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摘要 水刺处理对机织麻纺织物结构性能的影响及分析 摘要 麻织物作为一种以天然纤维为原料的织物有着其他织物 难以比拟的优势,它有良好的吸湿散湿与透气的功能且传热导 热快,它强力大、静电少、不易污染、适宜人体皮肤的排泄和 分泌,它的屏蔽紫外线的功能和抑菌功能均为我国权威机构所 测试鉴定。纺织上采用较多的有苎麻和亚麻等质地较柔软的织 物。但是麻织物的弹性差,抗皱性及耐磨性也很低,这些缺陷 使得麻类织物的品种开发一直受到限制。 水刺整理工艺是九十年代中期发展起来的一种织物整理 的新工艺。该工艺的原理为:将机织物或针织物通过网帘或滚 筒输送到横跨整个幅宽的喷射水帘下面,使织物的一面或两面 受到高压水流的喷射作用。当达到一定水刺程度后,织物的结 构将发生变化,同时各方面性能也会发生改变:如耐磨性、抗 起毛起球性能会显著提高;织物的厚度增加,表面变得更加密 实;透气性既可以降低也可以升高;织物整幅均匀性提高等等。 目前,水刺整理工艺已在棉、涤纶、尼龙、丙纶、腈纶等 的纯纺及混纺织物上收到了良好的效果,并成功运用到了家用 纺织品、车用纺织品、服用纺织品及过滤材料等领域。但是, 各种文献均未对织物在水刺整理后各方面性能的改变作出解 释,且该工艺到目前为止还未在麻织物上进行过试验。如果能 摘要 将麻织物通过水刺整理,在保留其优点的基础上改善其弹性、 抗起毛起球性和耐磨性等性能,那么其最终产品一定会拥有广 阔的市场前景。 本课题尝试对机织麻纺织物进行水刺处理,首先通过先锋 试验确定水刺试验参数,然后观察水刺前后织物的结构及性能 变化,对织物在不同水压、水刺次数和水刺方向条件下的处理 效果进行分析,并作出解释。课题得到了如下结果: 1 、水刺试验参数 水压可调整为6 0b a r 、6 5b a r 、7 0b a r 、7 5b a r 、8 0b a r 、 9 0b a r 水刺次数可调整为1 次、2 次、3 次、4 次 水刺方向可调整为沿织物经向水刺和沿织物纬向水刺 水刺速度可调整为2m m i n 和2 5m m i n 2 、水刺处理可使机织麻纺织物产生如下效果: ( 1 ) 织物结构变得更加密实,经纬纱线分布更加均匀。 ( 2 ) 织物面对喷射水流的一面非常平整、干净;而贴着传 送网帘的一面则具有起绒效应。 ( 3 ) 织物的刚度增加,手感变得比水刺前要硬而且粗糙, 织物光泽也明显地降低了。 ( 4 ) 织物的孔径变小,厚度、平方米克重和经纬密度增加。 ( 5 ) 织物的断裂强力改变,断裂伸长率和断裂功增大,相 应的耐磨性和抗起毛起球性也提高。 摘要 ( 6 ) 织物的芯吸效应提高,透气性、透湿性和抗折皱回复 性降低。 3 、影响水刺效果的因素 ( 1 ) 在传送速度和水刺次数一定的条件下,水压越大,水 刺强度越大。 ( 2 ) 在水压和水刺次数一定的条件下,传送速度越小,水 刺强度越大。 ( 3 ) 在水压和传送速度一定的条件下,水刺次数越多,水 刺强度越大。 ( 4 ) 织物纱线细度越小,水刺处理后织物强度下降得越厉 害;纱线捻度较小时,水刺处理会使得织物的强度上升;而织 物的密度越小,水刺后织物收缩会越厉害,表现为织物厚度、 平方米克重和密度增加,织物的强度上升。 关键词:水刺整理,苎麻织物,亚麻织物,棉苎麻织物,棉亚 麻织物 a b s t r a c t e f f e c to fh y d r o e n t a n g l e m e n tt r e a t m e n to nt h es t r u c t u r e a n dp e r f o r m a n c eo fb a s tw b v e nf a b r i c s a b s t r a c t r a m i ea n df l a xw o v e nf a b r i c sh a v em a n yu n i q u ea d v a n t a g e s t h e y h a v ee x c e l l e n t p r o p e r t i e si n c l u d i n gg o o d m o i s t u r e a b s o r p t i o na n dd i s p e r s i b i l i t y , g o o d a i rp e r m e a b i l i t ya n dh e a t t r a n s p o r t i t ss t r e n g t hi sh i g hw i t hl i t t l es t a t i ce l e c t r i c i t y i ti sn o t e a s yt ob ep o l l u t e da n da p p r o p r i a t e st oh u m a ns k i n se x c r e t i n g i t s u l t r a v i o l e ts h i e l da n db a c t e r i u mr e s t r a i n tf u n c t i o n sa r ei d e n f i f i e d b yn a t i o n a la u t h o r i z e do r g a n i z a t i o n i nt e x t i l ei n d u s t r i e s ,t h es o f t e r r a m i ea n df l a xf a b r i c sa r em o r eo f t e nu s e dt h a no t h e rb a s tf i t e r s b u tr a m i ea n df l a xf a b r i c se l a s t i c i t ya r ew e a ka n dt h ew r i n k l ea n d a b r a s i o nr e s i s t a n c ea r ep o o r t h e s ed i s a d v a n t a g e sh a v er e s t r i c t e d t h ed e v e l o p m e n to fr a m i ea n df l a xf a b r i cf o ral o n gt i m e h y d r o e n h a n c e m e n tp r o c e s s i san e wf a b r i ct r e a t m e n t t e c h n o l o g yd e v e l o p e df r o m t h em i d 一1 9 9 0 s i t sp r i n c i p l ei st h a tt h e w o v e no rk n i tf a b r i c sa r ee x p o s e du n d e rt h ew a t e rj e t sb ys c r e e n o rr o l l e ra n de i t h e ro n es i d eo rb o t hs i d e so ft h ef a b r i c sa r e i m p i n g e db yh i g hp r e s s u r e w a t e rs t r e a m h a v i n gr e a c h e dt h e d e s i r e dd e g r e eo ft r e a t m e n t ,t h et e x t u r ea n ds t r u c t u r eo ft h ef a b r i c s a b s t r a c t c a n c h a n g e t h ep e r f o r m a n c ei ne v e r ya s p e c t ,s u c ha st h ea b r a s i o n a n dp i l l i n gr e s i s t a n c ec a na l s ob ei m p r o v e ds i g n i f i c a n t l y t h e t h i c k n e s sc a l lb ei n c r e a s e da n dt h es u r f a c eb e c o m e sd e n s e r t h e a i rp e r m e a b i l i t yc a nb ee i t h e ri n c r e a s e do rd e c r e a s e dd e p e n d i n g o nt h ec h a n g eo ff a b r i cs t r u c t u r e t h eu n i f o r m i t yo ft h ef a b r i c o v e rt h ew i d t hi m p r o v e s a tp r e s e n t ,h y d r o e n h a n c e m e n tp r o c e s sh a sb e e nu s e di np u r e o rb l e n d e df a b r i c sm a d eo f c o t t o n ,p o l y e s t e r , n y l o n , p o l y p r o p y l e n e ,a c r y l i c ,e r e ,a n dg o o dr e s u l t sh a v eb e e na c h i e v e d i ta l s oh a sb e e na p p l i e ds u c c e s s f u l l yi nh o m et e x t i l e s ,a u t o m o b i l e s e c t o r , g a r m e n tf a b r i c sa n df i l t r a t i o nf a b r i c s h o w e v e lt h e r ea r e n od o c u m e n t sf o u n dy e tt h a tp r o v i d ee x p l a n a t i o nt ot h ec h a n g eo f f a b r i c s p e r f o r m a n c e a f t e r h y d r o e n h a n c e m e n t b y n o wt h i s p r o c e s sh a sn o tb e e ne x p e r i m e n t e di nr a m i eo rf l a xf a b r i c s i f , a f t e rh y d r o e n h a n c e m e n t ,r a m i ea n df l a xf a b r i cc a nb er e t a i n e d t h e i ra d v a n m g e sa n dt h e i rd i s a d v a n t a g e sc a nb ei m p r o v e dl i k e p o o re l a s t i c i t y , t h eu l t i m a t ep r o d u c t sm u s th a v eb r o a dm a r k e t t h i sd i s s e r t a t i o ns h o w s a n a t t e m p t t o a p p l y h y d r o e n h a n c e m e n tt or a m i ea n df l a xw o v e nf a b r i c si no r d e rt o i m p r o v et h eb a s tw o v e nf a b r i c sw i t ha ne c o n o m i ca n dc o n v e n i e n t p h y s i c a l t r e a t m e n t i t b e g i n s w i t h d e s i g n i n g t h e p r o c e s s p a r a m e t e r sb yp i o n e e re x p e r i m e n t s ,t h e nt h r o u g ho b s e r v i n gt h e a b s t t a c t c h a n g eo ff a b r i c st e x t u r ea n dp e r f o r m a n c e ,a n a l y s e st h et r e a t m e n t e f f e c tb yd i f f e r e n tw a t e rp r e s s u r e s ,d i f f e r e n tt r e a t m e n tt i m e sa n d d i f f e r e n tt r e a t m e n t d i r e c t i o n ,g i v e s t h e e x p l a n a t i o n t h e c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w : 1 h y d r o e n h a n c e m e n te x p e r i m e n tp a r a m e t e r w a t e rp r e s s u r ec a nb ea d j u s t e dt o6 0b a r , 6 5b a r , 7 0b a r , 7 5 b a r , 8 0 b a r , 9 0 b a r t r e a t m e n tt i m e sc a nb ea d j u s t e dt o1t i m e ,2t i m e s ,3t i m e s ,4 t i m e s t h ed i r e c t i o no ft r e a t m e n tc a nb ea d j u s t e dt ow a r pd i r e c t i o n a n dw e f td i r e c t i o n t h e v e l o c i t yo ft r a n s p o r tc a nb ea d j u s t e dt o2m m i na n d2 5 m m i n 2 a f t e rh y d r o e n h a n c e m e n t ,t h ef o l l o we f f e c t sc a l lb e o b s e r v e d : ( 1 ) t h ef a b r i cs t m c t u r eb e c o m e sd e n s e ,t h ew a r pa n dw e f t y a m ss p r e a du n i f o r m l y ( 2 ) t h ef a b r i cs i d el a s tm o v e du n d e r n e a t ht h ew a t e rj e ti s s m o o t ha n dc l e a n ,t h es i d el a s to nt h et r a n s p o r t i n ge l e m e n th a sa v e l v e ta p p e a r a n c e ( 3 ) t h af a b r i cb e c o m e ss t i f f e ra n dc o a r s e r , t h el u s t e rd e c l i n e s o b v i o u s l y a b s t r a e t ( 4 ) t h ef a b r i c sa p e r t u r ed i m i n i s h ,a n dt h et h i c k n e s s ,g r a m p e rs q u a r em e t e r , w a r pa n dw e f td e n s i t yo ft h ef a b r i cr i s e ( 5 ) t h ef a b r c sb r e a ks t r e n g t hc h a n g e s ,b r e a ke l o n g a t i o na n d b r e a kw o r kr i s e ,c o r r e s p o n d i n g l y , t h ea b r a s i o na n d p i l l i n g r e s i s t a n c ea 1 8 0r i s e ( 6 ) t h e f a b r i c s w i c k i n g e f f e c t i m p r o v e s ,w h i l e a i r p e r m e a b i l i t y a n d v a p o rp e r m e a b i l i t y r e d u c e ,a n dw r i n k l e r e s i s t a n c ed e c l i n e s 3 t h ee l e m e n t si n f l u e n c i n gt h eh y d r o e n h a n c e m e n tr e s u l ta r e a sf o l o w s : ( 1 ) i ft h et r a n s p o r tv e l o c i t ya n dt r e a t m e n tt i m e sa r ec o n s t a n t , t h e h i g h e r t h ew a t e r p r e s s u r e i s ,t h e i n t e n s e rt h e h y d r o e n h a n c e m e n t i s ( 2 ) i ft h ew a t e rp r e s s u r ea n dt r e a t m e n tt i m e sa r ec o n s t a n t ,t h e l o w e rt h et r a n s p o r tv e l o c i t yi s ,t h ei n t e n s e rt h eh y d r o e n h a n c e m e n t ( 3 ) i ft h ew a t e rp r e s s u r ea n dt r a n s p o r tv e l o c i t ya r ec o n s t a n t , t h em o r et h et r e a n t m e n tt i m e si s t h ei n t e n s e rt h e h y d r o e n h a n c e m e n t i s ( 4 ) t h ef i n e rt h ey a mi s ,t h em o r eo b v i o u s l yt h es t r e n g t ho f t h ef a b r i ca f t e rh y d r o e n h a n c e m e n td e c l i n e s i ft h ey a mt w i s ti s l e s s t h ef a b r i c ss t r e n g t hw i l li n c r e a s ea f t e rh y d r o e n h a n c e m e n t i f a b s t r a c t i t s d e n s i t y i sl e s s ,t h ef a b r i cw i l ls h r i n km o r es e v e r e l y , c o r r e s p o n d i n ga p p e a r a n c ea l ef a b r i c st h i c k n e s s ,g r a mp e rs q u a r e m e t e r , d e n s i 哆a n ds t r e n g t ha l li n c r e a s e z h u a n gm e i n i ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y a s s o c i a t ep r o f e s s o rz h u a n gq i n l i a n g k e yw o r d s :h y d r o e n h a n c e m e n t ,r a m i ef a b r i c ,f l a xf a b r i c , c o t t o n r a m i ef a b r i c ,c o t t o n f l a xf a b r i c 附件一: 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:良匀韵也厄 日期:2 卯莎年工月f 占日 附件二: 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a 。 魏苣饧碗:产易 醐波刀占年工月( j 6 日 日期抄瞬孕月1 7 日 j 已 第一章引言 第一章引言 1 1 麻纤维及其织物的性能特点 近年来,人们愈来愈崇尚“回归自然”,“保护环境”,回归自然的 消费观念正在逐步形成,消费者不仅考虑到纺织品的花型与色彩,环保 与健康也成为消费者挑选商品的主要指标。麻纤维以“绿色”的天然本 质和独特的服用性能迎合了人们这一消费心理,它正日益受到纺织界及 大众的关注。 麻纤维是从各种麻类纤维植物中取得的纤维的总称。纺织上采用较 多的有苎麻、亚麻、黄麻、洋麻等质地较柔软的纤维。麻纤维有其他纤 维难以比拟的优势,它有良好的吸湿散湿与透气的功能,而且传热导热 快,因此夏天穿着由麻织物制成的衣服感觉特别凉爽,且出汗不贴身; 麻质地轻、强力大、静电少,由它制成的织物不易污染,色调柔和大方、 粗犷,适宜人体皮肤的排泄和分泌,它的屏蔽紫外线的功能和抑菌功能 都为我国权威机构所测试鉴定。但由于麻织物的弹性差,抗皱性及耐磨 性差,有刺痒感等缺陷,麻类纤维的品种开发一直受到限制。随着各种 前处理和后加工技术的发展,麻的一些天然缺陷已经得到了极大的完善。 经研究表明,在众多的纺织纤维中,麻纤维是最具潜在功能的天然纤维。 在众多的麻纤维中,苎麻和亚麻纤维是应用最多也最广泛的两种纤维。 【l 】 1 2 苎麻纤维与亚麻纤维的性能特点 苎麻是我国特有的麻类资源,被称为“中国草”,“纤维之王”。 产量大约占世界总产量的近9 0 f 2 1 ,纺织加工能力亦居世界之首。亚麻被 称为“纤维皇后”,常用于高档纺织品,其发展势头迅猛。 苎麻纤维与亚麻纤维属植物韧皮纤维,它们都是单细胞纤维,两端 封闭,中部粗,两头细,纵向呈圆筒形或扁平带状。苎麻纤维的截面为 椭圆形或扁平形,中腔亦呈椭圆形或不规则形,而亚麻纤维的横截面呈 五角形或六角形。 第一章引言 如表1 - 1 所示,苎麻纤维与亚麻纤维的主要成分为纤维素( 纤维素 是葡萄糖连结的聚合体) ,并含有较多的半纤维素与木质素。它们的物理 机械性能见表1 2 。 表卜1苎麻纤维与亚麻纤维的成分及百分含量m 从表l 一2 可以看出,苎麻纤维与亚麻纤维的高结晶度和高取向度使 2 第一章引言 得它们具有较大的断裂强度和刚性以及较小的断裂伸长率。其中苎麻纤 维的强度和模量在天然纤维中居于首位。由于苎麻纤维模量高,纤维硬 挺,刚性大,因此苎麻纺纱时纤维之间的抱合差,不易捻合,纱线毛羽 多。商模量也导致了苎麻纤维与亚麻纤维较其它天然纤维手感粗硬( 亚 麻纤维比苎麻纤维稍柔软) 、脆性高、弹性差。亚麻纤维在饱和蒸汽中的 平均吸水速度为2 0 0 0 克,时1 0 0 克,低于苎麻纤维和棉纤维。当浸水吸 湿后,在温度为2 1 2 4 c ,相对湿度为6 9 7 4 的大气条件下蒸发,经 4 5 小时即可阴干,比苎麻纤维慢,比棉纤维快。 1 3 苎麻织物与亚麻织物的性能特点 苎麻织物与亚麻织物具有优异的吸湿、散湿性能。在饱和蒸汽中苎 麻织物平均每小时的吸湿率为9 9 1 ( 棉为9 6 3 ) ,而亚麻织物的吸水 速度大于3 克,时1 0 0 克,仅次于苎麻织物,高于棉织物。苎麻织物浸湿 后经3 5 小时即可阴干( 棉织物需要6 小时) 。二者还都有良好的绝缘性, 耐海水浸蚀性和独特的抗菌抑菌和保健功能。 苎麻纤维与亚麻纤维的强度和刚度虽高,但是它们的伸长率低,断 裂功小,加之它们的弹性回复性能差,因此苎麻织物与亚麻织物的弹性 和折皱回复能力差,织物不耐磨,折缝处易磨损。特别是纤维在成纱过 程中容易形成较多毛羽,因而穿着时会有刺瘁感。其中苎麻织物的刺痒 感尤其明显,苎麻织物刺瘁感的产生与单根纤维的刚度和织物表面的毛 羽数量有很大的关系1 2 , 和1 l 】: ( 1 ) 单根纤维的刚度 苎麻纤维的聚合度和结晶度很大,因此它的杨氏模量和刚度也很大, 此外苎麻纤维较租,截面积大,因此苎麻纤维受外力时不易弯曲。当这 种坚硬的纤维末端与皮肤接触时就会刺激神经系统。如果这种刺激是较 轻微往复或间歇式的,将产生骚痒感;如果刺激较重或很剧烈,将产生 刺痛感。另外,苎麻中的麻粒、麻皮等杂质也会产生刺痒感。 ( 2 ) 织物表面的毛羽数量和长度 苎麻织物在服用过程中,凸出在织物表面的毛羽最先与皮肤接触。 由于毛羽的刚度使皮肤与织物之间形成“点接触”,刺激神经,产生刺痒 第一章引言 感。在一定范围内毛羽越多,“点接触”的机会越多,织物的刺痒感也 越严重。另外,毛羽越短,纤维抗弯应力越大,刺痒感也会越严重。 这些缺陷严重制约着高档苎麻和亚麻纺织产品的开发。 1 4 苎麻织物与亚麻织物在产业上的应用 基于以上性能特点,苎麻织物与亚麻织物常被用来做夏季服装和床 单、被套、手帕、台布等家用织物。在工业上可用作防水帆布、帐篷布、 水龙带等。军事上也被应用于枪炮衣、坦克和飞机罩等国防用品。【1 2 】 1 5 改善苎麻织物与亚麻织物性能的方法 1 5 1 改善苎麻织物与亚麻织物弹性的方法 目前改善苎麻织物与亚麻织物弹性的主要方法有:碱处理、液氨处 理、稀酸处理、纤维素酶处理、柔软剂处理、与其它纤维混纺等 1 3 1 。 ( 1 ) 碱变性和液氨变性 碱处理是最常用的方法之一。碱改性过程中,在碱的作用下,纤维 中腔有明显的润胀膨化作用,使纤维富有弹性。结构上的变异使纤维素 大分子上的葡萄糖基环之间的相对位置发生改变,当烧碱浓度达到一定 值时,纤维中结晶度和取向度下降,无定形部分增大,氢键强度减弱, 纤维内部变得松散,内应力降低,从而使苎麻织物与亚麻织物的柔软度、 回弹性得到提高,增强了抗皱性。表1 3 列出了对苎麻纤维进行碱变性 实验以后其结构及性能的变化。另外碱变性后,纤维表面光滑,纱线之 间摩擦减小,对织物抗皱性的提高也有所帮助。苎麻织物与亚麻织物经 过碱改性后,它们的悬垂性也能得到改善,且光泽柔和,有丝光感。 4 第一章引言 表卜3 苎麻纤维碱变性后结构及性能的变化1 1 4 1 结取伸 吸湿 疲劳 聚合晶向双折密度纤度 长 盔 强度 度度度射率 ( g c m 3 )( n m ) 窒 ( )式次) ,( ),( )( ) 变 性2 5 0 19 08 60 ,0 6 51 5 4 2 5 1 4 1 53 26 7 61 3 1 2 2 前 变 性1 8 7 38 38 30 0 4 l 1 5 1 1 31 1 8 71 1 11 0 5 43 0 2 9 3 后 由于在高浓度的烧碱液中,织物收缩严重,因而在处理织物时门幅 收缩过大,影响产品质量。 液氨变性克服了烧碱变性的不足。经液氨变性后,织物门幅收缩 3 7 ,能满足产品质量要求。氨的分子量( 1 7 ) 比n a o h 的分子量 ( 4 0 ) 小,氨更容易进入纤维内部,不仅进入无定形区,还能进入部分 结晶区,使纤维内应力下降,杨氏模量降低,刚度降低。 1 5 , 1 6 1 ( 2 ) 稀酸处理 纤维素分子中的葡萄糖甙键对无机酸的水溶液作用不稳定,易发生 水解断裂,从而使其强度降低,柔软性增大。 ( 3 ) 纤维素酶减量 在纤维素酶的催化作用下,苎麻纤维和亚麻纤维由表及里发生大分 子的水解断裂,纤维无定形区增加,结晶度下降,刚度降低,细度增加, 聚合度降低,水解而形成的低分子化合物在流动的处理液中被洗去,织 物达到减量的目的。减量后,织物变得轻薄,毛羽数量减少,纤维刚度 降低,刺痒感改善。实验证明减量率越大,织物手感和刺痒感的改善越 明显,但强力损失也越大,因此,要控制减量率。1 1 7 表1 4 显示了酶用 量与纯苎麻织物减量率及性能变化的关系。 5 第一章引言 表1 q 酶用量与纯苎麻织物减量率及性能变化的关系“8 1 酶用量 未处理 00 5l25 ,( ) 减量率 oo 1 90 5 61 52 22 4 “) 经向断 裂强力 8 1 67 2 45 4 94 2 92 0 22 2 4 ,( n ) 断裂伸 长率 6 66 85 67 23 42 8 “) 手感硬 硬 稍软 软 软很软 注:p h :4 5 5 ,5 ,温度:5 0 ( 2 ,纯苎麻织物:3 6 n m x 3 6 n m ,时间:4 0 6 0 m i n ( 4 ) 柔软剂处理 柔软剂能降低刺痒感的原因主要有两个:一是柔软剂能降低纤维素 的表面张力,使纤维较未柔软前易于弯曲即刚度降低。二是柔软剂能降 低纤维与纤维之间的磨擦系数,纤维在织物中的“自由度”增加,毛羽 凸出于织物表面的“自由端”受皮肤作用时,“握持端”向织物方向的 “退却”容易进行,从而减少对皮肤的刺激。目前用于苎麻织物柔软整 理的柔软剂较多的是亲水型有机硅柔软剂c g f ,一般用量为0 8 1 。 1 1 9 ( 5 ) 混纺 前面介绍的都是化学改性,而混纺则是从物理方面改善苎麻纤维的 性能,具有环保的优点。混纺既可弥补苎麻纤维自身的不足,又能发挥 其他纤维的优点,目前已开发出涤麻混纺、麻毛混纺、棉麻混纺等等。 1 5 2 改善苎麻织物与亚麻织物弹性的方法 对于减轻苎麻织物与亚麻织物穿着时产生的刺痒感,国内研究人员 也已经在这方面进行了很长肘间的探索。目前,他们已提出了一些相应 的解决措施,大致可分为如下4 种思路2 肛2 2 1 : 6 第一章引言 ( 1 ) 减少毛羽数量和毛羽长度:如烧毛,剪毛,毛羽倒伏,上胶、包缠 纱。 烧毛、剪毛都能减少织物表面毛羽的数量和长度。一般织物需经过 两次烧毛,才能达到良好的去毛羽效果。这两种工艺对消除刺痒感有着 双重作用,即在减少毛羽数量的同时,使得大部分的长毛羽变成短毛羽, 毛羽的抗弯高度大大提高,刺痒感加剧。 ( 2 ) 柔软纤维,降低毛羽刚度;如碱或液氨变性处理,稀无机酸减量处 理,水洗、砂洗。 如前所述,碱变性或液氨处理会使纤维膨润和微细结构发生变化, 纤维刚度降低,从而减轻刺痒感。宏观上看,膨润作用增强了纤维的可 挠性,降低了纤维的模量,有利于纺纱和毛羽减少。n a o h 对纤维的膨 化作用强烈,处理后的织物门幅收缩严重,影响产品质量。液氨处理相 对缓和,但在液氨处理的过程中,如果织物受机械阔幅的张力过大,很 容易使外层纤维松弛,游离出纱体,使织物表面毛羽增加,导致刺痒感 增加。 水洗或砂洗是机械强制柔软处理过程,在水洗或砂洗过程中,由于 织物表面与水流( 沙砾) 之间的相对运动,织物表面的毛羽受到水流( 沙 砾) 的往复冲击作用,毛羽产生疲劳损伤,从而刚度降低且易于折断或 原纤化,使得刺痒感得以消除。但是砂洗也会使织物的毛羽大量增加, 起到相反的作用。 ( 3 ) 增加纤维表面的光滑性,钝化毛羽头端:如柔软剂处理,纤维素酶 处理。 柔软剂处理是将油脂或阴离子表面活性剂沉积在织物表面形成润滑 层,从而降低纤维与纤维之间的摩擦系数,柔软纱体。其作用是:使纤 维在纱体中的自由度提高,使纤维受力时可以有较大的回退余地,降低 毛羽位移阻力,减少对皮肤的冲击刺压。 纤维素酶减量处理是利用纤维素酶的降解作用,断开纤维素的1 , 4 口甙键,使纤维素纤维的结晶区变小,非结晶区部分水解,结晶区之 间的空隙扩大,聚合度降低,纤维刚度减小。另一方面酶处理可以使纤 7 第一章引言 维头端变得圆滑,扩大接触面积,降低皮肤单位面积所承受的刺压力。 ( 4 ) 松散织物组织,增加毛羽的“自由度”:如松式加工,预缩处理等。 以上所提到的各种后处理工艺虽然可以使苎麻织物与亚麻织物的弹 性和刺痒感得到改善,但其原有的一些优良性能也受到破坏。如在碱处 理和酶处理过程中,弹性与刺痒感的改善和织物强力的损失始终是一对 无法调和的矛盾;又如柔软剂处理会影响织物的透气性等等。所以,苎 麻织物与亚麻织物的性能改善是一项复杂的工艺。【2 3 】 1 6 织物水刺处理工艺 1 6 1 织物水刺处理工艺的原理 水刺处理工艺是九十年代中期发展起来的一种织物后整理的新工 艺。它最初是由美国b b a 公司开发并被称为h y d r o e n h a n c e m e n t 或 i n t e r s p u n 工艺。该工艺的原理是将机织物或针织物通过网帘或滚筒输送 到横跨整个幅宽的喷射水帘下面,使织物的一面或两面受到高压水流的 喷射作用。通过水喷射来对织物表面进行处理,从而对织物的结构与性 能产生积极的影响。 2 4 , 2 5 1 同用于非织造布粘合的射流喷网技术中,自由移动的单根纤维受到 高能量水喷射作用的情况不同,机织物中的纤维被牢牢地结合在纱线中, 水刺处理会使织物内部结构发生明显的改变。水刺处理后,织物的每根 纱线被松解,然后又被重新缠结。在经纱和纬纱的交叉点会产生一种缠 结效果,并且缠结效果与输给织物的喷射水的能量直接相关。这种缠结 效果也会发生在相邻经纱或相邻纬纱之间。另外,水刺处理使得织物中 纱线的位置发生改变,纱线分布更加均匀。 2 6 1 1 6 2 所用设备及工艺参数 在工业生产上一般运用水刺机来进行水刺处理。用于机织物及针织 物的水刺枫的有关工艺参数为一段范围值:高压水流从直径为 o 0 8 1 0 1 5 0 r a m 的喷射孔喷射出来,水压可在6 b a r 至2 5 0 b a r 之间进行调 整,生产速度的调节范围则在3 m m i n 至2 4 0 m m i n 之间。为了得到所需 的处理效果,对于连续性生产,可以在一条生产线上布置多个喷射条来 达到一定的水刺程度;而对于非连续式生产,则可以通过往复水刺来满 第一章引言 足要求。1 2 7 3 1 目前,德国的f l e i s s n e r 为i n t e r s p u n 技术的独家机器供应商。凭借其 在非织造领域的多年经验及针对无纺布开发出的a q u a j e t 水刺机的成熟 设计,f l e i s s n e r 公司根据i n t e r s p u n 技术为机织布及针织布开发设计了 a q u a t e x 水刺机,a q u a t e x 水刺机的工作原理如图1 - 1 所示。3 2 确1 图卜1a q u a t e x 水刺机工作原理图1 3 7 删 1 8 3 织物水刺处理工艺的特点 织物经过水刺处理后的可测物理性能会发生极其显著的变化,许多 变化取决于织物和所采用的工艺参数。如织物的厚度会增加,看上去更 加密实,具有较紧密的表面。织物的整幅均匀性、耐磨擦性和抗起毛起 球性显著提高,织疵减少,缝线渭移减小,织物不易散边。同时,织物 也被极好地净化了。此外,织物的手感、外观、抗皱性、透湿性和透气 性也会发生变化。 织物在最后一遍水刺时位于喷射口下方的一面非常光滑,并且不脱 绒毛,而靠着传送设备的另一面则被赋予一种柔软的、天鹅绒般的手感。 另外,还可以通过不同组织结构的撑送网帘为织物赋上种种花纹。 水刺处理工艺适合于各种类型的纤维,无论是合成纤维还是天然纤 9 第一章引言 维,而各种类型的细纱( 短纤或长纤) 织物,都可用该工艺进行处理。 【4 i 一2 j 新型的水刺处理系统不需要借助任何化学品,只需在环境温度下使 用普通水就可以改善织物的耐磨性和抗起毛起球性等性能。由此可见, 水刺处理技术不仅可以提高产品的质量,还能够避免使用化学试剂,节 省能源、降低成本、防止污染环境,有益生态,消除或者减少织物生产 过程中的某些整理( 例如水洗等) 步骤。因此可以说,水刺处理工艺是 一种极有发展前景的织物处理工艺。 4 3 4 4 1 1 6 4 应用状况 水刺处理工艺已在棉、粘胶、涤纶、尼龙、丙纶、腈纶等的纯纺及 混纺织物上收到了良好的效果,在由这些织物制成的家用纺织品( 如各 种装饰布) 、车用纺织品( 如气囊织物) 和服用纺织品( 如牛仔布及其他 外衣等) 领域的应用也有了成熟的经验,并成功运用到了工业领域( 如 过滤材料的处理) 。 4 5 一硼 1 6 5 该研究存在的空白 到目前为止,各种文献均未对机织物在水刺处理后各方面性能的改 变作出解释,且该工艺到目前为止还未在纯麻或其混纺织物上进行过试 验。如果能在保留麻织物优点的基础上,通过水刺处理改善它的耐磨性、 抗起毛起球性等性能,那么其最终产品一定会拥有广阔的市场前景。 1 7 本课题的研究目标及内容 为了试验纯麻或其混纺织物水刺处理的可行性,必须对纯麻或其混 纺织物进行试探性的水刺处理实验,并测试处理后织物的各项性能,分 析这些性能变化的原因。 1 初步探索出苎麻与亚麻的纯纺及混纺织物水刺处理的可行的工艺参 数,包括水压、水刺次数、水刺方向及传输速度。 2 观察苎麻与亚麻的纯纺及混纺织物水刺处理前后的结构变化,测试 其物理机械性能和服用性能的变化。物理机械性能包括厚度、平方米克 重、经纬密度、断裂强力、断裂伸长率和断裂功,服用性能包括刚柔性、 抗折皱回复性、透气性、透湿性、耐磨性和抗起毛起球性。观察这些性 1 0 第一章引言 能在不同水压、水刺次数和水刺方向下的变化趋势。 3 分析苎麻与亚麻的纯纺及混纺织物水刺处理后结构及性能上发生变 化的原因,找出二者之间的关系,并分析水压、水刺次数和水刺方向对 处理效果的影响。 4 ,寻找其他( 包括纱线细度、纱线捻度,织物经纬密等) 有可能对处 理效果产生影响的因素,以及各种性能之间的相互影响。 1 8 本课题的意义 试验对苎麻与亚麻的纯纺及混纺机织物进行水刺处理是否具有可行 性,初步制定一系列可行的工艺参数。试探将水刺处理的特点应用到苎 麻与亚麻的纯纺及混纺机织物上,使得在尽量保持织物原有优点的基础 上改善织物的缺点,为苎麻与亚麻的纯纺及混纺织物的性能改善以及产 品开发提供种新的工艺。 通过分析织物在水刺处理后性能变化的原因,找出可以从哪些工艺 条件入手对处理结果进行调整,以达到人们获得不同处理效果的目的。 1 9 论文的章节安排 本论文共分为五章。 第一章主要叙述了苎麻与亚麻纤维以及由它们制成的织物的性能特 点,简要介绍了织物的水刺处理薪工艺,导出本课题的研究目标、内容 和意义,概述了论文的大纲。 第二章说明了实验用原材料的规格,实验用设备的工作原理以及各 项参数,介绍实验方法。 第三章讲述了水刺处理对苎麻与亚麻纯纺及混纺织物的各项物理机 械性能的影响,并分析了这些性能变化的原因。 第四章讲述了水刺处理对苎麻与亚麻纯纺及混纺织物的各项服用性 能的影响,并分析了这些性能变化的原因。 第五章对课题进行了总结,指出实验过程种发现的一系列问题,最 后对以后的研究提供建议并作出展望。 第二章实验所用原材料、设备及方法 第二章实验用原材料、设备、方法及先锋实验 第一章讲述了对纯麻及其混纺机织物进行水刺处理的意义,本章将 探索对纯麻及其混纺机织物进行水刺处理的可行工艺参数。因为在众多 的麻类织物中,目前应用较多的是苎麻与亚麻织物,所以本课题选用这 两种织物的纯纺以及其混纺机织物作为实验对象。 2 1 实验用原材料的规格 实验采用市场购得的纯苎麻织物、纯亚麻织物、亚麻棉( 5 5 4 5 ) 织物,苎麻棉( 5 5 4 5 ) 织物,织物规格如下表2 - 1 所示 表2 - 1实验用麻织物规格 苎麻棉亚麻棉 苎麻亚麻 ( 5 5 4 5 )( 5 5 4 5 ) 织物组织平纹平纹平纹平纹 经密 2 2 01 8 41 9 52 7 5 ( 根l o c m ) 纬密 1 8 1 1 4 6 1 4 01 9 1 ( 根l o c m ) 经纱细度 4 1 45 6 66 0 52 6 9 ( r e x ) 纬纱细度 4 5 35 5 46 6 43 9 7 ( r e x ) 经纱捻度 5 9z 捻 4 3z 捻3 8z 捻6 8z 捻 ( 捻l o c m ) 股线 纬纱捻度 4 6z 捻 7 2z 捻4 0z 捻6 3 5z 捻 ( 捻l o c m )股线 织物平方米 1 9 9 0 02 1 2 5 72 3 5 5 5 1 6 4 2 0 克重( g m 2 ) 1 2 第二章实验所用原材料、设各及方法 2 2 实验用设备及其参数 本实验采用f l e i s s n e r 公司的a q
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