纬编牛仔面料的设计及其弹性回复性

万爱兰， 缪旭红， 蒋高明

(1. 江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122；2. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)

纬编牛仔面料的设计及其弹性回复性

万爱兰1,2， 缪旭红1,2， 蒋高明1,2

(1. 江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122；2. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)

为研究纬编针织牛仔面料的保型性和尺寸稳定性，以靛蓝纱、本白棉纱、涤纶、氨纶为原料，采用成圈+浮线、集圈+浮线的复合组织设计了斜纹和鱼鳞结构的2类共11款弹力纬编牛仔面料作为裤料。对11款纬编牛仔面料的弹性回复性进行了测试，结果表明纬编牛仔面料的纵向弹性回复性均优于横向，适合横裁；织物纵向即腿围方向弹性回复性好，拉伸弹性实验测试中，横向即裤长方向因浮线的存在需施加较大的定伸长力，说明横向的延伸性及弹性较小；组织结构和浮线长度对横向弹性回复性影响较大，织物纵向的弹性回复性受氨纶线密度、比例和线长影响。当组织均为六路斜纹时，非弹性纱线密度大，单次拉伸弹性回复率与纵密成反比，但3次拉伸后弹性回复率下降明显，表明非弹性纱线密度越大，纬编牛仔的纵向多次拉伸弹性回复率越差。

纬编牛仔面料； 针织斜纹； 鱼鳞结构； 弹性回复性

自1847年Levis的第1条帆布牛仔裤诞生至今，尽管牛仔面料出现了由粗重型向轻薄型发展，市场上也出现了厚薄不同、风格迥异的牛仔面料，但大都局限于机织产品。随着经济建设和生活水平的提高，人们对服装舒适性的要求不断提高，对服装的面料要求也越来越高，而个性化发展则对面料的多样化提出了更高的需求，对牛仔面料既要求简约大方，又要求柔软轻薄、舒适透气、弹性及回复性好。常规的机织牛仔面料已难以满足消费者的需求，部分消费者希望可在外观上具有传统牛仔的风格，而穿着舒适性又能具有一定的延伸性、弹性和回复性[1-3]。随着针织技术的快速发展，针织物线圈结构为延伸性和合体舒适性提供了可能。目前，针织牛仔以纬编居多，经编因其整经及织造要求高，尚未形成量产，正处于研发阶段。

经典的机织牛仔面料是指用纯棉靛蓝染色纱作为经纱，本色棉纱作为纬纱，采用二上一下右斜纹组织交织而成。而纬编牛仔即利用针织线圈结构的变化使得针织牛仔纱以类似机织牛仔经纱浮线的方式显露在织物的表面，其他的纱线或者本色棉纱编织底面线圈，并产生露白效果，体现牛仔的风格[4]。纬编牛仔面料不仅外观上类似机织牛仔，其触感因线圈结构而更加柔软，穿着更加舒适，透气性、延伸性能更好。此外，纬编牛仔生产流程短，生产成本低，原料选择范围更广，适应性更强，织物损耗更少[5]。可改善机织牛仔板硬[6]、肘部及膝盖部位褶皱回复差等缺点。

本文通过对纬编牛仔裤料的结构设计，利用不同的原料开发了3类结构的弹力纬编牛仔面料，同时对其弹性回复性进行了研究。

1 织物设计与后整理工艺

根据整理方式的不同，纬编牛仔面料可分为色织、染布和印花等。本文从纬编结构角度采用色织的方法，进行针织牛仔面料的开发，并对纬编结构、纱线的线密度和织物纵密对弹性回复性的影响进行研究。

1.1 原料选用

表1示出所用的纱线线密度及颜色代号。Ai表示不同粗细及颜色的棉纱，A2～A5为纬编牛仔纱，A1和A6、A7为不同线密度的本白棉纱；B1、B2表示不同粗细的涤纶长丝；C1～C5表示不同粗细的氨纶丝。

表1 纱线线密度及颜色代号Tab.1 Linear density and color code of yarns sample

1.2 结构设计与编织工艺

从纬编的组织结构上进行设计，为获得仿机织面料的外观效应，以斜纹外观为主，从纬编结构主要为2类：第1类是靛蓝纱通过以一针成圈和不同长度的浮线复合结构形成斜纹[7]，工艺反面的浮线形成仿机织的斜纹效应作为服用正面；第2类是本白棉纱通过集圈和浮线复合形成鱼鳞结构[8]，工艺正面为满针出针的靛蓝纱线圈，工艺反面显示的是本白棉纱浮线。根据花型高度和宽度，斜纹的成圈系统循环路数设计为6路一循环[9]和8路一循环；鱼鳞结构设计为大鱼鳞和小鱼鳞结构。斜纹和鱼鳞结构的编织如图1所示。

图1 纬编斜纹和鱼鳞结构编织图Fig.1 Knitting diagram of twill and scale-style structure for weft knitting denim fabric. (a) Twill with six cam systems; (b) Twill with eight cam systems; (c) Large scale-style structure; (d) Small scale-style structure

图1(a)示出6路斜纹。穿纱方式为1、3、5路以添纱的方式穿入涤纶丝(成白色棉纱)和氨纶丝；2、4、6路穿入纬编牛仔纱。织造时，涤纶丝(成白色棉纱)覆盖住氨纶丝，显露在工艺正面；2、4、6路的纬编牛仔纱以1针出针成圈2针不编织形成浮线，利用浮线形成斜纹显露在工艺反面，工艺反面用于服用正面。

图1(b)示出8路斜纹。穿纱方式为1、3、5、7路以添纱的方式穿入纬编牛仔纱和氨纶丝，2、4、6、8路穿入白色棉纱；织造时，纬编牛仔纱全部出针成圈并覆盖住氨纶丝，显露在工艺正面。

图1(c)示出大鱼鳞结构。穿纱方式1、3路以添纱的方式穿入纬编牛仔纱和氨纶丝，2、4路穿入本白棉纱。织造时，纬编牛仔纱全部出针成圈并覆盖住氨纶丝，显露在工艺正面。

图1(d)示出小鱼鳞结构。穿纱方式1、3路以添纱的方式穿入纬编牛仔纱和氨纶丝，2、4路穿入本白棉纱。织造时，纬编牛仔纱全部成圈并覆盖住氨纶丝，显露在工艺正面。

8路斜纹、大鱼鳞和小鱼鳞结构均为工艺正面作为服用正面。

设计纬编牛仔面料组织时，将靛蓝纱显露在服用正面，服用反面显露本白棉纱或涤纶长丝，而靛蓝纱在服用反面只稍有显露，这样能尽可能地使布面结构和效应接近传统机织牛仔布，同时由于靛蓝纱易掉色，服用反面贴皮肤穿着不易使靛蓝染料沾染皮肤。

根据不同的原料搭配，结合组织结构，选用不同机号的纬编大圆机(泉州佰源机械有限公司)，织造时根据纱线张力设计不同的线圈长度，开发斜纹和鱼鳞结构2类共11款纬编牛仔面料，下机后坯布的幅宽和面密度如表2所示。

表2 纬编牛仔试样所用原料、设备参数及坯布规格

1.3 后整理工艺

采用化学的或物理化学的方法，通过特定的设备，对织造下机后的坯布进行处理加工使之达到服用的外观平整、形态稳定，减少纬编牛仔面料勾丝和死痕，提高织物的服用性能或通过加入特定的整理剂赋予织物阻燃、拒水拒油、抗静电等特殊功能。纬编牛仔面料按棉纱是否染色分为色织面料和白坯布染色面料2类。色织针织牛仔因需仿机织牛仔，一般用靛蓝纱色织，其后整理工序简单，主要后道工序为定形和成衣水洗。在定形工序，坯布经过水槽时，加入柔软剂可改善手感。

定形采用德国门富士定型机，针架宽度为160 cm，烘箱温度为180 ℃，车速为164.4 m/min，超喂率为22%～40%。采用酵素洗，其工艺为：升温至50 ℃加入2 g/L渗透剂EHC、1.5 g/L中性酵素保温20 min，70 ℃热水洗5 min，50 ℃温水洗3 min，60 ℃ 皂洗10 min，常温过2遍清水3 min。经后整理后成品面料的参数如表3所示。

表3 纬编牛仔试样成品参数Tab.3 Finished fabrics parameters of weft knitted denim

2 弹力纬编牛仔面料拉伸性能测试

纺织材料为高分子聚合物，受外力作用后针织物的力学特征为黏弹性，将产生应力松弛和蠕变，在一定的外界条件下，变形后针织物力求向最小能量状态趋近[10]。针织物受拉伸后的变形是线圈结构变化的结果，针织物的变形分急弹性变形、缓弹性变形和塑性变形。针织牛仔面料的弹性回复性不仅关系到针织牛仔服装的外观风格，还影响服装的穿着舒适性。当采用弹性纤维，弹性纤维会影响变形及回复的效果。

针织物拉伸弹性的测试方法很多[11]，在服装的穿着过程中发生穿、脱、坐、蹲等动作，织物受到的拉伸更多的是定伸长拉伸，本文将选择单向的定伸长拉伸法来对针织牛仔面料的横向和纵向进行单次和多次的实验。

采用YG026C型电子织物强力机(常州第二纺织机械有限公司)，根据FZ/T 70006—2004《针织物拉伸弹性回复率测试方法》，沿着样布的经向和纬向分别裁剪50 mm×200 mm的5个样布作为试样。夹持长度为100 mm，拉伸速度为100 mm/min，试样宽度为50 mm，设置定伸长率为100%，预加张力为1 N，反复1次，松弛等待时间为60 s，张紧等待时间为30 s，回程速度为50 mm/min，记录织物的定伸长力、弹性回复率和塑性变形率。

3 结果与讨论

整理后的实验数据如表4所示。从纬编牛仔的结构由于4#和6#试样的横向弹性比较小，不能满足100%的伸长率，其纬向伸长率设置为60%。

3.1 组织结构对拉伸弹性回复性能的影响

从表4可知，横向定伸长率100%拉伸时，在拉伸力作用下，线圈圈距增大，成圈的线圈长度迅速转移释放以抵消外力作用，线圈发生横向变形，形成“线圈转移”，部分线圈圈弧长度转移后变成浮线形式，但由于线圈结构中本身有浮线存在，受力后先发生成圈的线圈长度变化，当成圈的线圈长度完全释放出来后，继续受力会使得纱线中纤维发生滑移，如图2所示。2个线圈间有2个浮线长度相隔形成的长度为La，在横向定伸长拉伸率100%拉伸后，长度变为2La，在横向拉伸时，其他条件类似的情况下，线圈结构中浮线的长度会影响面料的弹性伸长能线力，浮线越长，拉伸弹性越差，面料的弹性回复率越差，如2#和11#样品。

表4 纬编牛仔试样拉伸弹性回复结果Tab.4 Tensile elastic recovery results of weft knitted denim

图2 纬编牛仔面料横向拉伸线圈变形图(定伸长率为100%)Fig.2 Loops deformation of weft knitted denim after horizontal stretching at 100% elongation

纵向定伸长率为100%拉伸时，线圈圈高增大，线圈长度和形态变化主要来源于相邻的沉降弧和不编织的浮线，如图3所示。圈高Lb受纵向定伸长率100%拉伸后变为2Lb，纵向拉伸后织物的弹性回复率较横向拉伸好。

图3 纬编牛仔面料纵向拉伸线圈变形图(定伸长率为100%)Fig.3 Loops deformation of weft kintted denim after longitudinal stretching at 100% elongation

用于裤料时，为使纬编牛仔外观与机织经纱浮线形成的斜纹接近，一般将纬编牛仔面料横裁，故要求面料的纵向即腿围方向弹性回复性好，拉伸弹性实验测试中，横向即裤长方向因浮线的存在需施加较大的定伸长力才能进行测试，说明该方向的延伸性及弹性较小，本文设计的纬编牛仔面料符合裤料的要求。

3.2 氨纶对织物纵向弹性回复性的影响

表5示出氨纶及纵密对织物纵向弹性回复性的影响。从表可知，当组织结构均为6路斜纹时， 1#、2#、3#样品原料基本相同，只有氨纶线密度、线圈长度和含量不同，1#样品用的11.7 tex氨纶， 2#样品用的7.8 tex氨纶，3#样品用的4.4 tex氨纶，9#样品用的6.1 tex氨纶，1#样品和9#样品氨纶丝线圈长度比2#和3#样品大，且氨纶比例高，织物纵向经单次拉伸后， 1#样品分别比2#和3#样品弹性回复率高7.5%和8.8%；3次拉伸后，纵向的弹性回复率差异减小；氨纶丝线圈长度相同时，含量越高织物弹性回复越好；说明氨纶越粗、线圈长度越长、含量越大，织物纵向弹性回复率越好，塑性变形率越低。4#、5#、6#、7#样品的弹性回复率规律及8#、10#样品的测试结果见表5所示。

表5 氨纶及纵密对纬编牛仔面料纵向弹性回复性的影响

与1#、2#、3#样品相比，同样是6路斜纹组织，9#样品的非弹性纱线密度大，经单次拉伸后因为织物纵密低而弹性回复率较大，但3次拉伸后弹性回复率下降明显(18%)，说明组织结构相同的情况下，非弹性纱线密度增大，纬编牛仔裤面料经多次拉伸后弹性回复下降明显。

11#样品为8路斜纹组织，氨纶丝的线密度及线圈长度与2#样品相同，但氨纶丝的含量低，经单次和3次拉伸后弹性回复率均低于2#，表明6路斜纹和8路斜纹的组织结构对织物纵向拉伸弹性回复率影响不大。

4 结 论

1)本文利用成圈与不同长度的浮线组合形成仿机织的纬编牛仔面料，研究了组织结构和氨纶丝粗细、线圈长度及含量对纬编牛仔面料的弹性及回复性的影响。通过拉伸弹性回复性测试实验表明，本文设计的纬编牛仔面料符合裤料的裤长方向延伸性及弹性小、腿围方向的弹性回复率高的要求。

2)浮线的存在会降低纬编牛仔面料横向的弹性及弹性回复性，且浮线长度越长面料的横向弹性及回复性越差；氨纶越粗、线圈长度越长、含量越高，纬编牛仔面料的纵向弹性回复率越好，塑性变形率越低。

3)组织结构相同的情况下，非弹性纱的线密度较大时，氨纶含量低，纬编牛仔裤面料经多次拉伸后弹性回复下降明显。

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Structuredesignandelasticresilienceofweftknitteddenimfabric

WAN Ailan1,2, MIAO Xuhong1,2, JIANG Gaoming1,2

(1.EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

The research works of denim fabric focus on the shape preserving property and dimensional stability. Two types of structures of 11 weft knitted denim fabrics were designed for the pants. Cotton, polyester and spandex were designed as the materials and the structures as loop or tuck combined with floating. The elastic resilience was tested. The results showed that the longitudinal elastic resilience was better than the horizontal one. The designed weft denim fabrics were adaptive for cross-cut. The longitudinal direction was the leg circumference, and the horizontal direction as the length of pants. The elastic resilience of horizontal direction was influenced significantly by the structure and the length of floating, and the longitudinal direction by the linear density, proportion, and loop length of spandex. As the same structure of six cam systems twill, the repeatedly elastic resilience of longitudinal direction of weft knitted denim fabric was inversely proportional to the linear density of non-elastic yarns

weft knitted denim fabric; knitting twill; scale-style; elastic resilience

TS 106.6

A

10.13475/j.fzxb.20161105606

2016-11-22

2017-02-07

江苏省产学研联合创新资金-前瞻性联合研究项目(BY2015019-01)

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