纱线捻度对纯棉机织物保形性能的影响研究

申美丽 徐伯俊 刘新金 苏旭中 曹秀明

摘 要：针对纯棉机织面料在穿着服用时因受到外力作用易起皱、缩水等问题，通过测试由8组不同纱线织制而成的机织物的抗弯长度、硬挺度、顶破强力、缩水率、拉伸弹性回复率以及折皱回复角，并对所有指标采用模糊数学法进行综合评价计算，用于判别织物的综合保形性能。结果表明：当纯棉机织物用来做外衣面料时，织物的保形性能随纱线捻度的增加而增强;当纯棉机织物用来做内衣面料时，随纱线捻度的增加织物的保形性能先增强后减弱。

关键词：纱线捻度;纯棉织物;保形性能;模糊综合评价

中图分类号：TS116

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2019）06-0047-05

Abstract：Considering that cotton woven fabric is prone to wrinkle and shrink under external force in wearing， the bending length， stiffness， breaking strength， shrinkage rate， tensile elastic recovery rate and crease recovery angle of woven fabrics made by 8 groups of different yarns were tested. The fuzzy mathematics method is used to evaluate and calculate all the indexes， which can be used to judge the comprehensive shape preserving property of the fabric. The experimental results show that in the event that pure cotton woven fabric is used to make outer garment， the shape preserving property of fabric is enhanced with the increase of yarn twist， and in the even that pure cotton woven fabric is used to make underwear， the shape-preserving property of the fabric is strengthened first and then weakened with the increase of yarn twist.

Key words：yarn twist; cotton fabric; shape preservation; fuzzy comprehensive evaluation

纯棉机织物以其良好的服用性能和独特的外观受到广大消费者的喜爱，在纺织品交易中占有较大的份额。然而纯棉织物在生产制作和穿着服用过程中，经常受到各种外力的作用而发生各种各样的变形，使服装的外观造型走样，从而严重影响了服装的外观[1]。目前，对影响纯棉机织物的保形性能的因素主要有：纱线线密度、织物组织结构、纤维原料等方面[2]，用来评价织物保形性能的指标有折皱性、悬垂性、硬挺度、尺寸稳定性。而对纱线捻度的对纯棉机织物的保形性能的影响研究较少，因此本文通过研究纱线的不同捻度对织物保形性能的影响，同时运用模糊数学对织物进行模糊综合评价织物的保形性能，并分析捻度对织物保形性能的影响原因。

1 實 验

1.1 织物规格

采用A、B两组不同捻度的纯棉平纹织物来研究纱线捻度织物保形性能的影响，其中A组是线密度为14.76 tex不同捻度的织物，B组是线密度为11.81 tex不同捻度的织物，文中织物均是在相同的条件下采用小样织机织制而成，其织物规格见表1。

1.2 测试仪器及方法

织物拉伸弹性回复性实验：采用YG026（D）型多功能电子强力仪，参照FZ/T 01034—2008《纺织品织物拉伸弹性试验方法》进行测试[5]。预加张力2 N，夹持距离100 mm，定速上升速度100 mm/min，下降速度100 mm/min，定伸长率 5%，10%反复拉伸次数5次，上停顿时间1 min，下停顿时间3 min。5次反复循环结束测试试样长度。试样长200 mm、宽50 mm，每种织物经纬向各5块，实验结果取5块的平均值。计算方法：

定伸长弹性回复率/%=L2-L1L2-L0×100（1）

式中：L0为试样夹持隔距长度，mm;L1为试样回复至零位停置3 min后再施加预加张力时的长度，mm;L2为试样拉伸定伸长时的长度，mm。

折皱回复性能：采用YG541E型织物折皱弹性仪，参照GB/T 3819—1997《纺织品 织物折皱回复性的测定 回复角法》进行测试[5]。试样回复翼尺寸为20 mm×15 mm，加压重量为10 N，压重时间为5 min，回复时间为5 min，同一样品经纬向不同部位各测5次取平均值。

长形试样的弯曲性能：YG207 型自动织物硬挺仪，参照GB/T 18318.1—2009《纺织品 弯曲性能的测定 第1部分：斜面法》进行测试，经纬向各6个试样，每个试样的尺寸大小为（25±1）mm×（250±1）mm。经纬向均取6块织物，测试结果取平均值[5]。

圆形试样的弯曲性能：Phabrometer织物手感评价系统测试仪，参照美国标准AATCC66，采用Phabrometer织物手感评价系统测试，同一样品取尺寸100 cm2的圆形试样3块。圆形试样的弯曲性能用硬挺度表示，其值越大越挺括，抗弯曲性能越好[5]。

顶破强力：采用HD026N 型电子织物强力仪，参照GB/T 19978—2005《纺织品 顶破强力测定 钢球法》进行测试，将面料裁剪成直径为6 cm的圆形试样，每种织物取5个试样，测试结果取平均值[5]。

缩水率：采用Y（B）096D型全自动织物缩水率仪，参照GB/T 8628—2001《纺织品 测定尺寸变化的试验中织物试样和服装的准备、标记及测量》，GB/T 8629—2001《纺织品 试验用家庭洗涤和干燥程序》，GB/T8630—2013《纺织品 洗涤和干燥后尺寸变化的测定》进行试验[5]。试样尺寸为250 mm×250 mm，分别计算试样经向、纬向的原始尺寸和洗涤干燥后最终尺寸的平均值（精确至1 mm）及尺寸平均值的百分率（精确至0.1%）。

缩水率/%=L0-L1L0×100（2）

式中：L0为试验前测量的两个标记之间的距离，L1为试验后测量的两个标记之间的距离，单位均为mm。

2 结果与分析

织物的保形性能通常是指织物在使用中能保持原有外观特征、便于使用、易于保养的性能，评价织物保形性能好坏的指标一般包括：织物的耐折皱性能、织物的悬垂性、织物的起毛起球性以及织物的尺寸稳定性等。纱线捻度对织物保形性能的研究主要从织物抵抗变形的能力和回复变形的能力两个方面进行分析。织物抵抗变形的能力是指织物受到外力后产生变形量的大小及产生变形的难易程度。抵抗变形的能力越强，则织物的保形性能越好，其中抵抗变形能力的指标有：抗弯长度、硬挺度、顶破强力、缩水率;回复变形的能力是指织物产生的变形在一定时间内回复原状的能力。回复变形的能力越强，则织物的保形性能越好。回复变形能力的指标有定伸长弹性回复率、急/缓总折皱回复角[6]。不同纱线捻度的织物保形性能结果测试见表2。

2.1 抗弯曲性能

从表2抗弯长度结果可知，A、B两组织物的经纬向抗弯长度值都随捻度的增加而增大，织物的抗弯曲性能随捻度的增加而增强。这是因为随着纱线捻度增大，纱体中纤维的排列更加紧密，纤维之间相互抱和的力度更强，织物中经纬交织点处使得纱线不易滑动。且织物中经纬向同捻向配置，经纬纱交织点接触面上纤维倾斜方向一致，纱线间产生一定程度的啮合，使经纬纱交织点处切向滑动阻力较大，不易松动，故织物抗弯长度较大，织物的保形性能随捻度的增加而增强。

从表2硬挺度结果可知，织物的硬挺度反应的是圆形织物的抗弯曲性能，其实验测试结果与长形试样的抗弯曲性能结果呈现一样的趋势，由此可见织物长形试样和圆形试样的抗弯曲性能受纱线捻度影响的结果是一致的，即在一定的捻度范围内，适当的增加纱线的捻度可以有效地改善织物抵抗弯曲的性能，使得织物的保形性能增加。

2.2 顶破强力

从表2顶破强力结果可知，A、B两组织物的顶破强力先是随着纱线捻度的增加而增加，且增加量有所减小，增加趋势趋于缓慢，当捻度增大到420再增大捻度强力有所减小。由捻度对织物拉伸弹性回复的影响可知，织物的顶破强力与织物的拉伸结果相似，两者有着密切的关系，随着织物经纬向拉伸弹性回复率的的增加，织物的顶破强力也相应的增加。由此可知纱线捻度对织物顶破强力影响也非常显著。顶破强力的大小又是体现织物抵抗变形的衡量指标，顶破强力越大，织物的保形性能越好。即当捻度在360～420时，随捻度的增加织物的保形性能增强;在420～460时织物的保形性能有减弱的趋势。

2.3 缩水性能

由表2缩水率结果可知，A、B两组织物的缩水率均随纱线捻度的增加而增加，且织物经向缩水率远大于纬向。这是因为随着纱线捻度的增加，纤维之间的抱和程度越好，纱线的结构更加紧密[7]。越是紧密的纱线所织成的织物在水洗时纱线中纤维的膨胀会越大，从而使纱线的膨胀更大，织物中经纬向纱线的屈曲波高会相应的增大，纱线在屈曲状态下的长度会缩短，从而使得织物也收缩，织物的缩水率会变大。由于织物的缩水率值的大小和织物的保形性能成相反的关系，即随着纱线捻度的增大，织物的保形性能减弱。

2.4 拉伸弹性回复性能

从表2拉伸弹性结果可知，织物定伸长为5%和10%的拉伸弹性回复率均随着纱线捻度的增加先增大后减小，且定伸长为5%的弹性回复率远大于定伸长为10%的弹性回复率。在一定的捻度范围内纱线捻度的增加纱线的弹性回复率有所增大，从而使得织物的弹性回复率也有所增加。当纱线捻度达到一定值再增加时，过大的捻度会使的纱线中纤维的产生很大的扭转变形，塑性变形增加纤维间被束缚的非常紧密，纤维间的相对滑移较小，当外力去除后，纤维间做相对移动而回复的程度降低，織物的拉伸回复性能反而会变差。因为织物拉伸回复性能越好织物的保形性能越好，所以织物的保形性能随纱线捻度的增加先增强后减弱。

2.5 折皱回复性能

从表2急弹性回复角结果可知，随纱线的捻度越大，织物的折皱回复角越大，织物的抗折皱回复性能越好。在捻度较低时随纱线捻度的增加织物折皱回复角增加的量较大，当捻度较大时，织物折皱回复角增加的量逐渐减小。这是因为当纱线的捻度较低时，纱线中的纤维松散，当受到外力作用时，纱线中的纤维容易发生较大的滑移，而且这种滑移大多不能再回复，而使织物的表面形成折皱。随着纱线捻度适当的增加，纱线弹性回复率增大，织物弹性回复增大，从而抗皱性提高。由织物的抗折皱回复角越大，织物的保性能越好可知，在一定的捻度范围内织物的保形性能随纱线捻度的增加而增强。

3 不同纱线捻度机织物保形性能模糊综合评价

要对不同纱线捻度的纯棉织物保形性能进行模糊综合评价，首先要确定评判矩阵。目前在纺织行业中，评判矩阵的确定最常用的3种方法是模糊概率法、隶属函数转换计算法、测试值经规格化或标准化后直接代入法[8-9]。本文采用测试值经规格化或标准化后直接代入法，不同纱线捻度纯棉机织物的各项保形性能指标测试如表2所示。

由于评价织物的各个指标的单位不同，数量级也有一定的差异性，如果对上述的原始数据直接进行计算和分析，可能会使某些指标作用显示有一定偏差，因此为了避免不同指标的单位不同，数量级不同对评判结果造成影响，先对织物各性能的测试结果进行归一化[10]。此处采用极差规格化的方法进行。极差标准化公式为：

在棉织物的保形性能评价指标中织物的顶破强力、急/缓弹性折皱回复角、弹性回复率均是值越大越好，采用式（1）计算，而织物缩水率是越小越好，采用式（2）计算。不同用途的服装对布料的抗弯长度、硬挺度的要求不同，当做外衣面料时要求外形挺括，抗弯长度、硬挺度其值越大越优。此处外衣是指穿在人身体最外面的衣服，也称其为外罩、外套。外衣有时候也具有一定的身份象征，比如制服等等。通常的外衣有西装外衣、牛仔外衣、罩衫外衣、风衣、夹克、铺棉外衣等形式，有棉、皮、羊毛、单宁布、羽绒等材质;当做内衣使用时要求柔软贴身，抗弯长度、硬挺度越小越优。因此，此处分别对不同纱线结构纯棉织物的保形性能进行评价。此处内衣是指贴身穿的衣物，包括背心、汗衫、短裤、抹胸、胸罩等，通常是直接接触皮肤的服装。

3.1 外衣面料的综合评判

3.1.1 评判矩阵的确定

不同纱线捻度的纯棉机织物被用作外衣时，抗弯长度、硬挺度的值越大越好，织物的保形性能综合评价如下。将表2中的实验数据经过式（3）和式（4）规格化处理后等到评判矩阵R1。

3.1.2 权重系数的确定

其次是权重向量的确定，权重系数的确定有很多方法，通常有经验方法、多因素统计法、分类中心值法、离差最大化法等。本文采用离差最大化法计算织物各种指标的权重系数，计算公式为：

式中：Aj表示第j个织物指标的得权重系数。各种指标的权重系数总和为1，Aj向量属于归一化的向量[11]。将向量R中的织物各项指标规格化处理后的值代入式（3）进行计算，得到各种指标权重系数的矩阵A1为：

3.1.3 评判结果B1的计算

模糊数学中常用的综合评判函数有几何平均型、加权平均型、单因素决定型、主因素突出型，与归一化权向量对应的评判函数为前项，即加权平均型和几何平均型，本文采用加权平均型函数来综合评判函数，得到最终评判结果B1为：

B1=0.278 50.501 50.590 50.655 60.263 30.514 50.611 20.637 8A1A2A3A4B1B2B3B4

当纯棉织物被用做外衣时，由综合评判结果B1可知，A、B两组织物综合评判结果值为A4>A3>A2>A1、B4>B3>B2>B1，织物的综合评判值随捻度的增加而增加，随纱线捻度的增加织物的保形性能的增强。由A、B两组织物中相邻两织物的综合评判值可知，随着织物中纱线捻度的增大，织物的综合评判值先是以较大的幅度增加而后趋于缓慢，这说明纱线捻度较小时，增加纱线的捻度，织物的保形性能改善的会比较明显，当纱线捻度达到一定大时，再增加纱线捻度，织物的保形性能可能不会太显著。即在一定的捻度范围内可以通过改变纱线的捻度来提高织物的保形性能。

3.2 内衣面料的综合评判

当不同纱线捻度的纯棉机织物被用做内衣面料时，抗弯长度、硬挺度为值越小越好，按前面的步骤进行求解，求得评判矩阵R2、权重向量A2和最终的评判结果B2，织物的保形性能综合评价如下：

当纯棉织物被用做内衣面料时，由综合评判结果B2可知，A、B两组织物综合评判结果值为A2>A3>A4>A1、B2>B3>B4>B1，由此可知随纱线捻度的增加织物保形性能的综合评判值先增大后减小，当纱线的捻系数为390时织物的综合评判值达到最大，即织物的综合保形性能达到最优。这是因为当纯棉织物被用做内衣时，织物要求柔软舒适，纱线的捻度不宜过大;但同时也要有一定的形状保持能力，即纱线捻度又不能过小，因此可以适当的增大纱线的捻度来提高织物的保形性能，使内衣织物既有服用的舒适性又能拥有良好的形状保持性能。

4 结 论

通过纱线捻度对纯棉机织物保性能的影响研究，得出了以下结论：随纱线捻度的增加，织物的拉伸回复性能和织物的顶破性能均先变强后减弱的趋势，织物保形性能先增强后减弱;随纱线捻度的增加织物的抗折皱回复性能、抵抗弯曲变形的性能均增强，织物的保形性能越好;随纱线捻度的增加，织物的抵抗缩水的变形能力逐渐变弱，织物的保形性能减弱。当织物做外衣面料时，织物的综合性保形性能随纱线捻度的增加而增强;织物做内衣面料时，随纱线捻度的增加织物的综合性保形性能先增强后减弱。

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