大麻/彩棉交织物蓬松柔软整理

奚 杨, 姜 凤 琴

(大连工业大学 纺织轻工学院, 辽宁 大连 116034)

0 引 言

大麻/彩棉交织物采用了大麻为经纱,彩棉为纬纱织造,使织物既有麻织物的挺括风格,优异的吸湿排汗效果和防紫外线的功能,又有彩棉织物舒适柔软的服用性能与柔和的天然色彩,凉爽透气,抗菌防霉,是理想的夏季服装面料。但是,大麻纤维结晶度高,纤维较硬,刚性大,使得大麻交织物也比较硬挺,影响了大麻/彩棉交织物的外观与舒适性[1]。为此分别选用蓬松片与柔软剂对大麻/彩棉交织物进行柔软处理。蓬松片与柔软剂都是阳离子型柔软剂,由于阳离子型柔软剂带正电荷,对纤维有极高的亲合力,容易被吸附,此时柔软剂分子的亲水基吸附在纤维素上,而憎水基向外侧排列,纤维被长链脂肪烷基的膜所包覆,使纤维之间的摩擦系数下降。因此用阳离子型柔软剂与蓬松片处理的纤维柔软,光滑,同时表面也具有丰厚、蓬松的效果。

通过蓬松片与柔软剂的处理,织物的刚度,硬挺度得到有效的降低,织物的厚度与蓬松性明显改善,还可以获得丰满、滑糯、柔软的手感。本文通过正交试验分析的方法,探讨最佳整理工艺。

1 试 验

1.1 材 料

大麻/彩棉交织物规格:27.8 tex×18.2 tex×240 根/10cm×240 根/10cm。

整理剂:柔软剂CWS-90(弱阳离子型)、阳离子型蓬松片(上海礼合实业有限公司)。

1.2 仪 器

LLY-01B电脑控制硬挺度仪,HH型恒温水浴锅,702-3型电热鼓风干燥箱,EP213型电子天平,YG461E电脑式透气性测试仪,织物厚度仪,JSM-6460LV型扫描电子显微镜。

1.3 方 案

1.3.1 蓬松柔软整理

选用柔软剂、蓬松片分别对织物进行整理。

工艺流程:大麻/彩棉交织物→柔软剂处理→水洗→烘干→蓬松片处理→水洗→烘干。

处理工艺:柔软剂质量浓度7、11、15 g/L,浴比1∶8,温度50 ℃,时间40 min。蓬松片质量分数3%、5%、7%,浴比1∶20,温度98 ℃,时间15 min。

1.3.2 测试及评定方法

按照ZBW04003287方法,在织物硬挺度仪上测定织物的抗弯长度,按照GB 4669—1995方法测得织物单位质量,根据B=9.8m×0.487l×3×10-5求得抗弯刚度[2],每种取10个试样的平均值。按照GB/T 3923—1983方法,在电子织物强力试验仪上测定织物的断裂强力和断裂伸长,每种试样取10个试样的平均值；用电子天平测试试样蓬松柔软处理前后的质量,计算减量率；用YG461E电脑式透气性测试仪测试织物的透气量,取10个试样的平均值,试样两侧压差为127.4 Pa(13 mm H2O)；采用织物厚度仪测试织物的厚度；采用JSM-6460LV扫描电镜观察蓬松柔软处理前后交织物经纬纱的表面微观形态。

2 结果与讨论

2.1 正交试验方案及数据处理

利用正交试验分析的方法安排试验方案。确定柔软剂质量浓度在7～15 g/L变化,蓬松片质量分数在3%～7%变化。因此,其编码公式可写为

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

(1)

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

(2)

由式(1)、(2)可知,当S=15、11、7时,x1=1、0、-1；同理,当P=7、5、3时,x2=1、0、-1。结果见表1。

表1 因素水平编码表

表2 正交试验方案和数据处理

由表2可得回归方程:

y=0.325+0.049x1-0.208x2+

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

2/3)]+0.012x1x2

(3)

对回归方程作方差分析,如表3所示。

表3 方差分析表

查F分布表,Fα=0.01(5,3)=28.24,则F=33.72>Fα=0.01(5,3)=28.24,说明回归方程在α=0.01水平上显著。

对式(3)整理得

y=0.049x1+0.036x12-0.208x2+

0.117x22+0.012x1x2+0.223

(4)

对上式求极值,令x1和x2的偏导数为零,得

0.072x1+0.012x2=-0.049

0.012x1+0.234x2= 0.208

解得x1=-0.836,x2=0.931,符合x1、x2在(-1,1)的取值范围,将x1、x2代入编码公式,解得S=7.656 g/L,P=6.862%,为本次试验的最佳工艺方案。

由正交试验可得柔软剂的质量浓度为7.656 g/L,蓬松片的质量分数为6.862%时,大麻/彩棉交织物的抗弯刚度最小。

2.2 柔软处理前后交织物性能测试的分析

测试结果表明,经过蓬松柔软处理的交织物性能有了比较明显的改变,如表4所示。处理过程中,大麻纤维表面的羟基与柔软剂的反应基团相互作用,在纤维表面形成牢固的吸附,从而在交织物表面形成一层极薄的膜,使纤维之间的摩擦系数降低,经纬纱之间的摩擦阻力也得到改善[3-4]；蓬松片处理又使织物的表面能降低,纱线变得容易舒展,使织物产生蓬松和丰满柔软的手感。因此,交织物经纬向的硬挺度均明显下降,在对织物进行5次水洗后,硬挺度与水洗前相差不大,略有回升。说明织物表面的膜在水洗过程中受到一定的磨损,但柔软处理的耐水洗效果尚佳。

表4 主要性能测定结果

蓬松柔软处理后织物整体断裂强力与织物重量都有所下降,断裂伸长率增加,这是因为柔软剂和蓬松片与织物相互作用,使纱线受到损伤,削弱了大麻与彩棉纤维内部氢键之间的作用,纤维素大分子部分裂解,聚合度降低,断裂强力下降,但是经纬向的强降率都在7%以内,因而并不影响织物的性能。同时,断裂伸长率有所增加,织物的延伸性变大,弹性得到改善。而织物表现出的减量证明硬挺度下降,硬挺度下降至50.85%,手感变得非常柔软。

空气通过织物的途径是纤维间空隙与纱线间缝隙,缝隙越小,途径越曲折复杂,则对空气的阻力越大,但是纤维间空隙较小,空隙不贯通,黏滞阻力较大,可忽略不计。所以,总阻力与布孔的大小、毛羽的多少和织物的厚度有关。织物的厚度经过处理后由原来的0.33 mm增加到0.41 mm,这是因为蓬松柔软处理使纱线表面覆盖了一层毛羽,经过5次洗涤,织物厚度也没有明显变化。但是织物的透气量与回潮率都因受到影响而降低。因为阳离子柔软剂带有正电荷,所以在纤维表面上形成了亲油性模而具有憎水的作用,而织物表面的毛羽也增大了空气通过的阻力。

2.3 交织物表面形态结构观察

图1为未处理交织物经纬纱的电镜照片。可以看出,表观直径在10 μm的大麻纤维表面含有大量胶质等非纤维素物质,这些胶质存在于由葡萄糖基通过氧桥连接成的链状大分子平行排列结构聚合成的分子团系统和有空隙的纤维素骨架之中[5],使纤维表面非常粗糙,纬纱为彩棉,纤维的表面比较光滑,但是表面散布着一些微小的颗粒。

图1 未处理交织物的SEM照片

图2(a)为蓬松柔软处理后的经纱电镜照片,可以看到,纤维表面的胶质得以去除,纤维束比较清晰,纤维之间的分离度明显改善,纵向纤维表面光滑,但是,纱线在柔软处理的过程中也受到了轻微的损伤,束纤维表面有一些单纤维脱离出来并散布在纱线表面,织物的毛羽会有所增加,这会使纱线的强力受到一定影响。纬纱表面的小颗粒在柔软处理后已经基本消失,纤维表面平滑。由此可见,经蓬松柔软处理后的交织物经纬纱表面的光滑性都比未处理过的织物明显提高。

图2 蓬松柔软处理后交织物的SEM照片

3 结 论

通过二次回归正交试验确立了该蓬松柔软处理的回归方程为:y=0.049x1+0.036x12-0.208x2+0.117x22+0.012x1x2+0.223。通过对处理前后交织物的断裂强力、断裂伸长以及手感进行对比分析讨论,利用扫描电镜观察交织物经纬纱的表观形态,最后得出最佳整理工艺为柔软剂的质量浓度为7.656 g/L,蓬松片的质量分数为6.862%。

大麻/彩棉交织物经过蓬松柔软处理,可以有效降低其刚度、硬挺度(下降至50.85%),增加织物蓬松柔软的效果,提高织物穿着的舒适性。并且具有较好的耐水洗性。

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