羊毛針織運動面料的設計與開發

沈穎樂，李新彤，韓 浩，叢洪蓮，徐仲賢

(1.江南大學 針織技術研究中心，江蘇 無錫 214122；2.江蘇新泰針織有限責任公司，江蘇 常熟215500)

羊毛織物具有彈性好、保暖性好，吸濕、耐磨能力強，光澤柔和等諸多優點，在服用領域占據了不可替代的地位。 羊毛的透氣性優于化纖面料，它的細度只有頭發的五分之一，非常適合貼膚穿著。

目前大部分羊毛纖維應用于呢絨面料與羊毛衫等，兼具美觀與功能作用的羊毛針織運動面料開發已成為了人們的研究熱點。 王俊麗等[1]用純羊毛織造輕薄型面料，并針對在生產加工中易產生的尺寸不穩定、色花以及織物表面易產生起毛起球等問題，制定了一套完整的生產工藝和流程。 黃學水等[2]闡述了涼爽羊毛針織面料在編織設計中的要求和染整加工中各工序的條件、工藝要求。 金雪等[3]選用14.7tex(40S)羊毛、錦綸混紡紗(混紡比為80 ∶20)與4.44tex(40D)MS 舒彈絲的多組分原料交織編織添紗平針組織，在單面針織大圓機上開發新型羊毛加彈針織運動面料。 黃小云等[4]采用長絨棉和超細腈綸纖維與絲光羊毛進行混紡，設計開發了彈力絲光羊毛羅紋、絲光羊毛小空氣層面料。 劉小梅等[5]用16.7tex Z 捻防縮羊毛(羊毛直徑為18.9μm)、天絲、錦綸包芯紗(52 ∶35 ∶13)與2.2tex 低溫型氨綸交織編織全襯氨綸汗布，同時采用(4.4tex/34f)×2 錦綸66、10.0tex 防縮羊毛(羊毛直徑為15.5μm)與11.7tex 氨綸交織編織加氨綸斜紋面料。 孫鋒[6]用羊毛紗和細旦丙綸紗復合編織形成功能性羊毛復合針織面料，面料無刺癢感，熱濕舒適性好。

羊毛是一種技術含量很高的纖維，它不光只能用在粗糙的針織羊毛衫[7]。 細度大的羊毛纖維是一種多功能性的纖維，與皮膚接觸時不會有刺癢感。 羊毛能夠吸收濕氣，同時羊毛能夠吸收并鎖住汗水中的異味，讓汗味只在洗滌時釋放。 羊毛能夠應對身體的體溫變化，它的卷曲結構有助于控溫，在天氣寒冷的時候羊毛吸收濕氣，保持皮膚周圍為干燥的保暖空氣層，在天氣炎熱的時候羊毛纖維吸收汗氣，使人體能憑借自身的體溫調節系統冷卻體溫，保持皮膚附近干燥。 因此，可以將羊毛纖維加入運動服中，保持人體皮膚的干爽環境。

1 羊毛針織運動面料吸濕排汗原理

人體排汗會以兩種形式表現：一種是在靜坐或進行輕度活動時出少量汗液，并馬上在汗腺蒸發以汽態形式排出；另一種是人體大量出汗，汗液來不及蒸發，在皮膚上以液態汗液存在，排汗過程如圖1 所示[8]。 兩種形式的汗液排汗過程可以概括為：織物纖維捕捉到汽態汗液，通過纖維內的細孔和纖維間的空隙運輸到織物表面外，再揮發到外環境中去；液態汗液吸附到纖維內部的孔洞、溝槽以及纖維間隙等，再通過它們所生成的毛細效應擴散、蒸發成水汽揮發至外環境中。

圖1 有感出汗的濕傳導通道

綜上所述，汗液可經3 條傳遞途徑通過織物：一是汽態汗液產生凝結，并通過毛細效應擴散、蒸發成水汽揮發至外環境中；二是以水汽形態通過織物中孔洞擴散；三是液態汗液吸附到纖維內部，并通過毛細傳輸蒸發。 通過纖維毛細傳輸、擴散、蒸發的水汽，與織物所用的材料、纖維中的孔洞間隙大小以及吸濕性能有關。

在針織結構中通常會有兩種結構來實現加快水汽通過織物的傳遞速度：一個是網眼結構，另一個是雙層織物結構。 通過網眼的孔隙擴散水汽，如圖2 所示。

圖2 針織網眼組織

通過纖維的吸濕以及毛細管作用兩個機理的結合，就能得出雙層織物濕傳遞模型[9]，如圖3 所示。 雙面織物內層一般采用疏水性纖維，如滌綸、丙綸或經過特殊處理的這兩種長絲等，結構可以為蜂窩與網眼狀，織物內層與皮膚呈點接觸，以增加織物透氣性和舒適感；外層通常采用親水性纖維，就可以采用羊毛。 織物內層通過纖維毛細管芯吸效應將汗水向織物外層傳導并向環境蒸發，從而實現單向導濕。

圖3 雙層織物濕傳遞模型

2 羊毛針織運動面料設計

2.1 原料選擇

織物的熱濕舒適性與原料的選擇有很大關系，采用支數高、精紡、防縮的羊毛作為原材料是最好的選擇。 支數越高，纖維越細，在相同條件下織出來的織物越輕薄；纖維含氣量越小，面料熱阻越小，服裝穿著時熱傳遞快，人體不會感到悶熱。 羊毛細度選擇18.5μm 左右，長度76mm ～78mm，紗線支數60 公支左右即可，根據試織出來的刺癢感情況再調整紗線粗細；經過防縮處理的羊毛編織形成的面料，尺寸穩定性得到提高，能夠達到“機可洗”的要求。

天絲纖維的圓形截面和縱向良好的外觀可以使織物具有優良的手感和懸垂性，同時還具有較高的干濕強度[10]。 吸濕排汗纖維多為滌綸、錦綸、丙綸等化學纖維，比表面積較大，通過表面微孔或溝槽及異型截面，利用毛細管的芯吸效應，能夠快速吸收皮膚表面的汗水和濕氣，并借助特殊的織物結構傳導至織物外層并蒸發到環境中[11]。

2.2 結構設計

薄型面料在針織運動面料中占絕大部分，它的結構設計簡單或復雜，可以是如平針、添紗組織等的單面織物，或是兩面派結構的雙面織物，在設計中也可加入網眼結構以增大針織結構的空隙。

因為羊毛本身強力不高，若在雙面織物中前后都成圈則會損傷羊毛，十分考驗羊毛的品質，所以在結構設計中應避免。 若要編織薄型織物勢必要采用高機號織機，針距十分狹小，羊毛毛羽又多，會影響織針脫圈，造成破洞。 因此，羊毛在針筒上不易全出針。

2.3 后整理設計

織物的后整理很關鍵，后整理的品質會在很大程度上影響產品的檔次。 柔軟定形既可以改善織物的手感和彈性，也可以改善織物的縮水率。 呢毯定形可通過對第一次定形后的面料汽蒸加濕、預縮整燙，提高面料表面平整度，并能獲得所要求的幅寬。

羊毛織物的后整理較簡單，一般只需要落水等一些工序，但需要注意的是溫度不能太高，能確保羊毛不受損傷。

3 工藝實例

3.1 假毛圈布

假毛圈布通過織物反面較長的浮線形成毛圈，形成襯墊組織的效應，如圖4 所示。 通過假毛圈使服裝在穿著過程中，羊毛吸濕后不會緊貼在皮膚上，提高穿著舒適性[12]。

圖4 假毛圈布外觀

3.1.1 原料選擇

選用16.6tex 防縮羊毛19.3M/黑色尼龍(87/13)包芯紗、16.6texZ 捻防縮羊毛20.3M 與2.2tex氨綸。

3.1.2 設備參數

機器 邁耶西單面大圓機

機號 E24

筒徑 30 英寸

總針數 2260

給紗路數 72

3.1.3 織物組織

單數路全成圈，奇數路浮線，隔兩個集圈。

3.1.4 穿紗方式

1、3 路接16.6tex 防縮羊毛19.3M/黑色尼龍(87/13)包芯紗＋2.2tex 氨綸，2、3 路接16.6texZ 捻防縮羊毛20.3M。

3.1.5 織物參數

成品克重 121g/m2

成品門幅 145cm

3.2 雙層織物

根據雙層織物濕傳遞模型可開發出羊毛與丙綸的兩面派織物。 丙綸纖維不吸濕，能通過其纖維間隙的毛細效應，不斷把人體皮膚排出的液態汗液擴散、蒸發成水汽揮發至外層的羊毛纖維中，而羊毛纖維在外側的吸濕能加強丙綸的芯吸效應。 羊毛纖維與外環境接觸，能直接將汗汽擴散到空氣中去。

在針織大圓機上實現織物正面呈現羊毛紗、織物反面呈現丙綸長絲的途徑有兩種：(1)單面編織，即在單針筒針織大圓機上進行緯平針添紗編織[13]，如圖5 所示[14]。 (2)雙面編織，即在雙針筒圓機上采用滌蓋棉組織進行編織，將在第三個例子說明。

圖5 緯平針添紗織物效應圖

3.2.1 原料選擇

使用羊毛紗和丙綸長絲進行緯平針添紗編織，需注意：

(1)羊毛紗必須把丙綸長絲完全覆蓋住，主要是因為采用丙綸不染色的生產工藝，丙綸顯露出來會影響織物染色后的外觀效應。

(2)為了能成功搭建雙層織物吸濕排汗模型，織物反面也必須不能露出羊毛。 為了能達到以上要求，使羊毛紗能完全覆蓋丙綸長絲，羊毛紗的粗度應大于丙綸長絲。

根據已有的縫制T 恤等薄型貼身穿著的針織內衣工藝經驗，宜選用5.56tex/72f 的丙綸和7.78tex～8.90tex 精梳羊毛紗。

3.2.2 設備參數

機器 SGE2401A 型四針道單面大圓機

機號 E28

筒徑 30 英寸

總針數 2260

給紗路數 90

3.2.3 織物組織

選用緯平針添紗組織。

3.2.4 織物參數

成品橫密 66 縱行/5cm成品縱密 97 橫列/5cm成品克重 303g/m2

3.3 芝麻點兩面派織物

經過打樣實驗發現，羊毛面料無法采用經典的“滌蓋棉”組織，易造成多種的編織問題。 因此，對組織進行改進，使連接紗在針筒成圈，針筒半出針。

3.3.1 原料選擇

選用13.6tex 藏青羊毛與8.4tex/24f 滌綸。

3.3.2 設備參數

機器 RSDT-S 三功位電腦雙面提花機

機號 E32

筒徑 34 英寸

總針數 3408

給紗路數 72

3.3.3 織物組織

采用六路編織一個完全組織的“兩面派”組織，正反面連接紗選用滌綸。

3.3.4 編織圖

圖6 工藝編織圖

成品橫密 120 縱行/5cm

成品縱密 80 橫列/5cm

成品克重 189g/m2

成品門幅 158cm

3.3.7 打樣外觀

圖7 打樣正面外觀圖

圖8 打樣反面外觀圖

3.4 反面橫條兩面派織物

3.4.1 原料選擇

選用13.6tex 藏青羊毛、9.9tex 冰感紗(錦綸40%、棉30%、莫代爾30%)與8.4tex/24f 滌綸。

3.4.2 設備參數

機器 RSDT-S 三功位電腦雙面提花機

機號 E32

筒徑 34 英寸

總針數 3408

給紗路數 72

3.4.3 織物組織

采用八路編織一個完全組織的“兩面派”組織，正反面連接紗選用滌綸。

3.4.4 編織圖

3.3.5 穿紗方式

1、3、4、6 路接8.4tex/24f 滌綸，2、5 路接13.6tex 藏青羊毛。

3.3.6 織物參數

圖9 工藝編織圖

3.4.5 穿紗方式

1、2、4、5 路接8.4tex/24f 滌綸，3、7 路接9.9tex 冰感紗，6、8 路接13.6tex 藏青羊毛。

3.4.6 織物參數

成品橫密 120 縱行/5cm

成品縱密 70 橫列/5cm

成品克重 165g/m2

成品門幅 157cm

3.4.7 打樣外觀

圖10 打樣正面外觀圖

圖11 打樣反面外觀圖

4 羊毛針織運動面料發展方向

4.1 高支輕薄化

服裝的面料性能對穿著的舒適感影響很大，人們生活品質的提高也決定了面料要有所提升。 羊毛織物的高支輕薄化是毛精紡產品的發展方向[15]，輕薄毛織物具有手感細膩柔軟、光澤度好、重量輕、穿著舒適等優點，受到市場的歡迎。 輕薄毛織物開發趨向于可機洗、防縮、易護理等方向，生產具有舒適性、時尚性的高支輕薄毛織物。

高支輕薄毛織物需要用到比常規紗線更細的羊毛原料，與此同時相應的機器機號也要有所提升，這就需要改進原有的編織機構，如此才能編織出更輕薄的針織面料。 通過對織針的調整，圓緯機針筒上1 英寸內可達到44 針，由此織出來的面料克重能達到每平方米幾十克。

生產高支羊毛的工藝并不容易，目前全世界的產量十分有限，因此價格也比較昂貴，成本巨大。生產高支羊毛的一種方法是細化羊毛，它是將普通羊毛進行一定的處理，重新排列羊毛中的大分子結構，將纖維拉細拉長。 通過對細化羊毛的研究，劉建華[16]在細化羊毛上的加工技術已很成熟，目標達成產業化。

高支羊毛既可以純紡，也能與羊絨、真絲等混紡。 因為它經拉細拉長后的性能與羊絨接近，從而生產輕薄型面料，應用到高檔針織內衣等產品。

4.2 多功能化

4.2.1 阻燃功能

目前羊毛織物的阻燃功能主要是通過阻燃劑后整理實現，也有通過對羊毛纖維進行改性來改善羊毛織物的阻燃功能[17]。 例如賽車等運動項目十分重視防火工作，穿著具有阻燃功能的服裝是必然要求，這關系到運動員、工作人員以及觀眾的人身安全。 羊毛纖維內會吸收水分，其本身就不容易起火。 萬一起火，移離火源后的羊毛會因為燃燒后的炭化而停止火勢進一步的蔓延。

4.2.2 防污功能

不管是在室內還是戶外，服裝在運動過程中勢必會沾染上泥漬、油污等污跡，為清洗工作增加困難，而羊毛纖維天然具有的防污性能就能減輕這種煩惱。 污跡通常是摻入了水分會更易沾在衣物上，一定程度上減少水分的潤濕就能防污。 由于羊毛表面會附著天然油脂，要想潤濕羊毛纖維會較困難，即使是精練羊毛后去除了部分油脂[18]。 纖維上有靜電的話會粘附灰塵，而羊毛織物穿著時不易積聚靜電。

4.2.3 防紫外線功能

造成皮膚癌的原因有一點就是長期接受紫外線輻射。 在有陽光的好天氣中，更多的人們會選擇在戶外運動，皮膚會經常接受紫外輻射，穿著具有良好的防紫外線功能的運動服是保持健康的關鍵。羊毛天然就具有一定的防紫外線功效，服裝中加入羊毛可以降低人們患皮膚癌的風險[19]。

圖12 戶外運動服

4.2.4 防臭功能

人體在運動時會在皮膚表面產生排泄物，這是會發臭的主要原因，而羊毛纖維的化學組分能中和這些物質，能提高穿著時的生理舒適性，在防臭功能上比其它纖維具有明顯優勢。 羊毛還能夠吸收并鎖住汗水中的異味，讓汗味只在洗滌時釋放。