聚對苯二甲酸丙二酯及彈力復合纖維T400緯向彈力交織物的彈性回復性評價

孫浪濤，李楚涵，成欣毓，張嘉燁

(泉州師范學院 紡織與服裝學院，福建 泉州 362000)

彈性作為服裝面料重要的性能指標之一，一直被研究者所關注?？椢锸艿捷^小外力作用后產生伸長，當外力去除后又能回復至原狀的這一性能稱為彈性，根據織物彈力大小可以將其分為高彈力織物、中彈力織物和低彈織物3種[1]。制備彈力織物的方法主要有混入彈力纖維、紗線彈性處理及特殊加工工藝等[2-4]。彈力織物具有較好的穿著舒適性、保形性和折皺回復性，主要應用范圍有針織服裝、內衣、家紡產品、醫護用品等方面，在紡織品市場占據重要地位。

氨綸具有優異的彈性回復能力，常被用來織造彈力織物，但氨綸織造復雜，須與其他纖維形成包覆紗、包芯紗及合捻線等才能上機織造，紗線成本高，且存在不易染色、彈力過剩、面料尺寸不穩定及制品使用易老化等問題[5-6]。目前，可直接織造的彈力纖維品種有聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、彈力復合纖維(T400)及PA66高彈絲(聚酰胺66)等[7]，其中：PTT是由1，3—PDO與對苯二甲酸縮聚而得到的，屬于聚酯體系，在其分子鏈中同時包含了具有剛性的鏈苯環和具有柔性甲基—CH2—，并且由醇基—CO—O—相互連接而成，成為一種剛柔性互相共存的線型大分子結構。因此，PTT纖維具有優異的強度、彈性、柔韌性、尺寸穩定性及染色性等性能。T400是由PET(聚對苯二甲酸乙二酯)和PTT并列復合而成，將PET、PTT 2種原料按一定計量在復合噴絲組件中加工復合，再經過拉伸、熱定形得到最終產品，其具有較大的彈性伸長率和良好的彈性回復性，彈性優于PTT和PET纖維，且拉伸強度高，手感柔軟，吸濕排汗，抗皺性好，染色性優良[8]。

目前，關于彈力織物的研究主要集中在針織物方面，包括織物彈性影響因素、生產工藝及染色技術等[9-11]，彈力紗線以氨綸包芯紗為主[12-13]，而采用可直接織造的彈力纖維進行緯向彈力機織物的研究相對較少。因此，本文以可直接織造的PTT及T400網絡絲為彈力紗，進行緯向彈力機織物的設計與試織，分析其彈性變化規律，并采用模糊物元綜合評價法對試樣彈性進行綜合評價，可為緯向彈力機織產品的開發與應用提供理論參考。

1 實 驗

1.1 試樣準備

以24 tex×2滌綸紗為經紗，分別以8.3 tex/(48 f) PTT長絲及8.3 tex/(32 f) T400長絲為緯紗，在全自動劍桿織機上進行試織，織物下機后經煮練、水洗、定形整理，得到8款試樣?？椢镆幐駞等绫?所示。

1.2 儀器與設備

SGA598型全自動劍桿織樣機(江陰市通源紡機有限公司)，YG065H型電子織物強力儀(泉州市美邦儀器有限公司)，YG141D型數字式織物厚度儀(泉州市美邦儀器有限公司)。

表1 織物規格參數Tab.1 Parameters of fabric specifications

1.3 織物性能測試

選取織物的彈性回復率和塑性變形率進行測試，彈性回復率和塑性變形率計算公式如下：

(1)

(2)

式中：L0為試樣初始長度，mm；L1為試樣拉伸后長度，mm；L2為外力取消后長度，mm。

根據 GB/T 3923.1—2013 《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》，對試樣斷裂強力和斷裂伸長率進行測試。試驗條件為預加張力2 N，隔距長度100 mm，拉伸速度100 mm/min，每種試樣測試5次，取平均值。

根據FZ/T 01034—2008 《紡織品 機織物拉伸彈性試驗方法》，對試樣緯向進行定伸長反復拉伸測試，試驗條件為預加張力2 N，隔距長度100 mm，拉伸速度100 mm/min，定伸長20%條件下循環10次，拉伸停置時間1 min，回復停置時間3 min，每種試樣測試3次，取平均值。

根據FZ/T 01034—2008 《紡織品 機織物拉伸彈性試驗方法》，對試樣緯向進行定負荷反復拉伸測試，試驗條件為預加張力2 N，隔距長度100 mm，拉伸速度100 mm/min，定負荷25 N條件下循環5次，拉伸停置時間1 min，回復停置時間3 min，每種試樣測試3次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 織物緯向拉伸斷裂測試結果及分析

織物緯向拉伸斷裂測試結果如表2所示。由表2可知，試樣的緯向斷裂伸長率均高于30%，屬于緯向高彈織物；滌綸/T400交織物的斷裂強力及斷裂伸長率優于滌綸/PTT交織物，主要原因是T400纖維相較于PTT纖維斷裂強度及延伸性更好；就織物斷裂強力而言，平紋>緯重平>斜紋>緞紋，分析原因主要為織物組織不同，緯紗在織物中的交錯情況及紗線間的摩擦阻力大小也不同，結構越緊密的織物斷裂強度越好；就織物斷裂伸長率而言，平紋<緯重平<斜紋<緞紋，分析原因主要為織物緯向浮長線不同，浮長線越長，織物伸長能力越好。

表2 織物緯向拉伸斷裂測試結果Tab.2 Test results of weft tensile fracture of fabrics

2.2 定伸長反復拉伸測試結果及分析

織物緯向定伸長反復拉伸測試結果如表3所示。由表3可知，在織物緯向定伸長反復拉伸作用下，滌綸/PTT交織物的彈性回復率低于滌綸/T400交織物,而塑性變形率高于滌綸/T400交織物。分析原因主要為T400纖維特殊的雙組分復合結構，以及纖維熱定形時的卷取形態，使得其延伸性優于PTT纖維，表現出良好的彈性回復能力?？椢飶椥曰貜吐剩浩郊y<緯重平<斜紋<緞紋，塑性變形率：平紋>緯重平>斜紋>緞紋，表明織物結構越緊密，經緯紗交錯次數越多，織物彈性越差。除此之外，相較于平衡組織而言，不平衡組織更有利于表現織物的彈性性能。

表3 織物定伸長反復拉伸測試結果Tab.3 Test results of constant elongation and repeated stretching of fabrics

2.3 定負荷反復拉伸測試結果及分析

織物緯向定負荷反復拉伸測試結果如表4所示。由表4可知，在織物緯向定負荷反復拉伸作用下，滌綸/PTT交織物的彈性回復率低于滌綸/T400交織物，而塑性變形率高于滌綸/T400交織物。分析原因主要是T400的延伸性較PTT更優異，當PTT纖維受小應力作用時，產生的形變主要為彈力絲中纖維卷曲的伸直，而大應力作用時，產生的形變主要為大分子鏈的伸直，因此，在定負荷的反復作用下，纖維產生疲勞，致使塑性變形率增加，而彈性回復率減少。

表4 織物定負荷反復拉伸測試結果Tab.4 Test results of constant load and repeated stretching of fabrics

3 綜合分析

為探究機織彈力織物的緯向彈性性能，采用模糊物元綜合評價法進行分析。物元分析是將事物、特征及相應量值放在一起研究，可更加貼切地反映事物的變化規律，其結果采用歐式貼近度值表示[14]。

選定指標分別為緯向定伸長彈性回復率、緯向定伸長塑性變形率、緯向定負荷彈性回復率和緯向定負荷塑性變形率，分別對應C1、C2、C3和C4來表示上述4項指標。

各評價指標的從優隸屬度采用式(3)(4)計算。在分析中發現，織物彈性回復率為正向指標，而塑性變形率為逆向指標，故采用式(3)計算織物彈性回復率，式(4)計算織物塑性變形率。

(3)

(4)

式中：rij為從優隸屬度；xmax為各評價指標中的最大值；xmin為各評價指標中的最小值。

在織物彈性綜合性能評價中，采用變異系數客觀賦值法對權重進行計算。式(5)計算織物各項指標的變異系數，式(6)計算織物各項指標的權重。

(5)

(6)

表5 各項指標的權重值Tab.5 Weights value of various properties

選取各項指標中的最大值來構建標準模糊物元r0，其表達式為：

(7)

差平方復合模糊物元矩陣Δij，為標準模糊物元r0和復合模糊物元rij中對應各項的差平方，其計算公式為：

Δij=(ri0-rij)2

(8)

式中：i=1,2,…,n；j=1,2,…,m。

采用式(9)計算歐式貼近度值ρHj，評價樣本與標準樣本之間的差異，歐式貼近度值越大，則表示樣本與標準樣本之間的差異越小。

(9)

8種織物的歐式貼近度值計算結果如表6所示。

表6 試樣的歐式貼近度值Tab.6 European closeness value of the sample

由表6可知，滌綸/T400交織物的緯向彈性均高于滌綸/PTT交織物，其中試樣6#的彈性綜合性能最好。對滌綸/PTT交織物而言，試樣5#的歐式貼近度優于試樣1#、試樣3#及試樣7#，對滌綸/T400交織物而言，試樣6#的歐式貼近度優于試樣2#、試樣4#及試樣8#，表明織物組織采用斜紋組織時的織物彈性綜合性能優于平紋、緯重平及緞紋組織。

4 結 論

本文針對緯向彈力交織物的彈性回復性進行研究，并結合PTT及T400 2種彈力紗線，采用4種織物組織結構，設計并試織了8種試樣，研究了織物的緯向定伸長彈性回復率、緯向定伸長塑性變形率、緯向定負荷彈性回復率和緯向定負荷塑性變形率的變化規律，并采用模糊物元綜合評價法對其彈性進行綜合評價分析，得到以下結論：

①制備的滌綸/PTT及滌綸/T400交織物均屬緯向高彈織物，且滌綸/T400交織物的斷裂強力及斷裂伸長率優于滌綸/PTT交織物；就織物斷裂強力而言，平紋>緯重平>斜紋>緞紋，就織物斷裂伸長率而言，平紋<緯重平<斜紋<緞紋。

②在緯向定伸長反復拉伸及定負荷反復拉伸作用下，滌綸/T400交織物的彈性回復率高于滌綸/PTT交織物，而塑性變形率低于滌綸/PTT交織物。在定伸長反復拉伸作用下，織物彈性回復率：平紋<緯重平<斜紋<緞紋，塑性變形率：平紋>緯重平>斜紋>緞紋。

③采用模糊綜合評價得到的彈性綜合性能最佳的品種為試樣6#，即經紗為24 tex×2的滌綸股線，緯紗為8.3 tex/(32 f)的T400長絲，采用斜紋組織制得。