一种击剑服面料及其加工工艺
技术领域
本申请涉及一种击剑服面料及其加工工艺，属于特种材料编织服装技术领域。
背景技术
击剑服是用来预防击剑运动中的潜在威胁，保护人体，极大降低这项运动的危险性。击剑服面料对刺破强力的要求很高，二级击剑服的抗击穿标准平均受力应大于等于800N。同时，击剑运动又是一项剧烈的身体对抗运动，长时间穿着击剑服面料极容易出汗及疲惫，因此，击剑服在保证刺破强力前提下，重量越轻越好，面料透气及导汗性能越快越好。专利CN 102080300 A提供一种高强度轻重量的击剑服面料，采用蜂巢组织编织方法，其面料轻，800N面料单位重量为630g/m2；专利CN 109208164 A采用超高分子量聚乙烯长丝为主要原料，以畦编组织等组织编织，面料重量较轻，刺破强力较高。上述两项相关专利在解决面料透气性或导湿性上采用蜂巢、畦编等面料孔眼较大的组织结构，达到空气快速流通、导湿除汗的效果。然而，为使穿着方便及防止金属拉链等对击剑比赛判定的影响，击剑服通常采用魔术贴来代替纽扣和拉链。而魔术贴对蜂巢、畦编等孔眼较大的面料极易造成勾丝现象，影响面料美观。为解决这个问题，面料组织结构需要较紧实，如目前常规使用的击剑服面料，但这样又会影响面料的透气性。专利CN 105231565 A公开了一种含冰凉材料的防刺防护面料，通过引入具有吸湿排汗功能发纤维达到速干凉爽目的，解决了因面料透气性问题带来的湿热问题。然而采用吸湿排汗功能纤维的防刺防护面料通常采用机织工艺，在针织工艺中混入吸湿排汗功能纤维，面料刺破地方常在强力低的吸湿排汗功能纤维处，从而又使面料抗击穿性能不达标。
发明内容
本申请的目的是提供了一种击剑服面料的加工工艺，该工艺在保证面料刺破强力和面料较轻重量的前提下，解决面料透气性与魔术贴勾丝性之间的矛盾；本工艺通过面料原料及工艺改进，使面料穿着的外面不易被魔术贴勾丝，且面料具有良好的穿着舒适性、优良的刺破性和较低的面料克重。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：
一种击剑服面料的加工工艺，包括以下步骤：
(1)材料选择：①选用超高分子量聚乙烯长丝为主要原料，规格选用250D～400D，丝强度36～45克/旦；②选用高强涤纶为次要原料，规格选用400D～600D，丝强度7～9克/旦；③吸湿排汗纱线规格选用21～50S，吸湿排汗纱线为异形截面的聚酯纤维或亲水改性聚酯纤维纺纱而成。异形截面的聚酯纤维优选CoolMax纤维、Coolplus纤维等，亲水改性聚酯纤维优选中国纺织科学研究院研制的亲水涤纶。
在上述原料中，超高分子量聚乙烯长丝的断裂伸长率在7％左右，高强涤纶断裂伸长率在16％左右，吸湿排汗纱线常见断裂伸长率在6％～15％。理论上，面料中纱线固定的情况下，面料受力过程中应是超高分子量聚乙烯长丝先断裂，然后是吸湿排汗纱线，最后是高强涤纶，面料的最大力值由超高分子量聚乙烯长丝表现。然而实际中，由于是针织面料，面料正面刚开始受力时，超高分子量聚乙烯长丝线圈会被拉长滑移，等到滑移的线圈被周围其他线圈受力锁紧，才开始体现超高分子量聚乙烯长丝本身的断裂伸长率。因此实际情况超高分子量聚乙烯长丝滑移量大于吸湿排汗纱线大于高强涤纶，面料受力时先出现断裂的是高强涤纶或吸湿排汗纱线，造成面料强力明显降低。因此，单纯的原料并不会对击剑服面料的效果起到良好改善，针对这个问题，在选定面料原料之后，本申请还继续对纱线加工及编织加工进行优化，经过多次的验证试验，有效的解决了面料断裂强力不达标的问题，具体如下：
(2)纱线加工：以高强涤纶作为芯纱，将吸湿排汗纱线螺旋状缠绕其上，制成复合包覆纱；其中：
①所述复合包覆纱的包覆度选择200～600圈/米，优选300～500圈/米。包覆度越高，吸湿排汗纱线用纱量越大，复合包覆纱表面摩擦系数也越高，容易造成面料受力时，复合包覆纱先于高分子量聚乙烯长丝被锁紧，造成面料刺破强力由复合包覆纱体现，强力不达标。包覆度降低，第一造成吸湿排汗纱线与人体接触减少，降低吸湿排汗效果，第二吸湿排汗纱线更容易受力首先被拉断，造成面料强力不达标。
②所述复合包覆纱的芯纱预加张力选择5～25cN，优选10～15cN。芯纱预加张力越小，高强涤纶与吸湿排汗纱线越容易呈相互缠绕趋势，复合包覆纱受力时吸湿排汗纱线容易提前断裂；芯纱预加张力越大时，吸湿排汗纱线容易与高强涤纶出现相对滑移，造成复合包覆纱“剥皮”等包覆品质问题。
(3)编织加工：将超高分子量聚乙烯纤维与复合包覆纱喂入大圆机，进行纬编针织加工成面料。
为解决魔术贴对蜂巢、畦编等孔眼较大结构面料造成的勾丝问题，我们对编织工艺进行了研究，采用小提花组织，上针盘为成圈编织和平针(浮线)编织组合，下针筒为成圈编织、集圈编织与平针(浮线)编织组合，且：下针筒成圈编织时，上针盘为平针(浮线)编织；上针盘成圈编织时，下针筒为平针(浮线)编织或集圈编织。通过这种组织结构的设计，使面料上下层通过集圈紧密连接在一起，并且形成的面料一面较为平整光滑，一面空隙较大。面料较为平整光滑的一面作为面料正面穿着使用，这种结构解决了解决魔术贴勾丝问题；面料空隙较大的一面作为面料反面穿着，有利于导湿排汗。
为解决面料的快速导湿排汗问题，在正反面的纱线配置上，上针盘(成圈编织)用复合包覆纱，下针盘(成圈编织)用超高分子量聚乙烯长丝，使超高分子量聚乙烯长丝织成正面，复合包覆纱织成反面，通过与人体直接接触的反面含吸湿排汗纱的导湿能力，迅速将汗水排到面料正面，迅速挥发到空气中，达到吸湿速干的目的。
为解决面料的抗击穿性能达标，我们对编织工艺的线圈长度、送纱张力进行优选：
①线圈长度：为保证面料受力时，超高分子量聚乙烯长丝滑移量减少，尽可能与复合包覆纱同步受力，使面料最大强力在超高分子量聚乙烯长丝断裂时体现，面料的线圈长度不能太长，减少锁紧位移，同时，经发明人研究发现，超高分子量聚乙烯长丝的成圈编织线圈长度应比复合包覆纱的成圈编织线圈短10～15％左右最佳，此时可最有效缓冲超高分子量聚乙烯长丝受力滑移量的影响。超高分子量聚乙烯长丝与复合包覆纱的成圈编织线圈长度差异过大，容易造成布面不平，差异过小或超高分子量聚乙烯长丝的成圈编织线圈长度比复合包覆纱的成圈编织线圈长，则造成面料抗击穿性能大幅下降，不达标。因此，上针盘成圈编织线圈长度优选9～13cm，其中上针盘成圈编织+下针盘集圈编织的线圈长度优选16～19cm；下针筒成圈编织线圈长度优选8～12cm。
②送纱张力：超高分子量聚乙烯长丝初始模量较高，送纱张力过大容易造成织针寿命大幅降低，经发明人研究发现，超高分子量聚乙烯长丝送纱张力控制在5～15cN为宜，复合包覆纱送纱张力控制在10～25cN为宜。复合包覆纱的送纱张力比超高分子量聚乙烯长丝送纱张力高50％左右，一方面减少超高分子量聚乙烯长丝与复合包覆纱的成圈编织线圈长度差异引起的布面略微不平情况，另一方面，更有利于复合包覆纱内应力的增加，在面料受力时，更快的锁紧周边纱线，使高分子量聚乙烯长丝减少滑移。
(4)后整理工艺：面料先进机缸水洗去油，然后热定型。
所述水洗去油工序中，去油工序采用的去油剂选自去油剂TF109，去油剂用量0.5～2g/L，水洗温度为70～90℃，水洗时间为30～45min。
所述热定型工序中，定型温度105～115℃，进定型烘箱前加抗静电剂，抗静电剂用量0.5～2g/L。
上述方案加工得到一种击剑服面料，由超高分子量聚乙烯长丝与复合包覆纱小提花组织编织而成，小提花组织中，上针盘为成圈编织和平针编织组合，下针筒为成圈编织、集圈编织与平针编织组合，上针盘的成圈编织用复合包覆纱，下针盘的成圈编织用超高分子量聚乙烯长丝，超高分子量聚乙烯长丝织成正面，复合包覆纱织成反面，面料克重为400～600g/m2；所述超高分子量聚乙烯长丝选用250D～400D，强度36～45克/旦，所述包覆纱以高强涤纶为芯纱、吸湿排汗纱线呈螺旋状缠绕而成，包覆度选择200～600圈/米，高强涤纶选用400D～600D，强度7～9克/旦，吸湿排汗纱线为异形截面的聚酯纤维或亲水改性聚酯纤维纺纱而成，规格为21～50S。
通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比具有以下优势：面料正面平整光滑的，解决了魔术贴勾丝问题；面料反面空隙较大，且用上吸湿排汗纱原料，使成品面料滴水扩散时间≤3S，芯吸高度≥120mm，具有良好的吸湿速干性能；设计合理的编织工艺参数，使面料抗击穿性能强大为提高，面料正面的刺破强力平均值≥2600N，而面料的平方米克重在400～600g/m2，制作击剑服比常规要轻600g以上。
附图说明
图1为本申请编织加工中的三角排布结构图。
具体实施方式
实施例1
一种击剑服面料，其面料由超高分子量聚乙烯长丝与复合包覆纱组成。超高分子量聚乙烯规格为400D，强度38克/旦；复合包覆纱由长丝强度8克/旦的550D高强涤纶与30SCoolMax吸湿排汗纱线包覆纺纱而成。
复合包覆纱纺纱工艺为：以550D高强涤纶为芯纱，预加张力为10cN，30S CoolMax吸湿排汗纱线为外包纱，包覆度为300圈/米。
编织工艺采用小提花组织，在15针大圆机上编织。上针盘为成圈编织和平针(浮线)编织组合，下针筒为成圈编织、集圈编织与平针(浮线)编织组合，下针筒成圈编织时，上针盘为平针(浮线)编织，上针盘成圈编织时，下针筒为平针(浮线)编织或集圈编织。其编织三角排布如图1所示。“∨”表示上针盘三角的成圈编织，“∧”表示下针筒三角的成圈编织，“︹”表示下针筒三角的集圈编织，上针盘三角和下针筒三角的平针(浮线)都用“－”表示。
上针盘用纱都为复合包覆纱，下针筒用纱都为超高分子量聚乙烯长丝。
上针盘的2,6路成圈编织线圈长度为13cm，1,5路成圈编织(含下针盘集圈编织)线圈长度为19cm；下针筒3,4,7,8路圈编织线圈长度为11.5cm。
下针筒3,4,7,8路超高分子量聚乙烯长丝送纱张力控制在5cN，上针盘1,2,5,6路复合包覆纱送纱张力控制在10cN。
后整理工艺面料先进机缸水洗去油，去油剂TF109用量1g/L，水洗温度为90℃，水洗时间为30min；然后热定型，定型温度110℃，抗静电剂用量2g/L。成品面料控制在600g/m2。
实施例2
一种击剑服面料，其面料由超高分子量聚乙烯长丝与复合包覆纱组成。超高分子量聚乙烯规格为350D，强度38克/旦；复合包覆纱由长丝强度8.5克/旦的500D高强涤纶与30S CoolMax吸湿排汗纱线包覆纺纱而成。
复合包覆纱纺纱工艺为：以500D高强涤纶为芯纱，预加张力为10cN，30S CoolMax吸湿排汗纱线为外包纱，包覆度为350圈/米。
编织工艺采用小提花组织，在18针大圆机上编织。上针盘为成圈编织和平针(浮线)编织组合，下针筒为成圈编织、集圈编织与平针(浮线)编织组合，下针筒成圈编织时，上针盘为平针(浮线)编织，上针盘成圈编织时，下针筒为平针(浮线)编织或集圈编织。其编织三角排布如图1所示。“∨”表示上针盘三角的成圈编织，“∧”表示下针筒三角的成圈编织，“︹”表示下针筒三角的集圈编织，上针盘三角和下针筒三角的平针(浮线)都用“－”表示。
上针盘用纱都为复合包覆纱，下针筒用纱都为超高分子量聚乙烯长丝。
上针盘的2,6路成圈编织线圈长度为11.5cm，1,5路成圈编织(含下针盘集圈编织)线圈长度为17cm；下针筒3,4,7,8路圈编织线圈长度为10cm。
下针筒3,4,7,8路超高分子量聚乙烯长丝送纱张力控制在10cN，上针盘1,2,5,6路复合包覆纱送纱张力控制在18cN。
后整理工艺面料先进机缸水洗去油，去油剂TF109用量1g/L，水洗温度为90℃，水洗时间为30min；然后热定型，定型温度110℃，抗静电剂用量2g/L。成品面料控制在500g/m2。
实施例3
一种击剑服面料，其面料由超高分子量聚乙烯长丝与复合包覆纱组成。超高分子量聚乙烯规格为300D，强度40克/旦；复合包覆纱由长丝强度8.5克/旦的400D高强涤纶与40S CoolMax吸湿排汗纱线包覆纺纱而成。
复合包覆纱纺纱工艺为：以400D高强涤纶为芯纱，预加张力为15cN，30S CoolMax吸湿排汗纱线为外包纱，包覆度为450圈/米。
编织工艺采用小提花组织，在18针大圆机上编织。上针盘为成圈编织和平针(浮线)编织组合，下针筒为成圈编织、集圈编织与平针(浮线)编织组合，下针筒成圈编织时，上针盘为平针(浮线)编织，上针盘成圈编织时，下针筒为平针(浮线)编织或集圈编织。其编织三角排布如图1所示。∨”表示上针盘三角的成圈编织，“∧”表示下针筒三角的成圈编织，“︹”表示下针筒三角的集圈编织，上针盘三角和下针筒三角的平针(浮线)都用“－”表示。
上针盘用纱都为复合包覆纱，下针筒用纱都为超高分子量聚乙烯长丝。
上针盘的2,6路成圈编织线圈长度为11.5cm，1,5路成圈编织(含下针盘集圈编织)线圈长度为17cm；下针筒3,4,7,8路圈编织线圈长度为9.7cm。
下针筒3,4,7,8路超高分子量聚乙烯长丝送纱张力控制在15cN，上针盘1,2,5,6路复合包覆纱送纱张力控制在25cN。
后整理工艺面料先进机缸水洗去油，去油剂TF109用量1g/L，水洗温度为90℃，水洗时间为30min；然后热定型，定型温度110℃，抗静电剂用量2g/L。成品面料控制在450g/m2。
对实施例1至实施例3的防沾性、刺破强力、面料成本及吸湿快干等指标参数进行对比，如表1所示(表中，对比例1是指市场常规面料，对比例2为专利CN 102080300 A面料)。
表1采用本申请所制备面料的性能参数对照表
从表1可以看出，实施例1～实施例3的面料均有较好的防沾性和吸湿快干性，刺破强力也符合抗击穿性能指标要求，面料成本适中；从性价比及综合性能上看，实施例3最优。而对比例1即市场常规面料不具有良好的吸湿快干性，对比例2即专利CN 102080300 A所提供的面料不具有防沾性能。
