涤纶长丝衬里织物收缩性研究

刘让同，史祥斌，杨艳菲

（中原工学院，河南 郑州450007）

织物在染整加工中不断受到热湿作用产生收缩，通常用织物缩率来表示织物的收缩程度。在热湿条件下织物的缩率不仅可反映大分子内部结构变化，且直接影响织物的尺寸稳定性。对于涤纶短纤或长丝的热收缩性已有较为全面地研究，而织物的热收缩不仅包括涤纶本身的收缩，还有织物结构的变化，纤维的热收缩性无法反应织物的热收缩性，目前对于织物热收缩性的研究并不全面。吴坚等［1］讨论了涤纶织物干热收缩率和沸水收缩率随温度的变化，及热定型后仍存在一定量的残余收缩率；于华等［2］讨论了织物经热定型后的残余收缩率随热定型温度变化的状态方程；karaka等［3］讨论了织物热定型后在过热蒸汽中的残余收缩率并分析了织物收缩的内因。以上研究仅针对一次干或一次湿热定型讨论织物缩率的变化情况及影响因素，但实际生产加工中，织物会受到多次热湿的作用，缩率不断产生变化，本文重点讨论涤纶长丝坯布经过多次热湿作用后缩率的变化。

1 试验部分

1.1 实验材料

涤纶长丝衬里织物（单位平方米克重：100g／m2）；经纱：DTY长丝75D；纬纱：FDY网络丝 。

1.2 实验方法

1.2.1 沸水处理

取涤纶长丝织物坯布20cm×20cm，沿经纬方向分别做10cm的标记，在沸水中煮30min，冷却干燥后测量标记长度。

1.2.2 热定型处理

取涤纶长丝织物坯布20cm×20cm，沿经纬方向分别做10cm的标记，置于H－TS－3型高温高压烘箱中，在160、170、180、190、200 ℃ 各温度下定型60s。松弛定型时经纬向均处于自由状态；紧张定型控制织物经向的超喂率为0、1%、3%、5%、7%，纬向处于自由状态。

1.2.3 高温湿热处理

经过沸水处理和热定型处理的织物置于130℃的水中1h，测量织物的缩率。

1.3 缩率测试

根据实验前后所测标记长度计算织物经处理后的缩率：

缩率（%）＝100（原长－收缩后长度）／原长

2 结果和分析

2.1 沸水对织物收缩的影响

涤纶坯布在100℃的沸水中经纬向产生收缩，经向缩率为16%，纬向缩率为2%，一定程度上消除了纺丝和织造加工中在纤维或织物中积聚的内应力。由于水的增塑作用促进大分子链重排、调整，可降低涤纶的玻璃化温度［4］，因而在100℃下织物也会产生明显收缩。

2.2 热定型对织物收缩的影响

2.2.1 松弛热定型对缩率的影响

织物经过松弛热定型后，测得其缩率变化如图1所示。将织物先经过沸水收缩处理，在同样的热定型条件下再进行松弛热定型做对比实验，测其二次缩率，结果如图2所示。经两种热定型方式处理的织物，随温度的升高经纬向缩率均逐渐增加，且由于织造过程中经纱受到较大的上机张力，经向缩率高于纬向缩率。经过沸水处理后的织物在热定型中产生二次收缩，其经纬向缩率更为接近。由于在经沸水处理时分子内部已消除了大部分内应力，在进一步热定型中经纬向缩率差别不大。织物经过沸水处理和热定型处理后，织物的总缩率明显大于只经过一次沸水处理或热定型处理的织物缩率，热定型产生的缩率不仅是织物内应力消除的表现，且部分收缩是大分子链的进一步解取向作用。

图1 松弛热定型缩率

图2 沸水处理后的二次缩率

2.2.2 紧张热定型对缩率的影响

将试样直接进行紧张热定型，定型时经向超喂0～7%，纬向基本处于松弛状态，测得其缩率变化如图3所示。将沸水中预先处理的织物进行紧张热定型，测试其二次缩率。由图3可见织物的二次缩率小于直接定型的织物的缩率。

在超喂率一定的情况下，织物的经向缩率受温度变化的影响不明显，基本稳定在某一数值，而纬向缩率则随着温度的增加而增加；当超喂率增加时，外加张力逐渐减小，经向缩率随之增加。织物在经纱方向受到一定的张力，使得织物无法充分收缩，紧张定型时的经向缩率明显小于松弛定型的缩率。织物在热定型时逐渐收缩，当经向缩率小于超喂率时，纤维分子内部发生解取向作用，经纱处于自由收缩状态；经纱开始受到张力的作用，经纱的收缩在一定程度上受到抑制，同时由于分子内应力开始增加，织物的收缩并未终止；当经向缩率大于超喂率时，随着经向缩率的继续增加，所受张力不断增大，当分子的内应力无法克服外加张力时，即在分子内部达到了一种新的平衡，这种平衡在冷却过程中随即被固定下来。

图3 紧张定型经向缩率随超喂率的变化

2.3 热湿对织物收缩的影响

织物经过沸水处理后，产生一次收缩，再进行松弛热定型和紧张热定型，产生二次收缩。为进一步考察织物的残余收缩，将织物进行多次高温热湿处理，发现织物只在第一次高温热湿处理中产生收缩，将该缩率计为残余缩率。计算三步处理中的总缩率，结果如表1所示。

由表1可看出，松弛热定型后的织物在高温湿热处理时的残余缩率较小，织物已基本充分收缩；经过紧张热定型的织物残余缩率则较为明显，且随着热定型温度的升高残余缩率逐渐减小，织物在紧张热定型时分子内部仍存在一定的内应力，当再次受到热湿的作用时，在水分子的作用下进一步收缩。尽管涤纶是疏水性纤维，在水中溶胀度小，但热的作用可促进水分子的溶胀作用促进纤维产生收缩，有资料表明水分子对于涤纶大分子链的松弛有一定影响［1］，但具体影响有待进一步研究。

通过对织物总缩率的比较可发现，经过松弛定型的织物其总缩率随着热定型温度的升高而增加，由于松弛热定型时，织物的部分收缩是在解除内应力的基础上的进一步解取向；而经过紧张热定型后织物的总缩率随着热定型温度的升高有减小的趋势，可认为是热定型温度越高，对织物的定型效果越好，其残余缩率随之减小，最终使得紧张定型的织物的总缩率相应减小。整体上大于紧张热定型的总缩率小于松弛定型的总缩率，说明在同样的定型温度下，紧张定型对稳定织物尺寸的效果较好，也反应出松弛定型可能使织物在完全解除内应力的基础上，有进一步收缩的可能。

2.4 收缩对织物机械性质的影响

在松弛热定型和紧张热定型的条件下，测试织物的机械性质结果如2所示。

表1 松弛定型及紧张定型织物缩率

表2 不同定型方式下织物的机械性质

织物经松弛定型后涤纶大分子的总取向度减小，而紧张定型后取向度增加［5］。织物在松弛定型时，由于大分子链发生解取向作用，随着定型温度的升高取向度降低，织物的经向断裂强度相应减小；而紧张定型时织物受到外界张力的作用，定型温度的升高使得分子的取向度在一定程度上增加。

松弛定型时随温度的升高，一方面分子内取向度降低，断裂强度减小；另一方面织物经向缩率增加，纬密相应增加，纬向断裂强度增大，分子内外的同时作用使得纬向的断裂强度变化规律不明显；而紧张定型时在张力一定的条件下，经向缩率差别不大，因此纬向断裂强度随取向度的增加而增加。

3 结论

（1）通过实验表明，织物在经过热、湿作用后会产生收缩，但织物的收缩不是一次完成的，而是在多个因素的作用下逐步进行的，热、湿和外加张力都会不同程度地影响织物的收缩。对于大分子内部而言，织物的收缩实际是大分子链段和大分子解取向的反应。在热的作用下，随着温度的升高解取向作用增强，织物不断收缩。

（2）松弛定型时织物的总缩率随着热定型温度的增加，织物的缩率不断增加。只要保证热定型温度不低于后道工序的处理温度，适当选择较低的热定型温度，可有效降低织物的总缩率，对实际生产具有积极的意义。与松弛定型相比，由于外界张力的作用，紧张热定型时织物无法自由收缩，收缩程度较小，其相应的残余缩率也较大，但是在张力的作用下高温定型有利于减小织物的总缩率。

［1］吴 坚，汪德璜，李 淳，等.涤纶长丝滤布热收缩性能的研究［J］.大连轻工业学院学报，1997，16（1）：58－63.

［2］于 华，李晓君.热定型织物残留收缩率的GM（1，1）模型［J］.运筹与管理，1997，6（1）：34－38.

［3］Hale Canbaz Karaka.A comparison between the thermo mechanical and structural changes in textured PET yarns after superheated steam and dry heat treatment［J］.Fibers and Polymers，2004，5（1）：19－24.

［4］马晓光.纺织品物理机械染整［M］.北京：中国纺织出版社 ，2002：169.

［5］陈少俊，张玉梅，王纪元.热定型对涤纶短纤维性能影响初探［J］.河南化工，2000，（6）：15.