棉针织物尺寸稳定性研究

时间：2024-07-28

孙长春

(青岛大学，山东青岛 266071)

纯棉针织物由于具有柔软的手感和舒适的穿着体验而受到广大消费者的喜爱，近年来全球的需求量越来越大，然而没有经过尺寸稳定性整理的纯棉针织物在染整加工过程中保形性较差，布面容易产生褶皱[1，2]。所以，针织印染企业迫切需要解决的问题就是降低织物的缩水率和提高棉织物干、湿状态下的尺寸稳定性。以往棉针织物染整加工大多采用松式加工，虽能一定程度上提高尺寸稳定性，但也会导致织物布面效果差，产品质量不稳定，能耗上升[3-5]。近年来，针织印染企业大多采用紧式平幅连续化练漂技术和平幅染色技术，虽然布面平整度得到改善，但织物缩水率增大，影响了产品质量[6]。棉针织物尺寸稳定性差不仅与纤维的溶胀性有关，且与针织物后道加工工艺有关[7]。本文针对棉针织物尺寸稳定性差的问题进行了讨论并提出了相应的解决方法。

1 棉针织物尺寸稳定性差的原因

针织物是使用织针使纱线成圈，而后将线圈互相串套和衔接而成的。由于线圈结构自身的特性，当受到外界拉力作用时，线圈的形状将不可避免地发生一定程度的变化。因此在洗涤和穿着的过程中，针织服装都容易产生不同程度的变形。例如，当横向拉伸棉纬平针织物时，针织物线圈的圈柱长度会变短，圈弧会伸长变直，织物中的纱线也会发生不同程度的转移。这种转移的程度与织物受外界的拉伸力、纱线接触点间的摩擦阻力、纱线自身的物理机械性能以及针织物自身的密度等有关。且去除外界的拉力后，线圈若要恢复自身原有的状态，也必须再次克服相互交织的纱线之间的摩擦力，如潘早霞等人[8]证明了由于纱线间的摩擦力不同，深色针织物的尺寸稳定性优于浅色针织物。

织物在受到外力作用后，总是试图恢复到自身最小能量状态。棉织物吸水湿润会导致织物中的棉纤维溶胀，进而加速织物的松弛过程。在这种情况下，纱线中的内应力就显现出来，在内应力的作用下，线圈中的直线段开始变弯曲，而弯曲强烈的部分开始变直，线圈中的纱线段及纱线接触点产生转移而形成缩水。棉针织品的缩水主要由纤维缩水、纱线缩水和织物缩水三部分共同导致[9]。在纺纱、织造和后续的染色和后整理过程中，棉纤维因受牵伸力而伸长并在纤维内形成内应力，而棉纱线之间的摩擦阻力和纤维间的抱合力会暂时固定住纱线状态和纤维内力。在水或者水蒸气的作用下，棉纤维吸湿导致纤维大分子之间的某些键断裂，结合力发生变化，在内应力的作用下，纤维产生收缩[10]。纱线缩水由纤维吸湿后缩水和纱线吸湿后缩水共同完成。一方面，纤维在吸水时发生膨胀，这会导致纱线长度的收缩和有效直径的增加。在不能发生纱线解捻的情况下，不能伸长甚至会缩短的纤维(通过纤维绕纱轴行程衡量)只能通过减少沿纱轴行程来调整纤维在纱线中的位置和状态，从而使纱线的长度缩短。其次,在染色和后整理加工过程中，过大的拉伸外力或是拉伸外力不大但作用时间太长，织物没有松弛和回缩条件，不可避免地导致纱线伸长和纱线捻度降低，并且湿加工中的水也会对棉纤维纱线产生定捻作用。在水处理的过程中若使棉针织物获得完全松弛，可以回缩由纤维溶胀导致的纱线拉伸。在诸如练漂和染色湿加工过程中，针织坯布线圈受力后易于形成较大的形变，这通常表现为线圈高度的增大和宽度的减小。在润湿状态下，由于纱线交织阻力和织物线圈套结处摩擦力作用，棉针织物的变形难以恢复，导致织物缩水的可能性提高[11]。

2 改善棉针织物尺寸稳定性和防缩技术

针织物的尺寸稳定性差与织物拉伸张力和纤维膨胀有关，因此改善棉针织物尺寸稳定性和防缩可采取以下三个途径：选用缩水率低、弹性好的纤维与棉纤维混纺；减少棉针织物在湿处理加工过程中的受力；合理选用整理工艺。

2.1 选择缩水率低弹性好的纤维与棉纤维混纺

选用缩水率低的合成纤维与棉纤维混纺能提高棉纤维纱线的强力并降低其缩水率[12]。例如，使用少量涤纶短纤(0.8 dtex×38 mm)与纯棉纱线进行混纺，可以使针织物的实际缩水率有很大幅度下降；棉纤维与2%的氨纶进行混纺就足以改善织物的尺寸稳定性；芯纱为化纤长丝，外层为棉纤维的包芯纱也有很好的尺寸稳定性。

2.2 减少湿处理过程中的拉伸力

针织物连续化漂染工艺发展相对落后，而使用喷射染色机等间歇式染色机进行练漂、染色和洗涤可使织物不断得到松弛，松弛区和低张力拉伸区只需对织物施加很小张力，即可使得织物获得良好的松弛效果。所以在湿处理加工过程中减小棉针织品受的拉伸力，使织物始终处于松弛状态，避免织物纤维伸长产生塑性形变，是防止织物缩水的理想方法。

2.3 合理选用整理工艺

2.3.1松弛预处理技术

织物在水中浸润松弛，纤维会发生溶胀，使得棉针织品收缩致密，纤维间的抱合力和纱线间的交织阻力增强，因此致密织物结构具有相当好的稳定性，并且在后续加工中，只要受力较小，或者虽拉伸力大但作用时间短并且能及时在水中松弛(如喷射染色机)，织物不会产生大的变形，更不会产生不能通过精加工消除的拉伸变形。使用间歇式松式染色机进行练漂加工时，第一步的湿加工过程就是让针织坯布经过松弛预处理，获得良好的尺寸稳定性。

2.3.2碱缩

碱缩处理是使用浓氢氧化钠溶液处理松弛状态下的棉织物，其目的是增加织物的组织密度，使面料富有弹性，其主要用于棉针织物，特别是棉纬平针织物。棉纤维在浓氢氧化钠溶液中发生化学反应，生成碱纤维素，导致棉纤维产生不可逆的大幅度膨胀。因为棉纤维经碱缩处理后溶胀程度已经非常大，织物再进行洗涤时收缩率会大幅降低。此外，浓氢氧化钠溶液会使棉纤维大分子链段重排，有利于消除纤维中内应力，提高棉针织物的尺寸稳定性。

2.3.3纵向超喂和横向伸幅

在练漂、染色和印花过程中，棉针织物在纵向受到拉力，纵向长度变长，并且趋于引起织物横向收缩。减小针织物纵向收缩和增加尺寸稳定性最直接方法就是沿纵向给予适当超喂的同时进行横向拉幅。通常使用针铗链拉幅开幅织物，使用长撑板扩幅筒状织物，利用直接浸轧水或者喷水蒸气的方法使织物含有一定量的水分或使用超喂湿扩幅、超喂烘干和超喂轧光工艺进行处理。

2.3.4强迫回缩整理

强迫回缩整理是在使织物纵向长度变小的同时避免织物横向拉伸或允许出现横向长度变小。目前最为有效的方法是使用橡胶毯预缩整理机，其已普遍用于机织物的防缩整理。

2.3.5其他方法

棉织物用蒙脱石(MMT)处理，可以改善其尺寸稳定性[13]；对棉针织物进行树脂整理，也能显著提高其保形性；泡沫整理作为一种新的后整理技术是以泡沫作为介质代替染色和后整理过程中的大部分水或溶剂，从而降低被加工织物的带液率，然后利用外界条件使泡沫扩散到织物的表面和内部。通过抗皱整理试验发现，与传统工艺相比泡沫整理技术的树脂用量可减少12%，并且弹性略高于传统树脂整理技术[14]。