倪俊瑤，李煜斌，范 杰，肖 紅

(1.天津工業(yè)大學 紡織科學與工程學院，天津 300387；2.軍事科學院系統(tǒng)工程研究院 軍需工程技術(shù)研究所，北京 100010)

棉纖維主要成分為纖維素，化學分子式為(C6H10O5)n，n為葡萄糖基數(shù)目[1]。在其化學結(jié)構(gòu)式上，每個葡萄糖環(huán)上都存在3個自由羥基[2]。棉纖維是天然纖維，其回潮率高，吸濕性好，深受廣大消費者的喜愛[3]。當棉織物受到外力作用時，棉纖維中各分子鏈先后承受外力的作用而形變，分子基本結(jié)構(gòu)單元發(fā)生相對滑移[4]。大分子間的氫鍵會發(fā)生鍵的斷裂，并能在新的位置上重新形成新的氫鍵，當外力去除后，不易回復到原來的位置，宏觀上就表現(xiàn)成織物起皺[5]。這是棉織物服用性能的不足，通過抗皺整理可以有所改善[6]。但是通常情況下，抗皺整理使織物抗皺性提高的同時，也會大幅度降低織物的斷裂及撕破強力，而且對織物手感會有所破壞[7-9]。

聚對苯二甲酸乙二醇酯，即滌綸纖維，初始模量高，大分子上不含有親水基團，回潮率只有0.4%，具有抗皺、易洗快干等良好服用性能[10]。以滌綸長絲作骨架，將親膚性好的棉纖維包覆在外，制成棉/滌包芯紗，其可兼顧棉纖維的吸濕親膚性能和滌綸長絲的挺括和抗皺性能，是理想的職業(yè)裝面料用紗線。

本文以棉和萊賽爾纖維以及有“合成棉花”之稱的維綸纖維的純紡或混紡須條作為外包纖維，以滌綸長絲作為芯絲，制備了一系列包芯紗(后文簡稱“棉/滌包芯紗”)及其織物，研究不同滌綸含量、紗線線密度、芯絲線密度、不同干濕狀態(tài)下的織物的折痕回復性能，擬為該類織物的開發(fā)提供借鑒。

1 實驗部分

1.1 實驗樣品

紡制的紗線及規(guī)格如表1所示。共9種包芯紗，2種混紡紗。

采用表1紗線試制的織物參數(shù)如表2所示?？椢锏木o度太大或太小都不利于紗線之間的活動，從而不利于織物的折皺回復[11]。當織物緊度太大時，紗線之間摩擦力與束縛力會增加，且紗線間的切向滑動阻力增大，紗線不易作相對移動，織物的折皺不易回復[12]。本文試驗中，織物的經(jīng)、緯向密度和組織結(jié)構(gòu)等，均可根據(jù)一定組織結(jié)構(gòu)下常用織物緊度進行設計。

表1 紗線試樣規(guī)格參數(shù)表

表2 織物試樣規(guī)格參數(shù)表

1.2 實驗方法

按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復性的測定 回復角法》，在YG541L型數(shù)字式織物折皺彈性儀(萊州市電子儀器有限公司)上進行測試。

每塊樣品經(jīng)向與緯向各裁剪15塊T字形織物，試樣的形狀及尺寸見圖1。放在恒溫恒濕實驗室中，溫度(20±2)℃，相對濕度(65±3)%，風速不大于0.1 m/s，調(diào)濕24 h后作為織物干態(tài)下的測試樣品。制備織物濕態(tài)下的樣品步驟如下：將調(diào)濕過的織物樣品，放置在盛滿蒸餾水的玻璃杯中進行潤濕，水溫(20±2)℃，并用玻璃棒輕輕攪拌，確保充分潤濕，潤濕時間為10 min；取出潤濕好的實驗樣品，用紙吸去織物表面多余的水分后，以再附上一張紙巾無沾濕為準，作為濕態(tài)下的試樣。

圖1 試樣的形狀及尺寸

每個試樣測試15次取平均值，獲得織物在干態(tài)和濕態(tài)下的急彈性回復角和緩彈性回復角。

2 結(jié)果及分析

2.1 相同芯絲、不同棉/滌比例的影響

當滌綸芯絲線密度相同時，紡制不同棉滌比例的包芯紗，需采用不同比例的外包纖維和芯絲纖維，紡成不同線密度的紗線。采用相同線密度的滌綸長絲作為芯絲，紡制的不同棉滌比例的紗線作為經(jīng)紗和緯紗后織成的織物，其急彈性回復角和緩彈性回復角，如表3所示。此處及下文的織物彈性回復角均為經(jīng)向折痕回復角加緯向折痕回復角之和。

表3 相同芯絲、不同棉滌比例包芯紗織物回復角

可知，在相同的芯絲線密度下，隨著包芯紗的紗線變細，包芯紗織物中滌綸含量逐漸增加。當紗線線密度為16.3 tex×2時，棉/滌比例為68/32；當紗線線密度為14.7 tex×2時，棉/滌比例為64/36；當紗線線密度為9.8 tex×2時，棉/滌比例為52/48。

相應的，在相同芯絲線密度下，隨著滌綸芯絲含量提高，織物的急彈性回復角和緩彈性回復角均有所提高。滌綸長絲含量最低的1#織物，急彈性和緩彈性回復角均最低；對比2#織物和10#織物，后者的急彈性和緩彈性回復角均顯著高于前者。

可見，滌綸長絲作為芯絲，對含棉類織物的折痕回復性能改善顯著。

2.2 不同細度芯絲、相同棉/滌比例的影響

采用不同線密度的芯絲，紡成棉/滌比例50/50的紗線作為經(jīng)紗和緯紗，獲得的織物，其急彈性回復角和緩彈性回復角，如表4所示。6#織物和13#織物的棉/滌比例均為50/50，但是前者經(jīng)緯紗的芯絲線密度為3.5 tex，噴絲板孔數(shù)為24F，其芯絲中的單根滌綸絲線密度為1.46 dtex；后者經(jīng)緯紗的芯絲線密度為5.0 tex，噴絲板孔數(shù)為36F，其芯絲中的單絲線密度為1.39 dtex。2種織物的折痕回復角也如表4所示。其中，6#織物的急彈性回復角和緩彈性回復角均高于13#織物。這2種織物面密度相近，均為170 g/m2左右，但是6#織物的線密度為7.3 tex×2，相對較細，經(jīng)緯密度相對較大，由于包芯紗芯絲的單絲線密度略大，導致其折痕回復角較大。因此，包芯紗織物的芯絲單絲線密度對其折痕回復性能有一定影響。

表4 不同線密度芯絲、相同棉滌比例包芯紗織物回復角

2.3 芯絲成分差異的影響

采用相同細度、但添加了其他功能性母粒加工獲得的不同芯絲，紡成棉/滌比例50/50的紗作為經(jīng)紗和緯紗，獲得的織物，其急彈性回復角和緩彈性回復角，如表5所示。

表5 不同芯絲成分包芯紗織物回復角

表5示出，6#織物和8#織物都是由棉/滌比例為50/50，芯絲線密度為3.5 tex的7.3 tex×2棉滌包芯紗織造的2/1斜紋組織織物。雖然2類織物的芯絲種類都是滌綸長絲，但8#織物的芯絲為加入了二氧化鈦有消光和防透效果的長絲。紡絲過程中加入一定比例的消光劑，會導致長絲更加柔軟些。從表5的織物回復角測試結(jié)果可以看出，6#織物的急彈性回復角和緩彈性回復角均大于8#織物?？芍?，包芯紗織物的芯絲成分對其折痕回復性能也有影響。

2.4 外包纖維差異的影響

采用相同芯絲線密度的滌綸作為芯絲，紡成外包纖維不同的紗線作為經(jīng)紗和緯紗，獲得的織物，其急彈性回復角和緩彈性回復角，如表6所示。

表6 不同外包纖維成分包芯紗織物回復角

表6示出，2#織物的外包纖維為棉/維綸70/30，芯絲為5.0 tex的滌綸長絲，棉/滌比例為64/36的14.7 tex×2包芯紗；4#織物所采用的是外包纖維為棉/萊賽爾/維綸40/40/20，芯絲為5.0 tex滌綸長絲，棉/滌比例為64/36的14.7 tex×2包芯紗。其中，4#織物的折痕回復角略小于2#織物，但是差異并不顯著。雖然外包纖維有所不同，但是棉纖維和萊賽爾纖維其主體都是纖維素，而維綸纖維為聚乙烯縮甲醛分析結(jié)構(gòu)，屬于類棉纖維，三者的主鏈上都含有吸水性羥基，抗皺性能均不太好。

11#織物的外包纖維為100%棉，芯絲為5.0 tex滌綸長絲，棉/滌比例為52/48的9.8 tex×2包芯紗；而13#織物所采用的則是外包纖維為棉/萊賽爾/維綸60/20/20，芯絲為5.0 tex滌綸長絲，棉/滌比例為50/50的9.8 tex×2包芯紗。表6中結(jié)果顯示，13#織物的急彈性回復角和緩彈性回復角均高于11#織物。一方面，13#織物的滌綸芯絲含量略高于11#織物；另一方面，13#織物的外包纖維中萊賽爾纖維和維綸纖維的含量較高，如前所述，這2種纖維和棉纖維的親水性能基本類似，影響不大。

2.5 干態(tài)和濕態(tài)下折痕回復差異

在通常情況下及實際使用過程中，一般的考核是測織物在干態(tài)下的折痕回復性能，表征織物的抗皺性能。然而，在織物洗滌過程中，往往要接觸水；另一方面，由于滌綸回潮率低吸水性差，而棉纖維剛好相反，因此，比較濕態(tài)織物的折痕回復角以及2種狀態(tài)下的折痕回復角差異，可以進一步明確滌綸長絲對織物折痕回復性的顯著影響。

2.5.1 織物在干態(tài)和濕態(tài)下的折痕回復角

對干態(tài)和濕態(tài)下的包芯紗織物的折痕回復性分別進行測量，其急彈性回復角和緩彈性回復角，如表7所示。其中，差值百分比是指干態(tài)下的回復角和濕態(tài)下的回復角的差值與干態(tài)下的回復角的百分比。

表7 不同狀態(tài)下包芯紗織物回復角

從表7中可以看出，所有包芯紗樣品織物，其濕態(tài)下的急彈性折痕回復角和緩彈性折痕回復角，均顯著降低，差值百分比范圍在10%～30%之間變化，差異顯著。

同時，隨著滌綸芯絲含量比例提高，織物干濕2種狀態(tài)下的急彈性回復角的差異和緩彈性回復角的差異均有所減小。如滌綸芯絲質(zhì)量占比為50%的6#織物，急彈性回復角和緩彈性回復角的降低比例分別為12.12%和10.53%；而滌綸芯絲質(zhì)量占比為36%的2#織物，急彈性和緩彈性回復角的降低比例分別為21.56%和20.79%。顯然，在濕態(tài)條件下，棉含量越高，紗線外部棉纖維吸收水分越多，大分子鏈由于水分子的進入導致了氫鍵的斷裂并在新的位置上重新生成氫鍵，難以回復到原始狀態(tài)。紗線芯部的滌綸長絲幾乎不吸水，這充分說明了滌綸芯絲對棉包芯紗的折痕回復性能的影響。

2.5.2 白坯布在干態(tài)和濕態(tài)下的折痕回復角

對不同狀態(tài)下包芯紗白坯布織物的折痕回復性進行測量，其急彈性回復角和緩彈性回復角，如表8所示。

表8 不同狀態(tài)下包芯紗白坯布彈性回復角測試結(jié)果 (°)

以上這4種白坯布織物的芯絲中單絲線密度都在0.14 tex左右，從表8中可以看出，這些白坯布織物的急彈性回復角和緩彈性回復角在濕態(tài)下有明顯的增加。坯布沒有經(jīng)過煮煉漂處理，棉纖維表面含有蠟質(zhì)等成分，處于拒水狀態(tài)，和滌綸芯絲一樣，不吸水。因此，和印染布完全不同，白坯布在濕態(tài)下的急彈性和緩彈性回復角均大于干態(tài)下的回復角。而且，隨著樣品紗線中滌綸比例的提高，白坯布織物在干濕2種狀態(tài)下的急彈性回復角的差異和緩彈性回復角的差異均逐漸減小。

2.6 紡紗方式的影響

為了更好的探究紡紗方式不同對織物的折痕回復性能的影響，本文實驗還對不同狀態(tài)下，相同紗線線密度，相同棉/滌含量的混紡紗成品織物的折痕回復性進行了測量。并將測試結(jié)果與包芯紗織物的測試結(jié)果進行了對比，其急彈性回復角和緩彈性回復角，如表9所示。

表9 不同紡紗方式對織物回復角的影響

從表9可以看出，以不同紡紗方式紡制的織物，其干態(tài)下的急彈性回復角和緩彈性回復角，差異相差不大。從包芯紗織物與混紡紗織物回復角測試結(jié)果可以明顯看出，隨著紗線中滌綸含量的增加，織物的急彈性回復角和緩彈性回復角都有提高。

2.7 白坯布和印染布的差異

包芯紗織物白坯布與印染布的急彈性回復角和緩彈性回復角，如表10所示。

表10 包芯紗織物白坯布和印染布的回復角測試結(jié)果

通過以上對不同包芯紗白坯布與印染布的實驗，測試結(jié)果可以看出干態(tài)下，坯布的急彈性折痕回復角和緩彈性折痕回復角均小于對應的印染布的折痕回復角。染整加工大幅度提高了織物的折痕回復性能。

而從不同織物狀態(tài)的折痕回復角來看，白坯布在濕態(tài)條件下的急彈性折痕回復角和緩彈性折皺回復角都比其在干態(tài)下的折皺回復角大。

另外，從表10的實驗結(jié)果也可以看出，隨著紗線中滌綸比例的提高，白坯布與印染布在干濕狀態(tài)下的急彈性回復角的差異和緩彈性回復角的差異均逐漸減小。

3 結(jié) 論

本文通過試制了一系列包芯紗織物，對以滌綸作為芯絲的棉/滌包芯紗織物的抗皺性能進行了研究。通過對比這一系列織物的折痕回復角，得出如下結(jié)論：

①以滌綸長絲作為芯絲的包芯紗，對含棉類織物的折痕回復性能改善顯著。在相同的芯絲線密度下，隨著包芯紗線密度變小，包芯紗織物中滌綸含量逐漸增加。隨著滌綸芯絲比例的提高，織物的急彈性回復角和緩彈性回復角均逐漸增大，且當滌綸含量最高時，織物的急彈性回復角和緩彈性回復角達到最大，織物的折皺回復性最好。

②包芯紗織物中紗線的芯絲單絲線密度和芯絲成分、外包纖維等都會影響其折痕回復性能。在相同的棉/滌比例下，隨著包芯紗芯絲線密度的減小，包芯紗線密度變小，其織物的急彈性回復角和緩彈性回復角逐漸增大。本文試制樣品中，紗線芯絲成分和外包纖維(均為回潮率近似棉的纖維)對織物這一性能的影響相對較少。

③織物在干態(tài)和濕態(tài)下的折痕回復角差異較大。包芯紗織物隨著紗線中滌綸比例的提高，白坯布與印染布在干態(tài)、濕態(tài)下的急彈性回復角的差異和緩彈性回復角的差異均逐漸減小。說明以滌綸作為芯絲的包芯紗織物，對洗滌產(chǎn)生的折痕也有改善。

綜上所述，在不考慮化學整理劑的情況下，通過提高包芯紗中滌綸長絲比例，提高芯絲單絲線密度，有利于提高以棉作為外包纖維、滌綸作為芯絲的包芯紗織物的折痕回復性能。如果兼顧良好的包覆效果，則可以實現(xiàn)棉類織物外觀和觸感，而兼具滌綸織物的抗皺挺括性能。