捻度對滌綸針織物服用舒適性能影響的研究

吳 穎 陳力群 謝梅娣 沈建明 邱佩芬

1. 東華大學 紡織學院(中國) 2. 泉州海天材料科技股份有限公司(中國)

捻度對滌綸針織物服用舒適性能影響的研究

吳 穎1陳力群2謝梅娣1沈建明1邱佩芬1

1. 東華大學 紡織學院(中國) 2. 泉州海天材料科技股份有限公司(中國)

采用0、 350、 500和650這4種不同捻系數的滌綸長絲分別編織3種不同組織結構的針織物，通過測試這12種針織物的熱阻、濕阻、芯吸高度、水分蒸發率、透氣率、抗彎剛度、起毛起球評定等級、勾絲評定等級、單位面積黏附力等指標，對應表征織物的各項性能，再運用模糊數學綜合評價方法對針織物的服用舒適性能進行綜合評價。研究結果表明：采用適當的高捻長絲編織，針織物的服用舒適性能可得到有效改善。

透濕性； 黏體性； 捻系數； 綜合評價； 服用舒適性

目前市場上滌綸針織運動服裝頗受消費者的青睞，因而其服用舒適性愈發引人關注，特別是濕感和黏體感。在人體大運動量出汗情況下，目前的滌綸針織物依然存在濕感和黏體感嚴重的問題。為研究、改善滌綸織物的穿著舒適性，本文采用不同捻系數的滌綸紗，分別進行3種不同組織結構的編織，通過對織物性能的測試比較，探討捻度對滌綸針織物服用舒適性能的影響，旨在為進一步開發運動服裝面料提供理論依據。

1 試樣準備

為改善運動面料的服用舒適性能，結合生產實踐工藝要求，試驗選用不同細度的輕網細旦滌綸長絲作為編織原料，其線密度分別為11.11 tex/96 f、 11.11 tex/48 f、 8.33 tex/72 f和5.56 tex/24 f等。

為研究捻度對針織物服用舒適性的影響，選用4種不同捻系數(α1=0、α2=350、α3=500和α4=650)的細旦滌綸長絲，設計了3種以集圈組織(A、 B和C)為基礎的針織物，其編織工藝如圖1～圖3所示?？椢顰只在偶數路分別穿入4種不同捻系數的11.11 tex/96 f滌綸長絲，奇數路都穿11.11 tex/48 f無捻長絲，形成的針織物對應標記為Aα1、 Aα2、 Aα3和Aα4，其中，一個完全組織中11.11 tex/96 f長絲與11.11 tex/48 f無捻長絲的質量比為65.9∶34.1；B織物在1、 2、 3、 5、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 14、 16、 17、 18路穿入4種不同捻系數的8.33 tex/72 f無捻長絲，其余路數都穿5.56 tex/24 f長絲，形成的針織物對應標記為Bα1、 Bα2、 Bα3和Bα4，其中，一個完全組織中8.33 tex/72 f長絲與5.56 tex/24 f無捻長絲的質量比為83.7∶16.3；C織物只在奇數路穿入4種不同捻系數的8.33 tex/72 f長絲，偶數路都穿8.33 tex/72 f無捻長絲，形成的針織物對應標記為Cα1、 Cα2、 Cα3和Cα4，其中一個完全組織中奇數路穿入的8.33 tex/72 f長絲與偶數路穿入的8.33 tex/72 f無捻長絲的質量比為50.0∶50.0。

圖1 針織物A編織工藝圖

圖2 針織物B編織工藝圖

圖3 針織物C編織工藝圖

經染整工藝處理后，滌綸針織物的基本參數如表1所示。

2 測試與分析

分析研究針織運動面料的服用舒適性可用熱阻、濕阻、芯吸高度、水分蒸發率、透氣率、抗彎剛度、起毛起球評定等級、勾絲評定等級及單位面積黏附力等對應的測試指標來表征。

2.1 熱阻

參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩態條件下熱阻和濕阻的測定》，使用YG606G型測試儀測試針織物的熱阻。熱阻越小，大運動量下穿著的運動服的舒適性越好。不同針織物的熱阻如圖4所示。

由圖4可知，3組對比針織物中，無捻(捻系數為0)長絲編織的針織物的熱阻都小于加捻長絲編織的針織物，且針織物的熱阻Aα3>Aα2>Aα4>Aα1， Bα3>Bα2>Bα4>Bα1， Cα2>Cα3>Cα4>Cα1，即當針織物組織結構相同時，針織物的熱阻隨捻系數的增加都先增大后減小。這是由于無捻輕網細旦滌綸長絲比加捻的輕網細旦滌綸長絲蓬松，無捻長絲的實際直徑比加捻長絲的實際直徑大，因而在針織物密度基本相同(即織物線圈長度不變)的情況下，無捻長絲針織物實際的未充滿系數(δ=l/d，l為線圈長度；d為長絲直徑)比較小，長絲間的空隙小，所能存儲的靜止空氣少，而空氣的導熱系數遠小于纖維的，所以無捻滌綸長絲針織物的熱阻較加捻滌綸長絲針織物的??；而當捻度過大時，滌綸長絲中單纖間幾乎沒有空隙，滌綸長絲直徑略有增加，致使織物線圈間未充滿系數減小，靜止空氣減少，故熱阻反而下降。

表1 滌綸針織物的基本參數

注： 由于針織物為集圈組織，為比較同類組織的織物密度，均在織物反面測量縱密。

圖4 不同捻系數的針織物的熱阻

2.2 濕阻

參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩態條件下熱阻和濕阻的測定》，使用YG606G型測試儀測試針織物的濕阻。濕阻越大，透濕能力越差或透濕速度越小。不同針織物的濕阻如圖5所示。

圖5 不同捻系數的針織物的濕阻

由圖5可知，除A組針織物中的Aα1的濕阻較A組其他針織物的濕阻大以外，Aα2、 Aα3、 Aα4的濕阻，以及B組和C組針織物中各針織物的濕阻差異都不大，說明捻系數增大對濕阻影響較小。影響濕阻的主要因素是織物的厚度、孔隙率。隨著捻系數增大，單絲間相互抱緊，單絲與單絲間的空隙減少，而織物線圈中長絲間的空隙增加，因而捻系數增大對針織物的濕阻影響不大。

2.3 芯吸性能

參照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》，使用YG871-Ⅱ型毛細管效應測定儀進行測試。用芯吸高度(30 min時織物縱、橫向芯吸高度平均值)來表征織物的芯吸性能。芯吸高度越大，織物的芯吸性能越好。各針織物的芯吸高度如圖6所示。

圖6 不同捻系數的針織物的芯吸高度

由圖6可知，A、 B和C各組中針織物的芯吸高度隨捻系數的增大先增大而后減小。盡管3組針織物都選用了細旦滌綸長絲，但經適當加捻后，單絲與單絲間的毛細管當量半徑減小，毛細管壓力增大，毛細管內液體上升的高度增大，從而使針織物的芯吸能力增強；但滌綸長絲捻度過大時，單絲間會過分抱緊，導致單絲與單絲之間產生的毛細管當量半徑小于芯吸高度最大時的臨界毛細管半徑[1]，使有效毛細管數量減少，從而針織物的芯吸能力下降。

2.4 快干性

參照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》，使用FFZ191型水分蒸發速率檢測儀測試織物的快干性?？椢锏目旄尚杂盟终舭l率表征，水分蒸發率越大，織物的快干性越好。不同針織物的水分蒸發率如圖7所示。

(a) A組針織物

(b) B組針織物

(c) C組針織物

由圖7可知，A、 B、 C 3組針織物中加捻的針織物的水分蒸發率都比無捻的針織物的大，表明加捻的針織物的快干性都好于無捻的針織物。由于滌綸針織物的水分蒸發率主要取決于針織物的芯吸能力、孔隙大小、厚度和表面粗糙度，當液態水與織物表面接觸時，織物芯吸能力越強，越有利于液態水從與織物的接觸面傳導至另一面；織物空隙越大、厚度越小，液態水傳導越快；織物表面越粗糙，液態水與織物接觸的比表面積越大，越有利于水分蒸發[2]。Aα1、 Bα1和Cα1無捻針織物的芯吸能力在各自對比組中表現最差，且長絲加捻后編織的針織物的表面粗糙度增加，加捻長絲實際直徑減小，致使織物孔隙增加，因此加捻滌綸長絲有利于提高其針織物的快干性能。

試驗還發現，每組針織物中快干性能最好的針織物的捻系數都不同，A組中Aα3針織物的水分蒸發率明顯大于其他針織物的，B組中的Bα2和C組中的Cα4的水分蒸發率都分別高于同組中其他針織物的，這主要歸因于針織物密度，因Aα3、 Bα2和Cα4的密度都小于組內其他針織物，使得織物線圈間空隙大，水分易從織物的一面向另一面傳遞并蒸發。

2.5 透氣性

參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，使用YG461E型電腦式透氣性測試儀對織物進行測試。透氣性用透氣率來表征，透氣率越高，織物透氣性越好。不同針織物的透氣率如圖8所示。

圖8 不同捻系數的針織物的透氣率

由圖8可知，A、 B和C 3組針織物中，無捻長絲針織物的透氣率都小于其他的加捻長絲針織物的。這主要是由于透氣率與針織物的厚度和空隙有關，針織物越厚，越緊密，其透氣率越小。無捻長絲針織物相較加捻長絲針織物，長絲間的空隙小，厚度和密度相對較大，故其透氣率相對較小。隨著捻系數增大至一定程度時，紗線的可壓縮空間越來越小，紗線直徑變化減小，相反由于單絲過于傾斜，紗的捻縮增大[3]，導致直徑出現增大的現象，因而針織物的透氣率先增大后減小。

2.6 剛柔性

參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》，使用LLY-01型電子硬挺度儀測試針織物的剛柔性。剛柔性用抗彎剛度來表征，抗彎剛度越大，織物越硬挺。不同針織物的抗彎剛度如圖9所示。

圖9 不同捻系數的針織物的抗彎剛度

由圖9可見，B組中加捻針織物比無捻針織物的抗彎剛度大，而A組和C組中不同捻系數針織物的抗彎剛度幾乎沒有差異。盡管滌綸長絲加捻后剛度增加，但這3組針織物都是由無捻滌綸長絲和加捻滌綸長絲交織而成的，C組針織物正面都為無捻滌綸長絲，反面都為加捻滌綸長絲，且一個完全組織內正、反面橫列數相等，而B組針織物正、反面都有加捻滌綸長絲，無捻滌綸長絲在針織物正面僅占極少幾個橫列，因此加捻滌綸長絲對B組針織物的抗彎剛度有一定的影響，而對C組幾乎沒有影響；A組針織物為單面組織，無捻長絲在針織物編織集圈和浮線時存在于針織物反面，并且存在一定卷邊性，因而測試結果顯示滌綸長絲的加捻程度對A組針織物抗彎剛度的影響較小。

2.7 起毛起球性能

參照GB/T 4802.1—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第1部分：圓軌跡法》，使用圓軌跡起球儀測試針織物的起毛起球性能，對織物表面外觀變化進行視覺狀態描述評級?？椢锏钠鹈鹎蛐阅苡闷鹈鹎蛟u定等級來表征，評定等級越大，織物的起毛起球性能越差，即抗起毛起球性能越好。不同針織物的起毛起球等級如圖10所示。

圖10 不同捻系數的針織物的起毛起球評定等級

由圖10可知，同一織物、不同捻系數的針織物的起毛起球等級沒有差異，說明捻系數對針織物的起毛起球性能無影響。

2.8 勾絲性能

參照GB/T 11047—2008《紡織品 織物勾絲性能評定 釘錘法》，使用釘錘勾絲儀對針織物進行勾絲測試，對織物表面外觀變化進行視覺狀態描述評級?？椢锏墓唇z性能用勾絲評定等級來表征，勾絲評定等級越大，織物的勾絲性能越差，即抗勾絲性能越好。不同針織物的勾絲評定等級如圖11所示。

圖11 不同捻系數的針織物的勾絲評定等級

由圖11可見，捻系數對針織物勾絲評定等級的影響并不明顯。各組針織物的勾絲評定等級都在3.5級以上，差異在0.5級之內，說明捻系數對針織物的勾絲性能影響較小。

2.9 黏體性

參照紀峰、邱夷平、李汝勤等人的發明專利——面料濕態貼體性快速客觀測試裝置及方法，使用XAD-1型織物濕態貼附性測試儀對針織物進行黏體性測試，采用其中具有代表性的單位面積的黏附力測試指標進行表征。不同針織物的單位面積黏附力所圖12所示。

圖12 不同捻系數的針織物的單位面積黏附力

由圖12可知，總體而言，針織物單位面積黏附力隨捻系數的增大而減少。這是由于捻度增大，單絲進一步靠攏抱合，長絲表面粗糙度增加，導致針織物與人體接觸面減小，因而黏附力下降。

3 服用舒適性能綜合評價

本文運用模糊綜合評價方法[4]來評定織物的服用舒適性能，綜合評價矩陣Q中對應的12種針織物的綜合評定數值越大，表明織物服用舒適性能越好。

3.1 建立數學模型

3.1.1 評價對象因素集(U)

U={U1，U2，U3， …，Un}

(1)

因素是對象的各種屬性或性能，綜合反映對象的質量，也稱參數指標。對以上各項指標的測試與分析發現，捻系數對織物抗起毛起球性能無影響，所以本次評價對象因素集U={熱阻，濕阻，芯吸高度，水分蒸發率，透氣率，抗彎剛度，勾絲評定等級，單位面積黏附力}。

3.1.2 評價集(V)

V={V1，V2，V3， …，Vm}

(2)

評價集即評價者對評價對象評語等級的集合。對于本文研究的針織物，熱阻、濕阻、抗彎剛度、單位面積黏附力的數值是越小越好，但芯吸高度、水分蒸發率、透氣率、勾絲評定等級則是數值越大越好[5]。

建立模糊綜合評價矩陣(R)：

(3)

式中：

(4)

xij——針織物對應性能的測試數據。

3.1.3 權重因子集(A)

權重的分配在模糊綜合評價中非常重要，它反映了各因素在綜合性能中的重要程度，權重不同，結論也將不同。

A={A1，A2，A3， …，An}

(k=1， 2， …，n)

(5)

通過對工廠面料開發技術人員和相關紡織領域的專家進行調研后確定本次權重因子集。由于此次研究側重考慮的是針織物的透氣、透濕、吸濕速干、黏體等性能，在充分考慮各項性能指標對針織物服用舒適性的影響后，各項因素的權重分配如表2所示。

表2 針織物各項性能指標的權重

建立權重因子集A={0.05， 0.15， 0.25， 0.20， 0.10， 0.05， 0.05， 0.15}

3.1.4 綜合評價結果

評價矩陣(R)與權重向量(A)的合成即綜合評價結果(Q)

Q=R·AT

(6)

3.2 模糊評價計算

根據式(3)和式(4)，可計算得出12種針織物的模糊綜合評價矩陣(R)及最終評價結果(Q)，見式(7)和式(8)。

(7)

(8)

3.3 綜合評價

在綜合評價矩陣(Q)中，Bα3織物的綜合評價數值(0.661)最大，其次由大至小依次為Bα2、 Aα3、 Bα4、 Aα4、 Aα2和Cα3織物，綜合評價數值較小的是Cα1、 Aα1和Bα1織物。

4 結論

通過對測試結果和綜合評價進行的分析歸納，得到以下結論。

——加捻針織物的綜合評價數值均大于無捻針織物，因此采用加捻的滌綸長絲，針織物的服用舒適性能得到改善。

——3種編織組織中都是捻系數為500的針織物的服用舒適性能綜合評價數值最大，說明針織物服用舒適性能較好時滌綸長絲的捻系數為500左右。

——不同捻系數的B組針織物的服用舒適性能綜合評價數值相對較大，說明本文研究的針織物的服用舒適性能受其組織結構影響，并且滌綸加捻長絲用量越多，其服用舒適性越好，B組針織物的加捻長絲與無捻長絲的質量比為83.7∶16.3，其加捻絲的使用比例高于A組針織物(65.9∶34.1)和C組針織物(50.0∶50.0)。

[1] 查安霞，王金秀，張才前.加捻對不同滌綸長絲芯吸性能的影響[J].四川紡織科技，2004(1)：15-17.

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[4] 陳培根，胡軍，鄭鵬程，等.模糊數學綜合評判法在織物熱濕舒適性評價中的應用[J].紡織科技進展，2006(4)：23-24.

[5] 崔丹丹，蘇錦榮，沈建明，等.組織結構對混紡針織內褲面料服用性能的影響[J].針織工業，2016(6)：9-12.

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

謝梅娣xiemeidi@dhu.edu.cn