包芯柔体纱棉织物性能分析及产品开发

姚海伟，王显方(， )

包芯柔体纱是采用空心锭花式捻线机生产的一种复合式花式纱线，采用涤纶长丝为芯纱，将纯棉精梳粗纱经牵伸后包覆在芯纱上，再通过空心锭子将水溶性维纶包缠在棉纱条外，制成溶性包芯柔体纱，然后进行机织加工，得到机织物，再将机织物进行退维处理，即得到了包芯柔体纱机织物[1]。

本文对包芯柔体纱织物各项性能指标进行综合性研究，并将其与传统纯棉机织物的性能进行了比较和分析，从而对该织物的服用性能进行评价，以求对此类产品的开发和应用有所帮助[2]。

1 纱线选择及织物设计

1.1 纱线选择

本实验使用的是由HN32-04花式捻线机生产的24.5 tex水溶性包芯复合纱，芯纱为75.9 tex涤纶，粗纱特数为450 tex，外包单根72.6 tex水溶性维纶长丝，其与纯棉精梳纱比较基本性能见表1：

表1 两种不同纱线性能指标

由表1可知，由维纶外包涤纶为芯纱的纯棉柔体纱在单纱断裂强力和条干均匀度上都优于普通纯棉纱线，能满足针织及机织加工的要求。

1.2 织物设计

采用上述包芯柔体纱做经纬纱在SGA598剑杆小样机加工，织物组织采用平纹组织，得到包芯柔体纱机织物坯布，并与普通棉织物的基本性能进行比较其结果见表2：

表2 织物的种类和规格

由表2可知，在相同的纱号下，包芯柔体纱机织物比普通棉织物厚度较厚，单位面积密度轻，纵向和横向密度小。

1.3 包芯柔体纱织物与普通棉织物外观差异

包芯柔体纱织物与普通棉织物的外观存在一定的差异，由图1和图2可以很清楚地看到普通有捻纱线在织物中为椭圆形或近似为圆形，而无捻纱在织物中呈扁平状，因此无捻织物与相同参数下的有捻织物相比，具有很大的覆盖系数，并且孔隙率较小。另外包芯柔体纱织物中的纤维在织物中平行排列，入射到织物上的光线发生了较弱的漫反射，因此感觉其光泽明亮[3]。

图1 普通棉织物外观

图2 包芯柔体纱织物外观

2 退维方法及工艺

2.1 实验方法

将上述一定重量包芯柔体纱机织物坯布洗净后自然晾干，在烘箱中充分干燥，称得干重为G1，然后在常温水中充分浸泡后，放置在一定的容器中加热，通过控制浴比、温度、时间等参数，达到既完全退维，又能保证产品质量。实验证明，当浴比在1∶30～40、时间40～50 min、温度达到90℃时，维纶基本完全退完。此时，我们将试样取出，在自来水下冲洗去掉表面的维纶浆液，烘干称重得其干重为G2，由此求出织物的退维率为P=(G1一G2)/G1×100%[4]。

2.2 实验仪器

烘箱、电子天平、台式洗衣机。

2.3 实验结果与分析

退维前织物重量为52.6 g，退维后重量为44.8 g，则退维率为14.85%。包芯柔体纱机织物中棉/维纶/涤纶的比例为80∶15∶5，考虑到织物在退维过程中也要去除一部分杂质，所以包芯柔体纱针织物的退维率接近15%，基本完全退维，此工艺比较合理[5]。

3 物理机械性能的测试

3.1 顶破强力测试

3.1.1实验方法

本实验按照GB/T3923.1.2中的有关规定，取5块直径为6 cm的试样，对织物进行预调湿后在恒温恒湿(温度为21℃，湿度为74%)条件下用YG026H多功能电子织物强力仪测试织物断裂强力和断裂伸长率[6]。

3.1.2实验仪器

YG026H多功能电子织物强力仪。

3.1.3实验结果与分析

在相同的试验条件下，分别对纯棉机织物和包芯柔体纱机织物进行试验，其结果见表3：

表3 织物强力测试结果

由表3可知，包芯柔体纱织物的断裂强力比普通棉织物断裂强力略低，但断裂伸长率明显高于普通棉织物。分析原因有一是由于包芯柔体纱没有捻度，虽然单纱强力高，但形成织物后耐撕裂强度差。二是由于包芯柔体纱的特殊复合结构，使得包芯纱的弹性好，故断裂伸长较普通棉织物高[7]。

3.2 压缩性能测试

3.2.1实验方法

采用KES-F压缩性能测定仪测试，每种样品测3块(尺寸为20 cm×20 cm)，取平均值。

3.2.2实验仪器

KES-F压缩性能测定仪。

3.2.3实验结果与分析

实验结果如表4所示。

表4 0.5 cN/cm2织物压缩性能测试结果

由表4可以看出，在相同的纱线号数和织物外形尺寸相同情况下，包芯柔体纱织物与普通棉织物在0.5 cN/cm2压力时的测试结果: 普通棉织物的厚度为1.52 mm，包芯柔体纱织物厚度为1.59 mm，即后者的厚度比前者的厚度高4%左右。通过KES-F压缩实验仪可测得两种织物的不同压缩功及压缩弹性，当压缩回弹性较大时表明织物的反弹性大，织物保持蓬松性的能力强，由表4可见包芯柔体纱织物有较强保持蓬松性的能力[8]。

3.3 耐磨性能测试

3.3.1实验方法

依据GB/T4802.2—2008标准，在规定的压力下，圆形试样以李莎茹(Lissajous)图形的轨迹与相同的磨料织物进行摩擦，经规定的摩擦阶段后，采用视觉描述的方法评定试样的起毛或起球等级。

3.3.2实验仪器

YG401C织物平磨仪。

3.3.3实验结果与分析

实验结果如表5所示。

由表5可知，包芯柔体纱织物的平面耐磨性能比普通棉织物好。原因是由于包芯柔体纱织物的覆盖系数比相同条件下的普通棉织物大，包芯柔体纱没有捻度，纤维呈平行状态，织物柔软不易起毛[9]。

表5 织物耐磨性能测试结果

4 服用性能的测试

4.1 保暖性测试

4.1.1实验方法

按GB/T11048—2008标准测定织物的保暖性。试样尺寸为30 cm×30 cm，两种样品测3块，取平均值。

4.1.2实验仪器

YG606E型织物保温性实验仪。

4.1.3实验结果与分析

实验结果如表6所示。

表6 织物保暖性测试结果

由表6可以看出，包芯柔体纱织物的保暖性优于普通棉织物的保暖性。原因是由于包芯柔体纱织物内部纱线以及纤维间的空隙增加，织物的蓬松性较高，容纳的静止空气增多，织物热量传递变慢[10]。

4.2 透气性测试

4.2.1实验方法

依据国标GB/T5453一1997织物透气性测试方法，在YG461H织物透气量仪上测试，实验压差15 mmH2O。选用10号孔径，以透气量(L/m2/s)为评价标准。

4.2.2实验仪器

YG46lH数字式织物透气性仪。

4.2.3实验结果与分析

实验结果如表7所示。

表7 织物透气性测试结果

从实验数据可知，包芯柔体纱织物比普通棉织物的透气性明显大很多。主要原因是包芯柔体纱织物纱线内的中空度增加，蓬松性提高，气流进出的通道变宽，因此透气性较大。

4.3 吸湿快干性测试

4.3.1实验方法[11]

将两种测定织物在自来水中浸透30 min，取出后自然悬挂，当织物底端两滴水滴下间隔在1 min以上时开始计时称重，此重量作为织物的饱和含水湿重，分别计算两种织物此时的饱和含水率，之后每隔15 min称重一次，并分别计算其当时的实际含水率，直至织物的质量恒定为止，即试样达到初始重量为止(浸水前室温重量)。分别计算织物的含水率=(织物湿重一织物原重)/织物原重×100%。

4.3.2实验仪器

电子天平、秒表。

4.3.3实验结果与分析

表8为普通棉织物和包芯柔体纱织物吸湿快干性的比较，表9为织物含水率随时间的变化情况。

表8 织物吸湿快干性测试结果

表9 织物含水率随时间的变化情况

织物的吸水主要表现在纱与纱间的吸水，单纤维间的吸水，以及纤维内部吸水。包芯柔体纱织物纤维间的空隙大，有较大的容水空间，吸水速度快，因此单位面积的吸水量多，含水率高，且干燥时间短。普通棉织物的结构紧密，容水空间小，与大气不易于交换，而造成其含水率最低，干燥所需时间长。由表8可知，包芯柔体纱织物的饱和含水率比普通棉织物多41%左右。

由表9可绘出织物的含水率与干燥时间的关系曲线，如图3所示。

图3将两种织物的吸湿速干性进行了比较。水分在织物中的传递一方面是由于织物中纤维对水分子的吸收，使水分通过纤维内部扩散而到达织物的另一面，向大气散逸；另一部分则通过织物中纤维与纤维之间，纱线与纱线之间的通道或空隙，包括毛细管作用向大气散逸。包芯柔体纱织物因为纱线内部纤维间隙增大增多，水分子渗出纤维更容易，与大气更易于交换，因此干燥时间短[12]。

图3 织物含水率与干燥时间的关系曲线

4.4 悬垂性测试

4.4.1实验方法

依据FZ/T01045—1996国家标准，每种试样剪取圆形3块，直径为240 mm，然后在每块试样的圆心上剪一个直径为4 mm的定位孔。在标准大气下进行调湿24 h，将一定面积的圆形试样放在一定直径的小圆盘上，织物依靠自重沿小圆盘周围下垂，呈均匀折叠状，小圆盘上方用平行光照在试样上，可得一水平投影，用以测量织物的悬垂系数。每种试样测3块，取平均值。

4.4.2实验仪器

YG811E织物悬垂性测试仪。

4.4.3实验结果与分析。

实验结果见表10。

表10 织物悬垂性测试结果

从实验数据可知，包芯柔体纱织物比普通棉织物的静态悬垂系数略低。这是由于包芯柔体纱织物的总密度和厚度比普通棉织物要大，另外在水溶性维纶溶解时，由于不能彻底洗净，从而使织物变得更加紧密，悬垂性较差。但考虑到包芯柔体纱织物主要用于生产内衣、毛巾等，它们对织物悬垂性的要求不高，所以包芯柔体纱织物的悬垂性基本符合要求。

4.5 刚柔性测试

4.5.1实验方法

在处理前后的织物上各剪取长为20 cm，宽为20 cm的试样各一块，在标准条件下平衡24 h后，在KES—F弯曲性能测定仪测试，待仪器画出弯曲循环曲线后，按公式计算出弯曲刚度。

4.5.2实验仪器

KES-F弯曲性能测定仪。

4.5.3实验结果与分析

实验结果如表11所示。

表11 织物弯曲刚度测试结果

从表11中我们可以看出，包芯柔体纱织物的纵、横向弯曲刚度都小于普通棉织物的弯曲刚度。这是因为包芯柔体纱没有捻度，纱线结构松弛、蓬松，有利于获得手感柔软的织物，纬向抗弯刚度低，更有利于形成柔软的三维立体服装造型。

5 结论

本文通过对包芯柔体纱织物的物理机械和服用性能研究，得出织物的退维率达到标准后，织物的保暖性、压缩性、吸湿快干性、折痕回复性、刚柔性等各指标都比普通棉织物好，但织物顶破强力、透气性能和悬垂性与普通棉织物相比有所降低。但从整体上看，包芯柔体纱织物能满足服装加工和穿着的要求。

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