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

2022-03-07 04:47孙浪涛李楚涵成欣毓张嘉烨
毛纺科技 2022年2期
关键词:交织涤纶弹力

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。

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