点击上方，轻松关注！！
本文发表在第19期《梳理技术》杂志上，更多好文章期待您的投稿。投稿、咨询邮箱：shulijishu@geron-china.com
菱形钢丝与三角钢丝“不倒绒”起毛针布性能对比分析
刘云岗、和兆瑞、景万才
[金轮针布（江苏）有限公司]
0 前言
“不倒绒”产品，是近年来新开发的绒类面料。其外形美观、透气、吸湿、柔软、保暖，穿着舒适。成衣价格适中，颇受消费者的欢迎，目前已成为保暖内衣主要面料。因其坯布含有氨纶，表面绒毛短且细密，抗起毛起球能力强，绒毛基本上呈直立状，用手按倒绒毛，绒面能够很快恢复，故称之为“不倒绒”。因其大好的市场前景，加上丰厚的加工利润，给生产厂家带来了新的商机。为了能更好满足客户对“不倒绒”拉毛风格的要求，通过分析“不倒绒”坯布的性能和钢针在拉毛过程中的受力状况，要满足“不倒绒”绒面风格：一是钢针锋利度，在起毛力适中的前提下，使钢针能顺利刺入线圈；二是针布弹性要好，钢针能将毛圈柔和地勾起、拉高、再割断，避免起毛力过大，在未达到理想毛高前强制将纤维拉断；三是钢针必须还要有足够的强力，能够抵抗在切割毛圈时较大的拉力，避免出现仰针、乱针的现象；四是钢针表面光洁度要好，尽可能减少落毛，以确保绒毛的浓密度和面料面密度。本次研究主要在钢丝截面、磨针工艺上做了改进，开发了菱形钢丝“不倒绒”针布新产品，并结合实际应用情况，分析了新产品的优越性。
1 “不倒绒”坯布及其起毛原理
1.1 “不倒绒”坯布
“不倒绒”坯布为双面纬编针织物，其织物组织为双罗纹结构。面纱一般选用细旦涤纶低弹丝（75D／144F、100D／144F、150D/144F、100D／288F、150D/288F等），地纱多采用纯棉纱和氨纶裸丝为原料。其用纱为棉／氨（95／5）。坯布面密度一般在800 g/m2以下。其中常见的有280、300、320、360、380、400、420 g/m2等。绒毛毛高在3~4 mm。280 g/m2低面密度坯布毛高在2.5mm左右。现逐渐有向低面密度发展，其目的是一方面在达到相同保暖效果下，轻薄型面料穿着舒适；另一方面，面密度越小成本越低。由于“不倒绒”坯布的地组织含有氨纶，而氨纶纤维与其他纤维相比，具有弹性回复好、断裂伸长高、断裂强度高等优点。因此，“不倒绒”坯布弹性好。在经过拉毛整理后，单丝被分解开，坯布表面即覆盖一层细密的绒毛。纤维截面内单丝越多，绒毛浓密度越大，增强了对地组织的覆盖性，不仅手感丰满而细腻，且细密的绒毛能滞留更多的空气，并改善织物的保暖性和芯吸导湿性。
1.2 “不倒绒”坯布的起毛原理
图1 起毛原理
如图1所示，起毛就是通过大滚筒、顺、逆针辊转速和布速的调节，使形成相对速度差，此时逆针辊钢针刺入坯布，把织物中的起毛纱勾起、拉高、切断，顺针辊利用针背，将起出的纤维梳开，形成绒毛。由于“不倒绒”坯布含有氨纶，织物的弹性较普通纯涤纶织物弹性大得多，因此，必须要有足够的起毛力，使钢针顺利穿刺起毛纱，并将其勾起、拉高，以满足对毛高的要求。提高钢针的锋利度，能够在适当降低逆针辊的转速，减少对纤维的损伤前提下，钢针依然能刺透面层起毛纱；另外，提高针布的弹性，可以延长钢针勾起和拉高纤维的时间，获得满意的毛高。
“不倒绒”在拉毛整理中，坯布的面密度和绒毛的浓密度是起毛风格的重要指标。一方面，利用钢针的穿刺和切割作用，要尽可能将起毛纤维中的单丝破开；另一方面，在起毛和梳理过程中，起毛力和梳理力要适中，避免强烈的打击，使单丝损伤而造成落毛。当然，钢针表面的光洁度也是影响落毛的主要因素之一。
2 试验
2.1 试验的针布钢丝、起毛机与坯布
27/32菱形钢丝和27/31三角形钢丝。鹰游MB331E-36起毛机（六联）。坯布面密度为280~420 g/m2，起毛纱为涤纶100D/144F。
2.2 拉毛主要工艺参数
拉毛主要工艺参数如下：大滚筒转速为65~75 r/min，顺针辊转速320~340 r/min，逆针辊转速380~430 r/min，布速16 r/min，起毛零点 345 r/min。
3 菱形与三角形截面钢丝针布性能对比
3.1 菱形与三角形截面钢丝几何形状对比
图2、图3所示为27/32菱形钢丝和27/31三角形钢丝。由于菱形钢丝特殊的拉丝工艺，从钢丝横截面可以看到：
（1）菱形钢丝的斜面为直线，而三角钢丝斜面为圆弧；
（2）菱形钢丝的顶角圆弧半径为0.02 mm，而三角钢丝的顶角圆弧半径为0.04 mm，菱形钢丝顶角较三角钢丝的顶角小。
图2 菱形与三角形钢丝外观
图3 菱形与三角形钢丝截面
3.2 定位比较——菱形钢丝定位好
如图3所示，菱形钢丝和三角钢丝分别以11′、22′位置定位，菱形钢丝斜面为直线，受力稳定，加上顶角小，容易定位；三角形钢丝相反，斜面为弧线，且顶角圆弧较大，在夹持受力时，容易产生错位，甚至扭转等现象。从生产现场观察到，菱形钢丝针布植针行列更清晰，后道磨针，因两边对称，侧磨深度和细度更均匀一致。
3.3 握持力比较——菱形钢丝握持力强
由图3可以看到，菱形钢丝受力后，受底布支撑的为两个对称的直面，压力F可以分解成沿直面方向的F1和垂直直面方向的F2。而三角钢丝受压力后，受底布支撑只有一个直面。加上圆形针孔在包卷张力的拉伸下，线径发生变形，近似成双凸形，跟菱形截面配合更紧密。因此，在钢针受到相同压力的条件下，底布对菱形钢丝的握持力更大，即弹性回复能力更好。
3.4 锋利度比较——菱形钢丝锋利度佳
从图4中可以看到，起毛针布的工作面为钢丝长径方向的顶角，顶角圆弧越小，刀口越锋利。菱形钢丝顶角圆弧R为0.02 mm，三角钢丝顶角圆弧R为0.04 mm。显然，菱形钢丝较三角钢丝锋利。另外，在后道磨针过程中，菱形钢丝侧磨的是两条对称的棱边，压磨的也是一条棱边。而三角钢丝，侧磨面是两个弧面，压磨面是与工作面相对的大面。相比而言，磨削量三角钢丝要大于菱形钢丝。也就是说，菱形钢丝更容易获得较大的压磨弧长和侧磨细度，因此菱形钢丝针布更锋利，穿刺性能更好。
图4 针布工作示意
3.5 受力稳定性比较——菱形钢丝受力稳定性优
由于菱形钢丝斜面为直边，三角钢丝斜面为弧形。如图5所示，在钢针受到外力时，菱形钢丝两直面受力，由力学原理可知，菱形钢丝会优先沿垂直这两个直面的方向弯曲；而三角钢丝，斜面为弧形，在弧面任意一点的法线方向均有可能发生弯曲。因此，在实际使用时，菱形钢丝刚性好，不易变形，大大降低了倒针、乱针的概率。
图5 钢针受力分析
4 起毛针布试验结果分析
综上所述，菱形钢丝从锋利度、抗压稳定性、受力后底布对钢针的握持性能和弹性回复能力，都要优于三角钢丝，加上在磨针后期进行两道精抛光，使钢针表面粗糙度Ra＜0.4 μm，可以减少落毛。菱形钢丝“不倒绒”产品如图6所示。
图6 菱形钢丝“不倒绒”产品
由图6中可见，使用菱形钢丝制成的“不倒绒”产品，绒面纹路清晰、绒毛丰满细腻，毛头整齐不露底。完全符合“不倒绒”的起毛风格。
4.1 适应性强
菱形钢丝“不倒绒”针布能适应140～420 g/m2不同规格的坯布拉毛，而且毛头整齐、绒面细腻浓厚。主要是因为菱形钢丝“不倒绒”针布锋利度好，加上针布良好的弹性，使得起毛工艺的调节范围更广。
4.2 磨合期短
菱形钢丝“不倒绒”针布比三角形钢丝“不倒绒”针布的磨合期短。主要是菱形钢丝“不倒绒”针布多加了两道精抛光，提高了钢针的表面光洁度，减少了因毛刺引起的落毛。
4.3 倒针与乱针的概率降低
一方面，菱形钢丝因其对称的直面结构，钢丝抵抗压力的能力强；另一方面，底布对钢针有更好的握持力，钢针在受力变形后能迅速恢复。
4.4 拉毛织物顶破强力测试与分析
将采用菱形钢丝与三角形钢丝“不倒绒”针布起毛后的织物进行了织物顶破强力的测试，测试数据为：菱形钢丝“不倒绒”针布为269 N，三角形钢丝“不倒绒”针布为251 N。
可以看出，经过菱形钢丝“不到绒”针布起毛后的织物，其顶破强力比三角形钢丝“不到绒”针布提高了近20 N。其原因在于起毛织物的强力主要由地组织来决定，菱形钢丝锋利度好，所以在起毛力相对较小的情况下，能顺利刺穿起毛纱，而不至于刺得太深，破坏底面，甚至将底布拉出破洞。
5 结论
（1）从理论与实际应用情况分析可知：菱形钢丝与三角形截面钢丝相比，具有钢丝定位好，握持能力强，锋利度佳，受力稳定性优。
（2）采用菱形钢丝与三角形截面钢丝“不倒绒”针布，通过对不同面密度的坯布进行试验分析得知，菱形钢丝“不倒绒”针布适应性强，磨合期短，倒针与乱针的概率降低。
（3）采用菱形钢丝“不到绒”针布起毛后的织物，其顶破强力比三角形钢丝“不到绒”针布起毛后的织物高。
参考文献：
［1］任家栋.保暖内衣面料起毛的研究［J］.纺织器材,2010,37(2):68-71.
［2］童中.起毛工艺参数的确定［J］.纺织器材,2003,25(1):43-45.
［3］赵闻.对国产起毛针布的认识与实践.纺织器材,1991,18(6):5-6.
《梳理技术》于2017年更名为《纺织技术》，杂志创刊于2000年，由金轮针布公司和原上海纺科院部分老专家，在梅自强院士（已故）的指导下联合创办。黄锡畴（已故）、许鑑良、孙鹏子（已故）、周建平先后任主编。并拥有一支国内外学界权威、行业技术专家组成的编委队伍。《纺织技术》每期发行一万多份，读者覆盖高校、科研机构、纺织企业各层面。成为纺织行业梳理领域内公认的具有极高专业性、权威性的技术刊物。《纺织技术》的宗旨是助力纺织行业进步，致力于行业技术的突破与提升，积极倡导学术争鸣，为技术交流提供平台，坚持免费提供给读者的原则，愿与广大客户和各界朋友携手共创梳理技术美好未来！