锦纶66包芯纱牛仔面料开发

刘玉萌，童胜昊，张瑞云,3*，章小华，徐潇源，刘柳，张瑞寅，雷飞，付少举

(1.东华大学a.纺织学院 纺织面料技术教育部重点实验室;b. 纺织科技创新中心,上海 201620； 2.浙江金梭纺织有限公司，浙江 金华 321100；3.上海市纺织智能制造与工程一带一路 国际联合实验室，上海 201620；4.中国棉纺织行业协会，北京 100027)

近年来，牛仔面料向更加舒适、多功能性发展，新型弹力、多功能、轻薄等牛仔面料不断出现在人们的视野[1]中。弹力牛仔面料用纱主要采用氨纶、涤纶、T400(弹力复合纤维)、PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)等纤维，赋予牛仔面料较高的弹力[2]，目前锦纶66包芯纱还未出现在牛仔产品中。

朱秋凉[3]采用赛络纺氨纶包芯纱进行牛仔产品的开发，虽改善了纱线的强力和条干，但氨纶芯丝强力低，生产中易造成无芯纱，且弹力不易控制。朱洪英等[4]开发了圣麻/涤纶混纺弹力包芯纱，通过纺纱工艺的优化，有效提高了包芯纱弹力的均匀性，并减少了毛羽，但其包芯纱的强力较低，且条干均匀度较差。严伟[5]尝试不同预牵伸倍数纺制的天丝/氨纶包芯纱，采用最适宜预牵伸倍数时，成纱强力与伸长率均有所提升，但由于氨纶芯丝强力的局限，包芯纱强力较低。张瑞云等[6]前期选择最优的纱线捻度和氨纶丝预牵伸倍数，进行聚乳酸/氨纶弹力包芯纱的开发，其纱线的断裂伸长率较好，但断裂强力、条干和毛羽等不满足实际需求。唐琴[7]采用T400和氨纶双芯包芯纱作为纬纱，尝试开发舒适牛仔面料。李春谷等[8]在该产品上进行改进，外包纤维采用棉与雅赛尔混纺，产品不易变形，色彩鲜明，但对二者进行双芯包芯纱的开发，发现生产工艺复杂，成本高。

为弥补锦纶66包芯纱在牛仔产品上的空白，以及现有弹力包芯纱织制牛仔面料的性能缺陷，本文采用粘胶为外包纤维，锦纶66或氨纶为芯丝制成包芯纱为纬纱，使用剑杆织机使其与相同线密度的纯棉纱线进行交织，制成牛仔面料。对比发现采用锦纶66长丝不仅可以改善氨纶单丝的弹力不稳定和强力低的情况，而且生产工艺较双芯包芯纱简单。对该牛仔面料进行强力、耐磨性、弹性回复性、折皱回复性和弯曲性能等性能测试，与普通氨纶牛仔面料相比，发现锦纶66包芯纱牛仔面料的综合性能较好，其强力及柔软度更佳。以粘胶/锦纶66(3.33 tex/10 F)包芯纱织制面料比粘胶/锦纶66(3.33 tex/34 F)强力、弹性、柔软度更佳。同时，采用36.4 tex纱线所织制的面料的强力、弹性和折皱回复性更好，但28.0 tex纱线所织制的面料更柔软。

1 牛仔面料的织造工艺

1.1 织物规格及织造设备

根据企业经验及文献参考[7,9-10]，设计如表1所示的织物规格表，进行试织。采用具有定位停车和自动寻纬功能的剑杆织机，可有效减少所织布料的纬向疵点，改善织物质量[11]，织机具体型号为意达纺织机械(中国)有限公司的Itema R880HD。其中面料①、④所用锦纶66的1复丝含有10根单丝，面料②、⑤所用锦纶66的1复丝含有34根单丝，6种面料采用的织物组织均为五枚三飞经面缎纹。

表1 织物规格表Table 1 Fabric specifications

1.2 纱线的准备

相同线密度的纱线使用同一台织机，设置相同的织造工艺参数进行织造。由于经纱根数较多，所以在织造工序开始前要做好经纱的分组，以减轻整经时的难度，但要保证最后固定经纱时所有张力尽量一致。

1.3 穿综筘工序

在经纱一端固定后，自固定端将经纱一根根分开。经过蒸汽定捻，经纱基本不会回捻缠绕。纯棉纱穿综时，用12页综，其中边纱穿1、2页综，地纱穿3、4、5、6、7、8、9、10、11、12页综。在穿筘时36.4 tex的纱线，边纱每筘4入，地纱每筘3入；28.0 tex的纱线，边纱和地纱都为每筘5入。

1.4 后整理工序

织物经过简单的后整理工艺之后会变得柔软，呈现出相应的布面风格[12]。将6种面料进行如下后整理：

(1)烧毛：两正一反。

(2)水洗：经过8道水洗洗掉残留的碱，使生产出的面料为中性。

(3)拉斜：消除织物内应力，控制产品加工尺寸的稳定[13]。

(4)预缩：控制面料缩水率，主要是为了控制经向收缩率[9]。

2 织物测试方法

所测试样均需在标准环境(温度20 ℃±2 ℃，湿度65%±2%)调湿 24 h后，再进行测试。

测试所用设备分别为：YG571B型织物摩擦色牢度测试仪(温州百恩仪器有限公司)、YG(B)401T型马丁代尔耐磨仪(温州大荣纺仪有限公司)、YG(B)033B型数字式撕裂仪(温州大荣纺仪有限公司)、YG(B)026H-250型电子织物强力机(温州大荣纺仪有限公司)、YG026MB电子强力机(温州方圆仪器有限公司)、YG541E全自动激光织物折皱弹性测试仪(宁波纺织仪器厂)、LLY-01型电子硬挺度仪(莱州市电子仪器有限公司)。

2.1 色牢度和耐磨测试

(1)织物色牢度测试按照GB/T 29865—2013《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度 小面积法》标准[14]，沿与经纬向成45°角裁取布样，尺寸不小于50 mm×130 mm，取样应离布边至少10 cm[15]。

(2)耐磨测试按照GB/T 21196.2—2007《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定第2部分:试样破损的测定》标准[16]，圆形织物试样在一定的压力下，与标准磨料按Lissajou曲线的运动轨迹进行相互摩擦，导致试样破损，以试样破损的耐磨次数表示织物的耐磨性能[10]。

2.2 织物撕破和拉伸测试

撕破强度测试按照GB/T 3917.1—2009《纺织品 织物撕破性能 第1部分:冲击摆锤法撕破强力的测定》标准[17]，进行测试。

拉伸强力测试按照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)》标准[18]，进行测试。

2.3 织物弹性回复性能测试

织物弹性回复性能测试按照FZ/T 01034—2008《纺织的机织物拉伸弹性试验方法》标准[19]，实验条件：预加张力5 N，拉伸隔距100 mm，上升速度100 mm/min，下降速度100 mm/min，定伸长为5%，反复拉伸次数为5次，起始停顿1 min，负荷停顿1 min。

2.4 折皱回复性测试

织物折皱回复性测试按照GB/T 3819—1997《纺织品 织物折痕回复性的测定 回复角法》标准[20]，分别测试织物纬向的急弹性回复角和缓弹性回复角。将每个试样经纬向各5块，共10块，裁剪尺寸如图1所示[21]。本次折皱回复性的实验采用了面料的正面朝上放置，测试方法如图2所示。

图1 折皱回复试样Fig.1 Wrinkle recovery sample

图2 面料折皱测试方法Fig.2 Test method for fabric crease

2.5 织物的纬向弯曲性能

织物的纬向弯曲性能测试参照GB/T 18318.1—2009《纺织品 弯曲性能的测定 第一部分：斜面法》标准[22]，将每个试样纬向4块，裁剪成250 mm×25 mm，测试正反实验8次计算平均值[23]。

3 织物性能分析

3.1 织物规格实测

实测织物规格如表2所示。

表2 织物规格实测表Table 2 Fabric specification measurement table

比较面料①、②和③，36.4 tex经纬纱所织制的面料中实测芯丝为锦纶66的包芯纱织制的面料之间无明显的差异，面料③即纬纱种类为粘胶/氨纶(4.44 tex)的经密大于面料①和②。同样28.0 tex经纬纱所织制的面料④、⑤和⑥也具有类似的规律，面料⑥的经密大于面料④和⑤。由于粘胶/氨纶(4.44 tex)包芯纱纺纱时，氨纶芯丝进行预牵伸，所纺纱线弹性较大，导致以该纱线为纬纱的面料存在较大收缩，因此经纬纱细度相同时，纬纱为粘胶/氨纶(4.44 tex)所织制织物的经向密度、克重和厚度均较大。

3.2 色牢度和耐磨性测试结果分析

牛仔产品为了达到织物日常穿着的要求和实现各式各样的水洗风格，对其色牢度具有一定的要求。作为牛仔织物而言，经纱为色纱，纬纱为原色纱，色牢度主要由经纱来决定。因为织物的经纱均为纯棉纱，所以6种织物分别进行对比时，色牢度相差不大。经过马丁代尔耐磨测试，每种面料都进行了15 000次的摩擦试验，均未出现断纱的情况。由此可见本次开发的所有产品均达到牛仔面料的耐磨要求。

3.3 撕破与拉伸性能测试结果分析

由于经纱均为纯棉纱线，主要研究纬纱对织物强力的影响，所以主要对比织物的纬向撕破和拉伸强力，结果如图3所示。

图3 纬向撕破强力和拉伸强力柱状图Fig.3 Histogram of zonal tearing strength and tensile strength

对于撕破强力，面料③强力低于面料①和②，面料⑥的强力低于面料④和⑤，即纬纱细度相同时，芯丝为氨纶织物的纬向撕破强力均低于芯丝为锦纶66的织物。比较芯丝不同的锦纶66包芯纱织制面料的撕破强力，面料①撕破强力高于面料②，面料④撕破强力高于面料⑤，其原因在于以锦纶66(3.33 tex/10 F)为芯丝的包芯纱强力大于锦纶66(3.33 tex/34 F)，纬纱的强力差异影响织物的纬向撕破强力。拉伸强力有类似规律。

纬纱种类相同时，比较36.4 tex和28.0 tex粘胶包芯纱织物的撕破和拉伸强力，发现28.0 tex粘胶包芯纱织物的纬向撕破强力和拉伸强力较小。

3.4 弹性回复性能测试结果分析

将面料进行弹性回复性能的测试，由于产品为纬弹织物，主要测试织物的纬向弹性回复性能。试验定伸长5%，反复拉伸次数为5次条件下织物纬向弹性回复性能，结果如表3所示。

表3 织物纬向弹性回复性能测试结果Table 3 Test results of weft elastic recovery performance of fabric

根据表3，对于36.4 tex经纬纱织制的牛仔面料，其试验伸长和变形率从小到大排序为：面料①、面料③、面料②，即粘胶/氨纶(4.44 tex)所织制织物的试验伸长和变形率大于粘胶/锦纶66(3.33 tex/10 F)，小于粘胶/锦纶66(3.33 tex/34 F)；对于纬向弹性回复率，其从小到大排序为：面料②、面料③、面料①，即粘胶/氨纶(4.44 tex)所织制织物的纬向弹性回复率小于粘胶/锦纶66(3.33 tex/10 F)，大于粘胶/锦纶66(3.33 tex/34 F)。对于28.0 tex经纬纱织制的牛仔面料，其纬向弹性回复率从小到大排序为：面料⑤、面料⑥、面料④，与36.4 tex规律类似，但试验伸长和变形率从小到大排序为：面料④、面料⑤、面料⑥，即粘胶/氨纶(4.44 tex)所织制织物的弹性伸长和变形率最大。综合两种线密度经纬纱织制的牛仔面料，以粘胶/锦纶66为纬纱的织物弹性回复性能达到以粘胶/氨纶为纬纱的织物弹性回复水平，满足弹力牛仔面料的要求；同时，以锦纶66(3.33 tex/10 F)芯丝为纬纱的织物弹性回复性能比锦纶66(3.33 tex/34 F)芯丝更好。

相同纬纱种类，28.0 tex经纬纱织制的牛仔面料综合弹性伸长和变形率大于36.4 tex，且其综合弹性回复率小于36.4 tex，因此28.0 tex经纬纱织制的牛仔面料的弹性回复性能与36.4 tex相比较差。

综上所述，锦纶66包芯纱所织制牛仔产品的弹性回复性好于氨纶包芯纱，可用于弹性回复要求高的牛仔产品的开发。

3.5 折皱回复性测试结果分析

由于织造牛仔产品所采用的经纱均为纯棉纱，主要分析织物纬向的折皱回复角的测试结果。测试的结果如图4所示。

图4 织物折皱回复性柱形图Fig.4 Column diagram of fabric crease recovery

根据图4，对于36.4 tex经纬纱织制的牛仔面料，面料③折皱回复角大于①和②，即经纬纱细度相同时，纬纱为粘胶/氨纶(4.44 tex)的织物折皱回复角明显大于纬纱为粘胶/锦纶66(3.33 tex/10 F)和粘胶/锦纶66(3.33 tex/34 F)。对于28.0 tex经纬纱织制的牛仔面料，也存在类似规律，面料⑥折皱回复角大于④和⑤。因此，以氨纶为芯丝的面料，织物的纬向折皱回复率更好，但是以锦纶66为芯丝的面料缓弹性回复角与急弹性回复角之差更大，因此，该面料的缓弹性回复性较好。

比较芯丝不同的锦纶66包芯纱织制面料的折皱回复性，两者折皱回复角相差不大。同时，相同种类纬纱织制的牛仔面料，36.4 tex经纬纱所织制的牛仔面料折皱回复好于28.0 tex。

3.6 弯曲性能的测试结果分析

在LLY-01型电子硬挺度仪上测试织物纬向的弯曲长度,见表4。然后根据公式(1)、(2)计算织物的抗弯刚度[24]。

(1)

B=G×(0.5ls)>×3×10-5×9.8 ，

(2)

式中：lc为弯曲长度，cm；ls为试样滑出长度，cm；θ为斜面角，41.5°；B为抗弯刚度，cN·cm；G为织物平方米质量，g/m2。

表4 纬向弯曲性能测试结果Table 4 Test results of zonal bending performance

抗弯刚度越大，织物越硬挺，反之织物越柔软[24]。对于36.4 tex经纬纱织制的牛仔面料，面料③的抗弯刚度大于①和②，28.0 tex经纬纱织制的牛仔面料，也存在类似规律。因为粘胶/氨纶(4.44 tex)纱线弹力大，其织物收缩大，织物厚、手感硬，抗弯刚度较大。因此，面料③和⑥，即粘胶/氨纶(4.44 tex)为纬纱的织物柔软度不及粘胶/锦纶66包芯纱。

比较芯丝不同的锦纶66包芯纱织制面料的抗弯刚度，对于36.4 tex经纬纱织制的牛仔面料，抗弯刚度面料①小于面料②，即以粘胶/锦纶66(3.33 tex/10 F)包芯纱为纬纱的抗弯刚度小于粘胶/锦纶66(3.33 tex/34 F)，28 tex经纬纱织制的牛仔面料，也存在类似规律。因此，以粘胶/锦纶66(3.33 tex/10 F)包芯纱织制面料比粘胶/锦纶66(3.33 tex/34 F)更柔软。

纬纱种类相同时，纱线越粗，所织制的面料厚度越大、抗弯刚度越大、手感越硬。因此，采用36.4 tex经纬纱所织制的面料的抗弯刚度大于28.0 tex。锦纶66包芯纱所织制的牛仔面料相比于氨纶包芯纱更亲肤、舒适。

4 结论

锦纶66包芯纱所织制的面料，无论撕破强力和拉伸强力都具备一定优势。而且锦纶66包芯纱所织制的牛仔产品的弹性回复性达到了氨纶包芯纱所织制牛仔产品的水平，因此，锦纶66包芯纱能够用于牛仔面料的开发，可提供较大的力学性能和优良的弹性回复性。纬纱为粘胶/氨纶(4.44 tex)所织制织物的折皱回复率好于粘胶/锦纶66包芯纱，但其柔软度较差。

以粘胶/锦纶66(3.33 tex/10 F)包芯纱织制面料比粘胶/锦纶66(3.33 tex/34 F)强力更大、弹性回复性更好，且更柔软。同时，36.4 tex经纬纱所织制的面料的强力、折皱回复性好于28.0 tex，但28.0 tex经纬纱所织制的面料的变形大于36.4 tex，且更柔软。

本课题开发的锦纶66包芯纱牛仔面料，在各个方面均有一定的优势，可生产出高强、高弹性回复且柔软的高品质牛仔面料，性能优于常用氨纶包芯牛仔产品。