奚 楊, 姜 鳳 琴

(大連工業(yè)大學(xué) 紡織輕工學(xué)院, 遼寧 大連 116034)

0 引 言

大麻/彩棉交織物采用了大麻為經(jīng)紗,彩棉為緯紗織造,使織物既有麻織物的挺括風(fēng)格,優(yōu)異的吸濕排汗效果和防紫外線的功能,又有彩棉織物舒適柔軟的服用性能與柔和的天然色彩,涼爽透氣,抗菌防霉,是理想的夏季服裝面料。但是,大麻纖維結(jié)晶度高,纖維較硬,剛性大,使得大麻交織物也比較硬挺,影響了大麻/彩棉交織物的外觀與舒適性[1]。為此分別選用蓬松片與柔軟劑對(duì)大麻/彩棉交織物進(jìn)行柔軟處理。蓬松片與柔軟劑都是陽(yáng)離子型柔軟劑,由于陽(yáng)離子型柔軟劑帶正電荷,對(duì)纖維有極高的親合力,容易被吸附,此時(shí)柔軟劑分子的親水基吸附在纖維素上,而憎水基向外側(cè)排列,纖維被長(zhǎng)鏈脂肪烷基的膜所包覆,使纖維之間的摩擦系數(shù)下降。因此用陽(yáng)離子型柔軟劑與蓬松片處理的纖維柔軟,光滑,同時(shí)表面也具有豐厚、蓬松的效果。

通過(guò)蓬松片與柔軟劑的處理,織物的剛度,硬挺度得到有效的降低,織物的厚度與蓬松性明顯改善,還可以獲得豐滿、滑糯、柔軟的手感。本文通過(guò)正交試驗(yàn)分析的方法,探討最佳整理工藝。

1 試 驗(yàn)

1.1 材 料

大麻/彩棉交織物規(guī)格:27.8 tex×18.2 tex×240 根/10cm×240 根/10cm。

整理劑:柔軟劑CWS-90(弱陽(yáng)離子型)、陽(yáng)離子型蓬松片(上海禮合實(shí)業(yè)有限公司)。

1.2 儀 器

LLY-01B電腦控制硬挺度儀,HH型恒溫水浴鍋,702-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱,EP213型電子天平,YG461E電腦式透氣性測(cè)試儀,織物厚度儀,JSM-6460LV型掃描電子顯微鏡。

1.3 方 案

1.3.1 蓬松柔軟整理

選用柔軟劑、蓬松片分別對(duì)織物進(jìn)行整理。

工藝流程:大麻/彩棉交織物→柔軟劑處理→水洗→烘干→蓬松片處理→水洗→烘干。

處理工藝:柔軟劑質(zhì)量濃度7、11、15 g/L,浴比1∶8,溫度50 ℃,時(shí)間40 min。蓬松片質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%、5%、7%,浴比1∶20,溫度98 ℃,時(shí)間15 min。

1.3.2 測(cè)試及評(píng)定方法

按照Z(yǔ)BW04003287方法,在織物硬挺度儀上測(cè)定織物的抗彎長(zhǎng)度,按照GB 4669—1995方法測(cè)得織物單位質(zhì)量,根據(jù)B=9.8m×0.487l×3×10-5求得抗彎剛度[2],每種取10個(gè)試樣的平均值。按照GB/T 3923—1983方法,在電子織物強(qiáng)力試驗(yàn)儀上測(cè)定織物的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng),每種試樣取10個(gè)試樣的平均值；用電子天平測(cè)試試樣蓬松柔軟處理前后的質(zhì)量,計(jì)算減量率；用YG461E電腦式透氣性測(cè)試儀測(cè)試織物的透氣量,取10個(gè)試樣的平均值,試樣兩側(cè)壓差為127.4 Pa(13 mm H2O)；采用織物厚度儀測(cè)試織物的厚度；采用JSM-6460LV掃描電鏡觀察蓬松柔軟處理前后交織物經(jīng)緯紗的表面微觀形態(tài)。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)處理

利用正交試驗(yàn)分析的方法安排試驗(yàn)方案。確定柔軟劑質(zhì)量濃度在7～15 g/L變化,蓬松片質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%～7%變化。因此,其編碼公式可寫(xiě)為

x1=2(S-15)/(15-7)+1

(1)

x2=2(P-7)/(7-3)+1

(2)

由式(1)、(2)可知,當(dāng)S=15、11、7時(shí),x1=1、0、-1；同理,當(dāng)P=7、5、3時(shí),x2=1、0、-1。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 因素水平編碼表

表2 正交試驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)處理

由表2可得回歸方程:

y=0.325+0.049x1-0.208x2+

0.012[3(x12-2/3)]+0.039[3(x22-

2/3)]+0.012x1x2

(3)

對(duì)回歸方程作方差分析,如表3所示。

表3 方差分析表

查F分布表,Fα=0.01(5,3)=28.24,則F=33.72>Fα=0.01(5,3)=28.24,說(shuō)明回歸方程在α=0.01水平上顯著。

對(duì)式(3)整理得

y=0.049x1+0.036x12-0.208x2+

0.117x22+0.012x1x2+0.223

(4)

對(duì)上式求極值,令x1和x2的偏導(dǎo)數(shù)為零,得

0.072x1+0.012x2=-0.049

0.012x1+0.234x2= 0.208

解得x1=-0.836,x2=0.931,符合x(chóng)1、x2在(-1,1)的取值范圍,將x1、x2代入編碼公式,解得S=7.656 g/L,P=6.862%,為本次試驗(yàn)的最佳工藝方案。

由正交試驗(yàn)可得柔軟劑的質(zhì)量濃度為7.656 g/L,蓬松片的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.862%時(shí),大麻/彩棉交織物的抗彎剛度最小。

2.2 柔軟處理前后交織物性能測(cè)試的分析

測(cè)試結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)蓬松柔軟處理的交織物性能有了比較明顯的改變,如表4所示。處理過(guò)程中,大麻纖維表面的羥基與柔軟劑的反應(yīng)基團(tuán)相互作用,在纖維表面形成牢固的吸附,從而在交織物表面形成一層極薄的膜,使纖維之間的摩擦系數(shù)降低,經(jīng)緯紗之間的摩擦阻力也得到改善[3-4]；蓬松片處理又使織物的表面能降低,紗線變得容易舒展,使織物產(chǎn)生蓬松和豐滿柔軟的手感。因此,交織物經(jīng)緯向的硬挺度均明顯下降,在對(duì)織物進(jìn)行5次水洗后,硬挺度與水洗前相差不大,略有回升。說(shuō)明織物表面的膜在水洗過(guò)程中受到一定的磨損,但柔軟處理的耐水洗效果尚佳。

表4 主要性能測(cè)定結(jié)果

蓬松柔軟處理后織物整體斷裂強(qiáng)力與織物重量都有所下降,斷裂伸長(zhǎng)率增加,這是因?yàn)槿彳泟┖团钏善c織物相互作用,使紗線受到損傷,削弱了大麻與彩棉纖維內(nèi)部氫鍵之間的作用,纖維素大分子部分裂解,聚合度降低,斷裂強(qiáng)力下降,但是經(jīng)緯向的強(qiáng)降率都在7%以內(nèi),因而并不影響織物的性能。同時(shí),斷裂伸長(zhǎng)率有所增加,織物的延伸性變大,彈性得到改善。而織物表現(xiàn)出的減量證明硬挺度下降,硬挺度下降至50.85%,手感變得非常柔軟。

空氣通過(guò)織物的途徑是纖維間空隙與紗線間縫隙,縫隙越小,途徑越曲折復(fù)雜,則對(duì)空氣的阻力越大,但是纖維間空隙較小,空隙不貫通,黏滯阻力較大,可忽略不計(jì)。所以,總阻力與布孔的大小、毛羽的多少和織物的厚度有關(guān)?？椢锏暮穸冉?jīng)過(guò)處理后由原來(lái)的0.33 mm增加到0.41 mm,這是因?yàn)榕钏扇彳浱幚硎辜喚€表面覆蓋了一層毛羽,經(jīng)過(guò)5次洗滌,織物厚度也沒(méi)有明顯變化。但是織物的透氣量與回潮率都因受到影響而降低。因?yàn)殛?yáng)離子柔軟劑帶有正電荷,所以在纖維表面上形成了親油性模而具有憎水的作用,而織物表面的毛羽也增大了空氣通過(guò)的阻力。

2.3 交織物表面形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察

圖1為未處理交織物經(jīng)緯紗的電鏡照片。可以看出,表觀直徑在10 μm的大麻纖維表面含有大量膠質(zhì)等非纖維素物質(zhì),這些膠質(zhì)存在于由葡萄糖基通過(guò)氧橋連接成的鏈狀大分子平行排列結(jié)構(gòu)聚合成的分子團(tuán)系統(tǒng)和有空隙的纖維素骨架之中[5],使纖維表面非常粗糙,緯紗為彩棉,纖維的表面比較光滑,但是表面散布著一些微小的顆粒。

圖1 未處理交織物的SEM照片

圖2(a)為蓬松柔軟處理后的經(jīng)紗電鏡照片,可以看到,纖維表面的膠質(zhì)得以去除,纖維束比較清晰,纖維之間的分離度明顯改善,縱向纖維表面光滑,但是,紗線在柔軟處理的過(guò)程中也受到了輕微的損傷,束纖維表面有一些單纖維脫離出來(lái)并散布在紗線表面,織物的毛羽會(huì)有所增加,這會(huì)使紗線的強(qiáng)力受到一定影響。緯紗表面的小顆粒在柔軟處理后已經(jīng)基本消失,纖維表面平滑。由此可見(jiàn),經(jīng)蓬松柔軟處理后的交織物經(jīng)緯紗表面的光滑性都比未處理過(guò)的織物明顯提高。

圖2 蓬松柔軟處理后交織物的SEM照片

3 結(jié) 論

通過(guò)二次回歸正交試驗(yàn)確立了該蓬松柔軟處理的回歸方程為:y=0.049x1+0.036x12-0.208x2+0.117x22+0.012x1x2+0.223。通過(guò)對(duì)處理前后交織物的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)以及手感進(jìn)行對(duì)比分析討論,利用掃描電鏡觀察交織物經(jīng)緯紗的表觀形態(tài),最后得出最佳整理工藝為柔軟劑的質(zhì)量濃度為7.656 g/L,蓬松片的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.862%。

大麻/彩棉交織物經(jīng)過(guò)蓬松柔軟處理,可以有效降低其剛度、硬挺度(下降至50.85%),增加織物蓬松柔軟的效果,提高織物穿著的舒適性。并且具有較好的耐水洗性。

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