（纺织工程专业论文）织物起毛起球检测方法研究.pdf

学位论文的主要创新点 f i i ll luli l l ! 1 1 1i i111i 18 7 9 011 一、通过滚箱式起球法循环试验，对比1 2 个实验室对羊绒试样做2 小时， 3 小时试验，对羊毛试样做4 小时试验，发现箱式起球仪箱体用软木复合材料 的特性直接影响起球等级的测试结果。证明箱式起球仪用软木复合材料的硬度 和表面摩擦系数将影响织物的起球，同时，软木复合材料中软木粒与橡胶的粘 接也是选用软木复合材料应考虑的因素之一。 二、本文建立了图像分析织物起毛起球检测评等方法，并通过实例分析， 对比分析了该方法较之起球起毛仪存在的优点。具体采用以m a t l a b 软件以傅 里叶变换将样照图像变换至频域，然后在频域滤波，进行判图得到起毛，起球 特征，最终进行评价。此评价方法能可更客观地表征织物起毛起球等级。 摘要 织物在使用过程中，由于常受各种摩擦力的作用，在明显受损之前，易发 生起球现象。起毛、起球在不同程度上影响了织物的外观、风格、手感及服用 性能。因此，起球等级成为了织物贸易中考核毛针织物质量的重要指标。i w t o ( 国 际毛纺织组织) 针对测试方法规定：每制定一个测试方法，都要在i w t o 某些成 员国实验室进行试验以确定该方法的重复性、再现性或置信区间。如果试验结 果的统计分析达不到要求，则要寻找原因，修改标准并进行下一轮循环试验。 本文为了得到支持i c i 起球箱测试方法的技术数据，在阐述织物起毛起球的 成因与测试方法，以及分析了起毛起球的测试方法与相关标准和国内外纺织品起 毛起球测试标准及仪器的基础上，根据i w t o 标准制定程序，标准工作组组织了实 验室间循环试验。对纺织起球实验中软木衬摩擦系数和载样管进行了研究，并根 据实验室间检测结果，指出载样管和软木衬对织物起毛起球检测存在的影响和不 足，证明箱式起球仪用软木复合材料的硬度和表面摩擦系数将影响织物的起球， 同时，软木复合材料中软木粒与橡胶的粘接也是选用软木复合材料应考虑的因素 之一。在此基础上，提出了一种图像分析的织物起毛起球检测评等方法，建立的 起毛起球评级标准可更客观地表征织物起毛起球等级。采用m a t l a b 软件为工具， 利用计算机数字图像处理技术对精纺毛机织物起毛起球样照进行分析，统计样照 中的毛球面积及其所占图像总面积比例，然后建立毛球面积比例与等级评定之间 的关系，最后采用数字图像处理技术对实际织物进行分析评等，验证了方法的可 行性。 关键词：织物；起毛起球；循环试验；方差分析：图像分析 a b s t r a c t f a b r i ci nu s e ，o f t e nb yav a r i e t yo ff r i c t i o nd u er o l ei nt h em a r k e d l yi m p a i r e db e f o r ep r o n e t op i l l i n gp h e n o m e n o n p i l l i n g , p i l l i n ga f f e c t e dt ov a r y i n gd e g r e e s ，t h ea p p e a r a n c eo ft h ef a b r i c ， s t y l e ，f e e la n dw e a r a b i l i t y t h e r e f o r e ，t h ef a b r i cp i l l i n gg r a d ea sa s s e s s m e n to ft r a d ei nw o o l k n i t t e da n i m p o r t a n ti n d i c t o r o fq u a l i t y i w t o ( i n t e r n a t i o n a lw o o lt e x t i l eo r g a n i z a t i o n ) r e q u i r e m e n t sf o rt e s tm e t h o d st od e v e l o pat e s tm e t h o df o re a c h ，s o m em e m b e rs t a t e sh a v ei nt h e i w t ol a b o r a t o r yt e s t st od e t e r m i n et h em e t h o dr e p e a t a b i l i t y , r e p r o d u c i b i l i t y , o rc o n f i d e n c e i n t e r v a l i ft h es t a t i s t i c a la n a l y s i so ft e s tr e s u l t sf a i lt om e e tr e q u i r e m e n t s ，w i l lh a v et of i n d r e a s o n st om o d i f yt h es t a n d a r da n dt e s tt h en e x tr o u n do fc i r c u l a t i o n i no r d e rt og e ts u p p o r tf o rt h i si c ip i l l i n gb o xt e s t i n gm e t h o d so ft e c h n i c a ld a t a , d e s c r i b e s t h ec a u s e so fp i l l i n ga n dt e s t i n gm e t h o d s ，a n d 锄a l y s i so ft h ep i l l i n gt e s tm e t h o d sa n dr e l e v a n t s t a n d a r d sa n dd o m e s t i ca n df o r e i g nt e x t i l ep i l l i n gt e s ts t a n d a r d sa n de q u i p m e n tb a s e do nt h e i w t os t a n d a r d sd e v e l o p m e n tp r o c e s s ，t h es t a n d a r dw o r k i n gg r o u po r g a n i z e di n t e r - l a b o r a t o r y c y c l et e s t t e x t i l ep i l l i n go nt h ee x p e r i m e n ta n dc o n t a i n e dc o r kl i n i n gf r i c t i o nc o e f f i c i e n tw e r e s t u d i e ds a m p l et u b e ，a n db e t w 嗍t h el a b o r a t o r yt e s tr e s u l t s t h a tc o n t a i n ss a m p l et u b ea n dc o r k l i n i n go nt h e f a b r i cp i l l i n g d e t e c tt h ep r e s e n c eo fi n f l u e n c e 锄dl a c ko fp r o v e nb o x t y p e i n s t r u m e n tw i t hac o r kb a l lf r o mt h eh a r d n e s so ft h ec o m p o s i t e sa n ds u r f a c ef r i c t i o nc o e f f i c i e n t w i l la f f e c tt h ef a b r i cf r o mt h eb a l l ，w h i l et h ec o m p o s i t ec o r kc o r kp a r t i c l e sb o n d i n gw i t ht h e r u b b e rc o r kc o m p o s i t em a t e r i a li ss e l e c t e do n eo ft h ef a c t o r st ob ec o n s i d e r e d o nt h i sb a s i s ，a p i c t u r eo ft h ef a b r i cp i l l i n gt e s tr a t i n gm e t h o d s ，t h ee s t a b l i s h m e n to fc l a s s i f i c a t i o ns t a n d a r d s p i l l i n gc a nb em o r eo b j e c t i v ec h a r a c t e r i z a t i o no fp i l l i n gg r a d e m a t l a bs o f t w a r ea s at o o lb y u s i n gc o m p u t e rd i g i t a li m a g ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g yw o r s t e dw o v e nf a b r i cp i l l i n gs a m p l e sw e r e a n a l y z e da c c e d i n gt os t a t i s t i c a ls a m p l es i z ea c c o r d i n gt ot h eh a i rb u l ba n di t ss h a r eo fn 嵋t o t a l i m a g ea r e ar a t i o a n dt h e nc r e a t et h eh a i rb u l ba r e ar a t i oa n dg r a d i n go f t h er e l a t i o n s h i pb 酿w 嘲 t h ef i n a ld i g i t a li m a g ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g yt oa n a l y z et h ea c t u a l f a b r i cr a t i n gt ov e r i f yt h e f e a s i b i l i t yo f t h em e t h o d k c y w o r d s ：f a b r i c ；p i l l i n gp i l l i n g ；c y c l i n gt e s t ；v a r i a n c ea n a l y s i s ；i m a g ea n a l y s i s 目录 第l 章绪论1 1 1 研究目的与研究意义1 1 2 文献综述2 1 3 本文的研究内容和研究方法4 1 4 本文创新点5 第2 章织物起毛起球的成因与测试方法概述7 2 1 织物起毛起球的成因分析7 2 1 1 织物起毛起球的基本过程7 2 1 2 起毛起球的成因7 2 2 起毛起球的测试方法与相关标准1l 2 2 1 马- j 代尔起毛起球法1 2 2 2 2 箱式起毛起球法1 2 2 2 3 随机乱翻式起毛起球仪法1 3 2 2 4 圆轨迹起毛起球仪法1 3 2 3 国内外纺织品起毛起球测试标准及仪器1 3 2 3 1 国内纺织品起毛起球测试1 3 2 3 2 国外纺织品起毛起球测试1 5 2 3 3 测试仪器和测试标准对评定的影响1 6 2 4 本章小结1 8 第3 章纺织起球实验中软木衬摩擦系数和载样管的研究2 1 3 1 滚箱式起球仪概述2 1 3 2 滚箱式起球法循环试验结果分析2 2 3 2 1 循环试验的目的和方案2 2 3 2 2 试验结果分析2 3 3 3 原因分析2 8 3 4 试验结果评价3 0 3 4 1 因实验室间存在显著性差异而未能获得起球测试方法精密度的数值3 0 3 4 2 实验的关键性附件差异致检测数据很难达到统计意义上的一致3 0 3 4 3 专家评定意见不一致也会造成评级的差异3 0 3 5 本章小结31 第4 章基于图像分析的织物起毛起球评等方法研究3 3 4 1 标准样照的图像分析3 3 4 1 1 图像的采集3 3 4 1 2 织物纹理的滤除3 4 4 2 毛球的提取3 5 4 3 结果与讨论3 7 4 4 实例分析3 9 4 5 本章小结4 l 第5 章结论和展望4 3 参考文献4 5 i i 第l 章绪论 1 1 研究目的与研究意义 第1 章绪论 织物在服用过程中，不断受到多种外力的摩擦作用，在明显损坏前，产生起毛 起球现象。织物的起毛起球过程可分为3 个阶段：起毛、纠缠成球、毛球脱落。 有些资料认为分4 个阶段【l 】：毛茸的形成，毛茸的纠缠，毛球形成以及由于摩擦、洗 涤等作用使毛球脱落。起毛起球对织物的外观、风格、手感以及服用性能等方 面都有着不同程度的影响。在纺织品贸易中，起球等级也是考核毛针织物质量 的重要指标之一。 被誉为“纤维中的宝石”、“软黄金”的羊绒纤维己被愈来愈多的人们所 熟知和青睐，我国是世界产绒大国，亦是羊绒制品的生产和贸易大国，羊绒制品 行销世界各地。作为羊绒制品的生产企业，对最终产品要经过严格的检验并依据 我国相关标准进行物理指标和其它各项指标的测试，以确保产品质量及满足产 品的服用性能。 衡量羊绒产品服用性能的指标大致有染色牢度( 日晒牢度、摩擦牢度、水浸 牢度、皂洗牢度、汗渍牢度) 、抗起毛起球、纤维含量、缩水率。近年我们 发现对销往国外的产品，产品需求国又再次进行检测和测试，且测试项目愈见增 多，对结果的要求也愈见严格。而且发现产品生产方与产品需求国的测试结果在 有些测试项目上存在明显差异，其中以美国客户尤为突出。在我公司产品外销订 单较大的美国客户中，实际上是将我公司的产品按其执行的标准进行再一次测 试。这样，同种产品由于执行标准不同，测试方法不同，其测试结果势必不同，必 然产生产品生产方与产品需求方对产品质量及性能上认同不一致的矛盾，使产 品服用性能的衡量与评价受到影响，以至可能影响到产品需求国对羊绒制品的 满意度及对产品的需求。 在i w t o ( 国际毛纺织组织) 第7 3 届年会上提出制定羊绒、羊毛起球测试方法 标准，经i w t o 技术与标准委员会讨论批准，成立了起球标准工作小组。并已制 定出了工作组草案标准。i w t o 测试方法标准的制定程序规定：“需要进行国际循 环试验来对所有测试方法的精密度进行评价，试验中采用的试样必须包括该 方法要检测到的特性范围，对数据进行方差的分析评价实验室问和实验室内的误 差。即每制定一个测试方法，都要在i w t o 某些成员国实验室进行试验以确定该 天津i _ q k 大学硕士学位论文 方法的重复性和再现性或置信区间。如果试验结果的统计分析达不到要求，则要 寻找原因，修改标准，进行下一轮循环试验。从操作程序上看，这种方式明显是 复杂的，并且容易受到各种客观因素的影响，如滚箱式起球仪箱体用内衬软木复 合材料特性对织物起毛起球试验均可产生影响，导致试验结果误差。本文用3 种 不同硬度的内衬软木复合材料研究了滚箱式起球仪对织物起毛起球性能的影响。 并根据这一问题，提出了一种图像分析的织物起毛起球检测评等方法，建立的起 毛起球评级标准可更客观地表征织物起毛起球等级。采用m a t l a b 软件为工具，利 用计算机数字图像处理技术对精纺毛机织物起毛起球样照进行分析，统计样照中 的毛球面积及其所占图像总面积比例，然后建立毛球面积比例与等级评定之间的 关系，最后采用数字图像处理技术对实际织物进行分析评等，验证了方法的可行 性。 1 2 文献综述 起球是指织物在水洗、干洗、试验或穿着过程中因纤维纠缠而形成的凸出 于织物表面的纤维球粒。这些球粒的密度非常大，光照时光线不能透过而产生投 影。起球过程中，纤维相互纠缠并使周围各根纤维也被纠缠其中，导致织物表面状 况更为恶化。 毛粗纺针织物的起球现象一直是个问题，所以已发表文献中许多是关于含 有羊毛纤维针织物的起球问题。纺织工业自从发展并广泛使用化学纤维以后，起 球现象已成为一个更为严重的问题，这是由于化学纤维具有较高的抗拉强力。许 多研究者们专门研究了合纤混纺织物的起球性能，如：s i v a k u m a r 提出涤棉织物中 的涤纶纤维会加剧织物起球现象的发生【l 】o 在早期，g i n t i s 和m e a d 根据各种纤维 的起球情况，对纤维的起球性能进行了分等，其从低到高的等次是：醋酯纤维、羊 毛、p a c ( 奥纶) 、p e s ( 涤纶) 、粘胶与p a ( 尼龙) 【2 】。然而，化学纤维因成本低且其 产品的实用性好，目前被广泛使用，尤其是涤纶和粘胶。因此，必须选择合适的纺 纱、织造工艺及整理加工以减少合纤的起球现象。 人们已广泛研究了纱线种类及纺纱工艺与起球现象之间的关系。在早期的 研究报道中提出，粗梳毛纱织物比精梳毛纱织物更易起球【3 】。p e a k 分别对转杯气 流纱和环锭纱织成的棉涤织物的起球性能进行了研究，结果表明，纱的种类影响 织物的起球性能【4 】。最近a l s t o n 报道，涤棉混纺织物中，转杯纺纱织物比喷气纺 纱织物容易起球同。s h a r m a 等人报道，平纹针织物中，环锭纺腈粘人造纤维纱织 2 第1 章绪论 物比气流转杯纺纱织物容易起球【6 】。其他一些研究中，c a n d a n 等人提出，棉针织物 中，环锭纺纱织物比气流转杯纺纱织物容易起球 t l ；s h a r m a 等人还发现涤毛混纺 织物起球现象的发生率随涤纶比例的增加、纱线的变细及其捻系数的降低而提 高【8 1 ；而r i c h a r d s 在s h a r m a 等人以前就提出，针织物之间具有相似的起球现象【9 1 然而，羊毛科学评论杂志早在1 9 7 2 年就报道了织物起球现象随其纱线捻度 的增加而降低，但当毛纱的捻度增加到一定值，这种关系就不明显了【1 0 】。 有研究对涤黏中长纤维织物起毛起球凶素分析与检测，例如陈继娥提出为 了改善涤黏中长纤维织物的起毛起球性，从原料入手，通过选择改性涤纶、高吸水 涤纶、加入大豆蛋白纤维等措施，从而达到改善涤黏中长纤维织物的抗起毛起球 性的目的。改善涤黏中长纤维织物的抗起毛起球性是涤黏中长纤维产品开发亟 待解决的问题。同时，还可以通过合理制定纺纱、织造和后处理等工艺和工艺参 数提高织物的抗起毛起球性能【l l 】。 在影响起球性能的织物因素中，织物种类似乎是最重要的一项。我们知道， 针织物的起球主要是因其结构松散，从而使其中纤维相对于机织物来说更易移 动而导致的【1 2 】。s i v a k u m a r 提出，斜纹织物比平纹织物更容易起球，上述发表于 1 9 7 2 年羊毛科学评论中的那篇文献也有报道，认为如果使经纱和纬纱每单位 长度的质量分别增加3 0 其织物的起球现象就可以明显减少，尽管这一观点看 起来有些不可思议。 有些研究还涉及了洗熨作用对起球的影响。m e h t a 和t h o m a s 推测棉涤混 纺织物在日常使用以及经多次洗熨过程后的性能特点，他们的调查表明，含棉量 较高的织物更能吸引消费者，因其抗起球性能比含涤较高的织物好【1 3 】。另 外，c o o k e 提出，水洗作用会增加织物的起球现象，这是由于水洗时在织物表面形 成的一层绒毛而导致的【1 4 】。同时，b i r d 提出棉及棉涤床单的起球现象可以采用 先进的洗熨过程而得到改善【1 5 1 。n i e m a n n 对织物洗熨后再使用柔软剂的作用进 行了研究，结果是增加柔软剂的用量将加剧织物的起球现象【1 6 】。还有一项是关于 环境相对湿度对羊毛织物起球性能影响的研究【1 7 1 ，提出当相对湿度从8 0 降低 到1 1 时，织物的起球现象大为减少，发生这种结果，是因为随着相对湿度的降 低，纤维的抗弯刚性增加，从而降低了纤维在织物中的可移动性而导致的。 关于起球试验仪的种类对试验结果有着重要的影响。c o o k e 和g o k s o y 1 8 1 比较了箱式起球试验仪、m a r t i n d a l e 起球试验仪和a c c e l e r a t o r 起球试验仪的测 试结果，提出m a r t i n d a l e 起球试验仪和a cc e l e r a t o r 起球试验仪可以提供可靠的 3 天津t q k 大学硕士学位论文 测试结果，而i c i 箱式起球试验仪可能导致一些错误的结果。同时，c o o k e 在其早 期的研究中提出了i c i 箱式起球试验仪应该被淘汰的观点，尤其是在测试那些快 速起毛的常用织物时应避免使用 1 9 】。 随着计算机技术在纺织行业的广泛应用，国内外许多研究人员利用计算机 数字图像处理技术对该方面做了相关的研究。在滤除纹理方面，h i s 等2 0 2 3 1 运用腐蚀和膨胀的方法减少织物底纹所产生阴影的影响，但当纹理较复杂时极 易造成毛球的误判；x ub 采用傅里叶变换技术并结合区域增长法找出峰点区 域去除织物纹理；祝双武等对图像进行了局部直方图均衡化拉伸增强、均值滤 波，但这2 种方法都不能完全滤除织物纹理。在毛球提取方面，文献2 4 3 0 1 认 为毛球图像的灰度呈高斯分布，对滤除纹理后毛球图像的直方图进行一维高斯 拟合，但权系数需要根据不同的织物样品进行选取，否则会导致错误的判断结 果。 有研究尝试以计算机数字图像处理技术对纺织品的织物外观物理特征进行 分析和评定，如青岛大学王锐指出：计算机数字图像分析技术的主要内容就是通 过对织物外观的现场图像采集，进行一定要求的滤波、取向等数字化处理，获取 织物表面的微观信息，利用图像分析技术进行统计、特征提取和与标准图像的特 征对比，输出经过统计和归纳的综合信息，解决在织物外观测试评定中的问题， 满足人们对织物外观起毛起球的评价要求，并且能够进一步获取织物的表面外观 的综合品质质量( 比如：织物的纹理取向，起毛起球情况，抗折皱情况等) ，为完成 织物的外观测试和质量等级评定提供充分的保证3 1 - 3 7 j 。 根据上述文献，我们可以看到对于织物起球起毛测试实验器具的辅助材料 的研究十分罕见。尤其是纺织起球实验中软木衬摩擦系数和载样管的研究及影 响至今尚未被广泛研究。而且，不同起球测试仪在测试织物起球性能时对纤维、 纱线以及织物各项因素变化的敏感性还需作进一步细致的研究。以掌握织物在 湿态时的起球性能，并且进一步确定不同起球试验仪( i c i 箱式起球试验仪、 m a r t i n d a l e 起球试验仪及桶式起球试验仪) 对纤维、纱线和织物各项因素变化的 敏感性。 1 - 3 本文的研究内容和研究方法 本文为了得到支持i c i 起球箱测试方法的技术数据，在阐述织物起毛起球 的成因与测试方法的基础上，根据i w t o 标准制定程序，标准制定工作组组织 4 第1 章绪论 了实验室间循环试验。对纺织起球实验中软木衬摩擦系数和载样管进行了研究， 并根据实验室间检测结果。指出载样管和软木衬对织物起毛起球检测存在的影 响和不足，在此基础上，提出了一种图像分析的织物起毛起球检测评等方法， 并通过一个实例分析，对比分析了该方法较之起球起毛仪存在的优点。 本文建立的图像分析的织物起毛起球检测评等方法，解决了传统的织物外 观起毛起球的测试和等级评定采用样品与标准样照感官对比方法的不足：1 ) 主观 因素影响太大，观测的水平和质量取决于观测者的经验：2 ) 重复一致性较差，测 试结果分散：3 ) 测试环境要求较高；4 ) 测试对象的影响因素较大。 1 4 本文创新点 1 通过滚箱式起球法循环试验，对比1 2 个实验室对羊绒试样做2 小时，3 小时试验，对羊毛试样做4 小时试验，发现箱式起球仪箱体用软木复合材料的 特性直接影响起球等级的测试结果。证明箱式起球仪用软木复合材料的硬度和 表面摩擦系数将影响织物的起球，同时，软木复合材料中软木粒与橡胶的粘接 也是选用软木复合材料应考虑的因素之一。 2 本文建立了图像分析织物起毛起球检测评等方法，并通过实例分析，对比 分析了该方法较之起球起毛仪存在的优点。具体采用以m a t l a b 软件以傅里叶 变换将样照图像变换至频域，然后在频域滤波，进行判图得到起毛，起球特征， 最终进行评价。此评价方法能可更客观地表征织物起毛起球等级。 5 天津工业大学硕士学位论文 第2 章织物起毛起球的成因与测试方法概述 第2 章织物起毛起球的成因与测试方法概述 服装在日常生活中，服用和洗涤过程由于不断经受摩擦，织物表面会出现起 毛起球现象。这不仅影响服饰的外观，部分直接接触皮肤的面料如果起球状况严 重，还会影响舒适度。尤其是以涤纶纤维为代表的合成纤维织物的起毛起球问题， 至今仍困扰着业界和广大消费者。对此，人们一直在努力寻求解决办法，并陆续取 得了一些进展。 2 1 织物起毛起球的成因分析 2 1 1 织物起毛起球的基本过程 纺织品的起毛起球通常发生在机械作用频繁的区域，如衣服的袖子，长裤的 大腿区或沙发的坐垫。毛球是纺织品的表面受到磨损而形成的。由于摩擦作用， 纤维渐渐从纺织品上脱离并在织物表面形成一种纤维绒球，这种绒球中的纤维 再结合成毛球。“成熟”的毛球在进一步的机械作用下可能会从织物上脱落。在 这种情形下，随着使用时间的延长，起毛起球的效果会变得不那么显著。然而，毛 球也可能永久性地留在织物表面，破坏织物的外观。因此，起毛起球的趋势和程度 显然依赖于时间这一因素，即纺织品经受磨损的时间越长，起毛起球的现象就越 显著。用具有高强度的纤维，如化学纤维制成的织物发生起毛起球的现象尤其频 繁。羊毛织物也容易起毛起球，但毛球很容易脱落。 有外来毛球和自身产生的毛球两种情况。外来毛球是其他纺织品的纤维在 织物表面产生的毛结，例如，在一块黑色的室内装饰布上产生的白色纤维结。这些 白色纤维来自与装饰布发生摩擦的纺织品。自身产生的毛球是织物本身的纤维 形成的毛球。起毛起球是一个渐变过程，通常表现为三个步骤：起毛一缠结起球一 毛球脱落。当织物受到的外界摩擦力大于纤维强力或纤维之间的摩擦力或抱合 力时，纤维末梢被拉出形成圈环和绒毛，织物表面因此生成绒毛，此谓起毛；绒毛露 出一定长度后，在一定距离间因揉搓摩擦，反复伸长和回缩而纠结成球；生成的毛 球并不大，也不形成死结，它的一端在织物的纤维中，并连接于布面，形成球状，此 谓起球。当织物继续受到摩擦时，连接毛球的纤维会因反复拉伸弯曲疲劳而断裂， 发生毛球脱落【3 8 l 。 2 1 2 起毛起球的成因 7 天津工业大学硕士学位论文 织物起毛起球的原因是多方面的。如果毛球形成的速度大于脱落的速度，则 其将堆积在织物表面，任何可使纤维滑向纱线表面的因素都可提高成球速率；反 之，如果毛球脱落的速度大于形成的速度，则不易形成毛球堆积的外观。毛球的形 成主要与以下四方面因素有关。 ( 1 ) 纤维性能和纱线结构 纤维的卷曲性、纤度、长短、纱线捻度、纤维表面光洁度、强力等均与织 物的起毛起球性能直接相关。通常，高卷曲纤维可减少起球；粗纤维刚性较大，也 不易起球；短纤长度越长，起球越少，因为突出在单位面积上的纤维末端较少，而且 长的纤维也可以被更牢固地固定在纱线上；捻度高可使纱线更紧密，突出的纤维 更少，降低纤维的可滑移性，从而减少起球( 见表2 1 ) 。 表2 1 涤棉( 6 5 3 5 ) 组织的起毛起球性 注：以上试验采用i s 0 1 2 9 4 5 2 2 0 0 0 马丁旦尔方法摩擦 当纱线捻度下降时，纤维间抱合力减小，织物受摩擦时，其中的短纤维就容易 从纱线中滑移出来，形成小球。但若为了提高织物的抗起毛起球性能而过多地提 高纱线的捻度，则会影响织物的手感。单纯的圆形横截面且表面光洁度较高的纤 维，更容易滑移至织物表面，从而产生起球；而不规则的横截面则因提高了纤维间 的系数，可降低起球趋势。强度较低的纤维可加快小球的脱落速度，强度较高的纤 维则相反。另外，纱线的支数也与织物的抗起毛起球性能有关，通常纱线支数越高， 越不易起球，但涤毛混纺织物是个例外，同混纺比的织物，纱线越细，表面涤纶越 多，越易起球；单纱线织物比双股纱线织物更易起球。 ( 2 ) 纺纱及染整工艺 喷气纺所得纱线的抗起毛起球性能优于环锭纺。采用环锭纺纱工艺时，较长 的纤维倾向于集中在纱线中间，而较短的纤维则分布在外侧，从而容易导致起球； 而气流纺的纱线则比环锭纺的纱线更易起球。纱线或织物经染色及整理后，其抗 起毛起球性会因工艺不同而发生较大变化。绞纱染色的纱线比散毛染色或毛条 染色的纱线更易起球；成衣染色的衣物比色织的衣物易起球。后整理工艺对织物 抗起毛起球性的影响十分显著，特别是经树脂整理后，其抗毛起球性会明显改善 8 第2 章织物起毛起球的成因与测试方法概述 ( 见表3 ) 。短纤纱织物经过烧毛，长丝合纤织物经过热定形都可减轻起毛起球倾 向，前者是由于自由纤维端减少，后者则是由于纤维的超分子结构及其性能发生 变化所致。在织物的抗起毛起球整理工艺中，抗起毛起球助剂的浓度、柔软剂浓 度、焙烘温度、焙烘时间四个因子都很重要。选择最佳整理工艺条件，不但可以 提高织物的抗起毛起球性能，同时也能改善织物的其它性能【驯。 表2 2 常规及物理改性晴纶组织物的起毛起球性能 试样摩擦转数转毛球个数个毛球体积起毛起球级别级 常规腈纶1 0 0 0 1 0 4 相对较大2 物理改性腈纶 1 0 0 07 8相对较大4 注：以上试验采用g b t 4 8 0 22 马尔代大方法 ( 3 ) 穿着条件 一般情况下，织物在穿着时，所经受的摩擦越大，摩擦次数越多，起毛起球现象 就越严重。因此，在平时穿着时，需尽量避免与较毛糙的东西接触。穿着时，服装 有些部位如肘部、两肋、袋口、档部及领口处，不可避免地会与其它物体或自身 发生摩擦，起球较为显著。此外，洗涤方式有时也是造成起毛起球的重要原因，未 注明“可机洗”的产品必须采用“小心手洗”方式洗涤，切不可为省事而投入洗 衣机中洗涤，因为在洗衣机的强力作用下，摩擦加剧，极易起毛起球。 ( 4 ) 织物的组织结构 织物的纱线紧密度、表面平整度和组织结构等也是影响织物起毛起球性能 的重要因素。平纹机织物由于具有最多的纱线交织点，而降低了纤维从纱线中滑 出的几率，因而的抗起毛起球性能相对较好；斜纹机织物在同样的纱线线密度和 纱线捻度情况下，抗起毛起球性能要逊于平纹织物( 见表2 ) ；缎纹和提花织物则更 差一些。针织物由于暴露的纱线表面积大，因此与机织物相比更容易起球；表面比 较平整光洁的织物与表面粗糙的织物相比，其抗起毛起球性能相对要好些。 表2 3 平纹和斜纹腈纶织物起毛起球性能 纱线捻度( 捻 试样纱线线密度t e x组织结构起毛起球级别级 1 0 c m ) l3 6 x 2 6 4 x 6 4 平纹3 23 6 26 4 x 6 4 1 2 斜纹 2 注：以上试验采用g b t4 8 0 21 1 9 9 7 圆轨迹方法起毛5 0 次，起球5 0 次 9 天津工业大学硕士学位论文 ( 5 ) 提高织物抗起毛起球性的后整理不当 提高织物抗起毛起球性的后整理措施不当也是织物起球起毛的一个重要因 素。主要表现在以下几方面。 ( 1 ) 染整工艺：纱线或织物经染色及整理以后，抗起毛起球性将产生较大的变 化，这与染料、助剂、染整工艺条件有关。 ( 2 ) 用有机胺或无机强碱对涤纶进行腐蚀，降低纤维强力，此法虽有效但不易 控制。 ( 3 ) 强化烧毛工艺和热定形工艺，其缺点是容易使织物失去丰满特性，从而引 起手感板硬粗糙。 ( 4 ) 采用生物酶整理。用纤维素酶改善棉织物表面，以达到持久的抗起毛起球 性，并增加织物的光洁度和柔软度。生物抛光只适用于纤维素纤维。 ( 5 ) 采用树脂整理。利用树脂较强的黏合力将纤维进行点粘结，以限制其移动 而达到减少起毛起球的目的。树脂整理适用于各种纤维与织物，尤其是涤纶织 物。 ( 6 ) 氧化剂整理。氧化剂的作用是将二硫键氧化，使含高硫蛋白的鳞片变软， 易于变形，摩擦因数增大，不易形成绒毛，也可以完全脱掉鳞片，防止纤维纠缠形成 毛球，同时降低强力，加速毛球脱落。该种方法的缺点是若控制不当，纤维强力损 失过多，因此主要应用于羊毛纤维。 ( 7 ) 丝蛋白整理，此法主要用于羊毛。丝蛋白处理羊毛织物时，主要分布在不 平或间隙处，填补了羊毛纤维表面由于鳞片而造成的凹凸不平，降低了羊毛纤维 表面的顺逆摩擦冈数之间差异，且丝蛋白膜可以使纤维之间产生交联或者使纤 维表面交织点发生黏接，减少了纤维间的滑移。纤维纠缠后，由于顺逆摩擦因数差 异减弱，纤维也易解缠，因此改变了羊毛织物的抗起毛起球性。 ( 8 ) 抗起球剂a t p 整理。a t p 具有优良的成膜性和渗透性，能在织物表面成 膜的同时渗入到纤维内部，使纤维与毛绒交联黏结形成网状膜结构，从而起到良 好的抗起毛起球效果。 ( 9 ) 低温等离子体处理。等离子体只触及纤维表面，对纤维损伤小，处理机理 是：通过活化成等离子态的激发气体分子的氧化反应，以及被加速的气体粒子的 溅射作用，使羊毛表面的杂质甚至鳞片层破坏，反应生成h 2 0 、c o 、c 0 2 等离子 气体而从纤维表面除去，从而改善防缩性和抗起球性。此法适于羊毛针织物。 ( 1 0 ) 氯化法又称为氯氧化法，它的理论基础是a l l o w e d 反应。而a l l o w e d 现 l o 第2 章织物起毛起球的成因与测试方法概述 象实质上是氯化与氧化反应共同作用的结果，其中氧化反应起关键作用。氯化法 是对羊毛纤维进行重度氯化处理，以剥蚀羊毛纤维表面的鳞片。氯化处理后的羊 毛纤维表面形状发生了一定的变化，大多数羊毛鳞片的边缘变钝，使羊毛纤维的 摩擦因数降低，从而降低羊毛纤维的起球性。此法适于羊毛针织物。 ( 1 1 ) 纳米级溶胶凝胶法，是一种新型的抗起球整理技术。使用溶胶凝胶法将 蛋白质制膜，涂层在山羊绒针织物表面，起到抗起球效果。这种方法有利于生态环 保，会越来越受到人们的重视。此法适于羊毛针织物。 ( 1 2 ) 其他。可以通过摩擦、熨烫、洗涤等方法研究织物的起毛起球情况。 但目前主要是通过摩擦来研究织物的起球性能，而在熨烫、洗涤方面的研究甚 少。 2 2 起毛起球的测试方法与相关标准 基于对上述织物起毛起球形成机理和影响因素的分析，在服饰产品的设计 和生产时就必须充分考虑不同产品在穿着或使用时的抗起毛起球性能，并通过 科学合理且简便有效的方法对其起毛起球性能进行评估和控制。 测试织物起毛起球性能的方法凶织物的材料、用途、产品的出口地不同而 异，如有随机乱翻式起毛球仪法( r a n d o mt u m b l ep i l l i n g t e s t ) 、马丁代尔起毛起球 法( m a r t i n d a l ep i l l i n gt e s t ) 、箱式起毛起球法0 c ip i l l i n g t e s t ) 、弹性衬垫法 ( e l a s t o m e r i cp a d p i l l i n g t e s t ) 以及圆轨迹起毛起球仪法等。目前，针对欧洲市场的 测试方法主要有马丁代尔起毛起球法和箱式起毛起球法；针对美国市场的测试 方法主要有随机乱翻式起毛球仪法；中国市场主要使用圆轨迹起毛起球仪法。下 面就以上四种测试方法进行介绍【删。 2 2 1 马丁代尔起毛起球法 马丁代尔起毛起球法( m a r t i n d a l ep i l l i n gt e s t ) 主要模拟当织物自身较频繁摩 擦后的起毛起球状况，主要适用于毛织物及其它易起球的织物，对机织物尤为适 宜。该方法的基本原理是：将被测织物夹于马丁代尔测试仪上，试样的正面与另一 块织物的正面在一定压力下按李莎茹曲线的轨迹相互摩擦。其摩擦轨迹刚开始 为一条直线，接下来逐渐变为椭圆形，最后又在原直线的垂直方向成一条直线。摩 擦应在规定的压力下进行，直至达到规定的循环次数。摩擦结束后，在标准的视觉 天津工业大学硕士学位论文 条件下，一般与洗涤前或洗涤后的原布对比，查看其起毛起球及其它外观变化的 程度，并以级数来报告其抗起毛起球性，l 级最差，5 级最好，允许有半级。 目前普遍采用的测试方法标准为i s o1 2 9 4 5 - 2 ：2 0 0 0 。在该测试标准方法中， 通常机织物需要经受( 4 1 5 4 - 2 ) g 的压力，并在5 0 0 10 0 0 20 0 0 50 0 0 70 0 0 ( 装饰用 途70 0 0 转不需要测试) 转时逐个进行评级，然后取平均值；而针织物则经受( 1 5 5 4 - 1 ) g 的压力，在1 2 5 5 0 0 10 0 0 20 0 0 50 0 0 70 0 0 转时逐个进行评级，最后取平均 值。除i s o1 2 9 4 5 - 2 ：2 0 0 0 外，美国的a s t m d4 9 7 0 和中国的g b t4 8 0 2 2 一1 9 9 7 也采用马丁代尔法，但被测试样的面积和受到的压力有所不同。 2 2 2 箱式起毛起球法 箱式起毛起球法( i c lp i l l i n gt e s t ) 除了模拟织物自身与自身不问断进行摩擦 外，还可模拟织物与外界物接触后的起毛起球状况。该测试方法适用于毛织物及 其它易起球的织物，主要标准为i s o1 2 9 4 5 1 ：2 0 0 0 。该方法的基本原理是：按规定 方法和试验参数，把织物试样套在聚氨酯塑料管上，放入能转动的衬有橡胶软木 的方形木箱内滚动一定转数后，在标准的视觉条件下，将滚动过的试样与洗涤前 或洗涤后的原布作对比，以级数来报告该织物的抗起毛起球能力，l 级最差，5 级 最好，允许有半级。 由于织物在该测试过程中的运动是随机的，所受到的压力很小，因此这种测 试方法的可重复性较好。但由于此测试方法中影响起球测试的因素较多，如橡胶 软木和橡胶管的表面情况等，所以其对设备和耗材定期核查要求比较高。除了最 常用的i s o1 2 9 4 5 1 ：2 0 0 0 标准外，还有中国的g b t4 8 0 2 3 _ 1 9 9 7 等也采用箱式 起毛起球法。 2 2 3 随机乱翻式起毛起球仪法 随机乱翻式起毛起球仪法( r a n d o mt u m b l ep i l l i n gt e s t ) 主要针对美国市场， 采用标准为a s t md3 5 1 2 - - 2 0 0 2 。该方法模拟织物在自身及与外界物高频率摩 擦后的起毛起球状况。其基本原理是：将三块大小相同的试样放入装有标准软木 的测试仪中，试样在有搅拌棒的圆筒内翻滚，与其它试样或圆筒壁摩擦，产生起毛 起球现象。通常高速自由转动3 0m i n 后取出，将多余的碎屑用吸尘器吸去后，在 标准的视觉条件下，与标准样作对比，以级数来报告该织物的起毛起球性，l 级最 第2 章织物起毛起球的成因与测试方法概述 差，5 级最好，允许有半级。 这种测试方法使织物以随机、无序的运动方式摩擦，织物表面受到的外来压 力很大。同时由于织物试样有时会被卡在搅拌棒后面，所以重演性较差，尤其对那 些质量比较大或钩针图案的针织物不太适合。随机乱翻式起毛起球仪法除了在 美国市场采用得比较普遍之外，日本和加拿大等国也较经常使用此方法，其测试 方法标准分别为j i sl 1 0 9 6 - - - 1 9 9 9 和c a n c g s b - 4 2 。 2 2 4 圆轨迹起毛起球仪法 圆轨迹起毛起球仪法是我国采用最为普遍的检测织物起毛起球的方法，适 用的范围也比较广，相应的标准号为g b t 4 8 0 2 1 一1 9 9 7 。该方法的基本原理是： 使织物试样在一定压力下沿圆周运动轨迹，先与尼龙刷起毛，再与织物作相对摩 擦起球；或将织物在织物磨料上直接起球( 见表2 - 4 ) 。然后，将试样取下，分别与相 应的样照进行对照，从1 级