棉低熔点氨纶包芯纱织物的保形性研究

2022-04-15聂卫娟郭明瑞高卫东

棉纺织技术 2022年4期

聂卫娟郭明瑞高卫东

（江南大学，江苏无锡，214122）

织物的保形性是指织物在使用过程中保持稳定形态的性能［1］。影响织物保形性的因素很多，包括纤维的几何形态、弹性、摩擦性能，纱线的结构，织物的几何结构和后处理等［2］。评价织物保形性的指标有抗皱性、悬垂性、起毛起球性及尺寸稳定性等［3］。棉氨纶包芯纱以氨纶长丝为芯纱、棉为外包纤维加捻纺制而成，兼具氨纶长丝的弹性和外包棉纤维的优良特性，其织物具有舒适、合体、透气、吸湿、美观等特性，应用广泛［4-5］。采用低熔点涤纶长丝、氨纶长丝、棉纤维纺制包芯纱，对织造的纬平针织物进行热处理，可以提高织物的抗起毛起球性和力学性能［6］。在氨纶包芯纱的外包纤维中混入低熔点的涤纶短纤维，热处理后可以提高包芯纱的强力，改善毛羽［7］。纬弹织物纬向富有弹性，贴身舒适，塑身美体，可用作牛仔裤、吊带、裙子等［8-9］。棉氨纶包芯纱纬弹平纹织物以棉氨纶包芯纱为纬纱、棉纱为经纱织造而成，氨纶丝的预牵伸倍数和纱线的捻系数均会影响织物的弹性、保形性等性能［10-12］。

本研究探讨氨纶丝牵伸倍数、包芯纱捻系数等参数以及织物热处理温度和热处理时间等对棉低熔点氨纶包芯纱织物保形性的影响，并与棉普通氨纶包芯纱织物、棉织物进行对比。其中，普通氨纶丝熔点在171 ℃左右，低熔点氨纶丝熔点在130 ℃左右。

1 试验方案

1.1 纱线

采用FA507B 型环锭纺细纱机。纬纱纺制工艺：以4.0 g/10 m 精梳棉粗纱、44.4 dtex 低熔点氨纶丝、44.4 dtex 普通氨纶丝为原料，纺制JC 19.4 tex 纱、JC 19.4 tex（普通氨纶44.4 dtex）包芯纱和JC 19.4 tex（低熔点氨纶44.4 dtex）包芯纱，共计7 种纱，分别为P-360-3.5、D-360-3.5、

C-360、D-360-3.0、D-360-4.0、D-330-3.5、D-390-3.5。其中，P 代表普通氨纶丝，D 代表低熔点氨纶丝，C 代表纯棉纱；例如：P-360-3.5 表示捻系数为360 的棉普通氨纶包芯纱，氨纶丝牵伸倍数3.5倍。总牵伸20.69 倍，后区牵伸1.19 倍。

经纱纺制工艺：以4.0 g/10 m 精梳棉粗纱纺制JC 14.6 tex 纱，捻系数360，总牵伸27.42 倍，后区牵伸1.19 倍。细纱机工艺参数：前罗拉隔距18 mm，后罗拉隔距45 mm，锭速12 000 r/min。所有单纱均为Z 捻。

1.2 织物

织前经纱准备。JC 14.6 tex 纱在HXJD-02型合股倍捻机上加工成S 捻JC 14.6 tex×2 股线，捻系数102。在GA392 型单纱浆纱机上对股线上浆，预烘温度120 ℃，烘房温度100 ℃，浆纱速度50 m/min。浆料为JD-011 酯化改性淀粉。采用GA193-600 型全自动单纱整经机，总经根数为1 224 根，整经长度14.4 m，整经幅宽45 cm，整经速度300 m/min。

在SGA598 型全自动剑杆织机上，以JC 14.6 tex×2 股线为经纱，分别以上述7 种纱为纬纱，织造7 种平纹织物，织物经密276 根/10 cm，纬密250 根/10 cm。

退浆。将织物放入2%氢氧化钠溶液中沸水煮炼10 min，流水清洗。

1.3 热处理

采用NHG-500 型黏合机对织物进行热处理。织物P-360-3.5 和D-360-3.5 分别在170 ℃、180 ℃、190 ℃下热处理20 s、40 s、60 s；织物C-360、D-360-3.0、D-360-4.0、D-330-3.5、D-390-3.5 分别在180 ℃下热处理40 s。

2 性能测试

2.1 低熔点氨纶丝表观形貌

从织物中抽出纱线，解捻后剥离出氨纶芯丝，使用VHX-5000 型超景深三维数码显微镜观察低熔点氨纶芯丝的表观形貌。

2.2 织物拉伸性能测试

使用HD026NS 型电子织物强力仪测试织物纬向断裂强力及断裂伸长率，每种织物纬向取5块试样，试样尺寸30 mm×200 mm（经向×纬向），预加张力2 N，隔距100 mm，速度100 mm/min，测试结果取平均值。

2.3 织物折皱回复性能测试

参照AATCC 66—2008《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。在每种织物的经纬向各取5 块试样，尺寸40 mm×15 mm，压力5 N，加压时间5 min，卸除压力5 min 后采集图片，测量折皱回复角，取5 次平均值。

3 测试结果与分析

3.1 氨纶丝表观形貌

通过对比不同阶段低熔点氨纶丝表面结构形态，分析氨纶丝形态变化原因。图1 为低熔点氨纶芯丝的表观形貌图。

图1 低熔点氨纶丝表观形貌

图1（a）所示为纺纱前氨纶丝，其表面光滑，呈伸直状；图1（b）所示为纱线中剥离出的氨纶丝，其表面仍然光滑，但经过牵伸后的氨纶丝直径略有减小；图1（c）所示为从织物中剥离出的氨纶丝，呈一定弯曲形态；图1（d）所示为经热处理后织物中剥离出的氨纶丝，同样呈一定弯曲形态，并且长丝表面黏有棉纤维，说明热处理可以使低熔点氨纶丝的表层熔化，与所接触的部分外包棉纤维黏结，进而使其包芯纱及织物性能发生改变。

3.2 织物折皱回复性

织物P-360-3.5 和D-360-3.5 在不同热处理工艺下的纬向折皱回复角测试结果如图2 所示。热处理前，织物P-360-3.5 和D-360-3.5 的纬向折皱回复角相近，分别是89.2°和91.5°；在热处理温度180 ℃以及热处理时间20 s 工艺下，棉低熔点氨纶包芯纱织物的纬向折皱回复角明显增大，且远大于棉普通氨纶包芯纱织物，这主要是因为低熔点氨纶丝具有皮芯结构，赋予了氨纶丝优良的低温热黏合性能，在较低温度、较短时间下可与外包棉纤维形成弹性联接点，从而增加织物的抗皱性，故织物D-360-3.5 在更低温度和更短时间热处理工艺下，折皱回复性能得到较大的提升。

织物P-360-3.5 和织物D-360-3.5 在不同热处理工艺下的经向折皱回复角如图3 所示。热处理后经向折皱回复角明显低于纬向，经向折皱回复角与热处理工艺变化规律与纬向基本一致。

图2 织物P-360-3.5 和D-360-3.5 的纬向折皱回复角

图3 织物P-360-3.5 和D-360-3.5 的经向折皱回复角

图4 为180 ℃、40 s 热处理条件下不同织物的折皱回复角，可以看出，芯丝的加入增加了织物的纬向折皱回复角。图5 为180 ℃、40 s 热处理条件下不同纱线捻系数织物折皱回复角，可以看出，纱线捻系数为360 时，织物的纬向折皱回复角最大，增大或减小纱线捻系数都会减小织物的折皱回复角。这是因为捻系数过小，纱线中纤维易滑脱，变形能不足；捻系数过大，易引起纤维的塑性变形，抗皱性变差。图6 为180 ℃、40 s 热处理条件下不同氨纶丝牵伸倍数织物折皱回复角，氨纶丝牵伸3.0 倍时织物纬向折皱回复角最大，继续增大芯丝牵伸倍数，折皱回复性变差。从图4～图6 可以看到，热处理工艺相同，其他变量改变时，织物的纬向折皱回复角大时，经向折皱回复角往往较小。

图4 不同织物折皱回复角

图5 不同纱线捻系数织物折皱回复角

图6 不同氨纶丝牵伸倍数织物折皱回复角

3.3 织物的拉伸性能

织物P-360-3.5 热处理前后的断裂强力及断裂伸长率测试结果如表1 所示。其中，未处理时织物断裂强力197.30 N，断裂伸长率40.77%。棉普通氨纶包芯纱织物经过热处理后，断裂强力均下降；随着热处理温度的升高和处理时间的延长，断裂强力损失逐渐增大。

织物D-360-3.5 热处理前后的断裂强力及断裂伸长率测试结果如表2 所示。其中，未处理时织物断裂强力203.27 N，断裂伸长率39.27%。织物D-360-3.5 在经过热处理后，与织物P-360-3.5 一样，断裂强力均会有不同程度下降。这是因为氨纶芯丝表面包覆棉纤维，热处理温度需要通过棉纤维施加到氨纶丝上，棉纤维有一定程度的损伤，强力降低。但是在温度180 ℃、时间40 s以及温度190 ℃、时间40 s 的热处理工艺下，织物的断裂强力仍保持织物原有强力；推断可能的原因是：低熔点氨纶丝皮层熔融与外包棉纤维形成良好的黏结，使外包棉纤维更加紧密地包覆芯纱，增加了织物的强力，弥补了棉纤维强力的损失。

表1 织物P-360-3.5 的强伸性能测试结果

表2 织物D-360-3.5 的强伸性能测试结果

热处理前，织物P-360-3.5 和织物D-360-3.5的断裂伸长率相近，分别为40.77%、39.27%。由表1 和表2 可以看出，热处理后，织物D-360-3.5 的断裂伸长率明显低于织物P-360-3.5 的，这是因为在同样的热处理工艺下，织物D-360-3.5中的低熔点氨纶芯丝皮层熔融与外包棉纤维形成黏结，纱线包覆更加紧密，黏结点固定了氨纶芯丝的位置，阻止了氨纶芯丝的弹性伸长，降低了织物的断裂伸长率。

图7 所示为棉低熔点氨纶包芯纱芯丝牵伸倍数与织物强伸性能关系。可以看出，芯丝牵伸倍数在3 倍～4 倍对织物的强伸性能影响不明显；随着芯丝牵伸倍数的增大，织物的断裂伸长率有一定下降。

图7 氨纶丝牵伸倍数与织物强伸性关系

图8 所示为棉低熔点氨纶包芯纱织物纱线捻系数与织物强伸性能关系。捻系数从330 增大至360 时织物断裂强力增大，断裂伸长率也略有增大，捻系数继续增大至390 时，织物断裂强力减小，同时断裂伸长率也减小。根据以往的织物拉伸断裂试验可知：在低于临界捻系数的一定范围内，增大纱线捻系数可以提高织物断裂强力，并达到一个峰值，而纱线接近临界捻系数时，织物断裂强力会明显下降。