純PTT仿毛面料的設計與性能分析

趙 靜 王美芬 呂治家 王 杰

（1.魏橋紡織股份有限公司，山東濱州，256200；2.魏橋國科研究院，北京，100020）

隨著我國“雙碳”戰略的實施，消費者對生態環保的關注度越來越高，企業從紡織原材料的選用到生產過程控制，力求降低碳排放和資源消耗。作為一種生態環保的生物基材料，PTT（聚對苯二甲酸丙二醇酯）是由對苯二甲酸和1，3丙二醇酯化縮聚制得，該纖維兼具錦綸的柔軟性和腈綸的蓬松性，性能優勢明顯［1］1，所織面料蓬松豐滿、手感滑糯、吸濕透氣，抗皺保形性能突出，適合用于仿毛類產品，并且避免了純毛類面料易蟲蛀、價格高、易起毛起球等不足。行業內對PTT材質在毛類風格織物中的應用已有具體研究，包括采用PTT混紡方式開發用于女士制服類面料等［2-3］，而純PTT面料的仿毛效果更加突出，但產品設計開發及生產的技術難度較大。本研究結合實踐探討純PTT仿毛面料的設計思路和開發方案，并對面料性能進行測試和分析。

1 純PTT短纖仿毛面料的設計開發

毛型面料品類眾多，且不同品類風格差異明顯。純PTT仿毛面料的設計屬于對典型風格特征的仿樣設計，需要基于材料本身的特性來合理選擇應用方向。鑒于PTT纖維較低的初始模量以及良好的彈性表現，預測其更適合于表現精紡毛織物中的女衣呢類或薄型花呢類的風格，這類面料的主要特征是手感柔軟、有彈性、活絡不板不爛。精紡毛織物最重要、最有價值的風格就是手感，手感又是呢類產品設計主要的風格追求，因此把PTT仿毛面料的設計重點放在良好手感的打造上［4］108-112。

為充分發揮PTT材質的柔軟和彈性，利用我公司純紡技術優勢，選用1.33 dtex×38 mm短纖維進行純紡。根據參考文獻［4］113的經驗數據，典型單面花呢及薄花呢的紗線參考線密度一般在單紗17 tex或股線17 tex×2。結合企業生產習慣，設計線密度為19.7 tex，捻度偏小控制，以體現良好的彈性和活絡手感，并采用賽絡紡來降低紗線毛羽，確保面料的強力及耐磨性能?？椢镌O計方面，女衣呢類織物多采用復雜小提花、破斜紋等松散組織結構，浮長線偏長，構成各種細致的圖案或凹凸的肌理。較長的織物浮長線有利于面料的柔軟舒適，且有利于織物壓縮和彎曲變形的回復，但過長的浮長線容易引起勾絲［5］，為實現良好的仿毛蓬松手感并兼顧機械性能，織物組織采用相對松散的三上三下加強破斜紋，如圖1所示。根據文獻經驗數據，國毛優秀產品單面花呢類的成品經緯向緊度推薦數值分別為89%和64%［4］119，由于PTT具有較好的收縮回復性能，需要給纖維留出足夠的織縮和染縮空間，按照25%～30%預留收縮率，綜合各類因素，設定坯布總緊度為80%，坯布經向緊度為64%、緯向緊度為48%，因此確定坯布的經緯紗線密度均為19.4 tex，經密394根/10 cm，緯密276根/10 cm，上機幅寬為178 cm。

圖1 織物組織圖

因PTT纖維的玻璃化溫度在45℃～65℃，且纖維的初始模量較小，因此該材質對織染生產過程中的溫度和加工張力特別敏感。該系列產品在漿紗工序選用冷漿低溫上漿工藝，染整采用松式溢流缸染色加工工藝，低溫分散染料常壓沸染，染色溫度100℃，松式定形，超喂量控制在10%～15%，定形溫度為120℃。

2 面料性能測試分析

織物手感與織物力學性能之間存在相關性，因此可以通過測試織物的力學性能來評價其手感風格。為測試評價PTT仿毛面料的特征仿樣效果，應針對精紡呢類面料的典型風格特征，確定相應的力學性能測試方法，如手感柔軟的特征可以借助彎曲測試、懸垂測試來檢測評估，舒適有彈性的特征可以通過壓縮風格測試、折皺回復測試來評估，而手感活絡不板不爛等則可借助彎曲測試、表面摩擦測試等指標來綜合評價。據此選定該PTT仿毛面料的測試項目包括表面摩擦性能、壓縮性能、彎曲性能、折痕回復性能、懸垂性能，并與同規格純羊毛面料進行對比［6］。

面料的表面摩擦性能、壓縮性能、彎曲性能3項指標采用YG821L型織物風格儀進行測試，以力和位移兩個物理量測量織物的機械性能，客觀反映織物的風格特征及其服用性能。試驗分別依據FZ/T 01054—2012《織物表面摩擦性能的試驗方法》、GB/T 24442.1—2009《紡織品 壓縮性能的測定 第1部分：恒定法》、GB/T 18318.6—2017《紡織品 彎曲性能的測定 第6部分：馬鞍法》進行測定，對面料的經緯向各測試3次，取平均值。

2.1 表面摩擦性能

表面摩擦測試主要是評價面料表面的滑、糙、爽程度，FZ/T 01054—2012標準的測試原理是將兩塊試樣疊合在一起，在一定的正壓力和速度條件下，從水平方向牽移上測試樣，測定和計算此過程中兩塊面料表面間的摩擦力變化與有關表面的摩擦性能指標。面料表面摩擦性能測試結果見表1。純PTT仿毛面料的經緯向靜摩擦因數、動摩擦因數均小于純羊毛面料，說明無論是啟動時還是位移運動過程中，純PTT仿毛面料相比純羊毛面料所受到的摩擦力都更小，表明純PTT仿毛面料比純羊毛面料更加細膩順滑。

表1 面料表面摩擦性能測試數據

分析此指標的影響因素認為，PTT纖維的模量低、剛性小，所織面料柔軟順滑，而羊毛纖維表面帶有鱗片，雖然經縮絨處理，但所織面料在受外力作用時還是存在一部分定向性摩擦效應。

2.2 壓縮性能

壓縮測試可以評價面料的蓬松和豐滿等程度，測試采用單層織物壓縮方式，壓縮接觸面積為18 cm2。根據織物的表觀厚度來制作試樣尺寸大小和設置壓力值的各項參數。壓縮性能測試指標主要有表觀厚度、穩定厚度、壓縮率、壓縮彈性率、比壓縮彈性率、蓬松度等，測試結果見表2。純PTT仿毛面料的表觀厚度比純羊毛面料高0.500 mm，穩定厚度比純羊毛面料高0.256 mm，壓縮率比純羊毛面料高6.461個百分點，蓬松度比純羊毛面料高242.853 cm3/g，從上述4項數據可知，純PTT仿毛面料比純羊毛面料更加蓬松豐滿，并且穩定性較好。

表2 面料壓縮性能測試數據

分析該項性能指標的影響因素認為，PTT材質所具有的折線形分子結構形態可賦予面料蓬松手感和一定彈性，經過染整加工后手感更加突出，實現了比純羊毛面料更加蓬松豐滿的手感表現。

2.3 彎曲性能

彎曲試驗主要用以評價面料手感的彎曲反彈和剛柔性能，測試原理是將一定尺寸的試樣兩端夾持到夾樣器上，使試樣呈半圓豎環狀，在負荷作用下樣品向下彎曲，隨著變形的增大，半圓豎狀環兩側的彎曲應力和應變漸漸趨大，并待試樣受壓至一定位移后使其回復。測試結果見表3。

表3 面料彎曲性能測試數據

由表3可知，純PTT仿毛面料與純羊毛面料的經向反彈率數據接近，純羊毛面料的數據略高，由此表明兩種面料的彎曲反彈性能均較好，純PTT仿毛面料在彎曲剛性較小的情況下達到了較為理想的彎曲反彈效果。由于純PTT仿毛面料過于柔軟，未能測出其緯向彎曲性能的指標數據。

通過以上3種風格測試的數據分析得出，純PTT仿毛面料與純羊毛面料相比，兩者風格指標相近，純PTT仿毛面料滑糯感和蓬松感更有優勢，手感更軟，符合精紡毛織物中的女衣呢類或薄型花呢類的風格特征。

2.4 折痕回復性能

采用YG541E型織物折皺彈性儀，參照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復性的測定回復角法》，對兩種面料的折痕回復性能進行測試，以折痕垂直回復法評價面料的抗折痕性能。兩種面料經緯向各測10個樣品，取其平均值。測試數據有經向折痕回復角、緯向折痕回復角、總折痕回復角。測試結果見表4。

表4 折痕彈性回復性能測試數據

由表4可知，兩種面料的折痕回復性能均優異，總折痕回復角非常相近。羊毛材質具有突出的抗折痕能力，而PTT材質則是受益于如彈簧形狀的纖維大分子鏈所帶來的性質，在外力的作用下可以轉變為“反式”構象［1］3，外力去除后即可恢復原狀，顯示出優異的回復性能。

2.5 懸垂性能

采用YG811E型織物懸垂測試儀，參照GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》，對兩種面料的懸垂性能進行測試，在自重作用下對其自然下垂形成的曲面以平行光進行照射，得到水平投影圖并分析計算，從而獲得懸垂性能指標。測試結果見表5。

表5 面料懸垂性能測試數據

懸垂性能的測試主要評價面料在服用過程中由于自重作用和彎曲程度而產生的曲面特性，采用圖像處理法測定織物的懸垂性。評價指標總體上可分為反映懸垂程度和懸垂形態兩大類［7］，表達織物懸垂程度的指標主要是靜態懸垂系數、動懸垂系數、懸垂形態變化率等。懸垂系數越小、懸垂形態變化率越大，說明面料越柔軟、形態變化不呆板。由表5可知，純PTT仿毛面料的靜態和動態懸垂系數均較純羊毛面料小，懸垂形態變化率達到了純羊毛面料的2.5倍以上，純PTT仿毛面料體現出優秀的懸垂性能。反映織物懸垂形態的指標參數主要是靜態懸垂波數、動態懸垂波數等，懸垂波數越多、越均勻，說明懸垂形態越好。純PTT仿毛面料的動態懸垂波數明顯優于純羊毛面料，動態投影周長小于純羊毛面料，該面料在經過勻速旋轉再自然下垂時，形成的波紋個數多且夾角小、分布均勻、投影面積小，面料的懸垂形態柔和順滑，更具美感。

3 結論

采用新型纖維開發新產品需要立足于纖維本身的特性，尤其是風格特征仿樣，需要認真研究目標產品典型特征，轉化為技術參數，通過合理的策劃設計和技術創新，充分發揮出材質的優勢，在風格特征仿樣中有所創新和提高，方能實現良好的產品開發效果。

通過對純PTT仿毛面料與純羊毛面料的測試分析可知，純PTT仿毛面料的摩擦因數比純羊毛面料更小，更加細膩順滑；純PTT仿毛面料的表觀厚度比純羊毛面料更大，蓬松性更好；純PTT仿毛面料懸垂系數更小，面料整體形態更加柔和美觀；純PTT仿毛面料的折痕回復角與純羊毛面料接近。綜合評估認為，該純PTT仿毛面料具備精紡毛織物的主要典型特征，手感風格符合精紡毛織物中的女衣呢類或薄型花呢類的風格定位，適合于女裝上衣、裙子或褲裝用料，面料整體開發效果達到設計預期。