[面料知识]织物缩水机理

　　生意社7月25日讯

　　织物的缩水问题，通常是经向缩水较为严重。这主要与它们在染整加工过程中，经向经常处于紧张状态有关。

　　棉织物在加工过程中，由于纤维和纱(线)受到拉伸，特别在潮湿条件下，更易发生伸长，如果维持这种拉伸状态进行干燥，该状态就会被暂时定型，导致“干燥定型”形变，而存在着内应力。当这种织物再度润湿时，由于内应力松弛，使纤维和纱(线)的长度缩短，而构成织物缩水。但是根据对棉织物的伸长率和缩水率的测定，发现它们之间并无一一对应的关系，同时发现织物中具有正常捻度纱的缩水率很少超过2%，而棉布的缩水率有时却可高达10%。显然，仅从纤维和纱的内应力松弛并不能说明棉布的缩水现象。为了进一步弄清楚棉布的缩水机理，就有必要分析纤维、纱和织物在水中尺寸变化的情况。

　　棉纤维吸湿以后的溶胀异向性，已为大家所熟知，如果纤维中无内应力，即不具有“干燥定型”形变时，长度非但不会缩短，相反还要增长一些。那么，如果纤维中存在着“干燥定型"形变，润湿后，长度将发生怎样的变化？表2—2列举了具有不同“干燥定型”形变的棉纤维，在再度润湿和干燥后的长度收缩情况。可以看出“干燥定型”形变大的纤维，在再度润湿后的长度收缩也较多，但形变并不能全部消失。因此，可以认为，纤维长度的收缩可能是引起织物和纱(线)收缩的部分原因。同时必须指出，当棉纤维被拉伸7～8%时，实际上已接近其断裂延伸度，所以，只有当织物被拉伸到近乎断裂时，纤维才能产生如表2-2所示的收缩。通常认为织物被拉伸时，首先是织物受到拉伸，其次是纱，最后在近乎断裂负荷的情况下，才会出现纤维被拉伸的现象。因此，棉织物缩水率中，由于这种纤维内应力松弛而引起的收缩部分，通常不超过l～2%。

　　纱(线)是由纤维通过加捻绕纱轴排列而成，它在水中的尺寸变化，除了与纤维的本性有关外，还与其结构如捻度、紧密程度等有关。当织物润湿时棉纤维发生溶胀，直径增大很多，而长度变化不大，因而可以认为，由于棉纤维长度变化引起的棉纱长度变化也是小的，但棉纱的直径，如果纱的结构不是太松的话，必然会因纤维横向溶胀而发生相应的增大。当纱的直径因溶胀而增大时，则纱中纤维绕纱轴行程和沿纱轴行程将发生改变。当纱的直径增大时，如果纤维还要保持原来的沿纱轴行程的话，绕纱轴行程必然要增大，也就是说，纤维必须受拉伸而伸长后才能满足这一要求。但是，实际上，溶胀时并不存在对纤维的拉力，因此，为了适应纱直径增大的要求，只能通过退捻以维持纤维原来的绕纱轴行程，或者纱长度缩短以减少纤维沿纱轴行程。对自由存在的纱来说，润湿以后，会发生退捻现象，但是，织物中的纱，由于交织的关系，通常不可能自由退捻，因此，将导致纱的长度缩短。至于纱缩短的程度，则与纱的捻度有关，捻度越高，纱的长度缩短得也越多；同时，纱的捻度越高，其紧密程度也必然增高，润湿后，纱的直径增大也越显著。因此，捻度对纱在水中溶胀而发生长度收缩的影响，具有双重的作用。捻系数为3.7的棉纱溶胀后直径将增大14%，而长度的缩短一般不超过2%。总之，中等捻系数的棉纱在水中的收缩，多半是比较小的，很少超过2%，最大为3%，一般在l～2%左右。因此，缩水率比较大的织物的收缩，不可能仅由其中纤维和纱的较小收缩所构成，而必然与织物的结构有关。

　　织物是由经、纬纱交织而成，经、纬纱起伏越大，表明它们的织缩越大。当织物润湿时，其结构将会发生变化导致织物收缩。

　　图1(1)所示为织物未经缩水前的纬向截面。当织物在水中润湿后，纱的直径变大，如果纬纱仍要保持润湿前的间距，那么，经纱势必要发生一定的伸长才能满足要求。这与前面讨论的纱润湿后纤维需伸长才能保持原状的道理相似。由于经纱在染整加工中不断受到张力，润湿后本来就有缩短的倾向，因此实际上经纱不可能在润湿后发生自然的伸长来满足要求的，并且由于织物中的纱是互相挤压着的，经纱也不可能通过退捻而增加其长度，唯一可能的是纬纱间的距离减小(即密度增大)，如图1(2)所示，只有这样才能保持经纱绕纬纱所经过的路程基本不变，结果经纱的织缩增加，从而导致宏观上织物经向长度的缩短。

　　图1织物润湿时织缩变化示意

　　反过来从织物的经向截面来看也是一样。如果织物织缩的改变确实是织物缩水的原因，那么织物的缩水率与纱的缩水率和织缩之间应该有下列的关系：

　　设：布样缩水前的长度为L1，其中纱的长度为l1；布样缩水后的长度为L2，其中纱的长度为l2。

　　则：纱的缩水率(yn)=l1—l2/l1， l2=l1(1—yn) (1)

　　缩水前纱的织缩(n1)=l1—L1/L1， L1=l1/1+n1 (2)

　　缩水后纱的织缩(n2)=l2—L2， L2=l2/1+n2 (3)

　　布的缩水率(ym)=L1—L2/L1=[yn(1+n1)+(n2—n1)]/1+n2 (4)

　　从试验中可测得yn、n1和n2，然后根据(4)式计算出的ym与实测布的缩水率极为接近，因此足以说明上述见解是可信的。

　　根据以上的讨论，可以知道，对棉织物的缩水影响最大的是织物织缩的改变，其次是纱(线)长度的收缩，至于纤维长度收缩影响更小，一般认为可以忽略不计。

　　对一般棉织物来说，由于在染整加工中，经向常受张力面拉伸、织缩减小，、因此，经向缩水率较大是容易理解的。当经纱由于拉仲而处于比较挺直的状态时，迫使纬纱增加弯曲程度来围绕经纱，造成纬纱织缩增大，假定纬纱长度不变，则门幅就要变狭，如果仅靠定幅时将其拉至成品宽度，这种幅度也是不稳定的，将会造成严重的纬向缩水现象。为了降低织物的纬向缩水率，必须适当控制织物的丝光加工过程，使丝光后织物的门幅能与成品门幅相适应，当然尽可能降低织物在加工过程中所受的经向张力，也是很重要的。

　　以上的讨论虽然仅是棉织物的缩水机理，其实其他各类纤维如毛、丝等的织物也具有类似的缩水现象，因此在毛、丝织物加工时，多采用松式设备。但某些纤维织物的缩水机理，又有它特殊之处，例如粘胶纤维，由于分子链较短，无定形部分含量又多，因此湿模量较小，在潮湿时很易被拉长，如果保持伸长状态干燥，则纤维中便存在着较高的“干燥定型，，形变，重新润湿时，由于内应力松弛便会发生较大的收缩。因此，在粘胶织物中，由于纤维内应力松弛而引起的收缩却是织物缩水的一个重要因素。例如，某种被拉伸的粘胶纱在润湿后可能产生高达9～10%的收缩。