天丝混纺接触冷感针织面料开发

庄 燕,吴裕兵

(东丽纤维研究所(中国)有限公司,江苏 南通226000)

天丝纤维是以针叶树为主的木浆为原料经溶剂纺丝制成的可生物降解的环保绿色纤维,具有优良的吸湿性和透气透湿性,手感柔滑舒适,有真丝般触感,柔软亲肤。目前有未交联型G100和交联型A100两种,G100纤维具有很高的吸湿膨润性,特别是经向高达40%～70%,且易原纤化。A100纤维中的羟基与含有3个活性基的交联剂进行反应,在纤维素分子间形成交联来减少纤维原纤化,且不易起毛起球,在针织内衣及T恤面料上使用越来越广泛。

1 设计思路

接触冷感是由构成原料和织物组织的传热能力在肌肤接触瞬间,把热量由温度较高的肌肤快速转移到织物里层,导致肌肤表面温度快速降低而产生的一种冷感[1]。织物接触冷感的高低与织物对热量的吸收能力和热量通过织物的传递能力相关。为了提高织物对热量的吸收能力,在进行组织设计时尽可能地提高织物里层的平整程度,增加里层与肌肤的接触面积[2];为了提高织物对热量的传递能力,在原料使用时尽可能地选择导热系数高的纤维、吸湿性高的纤维素纤维、表面毛羽少的短纤维纱线等。

防透性是指在可见光照射的条件下,由于织物自身的视觉屏蔽作用而使被遮盖处不能够被外界观察清楚的性能。织物防透性的高低与织物的未充满系数和使用原料、加工助剂的防透性相关。为了提高织物的未充满系数,在进行设计时尽可能地使用直径粗的纱线,且增加织物的紧密程度。同样为了提高使用原料和加工助剂的防透能力,尽可能地选择消光能力或反射能力高的纤维和助剂。

透气性是指气体分子通过织物的性能,直接影响织物的保暖、透湿、防风等服用性能。织物透气性决定于织物中纱线间以及纤维间隙的数量与大小,与纤维性质、纱线结构、织物厚度和密度等因素相关。在进行组织设计时尽可能地采用长的编织线长来增大线圈之间的空隙,选择表面毛羽少的短纤维纱线进行编织。

由于单纯使用天丝混短纤纱不能保证获得较高的接触冷感性,且面料成本较高,同时考虑到防透性,使用了吸湿性高的天丝混纺短纤纱和导热系数高的全消光锦纶长丝在纬编大圆机上交织进行接触冷感针织面料开发。

2 组织设计

纬平针组织和天丝盖锦纶纬平针组织的里层全部是长的延展线,可以保证面料里层与肌肤之间拥有较大的接触面积,且选择适当的纱线、设定合理的编织线长和控制密度有可能保证防透性和透气性。变化罗纹组织可以保证里层全部为接触冷感性好的纱线,从而获得较高的接触冷感性,罗纹组织特有的正面线圈纵行和反面线圈纵行相间配置可以保证其拥有好的透气性,比纬平针组织好的厚实感可以获得良好的防透性。对纬平针、天丝盖锦纶纬平针和变化罗纹3种组织进行功能性比较,确定可同时满足这3种功能性的组织。

2.1 原料使用

18 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向);

14.7 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向);

44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向);

78 dtex/48 F全消光锦纶长丝(S捻向)。

2.2 纬平针组织

采用18 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向)和78 dtex/48 F全消光锦纶长丝(S捻向)在28 G单面大圆机上交织开发纬平针坯布。由于锦纶长丝的染色收缩率高于天丝短纤纱,可以得到较紧致的结构,从而提高面料里层与肌肤的接触面积。另外,锦纶纤维的高导热性和天丝纤维的高吸湿性可以让面料获得较好的接触冷感性。

2.2.1 设备参数

机器 圣东尼单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 102路;

总针数 2 976针。

2.2.2 编织线长

18 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向)230 mm/100针;

78 dtex/48 F全消光锦纶长丝(S捻向) 230 mm/100针。

2.2.3 编织注意事项

(1)每一路的编织张力尽可能调整一致,控制在5～7 c N之间。

(2)短纤纱和长丝相互交织时,由于短纤纱在编织过程中容易产生掉绒现象,因此需要增加打扫飞绒次数,否则容易被织入坯布中造成飞花。

2.2.4 坯布参数

克重 111 g/m2;

幅宽 174 c m;

横密 38纵行/2.54 c m;

纵密 47横列/2.54 c m。

2.3 天丝盖锦纶纬平针

14.7 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向)作为地纱、44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向)作为添纱在28 G单面大圆机上编织天丝盖锦纶纬平针坯布。面料里层全部为高导热性的锦纶长丝,可以获得较好的接触冷感性。

2.3.1 设备参数

机器 圣东尼单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 102路;

总针数 2 976针。

2.3.2 用纱及编织线长

地纱:14.7 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向) 300 mm/100针;

添纱:44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向)280 mm/100针。

2.3.3 编织注意事项

(1)添纱喂纱张力比地纱喂纱张力要稍大一些,这样可以避免添纱翻转到正面来。

(2)为了保证添纱在针头内正确垫纱,垫纱位置需要接近于针杆,以较小的垫纱纵角和横角进行喂入。

(3)最好采用扑头针,使地纱能够良好地覆盖在添纱上。

2.3.4 坯布参数

克重 127 g/m2;

幅宽 185 c m;

横密 36纵行/2.54 c m;

纵密 44横列/2.54 c m。

2.4 变化罗纹

采用14.7 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向)和78 dtex/48 F全消光锦纶长丝(S捻向)在20 G罗纹机上编织变化罗纹坯布。面料表层全部为天丝短纤纱,里层全部为导热性高的锦纶长丝来获得接触冷感性。

2.4.1 设备参数

机器 台湾国锋罗纹编织机;

机号 20针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 72路;

总针数 2 160针。

2.4.2 织针排列

织机采用罗纹对位,针盘2级针按ABAB排列,针筒2级针按BABA排列。

2.4.3 编织图

织物编织图如图1所示,第1 F路上针盘全部成圈,下针筒全部集圈,第2 F路上针盘不成圈,下针筒全部成圈。

图1 织物编织图

2.4.4 穿纱方式

面料的第1 F喂入天丝短纤纱,第2 F喂入锦纶长丝。

2.4.5 编织线长

14.7 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向)350 mm/100针;

78 dtex/48 F全消光锦纶长丝(S捻向) 460 mm/100针。

2.4.6 编织注意事项

(1)集圈纱线的编织张力略大,这样可以防止漏针和翻丝产生。锦纶长丝的编织张力可控制在5～8 c N,天丝短纤纱的编织张力可控制在3～5 c N。

(2)针盘高度要合理,过高集圈困难容易漏针,过低编织线长变短面料弹性变差。

(3)调节卷取张力比常规罗纹略大,可以保证集圈充分,布面平整度好。

2.4.7 坯布参数

克重 130 g/m2;

幅宽 198 c m;

横密 26纵行/2.54 c m;

纵密 33横列/2.54 c m。

2.5 测试方法及测试结果

混率按照FZ/T 01057.1-2007《纺织纤维鉴别试验方法》进行测试。

接触冷感按照JIS L1927《纤维制品的接触冷感性评价方法》进行测试,试样大小为150 mm×150 mm,测试温度20℃±2℃,相对湿度65%±4%RH,ΔT=10℃。

防透性按照JIS L1923:2017《纤维制品的防透性评价方法》进行测试。

透气性按照JIS L1096:2010《织物和针织物的面料测试方法》中的透气性A法进行测试。

湿态斜行按照JIS L1930 C4 M法进行洗涤、脱水后直接进行测量。

烘干斜行按照JIS L1930 C4 M法进行洗涤、脱水、滚筒烘干后进行测量。

3种组织的织物参照以上方法测试混率、接触冷感、防透性、透气性、烘干斜行、湿态斜行,检测结果见表1。

表1 3种组织的性量及性能测试结果

2.6 结论

(1)尽管纬平针和变化罗纹中锦纶纤维的含量高于天丝盖锦纶纬平针,但是面料里层的平整度比较差,与肌肤的接触面积不高,导致接触冷感性反而不高。

(2)纬平针为18 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向)和78 dtex/48 F全消光 锦纶长丝(S捻向)相互交织而成,面料表面的孔隙比较大,导致防透性最差、透气性最好。

(3)天丝盖锦纶纬平针的表纱为天丝短纤纱,里纱为锦纶长丝,短纤纱中的残留应力在编织、染色和后整理过程中无法全部消除,导致斜行最差,特别是湿态斜行非常差。

3 天丝盖锦纶纬平针的湿态斜行改善优化设计

天丝盖锦纶纬平针的接触冷感、防透性、透气性和烘干斜行均达到了目标值,不过湿态斜行超过了目标值。而斜行的产生主要是由于短纤纱捻度产生的斜度、湿态时线圈形态不正常变化、编织路形成的编织纬斜、后整理过程中的附加外力等因素造成的。因此进行纱线、编织线长、热定型及编织机影响程度的确认,找到可能达成目标值的优化条件。

3.1 纱线因素

短纤纱线的捻度和捻向是影响斜行的主要因素,捻度越大加捻过程中施加的扭转变形越大,在编织坯布时纱线力图解捻,从而引起线圈歪斜。这种歪斜随着时间变长、洗涤次数增加会加剧。采用Z捻短纤纱线时,在面料表面形成自左下向右上的歪斜,可以通过与S捻向纱线进行相互交织来缓解这种歪斜程度。

3.1.1 纱线选择

地纱:14.7 dtex A100天丝100%涡流纺;

14.7 dtex A100天丝100%赛络紧密纺(Z捻向)。

14.7 dtex A100天丝60%锦纶40%赛络紧密纺(Z捻向)。

添纱:44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向)。

3.1.2 设备参数

机器 圣东尼单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 102路;

总针数 2 976针。

3.1.3 编织线长

地纱 300 mm/100针,添纱 280 mm/100针。

3.1.4 测试方法及测试结果

纱线捻度按照GB/T 2543.2-2001退捻加捻法进行测试。捻度检测结果及织物的斜行检测结果见表2。

表2 纱线捻度及斜行测试结果

3.1.5 结论

(1)原料均为天丝100%时,涡流纺纺制成的短纤纱中心的纤维为无捻状态,残留应力几乎没有,斜行仅由编织斜行和染色后加工应力形成,烘干斜行和湿态斜行均最好。不过,涡流纺纱线由近似呈平行无捻状纤维构成的纱芯和外围呈螺旋状包缠的纤维组成,手感比较粗糙。

(2)原料组分不同、捻度接近的赛络紧密纺纱中加入锦纶纤维后对烘干斜行的影响不明显,但是对湿态斜行大有改善。推断原因是湿态时锦纶含量高的表纱和作为里纱的锦纶长丝的膨胀性、退捻情况更接近,从而湿态斜行变小了。

(3)原料组分相同,捻度提高后纱线中的残留应力也增加了,从而烘干斜行和湿态斜行均变差。

3.2 编织线长因素

地纱和添纱的合理编织线长设定可以保证两者正确排列不发生露底情况,而当地纱和添纱的湿润膨胀性不一致时,湿润时膨胀性大的纱线必然会对膨胀性小的纱线进行挤压,从而造成面料歪斜。天丝纤维和锦纶纤维的膨胀性完全不同,按照一般经验设定的编织线长有可能不合理,需要进行对比试验。

3.2.1 用纱及编织线长设定

地纱:14.7 dtex A100天丝60%锦纶40%赛络紧密纺(Z捻向) 300 mm/100针。

添纱:44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向)。

条件① 280 mm/100针

条件② 290 mm/100针

条件③ 270 mm/100针

3.2.2 设备参数

机器 圣东尼单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 102路;

总针数 2 976针。

3.2.3 测试结果

3种编织线长织成的织物的烘干斜行、湿态斜行的检测结果见表3。

表3 斜行测试结果

3.2.4 结论

编织线长调整后对干态斜行的影响程度不是特别明显,但是湿态时表里纱的膨胀性、退捻情况不一样,缩短里纱的编织线长后可以减轻对表纱的挤压,从而减小湿态时的斜行。

3.3 热定型条件因素

由于单面编织机形成织物的特点决定了不可能完全消除单面针织物的斜度与斜行,但是控制在一定的范围内还是有可能的。如果定型前的斜度越大,定型时要改善的程度必然越大,从而会造成斜行变差。

3.3.1 热定型条件设定

坯布定型:温度190℃;

车速22 m/min;

幅宽170 c m。

成品定型:温度140℃;

车速20 m/min;

幅宽175 c m。

直定:定型时不进行纬斜调整,保持正常斜度进行定型。

斜定:定型时进行纬斜调整,保证纬向线圈水平进行定型。

3.3.2 用纱、编织机及编织线长

用纱:

地纱 14.7 dtex A100天丝60%锦纶40%赛络紧密纺(Z捻向);

添纱 44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向)。

编织机参数:

圣东尼单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 102路;

总针数 2 976针。

编织线长:

地纱 300 mm/100针;

添纱 290 mm/100针。

3.3.3 测试结果

按照坯布定型无、坯布斜定、坯布直定、成品斜定、成品直定进行组合设定共得到6块织物,分别检测了烘干斜行、湿态斜行,结果见表4。

表4 斜行测试结果

3.3.4 结论

按坯布直定、成品斜定条件生产的面料的烘干斜行和湿态斜行最小,但湿态斜行没有达到目标值7%以下。

3.4 编织机因素

编织机的编织路数和旋转方向对斜行有一定影响。编织路数越多,运转一周编织的横列数越多,就会产生较大的歪斜。编织机顺时针旋转产生的歪斜为左下向右上,逆时针刚好相反。

3.4.1 编织机选择

设备①参数:

机器 圣东尼单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 102路;

总针数 2 976针;

旋转方向 逆时针。

设备②参数:

机器 福源单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 34英寸(863.6 mm);

路数 102路;

总针数 2 976针;

旋转方向 顺时针。

设备③参数:

机器 德乐单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 30英寸(762 mm);

路数 90路;

总针数 2 640针;

旋转方向 逆时针。

设备④参数:

机器 佰源单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 30英寸(762 mm);

路数 90路;

总针数 2 640针;

旋转方向 顺时针。

3.4.2 用纱及编织线长

地纱:14.7 dtex A100天丝60%锦纶40%赛络紧密纺(Z捻向)300 mm/100针;

添纱:44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向)290 mm/100针。

3.4.3 测试结果

在4种编织机上织成的面料的烘干斜行、湿态斜行检测结果见表5。

表5 斜行测试结果

3.4.4 结论

编织路数增加后会造成烘干斜行和湿态斜行恶化,而使用Z捻向的短纤纱线时逆时针运转的编织机可以减轻烘干斜行和湿态斜行产生。使用30英寸逆时针运转的编织机生产面料的烘干斜行和湿态斜行均达到目标值7%以下。

4 优化工艺

4.1 生产条件

用纱及编织线长:

地纱14.7 dtex A100天丝60%锦纶40%赛络紧密纺(Z捻向) 300 mm/100针;

添纱44 dtex/24 F全消光锦纶长丝(S捻向)290 mm/100针。

编织机参数:

德乐单面大圆机;

机号 28针/25.4 mm;

筒径 30英寸(762 mm);

路数 90路;

总针数 2 640针;

旋转方向 逆时针。

坯布定型条件:温度190℃;

车速22 m/min;

幅宽170 c m;

直定。

成品定型条件:温度140℃;

车速20 m/min;

幅宽175 c m;

斜定。

4.2 测试结果

根据优化工艺生产面料的克重、幅宽、密度、混率、接触冷感、防透性、透气性、烘干斜行、湿态斜行进行检测,结果见表6。

表6 优化工艺生产面料的测试结果

5 结语

采用环保绿色的天丝锦纶混纺短纤纱和锦纶长丝在逆时针运转的小筒径单面大圆机上交织成的天丝盖锦纶纬平针面料,可同时满足接触冷感性、防透性、透气性的功能需求。且缩短地纱和添纱的编织线长差,选择坯布直定、成品斜定的组合定型条件可以保证烘干斜行和湿态斜行均在目标值7%以下。开发的面料手感柔滑、穿着舒适,可用于夏季T恤或户外运动服装。