羊毛/高强锦纶6混纺针织运动服面料的开发

谭郭婷，陈长洁，林 敏，赵 岭，王新厚

(1.东华大学，上海 201620； 2.恒天中纤纺化无锡有限公司，江苏 无锡 214192)

羊毛纤维具有天然吸湿透气、保暖、弹性、柔软等优良属性，在服用领域有着悠久的应用历史。羊毛纤维原料珍贵、加工流程长且工序复杂，产品价格普遍较高，主要用于高档西装、制服等产品[1]。近年来，随着市场需求的变化及生产技术的创新改进，羊毛产品正逐步向轻薄化、功能化方向发展，并且越来越多地应用在户外及运动服装领域[2]。但目前开发轻薄型羊毛面料依然面临着高支毛纱强力不够，上机编织时易断纱以及薄型面料强力不达标等问题[3-4]。

高强锦纶6短纤维强度高、耐磨性好，同时又兼具锦纶质轻柔软，吸湿性和回弹性优异的特点。将高强锦纶6短纤维与羊毛混纺，可提高羊毛纱的可纺支数及混纺纱线的强力，同时赋予薄型面料更高的强力。本文利用高强锦纶6短纤维与羊毛混纺，开发出强力、耐磨与舒适性能兼具的运动服面料，有助于促进高强锦纶6短纤维的下游产品开发、丰富羊毛类运动服面料的品种。

1 混纺针织面料的制备

本文选用本白防缩阳离子羊毛条、高强锦纶条、普通锦纶条以及涤纶条进行实验，羊毛条由浙江新澳纺织股份有限公司提供，高强锦纶6短纤维由恒天中纤纺化无锡有限公司生产。采用精纺工艺及环锭纺纺纱方式制备羊毛/高强锦纶6(70/30)、羊毛/涤纶(70/30)、羊毛/普通锦纶(70/30)共3种混纺纱线，其中羊毛/高强锦纶6混纺纱编织纬平针和单面珠地网眼(以下简称网眼)2种组织，羊毛/涤纶、羊毛/普通锦纶混纺纱编织纬平针组织并进行染整处理，共制备4种面料。

1.1 原料纤维性能

实验所用原料的主要规格与性能如表1所示。

表1 原料的主要规格与性能

由表1可知，高强锦纶6短纤维属于高强低伸型纤维，其单纤维断裂强度高达7.20 cN/dtex，较普通锦纶6纤维强度可提高约68%。

1.2 纱线的制备与性能

1.2.1 纺纱工艺流程

由于锦纶纤维质轻柔软且静电大，在纺纱过程中极易绕皮辊、罗拉，严重时会导致纱线断头，条干变差，因此毛条中要加入适量的抗静电剂并注意车间温湿度的控制，纺纱在浙江新澳纺织股份有限公司进行。具体纺纱工艺流程如下，

①复精梳工艺：混条(3道)→前针(2道)→精梳→后针(2道)→毛球；

②精纺工艺：混条→针梳(4道)→粗纱→细纱→蒸纱→络筒。

纱线规格：纱线线密度为单纱16.7 tex，捻向为Z捻，捻度为695捻/m。

1.2.2 纱线性能测试

纱线性能测试结果如表2所示。

表2 纱线性能测试结果

由表2可得，羊毛/高强锦纶6混纺纱在3批混纺纱中断裂强度最大，断裂伸长率最小，其断裂强度较羊毛/普通锦纶混纺纱可提高约11%，并且纱线的条干不匀率、毛羽指数和摩擦因数最小，具有较好的可编织性。

1.3 面料的制备与基本结构参数

实验用混纺针织面料采用单面大圆机编织，其编织与染整均在上海嘉麟杰纺织品股份有限公司进行。

1.3.1 设备参数

实验采用迈耶单面大圆机进行编织，机号为E28，筒径为762 mm，路数为48路，转速为15 r/min。

1.3.2 织物组织

在织物组织结构的选择上，考虑到运动服面料轻薄透气有弹性等特点，选取纬平针和网眼2种组织结构[5]，其中网眼组织由成圈横列和集圈横列交替编织、隔行交错集圈形成。

1.3.3 染整工序

染整工艺流程为：配缸→染色→脱水→烘干→圆筒开幅→定形→呢毯→打卷。

其中羊毛/涤纶混纺织物选用阳离子染料与毛用活性染料、羊毛/高强锦纶6与羊毛/普通锦纶混纺织物选用活性染料进行染色。由于圆机采用多路数成圈系统编织的特点，圆筒织物会发生纬斜，因此在开幅定形中采取斜开5%来缓解织物纬斜的现象。后整理定形中超喂30%，温度130 ℃，车速25～30 m/min。

1.3.4 面料基本结构参数

面料基本结构参数测试结果如表3所示。

表3 面料基本结构参数测试结果

2 面料性能测试与分析

对4组混纺面料的顶破强力、耐磨性、起毛起球性、刚柔性、热传递性、透气性、透湿性以及液态水分管理能力进行测试，面料的调湿与测试均在GB/T 6529—2008《纺织品 调湿和试验用标准大气》中所规定的标准大气条件下进行，面料性能测试结果如表4所示。

表4 面料性能测试结果

2.1 顶破强力

顶破强力参照GB/T 19976—2005《纺织品 顶破强力的测定 钢球法》，采用YG026MB-250多功能电子织物强力机进行测试。球形顶杆直径选择38 mm，试验速度300 mm/min，圆形试样直径为80 mm，每种面料测5次，结果取平均值。

根据GB/T 22853—2019《针织运动服》中规定运动服面料顶破强力需大于250 N，由表4可得，所有编织的面料均达到标准要求，其中羊毛/高强锦纶6纬平针面料的顶破强力最高，较羊毛/涤纶高约31%，羊毛/普通锦纶高约27%。羊毛/高强锦纶6网眼面料由于织物密度较纬平针面料小，故其顶破强力偏小。

2.2 耐磨性

耐磨性能参照GB/T 21196.3—2007《纺织品 马丁代尔法织物耐磨性的测定 第3部分：质量损失的测定》，采用YG401H马丁代尔仪进行测试。选择重锤9 kPa，60.5 mm李莎如曲线，转速47.5 r/min，圆形试样直径38 mm，设定摩擦转数为5 000转，进行终点质量损失测定，并计算出耐磨指数，耐磨指数越大，面料耐磨性能越好，计算公式见式(1)[6]：

A=n/Δm

(1)

式中：A为耐磨指数，次/mg；n为总摩擦次数；Δm为面料摩擦前后的质量损失，mg。

由表4可得，3块锦纶混纺面料的耐磨性都比涤纶混纺面料的耐磨性要好，这是因为锦纶纤维断裂伸长率和断裂比功大、弹性回复性能好，其耐磨性能在合成纤维中最优[7]，故锦纶及其混纺织物耐磨性能好，其中羊毛/高强锦纶6网眼面料由于厚度较厚，耐磨性最优。

2.3 起毛起球性

起毛起球性能参考GB/T 4802.2—2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第2部分： 改型马丁代尔法》，采用YG401H马丁代尔仪进行测试。圆形试样直径140 mm，选用负荷质量155 g，采取马丁代尔7 000转后进行终点评级判定其起毛起球程度。

由表4可知，羊毛/高强锦纶6纬平针面料抗起球性能最好，网眼面料最差，这是因为高强锦纶6属于高强低伸型纤维，其断裂伸长和断裂功较普通锦纶纤维小，纤维在纠缠成球后较易断裂脱落，故其抗起球性能较好，而网眼组织结构较纬平针组织松散，且线圈密度小，故其抗起球性较差。

2.4 刚柔性

织物的刚柔性主要由弯曲刚度来表示。弯曲刚度反映织物抵抗弯曲变形的能力，弯曲刚度越小织物的柔软性能越好，反之越硬挺[8]。本文实验采用KES多功能弯曲测试仪进行面料弯曲性能测试，得出面料的弯曲刚度B。试样大小100 mm×100 mm，纵横向各3块，采用试样纵、横向弯曲刚度的几何平均值来表示面料的总弯曲刚度，计算公式见式(2)：

(2)

式中：B0为织物的总弯曲刚度，(cN·cm2)/cm；BT为织物纵向弯曲刚度，(cN·cm2)/cm；BW为织物横向弯曲刚度，(cN·cm2)/cm。

纤维的初始模量是影响织物弯曲刚度的决定性因素，锦纶纤维的初始模量较涤纶小，与羊毛接近，故其织物柔软性能好。由表4可得，纬平针组织中，羊毛/高强锦纶6的弯曲刚度最小，面料最柔软，这是高强锦纶6纤维的初始模量和面料厚度最小的缘故。而网眼组织虽然线圈密度小，但其面料厚度大，导致其弯曲刚度大，面料较为硬挺。

2.5 热传递性

热传递性能参照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》，采用YG606E纺织品热阻测试仪进行测试。试样大小350 mm×350 mm，设置测试温度为35 ℃，预热时间30 min，测试时间30 min，每种面料测试3次。面料热传递性能测试结果如表5所示。

表5 面料热传递性能测试结果

针织物的保暖性与织物厚度和织物中静止空气的含量有关[9]，而静止空气的含量主要取决于织物组织结构。由表5可得，3批纬平针面料热阻值相差不大，而羊毛/高强锦纶6网眼面料，由于厚度较厚，且结构疏松，纱线之间孔隙大，静止空气含量多，故其热阻最大，面料保暖性最好。

2.6 透气性

透气性能参照GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》，采用YG461E透气性测试仪进行测试。试样面积20 cm2，试验压差100 Pa，每块面料测10次。

对于运动服面料来讲，当人体感觉舒适时，透气率应大于800 mm/s[10]。由表4可得，所编织面料的透气性均满足要求，其中羊毛/高强锦纶6网眼面料由于线圈密度小，孔隙多，故其透气性能最为优异。

2.7 透湿性

透湿性能参照GB/T 12704.1—2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》，采用YG601H电脑型织物透湿仪进行测试。试验温度38 ℃，相对湿度90%，圆形试样直径70 mm，每块面料测3次。

由表4可得，4块面料的透湿率均大于8 000 g/ (m2·d)，透湿性能优异，其中羊毛/高强锦纶6网眼面料虽然结构松散，孔隙多，但其面料厚度较大，水汽传递通道长，故其透湿率较低。

2.8 液态水分管理能力

面料的液态水分管理参照GB/T 21655.2—2019《纺织品 吸湿速干性的评定 第2部分：动态水分传递法》，采用SDLATLAS液态水分管理测试仪(MMT)进行测试，通过测量液体在织物三维空间中的整体动态表现，可以多指标综合评价织物的吸湿排汗能力。试样大小80 mm×80 mm，每块面料测试3次。

整体液态水分管理能力OMMC是综合表现面料对液态水吸湿排汗能力的指标，以面料渗透面的吸水速率、单向传递指数和渗透面的液态水扩散速率的加权值来表示[11]，OMMC值越大，面料吸湿排汗能力越好，由表4可得，羊毛/高强锦纶6纬平针面料的OMMC值最大，说明其综合吸湿排汗能力最优。

3 面料服用性能的模糊综合评价

由于面料的服用性能受多个因素的影响，因此本文采用模糊数学的方法对4块面料的服用性能进行多因素综合全面的评判。

3.1 确定因素集

考虑到本文开发的面料主要应用在运动服装领域，故选择顶破强力、弯曲刚度、热阻、透气性、透湿性以及整体液态水分管理能力这6项性能作为评价指标。

3.2 建立评价矩阵

由于各项指标的原始测试数据的单位以及评判标准不同，需要对测试数据进行标准化处理，通过式(3)(4)得到评价矩阵R=(rij)n×m，其中样本数n为4,评价指标m为6,当测试指标值越大，面料服用性能越好时，采用式(3)进行计算，反之，则采用式(4)进行计算[12]。

(3)

(4)

式中：rij为评价矩阵R中的元素；Xij为第i个试样，第j项指标的测试值；Ximax、Ximin分别是第i个试样测试指标的最大值、最小值。通过计算可得评价矩阵：

3.3 确定权重分配集

本文采用离差最大化法[13]来确定各项指标的权重系数，计算公式见式(5)。

(5)

经计算后可得各项指标权重系数矩阵：A=[0.176 1 0.186 7 0.162 1 0.160 4 0.157 0 0.157 8]

3.4 确定综合评判向量

根据综合评判结果可得，羊毛/高强锦纶6纬平针面料的评判值最高，为0.654 2，最适宜用作运动服面料，羊毛/高强锦纶6网眼面料次之，羊毛/涤纶纬平针面料的评判值最低。

4 结 论

本文开发出一组轻薄型羊毛/高强锦纶6混纺针织运动服面料，并对混纺纱线和面料的性能进行测试与分析，得出以下几点结论。

①通过将高强锦纶6短纤维与羊毛混纺，可有效提高混纺毛纱的断裂强度，达到12.55 cN/tex，提升可编织性能。

②所开发的2款轻薄型羊毛/高强锦纶6混纺面料与羊毛/涤纶、羊毛/普通锦纶混纺面料相比具有较好的顶破强力，且顶破强力均满足运动服面料标准的要求，其中羊毛/高强锦纶6纬平针面料的抗起球性能、柔软性以及综合吸湿排汗性能最优，羊毛/高强锦纶6网眼面料的耐磨性以及保暖性能最优。

③通过建立模糊评价模型，并采用离差最大化法确定权重系数，可以更加客观、准确地对4块面料的综合服用性能进行评价，其中羊毛/高强锦纶6纬平针面料的评判值最高，综合服用性能最佳，最适宜用作运动服面料。