包芯色纱性能及其对横编成形提花鞋面织物的影响

万爱兰，丛洪莲，蒋高明，钟 君，王 敏

(江南大学教育部针织技术工程研究中心，江苏 无锡 214122)

包芯色纱性能及其对横编成形提花鞋面织物的影响

万爱兰，丛洪莲，蒋高明，钟 君，王 敏

(江南大学教育部针织技术工程研究中心，江苏 无锡 214122)

横编成形提花鞋面织物目前一般以涤纶长丝为原料，为提高鞋面材料的吸湿性和舒适性，通过对比8种染色后的棉/锦纶/羊毛(60/30/10)包芯纱的性能，探讨其对提花鞋面织物性能的影响。对色纱的条干、毛羽指标、拉伸性能进行了表征，用8种包芯色纱，采用常用的纬平针、1+1罗纹和1+1双反面组织等织物结构，织成鞋面针织物，研究其顶破性能、起毛起球性能及保暖性能，同时分析了包芯色纱在横编提花鞋面材料成形时的可编织性能。结果表明，黑色纱线的拉伸性能指标最低，断裂强力比淡绿色纱线下降39.9%，其织物的顶破强力也最低，可编织性能最差，尤其是在编织提花组织及翻针形成网眼结构时易出现破洞;淡绿色纱线毛羽指数最低，为34.58根/10 m，织物起毛起球最少。

棉/锦纶/羊毛包芯纱;可编织性;横编成形提花鞋面;顶破强力;起毛起球

半精纺工艺是由毛纺、棉纺、绢纺等纺纱技术相结合而成的［1］，常采用棉、羊毛、羊绒等天然纤维与锦纶长丝为原料［2］。利用半精纺纺纱技术在细纱工序采用紧密赛络纺加工成包芯纱［3－4］，实现天然纤维与化纤长丝的复合，以化学长丝为芯纱，外包天然纤维，在改善接触舒适性的同时提高了纱线强力，对拓展包芯纱在针织一次成形技术中的应用有积极作用。

半精纺棉/锦纶/羊毛包芯纱综合了棉、锦纶、羊毛3种纤维的优点，羊毛优良的弹性可补偿棉纤维易起皱，弹性差的缺点，而棉具有较好的接触舒适性可降低了羊毛纤维的刺痒感［5］，锦纶做芯纱具有较好的耐磨性和弹性，3种原料的复合克服了单一原料的编织性能和服用性能的缺陷。

为此，本文通过对染色后的棉/锦纶/羊毛包芯纱性能进行对比试验，观察了它们的条干、毛羽指数和拉伸性能，采用纬平针、1+1罗纹和1+1双反面组织在德国STOLLcmS 530HP电脑横机上试织，分析包芯色纱性能及其组织结构对各自横编成形织物顶破性能、起毛起球性能、保温性能和可编织性的影响。

1 试验部分

1.1 材料

8种不同颜色的半精纺棉/锦纶/羊毛包芯纱，比例为 60%棉、30%锦纶、10%羊毛，纱支均为35.7 tex×2的股线，纱线平均捻度为280捻/m。所有纱线试样均由浙江桐乡锦翔针织有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 包芯色纱性能测试

根据GB/T 2543.2—2001《纺织品纱线捻度的测定第2部分 退捻加捻法》，用Y311A纱线捻度仪测捻度，结果如表1所示。根据GB/T 3292.1—2008《纺织品纱线条干不匀试验方法 第1部分 电容法》，用YG135G条干均匀度仪测包芯纱的条干不匀指标。根据FZ/T 1086—2000《纺织品纱线毛羽测定方法 投影计数法》，用YG172A毛羽测试仪测股线毛羽指数。根据GB/T 3916—1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》，用YG020B型电子单纱强力仪测纱线的拉伸性能。

1.2.2 横编成形鞋面织物服用性能表征

选择STOLLcmS 530HP E7.2多针距电脑横机进行横编成形鞋面组织的织造，针床宽度为127cm，总针数为699针，编织利用M1软件设置上机文件。

以单面纬平针、1+1罗纹组织、1+1双反面组织为实例，为便于成圈及线圈外观形态美观，其线圈长度 Np值分别为 12.0、9.0、12.5。

表1 棉/锦纶/羊毛包芯纱颜色编号及实测捻度Tab.1 Color and real twist of cotton/nylon/wool core-spun yarn

按照GBT 4802.2—2008《纺织品 织物起球试验马丁代尔法》，用YG401G型马丁代尔起球仪进行5000次的起球试验，并在暗室中的评级箱内对起球后织物进行评级，通过视觉描述评级，由2人进行评价。

按照GB 19976—2005-T《纺织品顶破强力的测定钢球法》，用HD026N多功能电子织物强力仪测试织物的顶破性能。根据GB/T 11048—2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》，用YG606D型平板式保温仪对织物的导热系数、克罗值和保温率进行测试。

上述试验均在温度为(20±2)℃，湿度为65%±2%条件下先平衡24 h后进行，试验结果取平均值。

1.2.3 横编成形提花鞋面的可编织性

横编成形鞋面的常见组织结构有加强筋与空气层集圈组织［6］、双面提花组织、翻针形成的网眼组织等，结合相应织物的性能特征和鞋面材料的结构分区，分析满足横编成形提花鞋面材料功能分区和服用性能的要求。

2 结果和讨论

2.1 包芯色纱物理性能

2.1.1 色纱条干均匀度

对8种不同颜色的包芯纱分别进行了条干、粗细节和毛粒等指标的测试，结果见表2。由表中数据可知，2#试样(黑色纱)的条干不匀率最高，有粗节，其余试样间差异均不显著。

2.1.2 色纱毛羽指数及其分布

纱线的毛羽指数对织物的诸多性能会产生影响，如手感、风格、起毛起球性能［7］、保暖性等。测试40个纱管，每个纱管测试长度为10 m，结果取平均值。表3、4列出了8种试样的毛羽指数、毛羽长度为3mm及3mm以上的毛羽指数之和S3、总毛羽指数Tp和S3占Tp的百分比ST，其中Tp为不同毛羽长度(1～9mm)的毛羽指数之和［8］，ST为毛羽指数为3mm及3mm以上的毛羽指数之和ST占总毛羽指数Tp的百分比。

表2 包芯纱线条干均匀度Tab.2 Average values of irregularity and imperfections of core-spun yarns

由表3、4可知，2#试样(黑色)毛羽长度分布及S3、Tp和 ST指数最高，其次是 5#试样(墨绿);而 3#试样(淡绿)的毛羽指数相对最低，这可能与染色升温及保温工艺有关，染深色时为了上色和固色而延长保温时间，因此对纤维表面完整性和物理性能都有损伤。

表3 包芯纱线毛羽指数Tab.3 Average number of hairs in different length groups for core-spun yarns

表4 纱线的S3、Tp和ST平均值Tab.4 Mean values of S3，Tpand STfor core-spun yarns

2.1.3 色纱拉伸性能

由于染色过程中染料的吸附和染色温度的影响，包芯纱的拉伸性能出现显著差异，结果如表5所示。由表可知，2#纱(黑色)的断裂强力比3#纱(淡绿)下降39.9%，断裂伸长下降17.55%。说明染深色劣化了纱线的物理性能，而物理性能直接影响横机产品的可编织性［9］。

2.2 横编成形提花鞋面织物的服用性能

2.2.1 鞋面织物的顶破性能

顶破强力是考核针织物质量的一个重要物理指标。表6示出3种针织物的顶破性能。由表可看出，针织物的顶破强力受组织结构和线圈长度影响较大，1+1罗纹的顶破强力最大，其次是单面纬平针，最低的是1+1双反面，即顶破强力随线圈长度的增大而减小。其原因是线圈长度越大，在单位受力面积内同时承受外力的线圈数越少。这个结果与李孔虎等［10］的研究结果一致，染色深浅对针织物的顶破性能有影响，对应于3种组织，2#-2织物(黑色)的顶破强力最差，与最大强力的1#-1织物(浅灰色)差异分别为41.7%(1+1罗纹)、36.1%(单面纬平针)、32.1%(1+1双反面)，这可能与染色后纱线毛羽和拉伸性能有关。纱线毛羽指数高，纱线主干纤维数少，在顶破作用下，同时承受顶破力的纤维数较少，故纱线毛羽指数越高，针织物的顶破强力越小。此外，纱线的断裂强力越小，针织物的顶破性能越差。

表5 包芯纱的拉伸性能Tab.5 Tensile properties of core-spun yarns

表6 纬平针、1+1罗纹和1+1双反面织物的顶破性能Tab.6 Ball upend properties of plain，rib and purl fabric

2.2.2 鞋面织物的保暖性

在行走和运动过程中，鞋面对足部具有一定的包裹及支撑作用，不仅有利于平衡鞋腔体内热量保持与散发的关系，起到保暖效果，而且也提供了安全性和稳定性［11］。织物的导热系数越小、克罗值越大，其保温率越高。一般来说，保温性取决于传热性、含气率、织物的结构，尤其是轻薄针织物更为复杂，这是因为气孔的大小、容积等会改变空气的对流情况。表7示出标准状态下不同颜色织物的导热性能。

表7 纬平针、1+1罗纹和1+1双反面织物的保温性Tab.7 Heat insulating property of plain，rib and purl fabric

由表7可知组织结构对保暖性有影响，1+1双反面织物比1+1罗纹织物的保温率稍高，纬平针织物的保温率最低，这是因为纬平针在单针床编织，线圈的三维结构较1+1罗纹和1+1双反面组织空间延伸度小、厚度较薄，其可储蓄静止空气的能力较弱［12］。

2.2.3 鞋面织物的起毛起球性能

对针织物进行5000次马丁代尔起球试验，结果如图1所示。从图可看出，组织结构对起毛起球的影响较明显，纬平针组织为单针床单面编织成圈，较1+1罗纹和1+1双反面在三维空间结构的厚度方向薄，在长度和宽度方向的平面上结构紧凑，受利萨茹曲线摩擦后，织物表面纱线中纤维间的握持力度较大，纤维抽拔不易，成球较小较少。1+1罗纹织物的表面起球后因形成的毛球高度较高，受纤维间的互窜纠缠连接机制作用，形成毛球根部纤维的自绕和锁结，在经受抽拔和摩擦作用力时不易从织物表面脱落，图2示出1+1罗纹针织物的起毛起球照片。

图1 纬平针针织物的起毛起球照片Fig.1 Photos of fuzzing and pilling of plain fabric

图2 1+1罗纹针织物的起毛起球照片Fig.2 Photos of fuzzing and pilling of rib fabric

1+1双反面组织因不断在前后针床翻针成圈，线圈长度值最大，形成的织物结构疏松，织物表面的纤维在受到外力作用后纠缠成球，球体紧密，为类圆形，图3示出1+1双反面针织物的起毛起球照片。此外，在同种组织结构中，3#-3织物(淡绿)因其毛羽指数及S3值最低，其起毛起球最少，这个结论与Beltran 等［8］的研究结果一致。

图3 1+1双反面针织物的起毛起球照片Fig.3 Photos of fuzzing and pilling of purl fabric

2.3 横编成形提花鞋面可编织性分析

2.3.1 横编成形提花鞋面的结构区域

横编成形提花鞋面一般为双面织物，花型效应可通过结构提花和颜色提花来形成，结构提花主要是利用针织的三功位技术即成圈、集圈和浮线以及翻针移圈形成花型效应，双面颜色提花主要是采用空气层组织、反面芝麻点组织。横编成形提花鞋面材料根据运动需求及美观性，可分为鞋头区域(A)、鞋帮两侧区域(B)、鞋头与鞋底连接部位及不同功能区域的连接区(C)、鞋子Logo区(D)、为了美观勾画的线条区(E)及鞋跟区域(F)、鞋领口区域(L)，如图4所示。

鞋头A区要求具有较好的透气性和耐磨性，常采用集圈或翻针移圈形成的网眼结构增强透气性，或连接正反面的双色小提花结构，提高鞋面织物的紧密性和顶破性能;鞋帮两侧B区集圈或翻针形成的网眼结构增强透气性;鞋头与鞋底连接部位及不同功能区域的连接区C多采用空气层提花或双色横条组织结构;鞋后跟F区经常与脚后踵摩擦，采用不易延伸变形的双色小提花或斜纹结构;地组织G区为小菱形空气层提花结构;Logo区D和线条E区采用类似C区的空气层组织;鞋领口区L采用罗纹组织［6］。

图4 横编成形鞋面材料结构分区Fig.4 Structure areas of flat knitting shaped shoe-upper

2.3.2 横编成形提花鞋面各结构的受力分析

横编成形鞋面材料各结构分区的组织编织图如图5所示。

图5 横编成形鞋面材料各区域组织编织图Fig.5 Knitted structures of flat knitting shaped shoe-upper.(a)Area A;(b)Area B;(c)Area C;(d)Area D;(e)Area E

图5中a、b、c处均为双面空气层提花组织的针盘针与针筒针吃纱，纱线受力增大;d处为翻针形成网眼结构位置，线圈需从针筒针翻到对应针位的针盘针，不仅要承受因织针沿移圈系统三角上升到最高位置进行翻针的垂直方向的张力和与织针产生的摩擦力，还要承受在翻针时弹性扩圈片张开时水平方向的张力，故在进行翻针形成网眼组织的编织时，除机速降慢、线圈长度NP值设定恰当外，纱线的强力和延伸性是编织横编提花鞋面材料的重要影响因素。在横机成形过程中，纱线需承受前后针床交替成圈或翻针的动作，如编织反面芝麻点的三色提花组织，线圈在前针床和后针床都要编织成圈，断裂强力和伸长低的纱线(如2#纱)在颜色交接处易出现破洞;如编织网眼结构，低断裂伸长和强力的纱线承受不了前后针床的频繁双向翻针移圈接圈动作，从而影响正常编织。

3 结论

本文主要讨论了8种包芯色纱的纱线条干、毛羽及拉伸性能对横编成形提花鞋面织物的编织性能、织物保温性、顶破性能和起毛起球的综合影响。通过纱线条干不匀指标和毛羽指数的测试结果发现，纱线染色深浅影响显著，棉/锦纶/羊毛包芯纱经染深色后，羊毛纤维表面受损伤，其条干不匀率和纱线毛羽指数增大。深色包芯纱织物顶破强力下降，这与纱线的条干不匀指标、毛羽指数和拉伸性能指标结果一致。针织物的保温性与线圈长度成反比。组织结构的紧密程度及线圈长度对起球后成球形态有较大影响。纱线毛羽受染色深度影响较大，从而影响织物起毛起球性能。原料的选用及染色工艺对横编成形性的影响尚需进一步研究，从而为解决针织一次成形横编鞋面织物提供有效的方法和措施。

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Influence of dyed cotton/polyamide/wool core-spun yarn properties on flat knitting shaped shoe-upper knittability

WAN Ailan，CONG Honglian，JIANG Gaoming，ZHONG Jun，WANG Min
(Engineering Research Center of Knitting Technology，Ministry of Education，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122，China)

The polyester filament was applied commonly in flat knitting shaped shoe-upper.In order to increase the moisture absorption and touch comfortability，the yarn properties of cotton/polyamide/wool yarns with 8 colors were compared to research influence thereof on the knittability on flat knitting machine and the knitted fabrics properties.The component of the core-spun yarn was 60%of cotton，30%of polyamide and 10%of wool.The dyed yarn evenness，hairiness and tensile properties were characterized.The bursting strength， fuzzing and piling properties， heat retention property and knittability of corresponding knits with single jersey，rib and purl structure were investigated.The results show that the tensile strength of the dark yarn was the lowest，which descended by 39.9%compared with that of light green，and the knittability and the bursting strength of the corresponding fabric were decreased，especially the dark yarns were broken when the double jacquard and the mesh structure were knitted.The hairiness index(34.58/10 m)and the numbers of pills of knits were lowest of light green yarn.

cotton/polyamide/wool core-spun yarn;knittability;flat knitting shaped shoe-upper with double jacquard;bursting strength;fuzzing and pilling

TS 182.7;TS 186.2

A

10.13475/j.fzxb.20140505406

2014－05－28

2015－03－31

国家科技支撑项目(2012BAF13B03);中央高校基本科研业务费专项资金项目(JUSRP11452，JUSRP51404A)

万爱兰(1976—)，女，讲师，博士。主要研究方向为针织结构与性能。E-mail:ailan.wan@jiangnan.edu.cn。