纯棉纱线合股数对织物性能的影响

左亚君， 蔡 赟， 王 蕾， 高卫东

(1. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122;2. 无锡一棉纺织集团有限公司, 江苏 无锡 214000)

股线由2根或2根以上的单纱合股加捻而成，单纱性能、合股数、捻向和捻度等影响了其性能[1]。一般情况下，股线条干均匀性、光泽和手感较单纱有所改善，强力和耐磨性更优于单纱。国内外对股线的研究主要集中在捻度[2]、捻系数、捻向对其织物性能的影响。申美丽等[3]分析了捻度对纯棉织物综合保形性能的影响，得出织物拉伸性能、顶破性能随着捻度的增加先增强后减弱的结论。宋均燕等[4]发现合理增加捻系数可明显提高股线的强力和断裂伸长率。Gourkar等[5]证明当单纱与双股线的捻向相同时，双股线的断裂强力和断裂伸长率更好。武昊岩等[6]探究了纱线与纱线之间的磨损规律发现，耐磨性随着合股数的增加明显提高。Lin等[7]探讨了合股数和捻度对聚乙烯醇(PVA)纱线的影响，证明合股数和捻度可使股线强度得到有效提高。

目前，针对纱线合股数对其织物性能影响的研究较少，为此，本文采用不同线密度的纱线，由不同合股数捻合成线密度相同(9.6 tex)的股线，将相同线密度的单纱或股线以相同经纬密织成平纹、斜纹、缎纹组织结构织物，研究不同纱线合股数对织物性能的影响。

1 实验设计

1.1 实验材料

1.2 测试方法

纱线和织物性能测试时均按GB/T 6529—2008《纺织品 调湿和试验用标准大气》的规定进行。温度为(20±2) ℃，相对湿度为(65±4)%。

1.2.1 纱线性能测试

1.2.1.1纱线拉伸性能 参照GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定(CRE法)》,采用YG068C型全自动单纱强力仪(苏州长风纺织机电科技有限公司)测试纱线断裂强力与断裂伸长率。隔距长度为500 mm，拉伸速度为500 mm/min，预加张力为(0.5±0.1) cN/tex。每个试样测试50次，取平均值。

1.2.1.2纱线条干均匀度 参照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》,采用UT5型乌斯特条干仪(瑞士乌斯特公司)测试试样的条干不匀率。测试长度为400 m，速度为400 mm/min。每个试样测试10次，取平均值。

1.2.2 织物力学性能测试

1.2.2.1织物拉伸性能测试 采用HD026N+型电子织物强力仪(南通宏大实验仪器有限公司)测试织物断裂强力和断裂伸长率。参照GB/T 3923.1—2013 《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》设定预加张力为2 N，隔距长度为100 mm，拉伸速度为100 mm/min，织物经、纬向各取5块试样，尺寸为50 mm×200 mm，结果求其平均值。

1.2.2.2织物撕裂性能测试 采用YG(B)026ET 型电子织物强力机(常州第二纺织机械有限公司)测试织物的撕裂强力。参照GB/T 3917.2—2009《纺织品 织物撕破性能 第2部分：裤型试样(单缝)撕破强力的测试》选择夹距为100 mm，速度为100 mm/min，每种织物经、纬向各剪5块试样，取平均值。

1.2.2.3织物拉伸弹性测试 采用电子织物强力仪测试织物在定伸长为3%时的拉伸弹性回复率。参照FZ/T 01034—2008《纺织品 机织物拉伸弹性试验方法》选择每种织物经、纬向各5块试样，尺寸为50 mm×200 mm，夹持距离为100 mm，上升速度为100 mm/min，下降速度为100 mm/min，预加张力为2 N，伸长时间为 60 s，回复时间为180 s，循环次数为3次。实验结果求5块试样的平均值。

1.2.3 织物保形性能测试

1.2.3.1织物折皱回复性测试 参照 AATCC 66—2014《织物折皱回复：回复角法》水平法，利用JN-1型织物折皱回复性能动态测试仪(自主研发)[8]，采用视频序列采集系统测试织物的折皱回复角。每种织物正反面经纬向各取5块试样，尺寸为40 mm×15 mm，压力为5 N，加压时间为5 min，视频采集帧率为1帧/s，采集时长为5 min。用MatLab程序对视频进行处理得到折皱回复角数据，并取5块试样的平均值。

1.2.3.2织物悬垂性测试 参照GB/T 23329—2009《纺织品 织物悬垂性的测试》，采用YG(B)811E型织物悬垂仪(宁波纺织仪器厂)测试织物的悬垂性。每种织物各取3块试样，剪成直径为24 cm的圆，每块试样进行正反面测试，求6次测试的平均值。

1.2.3.3织物弯曲性能测试 采用YG207型全自动硬挺度试验仪(宁波纺织仪器厂),参照GB/T 18318.1—2009《纺织品 弯曲性能的测定 第1部分：斜面法》测试织物的硬挺度。每种织物经向和纬向各6块试样，尺寸为(25±1) mm×(250±1) mm，结果取平均值。

2 实验结果与分析

2.1 纱线性能分析

表2示出单纱和股线的性能指标。可知，在股线捻系数比值一致的情况下，股线断裂强力均大于单纱断裂强力，3股线断裂强力最大，4股线断裂强力仅高于单纱。这主要是因为影响股线强力的基本因素为单纱强力、合股数，由于股线线密度相同，股纱中的单纱线密度不同，单纱越细，断裂强度越低，4股线中单纱断裂强度最低；随着合股数的增加，股线中单纱相互摩擦，合股数越多，摩擦力越大，且条干越均匀，股线断裂强力、断裂伸长率增大。综合条件下，3股线断裂强力最好，4股线断裂强力低于其他股线，仅高于单纱断裂强力。

表2 纱线性能

2.2 织物力学性能分析

2.2.1 织物拉伸性能

对织物进行力学性能测试，结果如表3所示。可知，当织物组织结构相同时， 平纹织物(A1～D1)的经向断裂强力最小，其余变化不显著；斜纹织物(A2～D2)的经向断裂强力明显高于单纱织物；缎纹织物(A3～D3)的经向断裂强力随合股数增加并没有显著增大。对于纬向断裂强力，平纹股线织物较单纱织物均有显著增加；斜纹织物除4股线织物有所增大，其余股线织物相比单纱织物无显著提升；缎纹股线织物的断裂强力小于单纱织物。纱线强伸性将会直接影响织物的拉伸性能，股线的断裂强力受单纱强力、合股数、股线捻度与单纱之间作用力的综合影响[9]。由表3还可知，3种组织都是4股线织物的断裂伸长率最大，平纹织物的经向断裂伸长率随着纱线合股数的增加而增大；3股和4股线斜纹和缎纹织物的经向和纬向断裂伸长率增加明显，双股线织物的断裂伸长率小于单纱的。

表3 织物的断裂强力和断裂伸长率

2.2.2 织物撕裂强力

织物的经、纬向撕裂强力测试结果如图1所示。可知，当织物组织相同时，3股线织物的经向撕裂强力最大，4股线织物的经向撕裂强力最小；织物纬向撕裂强力随纱线合股数的增加先增大后减小，3股线织物撕裂强力最大，单纱织物撕裂强力最小。说明在织物经纬向撕裂强力中，3股线织物都是最大的，主要是因为3股线的断裂强力最大，断裂伸长率较大且条干均匀。其中平纹织物的撕裂强力最小，缎纹织物次之，斜纹织物最大。这是由于平纹组织交织次数多，纱线间摩擦阻力相对较大，滑移困难，受力三角形较小容易撕裂，则撕裂强力较小；斜纹、缎纹织物交织点少，浮线长，纱线易滑移，导致撕裂困难。

图1 织物经向和纬向撕裂强力

2.2.3 织物拉伸弹性

织物定伸长为3%时的弹性回复率测试结果如图2所示。

图2 织物经向和纬向弹性回复率

从图2(a)可知，双股线织物经向拉伸弹性较好，3股线织物经向拉伸弹性较差,平纹织物经向拉伸弹性优于斜纹和缎纹。从图2(b)可知：平纹组织中3股线织物纬向拉伸弹性较好，其他股线织物弹性相近；斜纹和缎纹组织中双股线织物的纬向拉伸弹性较好，3股线织物的纬向拉伸弹性较差；斜纹和缎纹织物的纬向拉伸弹性优于平纹织物。织物弹性回复率主要受织物在弹力方向伸长的影响，纱线的断裂伸长率越大，织物弹性越差。

2.3 织物保形性分析

2.3.1 织物折皱回复性

图3示出本文织物经向+纬向的总折皱回复角测试结果。可知，在织物组织相同时，织物的折皱回复角随纱线合股数的增加而变小。平纹组织中双股线织物折皱回复角最大；斜纹和缎纹组织中单纱织物折皱回复角较大，缎纹单纱织物的总折皱回复角最大，为187.6°，折皱回复性最好。这是因为随着合股数的增加，由几根单纱加捻成股线时，股线中单纱捻度越来越大，单纱越来越细，单纱中纤维已有变形，其受力后易发生塑性变形，抗皱性就会变差，平纹织物交织点较多且薄，纱线不易作相对滑动，因此，其折皱回复性比斜纹、缎纹差。

图3 织物折皱回复角

2.3.2 织物悬垂性

悬垂系数[10]表示试样下垂部分的投影面积与其原面积之比的百分率，该值越小，则悬垂性越好。织物悬垂系数测试结果如表4所示。可以看出，平纹织物的悬垂系数随合股数的增加先减小后增大，双股线织物悬垂性最好，4股线织物悬垂性较差；斜纹和缎纹织物的悬垂系数随合股数的增加先增大后减小，双股线织物悬垂性较差，3、4股线织物悬垂性较好，斜纹4股线织物的静悬垂系数最小，为36.60%，悬垂性最好。因为纱线的断裂伸长率会影响织物的悬垂性，断裂伸长率越大，织物悬垂性能越好。因为平纹组织的交织点多，交织阻力大，所以悬垂性较斜纹和缎纹织物差。

表4 织物的悬垂性

2.3.3 织物弯曲性能

织物弯曲长度的实验结果如图4所示。

图4 织物经向和纬向弯曲长度

从图4(a)可知，股线织物总体上比单纱织物更不易弯曲，在所测试样中平纹3股线织物经向最硬挺。这是因为随着股线中单纱捻度的增大，纱线结构紧密，抱和力强，纱线不易滑动，织物越不易弯曲。从图4(b)可知：平纹单纱织物的纬向较股线织物更易弯曲；斜纹和缎纹织物纬向弯曲性能变化趋势相似，其中双股线织物纬向弯曲性较硬挺，3股线织物较柔软。对比不同组织结构的织物，平纹织物较硬挺，斜纹织物次之，缎纹较柔软，这是因为织物交织点越多，浮线越短，经纬纱越难以滑动，织物越刚硬。

3 结 论

通过对单纱和股线的拉伸性能、条干均匀度进行测试，以及对织物力学性能和保形性进行分析，得出以下结论。

1)在纱线性能方面，在股线捻系数比值一致的情况下，股线的断裂强度均高于单纱，3股线的断裂强度最大，4股线的断裂强度低于其他股线。

2)在织物力学性能方面，3股线织物断裂强力和撕裂强力较大，4股线织物断裂伸长率较大，双股线织物拉伸弹性回复率较大。

3)在织物保形性方面，平纹织物中双股线织物折皱回复性最好，斜纹和缎纹织物随合股数增加均变差；平纹织物中双股线织物悬垂性最好，但平纹织物整体上不及斜纹和缎纹织物的悬垂性好；单纱织物弯曲性能比股线织物好。

4)对于3种组织结构织物而言，斜纹和缎纹织物的撕裂强力、折皱回复性、悬垂性和弯曲性优于平纹织物。