聚对苯二甲酸丙二酯及弹力复合纤维T400纬向弹力交织物的弹性回复性评价

孙浪涛，李楚涵，成欣毓，张嘉烨

(泉州师范学院 纺织与服装学院，福建 泉州 362000)

弹性作为服装面料重要的性能指标之一，一直被研究者所关注。织物受到较小外力作用后产生伸长，当外力去除后又能回复至原状的这一性能称为弹性，根据织物弹力大小可以将其分为高弹力织物、中弹力织物和低弹织物3种[1]。制备弹力织物的方法主要有混入弹力纤维、纱线弹性处理及特殊加工工艺等[2-4]。弹力织物具有较好的穿着舒适性、保形性和折皱回复性，主要应用范围有针织服装、内衣、家纺产品、医护用品等方面，在纺织品市场占据重要地位。

氨纶具有优异的弹性回复能力，常被用来织造弹力织物，但氨纶织造复杂，须与其他纤维形成包覆纱、包芯纱及合捻线等才能上机织造，纱线成本高，且存在不易染色、弹力过剩、面料尺寸不稳定及制品使用易老化等问题[5-6]。目前，可直接织造的弹力纤维品种有聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、弹力复合纤维(T400)及PA66高弹丝(聚酰胺66)等[7]，其中：PTT是由1，3—PDO与对苯二甲酸缩聚而得到的，属于聚酯体系，在其分子链中同时包含了具有刚性的链苯环和具有柔性甲基—CH2—，并且由醇基—CO—O—相互连接而成，成为一种刚柔性互相共存的线型大分子结构。因此，PTT纤维具有优异的强度、弹性、柔韧性、尺寸稳定性及染色性等性能。T400是由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)和PTT并列复合而成，将PET、PTT 2种原料按一定计量在复合喷丝组件中加工复合，再经过拉伸、热定形得到最终产品，其具有较大的弹性伸长率和良好的弹性回复性，弹性优于PTT和PET纤维，且拉伸强度高，手感柔软，吸湿排汗，抗皱性好，染色性优良[8]。

目前，关于弹力织物的研究主要集中在针织物方面，包括织物弹性影响因素、生产工艺及染色技术等[9-11]，弹力纱线以氨纶包芯纱为主[12-13]，而采用可直接织造的弹力纤维进行纬向弹力机织物的研究相对较少。因此，本文以可直接织造的PTT及T400网络丝为弹力纱，进行纬向弹力机织物的设计与试织，分析其弹性变化规律，并采用模糊物元综合评价法对试样弹性进行综合评价，可为纬向弹力机织产品的开发与应用提供理论参考。

1 实 验

1.1 试样准备

以24 tex×2涤纶纱为经纱，分别以8.3 tex/(48 f) PTT长丝及8.3 tex/(32 f) T400长丝为纬纱，在全自动剑杆织机上进行试织，织物下机后经煮练、水洗、定形整理，得到8款试样。织物规格参数如表1所示。

1.2 仪器与设备

SGA598型全自动剑杆织样机(江阴市通源纺机有限公司)，YG065H型电子织物强力仪(泉州市美邦仪器有限公司)，YG141D型数字式织物厚度仪(泉州市美邦仪器有限公司)。

表1 织物规格参数Tab.1 Parameters of fabric specifications

1.3 织物性能测试

选取织物的弹性回复率和塑性变形率进行测试，弹性回复率和塑性变形率计算公式如下：

(1)

(2)

式中：L0为试样初始长度，mm；L1为试样拉伸后长度，mm；L2为外力取消后长度，mm。

根据 GB/T 3923.1—2013 《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》，对试样断裂强力和断裂伸长率进行测试。试验条件为预加张力2 N，隔距长度100 mm，拉伸速度100 mm/min，每种试样测试5次，取平均值。

根据FZ/T 01034—2008 《纺织品 机织物拉伸弹性试验方法》，对试样纬向进行定伸长反复拉伸测试，试验条件为预加张力2 N，隔距长度100 mm，拉伸速度100 mm/min，定伸长20%条件下循环10次，拉伸停置时间1 min，回复停置时间3 min，每种试样测试3次，取平均值。

根据FZ/T 01034—2008 《纺织品 机织物拉伸弹性试验方法》，对试样纬向进行定负荷反复拉伸测试，试验条件为预加张力2 N，隔距长度100 mm，拉伸速度100 mm/min，定负荷25 N条件下循环5次，拉伸停置时间1 min，回复停置时间3 min，每种试样测试3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 织物纬向拉伸断裂测试结果及分析

织物纬向拉伸断裂测试结果如表2所示。由表2可知，试样的纬向断裂伸长率均高于30%，属于纬向高弹织物；涤纶/T400交织物的断裂强力及断裂伸长率优于涤纶/PTT交织物，主要原因是T400纤维相较于PTT纤维断裂强度及延伸性更好；就织物断裂强力而言，平纹>纬重平>斜纹>缎纹，分析原因主要为织物组织不同，纬纱在织物中的交错情况及纱线间的摩擦阻力大小也不同，结构越紧密的织物断裂强度越好；就织物断裂伸长率而言，平纹<纬重平<斜纹<缎纹，分析原因主要为织物纬向浮长线不同，浮长线越长，织物伸长能力越好。

表2 织物纬向拉伸断裂测试结果Tab.2 Test results of weft tensile fracture of fabrics

2.2 定伸长反复拉伸测试结果及分析

织物纬向定伸长反复拉伸测试结果如表3所示。由表3可知，在织物纬向定伸长反复拉伸作用下，涤纶/PTT交织物的弹性回复率低于涤纶/T400交织物,而塑性变形率高于涤纶/T400交织物。分析原因主要为T400纤维特殊的双组分复合结构，以及纤维热定形时的卷取形态，使得其延伸性优于PTT纤维，表现出良好的弹性回复能力。织物弹性回复率：平纹<纬重平<斜纹<缎纹，塑性变形率：平纹>纬重平>斜纹>缎纹，表明织物结构越紧密，经纬纱交错次数越多，织物弹性越差。除此之外，相较于平衡组织而言，不平衡组织更有利于表现织物的弹性性能。

表3 织物定伸长反复拉伸测试结果Tab.3 Test results of constant elongation and repeated stretching of fabrics

2.3 定负荷反复拉伸测试结果及分析

织物纬向定负荷反复拉伸测试结果如表4所示。由表4可知，在织物纬向定负荷反复拉伸作用下，涤纶/PTT交织物的弹性回复率低于涤纶/T400交织物，而塑性变形率高于涤纶/T400交织物。分析原因主要是T400的延伸性较PTT更优异，当PTT纤维受小应力作用时，产生的形变主要为弹力丝中纤维卷曲的伸直，而大应力作用时，产生的形变主要为大分子链的伸直，因此，在定负荷的反复作用下，纤维产生疲劳，致使塑性变形率增加，而弹性回复率减少。

表4 织物定负荷反复拉伸测试结果Tab.4 Test results of constant load and repeated stretching of fabrics

3 综合分析

为探究机织弹力织物的纬向弹性性能，采用模糊物元综合评价法进行分析。物元分析是将事物、特征及相应量值放在一起研究，可更加贴切地反映事物的变化规律，其结果采用欧式贴近度值表示[14]。

选定指标分别为纬向定伸长弹性回复率、纬向定伸长塑性变形率、纬向定负荷弹性回复率和纬向定负荷塑性变形率，分别对应C1、C2、C3和C4来表示上述4项指标。

各评价指标的从优隶属度采用式(3)(4)计算。在分析中发现，织物弹性回复率为正向指标，而塑性变形率为逆向指标，故采用式(3)计算织物弹性回复率，式(4)计算织物塑性变形率。

(3)

(4)

式中：rij为从优隶属度；xmax为各评价指标中的最大值；xmin为各评价指标中的最小值。

在织物弹性综合性能评价中，采用变异系数客观赋值法对权重进行计算。式(5)计算织物各项指标的变异系数，式(6)计算织物各项指标的权重。

(5)

(6)

表5 各项指标的权重值Tab.5 Weights value of various properties

选取各项指标中的最大值来构建标准模糊物元r0，其表达式为：

(7)

差平方复合模糊物元矩阵Δij，为标准模糊物元r0和复合模糊物元rij中对应各项的差平方，其计算公式为：

Δij=(ri0-rij)2

(8)

式中：i=1,2,…,n；j=1,2,…,m。

采用式(9)计算欧式贴近度值ρHj，评价样本与标准样本之间的差异，欧式贴近度值越大，则表示样本与标准样本之间的差异越小。

(9)

8种织物的欧式贴近度值计算结果如表6所示。

表6 试样的欧式贴近度值Tab.6 European closeness value of the sample

由表6可知，涤纶/T400交织物的纬向弹性均高于涤纶/PTT交织物，其中试样6#的弹性综合性能最好。对涤纶/PTT交织物而言，试样5#的欧式贴近度优于试样1#、试样3#及试样7#，对涤纶/T400交织物而言，试样6#的欧式贴近度优于试样2#、试样4#及试样8#，表明织物组织采用斜纹组织时的织物弹性综合性能优于平纹、纬重平及缎纹组织。

4 结 论

本文针对纬向弹力交织物的弹性回复性进行研究，并结合PTT及T400 2种弹力纱线，采用4种织物组织结构，设计并试织了8种试样，研究了织物的纬向定伸长弹性回复率、纬向定伸长塑性变形率、纬向定负荷弹性回复率和纬向定负荷塑性变形率的变化规律，并采用模糊物元综合评价法对其弹性进行综合评价分析，得到以下结论：

①制备的涤纶/PTT及涤纶/T400交织物均属纬向高弹织物，且涤纶/T400交织物的断裂强力及断裂伸长率优于涤纶/PTT交织物；就织物断裂强力而言，平纹>纬重平>斜纹>缎纹，就织物断裂伸长率而言，平纹<纬重平<斜纹<缎纹。

②在纬向定伸长反复拉伸及定负荷反复拉伸作用下，涤纶/T400交织物的弹性回复率高于涤纶/PTT交织物，而塑性变形率低于涤纶/PTT交织物。在定伸长反复拉伸作用下，织物弹性回复率：平纹<纬重平<斜纹<缎纹，塑性变形率：平纹>纬重平>斜纹>缎纹。

③采用模糊综合评价得到的弹性综合性能最佳的品种为试样6#，即经纱为24 tex×2的涤纶股线，纬纱为8.3 tex/(32 f)的T400长丝，采用斜纹组织制得。