（纺织工程专业论文）氨纶弹性针织面料服装压与其延弹性关系的研究.pdf

东华大学硕士学位论文中文摘要 氨纶弹性针织面料服装压与其延弹性关系的研究 摘要 舒适化、健康化是当今服装消费的新理念和新趋势。服装压 是人体着装舒适、健康与否的一个重要指标，也是服装面料性能的 一个重要方面。对于服装面料生产厂家而言，服装压测试成本较 高，并且较难实现。通过测试、分析面料性能来预测服装压的课 题得深入研究。 本文选择纬平针、罗纹和单面斜纹组织和三类常用的氨纶丝， 织造纯棉针织面料和棉氨弹性针织面料。通过测试氨纶弹性针织 面料的延伸性、弹性和服装压，分析和研究服装压与其延伸性和 弹性的关系。 测试结果表明，三类氨纶丝伸长到3 0 0 时的应力都在1 5 c n 以下，3 0 0 定伸长弹性回复率都在9 7 以上。因此，在氨纶弹 性针织面料织造过程中，将氨纶丝的送纱张力均匀地控制在 1 5 c n 左右，能够保证氨纶丝在面料中发挥其高弹性能。 在面料性能测试过程中发现，现行针织物延伸性和弹性回复 率测试国家标准是基于不含氨纶针织物的一种测试法，不适合现 在氨纶弹性针织面料的性能测试。本文基于大量试验，得出适合 进行氨纶弹性针织面料服装压研究的延伸性和弹性试验参数：加 载试样时，保持试样伸展而不伸长，从而得到伸长、负荷都从零 开始的延伸曲线；拉伸速度选取1 5 0 m m i n ，既能保证试验精确 度，又能提高试验效率；记录试样2 0 s 、3 0 m i n 时刻的回复率，测 试出氨纶弹性针织面料的急弹性回复率和缓弹性回复率，试验结 果适合服装压的分析研究。最后，总结得出氨纶弹性针织面料延 东华大学硕士学位论文中文摘要 伸性和弹性测试的新方法。 在其他条件相同的情况下，面料延伸性和弹性的大小关系为： 罗纹组织 纬平针组织 单面斜纹组织；纬向 经向；添加氨纶 的面料 纯棉面料；氨纶延伸性和弹性越好，面料的延伸性、弹 性就越好。服装压的大小关系为：罗纹组织 单面斜纹组织 纬 平针组织；纬向 o ) 拟和氨纶弹性针织面料的伸长与负荷，用y - a 奉( x - b ) ( a o ，b 0 ，b o ) t h er d a t i o n s h i po fc l o t l l i n gp r e s s u r e 弛de l o n g a t i o no ft h ef a b r i cc a nb e 丘t t i n gb yy = a 木( x - b ) ( a o ，b o ，b 0 ) w m c hi sc o n c l u d e d 自o mt e s t m o d u l ew i t hm d i u so f3 2 5 c m ，m i sd i s s e r t a t i o ng i v e s 也ee l o n g a t i o n r a n g e 砒1 dt e n s i o n 瑚吸g ew h i c h 、u l db er e f i e r e n c e f o rt h e s p a n d e xe l a s t i ck 血tf a b r i cp r o d u c e rt om e a s u r et h ec l o t h i n gp r e s s u r e o f t h e 亿b 而c t t e nb yz h ix i 脚u a n ( t i e x t i l ee n g i n e 嘶n g ) s u p e i s e db yc h e nn a n l i 趾g k e yw r o r d s ：s p a n d e x ，l ( n i tf a b r i c ，c l o t h i n gp r e s s u r e ，e x t e n s i b i l i 劬 e l a s t i c i 够 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的 学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论 文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：罩铀 日期： 汕7 年，z 月争日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件 和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将 本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和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密函。 学位论文作者签名：槲碍 日期：b 口7 年他月2 争日 指导教师签名：弦t 勺导 日期：沙刁年t 2 月砰日 东华大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 随着生活水平的提高，人们的消费观念也不断提升，舒适性、健康化日 益成为影响服装消费的重要方面。近年来，氨纶弹性纤维迅猛发展，并且越 来越广泛地应用于服装面料。针织面料本身的延伸性和弹性就优于其他纺织 面料，成为美体、束身、休闲类服装的首选面料。氨纶的引入使得针织面料 的延伸性、弹性和塑形性都大大提高，极大地拓展了针织面料的应用领域， 目前氨纶弹性针织面料应用于内衣、外衣和功能性服装等。 回顾纺织服装发展的历史，西欧的紧身胸衣、日本的和服腰带、韩国的 裙腰、我国古代的裹脚布等服装及其附件，无一不是通过对人体某些部位的 抱覆和束缚来达到预期的形体需求。这些服装及其附件对人体产生极大的挤 压力，着装者在展示优雅、窈窕身姿的同时，轻者会觉得束缚太紧无法正常 呼吸、腰酸背痛和疲倦等，重者甚至付出内脏移位、骨骼变形等沉重的健康 代价。这些现象让纺织服装研究学者们认识到，服装对人体的挤压力过大， 会对健康产生不良或恶劣影响，由此开始关注和研究服装的舒适性。 那么，目前市场上广泛应用氨纶弹性针织面料制作的紧身、束身服装， 在达到束身、美体功效的同时，其压迫舒适性是否符合人体的生理需要，会 否对人体产生不良影响；氨纶弹性针织面料的延伸性和弹性与服装压之间有 无直接联系。对服装面料生产厂家来讲，面料延伸性和弹性测试属常规测试， 而服装压测试成本高、难实现。因此，通过氨纶弹性针织面料的延伸性和弹 性测试来预测其服装压是一个具有重大实际意义的研究课题。 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 服装压的产生 服装的舒适性涵盖服装热湿舒适性、接触舒适性、和视觉舒适性，是一 个涉及人体生理、心理、服装及其面料等因素的多学科交叉的复杂问题。接 触舒适性，也称为服装压迫舒适性，是指人体皮肤在受到外加服装或面料作 用时的一种生理感觉，其作用形式是服装或面料对人体的刺激和压迫，具有 被动性和不可回避性。不合理的刺激和压迫会对人体的生理和心理等造成不 良影响【1 1 。 服装压是服装压迫舒适性的一个简化概念，指在人体与服装的接触过程 中，由于服装面料变形产生的内应力对人体产生束缚力，从而使着装者感受 到压力，是单位面积皮肤上受到服装产生的压力，与服装面料的延伸性和弹 性等因素有关。 1 3 国内外研究进展 1 3 1 国外服装压研究及现状 国外关于服装压的研究开始较早，k i r kw m 等人在1 9 6 6 年就提出了 一种测量人体皮肤延伸率的方法，并以此为依据给出了人体穿着弹性服装时 对服装弹性的要求【2 】。d e n t o n ，m j 等人给出人体着装的理想服装压范围： 女子冬季服装压的理想值为1 0 k p a 左右，春季为1 3 k p a 左右，夏季为1 4 k p a 左右；男子服装压的理想值较女子平均高出2 0 9 6 左右；从服装卫生学的角度 考虑，服装压的舒适性范围为1 9 6 3 9 2 k p a 左右，与人体毛细血管的血压值 相接近【3 】oi b r a h i ms m 探讨采用具有双向拉伸性能织物制成的保形性服 装的机械性能，并给出服装压、服装穿着在人体上的外型轮廓以及人体在行 走时的动态服装压的测试方法，引入动态服装压的概念，进步深化和细化 服装压的研究范畴【4 】。n a o m im 等人研究经常处于3 5 环境下，着泳装女性 的服装压对其局部出汗率、呼吸频数、心率和着装感觉等几个参数的影响。 2 东华大学硕士学位论文第一章绪论 研究表明服装压越强，被测试人体感受到的压力越大，不舒服的感觉越科5 】。 这些人开创了服装压研究的先河，明确服装压研究的内容和意义，探索和研 究服装压对人体生理的影响，并且基于人体测试总结得出理想服装压范围。 2 0 世纪9 0 年代以来，国外对服装压的研究进入一个新的台阶。h i d e om 等人通过圆筒状模拟测试和人体穿着测试的方法，对日本市场上的z o k k i 、 k o h h e n 、s h e e r 、w 0 0 1 y 等多类女性连袜裤织物进行研究。通过衡量束缚能量、 束缚弹性、织物厚度，综合比较连袜裤的服装压【6 】。n o r i k o 等人通过心率、 血压、皮肤毛细血管和呼吸活动，综合评价束身服装的服装压川。s f n g 等 人通过模拟测试和人体着装测试，研究功能性服装压【引。这些研究重点研究 了紧身服装压。 进入2 1 世纪，随着科学技术的进步，服装压测试技术和研究理论不断创 新，服装压研究方式不断改进，对服装压力的研究更加深入。t o y o n o r i 等人 利用具有弹性的光纤纤维制成的压力测试仪，测试男袜的压力舒适性f 9 】。s i u w ow a n g 采用神经网络与模糊逻辑的方法，对服装压进行系统性研究【1 0 1 。 j o n e sg r 等人的研究结果表明，在服装上放置传感器的服装压测试效果 比在皮肤上放置传感器要好【1 1 1 。f a nj 等人通过对标准假人模特的模拟测 试，来预测医用绷带对人体的服装压，并得出对绷带生产商和消费者有指导 意义的服装压预测方法【1 2 l 。 以上提到的服装压研究相关论文得到的研究方式、方法和成果为服装压 的进一步研究奠定基础。 1 3 2 国内服装压相关研究及现状 国内对服装舒适性、功能性的研究已有很长时间，近年来，对针织面料 性能及其服装压有了大量的深入研究。高守武等人通过对氨纶送纱量的研 究，得出氨纶送纱量对针织物线圈的均匀度、手感、厚度的影响【1 3 】。梁建芳 对针织内衣的各种性能进行了总结探讨【1 4 】。覃小红分析一种延伸性高达4 5 0 7 0 0 的莱卡纤维的弹性机理及优良特性，指出含莱卡织物赋予内衣更 加柔和贴身的性能，以及良好的悬垂性和飘逸感，莱卡可以改善面料的弹性， 3 东华大学硕士学位论文第一章绪论 从而改善服装压【1 5 】。索盈通过对几组结构相近棉针织内衣面料的工艺参数与 舒适性对比试验，得出生产不同类型舒适性棉针织内衣面料的工艺参数【1 6 1 。 关于服装压对人体健康的影响也有很多研究。范恒华等人采用人体实测 的方法，研究不同抗荷服( a g s ) 、不同充气压力对人体心血管的影响，得出 静脉血流在体表压力达到6 8 k p a 时即被阻断的结论，可见过大的服装压对 人体有害无益【1 7 1 。彭远开等人研究了宇航员穿着全压服充压条件下能量代谢 的过程。研究结果表明，穿全压服充压2 8 k p a 和不充压条件下，人体能量代谢 率随着人体做功量的增加而显著增加。与不充压条件相比，充压2 8 k p a 条件下 人体能量代谢率，安静时无显著性变化，做功功率为0 9 w 时也无明显变化，但 功率上升到8 5 霹时则显著增加。所以，全压服充压2 8 k p a 对安静状态下的人 体能量代谢率无显著性影响，对做功状态下人体能量代谢率有影响【1 8 】。这些 研究说明服装压对人体的生理影响不容忽视。 从人体对服装的力学感知角度讲，李克兢等人通过对针织服装的分析， 得出针织服装的力学舒适性主要由压力舒适和感觉舒适两个方面体现【1 9 1 。张 文斌等人采用人体测试的方法，通过对人体穿着不同厚度、密度、宽松量、 湿度的裤装进行静态、动态对比试验。经过线性回归分析，得出裤装穿着拘 束感的相关因子有服装压、宽松量、材料厚度、裤装干湿状态，并得出服装 压与人体局部的曲率半径成反比【刎。陈东升等人从人体工学的角度出发，进 行被测试者着装( 西装) 实验的主观评价、静态以及动态下的服装压测试。 采用5 段评价与灰色关联分析法，讨论男子西服实测服装压与主观着装评价 之间的关系【2 l 】。由芳等人具体研究了紧身服的宽裕量及弹性模量与服装压的 关系，采用人体穿着测试法，对测试的数据进行回归分析，建立服装宽裕量 和弹性模量与服装压的回归方程，得出服装压的产生受织物弹性模量、变形 量的影响，以及与人体各部位的曲率有关的结论瞄】。陈红娟等人介绍了一种 基于虚拟仪器技术的服装压测试系统，提供一种客观测试服装压的方法【2 3 1 。 王林玉等人采用最近发展起来的多学科交叉的前沿科技人工神经网络， 进行针织内衣服装压研列卅。 4 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 1 4 服装压研究方法 截至目前，服装压的测试方法有气压测量法、机械测量法、人体测量法、 假人模特测试法以及基于虚拟仪器的测试法。 气压法通过橡皮小球感应人体与服装间的压力，橡皮球测量人体曲率半 径较小部位的服装压有困难。测量膝盖、弯曲的肘部、身体侧面等部位服装 压时，会因橡皮球的插入而使所测量的服装压值偏大，并且橡皮球内封入的 空气量会产生变化；机械测量法存在测量灵敏度不高的问题；主观测试法由 于主观任意性、稳定性较差、缺乏定量描述的问题，很难达到统一评价标准。 服装压归根结底是服装对人体的作用力，直接在人体上测量服装压无疑 是最理想的测试方法，但是这种方法存在许多不利因素： 1 人体测试耗时、耗力； 2 人体测试结果的准确度、精度和可重复性无法保证； 3 人体模特测试不利于常规测试研究。例如，同一模特或许不能一直都 有时间参与该项测试，即使有时间其体形也会随时间而有所改变，且具体到 单个人的测量具有一定的片面性。 因此，建立一种间接方法测量服装压，并据此为依据预测服装穿着在人 体上的服装压，是一种客观有效的测试方法。 1 5 本课题研究意义 服装压的研究表明，穿着合理服装压范围内的服装是人体生理健康的一 个重要前提，是健康生活的保证。本课题的研究结果可以为消费者提供健康 着装的科学依据，为面料生产者和服装设计者提供测试、衡量服装压舒适性 的方法和参考依据。可以提升纺织、服装企业产品的功能性、健康化等级， 从而提高纺织、服装产品在当今绿色消费市场上的竞争力。 5 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 1 6 本论文所要解决的问题 本课题开展以下研究： 1 测试氨纶弹性针织面料的延伸性和弹性性，研究不同氨纶纤维、不同 _ _ _ l 一 组织结构对面料延弹性的影响； 2 分析氨纶弹性针织面料延伸性、弹性与服装压之间的关系，建立氨纶 弹性针织面料延伸性与服装压间的数量关系； 3 利用e l f 服装压测试系统测试服装压值； 4 对面料延弹性和服装压试验数据进行分析研究，得出服装压舒适性范 围内的氨纶弹性针织面料伸长和负荷范围。 6 东华大学硕士学位论文 第二章氨纶弹性针织面料制备 第二章氨纶弹性针织面料制备 针织物的延伸性和弹性由于氨纶弹性纤维的引入大大提高。因而，氨纶 纤维的性能测试研究是织造、测试、分析氨纶弹性针织面料弹性、延伸性及 其服装压的基础。本章测试分析氨纶的延伸性和弹性。在充分保持氨纶纤维 延伸性和弹性的基础上，织造试验试样。 2 1 氨纶丝结构与性能 2 1 1 氨纶结构概述 氨纶，学名聚氨基甲酸酯弹性纤维( p o l y u r e t h a n ee l a s t i cf i b e r ) ， 分子中含有8 5 以上的聚氨酯链段的合成线性大分子。氨纶具有优异的弹 性，其断裂伸长可以达到4 2 5 8 0 0 ，伸长3 0 0 时的弹性回复率达9 5 以上。氨纶的高弹性和它的化学结构有密切关系，其分子结构式如下f 2 5 】： + r - o 一纠o c h 广d h p h 击 一m y o c h o h 女 h ohho 注：式中r 代表低聚合度的聚醚或聚酯链段，如七o c h 2 ) 。七或 + o c o 弋c h ：) 。七。 氨纶主要化学组成是聚氨基甲酸酯，但均聚的聚氨基甲酸酯纤维不但性 硬，也不具有良好的弹性。硬链段和软链段组成的嵌段共聚物组成网络结构， 即具有“区段”的网络结构2 6 1 ，“硬链段 和“软链段”。低分子二异氰酸 酯与低分子二羟基化合物反应制得高熔点易结晶的“硬链段一，硬链段也可 能由异氰酸酯与链增长剂二胺化合物反应形成；软链段由长链二羟基化合物 7 东华大学硕士学位论文第二章氨纶弹性针织面料制备 ( 大分子二醇) ，大多数分子量为1 5 0 0 3 0 0 0 ，熔点在5 0 以下，链段长度为 1 5 3 0 姗( 约为硬链段长度的1 0 倍) ，具有低玻璃化温度( t g 为一5 0 7 0 ) 的 二醇化合物组成。不同纺丝工艺和不同共聚物形成的“区段 网络结构不同， 氨纶纤维性能不同。 氨纶丝的弹性结构模型可用图2 1 表示，分子链中的硬链段相互整齐排 列，形成晶区；软链段分子链未受到外力作用的部分呈松弛状态( 弯曲或卷 曲) ，受到外力作用后，氨纶丝伸长2 0 0 的状态下，部分软链段分子链段被 拉伸，也整齐排列，甚至发生结晶。当外力消除后，由于分子链间作用力较 弱，这种被拉伸的分子链又会回缩到应力最小状态，表现出高弹性。氨纶中 结晶状态的硬链段一般不发生滑动，起结点作用2 5 1 。因此，从分子角度讲， 可回复的弹性变形是软链段分子内或分子间结合键的作用，不可回复的塑性 变形是由于原有结合键的断裂，并且在新的位置上形成稳定的结合键。 应 力 嚣 导 绪 的 软 段 图2 一l 氨纶的弹性结构模型( 伸长2 0 0 ) 【2 5 】 氨纶与纱线一起喂入成圈机构，和纱线一起成圈，利用氨纶的弹性性能 和织物组织固有的弹性构成氨纶弹性面料的弹性。氨纶可以每路都喂入( 称 为密根) ，也可以隔路喂入( 称为疏根) 鲫。线圈是针织物最基本的结构单 8 东华大学硕士学位论文第二章氨纶弹性针织面料制备 元，也是针织物最主要的特征，针织物的延伸性和弹性都与线圈有密切关系。 所以与纱线一起成圈的氨纶，其性能对针织物延弹性的影响不容小觑。 本课题涉及到三类氨纶，试样编号见表2 1 。参照余序芬，鲍燕萍等编 写的试验技术【2 8 j 和氨纶测试国家标准 2 9 3 0 1 ，测试氨纶纤维的断裂伸长、伸 长3 0 0 的应力和弹性回复率。 表2 1 试样编号 样品名称进口氨纶一进口氨纶二某国产氨纶 氨纶种类编号 xdg 线密度 2 04 02 04 02 04 07 0 氨纶线密度编号 1212123 本文氨纶编号 x l】【2d 1d 2g 1g 2g 3 2 1 2 氨纶性能测试 1 负荷伸长测试 由于氨纶丝伸长大，强力低，在夹持器内易打滑，因此，要求测试仪器 有足够的拉伸动程，此外要求上下夹头要用特殊的结构和材料制作，以确保 试样在拉伸过程中在钳口内不打滑。 采用i n s t r o n 万能电子强力仪进行试验。将氨纶卷装表面丝剥除，以2 m 以上的间隔剪取2 0 0 咖试样，保证有效试验次数为1 0 次；将试样放在2 0 2 ，6 0 的环境中，松弛状态调湿4 h 以上。 采用夹持长度5 0 咖，拉伸速度5 0 0 m m i n ，按照以下步骤进行试验： a 将试样夹持在上下夹头的中央，固紧上夹头，在试样下端施加( o 0 l 0 0 0 1 ) c n t e x 的预张力，固紧下夹头； b 启动拉伸仪，将试样拉伸至断裂。如果试样在夹头内或者夹头附近断 裂以及在夹头内发生滑移则示该次试验无效； c 重复上述步骤，直至测完1 0 次。 根据公式下列公式计算试验结果，得表2 2 统计结果： 9 东华大学硕士学位论文 第二章氨纶弹性针织面料制备 s = 各争益 石鲁n ( 2 一1 ) ( 2 2 ) g c y = 兰1 0 0 ( 2 3 ) z 其中：筋为标准湿度下各试样测试值；n 为试验总根数( 次数) ； s 为试验均方差；c v 为线密度变异系数； 表2 2 负荷伸长试验结果 试样 x 1】【2d ld 2g 1g 2g 3 断裂强力( c n )2 14 32 44 42 54 56 0 伸长3 0 0 应力 0 7 1 2 o 9 1 40 81 21 5 ( c n ) 断裂伸长髯) 5 4 1 05 7 7 o5 5 1 05 9 0 05 3 0 04 6 9 64 5 7 7 表2 2 中各试样的断裂伸长率都在4 5 0 以上，且伸长3 0 0 时的负荷不 超过1 5 c n 。试样g 1 、g 2 、g 3 的拉伸断裂强力随线密度的增加而增加，断裂 伸长随线密度的增加而降低。而x l 、x 2 与g 1 、g 2 的断裂强力和断裂伸长都随 线密度的增加而增加。比较三类氨纶试样的断裂强力，x 类 g 类； 2 弹性测试 氨纶在退绕、牵伸、织造、后整理和服用等过程中，会受到外力的反复 作用，弹性回复率是反映氨纶丝在外力反复作用后仍能回复到初始状态的能 力。 氨纶回弹性试验测试原理是，在一定伸长条件下，将试样进行6 次拉伸 回复循环，测试其6 次循环后的塑性变形，并由此计算氨纶的弹性回复率。 l o 东华大学硕士学位论文第二章氨纶弹性针织面料制备 参照1 2 1 中方法准备试验试样。采用i n s t r o n 电子万能强力仪，试验隔 距5 0 哪，拉伸速度5 0 0 砌m i n ，定伸长率3 0 0 ，反复拉伸6 次，按照下列步 骤进行试验： a 将试样放在上下夹头中央，固紧上夹头后，在试样下端旋加( 0 0 1 0 0 0 1 ) c n t e x ，固紧下夹头； b 启动仪器，将试样拉伸到定伸长，反复拉伸6 次； c 试样经6 次拉伸回复循环，达到初始隔距时停滞3 0 s ，继续第7 次拉伸， 拉伸至试样刚刚出现张力时的伸长值，即塑性变形量； d 重复上述步骤，完成不少于1 0 次的有效试验。若发现试样在夹头内打 滑，则视为无效试验。试验结果见附表1 。 弹性回复率( ) = 垒l o o ( 2 4 ) 其中：a 为6 次拉伸循环后试样的塑性伸长( 松弛伸长，姗) ； b 为试样的定伸长长度( 咖) 。 根据公式( 2 一1 ) 、( 2 2 ) 、( 2 3 ) 和( 2 4 ) 计算各次试验统计结果， 见表2 3 。 表2 3 弹性回复统计结果 试样 x l】【2d l耽g lg 2g 3 弹性回复率( ) 9 8 59 8 99 8 49 8 59 7 39 8 99 9 2 均方差( ) 0 5o 7o 4o 70 90 60 9 c v ( )o 5o 70 4o 70 90 7o 9 表2 3 试验结果可以看出，x 、d 、g 三类试样在3 0 0 的定伸长弹性回复 率都在9 7 以上，相互间有细微的差异，试样g l 、g 2 、g 3 三试样的弹性回复 率随线密度的增加而增大，x 类和d 类氨纶弹性回复率也随线密度的增加而增 加。 3 氨纶性能总结 东华大学硕上学位论立 第二章氯纶弹性针织面料制备 三娄氨纶的断裂强力：x 类氢纶 g 类氨纶；三类氨纶丝定伸长3 0 0 的应力都小于l5 c n ， 且此条件下其弹性吲复率相近都在9 7 以e 。 22 氨纶弹性针织面料织造 采用x 类、d 类和g 类氪纶丝，分别1 j 1 8 2 t e x 棉纱织造纬平针织、罗纹和 单面斜纹咱l 料。氯纶丝都采用隔行喂八方式，织造不含氨纶的纬平针、罗纹 和单面斜纹纯棉面料，用以进行对比分析。 氨纶丝易伸长的特点使得织造过程中对氯纶丝的控制尤其重要。结合氨 纶丝的结构和前文测试结果可知，牵伸力控制在l5 c n 左右时氨纶丝的回复 率都能达到9 7 以l 。在此条件f ，织成的面料叶1 氨纶丝能够保持其高弹性 能，使得面料性能达到最佳。 织造过程中氨纶灶具有较大的应力，面料脱离成圈机构后，氢纶丝在应 力作用下回缩，吉氨纶线圈的针编弧、圈干和沉降弧的空间三维弯曲度增加， 线圈高度下降、厚度增加。在织造过程中，氨纶丝的张力在整体水平上要保 持一致，否则随着氨纶张力的波动，线圈内氯纶丝的叫缩应力不一致，应力 大的线圈横列厚度大于麻力小的横列，布面会 f 现横档。为避免此现象，在 试样织造过程中，氨纶丝的喂入张力保持在( 15 o1 ) c n 水平，棉纱的喂 八张力控制在( 1 08 o 2 ) c n 水平。 了燕一 碰 蕊靶 圈2 2 氯纶、棉纱喂 成圈机构路径图 j 曝l 东华大学硕i 学位论史 第二章氯纶弹性针织血料备 采用伟翔精密机械有限公司生产的8 。”针织大圆机，均选笆! ! ! 些织 造。氨纶丝和棉纱都采用积极式喂入，氯纶丝和棉纱如图2 2 所示， 起进 入成圈机构成嘲，| 冬| 中红线标记的是氮纶丝的喂入路径，白线标记棉纱的喂 入路径。 2 21 纬平针 纬平针组织是纬编针织物中最基本的一种组织，纬平针面料广泛应州于 内外衣和袜品等。纬甲针组织的特点之一是整片织物由连续的单元线圈向同 一个方向穿套而成。氨纶纬平针针织面料的编织图见图23 除去图中红 色氨纶世就是纯棉纬平针织物的编织图。 2 22 罗纹 2 2 丫r 丫t f 罔23 纬甲针编织图 w 枞 州f 5 i 图24 罗纹编织图 棉 氯纶 罗纹组织是双【町纬编针织物的基本组织，是由正面线圈纵行和反面线圈 纵行柏间配置而成1 3 1 】。图24 为l + l 含氨纶罗纹组织编织图。除去图中红色交 小 惩誓h 东华大学硕士学位论文第二章氨纶弹性针纵面料制各 纶丝就是纯棉罗纹组织的编织罔。罗纹试样由三枪集团生产 2 23 单面斜纹 单面斜纹组织是在纬平针荩础上变化而来，如图25 所示。单面斜纹组 织融和了成圈、集圈和浮线，与纬平针组织有所不同。除去图中红色氨纶 灶就足纯棉争血斜纹组织的编纵固。 棉 氯纶 图25 单面斜纹编织罔和结构匠图 l 表2 4 布样编号 布样组织氨鲶布样组织氯纶 编号结构种类编号结构种类 10纬平针 无 ig l 纬甲针 fx l纬平针i6 2 纬平针 ix 2 纬平针 o 罗纹无 id 1纬平针i ix 2 罗纹 x 2 fn 2结平针i 0 单面斜坟 无 x 2 单面斜纹 注一为了便于绘图软件识别，本文绘图中采用1 代替i 表示纬平针组织、2 代替i i 表 示罗纹组织、3 代替i 表示单面斜纹组织：b 氯纶种类后面的l 、2 仍代表两种氟纶 线密度。 m | 三w m 4 3 2 1 东华大学硕士学位论文 第二章氨纶弹性针织面料制备 按照上述三类织物组织结构，共织造出1 1 种布样，编号如表2 4 所示。 织物下机后，经过充分的应力松弛后，在恒温恒湿( 2 0 2 ，6 5 ) 环境下 调湿2 4 小时后，进行下一步试验。 2 3 氨纶弹性针织面料前处理 前处理的目的是去除棉纤维上所含的天然杂质以及在纺织加工中施加 的浆料，及氨纶丝生产中沾上的油污等，使棉纤维和氨纶丝充分发挥其优良 品质【3 2 ，3 3 1 。 2 3 1 棉氨织物 对于棉氨针织物ix 1 、ix 2 、id 1 、id 2 、ig 1 、ig 2 ，前处理工艺流 程包括：预定型一煮炼一皂洗一水洗一脱水一烘干定型，工艺参数如下： 1 预定型 按照1 5 的伸长率，温度控制在1 8 0 1 8 5 ，时间控制在3 0 s 左右。 2 煮炼 按照浴比1 ：1 5 ，纯碱n a c 0 3 ：2 ，双氧水h ：0 2 ，2 ，硅酸钠1 ， m r n o 5 1 9 几配制煮炼液，以2 m i n 升温速度加热，温度升至6 0 再放坯 布试样，温度达到1 0 0 开始计时，煮炼6 0 m i n ，见图2 6 。 1 0 0 6 0 m i n 图2 6 煮炼温度升温示意图 3 皂洗 煮炼后的布样放到按照浴比l ：1 5 ，肥皂o 5g 几配置的皂洗液中皂洗， 时间3 0 m i n ，温度控制在8 0 左右。 东华大学硕士学位论文第二章氨纶弹性针织面料制备 4 烘干定型 皂洗后试样烘干，温度1 7 0 ，时间3 0 s ，将试样伸展而不伸长固定在 烘干框架上。 2 3 2 纯棉织物 用于对比的纯棉针织物无需预定型，只需要进行煮炼一皂洗一烘干定 型即可。 1 煮炼 浴比1 ：3 0 ，n a 0 h 2 ：4 7 9 l ，双氧水h 。0 2 ( 3 0 ) 5 m l l ，硅酸钠0 0 8 ，m r n o 5 1 9 l ，平平加：8 m 1 l ，温度升至6 0 再放坯布试样，温 度达到1 0 0 开始计时，煮炼6 0 m i n ，煮炼过程示意图与棉氨织物试样相同。 2 皂洗 纯棉织物的皂洗工序和棉氨织物相同。 3 烘干定型 温度1 6 0 ，时间3 0 s ，将试样伸展而不伸长固定在烘干框架上。 2 4 本章小节 本章分析试验测试氨纶丝的延伸性和弹性，x 、d 、g 三类氨纶丝性能呈 现以下规律：断裂强力相比，x 类 g 类；三类氨纶丝3 0 0 定伸长的应力都小于1 5 c n ，且此条件下的弹性回复率 都在9 7 以上。 选择纬平针、罗纹和单面斜纹组织和x 、d 、g 三类氨纶丝，以合适的参 数织造氨纶弹性针织面料，并对面料进行前处理。 1 6 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 第三章面料性能及其服装压测试 结合绪论中服装压的产生以及影响因素，对于弹性面料服装而言，面料 的延伸性和弹性与服装压之间关系密切。本章讨论适合氨纶弹性针织面料延 伸性、弹性的测试方法及服装压系统，在此基础上进行面料延伸性、弹性和 服装压测试。 3 1 针织物延伸性机理 针织面料延伸机理是解释分析纯棉针织面料、含氨纶针织面料延伸性和 弹性的理论基础。 对于普通针织面料而言，在外力作用下，针织线圈发生变形，针编弧和 沉降弧由弯曲逐渐变直，圈干发生位移和转动，称为“转移 。该阶段针 织面料表现出低负荷高延伸性，拉伸曲线斜率很小；第二阶段，随着外力的 增大，织物中纱线伸长和伸直，拉伸曲线的斜率快速增长；第三阶段，外力 继续增加，纱中的纤维产生相对滑移，直至纱线断裂试样被拉断，拉伸曲线 的斜率达到最大值伫7 ，3 4 1 。 加入氨纶后，针织面料在氨纶预应力作用下产生回缩，线圈中针编弧和 圈柱的曲率增大，线圈高度和宽度下降，织物布面状态更加紧密。在对面料 施加外力时，首先是氨纶伸长使面料回缩得以伸展，接下来才是线圈转移和 纱线伸长【2 7 】，与不含氨纶纬平针织物相似。 由于氨纶弹性针织面料这一特殊的延伸机理，需要对现行针对不含氨纶 针织面料制定的国家标准测试方法进行分析，检验其是否适合于目前新型氨 纶弹性针织面料的延伸性和弹性测试。 1 7 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 3 2 氨纶弹性针织面料测试新方法 目前，针织物延伸性、弹性的测试是参照中华人民共和国专业标准中针 织物拉伸弹性回复率试验方法z b w 6 0 0 0 卜8 9 【3 5 】。以及以此为基础，名称有所 更新的国家标准，其主要试验方法、试验参数设置以及试样取法几乎没有变 化。本节就此标准的几项试验参数进行讨论，探讨一种较合适氨纶弹性针织 面料延伸性和弹性的测试方法。 3 2 1 试验原理探讨 z b w 6 0 0 0 卜8 9 标准【3 司以弹性回复率表示针织物弹性强弱。试样以一定速 率拉伸到定伸长( 定负荷) ，停置l m i n 随后试样按原速率回到初始隔距，停 置3 m i n 再拉伸至0 1 n 预加张力，记录其变形，完成一次试验。测试结果以急 弹性变形缓弹性变形占总变形的百分率表示弹性回复率。 针织物的弹性变形由急弹性变形、缓弹性变形和塑性变形构成。服装压 与服装面料的弹性变形关系密切，服装压与服装的跟随性和适形性有关，服 装的跟随性和适形性与服装面料的急弹性变形有关闭。 3 2 2 参数探讨 以10 和i ) 【2 为例，参照标准冈制取试样10 和试样ix 2 ，试验隔距 选取1 0 0 硼，试样伸展而不伸长夹持在y g 0 6 5 电子织物强力仪上，测试其拉伸 曲线，探讨标准中预加张力、拉伸速度和回复时间。 1 预加张力 资料阁表明人体感觉舒适的服装面料伸长率2 5 4 5 。图3 一l 中试样1 0 在1 2 3 c n 时经纬向伸长率分别为2 1 和4 4 ，o 1 n 时为3 4 和7 0 。试样 ix 2 经纬向0 6 2 c n 时伸长率低于4 6 ，在1 2 3 c n 和o 1 n 时的伸长率分别大 于2 6 和5 4 。 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 0 6 21 2 3 1 0 s 仃e n g t h ( c n ) 图3 - l 负荷与伸长率对比 因而，若施加0 1 n 的预加张力进行新型氨纶针织物的延伸性和弹性回复 率试验，则试样在预加张力作用下就已经有了很大的伸长，由此得到的试验 结果对分析面料的服装压没有意义。 2 拉伸速度 国标中试验拉伸速为5 0 咖m i n ，是针对以前针织面料特性的基础上制 定，是否适合目前新型氨纶弹性针织面料的试验需要检验。分别以 5 0 衄m i n ，1 0 蝴i n ，1 5 0 咖m i n 和2 0 0 啪m i n 拉伸速对试样ix 1 进行拉伸断 裂试验，试验结果见表3 一l 和3 2 。 1 9 暑：印们弓加 一累一2 l 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 表3 1 不同伸速度测试结果一经向 拉伸速度 断裂强力断裂伸长 断裂伸长率 断裂时间 ( 皿衄，皿i n )( c n ) ( c m )( 呦( s ) 5 01 3 8 1 1 2 8 51 1 2 8 51 3 5 4 2 1 0 0 1 3 31 1 0 91 1 0 96 6 5 4 1 5 01 4 81 1 5 0 51 1 5 0 54 6 0 2 2 0 01 4 11 1 5 71 1 5 73 4 7 1 1 0 8 74 2 54 2 56 6 0 2 表3 2 不同伸速度测试结果一纬向 拉伸速度断裂强力断裂伸长断裂伸长率断裂时间 佃晌i n )( c n )( c 面( )( s ) 5 01 2 01 8 31 8 3 1 8 0 3 2 l o o1 1 61 8 2 0 51 8 2 0 51 0 9 2 3 1 5 01 1 71 8 2 51 8 2 58 6 7 4 2 0 01 1 41 8 1 9 21 8 1 9 27 5 6 1 n50 5 90 5 95 1 9 、 从试验结果看，四组数据中最大值和最小值差值与5 0 砌m i n 测试结果之 比的百分数，经 裂强力、断裂伸 以下。纬向断 明四种拉伸速度 条件下，试样ix 1 的断裂强力和断裂伸长差别不大。 随着拉伸速度的提高，拉伸断裂时间减少。采用1 5 蝴i n 的拉伸速度 可以将试验时间较5 0 咖m i n ，经向提高7 4 ，纬向提高5 1 9 ，试验效率大 大提高。 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 ，- 、 z 3 r 一 a c 巴 一 c ，) 01 02 03 04 05 0 7 0 1 0 0 s b 嘲c h ( 3 2 不同拉伸速度的拉伸曲线一经向 此外从四种拉伸速度所得的拉伸曲线图3 2 和3 3 看，经向拉伸曲线相互 间略有偏差，但形状差别不大，1 0 0 锄m i n 和1 5 0 衄m i n 拉伸曲线几乎重叠。 纬向的4 条拉伸曲线形状一致，几乎重合。因此，拉伸速度选择1 5 0 衄m i n 取代5 0 咖m i n 进行试验比较合理。 ，- 、 z 3 s a c 尘 02 04 0 6 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 s t 腻h ( c m ) 3 3 不同拉伸速度的拉伸曲线一纬向 3 回复时间 结合服装压研究的要求，将试样ix 2 以1 5 0 珊m i n 的拉伸速度，纬向定 伸长拉伸至3 0 、5 0 、7 0 和9 0 ，经向拉伸至1 0 、3 0 和5 0 ，停滞 2 i 刀柏；扣们0 0 0 0 0 0 0 0 8 6 4 2 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 1 m i n ，使试样各处受力均匀。1 m i n 后，打开仪器夹头，记录试样在2 0 s ，3 m i n 和2 4 h 时的回复率，试验结果如图3 4 所示。 1 0 3 0 5 0 3 0 5 0 7 0 9 0 + 2 0 s 回复率+ 3 m i n 回复率+ 2 4 h 回复率 a 经向b 纬向 图3 4 不同回复时间回复率比较 8 4 4 图3 4 可以看出，经向各定伸长2 0 s 内的回复率在8 2 以上，3 m i n 的回复 率在8 5 以上。2 0 s 到3 m i n 和3 m i n 到2 4 h 的回复率增加量都不超过5 。纬向 各定伸长2 0 s 内的回复率在8 4 4 以上，3 m i n 的回复率在8 9 以上。2 0 s 到 3 m i n 和3 m i n 到2 4 h 的回复率增加量都不超过6 。 试验证明2 0 s 内回复的变形占总变形量的绝大部分。因此，利用2 0 s 内试 样回复率表征新型氨纶弹性针织面料的急弹性回复率可行。 3 2 3 试验新方法 针织面料弹性通过面料变形回复率来表征，与变形和时间密切相关。根 据回复时间，将针织面料的弹性变形分为急弹性变形、缓弹性变形和塑性变 形。基于前文试验结论，定义氨纶针织面料的急弹性变形为2 0 s 内快速回复 的变形。 1 试验原理 以2 0 s 内回复的急弹性变形占总变形量的百分率表示新型氨纶针织物的 弹性。 2 试验仪器 0 o o o 0 0 o o 0 0g：弘舍：鹋的弘眈 0 0 0 0 0 0 o s ： 昌8 ：g 弘 眈 东华大学硕士学位论文 第三章面料性能及其服装压测试 有定伸长拉伸功能的织物拉伸仪， 刻度尺和秒表。 3 试验方法 a 按照标准目中乙法制取试样，在 标准大气温度2 0 2 ，湿度( 6 5 2 ) 环境下调湿2 4 h ，在恒温恒湿环境下测试； 图3 5 试样图示 b 试样规格5 0 咖2 0 0 嘞，并沿试样长度方向以l o o 咖为间隔做两条平行 线，如图3 5 所示； c 根据服装压研究需要，设定不同定伸长进行试验。 4 试验步骤 织物拉伸仪设定成定伸长拉伸方式，定伸长计为l ，拉伸速度设为 1 5 0 i l l m m i n 幼初始隔距为l 。咖石 a 试样两条标记线对应夹头下端，使试样伸展而不伸直夹持在夹头内； b 定速拉伸至预定伸长值，停滞1 m i n 后，松开试样两端夹头，开始记录 各时刻试样的剩余伸长值。之所以要拉伸到预定伸长后停滞l m i n ，以便试样 中线圈转移能够完全实现，各个线圈单元能够均匀承受张力； c 记录2 0 s ( 3 m i n ，2 4 h ) 时剩余伸长值l 1 ( l 2 ，l 3 ) ，按照下列公式计 算弹性回复率： 弹性回复率( ) = 旦 l o o ( 3 一1 ) 结合前文对针织面料延伸性和弹性的分析，定义试样3 m i n 内回复的变形 占总变形量的百分数为缓弹性回复率，2 4 h 内回复的变形占总变形量的百分 数为塑性回复率，有： 缓弹性回复率( ) = 旦 1 。 ( 3 2 ) 塑性回复率( ) = 旦宅量1 0 0 ( 3 3 ) 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 新试验方法的特点是更适合于新型氨纶弹性针织面料延伸性和弹性研 究；能够根据服装压研究特点，测试氨纶弹性针织面料的低负荷弹性性能； 可以测试出被测试样的急弹性变形率、缓弹性变形率和塑性变形率。 3 3 氨纶弹性针织面料性能测试 面料的延伸性是确保压力舒适性的一个重要因素。针织面料在外力作用 下，其最基本的结构单元线圈发生变形，针织面料的延伸和弹性也由此 开始，采用3 2 中的新试验参数和试验方法进行测试。 3 3 1 延伸性测试 1 测试仪器 y g 0 6 5 电子织物强力仪，选用其拉伸断裂功能进行试验。 2 试验 参照国标制样方法【3 5 1 ，将布样制成5 0 咖2 0 0 m 的试样，用y g 0 6 5 电子 织物强力仪，试验隔距为1 0 0 咖，采用等速拉伸方式，拉伸速度为1 5 0 砌m i n 进行试验。 参照针织物拉伸断裂国家标准，每个试样经纬向保证5 次有效测试。但 是，不采用该标准中o 1 c n 的预加张力，而是将试样伸展而不伸长，平整地 夹持在强力仪的夹头内进行测试。 记录各试样测试平均值，并记录各次测试数据中与平均值最接近试样的 拉伸断裂曲线，结合本课题服装压研究面料低负荷延伸弹性的特点，纬向选 取伸长试样拉伸断裂曲线1 0 0 c m 以内的部分，经向选取伸长试样拉伸断裂曲 线7 0 c m 以内部分进行分析研究，试样伸长负荷见附表2 到附表7 。 各试样拉伸断裂强力、断裂伸长和断裂伸长率平均值试验结果见表3 3 。 3 3 2 弹性测试 按照前文讨论的氨纶弹性针织物试验新方法进行弹性性能测试。结合服 东华大学硕士学位论文第三章面料性能及其服装压测试 装压研究需要，纬向统一设定l o 、3 0 、5 0 、7 0 、9 0 定伸长