捻度对涤纶针织物服用舒适性能影响的研究

吴 颖 陈力群 谢梅娣 沈建明 邱佩芬

1. 东华大学 纺织学院(中国) 2. 泉州海天材料科技股份有限公司(中国)

捻度对涤纶针织物服用舒适性能影响的研究

吴 颖1陈力群2谢梅娣1沈建明1邱佩芬1

1. 东华大学 纺织学院(中国) 2. 泉州海天材料科技股份有限公司(中国)

采用0、 350、 500和650这4种不同捻系数的涤纶长丝分别编织3种不同组织结构的针织物，通过测试这12种针织物的热阻、湿阻、芯吸高度、水分蒸发率、透气率、抗弯刚度、起毛起球评定等级、勾丝评定等级、单位面积黏附力等指标，对应表征织物的各项性能，再运用模糊数学综合评价方法对针织物的服用舒适性能进行综合评价。研究结果表明：采用适当的高捻长丝编织，针织物的服用舒适性能可得到有效改善。

透湿性； 黏体性； 捻系数； 综合评价； 服用舒适性

目前市场上涤纶针织运动服装颇受消费者的青睐，因而其服用舒适性愈发引人关注，特别是湿感和黏体感。在人体大运动量出汗情况下，目前的涤纶针织物依然存在湿感和黏体感严重的问题。为研究、改善涤纶织物的穿着舒适性，本文采用不同捻系数的涤纶纱，分别进行3种不同组织结构的编织，通过对织物性能的测试比较，探讨捻度对涤纶针织物服用舒适性能的影响，旨在为进一步开发运动服装面料提供理论依据。

1 试样准备

为改善运动面料的服用舒适性能，结合生产实践工艺要求，试验选用不同细度的轻网细旦涤纶长丝作为编织原料，其线密度分别为11.11 tex/96 f、 11.11 tex/48 f、 8.33 tex/72 f和5.56 tex/24 f等。

为研究捻度对针织物服用舒适性的影响，选用4种不同捻系数(α1=0、α2=350、α3=500和α4=650)的细旦涤纶长丝，设计了3种以集圈组织(A、 B和C)为基础的针织物，其编织工艺如图1～图3所示。织物A只在偶数路分别穿入4种不同捻系数的11.11 tex/96 f涤纶长丝，奇数路都穿11.11 tex/48 f无捻长丝，形成的针织物对应标记为Aα1、 Aα2、 Aα3和Aα4，其中，一个完全组织中11.11 tex/96 f长丝与11.11 tex/48 f无捻长丝的质量比为65.9∶34.1；B织物在1、 2、 3、 5、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 14、 16、 17、 18路穿入4种不同捻系数的8.33 tex/72 f无捻长丝，其余路数都穿5.56 tex/24 f长丝，形成的针织物对应标记为Bα1、 Bα2、 Bα3和Bα4，其中，一个完全组织中8.33 tex/72 f长丝与5.56 tex/24 f无捻长丝的质量比为83.7∶16.3；C织物只在奇数路穿入4种不同捻系数的8.33 tex/72 f长丝，偶数路都穿8.33 tex/72 f无捻长丝，形成的针织物对应标记为Cα1、 Cα2、 Cα3和Cα4，其中一个完全组织中奇数路穿入的8.33 tex/72 f长丝与偶数路穿入的8.33 tex/72 f无捻长丝的质量比为50.0∶50.0。

图1 针织物A编织工艺图

图2 针织物B编织工艺图

图3 针织物C编织工艺图

经染整工艺处理后，涤纶针织物的基本参数如表1所示。

2 测试与分析

分析研究针织运动面料的服用舒适性可用热阻、湿阻、芯吸高度、水分蒸发率、透气率、抗弯刚度、起毛起球评定等级、勾丝评定等级及单位面积黏附力等对应的测试指标来表征。

2.1 热阻

参照GB/T 11048—2008《纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定》，使用YG606G型测试仪测试针织物的热阻。热阻越小，大运动量下穿着的运动服的舒适性越好。不同针织物的热阻如图4所示。

由图4可知，3组对比针织物中，无捻(捻系数为0)长丝编织的针织物的热阻都小于加捻长丝编织的针织物，且针织物的热阻Aα3>Aα2>Aα4>Aα1， Bα3>Bα2>Bα4>Bα1， Cα2>Cα3>Cα4>Cα1，即当针织物组织结构相同时，针织物的热阻随捻系数的增加都先增大后减小。这是由于无捻轻网细旦涤纶长丝比加捻的轻网细旦涤纶长丝蓬松，无捻长丝的实际直径比加捻长丝的实际直径大，因而在针织物密度基本相同(即织物线圈长度不变)的情况下，无捻长丝针织物实际的未充满系数(δ=l/d，l为线圈长度；d为长丝直径)比较小，长丝间的空隙小，所能存储的静止空气少，而空气的导热系数远小于纤维的，所以无捻涤纶长丝针织物的热阻较加捻涤纶长丝针织物的小；而当捻度过大时，涤纶长丝中单纤间几乎没有空隙，涤纶长丝直径略有增加，致使织物线圈间未充满系数减小，静止空气减少，故热阻反而下降。

表1 涤纶针织物的基本参数

注： 由于针织物为集圈组织，为比较同类组织的织物密度，均在织物反面测量纵密。

图4 不同捻系数的针织物的热阻

2.2 湿阻

参照GB/T 11048—2008《纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定》，使用YG606G型测试仪测试针织物的湿阻。湿阻越大，透湿能力越差或透湿速度越小。不同针织物的湿阻如图5所示。

图5 不同捻系数的针织物的湿阻

由图5可知，除A组针织物中的Aα1的湿阻较A组其他针织物的湿阻大以外，Aα2、 Aα3、 Aα4的湿阻，以及B组和C组针织物中各针织物的湿阻差异都不大，说明捻系数增大对湿阻影响较小。影响湿阻的主要因素是织物的厚度、孔隙率。随着捻系数增大，单丝间相互抱紧，单丝与单丝间的空隙减少，而织物线圈中长丝间的空隙增加，因而捻系数增大对针织物的湿阻影响不大。

2.3 芯吸性能

参照FZ/T 01071—2008《纺织品 毛细效应试验方法》，使用YG871-Ⅱ型毛细管效应测定仪进行测试。用芯吸高度(30 min时织物纵、横向芯吸高度平均值)来表征织物的芯吸性能。芯吸高度越大，织物的芯吸性能越好。各针织物的芯吸高度如图6所示。

图6 不同捻系数的针织物的芯吸高度

由图6可知，A、 B和C各组中针织物的芯吸高度随捻系数的增大先增大而后减小。尽管3组针织物都选用了细旦涤纶长丝，但经适当加捻后，单丝与单丝间的毛细管当量半径减小，毛细管压力增大，毛细管内液体上升的高度增大，从而使针织物的芯吸能力增强；但涤纶长丝捻度过大时，单丝间会过分抱紧，导致单丝与单丝之间产生的毛细管当量半径小于芯吸高度最大时的临界毛细管半径[1]，使有效毛细管数量减少，从而针织物的芯吸能力下降。

2.4 快干性

参照GB/T 21655.1—2008《纺织品 吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》，使用FFZ191型水分蒸发速率检测仪测试织物的快干性。织物的快干性用水分蒸发率表征，水分蒸发率越大，织物的快干性越好。不同针织物的水分蒸发率如图7所示。

(a) A组针织物

(b) B组针织物

(c) C组针织物

由图7可知，A、 B、 C 3组针织物中加捻的针织物的水分蒸发率都比无捻的针织物的大，表明加捻的针织物的快干性都好于无捻的针织物。由于涤纶针织物的水分蒸发率主要取决于针织物的芯吸能力、孔隙大小、厚度和表面粗糙度，当液态水与织物表面接触时，织物芯吸能力越强，越有利于液态水从与织物的接触面传导至另一面；织物空隙越大、厚度越小，液态水传导越快；织物表面越粗糙，液态水与织物接触的比表面积越大，越有利于水分蒸发[2]。Aα1、 Bα1和Cα1无捻针织物的芯吸能力在各自对比组中表现最差，且长丝加捻后编织的针织物的表面粗糙度增加，加捻长丝实际直径减小，致使织物孔隙增加，因此加捻涤纶长丝有利于提高其针织物的快干性能。

试验还发现，每组针织物中快干性能最好的针织物的捻系数都不同，A组中Aα3针织物的水分蒸发率明显大于其他针织物的，B组中的Bα2和C组中的Cα4的水分蒸发率都分别高于同组中其他针织物的，这主要归因于针织物密度，因Aα3、 Bα2和Cα4的密度都小于组内其他针织物，使得织物线圈间空隙大，水分易从织物的一面向另一面传递并蒸发。

2.5 透气性

参照GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》，使用YG461E型电脑式透气性测试仪对织物进行测试。透气性用透气率来表征，透气率越高，织物透气性越好。不同针织物的透气率如图8所示。

图8 不同捻系数的针织物的透气率

由图8可知，A、 B和C 3组针织物中，无捻长丝针织物的透气率都小于其他的加捻长丝针织物的。这主要是由于透气率与针织物的厚度和空隙有关，针织物越厚，越紧密，其透气率越小。无捻长丝针织物相较加捻长丝针织物，长丝间的空隙小，厚度和密度相对较大，故其透气率相对较小。随着捻系数增大至一定程度时，纱线的可压缩空间越来越小，纱线直径变化减小，相反由于单丝过于倾斜，纱的捻缩增大[3]，导致直径出现增大的现象，因而针织物的透气率先增大后减小。

2.6 刚柔性

参照GB/T 18318.1—2009《纺织品 弯曲性能的测定 第1部分：斜面法》，使用LLY-01型电子硬挺度仪测试针织物的刚柔性。刚柔性用抗弯刚度来表征，抗弯刚度越大，织物越硬挺。不同针织物的抗弯刚度如图9所示。

图9 不同捻系数的针织物的抗弯刚度

由图9可见，B组中加捻针织物比无捻针织物的抗弯刚度大，而A组和C组中不同捻系数针织物的抗弯刚度几乎没有差异。尽管涤纶长丝加捻后刚度增加，但这3组针织物都是由无捻涤纶长丝和加捻涤纶长丝交织而成的，C组针织物正面都为无捻涤纶长丝，反面都为加捻涤纶长丝，且一个完全组织内正、反面横列数相等，而B组针织物正、反面都有加捻涤纶长丝，无捻涤纶长丝在针织物正面仅占极少几个横列，因此加捻涤纶长丝对B组针织物的抗弯刚度有一定的影响，而对C组几乎没有影响；A组针织物为单面组织，无捻长丝在针织物编织集圈和浮线时存在于针织物反面，并且存在一定卷边性，因而测试结果显示涤纶长丝的加捻程度对A组针织物抗弯刚度的影响较小。

2.7 起毛起球性能

参照GB/T 4802.1—2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第1部分：圆轨迹法》，使用圆轨迹起球仪测试针织物的起毛起球性能，对织物表面外观变化进行视觉状态描述评级。织物的起毛起球性能用起毛起球评定等级来表征，评定等级越大，织物的起毛起球性能越差，即抗起毛起球性能越好。不同针织物的起毛起球等级如图10所示。

图10 不同捻系数的针织物的起毛起球评定等级

由图10可知，同一织物、不同捻系数的针织物的起毛起球等级没有差异，说明捻系数对针织物的起毛起球性能无影响。

2.8 勾丝性能

参照GB/T 11047—2008《纺织品 织物勾丝性能评定 钉锤法》，使用钉锤勾丝仪对针织物进行勾丝测试，对织物表面外观变化进行视觉状态描述评级。织物的勾丝性能用勾丝评定等级来表征，勾丝评定等级越大，织物的勾丝性能越差，即抗勾丝性能越好。不同针织物的勾丝评定等级如图11所示。

图11 不同捻系数的针织物的勾丝评定等级

由图11可见，捻系数对针织物勾丝评定等级的影响并不明显。各组针织物的勾丝评定等级都在3.5级以上，差异在0.5级之内，说明捻系数对针织物的勾丝性能影响较小。

2.9 黏体性

参照纪峰、邱夷平、李汝勤等人的发明专利——面料湿态贴体性快速客观测试装置及方法，使用XAD-1型织物湿态贴附性测试仪对针织物进行黏体性测试，采用其中具有代表性的单位面积的黏附力测试指标进行表征。不同针织物的单位面积黏附力所图12所示。

图12 不同捻系数的针织物的单位面积黏附力

由图12可知，总体而言，针织物单位面积黏附力随捻系数的增大而减少。这是由于捻度增大，单丝进一步靠拢抱合，长丝表面粗糙度增加，导致针织物与人体接触面减小，因而黏附力下降。

3 服用舒适性能综合评价

本文运用模糊综合评价方法[4]来评定织物的服用舒适性能，综合评价矩阵Q中对应的12种针织物的综合评定数值越大，表明织物服用舒适性能越好。

3.1 建立数学模型

3.1.1 评价对象因素集(U)

U={U1，U2，U3， …，Un}

(1)

因素是对象的各种属性或性能，综合反映对象的质量，也称参数指标。对以上各项指标的测试与分析发现，捻系数对织物抗起毛起球性能无影响，所以本次评价对象因素集U={热阻，湿阻，芯吸高度，水分蒸发率，透气率，抗弯刚度，勾丝评定等级，单位面积黏附力}。

3.1.2 评价集(V)

V={V1，V2，V3， …，Vm}

(2)

评价集即评价者对评价对象评语等级的集合。对于本文研究的针织物，热阻、湿阻、抗弯刚度、单位面积黏附力的数值是越小越好，但芯吸高度、水分蒸发率、透气率、勾丝评定等级则是数值越大越好[5]。

建立模糊综合评价矩阵(R)：

(3)

式中：

(4)

xij——针织物对应性能的测试数据。

3.1.3 权重因子集(A)

权重的分配在模糊综合评价中非常重要，它反映了各因素在综合性能中的重要程度，权重不同，结论也将不同。

A={A1，A2，A3， …，An}

(k=1， 2， …，n)

(5)

通过对工厂面料开发技术人员和相关纺织领域的专家进行调研后确定本次权重因子集。由于此次研究侧重考虑的是针织物的透气、透湿、吸湿速干、黏体等性能，在充分考虑各项性能指标对针织物服用舒适性的影响后，各项因素的权重分配如表2所示。

表2 针织物各项性能指标的权重

建立权重因子集A={0.05， 0.15， 0.25， 0.20， 0.10， 0.05， 0.05， 0.15}

3.1.4 综合评价结果

评价矩阵(R)与权重向量(A)的合成即综合评价结果(Q)

Q=R·AT

(6)

3.2 模糊评价计算

根据式(3)和式(4)，可计算得出12种针织物的模糊综合评价矩阵(R)及最终评价结果(Q)，见式(7)和式(8)。

(7)

(8)

3.3 综合评价

在综合评价矩阵(Q)中，Bα3织物的综合评价数值(0.661)最大，其次由大至小依次为Bα2、 Aα3、 Bα4、 Aα4、 Aα2和Cα3织物，综合评价数值较小的是Cα1、 Aα1和Bα1织物。

4 结论

通过对测试结果和综合评价进行的分析归纳，得到以下结论。

——加捻针织物的综合评价数值均大于无捻针织物，因此采用加捻的涤纶长丝，针织物的服用舒适性能得到改善。

——3种编织组织中都是捻系数为500的针织物的服用舒适性能综合评价数值最大，说明针织物服用舒适性能较好时涤纶长丝的捻系数为500左右。

——不同捻系数的B组针织物的服用舒适性能综合评价数值相对较大，说明本文研究的针织物的服用舒适性能受其组织结构影响，并且涤纶加捻长丝用量越多，其服用舒适性越好，B组针织物的加捻长丝与无捻长丝的质量比为83.7∶16.3，其加捻丝的使用比例高于A组针织物(65.9∶34.1)和C组针织物(50.0∶50.0)。

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Research on the influence of twist on wearing comfort properties of polyester knitted fabric

WuYing1，ChenLiqun2，XieMeidi1，ShenJianming1，QiuPeifen1

1.CollegeofTextiles，DonghuaUniversity，Shanghai/China2.QuanzhouHaitianMaterialTechnologyCorporation(HTT),Quanzhou/China

Knitted fabrics with three different structures were respectively knitted by using 0， 350， 500， 650 four polyester filaments with different twist coefficient. The main indexes of twelve knitted fabrics were tested to characterize the properties of the fabric correspondingly， including thermal resistance， moisture resistance， wicking height， water evaporation rate， air permeability， flexural rigidity， pilling rating， snagging rating， adhesion force per unit area， etc. In addition， a comprehensive evaluation on the wearing comfort properties was made by using a fuzzy mathematical method. The research result indicated that the wearing comfort properties of fabrics could be improved effectively by using appropriate high twist filament.

moisture permeability； body-sticky ability； twist multiplier； comprehensive evaluation； wearing comfort property

谢梅娣xiemeidi@dhu.edu.cn