)力儀測試織物緯向斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率，每種織物緯向取5塊試樣，試樣尺寸30 mm×200 mm（經(jīng)向×緯向），預(yù)加張力2 N，隔距100 mm，速度100 mm/min，測試結(jié)果取平均值。

2.3 織物折皺回復(fù)性能測試

參照AATCC 66—2008《織物折皺回復(fù)：回復(fù)角法》水平法，利用JN-1 型織物折皺回復(fù)性能動(dòng)態(tài)測試儀。在每種織物的經(jīng)緯向各取5 塊試樣，尺寸40 mm×15 mm，壓力5 N，加壓時(shí)間5 min，卸除壓力5 min 后采集圖片，測量折皺回復(fù)角，取5 次平均值。

3 測試結(jié)果與分析

3.1 氨綸絲表觀形貌

通過對比不同階段低熔點(diǎn)氨綸絲表面結(jié)構(gòu)形態(tài)，分析氨綸絲形態(tài)變化原因。圖1 為低熔點(diǎn)氨綸芯絲的表觀形貌圖。

圖1 低熔點(diǎn)氨綸絲表觀形貌

圖1（a）所示為紡紗前氨綸絲，其表面光滑，呈伸直狀；圖1（b）所示為紗線中剝離出的氨綸絲，其表面仍然光滑，但經(jīng)過牽伸后的氨綸絲直徑略有減??；圖1（c）所示為從織物中剝離出的氨綸絲，呈一定彎曲形態(tài)；圖1（d）所示為經(jīng)熱處理后織物中剝離出的氨綸絲，同樣呈一定彎曲形態(tài)，并且長絲表面黏有棉纖維，說明熱處理可以使低熔點(diǎn)氨綸絲的表層熔化，與所接觸的部分外包棉纖維黏結(jié)，進(jìn)而使其包芯紗及織物性能發(fā)生改變。

3.2 織物折皺回復(fù)性

織物P-360-3.5 和D-360-3.5 在不同熱處理工藝下的緯向折皺回復(fù)角測試結(jié)果如圖2 所示。熱處理前，織物P-360-3.5 和D-360-3.5 的緯向折皺回復(fù)角相近，分別是89.2°和91.5°；在熱處理溫度180 ℃以及熱處理時(shí)間20 s 工藝下，棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗織物的緯向折皺回復(fù)角明顯增大，且遠(yuǎn)大于棉普通氨綸包芯紗織物，這主要是因?yàn)榈腿埸c(diǎn)氨綸絲具有皮芯結(jié)構(gòu)，賦予了氨綸絲優(yōu)良的低溫?zé)狃ず闲阅?，在較低溫度、較短時(shí)間下可與外包棉纖維形成彈性聯(lián)接點(diǎn)，從而增加織物的抗皺性，故織物D-360-3.5 在更低溫度和更短時(shí)間熱處理工藝下，折皺回復(fù)性能得到較大的提升。

織物P-360-3.5 和織物D-360-3.5 在不同熱處理工藝下的經(jīng)向折皺回復(fù)角如圖3 所示。熱處理后經(jīng)向折皺回復(fù)角明顯低于緯向，經(jīng)向折皺回復(fù)角與熱處理工藝變化規(guī)律與緯向基本一致。

圖2 織物P-360-3.5 和D-360-3.5 的緯向折皺回復(fù)角

圖3 織物P-360-3.5 和D-360-3.5 的經(jīng)向折皺回復(fù)角

圖4 為180 ℃、40 s 熱處理?xiàng)l件下不同織物的折皺回復(fù)角，可以看出，芯絲的加入增加了織物的緯向折皺回復(fù)角。圖5 為180 ℃、40 s 熱處理?xiàng)l件下不同紗線捻系數(shù)織物折皺回復(fù)角，可以看出，紗線捻系數(shù)為360 時(shí)，織物的緯向折皺回復(fù)角最大，增大或減小紗線捻系數(shù)都會(huì)減小織物的折皺回復(fù)角。這是因?yàn)槟硐禂?shù)過小，紗線中纖維易滑脫，變形能不足；捻系數(shù)過大，易引起纖維的塑性變形，抗皺性變差。圖6 為180 ℃、40 s 熱處理?xiàng)l件下不同氨綸絲牽伸倍數(shù)織物折皺回復(fù)角，氨綸絲牽伸3.0 倍時(shí)織物緯向折皺回復(fù)角最大，繼續(xù)增大芯絲牽伸倍數(shù)，折皺回復(fù)性變差。從圖4～圖6 可以看到，熱處理工藝相同，其他變量改變時(shí)，織物的緯向折皺回復(fù)角大時(shí)，經(jīng)向折皺回復(fù)角往往較小。

圖4 不同織物折皺回復(fù)角

圖5 不同紗線捻系數(shù)織物折皺回復(fù)角

圖6 不同氨綸絲牽伸倍數(shù)織物折皺回復(fù)角

3.3 織物的拉伸性能

織物P-360-3.5 熱處理前后的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率測試結(jié)果如表1 所示。其中，未處理時(shí)織物斷裂強(qiáng)力197.30 N，斷裂伸長率40.77%。棉普通氨綸包芯紗織物經(jīng)過熱處理后，斷裂強(qiáng)力均下降；隨著熱處理溫度的升高和處理時(shí)間的延長，斷裂強(qiáng)力損失逐漸增大。

織物D-360-3.5 熱處理前后的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率測試結(jié)果如表2 所示。其中，未處理時(shí)織物斷裂強(qiáng)力203.27 N，斷裂伸長率39.27%?？椢顳-360-3.5 在經(jīng)過熱處理后，與織物P-360-3.5 一樣，斷裂強(qiáng)力均會(huì)有不同程度下降。這是因?yàn)榘本]芯絲表面包覆棉纖維，熱處理溫度需要通過棉纖維施加到氨綸絲上，棉纖維有一定程度的損傷，強(qiáng)力降低。但是在溫度180 ℃、時(shí)間40 s以及溫度190 ℃、時(shí)間40 s 的熱處理工藝下，織物的斷裂強(qiáng)力仍保持織物原有強(qiáng)力；推斷可能的原因是：低熔點(diǎn)氨綸絲皮層熔融與外包棉纖維形成良好的黏結(jié)，使外包棉纖維更加緊密地包覆芯紗，增加了織物的強(qiáng)力，彌補(bǔ)了棉纖維強(qiáng)力的損失。

表1 織物P-360-3.5 的強(qiáng)伸性能測試結(jié)果

表2 織物D-360-3.5 的強(qiáng)伸性能測試結(jié)果

熱處理前，織物P-360-3.5 和織物D-360-3.5的斷裂伸長率相近，分別為40.77%、39.27%。由表1 和表2 可以看出，熱處理后，織物D-360-3.5 的斷裂伸長率明顯低于織物P-360-3.5 的，這是因?yàn)樵谕瑯拥臒崽幚砉に囅拢椢顳-360-3.5中的低熔點(diǎn)氨綸芯絲皮層熔融與外包棉纖維形成黏結(jié)，紗線包覆更加緊密，黏結(jié)點(diǎn)固定了氨綸芯絲的位置，阻止了氨綸芯絲的彈性伸長，降低了織物的斷裂伸長率。

圖7 所示為棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗芯絲牽伸倍數(shù)與織物強(qiáng)伸性能關(guān)系。可以看出，芯絲牽伸倍數(shù)在3 倍～4 倍對織物的強(qiáng)伸性能影響不明顯；隨著芯絲牽伸倍數(shù)的增大，織物的斷裂伸長率有一定下降。

圖7 氨綸絲牽伸倍數(shù)與織物強(qiáng)伸性關(guān)系

圖8 所示為棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗織物紗線捻系數(shù)與織物強(qiáng)伸性能關(guān)系。捻系數(shù)從330 增大至360 時(shí)織物斷裂強(qiáng)力增大，斷裂伸長率也略有增大，捻系數(shù)繼續(xù)增大至390 時(shí)，織物斷裂強(qiáng)力減小，同時(shí)斷裂伸長率也減小。根據(jù)以往的織物拉伸斷裂試驗(yàn)可知：在低于臨界捻系數(shù)的一定范圍內(nèi)，增大紗線捻系數(shù)可以提高織物斷裂強(qiáng)力，并達(dá)到一個(gè)峰值，而紗線接近臨界捻系數(shù)時(shí)，織物斷裂強(qiáng)力會(huì)明顯下降。

圖8 紗線捻系數(shù)與織物強(qiáng)伸性能關(guān)系

4 結(jié)論

（1）熱處理工藝會(huì)影響棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗織物的緯向折皺回復(fù)角，在熱處理溫度180 ℃和處理時(shí)間20 s 下，棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗織物的緯向折皺回復(fù)角會(huì)明顯提高，且優(yōu)于棉普通氨綸包芯紗織物。

（2）包芯紗的捻系數(shù)和氨綸芯絲的牽伸倍數(shù)都會(huì)影響織物的折皺回復(fù)角，選擇合適的捻系數(shù)和牽伸倍數(shù)可以改善織物的折皺回復(fù)角。

（3）熱處理工藝會(huì)損傷棉氨綸包芯紗織物強(qiáng)力，可通過調(diào)整紗線捻系數(shù)，增加織物強(qiáng)力；棉低熔點(diǎn)氨綸包芯紗織物經(jīng)過熱處理后，氨綸芯絲皮層熔融與外包棉纖維黏結(jié)，使織物強(qiáng)力增加。