胡蝶飛 王琰 姚菊明 夏新興 張國(guó)慶 DANA Kremenakova JIRI Militky JAKUB Wiener 祝國(guó)成

摘要：為了探究紙紗/再生滌綸復(fù)合紗的可織性及其針織面料的綜合服用性，采用MACH2SIG全自動(dòng)電腦橫機(jī)將紙紗/再生滌綸（100/0、70/30、60/40）3種復(fù)合紗編織成緯平針織物，測(cè)試紙紗/再生滌綸復(fù)合紗的條干均勻度、力學(xué)性能以及針織物的熱阻、透氣性、透濕性、懸垂性、折皺彈性和力學(xué)性能。利用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)紙紗/再生滌綸織物的服用舒適性做出綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：隨再生滌綸含量比例增加，復(fù)合紗的條干均勻度下降，斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率提高；3種針織物經(jīng)模糊綜合評(píng)價(jià)所得的評(píng)判值分別為0.2942、0.3311和0.3737。依據(jù)最大隸屬度原則，紙紗/再生滌綸（60/40）織物的綜合服用性能最佳。

關(guān)鍵詞：紙紗；紙紗/再生滌綸復(fù)合紗；服用性；舒適性；模糊綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TS182

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2023）02-0152-07

紙紗是一種以植物纖維為主要原料，采用類似造紙工藝生產(chǎn)而成的新型環(huán)保紗線［1-2］。其加工流程簡(jiǎn)單且過(guò)程中沒(méi)有有害物質(zhì)排放，產(chǎn)品使用后既可自然生物降解又可回用于生產(chǎn)，具有吸濕透氣［3］、抗菌防臭［4］、不產(chǎn)生靜電［5］、天然環(huán)保［6］等優(yōu)點(diǎn)，可生產(chǎn)高檔T恤、抗菌襪等紡織產(chǎn)品，透氣性、吸汗性和速干性都要優(yōu)于棉織品［7］，符合現(xiàn)階段人們對(duì)紡織品綠色健康的要求。但由于100%純紙紗的強(qiáng)力低、柔韌性差，在面料生產(chǎn)過(guò)程中易出現(xiàn)編織時(shí)易斷紗［8-9］，造成其生產(chǎn)的面料強(qiáng)力差、生產(chǎn)難度大、技術(shù)含量高，因此紙紗在紡織品上的應(yīng)用范圍受限。再生滌綸長(zhǎng)絲性能優(yōu)異，綠色環(huán)保［10］，與紙紗復(fù)合，可以使織物具備更好的強(qiáng)力、彈性以及懸垂性。

Park等［11］以紙紗和滌綸、尼龍長(zhǎng)絲為原料，制備了不同紗支數(shù)和捻度的混合紗，并對(duì)混合紗的拉伸性能、表面形貌、均勻度和編織性能進(jìn)行測(cè)定，得出紙紗/尼龍（175/70、700捻/m）和紙紗/滌（175/75、600捻/m）的混紡紗具有低斷紗率和優(yōu)異的編織效果，其所得織物強(qiáng)力高，編織效果好。朱正鋒等［12］對(duì)紙紗、棉/紙紗復(fù)合紗線的力學(xué)性能以及紅外光譜進(jìn)行測(cè)試，得出在線密度相同時(shí)，紙紗斷裂伸長(zhǎng)率小于棉/紙紗復(fù)合紗線。孫理等［8］以豌豆淀粉為原料，制成CMPS用于紙紗的上漿，得出CMPS漿紗的拉伸性能顯著提高，斷裂增強(qiáng)率與耐磨增強(qiáng)率分別比使用羧甲基淀粉增加了14.15%和15.50%，紙紗織造時(shí)性能提升。由于紙紗及其紡織品的研究在國(guó)內(nèi)尚處于探索階段，服用舒適性相關(guān)研究較少，對(duì)紙紗織物相關(guān)性能的評(píng)價(jià)缺乏參考。本文以純紙/再生滌綸（100/0、70/30、60/40）3種紗線為原料制備成紙紗織物，對(duì)其服用性、舒適性能進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法，對(duì)3種紙紗面料的綜合服用性做出評(píng)價(jià)，為紙/再生滌綸復(fù)合織物在服裝紡織領(lǐng)域的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

原料的選擇：本試驗(yàn)采用紙紗/再生滌綸（100/0），紙紗/再生滌綸（70/30），紙紗/再生滌綸（60/40）3種紗線，由東莞市東城維維線帶加工廠提供。

紙紗/滌復(fù)合紗針織面料的制備：將紙/滌復(fù)合紗上蠟后以兩股紗線的方式一同喂入機(jī)號(hào)14針/英寸的MACH2SIG全自動(dòng)電腦橫機(jī)上編織緯平針織物，設(shè)置參數(shù)：度目40 G、織針200枚、編織速度0.6 m/s。將3種針織物按順序編號(hào)為1#、2#、3#。

將紙紗針織物按照GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》進(jìn)行調(diào)濕，溫濕度條件：溫度20℃，濕度65%RH，調(diào)濕時(shí)間48 h。

1.2測(cè)試方法

1.2.1紗線性能

細(xì)度：采用YG086C型縷紗測(cè)長(zhǎng)儀（寧波紡織儀器廠），按照GB/T 4743—2009《紡織品 卷裝紗 絞紗法線密度的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試長(zhǎng)度100 m，測(cè)試5次，取平均值。

毛羽、條干均勻度：采用USTERME6條干測(cè)試儀（瑞士烏斯特有限公司），按照GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗條條干不勻試驗(yàn)方法 第1部分：電容法》進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試速度400 m/min，測(cè)試長(zhǎng)度400 m，測(cè)試5次，取平均值。

強(qiáng)伸性：采用YG023B型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)（溫州方圓儀器有限公司），按照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（CRE法）》進(jìn)行測(cè)定。紙紗夾持距離500 mm，試驗(yàn)速度500 mm/min，預(yù)加張力0.2 cN/dtex，測(cè)試10次，取平均值。

1.2.2織物舒適性能

導(dǎo)熱性：采用YG606E紡織品熱阻測(cè)試儀（溫州方圓儀器有限公司），按照GB/T 11048—2018《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定（蒸發(fā)熱板法）》進(jìn)行測(cè)定。裁取500 mm×500 mm試樣，設(shè)置試驗(yàn)板、底板溫度為35℃，預(yù)熱時(shí)間、測(cè)試時(shí)間1200 s，測(cè)試3次，取平均值。

透氣性：采用YG461E透氣性測(cè)試儀（溫州方圓儀器有限公司），按照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。試樣面積20 cm2，試樣壓差200 Pa，測(cè)試10次，取平均值。

透濕性：采用YG601H-Ⅲ型電腦式織物透濕儀（寧波紡織儀器廠），按照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法》進(jìn)行測(cè)定。設(shè)置溫度38℃，濕度50%RH，轉(zhuǎn)速5 r/min。透濕率計(jì)算見(jiàn)式（1）。

WVT=（Δm-Δm′）A·T（1）

式中：WVT為透濕率，g/（m2·h） ；Δm為同一試驗(yàn)組合兩次稱量之差，g；Δm′為空白試樣的同一試驗(yàn)組合兩次稱量之差，g；A為有效試驗(yàn)面積（0.00283 m2）；T為試驗(yàn)時(shí)間，h。

1.2.3織物服用性能

懸垂性：采用XDP-1型懸垂性測(cè)試儀（溫州紡織儀器廠），按照GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。試樣尺寸：直徑240 mm，中心孔直徑4 mm，正反面各測(cè)試3次，取平均值。

折皺彈性：采用YG541E全自動(dòng)激光織物折皺彈性測(cè)試儀（寧波紡織儀器廠）。按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測(cè)定 回復(fù)角法》進(jìn)行測(cè)定。試樣尺寸：試樣回復(fù)翼尺寸：長(zhǎng)20 mm，寬15 mm，高40 mm，縱橫向各測(cè)試5次，取平均值。

拉伸斷裂強(qiáng)度：采用YG026T-Ⅱ電子織物強(qiáng)力機(jī)（寧波紡織儀器廠），按照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》進(jìn)行測(cè)定。設(shè)置隔距長(zhǎng)度100 mm，預(yù)加張力1 N，測(cè)試速度100 mm/min，測(cè)試5次，取平均值。

頂破強(qiáng)度：采用YG031電子織物氣動(dòng)頂破強(qiáng)力機(jī)（寧波紡織儀器廠），按照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測(cè)定 鋼球法》進(jìn)行測(cè)定。試樣尺寸：直徑80 mm，不同部位各測(cè)試5次，取平均值。

2結(jié)果與分析

2.1紙紗/再生滌綸復(fù)合紗特性

紗線形貌特征如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，紙紗/再生滌綸（100/0）復(fù)合紗縱向均勻，結(jié)構(gòu)緊密，成紗光潔；紙紗/再生滌綸復(fù)合紗縱向呈明顯螺旋線形式扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

3種紙紗結(jié)構(gòu)特性及力學(xué)性能主要參數(shù)在表1中給出。隨著復(fù)合紗中再生滌綸的含量逐漸增大，毛羽值和條干CV值以及斷裂強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率逐漸增大，紙紗/再生滌綸（70/30）、紙紗/再生滌綸（60/40）的斷裂強(qiáng)度相比于紙紗/再生滌綸（100/0）提高約77.9%、105.2%。這是由于在復(fù)合紗紡制的過(guò)程中，紙紗與再生滌綸長(zhǎng)絲以螺旋線形式互相包纏，而紙紗柔韌性差，復(fù)合時(shí)與再生滌綸無(wú)法緊密纏繞，導(dǎo)致復(fù)合紗條干不勻率提高；因?yàn)樵偕鷾炀]長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度和斷糧伸長(zhǎng)率優(yōu)于紙紗，拉伸過(guò)程中能承受較大的力，因此隨著再生滌綸含量的提高，紗線強(qiáng)力好。

2.2紙/滌復(fù)合紗針織面料結(jié)構(gòu)特性

利用紙紗/再生滌復(fù)合紗制備的針織物如圖2所示，紙紗/再生滌綸（100/0）織物明顯比復(fù)合紗織物稀松。3種紙紗織物主要參數(shù)如表2所示。3種紙紗織物橫密和縱密數(shù)值接近，面密度也相差不大。

2.3紙紗/再生滌綸復(fù)合紗針織面料舒適性能

3種紙紗織物的舒適性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。隨著再生滌綸含量的增加，熱阻減小，面料保暖性降低，透濕性和透氣性也下降，因此純紙紗織物相比于紙紗/再生滌綸復(fù)合紗織物的熱濕舒適性更佳。

2.4紙/滌復(fù)合紗針織面料服用性能

3種紙紗織物的折皺回復(fù)性測(cè)試結(jié)果如圖3所示。隨著再生滌綸含量的增加，紙紗/再生滌綸復(fù)合紗織物的折皺回復(fù)角逐漸增大，說(shuō)明紙紗/再生滌綸復(fù)合紗織物的抗折皺性能比純紙紗織物更佳。

3種紙紗織物的強(qiáng)伸性測(cè)試結(jié)果如表4所示。紙紗/再生滌綸復(fù)合紗織物的斷裂強(qiáng)力顯著高于純紙紗織物，斷裂伸長(zhǎng)率隨再生滌綸含量的增加整體呈上升趨勢(shì)。紙紗/再生滌綸（70/30）織物、紙紗/再生

滌綸（60/40）織物的縱向斷裂強(qiáng)力相比于紙紗/再生滌綸（100/0）織物提高約89.1%、71.7%；橫向斷裂強(qiáng)力提高約104.6%、117.1%。

3種紙紗織物的服用性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。隨著再生滌綸含量的增加，懸垂系數(shù)變小，因?yàn)樵偕鷾炀]絲的初始模量低于紙紗，所以再生滌綸含量越高織物懸垂性越好；再生滌綸含量增加，織物的斷裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力都有所升高。因此紙紗/再生滌綸復(fù)合紗織物相比于純紙紗織物的服用性更佳。

2.2模糊綜合評(píng)價(jià)

鑒于紙紗織物的服用舒適性受多種因素共同影響，結(jié)合測(cè)試結(jié)果可看出，再生滌綸含量不同，織物的導(dǎo)熱性、透濕性等舒適性下降，而懸垂性、拉伸性等服用性提升，采用單一指標(biāo)對(duì)紙紗織物的綜合服用舒適性評(píng)價(jià)不夠全面。因此本文通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)這一方法對(duì)織物的客觀服用舒適性做出綜合評(píng)價(jià)［13］，以便后續(xù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

2.2.1確定因素集

將織物的導(dǎo)熱性、透濕性、透氣性、懸垂性、折皺回復(fù)性、拉伸性能、頂破性能的性能指標(biāo)建立因素集U，U={U1， U2， U3， U4， U5， U6， U7， U8}={熱阻，透濕率，透氣量，懸垂系數(shù)，折皺回復(fù)角，橫向強(qiáng)力，縱向強(qiáng)力，頂破強(qiáng)力}。以3種紙紗織物的指標(biāo)測(cè)試結(jié)果作為評(píng)價(jià)對(duì)象，建立評(píng)判集V［14-15］，V={V1， V2， V3}={1#，2#，3#}。

2.2.2構(gòu)建模糊評(píng)價(jià)矩陣R

隸屬度r表示某一項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試值對(duì)于該項(xiàng)指標(biāo)值域內(nèi)的隸屬程度。計(jì)算過(guò)程中，測(cè)試數(shù)據(jù)分為兩種情況：性能指標(biāo)如導(dǎo)熱性、透濕性、透氣性、折皺回復(fù)性、斷裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力，測(cè)試值越大，織物服用性越好，采用式（2）進(jìn)行計(jì)算；反之，性能指標(biāo)如懸垂性，測(cè)試值越小，服用性越好，采用式（3）進(jìn)行計(jì)算［16］。

rij=Xij-XiminXimaX-Ximin（2）

rij=XimaX-XijXimaX-Ximin（3）

式中：rij為R中的元素，rij∈［0，1］；Xij為第j試樣，第i項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試值；Ximax為第i項(xiàng)指標(biāo)的最大值；Ximin為第i項(xiàng)指標(biāo)的最小值。

根據(jù)公式計(jì)算后得評(píng)價(jià)矩陣R：

R=熱阻透濕率透氣量懸垂系數(shù)折皺回復(fù)角縱向強(qiáng)力橫向強(qiáng)力頂破強(qiáng)力=

10.75000

10.16700

100.2309

00.07891

00.68961

010.8028

00.89311

00.88851

2.2.3確定權(quán)重系數(shù)集合

權(quán)重A表示某一因素在整體評(píng)價(jià)中的相對(duì)重要程度。本文中權(quán)重A分配反映熱傳遞性、透濕性、透氣性、懸垂性等性能對(duì)織物服用性的影響，影響越大，權(quán)重值越大，反之則越小。通過(guò)主觀賦權(quán)法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷和相關(guān)資料查閱，確定權(quán)重A。

A=熱阻（0.10）透濕率（0.20）透氣量（0.15）懸垂系數(shù)（0.10）折皺回復(fù)角（0.10）拉伸性能（0.15）

縱向強(qiáng)力（0.5）橫向強(qiáng)力（0.5） 頂破強(qiáng)力（0.20）

2.2.4綜合評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算

綜合評(píng)價(jià)向量采用式（4）進(jìn)行計(jì)算：

B=A·R=（b1，b2，…，bm）（4）

本文中拉伸性能主要包括縱向強(qiáng)力和橫向強(qiáng)力兩個(gè)指標(biāo)，屬于二級(jí)模糊評(píng)價(jià)問(wèn)題，因此計(jì)算時(shí)需先對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)做二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

B拉=A拉·R拉=（0.50.5）010.8028

00.89311=（00.94660.9014）

將B拉帶入R可得綜合評(píng)價(jià)矩陣R*：

R*=熱阻透濕率透氣量懸垂系數(shù)折皺回復(fù)角拉伸強(qiáng)力頂破強(qiáng)力=

10.75000

10.16700

100.2309

00.07891

00.68961

00.94660.9014

00.88851

將R*和A帶入式（4）進(jìn)行計(jì)算，得B*：

B*=A·R*=（0.100.200.150.100.100.150.20）

10.75000

10.16700

100.2309

00.07891

00.68961

00.94660.9014

00.88851=（0.45000.50490.5698）

對(duì)結(jié)果歸一化，B*i=B*i/（∑31B*i），得：

B*=A·R*=0.45001.52470.50491.52470.56981.5247=0.29420.33110.3737

2.2.5綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析

依據(jù)最大隸屬度原則，歸一化數(shù)值越大，織物的服用舒適性與期望值越接近，該性能越好。從計(jì)算結(jié)果中可以看出，3#紙紗/再生滌綸（60/40）織物的評(píng)價(jià)值最高，為0.3737，說(shuō)明其綜合服用舒適性能最佳；2#紙紗/再生滌綸（70/30）織物次之，為0.3311；1#紙紗/再生滌綸（100/0）織物綜合服用舒適性較前兩種織物相對(duì)最差。

3結(jié)論

本文以紙紗/再生滌綸（100/0、70/30、60/40）3種復(fù)合紗為原料測(cè)試其結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，并通過(guò)全自動(dòng)電腦橫機(jī)制備成針織面料，對(duì)其相關(guān)服用性、舒適性進(jìn)行測(cè)試，得出如下結(jié)論：

a） 再生滌綸比例越高，紗線條干均勻度下降，毛羽增多，斷裂強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率越高。紙紗/再生滌綸（70/30）、紙紗/再生滌綸（60/40）的斷裂強(qiáng)度相比于紙紗/再生滌綸（100/0）提高77.9%、105.2%。

b） 純紙紗織物的導(dǎo)熱、透濕透氣性好，穿著舒適性相比紙紗/再生滌綸紗織物更佳，但其懸垂性、拉伸強(qiáng)力以及頂破強(qiáng)力等相關(guān)服用性不如紙紗/再生滌綸織物。

c） 通過(guò)模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判法對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行全面客觀的評(píng)價(jià)，得出3種紙紗針織物的綜合服用性從好到次的順序依次為：3#、2#、1#。因此，從評(píng)價(jià)結(jié)果中可看出，紙紗/再生滌綸（60/40）織物的綜合服用性最佳。

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Properties of paper yarn/recycled polyester composite yarn and its knitted fabric

HU Diefei1a，1c， WANG Yan1a，2，1c， YAO Juming1b，1c，3， XIA Xinxing1a，

ZHANG Guoqing1b，1c， DANA Kremenakova4， JIRI Militky4， JAKUB Wiener4， ZHU Guocheng1a，1c

（1a.College of Textile Science and Engineering; 1b.School of Materials Science & Engineering， Zhejiang Sci-Tech University;

1c.Zhejiang-Czech Joint Laboratory of Advanced Fiber Materials， Hangzhou 310018， China;

2.Xiangshan Knitting Institute of Zhejiang Sci-Tech University， Xiangshan 315700， China;

3.School of Material Science and Chemical Engineering， Ningbo University， Ningbo 315201， China;

4.Faculty of Textile， Technical University of Liberec， 46117 Liberec， Czech Republic）

Abstract：

In order to actively respond to the climate change and environmental issues， the green and sustainable technology has been always concerned. The development of new bio-based fiber materials has also become one urgent task for China's textile industry in the new era of "green， technology and fashion". Owing to the environmentally friendly， simple processing， non-chemical pollution and recyclable characteristics， the paper yarn has been applied on the market and increasing dramatically， and the domestic demand for paper yarn has reached 80，000 to 100，000 tons/year， with a growth rate 25% year on year， showing promising development prospect. However， at present， the weaving strength of paper yarn is low and the production is difficult， and the paper yarn is only targeted at the high-end market. Little research is available for the paper yarn and textile in China， and there is a lack of reference for the evaluation of its related performance.

In order to overcome the problems of pure paper yarn such as low strength， high hardness and easy yarn breaking in the actual weaving process， three kinds of composite yarns made of paper yar/recycled polyester （100/0， 70/30， 60/40） were prepared， and the knitted fabric was also fabricated by MACH2SIG automatic computer flat knitting machine. Before knitting， the composite yarns were treated by wax for reducing their roughness and friction. The evenness and mechanical properties of composite yarns， the air permeability， moisture permeability， drapability， wrinkle elasticity， breaking strength and bursting strength of the knitted fabrics were tested. The test results were processed and analyzed by fuzzy comprehensive evaluation method， the weight coefficient and normalized value were calculated， and the comfort of paper yarn/recycled polyester composite yarn fabrics was evaluated objectively. The results show that the breaking strength and elongation of the composite yarn improve when the ratio of recycled polyester increases. The comprehensive wearability of the knitted fabric made from composite yarn with paper yarn/recycled polyester （60/40） is the best， and the knitted fabric made from paper yarn/recycled polyester （100/0） is the worst.

The paper yarn/recycled polyester composite yarn as a green and environment-friendly textile material has a broad and promising application in textile. This research work could provide a theoretical and technical guidance for application of the paper yarn and its textiles.

Keywords：

paper yarn; paper yarn/recycled polyester composite yarn; wearability; comfort; fuzzy comprehensive evaluation

收稿日期：20220901

網(wǎng)絡(luò)出版日期：20221207

作者簡(jiǎn)介：胡蝶飛（1997—），女，浙江紹興人，碩士研究生，主要從事紡織品材料與紡織品設(shè)計(jì)方面的研究。

通信作者：祝國(guó)成，E-mail：gchengzhu@zstu.edu.cn