（纺织工程专业论文）织物折皱回复性能的研究.pdf

摘要 摘要 随着科学技术的发展和人们消费意识的不断提高，人们的衣着丰富了，对织物的要 求也更加多样化。不仅要求穿暖穿好、穿得舒适健康，还要美观、大方，具有整洁的外 观。折皱不仅严重地影响织物的外观，而且沿着折痕或者皱纹的方向容易产生剧烈的磨 损，加速织物的损坏。因此，折皱回复性能是考核织物性能的重要指标之一。然而现行 的折皱回复性能的评价方法均存在一些问题，例如忽略了织物的一个重要性能各向 异性，对折皱回复性能的研究也主要集中在后整理阶段，而国内对织物本身的物理性能 研究也并未多见。所以本文将主要研究织物折皱回复性能的各向异性，织物折皱回复性 能表征方法的改善以及织物折皱回复角与织物本身物理性能的关系。 本文运用s d l - m 0 0 3 a 折皱回复角试验机按a a t c c 6 6 - 2 0 0 3 方法测得织物的若干个 方向的折皱回复角，测试结果表明织物的折皱回复性能存在明显的各向异性，折皱回复 角变异系数均在1 4 以上。为了表征整块织物的折皱回复角，引入织物的当量折皱回复 角，较以往简单地取经、纬向折皱回复角的均值( 或之和) 更能全面地反映织物的折皱 回复性的优劣。在此基础上利用极值取平均的方法得出整块织物的折皱回复角的改进计 算方法，从折皱回复角计算值和实测值的检验结果看，两者近似相等，最大误差为1 7 0 ， 在折皱回复角的测试量没有明显增加的前提下，测试结果的准确性有了很大的提高。 本文还探讨了织物本身的物理力学性能与折皱回复性能的关系，织物本身的物理性 能包括织物的组织结构参数以及物理力学参数。 在组织结构参数与织物折皱回复角的关系方面：通过分析得出织物的折皱回复角与 经纱细度、纬纱细度、经纱密度、纬纱密度和组织系数等七个组织结构参数的关系密切。 分别建立了由经纱细度、纬纱细度、经纱密度、纬纱密度和组织系数与折皱回复性能建 立的回归模型1 ，以及由经纱覆盖系数、纬纱覆盖系数和组织系数与折皱回复性能的建 立的回归模型2 。并通过两个模型对织物的折皱回复性能进行了预测，模型l 差值的绝对 值最大为1 7 1 0 ，最大的误差百分比为2 5 0 ，优于模型2 ，可以认为运用上述回归方程预 测织物的折皱回复角均具有较好的适用性。 在物理力学参数与织物折皱回复性能的关系方面：运用k e s f 风格仪测量了织物的 弯曲刚度、弯曲滞后矩、拉伸功和织物厚度等物理力学参数，运用s d l - m 0 0 3 a 折皱回 复角试验机按a a t c c 6 6 2 0 0 3 测得织物的折皱回复角，在此基础上，建立了织物的折皱 回复角与物理力学参数之间的线性回归方程。通过分析得出织物的折皱回复角与b j 、 2 h b j 、w t j 、b w 、2 h b w 、w t w 、t m 七个指标的关系密切。 关键词：织物；折皱回复性能：表征；组织结构参数：物理力学指标 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h et e x t i l es c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n dt h ep r o m o t i o no f p e o p l e sc o n s u m i n gl e v e l ，t h e r ea r em o r ea b u n d a n tt e x t i l e sa n dc l o t h i n g a sar e s u l t , f a b r i c s a n e e d e dt oh a v em o r ep r o p e r t i e s ，n o to n l yt h ew a r m t h , c o m f o r ta n dh e a l t h y , b u ta l s o b e a u t i f u la p p e a r a n c e t h ec r e a s e sh a v eg r e a ti n f l u e n c et ot h ea p p e a r a n c eo ft h ef a b r i c s w h a t sm o r e ，t h ec r e a s e sw i l lc a u s es e v e r ea b r a s i o ni ni t sd i r e c t i o na n da sar e s u l tt h ef a b r i c s w i l lb ed a m a g e dr a p i d l y s ot h ec r e a s er e c o v e r yi sao n eo ft h em o s tk e ys t a n d a r dt ot e s tt h e f a b r i c s p r o p e r t i e s h o w e v e r , s o m ep r o b l e m se x i s ti na p p r a i s i n gp r o p e r t yo f c r e a s er e c o v e r ya t p r e s e n t , w h i c hi g n o r et h eo n e o ft h em o s ti m p o r t a n tp r o p e r t i e so ft h ef a b r i c t h ea n i s o t r o p i c , c o n c e n t r a t i n gt h em o s tr e s e a r c ho ft h ec r e a s er e c o v e r yi nt h ef i n i s h i n gp r o c e s s d u et ot h e l i t t l er e s e a r c ho ft h ep h y s i c a lp r o p e r t i e s ，t h i st h e s i sw i l ld i s c u s st h er e s e a r c ho fi m p r o v e m e n t o ff a b r i c s a n i s o t r o p i ca n dt h ea p p r a i s i n gm e t h o d sa sw e l l 雒t h er e l a t i o nb e t w e e nt h ec r e a s e r e c o v e r ya n g l ea n dt h ep h y s i c a lp r o p e r t i e so ff a b r i c s i nt h i st h e s i s ，t h ec r e a s e r e c o v e r ya n g l e si nd i f f e r e n td i r e c t i o na l et e s t e db yt h e s d l - m 0 0 3 ac r e a s er e c o v e r ya n g l e st e s t e ra c c o r d i n gt oa a t c c 6 6 - 2 0 0 3 a n dt h e ni tu s e s e x t r e m u ma v e r a g et og e ti m p r o v e dc a l c u l a t i n gm e t h o do fc r e a s er e c o v e r ya n g l e t h er e s u l t s c a l c u l a t e da n dt e s t e do ft h ec r e a s er e c o v e r ya n g l ea r es i m i l a r s ot h ei m p r o v e dc a l c u l a t i n g m e t h o dh a sm o r ea p p l y i n gv a l u e a n dt h e n , t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec r e a s er e c o v e r ya n g l ea n dt h es t r u c t u r e p a r a m e t e r so ft h ef a b r i ci sa n a l y z e d s e v e ns t r u c t u r ep a r a m e t e r s ，s u c ha st h el i n ed e n s i t yo f t h ey a r n , t h ed e n s i t yo ft h ey a ma sw e l l 髂t h ef a c t o ro ft h ew e a v es t r u c t u r ea r es e p a r a t e df r o m t h ev a r i e t yo fp a r a m e t e r sa n dt w om o d e l sa r ed e d u c t e db a s e do nt h e mu s i n gl i n e a rr e g r e s s i o n a n a l y s i s t h ee x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e dt oe v a l u a t et h ev a l i d i t yo ft h et w om o d e l sa n dt h et e s t r e s u l tp r o v e st h a tt h em o d e lli sm o r er e l i a b l e t h em a x i m u md v a l u eo ft h ec r e a s er e c o v e r y a n g l eb e t w e e nt h ef o r e c a s t i n gd a t aa n dt h er e a lo n e i so n l y2 4 6d e g r e e ，w h i c hp r o v e dt h a tt h e m o d e llc a nb eu s e dt of o r e c a s tt h ec r e a s er e c o v e r ya n g l e a tl a s t , t h er e l a t i o nb e t w e e nt h ep h y s i c a lp a r a m e t e r sa n dt h ec r e a s er e c v e r yo ff a b r i ci s a n a l y z e d t h ep h y s i c a lp a r a m e t e r ss u c h 勰b e n d i n gr i g i d i t y , b e n d i n gh y s t e r e s i sm o m e n t , t e n s i o nw o r ka n dt h i c k n e s so ff a b r i ca r ee v a l u a t e db yt h ek e s fh a n d l et e s t e r , w h i l et h et h e c r e 国s er e c o v e r ya n g l ei so b t a i n e db ys d l - m 0 0 3 ac r e a s er e c o v e r ya n g l e st e s t e ra c c o r d i n gt o a a t c c 6 6 - 2 0 0 3 t h el i n e a rr e g r e s s i o na n a l y s i si sc a r r i e dt of i n dr e l a t i o nb e t w e e nt h ef a b r i c s c r e a s er e c o v e r ya n g l ea n dt h ep h y s i c a lp a r a m e t e r s ，a n daf o r m u l ai sa q u i r e da f t e rt h a tp r o c e s s ， w h i c hi n d i c a t e st h a tt h ef a b r i c sc r e a s er e c o v e r ya n g l eh a st h ec l o s er e l a t i o nw i t h b j 、2 h b j 、 w t 卜b w 、2 h b w 、w t w 、t m k e yw o r d s ：f a b r i c ；t h ec r e a s er e c o v e r y ；a s s e s s m e n t ；s t r u c t u r ep a r a m e t e r , p h y s i c a lm e c h a n i c i n d e x e s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 签名： 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 导师签名： 日 期： 第一章绪论 第一章绪论 随着科学技术的发展和人们消费意识的不断提高，人们对服装的要求已经远离了 “新三年，旧三年，缝缝补补又三年力的轨迹。人们的衣着丰富了，对织物的要求也更 加多样化。不仅要求穿暖穿好、穿得舒适健康，还要美观、大方，具有整洁的外观。织 物在服用和保管的过程中，由于折叠、剪切、压缩或弯曲起拱、洗涤等外力作用产生局 部变形，形成折痕或皱纹，即使外力去除后也难以恢复到原来的平整状态，这种现象称 为折皱【l 】。折皱成为人们选择织物或服装时所必须考虑的因素之一，折皱回复性能是考 核织物性能的重要指标之一，所以研究织物的折皱回复性能是非常必要的。 1 1 织物折皱概述 1 1 1 织物折皱形成的原因及不良影响 织物折皱形成与构成织物的材料内部大分子的相互作用有关，这里以纤维素纤维为 类进行叙述。纤维素纤维的侧序度较高区域中存在的氢键【2 】，在受到外力作用时，能共 同承受外力的作用，一般只发生较小程度的形变，若要使其中某大分子与相邻的大分子 分离，则必须有足够的应力，以克服其问所有的分子间引力，因此在侧序度较高部分发 生分子间移动的机会是极少的( 不超过普弹形变) ，也就是说由这部分提供的形变主要是 普弹形变。 在侧序度较低区域中存在的氢键，它们在经受外力作用时，并非同时受力，而是沿 着外力的方向，先后受到外力的作用而变形，并随氢键强度的不同，逐渐发生键的断裂 和基本结构单元的相对位移，也就是说纤维中侧序度较低的区域除发生普弹形变外，还 可能产生强迫高弹形变或永久形变。在纤维受到拉伸时，由于纤维素分子上有很多极性 羟基，纤维素大分子或基本结构单元取向度提高或发生相对的移动后，并能在新的位置 上重新形成新的氢键。当外力去除后，纤维分子间未断裂的氢键以及分子的内旋转，有 使系统拉回至原来状态的趋势，但因在新的位置上形成的氢键的阻滞作用，使系统不能 立即回复，往往要推迟一段时间，形成蠕变回复。如果拉伸时分子间氢键的断裂和新的 氢键形成己达到充分剧烈的程度，使新的氢键具有相当的稳定性时，则蠕变回复速度较 小，便出现所谓永久形变，这就是造成折皱的原因。实际上，在一般情况下，也可以认 为折皱主要是由回复速率很慢的缓弹性形变所造成。 折皱不仅严重地影响织物的外观，同时也是织物易护理性能的重要评价指标之一， 而且沿着折痕或者皱纹的方向容易产生剧烈的磨损，加速织物的损坏。 1 1 2 提高织物折皱回复性的途径 织物的折皱严重影响织物的外观，提高织物的抗皱能力受到人们的关注。因为影响 织物折皱的因素很多，所以提高织物的折皱回复性的方法也很多。 目前主要的提高织物折皱回复性能的途径集中在通过免烫整理来改善棉织物的抗 皱性能。有以下几种代表的方法： l 江南大学硕士学位论文 ( 1 ) 将壳聚糖溶于乙酸溶液中，在一定工艺条件下对织物进行浸轧处理也可提高织物 的抗皱性能【3 】。 ( 2 ) 采用聚合多元羧酸作为免烫整理剂。整理后织物的回潮率和毛效都有提高，壳聚 糖使整理织物的强力和白度略有下斟4 1 。 ( 3 ) 采用多元酸作为无甲醛整理剂，其与纤维素发生酯化反应，使分子间形成酯键交 链。其中b t c a 和c a 是两种效果较好的无甲醛免烫剂，但b t c a 的价格相对比较昂贵， 使其在工业上大规模推广受到限制。c a 价格最低，但整理效果不甚如意嘲。 ( 4 ) 采用以水溶性丝素蛋白为代表的生物整理剂，由于丝素分子结构中缺乏能与棉纤 维发生共价交联的基团，所以固着率较低，防皱效果不理想【6 】。 ( 5 ) 对棉织物经液氨处理后，再经低甲醛树脂整理，可使织物达到纯绿色免烫整理水 平【刀。 ( 6 ) 研究双氧有机硅在柠檬酸中对纯棉织物耐久压烫整理中的作用，从而使织物具有 较高程度的耐久压烫和抗皱性【引。 然而目前全世界范围内对环保和穿着舒适性的要求日益提高，因此，进一步改善和 提高纯棉织物的抗皱性能已成为发展趋势。利用新型原料，通过织造和组织的变化来改 善织物的性能，形成新的功能性面料及产业化生产；同时筛选整理剂的类型，优化整理 工艺流程、工艺条件等方面仍需科研工作者不断地探索和研究。 1 2 织物折皱回复性的评价 1 2 1 评价方法概述 ( 1 ) 外观法 外观法是将试样与标准样照进行比较，目测得出折皱等级来表征织物折皱性能的好 坏。参照标准有g b t 1 3 7 6 9 1 9 9 2 9 】和a a t c c l 2 8 2 0 0 4 t l o l 。 标准g b t 1 3 7 6 9 1 9 9 2 ，是将织物试样经家庭洗涤与干燥处理后，在标准大气条件下 调湿，然后在规定的照明下，将试样与a a t c c 立体耐久压烫平挺度标样进行目测比较， 从而确定试样的外观平挺度级数，也称d p 等级。平挺度共分l 、2 、3 、3 5 、4 、5 六个 级别，从l 到5 级抗皱性能越来越好，一般来说，d p 大于3 5 级的织物为抗皱性能良好 的织物。 而标准a a t c c l 2 8 2 0 0 4 ，是取1 5 c m x 2 8 c m 的矩形长条，将长条的两端反方向固定 在a a t c c 起皱机器的两端，施加3 4 3 n 的压力2 0 分钟，除压后在标准大气下调湿2 4 h 后，与a a t c c 织物折皱回复外观标样进行目测比较，最终确定折皱回复性能的级数。 ( 2 ) 折皱回复角法 折皱回复角法是利用工具或仪器设备测得折皱回复角，从而表征织物的折皱状况， 是目前广泛采用的客观评价折皱性能的方法。折皱回复角法有自动测试和手工测试两 种。 自动测试使用国产y g 5 4 1 型织物折皱弹性仪，参照的标准为g b3 8 1 9 9 7 1 1 j ，将试 样裁剪成4 0 m m x l 5 m m 的“品”字形，按照规定对折织物，在1 0 n 的压力下静置5 分钟， 2 机器囱动测量织物弹起的角度，并自动显示急弹性回复角和缓弹性回复角。 手工测试使用英国s d l - m 0 0 3 a 褶皱回复角试验机，参照标准为a a t c c 6 6 2 0 0 3 t 2 1 ， 将试样裁剪成4 0 m m x l 5 m m 的矩形，对折后用压锤匾5 分钟，然后固定到刻度盘上，等 待5 分钟后，由操作人员读出缓弹性折皱回复角。 1 2 2 现有评价方法存在的问题 采用外观法评价织物的抗皱等级，比较接近服装使用状态时折皱状况，但是外观法 存在一个臻显的不足，就是采用人麴主观判断来对织物的折皱状况进行评价，偏差较大， 且样照之间的差异不是很明显，判断起来的难度较大。 折皱回复熊法中，自动溅试的读数精度与机器自动单元的精度、可靠性有缀大的制 约关系；手工测试的自动化程度降低，每次试验只能做一块试样，实验耗时长，但是多 次实验结果表明，数据稳定性比图产y g 5 4 1 型织物折皱弹性仪要好。所以本文采用英囡 s d l - m 0 0 3 a 褶皱回复角试验机，参照标准a a t c c 6 6 - 2 0 0 3 测试折皱圆复角。 另外在折皱回复角法的具体表征中，简单的用织物经向和纬向的折皱回复角相加之 和来袭征整块织物的折缴回复校能，未麓考虑到织物的方向性彝实际拆皱的关系，由于 机织物一般是由相互垂直的经纱和纬纱交织而成，这一结构特征决定了织物的物理机械 性熊呈现出各向异性f 1 3 】，因而在折皱回复角的表征方法上需加以全面考虑。 1 2 3 评价方法的研究现状 ( 1 ) 利用计算视技术表征织物折皱豳复性熊 该方法的原理是基于计算机图像处理技术，利用各种手段得到能够反映织物的折皱 性能的指标。鸯人利用k o h o n e n l ! l 组织神经网络 h l 、减法聚类的自适应模糊神经网络f l 锹 以及遗传算法渊等不同的方法对织物的折皱等级进行评定，取得了一定的研究成果。但 是利用计算机技术评定织物折皱的方法对所测织物图像表面清晰度簧求比较高，一般实 验室的扫描仪和录入设备很难达捌要求，对复杂组织的适鞠情况也很不理想。 ( 2 ) 利用织物的物理力学量与折皱的关系表征折皱回复性能 该方法蛉原理是利用织物的蒸本物理力学量与织物的折皱回复性能静关系建立回 归方程，寻求相关性大的影响因素作为评价指标。有学者对织物的弯曲、折皱及悬垂 性能进霉亍比较研究，通过各个性能的表征指标建立回归方程，研究表明，织物的悬垂系 数与总折皱回复角和经、纬向折皱弹性豳复率都里线性关系。 织物的折皱回复性能直接影响织物的服用性能和美观，也是考核织物性能的重要 指标之一。然焉关于织物的折皱露复性能的各向异性的研究并未多冕，并且现行的织物 折皱回复性的评价方法只是简单地测试经向和纬向情况，粗略的用经向和纬向的折皱回 复焦之和表示织物的折皱回复性簏，这样的表征方法忽略了织物折皱圆复性能的各向异 性的存在。为了更全面地了解织物的折皱回复性能，需要对织物的折皱回复性能的各向 异性进行研究，提出可以更为全面的评价该性能的指标，为服装面料的设计与生产和服 装设计与制俸提供参考。 3 江南大学硕士学位论文 1 3 织物折皱回复性的研究 1 3 1 影响织物折皱回复性的因素 ( 1 ) 坯布的染整工艺对纯褊织物抗皱性的影响 影响纯棉织物抗皱性的主要后整理因素就是对其进行免烫整理。 ( 2 ) 构成织物自身物理性能的影响 织物自身物理性能包括本身的纤维性质以及构成织物的纱线结构和织物结构，以及 物理力学指标的影响。织物的组织结构参数包括经纬纱线支数，经纬纱密度，组织等； 织物的物理力学性能包括织物的弯曲性能，压缩性能，剪切性能以及拉伸性能等。 1 3 2 织物折皱回复性的研究现状 折皱回复性是从二十世纪三十年代厢期开始研究的，至六十年代取得明显进展。科 研工作者作了大量的研究，探讨影响纯棉纺织品折皱回复性的主要因素。研究成果表现 在纺织品自身物理性能和后整理对织物折皱回复性能的影响关系两个方面。近年来防皴 整理剂和整理工艺方面有了许多重要的进展。但是纺织品自身物理性能对织物折皱回复 性能的影响关系的研究在夕十年代中期趋于停顿。燕纺织麓自身物理性能氢括组织结构 因素以及纺织品的物理力学指标，它们与折皱回复性能之间的关系的研究可以为生产实 践提供理论依据。 在上世纪三十年代到五十年代，此阶段主要研究织物结构参数( 如覆盖系数等) 的数 学模型，如p i e r c e 等人的研究，这为以后的织物性能研究奠定了理论基础。在这之后， 美圃南方地区研究室( t h es o u t h e r nr e g i o n a lr e s e a r c h l a b o r a t o r y ) t 强】研究了影响棒飞行 服织物抗撕裂、拒水、透气、以及其他性能的因素。研究指出：虽然有某些例外情况难 以勰释，在轻重量范圈内，高覆盖系数的织物，折皱回复性有所下降。 1 9 5 0 年代早期，d u p o n t 公司推出了商品名称为d a c r o n ( 大可纶) 的聚酯纤维。与全棉 织物相比，d a c r o n c o t t o n 混纺织物具有以下优点；折皱回复性好，有一定的折裥保持性， 缝纫时起皱小，洗涤盾折皱少，这就是早期的“洗可穿服装。 化纤混纺产品布身挺括、没有棉织物易皱易缩的缺点，因此受到消费者青睐，严重 冲击了纯棉市场。为了重新开拓纯棉纺织品的市场，国外纺织工作者进行了大量研究， 提出发展洗可穿棉布，以期提高棉织物的竞争力。几个主要的化学公司和美国南方地区 研究所在此方瑟傲了大量的工作。 1 9 6 0 年代，化学纤维的应用同趋广泛，棉纤维在男衬衫、礼裤、休闲裤中的应用有 所降低。为了开拓棉织物的应用，南方地区研究室着手研究全棉耐久压烫( d u r a b l ep r e s s ) 服装，以提高棉织物的质量。 k y a m e n a r p e g l 9 加1 等人先后对纤维和纱线对织物的影响作了初步研究，得到了一些 基本趋势。纱线捻度对耐久压烫性能的影响不明显；在织物折皱回复性方面，单纱优于 股线，粗纱优于细纱。研究同时认为：合适的经纬密应该可以获得优良的洗可穿性能。 r u p p e n i c k e r g f c 搴x i 2 b 蠲选耀陆地檬，织成e e 等重量衬衫织物，研究织物经交联整 理后，组织结构对耐久压烫性能的影响，得出了与长绒棉相类似的结论。研究指出一种 4 第一章绪论 趋势：浮长线增加，耐久压烫性能可以变优。捻度对耐久压烫性能没有太大影响。 由此，k y 锄e 等人在以后的研究中【2 3 1 ，扩大了实验范围，探讨了各种参数之间的相 关性以及参数与织物耐久压烫性能的相关性。发现纬向撕破强力和交联加上量与耐久压 烫性能显著相关。经过方差分析可知，组织、纬密以及二者交互作用、纱支、纱支与纬 密的交互作用( 平纹除外) 对织物耐久压烫性能影响显著：经密、经密与组织的交互作用、 经密与纬密的交互作用对织物耐久压烫作用不显著。 r u p p c n c k e r 等) l 2 4 】又进一步对中厚棉织物斜纹工装裤的耐久压烫性能作了研究。研 究表明：规则斜纹的耐久压烫性优于急斜纹，纬密的降低有助于改善织物折皱损伤评定 级另, ( c r e a s ed a m a g er a t i n g ，美国的一项测试指标) 。 值得指出的是：未经处理的各种棉织物的折皱回复角并不相同，差异较大，从1 1 0 0 ( 经 + 纬) 到2 1 0 0 ( 经+ 纬) 网，洗可穿性能或耐久压烫水平经过交联整理后往往要求折皱回复 角达至1 j 2 5 0 0 - 2 9 0 0 。如果织物初始折皱回复角低，在后整理中要想达到所需要的水平，就 必须提高交联整理剂用量，这将相应造成织物强力的较大损失。为避免这种情况，如何 使织物整理前获得高的初始折皱回复角是值得研究的方向。 1 9 7 0 年代末期，棉织物折皱回复性的研究在印度a t i r a 协会( a h m c d a b a dt e x t i l e i n d u s t r y sr e s e a r c ha s s o c i 抓o n ) 得到了进一步发展【2 删。折皱回复角作为主要研究指标 m e h t ah u 等人做了不同织物折皱回复角的研究，探讨了折皱回复角在交联整理前后的 变化、初步研究了折皱回复角变化的趋势，发现：初始折皱回复角低的织物经交联整理 后折皱回复角低，而初始折皱回复角高的织物经交联整理后折皱回复角也高。具有低的 初始折皱回复角的织物平整度差，高的初始折皱回复角的织物平整度好，这一趋势即使 在交联整理以后仍旧存在。由此可见，与折皱回复性能低的织物相比，初始折皱回复性 能好的织物，在交联整理时具有三个优势：( 1 ) 需要的交联剂用量较低；( 2 ) 能维持较好 的物理机械性能，如强力；( 3 ) 降低整理成本。 a t i r a 协会为了找出造成织物初始折皱回复角差异的原因，研究了前处理工艺流程 对棉织物初始折皱回复角的影响。认为煮练工序对织物弹性起着消极作用，煮练锅煮练 严重地破坏了棉织物折皱回复性和断裂功，造成经向强力大量降低。原因可能是由于蜡 质的过度去除有关，研究采用索氏萃取法评价蜡质含量对棉织物折皱回复性的影响，发 现去除l 左右的蜡质可以降低4 5 6 0 0 的折皱回复角。文中建议采用温和的煮练条件。 1 9 9 0 年代初期，n o r b e r tt c 删a 嗣铂l a i l g w e i d 等人【3 5 】探讨了气流纺纱和环锭纺纱织物 在后整理工序中的优化，研究表明：气流纺纱织物经过交联整理，干态折皱回复角差， 湿态折皱回复角较好。总体来讲，气流纺纱织物由于手感较粗糙，织物柔韧性差，因此 具有易折皱的趋势；环锭纺纱与整理剂交联程度高，具有好的折皱性、防缩性和洗可穿 性。此研究表明，涉及防皱织物时，采用环锭纺的纱线优于气流纺得到的纱线。 从国内的文献资料来看，相关资料较为零散，目前尚未发现织物自身物理性能与织 物折皱回复性能关系的系统的研究文献。 织物的防皱性不仅与纤维的性能有关，纤维的几何形态尺寸也将影响织物的防皱 性，其中尤以纤维细度的影响较为突出。王锦波等人【3 6 】对毛精纺产品结构与折皱回复性 5 江南大学硕士学位论文 能关系做了研究，指出：织物的折皱回复角随纤维细度增大而提高，这可以从纤维的抗 弯刚度随纤维的特数增加而增加来解释，从力学上讲：材料的抗弯刚度r = e x j ，式中e 为材料的弹性模量叫) ，j 为材料的惯性惯量。j 由截面的形状来决定，就圆形材 料而言，j - - x x d 4 6 4 。因此，对某一纤维材料而言，抗弯刚度随纤维直径的增大而增大， 纤维抵抗外力变形的能力相应提高。 陈东生【3 7 】采用织物风格仪k e s f 对女用夏季轻薄面料的服用性能做了研究，认为影 响女用夏季轻薄面料折皱回复角的主要物理力学指标依次是：织物的表面摩擦性能 ( m 1 1 0 ，拉伸或压缩线性度( l t ，l c ) ，织物拉伸或压缩弹性( r c ，r t ) ，织物重量( w ) 、 织物厚度t 和织物剪切刚度g 。 沈兰萍【3 8 】等人研究了棉织物组织对服用性能的影响，得出织物的折皱回复率与h c 爱雷明娜提出的组织系数c 有密切关系的结论，组织系数c 作为描述织物组织松紧程度 的指标，其计算公式如下：c = ( 玛x r w ) t ，式中r i ( r w ) 为组织循环经( 纬) 纱数，t = ( 1 ；j + t w ) 2 ， 式中t i ( t w ) 为经( 纬) 纱的交错次数。 其中c 值大表示组织松，c 值小则表示组织紧，运用c 值，可以描述经纬纱组织循环 根数不相等的组织的松紧程度，也可描述不规则组织的松紧程度。研究表明组织系数增 大，折皱回复性变好，耐平磨性变差。但是某些组织系数相同的织物具有不同折皱回复 性。因此，仅用组织系数来评定织物耐折皱性是不够完善的。此外，组织系数c 无法描 述经纬纱浮长分布不规律或组织两面浮长差异较大的组织的松紧程度。 范立红【3 9 1 等人对织物服用性能与织造工艺因素( 穿箱密度、箱号、纱特等) 之间关系 作了研究，认为织物的耐皱性与织造工艺参数之间不成线性关系，并建立了2 2 组织织物 的折皱回复角与穿筘密度、筘号以及纱线特数之间的经验方程，折皱回复角与三个织 造因素之间呈负相关。 从已有的折皱回复性研究可以看出：要减少或消除织物的折皱，必须提高织物自身 的抗折皱性，即提高织物对弯折的抵抗能力和增强织物产生折皱后能回复到原来状态的 能力。 1 3 3 有待进一步研究的问题 我国在棉织物防皱整理的研究中，在纺织及织物自身物理性能领域还很欠缺。好的 坯布性能是染整加工后获得优良产品性能的最基本条件，因此，研究织物折皱回复性能 与织物自身物理性能的关系，从而可以设计合理的棉织物，确定适宜的纺纱织造参数， 对实践生产具有很大指导意义。 1 4 本文研究的主要内容与意义 1 4 1 研究的主要内容 折皱回复性能的各向异性及评价方法的完善，探索折皱回复角与织物自身物理性能 的关系，将是本课题的研究方向。而织物自身物理性能包括织物的物理力学指标以及织 物的组织结构参数两大部分内容。所以本文研究的主要内容包括： 6 第一章绪论 ( 1 ) 折皱回复性能的评价方法的完善 机织物一般是由相互垂直的经纱和纬纱交织而成，这一结构特征决定了织物的物理 机械性能呈现出各向异性。许多文献对于织物物理机械性能的各向异性进行了研究，其 中对于织物拉伸性能各向异性的研究，获得了用来预测任何方向拉伸强度的方程，也就 是通过已知方向的拉伸强度来计算任意方向的拉伸强度；对于织物的弯曲性能，研究工 作者经过实验，发现织物的弯曲性能也存在明显的各向异性。 织物的折皱回复性能直接影响织物的服用性能和美观。它也是织物物理机械性能的 一个综合表现，然而现有的织物折皱回复性的评价和表征只是简单地测试经纬向情况， 缺乏对于其各向异性的研究。为了更全面地了解织物的折皱回复性能，需要对织物的折 皱回复性能的各向异性进行研究，提出可以更为全面地评价该性能的指标。 ( 2 ) 折皱回复角与织物组织结构参数的关系 织物的折皱回复性能除了受织物的后整理以及特殊的化学整理的影响以外，还受到 织物本身的物理性能的影响，本身的物理性能又包括织物的物理力学性能和织物的组织 结构因素，织物的组织结构因素包括经纬纱线支数，捻度，经纬纱密度，组织等。 但是这些因素具体是如何定量地影响折皱回复性能，国内尚没有这方面的研究，本文将 研究这些组织结构因素与折皱回复性能之间的关系，确定织物组织结构的与织物的折皱 回复性能的定量关系，为纺织面料的设计与生产提供参考。 ( 3 ) 折皱回复角与织物物理力学指标的关系 织物的折皱实质上是多种变形的组合，所以织物的折皱回复性能与织物的物理力学 指标之间存在一定的关系，织物k e s f 风格仪可以准确稳定地测量织物弯曲，拉伸，压 缩，表面等物理力学指标，本文将探索折皱回复角与织物物理力学参数之间的关系，从 而确定影响折皱回复角显著的物理力学参数，为生产实践提供参考。 1 4 2 本文研究的意义 织物的折皱回复性能直接影响织物的服用性能和美观，折皱回复性能也是考核织物 性能的重要指标之一。然而关于织物的折皱回复性能的各向异性的研究并未多见，并且 现行的织物折皱回复性的评价方法只是简单地测试经向和纬向情况，粗略的用经向和纬 向的折皱回复角之和表示织物的折皱回复性能，这样的表征方法忽略了织物折皱回复性 能的各向异性的存在。为了更全面地了解织物的折皱回复性能，需要对织物的折皱回复 性能的各向异性进行研究，提出可以更为全面的评价该性能的指标，为服装面料的设计 与生产和服装设计与制作提供参考。 织物的折皱回复性能除了受织物的后整理以及特殊的化学整理的影响以外，还受到 织物本身的物理性能的影响，织物本身的物理性能又包括织物的物理力学性能和织物的 组织结构因素。但是这些因素具体是如何定量的影响折皱回复性能，国内尚没有这方面 的研究，研究这些因素与折皱回复性能之间的关系，确定织物本身物理性能的定量指标 来表征织物的折皱回复性能，可以为纺织面料的设计与生产提供参考。 7 江南大学硕士学位论文 第二章织物折皱回复性能的表征 2 1 织物折皱回复性及其各向异性 2 1 1 织物折皱回复性的一般表征 在折皱回复性能的一般表征方法中，简单的用织物经向和纬向的折皱回复角相加之 和来表征整块织物的折皱回复性能，未能考虑到织物的方向性和实际折皱的关系，由于 机织物一般是由相互垂直的经纱和纬纱交织而成，这一结构特征决定了织物的物理机械 性能呈现出各向异性，因而在折皱回复角的表征方法上需加以全面考虑。 2 1 2 织物折皱回复性的各向异性 机织物是由经纱和纬纱相互垂直交织而成的。由于机织物经向与纬向的织物结构参 数往往是不相同的，因而必然导致织物经向与纬向的力学性能也不相同。 织物在使用过程中，由于用途不同，所受载荷情况也就有所不同。有的主要是承受 不同方向的单向拉伸，有的则是主要承受经纬两个方向的载荷，也有的是同时承受几个 不同方向的载荷，甚至承受不同方向的拉伸与弯曲等载荷作用。 织物在承受不同情况的载荷时，织物的变形及载荷与变形的关系都是截然不同的。 当机织物沿不同方向承受拉伸载荷时，由各不同方向的拉伸弹性模量e 值是不同的。 尤其是e 4 5 比e i 与e w 小得多，这可从图2 1 【删看到。由此说明机织物不是各向同性体。力 学中正交各向异性体的e 0 与e i 、e 的关系式为： 一1 ：业+ ( 三一丝) s i n 2 0 c o s 2 0 + 一s i n 4 0 ( 2 1 ) e e e l 、g e | 。 e 。 式中： 目经纱方向的弹性模量咖) o 玩一纬纱方向的弹性模量耐) o 岛一与经纱方向成夹角目的任意方向的弹性模m ( n m 2 ) 5 g 织物的剪切弹性模量叫) ； u 一泊松比，为纬纱方向的收缩与经纱方向伸长之比； 图2 1 拉伸载荷方向与弹性模量关系图 f i g 2 - lr e l a t i o n a lg r a p ho fs t r e t c hd i r e c t i o na n de l a s t i c i t yc o e f f i c i e n t 8 第二苹织物折皱回复性能的表征 如当e j = e w = e ，则由式2 1 得e j = e w = e = e o ，即这种情况的机织物是各向同性体。然而 对于机织物来说，这种情况是不存在的。即使在e j = e w 时，e 0 尤其是e 4 5 。也必然和e j 与k 不相等。这是由于机织物是由互相垂直的经纱与纬纱相互交织而成的片状物体，它实质 上是个格子结构，与理想弹性体的连续均匀假设及各向同性假设相差甚远。例如当机织 物与经纱成倾斜方向受拉伸载荷时，如图2 - 2 所示： ( b ) 拉伸后 图2 - 2 受拉伸栽荷示意图 f i g 2 - 2s k e t c hm a po f p u l l i n g 它将由经纬纱所构成的如图2 2 中( a ) 原来的矩形单元体，成为如图2 2 中( b ) 所示的平 形四边形的单元体。即织物已不仅产生了拉伸变形，同时也伴随着有角变形( 即剪切变 形_ ) 。尤其是当载荷的倾斜角为4 5 0 时，织物主要是剪切变形。而机织物在承受剪切载荷 时，主要为克服经纬纱交织的摩擦阻力而发生变形，所以只需较小的载荷就能使织物发 生较大的剪应变。由此机织物的剪切弹性模量g 值与拉伸弹性模量e 值相比是相当小的， 所以机织物在倾斜方向受拉伸载荷时比在经纬纱方向受拉伸载荷更易变形。因而所有的 机织物无论其e j - 与f _ , w 是否相等，都是正交各向异性体。 许多文献【4 l 】对于织物物理机械性能的各向异性进行了研究，其中对于织物拉伸性能 各向异性的研究，获得了用来预测任何方向拉伸强度的方程，也就是通过已知方向的拉 伸强度来计算任意方向的拉伸强度。 对于织物的弯曲性能，研究工作者经过实验1 4 2 1 ，发现织物的弯曲性能也存在明显的 各向异性。不同织物的弯曲刚度各有特点，但总的趋势是一致的，都表现出织物的弯曲 刚度在不同的方向各不相同。经向，纬向和倾斜方向的弯曲刚度存在明显差异。 织物的折皱回复性能直接影响织物的服用性能和美观，折皱回复性能也是考核织物 性能的重要指标之一。然而关于织物的折皱回复性能的各向异性的研究并未多见，并且 现行的织物折皱回复性的评价方法只是简单地测试经向和纬向情况，粗略的用经向和纬 向的折皱回复角之和表示织物的折皱回复性能，这样的表征方法忽略了织物折皱回复性 能的各向异性的存在。为了更全面地了解织物的折皱回复性能，需要对织物的折皱回复 性能的各向异性进行研究，提出可以更为全面的评价该性能的指标，为服装面料的设计 与生产和服装设计与制作提供参考。 2 2 平纹织物折皱回复性的表征 2 2 1 平纹织物的试样与测试方案 ( 1 ) 试样分别选取纯棉平纹织物5 种不同规格，试样的具体规格见表2 1 。 9 南大学碗学位论立 表2 l 试样规格 t a b 2i s a m p l es p e c i f i c a t i o n 竺! 鳌!：鳌! 盆釜盏釜 竺 17 37 35 6 4 3 7 2平纹 9 7 l l7 1 4 6 9 7 1 l7 1 4 6 3 4 5 3 6 3 5 2 4 5 1 2 3 3 6 3 1 5 3 9 4 平纹 平纹 平纹 平纹 ( 2 ) 测试方案 将织物的折痕与纬纱所构成的夹角称为取向角，即与纬纱平行的情形为舻，则折痕 与经纱平行的取向角为9 0 。，从0 0 到9 0 0 按逆时针方向旋转。显然，o 。方向对应的是纬向 折皱回复角，而9 0 。方向对应的是经向折皱回复角。由于平纹组织结构的对称性，只要 研究0 0 - 9 0 0 范围内织物的折皱回复性能就可以了，取o 。、1 5 0 、3 舻、4 5 。、6 0 。、7 5 。和9 0 。 等7 个取向角进行测试分析。 每种织物在每个取向角上取七块试样，按照a a t c c 标准，采用英国s d l m 0 0 3 a 折 皱回复角