李　龍,戚海娜,房　昆

(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院,西安710048)

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棉稈皮/棉混紡紗的絲光工藝

李龍,戚海娜,房昆

(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院,西安710048)

摘要:針對(duì)纖維素纖維制品的形態(tài)和化學(xué)性質(zhì),對(duì)棉稈皮/棉混紡紗線進(jìn)行絲光處理,采用正交實(shí)驗(yàn)以絲光處理后紗線的鋇值與紗線性能(斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、失重率、回潮率、縮水率)為指標(biāo),分析紗線絲光處理的工藝條件．由直觀分析方法可知,不同指標(biāo)的優(yōu)化工藝條件是不相同的．利用模糊正交法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法得到,影響絲光后紗線性能指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)因素由大到小的順序依次為NaOH質(zhì)量濃度、溫度、時(shí)間;絲光處理的工藝條件為NaOH質(zhì)量濃度200g/L,溫度20℃,時(shí)間200s．在此工藝條件下,絲光紗線的鋇值為150,斷裂強(qiáng)度為5.13cN/tex，縮水率為1.20%．

關(guān)鍵詞:棉稈皮/棉混紡;轉(zhuǎn)杯紗;絲光參數(shù);模糊正交法

0引言

為保證棉纖維制品順滑的手感以及飽滿的光澤度,市場(chǎng)上大量的棉纖維制品都進(jìn)行了絲光整理[1].絲光處理是指對(duì)棉制品(紗線或織物)施加一定的張力,然后用濃的燒堿溶液處理一段時(shí)間,最后在張力的條件下去除燒堿的過程.目前關(guān)于纖維素纖維及其制品絲光處理的研究,王春穎等[2]探討了全棉本白紗線的雙絲光處理,通過測(cè)試不同燒堿質(zhì)量濃度、處理時(shí)間和處理溫度對(duì)紗線強(qiáng)力、K/S值等性能的影響,選出較好的雙絲光工藝條件．劉杰等[3]對(duì)木棉纖維/棉混紡紗線進(jìn)行了堿絲光處理,分析堿處理后紗線結(jié)構(gòu)和性能的變化,得到混紡紗在經(jīng)過堿絲光處理之后,紗線斷裂強(qiáng)度明顯增大,紗線吸濕性能提高,但是結(jié)晶度變小．陶麗珍等[4]研究了竹原纖維紗線的堿絲光、堿縮處理工藝,分析紗線斷裂強(qiáng)度以及對(duì)水、染料或者其他化學(xué)試劑的吸收性能與尺寸穩(wěn)定性等隨著堿絲光、堿縮處理工藝的改變而產(chǎn)生的變化．季益萍等[5]研究了棉條的絲光處理加工技術(shù),確定了棉條進(jìn)行堿絲光處理的工藝參數(shù)．姜生[6]研究了亞麻織物的堿絲光處理工藝,對(duì)亞麻織物堿絲光處理時(shí)燒堿的質(zhì)量濃度、所施加的張力以及堿絲光處理的時(shí)間進(jìn)行了探討,得到了亞麻織物的堿絲光處理實(shí)驗(yàn)工藝條件．湯根娣等[7]以燒堿質(zhì)量濃度、處理時(shí)間和張力3個(gè)因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),以織物縮水率、吸附鋇值和彎曲強(qiáng)度為評(píng)價(jià)指標(biāo),優(yōu)化亞麻/棉混紡針織物的絲光處理最佳工藝．楊柳[8]采用不同捻向高捻純棉竹節(jié)紗和絲光棉紗進(jìn)行柔麻面料設(shè)計(jì),通過原料選配、織造工藝設(shè)計(jì)和絲光工序,生產(chǎn)具有天然麻面料外觀與細(xì)膩手感的柔麻面料．棉稈皮纖維作為一種新型纖維素纖維,目前主要研究集中在棉稈皮纖維的提取與性能方面[9-14]．本文以實(shí)驗(yàn)室紡制的棉稈皮纖維/棉混紡轉(zhuǎn)杯紗[15]為對(duì)象,采用正交實(shí)驗(yàn)確定紗線絲光處理工藝,測(cè)試絲光處理后紗線性能,為棉稈皮纖維的紡織應(yīng)用提供參考．

1實(shí)驗(yàn)

1.1材料、試劑與儀器

(1) 材料實(shí)驗(yàn)室紡制的棉稈皮/棉轉(zhuǎn)杯混紡紗(質(zhì)量混紡比50%/50%),紗線密度75tex．在一定張力下進(jìn)行紗線絲光處理.處理流程:紗線準(zhǔn)備→沖洗→脫水→絲光→水洗→脫水→烘干→性能測(cè)試．

(2) 試劑氫氧化鈉(96%分析純)(天津市紅巖化學(xué)試劑廠);氫氧化鋇(98%分析純)(成都市科龍化工試劑廠);鹽酸(36%分析純)(北京化工廠);酚酞指示劑(0.5%酚酞乙醇溶液)(天津市福晨化學(xué)試劑廠)

(3) 儀器恒溫水浴鍋DZKW-4(上?？莆鰧?shí)驗(yàn)儀器廠);HD021N型電子單紗強(qiáng)力儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司);JA1203N型電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司);Y802A型八籃恒溫烘箱(常州紡織儀器廠)．

1.2性能測(cè)試

(1) 失重率將堿處理前后的紗線分別放到Y(jié)802A型烘箱中烘至恒重,然后在JA1203N型電子天平上稱重,并記錄數(shù)據(jù)．為避免紗線在空氣中吸濕過多,應(yīng)迅速稱重．根據(jù)式(1)計(jì)算紗線的失重率．

(1)

其中,W為紗線失重率;w0為處理前的紗線質(zhì)量,g;w1為處理后的紗線質(zhì)量,g.

(2) 斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率在恒溫恒濕的條件下平衡24h后,采用HD021N型電子單紗強(qiáng)力儀測(cè)試,實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度為500mm,拉伸速度為100mm/min．

(3) 回潮率在溫度(20±2)℃,濕度(65±3)%的條件下,將紗線稱重,然后將其烘干至恒重．按式(2)計(jì)算回潮率．

(2)

其中,G為紗線回潮率;G1為紗線濕重，g;G0為紗線干重，g.

(4) 絲光紗線縮水率將絲光處理之后的紗線進(jìn)行縮水處理,然后測(cè)其長(zhǎng)度,共測(cè)20根,取其平均值,按式(3)計(jì)算紗線縮水率．

(3)

其中,L為絲光縮水率，%;L1為絲光處理前的紗線長(zhǎng)度，mm;L2為絲光處理后的紗線長(zhǎng)度，mm.

(5) 鋇值取絲光紗線和未絲光紗線,置于烘箱中,在105～110℃下烘90min,取出后在干燥器內(nèi)冷卻至室溫．準(zhǔn)確稱取紗線各2g,并剪成小塊,分別置于2個(gè)150mL帶蓋的錐形瓶中,然后加入30mL 0.25mol/L的氫氧化鋇溶液,加蓋浸漬2h并不時(shí)加以振蕩．另取一個(gè)150mL帶蓋錐形瓶,加入30mL氫氧化鋇溶液,放置2h,做對(duì)比實(shí)驗(yàn)用．2h之后,分別從3個(gè)錐形瓶中吸取10mL浸漬液于三角燒瓶中,加酚酞指示劑2～3滴,然后用0.1mol/L鹽酸溶液滴定,直至滴到紅色消失為止．記錄消耗鹽酸的體積V．按式(4)計(jì)算鋇值．

表 1　紗線絲光正交試驗(yàn)因素水平表

(4)

其中,V0為對(duì)比實(shí)驗(yàn)耗用鹽酸溶液的體積,mL;V1為絲光紗線浸漬液耗用鹽酸溶液的體積,mL;V2為未絲光紗線浸漬液耗用鹽酸溶液的體積，mL.

2結(jié)果與分析

紗線絲光實(shí)驗(yàn)采用正交試驗(yàn)方法,正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表1,其中浴比設(shè)定為1∶50．紗線正交實(shí)驗(yàn)后各指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果見表2.

表 2　正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)直觀分析方法[16]對(duì)表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,得到各指標(biāo)的優(yōu)化工藝條件,鋇值的優(yōu)化工藝條件為：NaOH質(zhì)量濃度250g/L,溫度25℃,時(shí)間250s;斷裂強(qiáng)度的優(yōu)化工藝條件為：NaOH質(zhì)量濃度200g/L,溫度25℃,時(shí)間150s;斷裂伸長(zhǎng)率的優(yōu)化工藝條件為：NaOH質(zhì)量濃度250g/L,溫度20℃,時(shí)間150s;失重率的優(yōu)化工藝條件為:NaOH質(zhì)量濃度150g/L,溫度20℃,時(shí)間200s;回潮率的優(yōu)化工藝條件為:NaOH質(zhì)量濃度200g/L,溫度20℃,時(shí)間200s;縮水率的優(yōu)化工藝條件為:NaOH質(zhì)量濃度150g/L,溫度15℃,時(shí)間200s．由直觀分析可以看出,不同指標(biāo)的優(yōu)化工藝條件是不相同的．

對(duì)表2中結(jié)果進(jìn)行方差分析,得到在顯著水平α=10%時(shí),NaOH質(zhì)量濃度對(duì)絲光紗線的鋇值、斷裂強(qiáng)力、縮水率有顯著影響,處理溫度對(duì)絲光紗線的鋇值有顯著影響．

為了在多指標(biāo)下分析紗線絲光的工藝條件,本文采用模糊正交法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法[17]進(jìn)行絲光工藝優(yōu)化分析．首先將實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化,然后應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的理論和分析方法將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最終得到優(yōu)化堿絲光處理工藝參數(shù)．

(1) 建立模糊關(guān)系矩陣.根據(jù)表2的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及模糊正交法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法,可以得到模糊關(guān)系矩陣R:

(2) 構(gòu)造各方案以及理想最優(yōu)方案U*的相對(duì)偏差矩陣Rp和最劣方案U*的相對(duì)偏差矩陣Δ：

(3) 計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)值B：

B=(0.409 40.665 00.390 70.588 30.635 60.634 10.448 70.475 60.520 0).

(4) 計(jì)算各指標(biāo)的隸屬度值.根據(jù)文獻(xiàn)[9]以及前面計(jì)算的各指標(biāo)隸屬度值和綜合評(píng)價(jià)值可以得到表3～4．

表 3　各指標(biāo)隸屬度值

(5) 主效應(yīng)分析.由表4可得到實(shí)驗(yàn)主要工藝參數(shù)組成的3個(gè)模糊子集Ci分別為

根據(jù)最大隸屬度原則,可知各因素的影響程度分別為C1=0.389 7,C2=0.372 0,C3=0.366 7,故各因素對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)值的影響順序?yàn)?C1>C2>C3,即NaOH質(zhì)量濃度>溫度>時(shí)間,絲光處理的工藝為:NaOH質(zhì)量濃度200g/L,溫度20℃,時(shí)間200s．在NaOH質(zhì)量濃度200g/L,溫度20℃,時(shí)間200s,浴比1∶50的條件下,紗線絲光后的指標(biāo)測(cè)試結(jié)果為失重率為3.98%,斷裂強(qiáng)度為5.13cN/tex,斷裂伸長(zhǎng)率為4.20%,回潮率為9.12%,縮水率為1.20%,鋇值為150．

表 4　模糊綜合評(píng)價(jià)值

絲光之前的紗線性能:斷裂強(qiáng)度為4.35cN/tex, 斷裂伸長(zhǎng)率為4.25%,回潮率為8.15%,縮水率為3.50%．在上述絲光工藝處理紗線之后,紗線斷裂強(qiáng)度、回潮率略有增加,縮水率減小．其原因可能是,在張力下進(jìn)行的紗線絲光使得纖維結(jié)晶度下降,導(dǎo)致纖維伸長(zhǎng)過程中的應(yīng)力得到松弛,絲光后紗線斷裂強(qiáng)度略高[18]．通過張力,纖維大分子進(jìn)行取向排列,在新的位置上建立起新的分子鍵,且分子間力比溶脹前大．最后在張力下去堿,已取向排列的纖維間的氫鍵被固定下來,這時(shí)的纖維處于較低的能量狀態(tài),因此尺寸穩(wěn)定,縮水率減?。畨A絲光處理可以去除棉稈皮纖維中的部分膠質(zhì)和棉纖維表面的蠟質(zhì),紗線的回潮率略有增加．

絲光前后紗線的外觀效果見圖1.由圖1可知,紗線經(jīng)絲光處理后光澤更亮,這是由于纖維素纖維用濃堿液處理時(shí),纖維與燒堿溶液作用發(fā)生膨化,且胞壁發(fā)生膨脹,纖維表面變得光滑,因此光線照射到纖維上時(shí)光的反射比原來更有規(guī)律,增加了光澤．

3結(jié)論

(1) 對(duì)于棉稈皮/棉混紡紗線的絲光處理,NaOH質(zhì)量濃度對(duì)絲光紗線的性能影響最大,處理溫度次之,處理時(shí)間影響最?。陲@著水平α=10%時(shí),NaOH質(zhì)量濃度對(duì)絲光紗線的鋇值、斷裂強(qiáng)力、縮水率有顯著影響;處理溫度對(duì)絲光紗線的鋇值有顯著影響．

(2) 采用模糊正交法得到紗線絲光處理的工藝條件為NaOH質(zhì)量濃度200g/L,溫度20℃,時(shí)間200s．

(3) 在此工藝條件下,絲光紗線的鋇值為150,斷裂強(qiáng)度5.13cN/tex,縮水率1.20%．

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編輯、校對(duì)：趙放

文章編號(hào):1006-8341(2016)02-0244-06

DOI：10.13338/j.issn.1006-8341.2016.02.019

收稿日期:2015-10-10

基金項(xiàng)目：教育部科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(208140);陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2008K06-10);陜西省咸陽市科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2012k16-09)

通訊作者:李龍(1964—),男,河南省武陟縣人,西安工程大學(xué)教授,博士，研究方向?yàn)樘烊焕w維材料資源及其紡織技術(shù)． E-mail: lilong2188@126.com

中圖分類號(hào)：TS 195.51

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Mercerization processing on cottonstalk bast fibers/cotton blended yarn

LILong,QIHaina,FANGKun

(School of Textile and Materials, Xi′an Polytechnic University, Xi′an 710048，China)

Abstract:According to the morphology and chemical propety of cellulose fiber products,cottonstalk bast fibers/cotton blended yarn is mercerized under orthogonal experiment. The barium value and yarn property(breaking strength, breaking elongation,weight loss, regain and water shrinkage) of mercerized yarn regarded as evaluation index, mercerization parameters of the yarn are analyzed. Intuitive analysis shows that various indexs have different optimum parameters. Fuzzy orthogonal method shows that experiment factors of influencing mercerized yarn index are sodium hydroxide content, treating temperature, and treating time. The mercerization parameters are that sodium hydroxide content of 200g/L, treating temperature of 20℃ and treating time of 200s. Under the mercerization parameters, mercerized yarn has barium value of 150, breaking strength of 5.13cN/tex,shrinkage of 1.20%.

Key words:cottonstalk bast fiber/cotton blend; rotor spun yarn; mercerization parameter; fuzzy orthogonal method

引文格式：李龍,戚海娜,房昆.棉稈皮/棉混紡紗的絲光工藝[J].紡織高?；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，29(2)：244-249.

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