兩面效應經編牛仔面料結構設計及其風格評價

萬愛蘭， 繆旭紅， 蔣高明， 馬丕波， 陳 晴

(1. 江南大學 教育部針織技術工程研究中心， 江蘇 無錫 214122； 2. 生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122)

兩面效應經編牛仔面料結構設計及其風格評價

萬愛蘭1,2， 繆旭紅1,2， 蔣高明1,2， 馬丕波1,2， 陳 晴1,2

(1. 江南大學 教育部針織技術工程研究中心， 江蘇 無錫 214122； 2. 生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122)

針對靛藍紗色牢度不高、貼近皮膚穿著易沾色及吸濕后皮膚有潮濕悶熱感問題，同時為改善緯編牛仔面料尺寸穩定性差、線圈易脫散等缺點，以靛藍紗和本白棉紗、異形截面和圓形截面滌綸黑絲與氨綸為原料，在四梳經編機上通過結構設計開發兩面效應經編牛仔面料，使貼近皮膚的一面顯露滌綸，另外一面顯露棉紗。通過掃描電子顯微鏡對不同截面的滌綸表面進行表征，并對其拉伸性能進行比較；研究了面料的頂破性能、拉伸彈性回復性、吸濕速干性能，并利用PhabrOmeter織物風格儀對風格特征進行評價。結果表明：靛藍紗的強力高于本白棉紗，而毛羽指數降低了17.1%；異形截面滌綸顯著提高了經編牛仔織物的滴水擴散速率、芯吸高度、手感和折痕回復性。

經編牛仔； 兩面效應； 結構設計； 滴水擴散速率； 折痕回復性； 風格評價

牛仔面料已有150多年的歷史，在崇尚舒適、回歸自然的消費理念下，消費者希望面料外觀上具有傳統牛仔的風格，又要求其柔軟輕薄、舒適透氣、彈性及回復性好。常規的機織牛仔面料已難以滿足這些要求。隨著針織技術的快速發展，針織物的線圈結構為實現以上服用性能提供了可能。近年來出現了緯編針織牛仔布，但其較好的緯向延伸性卻難以適應服裝的尺寸穩定性要求。這就需要牛仔面料既具有傳統牛仔的風格和舒適性，而面料的尺寸穩定性和身骨要介于機織產品和緯編針織產品之間。

經編織物具有良好的內在特性和表面結構，脫散性小，豐滿堅牢，尺寸穩定性好，通過原料、組織結構和后整理可產生獨特的視覺和觸覺效應，或富有彈性、伸縮自如，或厚實挺括、靚麗隨意，或柔軟豐滿、具有皮革質地，因此更加適宜應用于男裝面料領域。但經編整經和織造對紗線的強伸性要求較高[1]，生產上常采用化學纖維。隨著人們回歸自然理念不斷加強，天然纖維備受推崇和青睞，近年來，棉纖維開始逐漸在經編內衣領域[2-3]使用，但是在經編外衣面料上的應用[4]仍較少。

將棉纖維用在直接接觸皮膚的貼身塑身內衣面料可吸汗、保溫、透氣，但棉纖維的強度不如滌綸、錦綸等化學纖維，在經編整經和織造過程中易因張力波動導致棉紗產生力學損傷[1]，并且棉紗有毛羽和棉結，在經編整經和生產中會因糾纏和團聚的毛羽或棉結堵塞分紗筘和導紗針從而引起斷紗，故棉紗在經編生產中除對強力有要求外，對毛羽[5]亦有較高要求，通常可采用集聚紡方式來降低棉紗毛羽[6]、提高強力。靛藍紗采用束染方式將靛藍染料上染到棉紗[7-9]，在棉紗表面獲得靛藍色，并在不同的成衣水洗過程中可呈現深、中、淺不同程度的藍色，為牛仔面料的一大特色。但靛藍紗色牢度不高[10]，在服用過程中，若靛藍紗貼皮膚穿著，易使皮膚沾色，且親水基的棉制品既能吸濕，也能保濕，棉纖維吸入汗水之后，一旦汗水飽和，其干燥速度緩慢，從濕潤狀態到水分平衡所需的時間長，使人體皮膚有潮濕的感覺。

為此，本文通過經編結構設計，將親水性的棉纖維和疏水性的聚酯纖維制成兩面織物，利用天然纖維吸濕性好的特性將汗液吸到織物表面(服用正面)，而靠近皮膚側(服用反面)則是異形截面達到導濕排汗的疏水性纖維使皮膚感覺干爽，并與氨綸進行交織，提高織物的穿著舒適性。本文利用經編結構設計開發了一種兩面效應的彈性經編牛仔面料，并研究了該面料的頂破性能、拉伸彈性回復性、吸濕速干性能和風格特征。此外，利用掃描電子顯微鏡對異形和圓形截面滌綸黑絲的形貌進行表征，以明晰其面料吸濕速干機制。

1 實驗部分

1.1材料

18.2 tex靛藍紗和18.2 tex本白棉紗，由常州紅昇染整有限公司提供，為更好地了解靛藍紗本身的物理性能和編織特性，用本白棉紗作為參考樣；83.3 dtex/72 f異形和圓形截面滌綸黑絲DTY，由日本東麗株式會社提供；44.4 dtex氨綸，由泰光化纖有限公司提供。靛藍紗和滌綸黑絲用GE118型整經機(常州第八紡織機械有限公司)進行整經，氨綸用GE568型氨綸整經機(射陽縣杰力紡織機械有限公司)進行整經，預牽伸率為80%。

1.2原料形態及性能表征

1.2.1滌綸表面形貌表征

將異形和圓形截面滌綸黑絲DTY經丙酮、無水乙醇除去表面油脂后干燥，在恒溫恒濕實驗室(溫度為(20±2)℃，相對濕度為(65±3)%)調濕24 h。鍍金后，運用掃描電子顯微鏡(SEM)在加速電壓為5 kV時觀察纖維的表面。

1.2.2滌綸黑絲DTY拉伸性能表征

根據GB/T 3916—1997《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》，用YG020B型電子單紗強力儀比較異形和圓形截面滌綸黑絲的拉伸性能。

1.2.3棉紗性能測試

根據FZ/T01086—2000《紡織品 紗線毛羽測定方法 投影計數法》，用YG172A型毛羽測試儀測定靛藍紗和本白棉紗毛羽指數；根據GB/T 3916—1997紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》，用YG020B型電子單紗強力儀測定靛藍紗和本白棉紗的拉伸性能。

以上實驗均在恒溫恒濕條件(溫度為(20±2)℃，相對濕度為(65±2)%)下先平衡24 h后進行，實驗結果取平均值。

1.3結構設計

采用特里科經編機生產的經編針織物其外觀效應取決于經編機的機號、梳櫛數、每把梳櫛的墊紗運動、穿經規律及所用紗線的類型、粗細和顏色等。正常情況下，經編針織物前梳GB1顯露在工藝正面(線圈面)和工藝反面(延展線面)，其他梳櫛按前后順序依次被前梳線圈和延展線夾在中間。為獲得反面為導濕排汗滌綸、正面為棉紗的服用針織物，采用滌綸和氨綸走成圈組織、棉紗走襯緯組織，在德國卡爾邁耶特里科經編機HKS4-EL上進行織造，機號為E28，機上牽拉密度為29橫列/cm，實際使用3把梳櫛，均滿穿。第1把梳櫛(GB1)穿滌綸黑絲DTY，第2把梳櫛(GB2)穿棉紗，第4把(GB4)梳櫛穿氨綸，墊紗組織為：GB1，2-3/2-1/1-0/1-2//；GB2，4-4/2-2/0-0/2-2//；GB4，1-0/1-2/2-3/2-1//。送經量分別為：GB1，1 420 mm/臘克；GB2，500 mm/臘克；GB4，900 mm/臘克。

該結構設計使GB1滌綸黑絲和GB4氨綸交織成圈形成織物的工藝正面，而GB2棉紗應被GB1和GB4夾持在中間層，但其墊紗組織為襯緯組織，且墊紗方向與GB1同向，則襯緯紗的轉向弧會閃避到成圈梳GB1的延展線表面，導致襯緯紗轉向弧顯露在織物的工藝反面，從而形成兩面效應。工藝正面貼近皮膚穿著作為服用反面，工藝反面顯露棉紗作為織物服用正面。

經定形后，織物的縱橫密分別為36橫列/cm、19.5縱行/cm。

1.4織物性能表征及風格客觀評價

1.4.1織物性能表征

采用HD026 N型多功能電子織物強力儀按照GB/T 19976—2005 《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》，測試織物的頂破性能。

采用YG0260C型電子織物強力機按照GB/T 3923.1—1997 《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法》測試拉伸回復性能，夾持長度為100 mm，拉伸速度為100 mm/min，試樣寬度為50 mm，定伸長率為100%，預加張力為1 N，反復1次，松弛等待60 s，張緊等待30 s，回程速度為50 mm/min。

按照GB/T 21196.2—2007 《紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測定 第2部分：試樣破損的測定》，測試織物的耐磨性能。

按照GB/T 21655.1—2008 《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》，測試面料的吸濕速干性能。貼近皮膚的服用反面為測試面。

1.4.2織物風格客觀評價

用PhabrOmeter織物風格儀[11-12]對經編牛仔面料進行手感風格客觀評價，并與普通滌綸黑絲的面料進行對比。測試時以服用反面接觸推桿。

以上實驗均在恒溫恒濕條件下(溫度為(20±2)℃，相對濕度為(65±2)%)先平衡24 h后進行，實驗結果按測試標準多次測試，加權后取平均值。

2 結果和討論

2.1纖維形態及紗線性能表征

2.1.1滌綸黑絲纖維表面形貌表征

83.3 dtex /72 f滌綸黑絲DTY及纖維的掃描電鏡照片見圖1、2。

圖1 異形截面滌綸黑絲DTY及纖維的掃描電鏡照片Fig.1 SEM images of black polyester DTY and filament with irregular cross-section. (a) Polyester DTY(×500); (b) Polyester filament (×2 500)

圖2 圓形截面滌綸黑絲DTY及纖維的掃描電鏡照片Fig.2 SEM images of black polyester DTY and filament with circle cross-section. (a) Polyester DTY (×500); (b) Polyester filament (×2 500)

對比圖1、2可見，與圓形截面滌綸相比，異形截面滌綸表面具有十字溝槽，可產生毛細現象，使汗水通過芯吸、擴散、傳輸等作用迅速遷移至織物表面，并散發，從而達到導濕快干。

2.1.2滌綸黑絲DTY拉伸性能表征

表1示出異形和圓形截面滌綸黑絲DTY的拉伸性能。異形截面滌綸的斷裂強力比圓形的下降10.9%，斷裂伸長率提高26.4%。

表1 滌綸黑絲DTY的拉伸性能Tab.1 Tensile properties of DTY of black polyester filament

2.1.3靛藍紗線與本白棉紗的性能比較

靛藍紗的拉伸性能及毛羽分別見表2、3。由表2可見，靛藍紗的斷裂強力比本白棉紗提高32%，斷裂伸長率下降2.5%。由表3可見，靛藍紗3 mm以上毛羽數總和為48.63個/m，比本白棉紗下降了17.1%。原因是靛藍紗經過束染后，靛藍染料上染在紗線表面，使表面毛羽貼伏紗體，從而使紗線強力提高[13]。

表2 靛藍紗與本白棉紗的拉伸性能Tab.2 Tensile properties of indigo yarns and gray cotton yarns

2.2織物性能表征及風格客觀評價

以靛藍紗和氨綸與異形截面滌綸黑絲DTY交織形成的兩面效應吸濕速干經編牛仔面料為1#試樣，與圓形截面滌綸黑絲DTY交織形成的面料為2#試樣；將本白棉紗與圓形截面滌綸黑絲DTY和氨綸交織形成的面料為3#試樣。

表3 靛藍紗與本白棉紗不同長度分布的平均毛羽數Tab.3 Average hairiness numbers at different length groups of indigo and gray cotton yarns 個/m

注：每種紗測試總長為400 m。

2.2.1織物物理性能表征

作為服用織物，尤其作為褲料，織物需要具有良好的頂破性能、彈性回復和耐磨性。兩面效應經編牛仔織物的頂破性能、彈性回復率、耐磨性測試結果見表4。由表可知，試樣1#頂破強力比2#提高6.6%，經向彈性回復率提高4.3%，緯向彈性回復率沒有明顯提升，耐磨次數提高57.9%。其原因是導濕排汗滌綸表面溝槽使其與靛藍紗及氨綸交織時紗線間抱合力增加，提高了織物的頂破強力和耐磨次數。試樣3#的頂破強力比1#和2#顯著降低，與本白棉紗染色后紗線強力[14]下降有關，彈性回復與耐磨次數與2#接近，未有顯著差異。

表4 兩面效應經編牛仔織物的性能Tab.4 Properties of various two-sided effect warp knitted denim fabrics

2.2.2織物吸濕速干性能

表5示出織物的吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、蒸發速率和透濕量表征結果。試樣1#的吸水率較好，但與試樣2#、3#相比沒有明顯提高。滴水擴散時間與織物表面性能有關，試樣1#的滴水擴散時間只有0.3 s，明顯優于試樣2#和3#(5.5 s)，充分反映溝槽表面的異形截面滌綸纖維發揮了作用。芯吸高度反映了水受重力作用遷移的能力，與紗線間孔隙和紗線本身結構有關，且經編織物的經向芯吸高度高于緯向，這是由于紗線沿經向編織，經向連續性有利于芯吸[15]。試樣1#中由于溝槽狀滌綸纖維的芯吸作用明顯，故其經向芯吸高度明顯高于試樣2#和3#。試樣1#的蒸發速率明顯比其他2個試樣快，且蒸發速率與滴水擴散時間呈負相關，這與其他研究者的結論一致[16]。透濕量與織物厚度、面密度及織物密度有關。從表5可見，3個試樣的透濕量沒有明顯差異。

2.2.3織物風格客觀評價

PhabrOmeter儀通過力傳感桿模擬人手指觸頂織物產生的感官性能評價，得到表6的各項量化數據來對兩面效應經編牛仔進行風格客觀評價。

兩面效應經編牛仔面料作為服用面料，需要具有一定的親膚性、折皺回復性、柔軟度和手感等。柔軟度小則織物柔軟，但太小則織物沒有骨架；結合剛韌度值，剛韌度太小則織物不夠硬挺，太大則織物顯得僵硬，穿著不舒服，然后再選適中的光滑度。懸垂系數值小，則織物懸垂性好。

由表6可知，與試樣2#和3#相比，試樣1#光滑、柔軟、懸垂性較好，剛韌度稍差，但折痕回復率好，相對手感值優異。

表5 兩面效應經編牛仔織物吸濕速干性能Tab.5 Moisture absorption of various two-sided effect warp knitted denim fabrics

表6 兩面效應經編牛仔的風格客觀評價Tab.6 Handle evaluation of various two-sided effect warp knitted denim fabrics

3 結 論

1)本文利用經編襯緯結構閃避墊紗作用設計兩面效應經編牛仔，貼近皮膚的一面為滌綸和氨綸交織；并采用十字溝槽的異形截面滌綸黑絲DTY，解決了靛藍紗貼膚沾色及棉紗吸濕后潮濕悶熱感的問題；利用氨綸彈性纖維賦予面料的彈性回復性，提高了服裝穿著舒適性。

2)通過對兩面效應經編牛仔的物理性能進行表征，得到彈性回復好、頂破強力高和折痕回復性好的織物。利用PhabrOmeter織物風格儀對兩面效應經編牛仔風格進行評價，異形截面滌綸黑絲DTY顯著提高了織物的滴水擴散速率、芯吸高度和手感，提高了織物親膚性和吸濕速干性。

3)整經和織造張力對棉紗的影響尚需進一步研究，以便為解決短纖紗經編生產關鍵技術提供有效的方法和措施。

FZXB

[1] 胡瑜, 繆旭紅. 經編織造過程對短纖紗力學性能的影響[J]. 紡織學報, 2016, 37(7): 55-60. HU Yu, MIAO Xuhong. Effect of warp knitting on mechanical properties of spun yarn[J]. Journal of Textile Research, 2016, 37(7): 55-60.

[2] 朱新卯，劉云霞. 氨棉經編內衣面料的開發[J]. 針織工業, 2007(1): 23-25. ZHU Xinmao, LIU Yunxia. Development of polyurethane/cotton warp knitted underwear fabrics[J]. Knitting Industries, 2007(1): 23-25.

[3] 王水，王敏其，關會成，等. 高支精梳棉經編無縫服裝的開發[J]. 針織工業, 2014(3): 1-3. WANG Shui, WANG Minqi, GUAN Huicheng, et al. Development of fine combed cotton warp knitted seamless garment[J]. Knitting Industries, 2014(3): 1-3.

[4] 夏風林,蔣高明, 張帥,等. 經編棉蓋絲面料生產工藝探討[J]. 針織工業, 2006(12): 11-13, 70. XIA Fenglin, JIANG Gaoming, ZHANG Shuai, et al. A research on the producing technology of the warp knitted fabric with cotton face and polyester back [J]. Knitting Industries, 2006(12): 11-13, 70.

[5] 陳靜靜. 高速經編機編織時棉紗毛羽的研究[D]. 無錫: 江南大學, 2006: 23-46. CHEN Jingjing. A research on the changes of the hairiness of cotton yarn duting the warp-knitting on the high-speed warp-knitting machine [D]. Wuxi: Jiangnan University, 2006: 23-46.

[6] 徐穎,蔣高明, 繆旭紅. 緊密紡高支棉紗的經編編織工藝探討[J]. 針織工業, 2008(6): 22-24. XU Ying, JIANG Gaoming, MIAO Xuhong. A research on the knitting technology of compact spun high count cotton yarn warp knitted fabrics[J]. Knitting Industries, 2008(6): 22-24.

[7] 忻浩忠,莊秋霖, 屠天民. 靛藍染色工藝對牛仔布經紗顏色的影響[J]. 紡織學報, 1999, 20(3): 149-152,139. XIN Haozhong, ZHUANG Qiulin, TU Tianmin. Effect of indigo dying on warp color of denim fabric[J]. Journal of Textile Research, 1999, 20(3): 149-152,139.

[8] ETTERS J N, HOU M. Equilibrium sorption isotherms of indigo on cotton denim yarn: effect of pH[J]. Textile Research Journal, 1991, 61(12): 773-776.

[9] ETTERS J N. Advances in indigo dyeing-implications for the dyer, apparel manufacturer and environment[J]. Textile Chemist and Colorist, 1995, 27(2): 17-22.

[10] XIN J H, CHONG C L, TU T. Colour variation in the dyeing of denim yarn with indigo[J]. Journal of the Society of Dyers and Colourists, 2000, 116(9): 260-265.

[11] 廖銀琳,羅勝利,張宇群，等. PhabrOmeter?織物評價系統簡介及其應用探討[J]. 中國纖檢, 2015(13): 84-86. LIAO Yinlin, LUO Shengli, ZHANG Yuqun, et al. The brief introduction and discussion of application of PhabrOmeter?fabric evaluation of hand system [J]. China Fiber Inspection, 2015(13): 84-86.

[12] 屠吉利, 劉今強. 基于PhabrOmeter的毛巾織物手感風格評價[J]. 紡織學報, 2013, 34(8): 48-51. TU Jili, LIU Jinqiang. Evaluation of hand for terry towels based on PhabrOmeter[J]. Journal of Textile Research, 2013, 34(8): 48-51.

[13] WANG X, HUANG W, HUANG X B. A study on the formation of yarn hairiness[J]. Journal of the Textile Institute, 1999, 90(4): 555-569.

[14] HWANG E K, LEE Y H, KIM H D. Dyeing, fastness, and deodorizing properties of cotton, silk, and wool fabrics dyed with gardenia, coffee sludge, Cassia tora. L., and pomegranate extracts[J]. Fibers and Polymers, 2008, 9(3): 334-340.

[15] MANSHAHIA M, DAS A. Thermophysiological comfort characteristics of plated knitted fabrics[J]. Journal of the Textile Institute, 2014, 105(5): 509-519.

[16] CHEN Q,TANG K P M, MA P B，et al. Evaluation of water absorption and transport properties of weft knitted polyester fabrics by spontaneous uptake water transport tester and conventional test methods[J]. Fibers and Polymers, 2016, 17(8): 1287-1295.

Structuredesignandhandleevaluationofwarpknitteddenimwithtwo-sidedeffect

WAN Ailan1,2, MIAO Xuhong1,2, JIANG Gaoming1,2, MA Pibo1,2, CHEN Qing1,2

(1.EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122，China； 2.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122，China)

The indigo yarns have lower color fastness, stain the skin easily and make the skin the humid feeling after moisture absorption, and the weft knitted denim is easy to ladder and has bad dimensional stability. To solve above problems, the warp knitted denim fabrics were designed with indigo and gray yarns, irregular and circle cross-section polyester black yarns, and spandex on Tricot of Karl Mayer with the four bars to let polyester close to the skin and cotton yarn appear in other side. The surface of different cross-section polyester was characterized by scanning electron microscope. The tensile properties of polyester, indigo and gray cotton yarns were tested. The bursting strength, tensile elastic resilience and moisture absorption properties were investigated. The handle of the fabric was evaluated by the PhabrOmeter.The results show that the hairiness index of indigo yarn has a reduction by 17.1% and the strength was higher compared with the gray cotton yarn. The water absorbency ratio, vertical wicking height, handle and wrinkle recovery of the warp knitted denim fabric with irregular cross-section polyester are improved notably.

warp knitted denim; two-sided effect; structure design; water absorbency ratio; wrinkle recovery rate; handle evaluation

TS 186.1

：A

10.13475/j.fzxb.20161101706

2016-11-07

：2017-02-15

江蘇省產學研聯合創新資金-前瞻性聯合研究項目(BY2015019-01，BY2016022-42)

萬愛蘭(1976—)，女，副教授，博士。主要研究方向為針織結構與性能。E-mail：ailan.wan@jiangnan.edu.cn。