无缝内衣拉伸性能影响因素的研究现状

卢 敏, 宋晓霞

(上海工程技术大学 服装学院, 上海 201620)

无缝内衣采用无缝成型工艺编织而成,具有轻薄舒适、柔软贴身的特点,享有“人体第二皮肤”的美誉,深受广大消费者喜爱;同时无缝内衣是由色纱直接制成成衣,不仅创造经济效益,而且兼顾社会效益,符合绿色经济要求.无缝内衣会对人体产生一定束缚感,作为一种高档弹性针织物,这对其设计提出更大挑战,本文重点分析影响无缝内衣拉伸性能的诸多因素,并提出其潜在发展空间.

1 无缝内衣概述

无缝针织概念起源于20世纪80年代,当时生产设备主要用于袜子及针织衣物工业化生产[1].与传统针织技术相比,无缝技术在腋下、腰部、臀部和侧面等部位无须裁切和缝合,达到一体成型效果,不仅节省劳动力成本,有利于缓解劳动压力,而且可以更好地控制纱线库存,加快周转次数,提高经济效益.由于不需要裁剪,加工过程中也不会出现边角废料,能极大程度降低生产成本[2].另外,无缝内衣不会受到人工裁剪和缝制错误的影响,可极大地保证尺寸和外观一致性,提高产品质量和生产率,因此无缝内衣越来越受到消费者和生产企业关注.

无缝内衣90%以上的生产和消费集中在欧洲、北美等地区,亚洲地区尽管近几年才刚起步,但发展非常迅速[3].国内无缝内衣生产企业主要集中在广东汕头、南海和中山,浙江义乌和温州,以及江苏等地.在国内企业规模不断扩大的同时,无缝内衣行业也面临着一些问题,如行业利润下降、产品较为单一、出口市场集中、档次较低、缺乏高附加值产品等.随着无缝针织技术不断提高和产业链不断完善,无缝内衣行业发展前景将更加广阔.

2 面料拉伸性能与服装压力舒适性的关系

无缝内衣是一种高弹性针织面料,穿着时产生多维拉伸变形束缚着人体接触部位,产生一定压迫感,其拉伸弹性是影响无缝内衣服装压力的主要因素.当织物拉伸率过小时,人体与服装接触会产生滑动摩擦而带来束缚,从而产生服装压力,影响穿着者舒适感,导致人体极易疲劳进而损害穿着者身体健康[4].因此弹性面料拉伸性能与服装压力及压力舒适性之间关系的研究十分必要,国内外许多学者在弹性面料压力舒适性和拉伸性能方面做出大量探讨.

国外学者研究起步较早,Kirk等[5]于1966年首次肯定面料拉伸率与服装压力之间的关联性;Sasaki等[6]从感官评价和动态服装压力测量角度,给出束带压力和人体舒适性的关系;Ito等[7]讨论束带双向拉伸性能与穿着舒适性、服装压力的关系,提出服装压力变化与束带双向拉伸和应力松弛性能有关.

国内学者,由芳[8]研究提出可用织物弹性模量及服装宽裕量来预测穿着压力舒适性;丁雪梅等[9]讨论氨纶锦纶交织织物弹性指标与服装压力的定量关系,发现织物拉伸率与服装压力之间存在显著线性关系;韩红爽[10]总结出服装压力与拉伸率之间的拟合方程;李巧莲等[11]进一步验证服装压力与拉伸率之间的正相关关系,并给出人体感觉舒适的服装压力范围;木觉敏等[12]得出拉伸率控制在6%以内时服装压力最为舒适.国内服装压力舒适性研究仅在局部问题上摸索到一些规律和方法,关于无缝内衣拉伸性能的表达指标和测试方法以及拉伸性能与服装压力的关系等方面都有待进一步深入研究.

以上研究主要讲述弹性面料拉伸率与服装压力舒适性之间的关系,由研究结果可知拉伸性能是影响服装舒适性的重要因素,本文对拉伸性能的影响因素进行分析归纳,为无缝内衣拉伸性能的研究提供参考.

3 无缝内衣拉伸性能的影响因素

无缝内衣拉伸弹性的构成可以归纳为4个部分:弹性纱线伸长、线圈纵行或横列伸展、线圈部分转移和其他纱线伸长,其拉伸率取决于织物组织结构、纱线弹性、纱线摩擦因数等[13].本文从纱线原料、编织工艺和染整工艺3个方面分别探究无缝内衣拉伸性能的影响因素.

3.1 纱线原料

无缝内衣要求具有良好适体性和延伸能力,一般为添纱组织,由面纱、地纱两种纱线构成,地纱作用是使织物产生较好弹性,面纱则决定面料服用性能,因此在原料选择上更为自由.常见原料有:棉纱、棉包芯纱、各种类型再生纤维素纤维、锦纶包芯纱等.不同纱线拉伸性能各不相同,研究织物拉伸性能,首先应从纱线原料入手.

刘平会等[14]对6种纤维原料试样进行测试,发现锦纶丝可织出高回弹性罗纹织物.锦纶织物属轻型织物,耐磨性好,方便清洁,但手感硬挺,在穿用过程中易产生褶皱,且耐热性和耐光性差,因此不宜单独作为无缝内衣纱线原料.同时无缝内衣作为贴身穿着衣物,要求其具有良好的拉伸和回复性能,但普通锦纶收缩性较差,无法达到无缝内衣一些特殊功能性要求[15].柳世龙[16]指出纱线弹性和织物结构是影响织物弹性最主要因素,并提出将氨纶纱编入织物组织的构想.张寿荣等[17]发现在线圈长度相同的条件下,氨纶含量越高,织物拉伸率和断裂强力越大.但氨纶价格较高,压缩工厂利润,其高弹性易对人体产生压迫感和不适感,同时由于无缝内衣机独特机器构造的限制,氨纶纱需具有较大弯纱度,导致氨纶纱极易老化断裂,因此氨纶纱必须采用专门定长积极式输线装置给纱,同时在给纱时需要严格控制好氨纶纱输线张力.因为氨纶纱存在这些不足之处,20世纪90年代中期,壳牌公司(Shell Chemical)开发出一种新型聚酯类纤维——聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维,它具有良好的弹性伸长率和回复性,并能保持聚酯产品抗污染性和低静电等优良性能,符合无缝内衣柔软、高弹性、尺寸稳定等多方面要求,最重要的是PTT纱线不同于氨纶等其他弹性纱线,在编织过程中不需要配备特殊装置,只需要优化配置线圈长度、张力和牵拉张力等即可[18].吴慧英等[19]首次使用PTT纤维开发出新型无缝内衣产品,为PTT无缝内衣进一步开发提供必要的理论支持.刘晨等[20]证实以PTT长丝作为面纱和地纱织物可满足无缝内衣弹性要求,从而解决无缝内衣市场中原料单一的问题.

但PTT长丝是由37根单丝纺丝而成,较容易分丝,在织造过程中纱线受到摩擦力比较大,容易造成织物表面不光洁、织物瑕点多等,影响织物美观,因此研发者仍需考虑纱线原料的合理配置或者新型替代性合成纤维的开发使用.同时,随着科技不断发展,各种新型功能性纤维在无缝内衣行业得到应用,如消臭、吸湿、蓄热的竹炭纤维,可使皮肤白皙亮丽、抗衰老的珍珠纤维,远红外纤维等,其应用进一步丰富无缝内衣多样性和功能性,对无缝内衣发展起到很好的促进作用.

3.2 编织工艺

在织造过程中,影响无缝内衣拉伸性能的因素有很多,主要分为两个方面:一是预先设置工艺参数,包括织物结构、压针深度、上机压力等;二是机器本身性能特征,包括无缝圆机机号以及气流牵拉相关的吸风等21].由于机器本身性能是确定的,因此目前研究一般只对工艺参数进行分析.

在实际生产过程中,由于圆纬机筒径尺寸是固定的,因此大多通过组织结构及密度变化来满足人体尺寸需要,常用组织结构有平纹添纱组织、交错组织、假罗纹组织等[22].姚远[23]明确指出纱线弹性和针织面料组织结构是影响拉伸性能的最主要因素;吴济宏等[24]研究平针集圈与罗纹组织表现出的差异后肯定这一思路;李岩[25]在此基础上绘制出拉伸率与拉力关系曲线,为今后无缝内衣组织选择提供科学依据;丛洪莲等[22]对无缝内衣模型进行分区设计研究,并提出增加不编织次数及针数来收紧织物的构想;魏林娜[26]分析不同密度无缝内衣拉伸性能,表明随着密度增大,每种组织经纬向拉伸率都在递减.以上学者均通过试验模拟为研究提供有力理论支持,但并未考虑实际测量时试验仪器的选择可能会对结果造成一定误差.

YG061电子织物强力仪可用来测试面料弹性拉伸性能,但该仪器量程太大(0～3 000 N),李巧莲等[27]更换成测试原理相同的YG061电子纱线强力仪(0～3 000 cN),证实针织物弹性与线圈结构有着密切关系.在拉伸弹性测试设备创新方面,马楠[28]采用仪器LK-1进行横向定伸长拉伸测试,发现假罗纹组织中浮线数越多越不易拉伸,线圈数越多越易拉伸,但仅考虑织物单向拉伸性能.无缝内衣多具有纬编织物结构特征,织物在纵向和横向之间都具有非常密切的联系,因此无缝内衣双向拉伸要比单向拉伸更接近实际受力状况.翟亚超等[29]进一步改进试验仪器,使用X-Y型材料双向电子强力机进行双向拉伸性能测试试验,结果表明,平针添纱组织拉伸力最小,从而证实马楠对于假罗纹组织拉伸性能的判断,此试验仪器改进可为后续研究拉伸性能提供新思路.

在组织结构相同情况下,面纱和地纱交织方式不同也会对无缝内衣的结构与拉伸率产生一定影响.周欢庆[30]认为不同交织方式对织物弹性回复性有影响,但并未总结出明显规律.陈丽华[31]发现在组织结构相同情况下,不同交织方式对织物纵横向密度和拉伸率影响十分显著,其中拉伸率最大的交织方式是弹力包芯纱与非弹力包芯纱1隔1排列编织.梁佳钧[32]提出超弹性随意形变无缝内衣编织方法,即在织造过程中通过纱线合理搭配和1隔1编织方法来增加线圈长度,从而达到超弹性能随意形变的目的.

综上所述,织物工艺设置是影响无缝内衣拉伸性能的关键性因素,同时送纱器参数设置也同样会产生一定作用.Young[33]探究纱线给进速度、进给角、针距等对纱线张力变化的影响,发现进给角度与张力相关性较大.

3.3 染整工艺

染整是无缝内衣生产过程的重要工序之一,是使产品具有最终用途需要色彩、形态和功能的加工过程.无缝内衣染整一般都需要经过精练、预收缩或预定形、水洗、烘干、染色、固色,以及后期定形整理如热定型或整烫等工序[21].刘小梅等[34]对比氨纶试样染整过程中的工艺参数,提出织造过程中各道工序对无缝面料弹性都有影响,且预定形工艺对织物弹性性能影响较大,因此需要严格控制每一道工序工艺参数.

目前,对于无缝内衣染整工艺的研究尚不完善,通常需要靠工程师技术水平和生产经验进行反复试验,不断调整助剂和水温才能达到预期效果.不仅效率低下,而且会造成资源浪费、提高生产成本.未来生产方式应迎合市场需求,通过建立弹性模量数学模型以及压强有限元模拟方法,得出合理工艺参数设置范围,提高生产效率.

4 结论与展望

无缝内衣摆脱传统内衣缝合拼接的设计风格,通过在不同部位变换不同组织来达到立体贴身效果,同时不同组织相互配合也增加穿着舒适性、功能性和外观多样性.但是无缝内衣仍存在许多不足之处:第一,纱线原料选择有一定局限性,氨纶价格较高且服装压力过大,PTT长丝易出现瑕点,新型纤维材料尚未实现产业化生产,依旧需要探索新型功能性纱线或改进无缝内衣机智能传送系统;第二,尺寸大小依赖于组织结构,对组织结构要求较高,迫切需要设计合理组织搭配;第三,染整工艺未形成统一标准规范,各类助剂使用可能与纱线原料发生反应,影响无缝内衣尺寸大小和色彩;第四,对于无缝内衣拉伸性能表达指标和测试方法有待进一步研究.

目前,我国无缝内衣行业市场导向逐步增强、设计理念积累日益增多、与国际前沿设计交流进一步加深,设计水平不断提高.同时,新材料、新技术开发和利用逐步向无缝内衣行业渗透,提升并拓展无缝内衣行业发展空间.对于品牌无缝内衣来说,设计、版型、工艺技术的结合决定产品品质和受欢迎程度,只有通过科学合理的工艺手段,才能呈现出更好的设计作品.本文基于无缝内衣拉伸性能影响因素,提出产品开发新思路,为无缝内衣设计提供参考.随着无缝理念日益深化、针织成型技术与设备以及相关设计软件不断改进和完善,无缝内衣在结构和款式、织造功能与效率等方面具有广阔的创新和发展空间,将会给消费者带来更多更加丰富的产品.