天然彩棉性能及其产品开发

1、第5卷第1期2006年3月文章编号:1673-2340(2006)01-0038-05南通大学学报(自然科学版)JournalofNantongUniversity(NaturalScience)Vol.5No.1Mar.2006天然彩棉性能及其产品开发蒋丽云,余进226007)(南通大学纺织服装学院,江苏南通摘要:介绍了天然彩色棉纤维的理化性能,分析了天然彩棉纤维纺纱、织造工艺的主要技术措施,并测试了相应产品的物理机械性能.关键词:天然彩色棉;纺纱;织造中图分类号:PS114.2文献标识码:AStudyonthePropertiesofNaturallyColoredCottonandDev

2、elopmentofItsFabricsJIANGLi-yun,YUJin(SchoolofTextileandClothing,NantongUniversity,Nantong226007,China)Abstract:Thispaperintroducesthephysicalandchemicalpropertiesofnaturallycoloredcotton,analyzestheprimarytechnicalmeasuresofspinningandweavingprocessofnaturallycoloredcotton,andteststhephysicalandmec

3、hanicalpropertiesofitsfabrics.Keywords:naturallycoloredcotton;spinning;weaving0引言创汇的纺织产品.天然彩棉产品除具有手感柔软、保暖性好、吸湿、透气等优良特性外,还具有绿色环保特性,因此,天然彩棉最适宜开发婴幼儿、贴近人体皮肤的纺织品等.目前,我国用天然彩棉已开发出毛巾被、线毯、浴巾、内衣、睡衣、衬衫、婴幼儿系列服装等.1天然彩棉是利用生物基因工程等现代科学技术培养出来的新型棉花,棉纤维在田间吐絮时就具有各种天然色彩,故称为/天然彩色棉0,它顺应了广大消费者不断追求保健、舒适、高档的消费时尚和要求,引起世界上许多国家

4、的高度重视.天然彩棉的优点首先表现在其具有良好的生态性.因天然彩棉自身具有耐干旱、耐瘠薄、无枯、黄萎病株,在种植过程中可不使用化肥、农药、除草剂等化学物质,因此不会导致环境污染和对人体健康产生危害;用天然彩棉生产的纺织品因不需漂白、染色、消毒等处理,故彩棉衣物不含有害成分,真正达到了/零0污染;因天然彩棉是天然纤维素纤维,具有可降解性,其废弃物可通过再生、堆埋、焚化等方法进行处理,故不污染环境.天然彩棉的优点还表现在它的经济性.天然彩棉的种植节省了化肥、农药等的投入,在加工过程中节省了大量的染料、水、电等资源;天然彩棉与现代纺织科技相结合可形成高11.1天然彩棉纤维性能天然彩棉纤维的物理机械性

5、能我国天然彩棉的基本类型有棕色、绿色两大类.其物理指标如表1.从表1中可以看出,与白棉相比,天然彩棉的长度仅为白棉的2/34/5、且强度偏低、成熟度差异大、整齐度较差、短绒率高.棉纤维的长度与纺纱工艺及纱线的质量关系十分密切,一般长度越长,且长度整齐度越高,短绒含量越少,可纺纱越细,纱线条干越均匀,强度高,毛羽少.而成熟度几乎与各项物理性能都有密切关系.成熟度正常的棉纤维天然转曲多,抱合力大,弹性好,有丝光,对加工性能和成纱作者简介:蒋丽云(1963-),女,江苏南通人,南通大学纺织服装学院实验师,主要从事纺织工程与纺织材料性能的研究.蒋丽云,等:天然彩棉性能及其产品开发#39#品质都有益.1

6、.2天然彩棉的化学性能天然彩棉在遇酸、碱、氧化剂、还原剂等处理存在变色、褪色问题,并随所处理的时间、温度和浓度的不同,颜色的变化也不同.其各因素对棕色棉色光的影响如下.1.2.1碱对棕色棉色光的影响表1从表2可知,碱处理使棕色棉的明度下降,颜色加深,且对温度更敏感.从色光变化上看,碱处理红光增加,蓝光减少;碱处理后总色差增大较为明显.1.2.2酸对棕色棉色光的影响醋酸和硫酸对棕色棉色光的影响如表3.在常温下,酸处理使棕色棉的明度下降,颜色加深;红光稍增加,醋酸处理的蓝光稍增加,硫酸处理的蓝光稍下降;总色差随着酸浓度的增加而增加,对天然彩棉物理机械性能2纯碱和烧碱对棕色棉色光的影响如表2.品种主

7、体长度/mm品质长度/mm强度/(cN#tex-1)成熟度系数整齐度/%短绒率/%棉结/(粒#g-1)白棉棕色棉绿色棉283221282228303225312531表2浓度/%1.05.0温度/e25253030$L纯碱-2.43-6.13-1.00-5.97烧碱-3.10-4.34-2.84-4.09纯碱0.050.560.080.851923141616171.52.01.31.81.21.5495244484547121530152080200120200100150纯碱和烧碱对棕色棉色光的影响3$a烧碱1.371.700.701.44纯碱-2.44-2.07-3.34-2.20$b烧

8、碱-1.171.39-1.681.08纯碱3.446.493.486.41$E烧碱3.934.863.144.479510095100(表中,$L:明度差值;$a:色彩系数,偏红绿;$b:色彩系数,偏黄蓝;$E:色差)硫酸更敏感.总色差在1左右.1.2.3氧化剂、还原剂对棕色棉色光的影响双氧水和次氯酸钠对棕色棉色光的影响如表4,还原剂保险粉对棕色棉色光的影响如表5.由表4和表5中可知,棕色棉在氧化剂双氧水、次氯酸钠和还原剂保险粉作用下,明度增加,颜色变表3浓度/%0.20.4温度/e常温常温$L醋酸-0.19-0.12表4浓度/(g#L-1)1.02.14.0温度/e常温常温95100$L双氧

9、水)0.623.85次氯酸钠1.661.99)表5浓度/(g#L)1.02.0-1浅;红光减少,蓝光增加;总色差在35左右,氧化剂的影响更大.所以去杂处理要避免氧化剂和还原剂作用.1.3天然彩棉的颜色稳定性天然彩棉的色素不稳定性主要表现在两个方面.一是天然彩棉尤其是绿色棉在阳光的照射下极易变4醋酸和硫酸对棕色棉色光的影响$a醋酸0.501.11硫酸0.241.24醋酸0.650.83$b硫酸-0.52-0.07醋酸0.841.39$E硫酸1.371.80硫酸-1.25-1.30双氧水和次氯酸钠对棕色棉色光的影响5$a双氧水)-3.17-3.66次氯酸钠-2.96-4.12)双氧水)0.311.

10、01$b次氯酸钠1.381.80)双氧水)3.245.41$E次氯酸钠-3.66-4.92)还原剂保险粉对棕色棉色光的影响5$L1.042.69$a-1.63-3.20$b2.311.61$E-2.79-2.69温度/e85908590#40#南通大学学报(自然科学版)2006年色,有时在摘花前颜色便开始变浅.在同一棉铃中,绿色棉纤维吐絮后呈绿色或淡绿色,光照后呈灰绿色,遇光时间长则变为黄绿色.二是受气候、土壤等条件影响,不同产地或同一产地的彩棉深浅不一,甚至同一棉株上的彩棉也可分离出有色、白色和中间色,色杂现象很突出.拉握持纤维容易滑移,从而使浮游纤维数量增加,在生产上应调整罗拉隔距,降低罗

11、拉速度,以改善并条的条干不匀率.5)粗纱针对彩棉长度偏短、强力偏低的特点,在粗纱工序应采用/后大隔距,集中前区牵伸0,捻系数偏大掌握的工艺,从而保证粗纱条干.另外,粗纱机采取重加压的方法,可有效减少绕花和集聚现象,控制条干均匀度.6)细纱针对彩棉的特点,细纱工艺:(1)采取重加压,压力大传到前罗拉的压力也大,可以对纤维有更好的握持.(2)细纱要采用后区大隔距小牵伸,有利于提高成纱的条干均匀度.(3)适当提高细纱捻系数,改善成纱条干均匀度和成纱强力,同时降低纱22.1天然彩棉纺纱纺纱工艺流程天然彩棉纺纱工序为:开清棉(FA002)y梳棉(FA204C)y精梳(FA251)y头并(FA305C)y

12、二并(FA305C)y粗纱(FA402)y细纱(EJM128K).2.2主要技术措施由于彩色棉与白棉相比,长度偏短、强度偏低、线毛羽,减少断头.成熟度差异大、整齐度较差、短绒含量较高,因此,应2.3纱线性能选用精梳工艺或半精梳工艺,并对其纺纱工序的工根据上述要点作出工艺调整,纺制的彩棉75/白艺作适当的调整6-7.棉25混纺纱性能如表6.从表6可以看出,天然彩棉纱的物理指标较本色纱差,尤其是JC14.6tex绿色彩棉纱,其单纱断裂强度比本色纱低近20%,单纱强力CV值高出3.5个百分点,其强力CV值和百米重量CV值增大,彩棉纱尤其是彩棉绿的棉节、杂质较多,因此,在天然彩棉的织造过程中应采取相应

13、的措施.1)开清棉彩棉纤维的特点是纤维长度偏短,强度偏低,马克隆值差异大,短绒含量多等.针对彩棉纤维的特点,各机械打手应适当偏低掌握,适当降低抓棉小车的抓取量和缩短打手伸出肋条的长度,适当降低自动抓棉小车下降速度,有利于充分开松和梳理除杂.减小开棉机剥棉刀和打手的隔距,减少对棉束的反复打击搓揉以利于减少棉结.2)梳棉降低锡林、刺辊速度,以减少对纤维的3天然彩棉纱的织造打击,减少棉结.适当减少喂入定量,以降低锡林、3.1工艺流程盖板针面负荷,保证良好的分梳作用.由于彩色纤织造的工艺流程为:管纱y摇绞y煮练y维的强力低,生产过程中容易造成短绒,再加上原料本身含短绒高,故采用缩短大漏底弧长,漏底入口

14、与道夫的隔距加大,从而减少大漏底气流量,使道夫能正常抓取并及时转移.3)精梳由于彩色棉纤维较短,短绒较多,应适当调整精梳落棉隔距,控制落棉率.4)并条并条的条干均匀度与细纱成纱条干均匀度有一定的相关性.因为彩棉纤维长度偏短,罗表6品种白纱绿棉棕棉Jc14.6texJc18.2texJc14.6texJc18.2texJc14.6texJc18.2tex单纱强力/cN198.00232.70157.70212.80188.74222.90单纱强力CV/%9.810.713.314.611.913.3上浆y络筒y织造3.2主要技术措施(1)煮练由于天然彩棉纱中含有棉籽壳、脂肪、蜡质、果胶等天然杂物

15、,需经少量渗透剂的煮练,以去除这些天然杂物,提高纱线的洁净度和吸湿性能,有效地改善纱线条干和上浆效果,满足后道工序的需要.(2)上浆天然彩棉的色素不稳定,遇到酸、碱及百米重量CV/%2.22.13.22.62.52.8棉结、杂质/(粒#g-1)10/1213/1512/2218/2913/2413/20天然彩棉纱物理机械性能单纱断裂强度(cN#tex-1)14.614.511.712.813.613.1蒋丽云,等:天然彩棉性能及其产品开发#41#强氧化剂会发生变化.为了保证天然彩棉制品的无小张力、重渗透兼顾披覆、环保0的原则,达到提高纱线可织性的目的.因天然彩棉纱成本较高,若采用片纱上浆方法损

16、耗大,浪费多,织轴纱线排序易乱,不利于织造的进行.为提高生产效率,一般采用绞纱上浆.(3)络筒由于彩色棉纱的棉结杂质较多,络筒时应最大限度地利用电子清纱器清除粗节、细节和大棉结,同时适当降低车速以减少断头和毛羽的产生.(4)织造因彩棉纱强力较低,织造时易断头,故(3)防皱采用环保型弹性体硅油柔软技术和分达到良好的柔软度和一定的防皱效果.3.4性能测试3.4.1天然彩棉织物的物理机械性能天然彩棉色织布的强力与本色白棉织物的强力对比如表7.从表7可以看出,两种纱支本色纱织物的经、纬向拉伸断裂强力高于彩棉色织物,其撕裂强力也明显高于彩棉色织物,主要原因是彩棉纱的拉伸断裂强度较低对织物性能的影响.3.

17、4.2天然彩棉织物的色牢度天然彩棉纱在织造加工过程中经过上浆、烧毛、退浆、煮练等处理工序,天然彩棉制品使用后需洗涤、熨烫等,极易引起天然彩棉色彩的变化.天然彩棉织物的色牢度如表8.彩棉经高温、热水、一定浓度的碱酸、还原剂及氧化剂处理等,色彩一般会变深或变浅,尤其是遇到氧化剂,彩棉的颜色几乎褪尽,因此,彩棉面料及其制品不能使用含氧化剂的消毒剂.彩棉织物的皂洗变色和汗渍牢度较差,光照对棕色彩棉影响不大,但对绿色彩棉色素影响较大,不仅在阳光的直射下而且在室内自然光线情况下,天然彩棉的绿色会随时间的迁移逐渐向黄绿色、黄棕色方向转变.因此,加工绿色天然彩棉制品时要格外注意.污染性,采用全淀粉浆配方,上浆

18、时遵循/高浓低粘、子结构中不带甲醛的防皱整理剂处理彩棉织物,以采用/早开口,迟投梭0的织造工艺,提高梭口清晰度,有效地减少开口不清造成的疵点.适当降低上机张力,降低断头率.3.3天然彩棉织物的后整理天然彩棉有天然色彩,可直接进行色织和针织,但下机后的坯布含有大量的杂质和浆料,且色彩不鲜艳,手感粗糙,不宜直接穿着,需经后整理达到成品所需的结果.3.3.1工艺流程后整理的工艺流程一般为:坯布y烧毛y退浆y抗皱y成品.3.3.2技术要点(1)烧毛天然彩棉纤维短,强力较差,织物表面易起毛,烧毛处理可使其表面光滑,但要采取调整火焰口高低、风力强弱等措施,使布面通过火口,利用氧化火焰烧毛,以减少纤维损伤.

19、(2)退浆因彩棉色泽对酸碱有一定的敏感性,特别是不耐酸,故在后整理过程中,宜选用生物淀粉酶与碱性果胶酶混合进行退浆煮练,水洗后用纤维素酶抛光工艺,效果较好.表7品JC18.218.2JC18.218.2JC14.614.6JC14.614.6种11080彩绵交织(棕)11080白棉12080彩棉交织(绿)12080白棉表8品种JC18.218.2绿彩棉JC18.218.2棕彩棉皂洗牢度/级变色2.53.5沾色4.54.54结论(1)天然彩棉纤维长度偏短,强度偏低,马克隆值高低差异大,整齐度较差,短绒含量高;纤维色素不稳定,色泽不均匀,经日晒后色泽变淡或褪色,水洗后色泽变深.天然彩棉织物与本色白

20、棉织物的物理机械性能拉伸断裂强力/N经向526.1637.8519.1554.3纬向365.7441.0234.3250.4撕裂强力/N经向10.315.110.213.7纬向8.112.47.19.4天然彩棉织物的色牢度磨擦牢度/级干磨4.54.5湿磨2.52.5酸2.53.5汗渍牢度/级碱3.54.0沾色4.54.5日晒牢度/级2.53.5#42#南通大学学报(自然科学版)2006年(2)天然彩棉纤维纺纱工序中主要技术措施为:开清棉工序中各机械打手速度应比白棉低些,适当色和汗渍牢度较差,光照对棕色天然彩棉影响不大,但对绿色天然彩棉色素影响较大.降低抓棉小车的抓取量和缩短打手伸出肋条的长度,

21、减少对彩棉纤维的损伤;梳棉中适当降低锡林、参考文献:刺辊的速度,缩短大漏底弧长,漏底入口与道夫的隔距加长,使道夫能正常抓取并及时转移;并条中减小后区牵伸倍数,并条隔距配置大小要适应加工彩棉纤维的长度;并条机的罗拉速度要稍低些;粗纱工序中采用后区大隔距,集中前区牵伸,捻系数偏大掌握的工艺;细纱工序中采用重加压,同时加大捻系数来提高细纱的成纱质量.(3)织造工序中的主要技术措施为:浆纱工序中,采取/高浓低粘,小张力,被覆浸透兼顾0的工艺原则;织造中采用/早开口,迟投梭0的织造工艺,适当降低上机张力,降低断头率.(4)天然彩棉织物的经、纬向拉伸断裂强力和撕破强力均小于本色纱织物;天然彩棉织物的皂洗变

22、1翟2高涵.天然彩色棉及其纺纱实践J.上海纺织科技,晶.天然彩色棉织物的生产与开发J.陕西纺织,1999(10):11-12.2002(3):39-41.3薛迪庚.纺织品绿色染整J.印染,1995,21(2):37-38.4LanghuaLi.EnzymaticScouringofCottonJ.TextileChemistandColorist,1998,30(9)23-27.5ChongCL.Bio-finishingofcottonkintsJ.AmDyestRep,1994,83(3):54.6刘杰,卢士艳.天然彩棉纺织品的研究与开发J.四霞.天然彩色棉及其工艺性能综述J.天川纺织科技,2003