錦綸66包芯紗牛仔面料開發

劉玉萌，童勝昊，張瑞云,3*，章小華，徐瀟源，劉柳，張瑞寅，雷飛，付少舉

(1.東華大學a.紡織學院 紡織面料技術教育部重點實驗室;b. 紡織科技創新中心,上海 201620； 2.浙江金梭紡織有限公司，浙江 金華 321100；3.上海市紡織智能制造與工程一帶一路 國際聯合實驗室，上海 201620；4.中國棉紡織行業協會，北京 100027)

近年來，牛仔面料向更加舒適、多功能性發展，新型彈力、多功能、輕薄等牛仔面料不斷出現在人們的視野[1]中。彈力牛仔面料用紗主要采用氨綸、滌綸、T400(彈力復合纖維)、PTT(聚對苯二甲酸丙二醇酯)等纖維，賦予牛仔面料較高的彈力[2]，目前錦綸66包芯紗還未出現在牛仔產品中。

朱秋涼[3]采用賽絡紡氨綸包芯紗進行牛仔產品的開發，雖改善了紗線的強力和條干，但氨綸芯絲強力低，生產中易造成無芯紗，且彈力不易控制。朱洪英等[4]開發了圣麻/滌綸混紡彈力包芯紗，通過紡紗工藝的優化，有效提高了包芯紗彈力的均勻性，并減少了毛羽，但其包芯紗的強力較低，且條干均勻度較差。嚴偉[5]嘗試不同預牽伸倍數紡制的天絲/氨綸包芯紗，采用最適宜預牽伸倍數時，成紗強力與伸長率均有所提升，但由于氨綸芯絲強力的局限，包芯紗強力較低。張瑞云等[6]前期選擇最優的紗線捻度和氨綸絲預牽伸倍數，進行聚乳酸/氨綸彈力包芯紗的開發，其紗線的斷裂伸長率較好，但斷裂強力、條干和毛羽等不滿足實際需求。唐琴[7]采用T400和氨綸雙芯包芯紗作為緯紗，嘗試開發舒適牛仔面料。李春谷等[8]在該產品上進行改進，外包纖維采用棉與雅賽爾混紡，產品不易變形，色彩鮮明，但對二者進行雙芯包芯紗的開發，發現生產工藝復雜，成本高。

為彌補錦綸66包芯紗在牛仔產品上的空白，以及現有彈力包芯紗織制牛仔面料的性能缺陷，本文采用粘膠為外包纖維，錦綸66或氨綸為芯絲制成包芯紗為緯紗，使用劍桿織機使其與相同線密度的純棉紗線進行交織，制成牛仔面料。對比發現采用錦綸66長絲不僅可以改善氨綸單絲的彈力不穩定和強力低的情況，而且生產工藝較雙芯包芯紗簡單。對該牛仔面料進行強力、耐磨性、彈性回復性、折皺回復性和彎曲性能等性能測試，與普通氨綸牛仔面料相比，發現錦綸66包芯紗牛仔面料的綜合性能較好，其強力及柔軟度更佳。以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗織制面料比粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)強力、彈性、柔軟度更佳。同時，采用36.4 tex紗線所織制的面料的強力、彈性和折皺回復性更好，但28.0 tex紗線所織制的面料更柔軟。

1 牛仔面料的織造工藝

1.1 織物規格及織造設備

根據企業經驗及文獻參考[7,9-10]，設計如表1所示的織物規格表，進行試織。采用具有定位停車和自動尋緯功能的劍桿織機，可有效減少所織布料的緯向疵點，改善織物質量[11]，織機具體型號為意達紡織機械(中國)有限公司的Itema R880HD。其中面料①、④所用錦綸66的1復絲含有10根單絲，面料②、⑤所用錦綸66的1復絲含有34根單絲，6種面料采用的織物組織均為五枚三飛經面緞紋。

表1 織物規格表Table 1 Fabric specifications

1.2 紗線的準備

相同線密度的紗線使用同一臺織機，設置相同的織造工藝參數進行織造。由于經紗根數較多，所以在織造工序開始前要做好經紗的分組，以減輕整經時的難度，但要保證最后固定經紗時所有張力盡量一致。

1.3 穿綜筘工序

在經紗一端固定后，自固定端將經紗一根根分開。經過蒸汽定捻，經紗基本不會回捻纏繞。純棉紗穿綜時，用12頁綜，其中邊紗穿1、2頁綜，地紗穿3、4、5、6、7、8、9、10、11、12頁綜。在穿筘時36.4 tex的紗線，邊紗每筘4入，地紗每筘3入；28.0 tex的紗線，邊紗和地紗都為每筘5入。

1.4 后整理工序

織物經過簡單的后整理工藝之后會變得柔軟，呈現出相應的布面風格[12]。將6種面料進行如下后整理：

(1)燒毛：兩正一反。

(2)水洗：經過8道水洗洗掉殘留的堿，使生產出的面料為中性。

(3)拉斜：消除織物內應力，控制產品加工尺寸的穩定[13]。

(4)預縮：控制面料縮水率，主要是為了控制經向收縮率[9]。

2 織物測試方法

所測試樣均需在標準環境(溫度20 ℃±2 ℃，濕度65%±2%)調濕 24 h后，再進行測試。

測試所用設備分別為：YG571B型織物摩擦色牢度測試儀(溫州百恩儀器有限公司)、YG(B)401T型馬丁代爾耐磨儀(溫州大榮紡儀有限公司)、YG(B)033B型數字式撕裂儀(溫州大榮紡儀有限公司)、YG(B)026H-250型電子織物強力機(溫州大榮紡儀有限公司)、YG026MB電子強力機(溫州方圓儀器有限公司)、YG541E全自動激光織物折皺彈性測試儀(寧波紡織儀器廠)、LLY-01型電子硬挺度儀(萊州市電子儀器有限公司)。

2.1 色牢度和耐磨測試

(1)織物色牢度測試按照GB/T 29865—2013《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度 小面積法》標準[14]，沿與經緯向成45°角裁取布樣，尺寸不小于50 mm×130 mm，取樣應離布邊至少10 cm[15]。

(2)耐磨測試按照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》標準[16]，圓形織物試樣在一定的壓力下，與標準磨料按Lissajou曲線的運動軌跡進行相互摩擦，導致試樣破損，以試樣破損的耐磨次數表示織物的耐磨性能[10]。

2.2 織物撕破和拉伸測試

撕破強度測試按照GB/T 3917.1—2009《紡織品 織物撕破性能 第1部分:沖擊擺錘法撕破強力的測定》標準[17]，進行測試。

拉伸強力測試按照GB/T 3923.1—2013 《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)》標準[18]，進行測試。

2.3 織物彈性回復性能測試

織物彈性回復性能測試按照FZ/T 01034—2008《紡織的機織物拉伸彈性試驗方法》標準[19]，實驗條件：預加張力5 N，拉伸隔距100 mm，上升速度100 mm/min，下降速度100 mm/min，定伸長為5%，反復拉伸次數為5次，起始停頓1 min，負荷停頓1 min。

2.4 折皺回復性測試

織物折皺回復性測試按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復性的測定 回復角法》標準[20]，分別測試織物緯向的急彈性回復角和緩彈性回復角。將每個試樣經緯向各5塊，共10塊，裁剪尺寸如圖1所示[21]。本次折皺回復性的實驗采用了面料的正面朝上放置，測試方法如圖2所示。

圖1 折皺回復試樣Fig.1 Wrinkle recovery sample

圖2 面料折皺測試方法Fig.2 Test method for fabric crease

2.5 織物的緯向彎曲性能

織物的緯向彎曲性能測試參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第一部分：斜面法》標準[22]，將每個試樣緯向4塊，裁剪成250 mm×25 mm，測試正反實驗8次計算平均值[23]。

3 織物性能分析

3.1 織物規格實測

實測織物規格如表2所示。

表2 織物規格實測表Table 2 Fabric specification measurement table

比較面料①、②和③，36.4 tex經緯紗所織制的面料中實測芯絲為錦綸66的包芯紗織制的面料之間無明顯的差異，面料③即緯紗種類為粘膠/氨綸(4.44 tex)的經密大于面料①和②。同樣28.0 tex經緯紗所織制的面料④、⑤和⑥也具有類似的規律，面料⑥的經密大于面料④和⑤。由于粘膠/氨綸(4.44 tex)包芯紗紡紗時，氨綸芯絲進行預牽伸，所紡紗線彈性較大，導致以該紗線為緯紗的面料存在較大收縮，因此經緯紗細度相同時，緯紗為粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的經向密度、克重和厚度均較大。

3.2 色牢度和耐磨性測試結果分析

牛仔產品為了達到織物日常穿著的要求和實現各式各樣的水洗風格，對其色牢度具有一定的要求。作為牛仔織物而言，經紗為色紗，緯紗為原色紗，色牢度主要由經紗來決定。因為織物的經紗均為純棉紗，所以6種織物分別進行對比時，色牢度相差不大。經過馬丁代爾耐磨測試，每種面料都進行了15 000次的摩擦試驗，均未出現斷紗的情況。由此可見本次開發的所有產品均達到牛仔面料的耐磨要求。

3.3 撕破與拉伸性能測試結果分析

由于經紗均為純棉紗線，主要研究緯紗對織物強力的影響，所以主要對比織物的緯向撕破和拉伸強力，結果如圖3所示。

圖3 緯向撕破強力和拉伸強力柱狀圖Fig.3 Histogram of zonal tearing strength and tensile strength

對于撕破強力，面料③強力低于面料①和②，面料⑥的強力低于面料④和⑤，即緯紗細度相同時，芯絲為氨綸織物的緯向撕破強力均低于芯絲為錦綸66的織物。比較芯絲不同的錦綸66包芯紗織制面料的撕破強力，面料①撕破強力高于面料②，面料④撕破強力高于面料⑤，其原因在于以錦綸66(3.33 tex/10 F)為芯絲的包芯紗強力大于錦綸66(3.33 tex/34 F)，緯紗的強力差異影響織物的緯向撕破強力。拉伸強力有類似規律。

緯紗種類相同時，比較36.4 tex和28.0 tex粘膠包芯紗織物的撕破和拉伸強力，發現28.0 tex粘膠包芯紗織物的緯向撕破強力和拉伸強力較小。

3.4 彈性回復性能測試結果分析

將面料進行彈性回復性能的測試，由于產品為緯彈織物，主要測試織物的緯向彈性回復性能。試驗定伸長5%，反復拉伸次數為5次條件下織物緯向彈性回復性能，結果如表3所示。

表3 織物緯向彈性回復性能測試結果Table 3 Test results of weft elastic recovery performance of fabric

根據表3，對于36.4 tex經緯紗織制的牛仔面料，其試驗伸長和變形率從小到大排序為：面料①、面料③、面料②，即粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的試驗伸長和變形率大于粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)，小于粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)；對于緯向彈性回復率，其從小到大排序為：面料②、面料③、面料①，即粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的緯向彈性回復率小于粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)，大于粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)。對于28.0 tex經緯紗織制的牛仔面料，其緯向彈性回復率從小到大排序為：面料⑤、面料⑥、面料④，與36.4 tex規律類似，但試驗伸長和變形率從小到大排序為：面料④、面料⑤、面料⑥，即粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的彈性伸長和變形率最大。綜合兩種線密度經緯紗織制的牛仔面料，以粘膠/錦綸66為緯紗的織物彈性回復性能達到以粘膠/氨綸為緯紗的織物彈性回復水平，滿足彈力牛仔面料的要求；同時，以錦綸66(3.33 tex/10 F)芯絲為緯紗的織物彈性回復性能比錦綸66(3.33 tex/34 F)芯絲更好。

相同緯紗種類，28.0 tex經緯紗織制的牛仔面料綜合彈性伸長和變形率大于36.4 tex，且其綜合彈性回復率小于36.4 tex，因此28.0 tex經緯紗織制的牛仔面料的彈性回復性能與36.4 tex相比較差。

綜上所述，錦綸66包芯紗所織制牛仔產品的彈性回復性好于氨綸包芯紗，可用于彈性回復要求高的牛仔產品的開發。

3.5 折皺回復性測試結果分析

由于織造牛仔產品所采用的經紗均為純棉紗，主要分析織物緯向的折皺回復角的測試結果。測試的結果如圖4所示。

圖4 織物折皺回復性柱形圖Fig.4 Column diagram of fabric crease recovery

根據圖4，對于36.4 tex經緯紗織制的牛仔面料，面料③折皺回復角大于①和②，即經緯紗細度相同時，緯紗為粘膠/氨綸(4.44 tex)的織物折皺回復角明顯大于緯紗為粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)和粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)。對于28.0 tex經緯紗織制的牛仔面料，也存在類似規律，面料⑥折皺回復角大于④和⑤。因此，以氨綸為芯絲的面料，織物的緯向折皺回復率更好，但是以錦綸66為芯絲的面料緩彈性回復角與急彈性回復角之差更大，因此，該面料的緩彈性回復性較好。

比較芯絲不同的錦綸66包芯紗織制面料的折皺回復性，兩者折皺回復角相差不大。同時，相同種類緯紗織制的牛仔面料，36.4 tex經緯紗所織制的牛仔面料折皺回復好于28.0 tex。

3.6 彎曲性能的測試結果分析

在LLY-01型電子硬挺度儀上測試織物緯向的彎曲長度,見表4。然后根據公式(1)、(2)計算織物的抗彎剛度[24]。

(1)

B=G×(0.5ls)>×3×10-5×9.8 ，

(2)

式中：lc為彎曲長度，cm；ls為試樣滑出長度，cm；θ為斜面角，41.5°；B為抗彎剛度，cN·cm；G為織物平方米質量，g/m2。

表4 緯向彎曲性能測試結果Table 4 Test results of zonal bending performance

抗彎剛度越大，織物越硬挺，反之織物越柔軟[24]。對于36.4 tex經緯紗織制的牛仔面料，面料③的抗彎剛度大于①和②，28.0 tex經緯紗織制的牛仔面料，也存在類似規律。因為粘膠/氨綸(4.44 tex)紗線彈力大，其織物收縮大，織物厚、手感硬，抗彎剛度較大。因此，面料③和⑥，即粘膠/氨綸(4.44 tex)為緯紗的織物柔軟度不及粘膠/錦綸66包芯紗。

比較芯絲不同的錦綸66包芯紗織制面料的抗彎剛度，對于36.4 tex經緯紗織制的牛仔面料，抗彎剛度面料①小于面料②，即以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗為緯紗的抗彎剛度小于粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)，28 tex經緯紗織制的牛仔面料，也存在類似規律。因此，以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗織制面料比粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)更柔軟。

緯紗種類相同時，紗線越粗，所織制的面料厚度越大、抗彎剛度越大、手感越硬。因此，采用36.4 tex經緯紗所織制的面料的抗彎剛度大于28.0 tex。錦綸66包芯紗所織制的牛仔面料相比于氨綸包芯紗更親膚、舒適。

4 結論

錦綸66包芯紗所織制的面料，無論撕破強力和拉伸強力都具備一定優勢。而且錦綸66包芯紗所織制的牛仔產品的彈性回復性達到了氨綸包芯紗所織制牛仔產品的水平，因此，錦綸66包芯紗能夠用于牛仔面料的開發，可提供較大的力學性能和優良的彈性回復性。緯紗為粘膠/氨綸(4.44 tex)所織制織物的折皺回復率好于粘膠/錦綸66包芯紗，但其柔軟度較差。

以粘膠/錦綸66(3.33 tex/10 F)包芯紗織制面料比粘膠/錦綸66(3.33 tex/34 F)強力更大、彈性回復性更好，且更柔軟。同時，36.4 tex經緯紗所織制的面料的強力、折皺回復性好于28.0 tex，但28.0 tex經緯紗所織制的面料的變形大于36.4 tex，且更柔軟。

本課題開發的錦綸66包芯紗牛仔面料，在各個方面均有一定的優勢，可生產出高強、高彈性回復且柔軟的高品質牛仔面料，性能優于常用氨綸包芯牛仔產品。