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長絲織物水洗免燙技術(shù)研究


來源:錦橋紡織網(wǎng)     發(fā)布時間:2003-3-18 14:32:50  

  摘 要:通過毛滌長絲復(fù)合包纏紗技術(shù)、電暈放電等離子體處理技術(shù)和聚酯熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維混入加工技術(shù)的研究,探討了毛滌長短復(fù)合紗的包纏加工方法及產(chǎn)品性能,研究了電暈放電對毛纖維表面及結(jié)構(gòu)、紗線強力、織物彈性、防縮等性能的影響,通過熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維的研制和混紡,分析了織物機洗免燙性能的變化。提出了毛滌混紡水洗免燙的綜合工藝加工方法。

  關(guān)鍵詞:滌綸長絲;毛混紡織物;復(fù)合紗;電暈放電;粘結(jié)纖維;洗可穿

  1 概述

  毛纖維的鱗片結(jié)構(gòu)、正偏皮質(zhì)分布和二硫鍵的存在賦予毛織物手感細膩活絡(luò)、回彈性好、光澤柔和的特點,但毛纖維的縮絨性和力學(xué)性能同時也造成毛織物不可機洗、尺寸不穩(wěn)定、強度低等缺陷。采用傳統(tǒng)工藝路線加工的毛滌短纖混紡織物雖對此有所改善,但短纖混紡紗線條干均勻度差、可紡支數(shù)低、織物不夠整潔勻凈,易起毛起球,在較高含毛率下未能體現(xiàn)毛型感和舒適性,且抗皺保型性差,不能水洗,洗滌后需熨燙,因此難以滿足軍服面料的使用要求。

  在美國、日本及西歐等發(fā)達國家的長絲仿毛產(chǎn)品已取得了令人矚目的進展,我國近年在長絲仿毛技術(shù)上也有重大突破。最新開發(fā)的羊毛與滌綸長絲復(fù)合的精紡面料更加體現(xiàn)了羊毛和滌綸的長處,具有低成本高檔次的特點,同時技術(shù)含量高。通過特殊的紡紗技術(shù),可使用毛量降低,產(chǎn)品毛型感強,服用性能好,穿著舒適,可用洗衣機洗滌,是毛滌織物的發(fā)展方向。

  針對目前部隊毛料服裝存在的起毛起球嚴重、抗皺保形性差、干洗熨燙麻煩等問題,在保持產(chǎn)品風(fēng)格、降低成本的基礎(chǔ)上,提高產(chǎn)品的抗皺保形性、抗起毛起球性能,賦予機可洗、洗可穿的性能,我們著重研究了羊毛與長絲復(fù)合紡紗技術(shù)、電暈放電處理技術(shù)和復(fù)合纖維熱熔粘結(jié)技術(shù)。

  2 毛滌長短復(fù)合成紗技術(shù)的研究

  采用羊毛短纖與特種變形滌綸長絲復(fù)合制成復(fù)合紗,使長絲在紗線中起到骨架、支撐和捆綁作用,而羊毛在紗線表面,使得織物毛型感強,同時具有良好的抗皺保型性,是水洗免燙的關(guān)鍵之一。

  在復(fù)合紗中,紗線的力學(xué)性能是非常重要的一個指標,這是因為紗線的初始模量直接影響著織物的折痕恢復(fù)性,而折痕恢復(fù)性能又對織物的抗皺免燙性有影響。常規(guī)包纏紗主要有兩種類型:一是毛單紗與滌綸長絲的包纏,又有紗包絲和絲包紗之分;二是毛粗紗與滌綸長絲的包纏,又有絲包須條、交纏復(fù)合、二重包纏之分。

  從中可以看出,在零超喂下,斷裂強力和伸長的排列次序為:毛滌短纖混紡紗、毛滌長絲并捻紗、毛滌長絲包芯紗、毛滌二重包纏復(fù)合紗、毛滌交纏復(fù)合紗、毛滌交纏紗,但隨著超喂的增加,交纏復(fù)合紗和二重包纏復(fù)合紗的性能有了明顯改善,并優(yōu)于并捻紗。

  表1 紗線基本參數(shù)表

紗線種類 成紗細度旦 含毛量% 捻度捻/米 超喂%
毛滌短纖混紡紗 300 70 900 0
毛滌長絲并捻紗 287.5 70 900 0
毛滌長絲包芯紗 300 75 900 0
毛滌長絲包纏紗 287.5 70 900 0
毛滌包纏復(fù)合紗 287.5 70 900 0 3 8
二重包纏復(fù)合紗 287.5 70 900 0 3 8


  表2 各種紗線物理指標測試數(shù)據(jù)

測試內(nèi)容
混紡A
并捻B
包芯C
包纏D
交纏復(fù)合
二重包纏
0%E
3%F
8%G
0%H
3%I
8%J
斷強,N
6.168
5.514
5.476
4.761
5.380
5.476
5.689
5.873
5.626
5.425
單強,g/d
2.10
1.88
1.86
1.69
1.91
1.94
2.01
2.00
1.91
1.85
斷裂伸長,%
26.60
23.05
21.60
22.48
22.74
23.42
25.01
24.02
23.12
23.78
模量
4.368
4.396
3.948
3.905
4.405
3.320
2.550
4.490
4.120
2.808
斷裂功,J
0.2012
0.1802
0.1692
0.1485
0.1784
0.1806
0.1908
0.1923
0.1872
0.1796


   從大量試驗發(fā)現(xiàn),包纏紗的蓬松度比并捻紗好,同時包纏紗的羊毛覆蓋率也比并捻紗好。包芯紗羊毛覆蓋率可達55-60%,毛滌包纏紗可達60-65%,包纏復(fù)合紗織物后整理后,羊毛覆蓋率可達60%,這樣可用較少的羊毛得到毛型感較強的織物。

  我們在此基礎(chǔ)上研制了毛滌交纏復(fù)合設(shè)備,吸收了平行紡紗、賽絡(luò)紡、包芯紗、差捻紗等方法的優(yōu)點,并采用了靜電開纖等先進手段。毛條在特制的紡紗設(shè)備上牽伸并直接包覆鑲嵌于蓬松的滌絲骨架上,并在同一機臺上用另一根細旦滌綸長絲包纏捆扎毛纖維及其滌綸骨架,使所制成的毛滌復(fù)合紗具有毛纖維表面覆蓋率高、強度高、保型性好、條干均勻、毛羽少、不起毛起球等優(yōu)點。從成紗工藝來看,先是包纏成紗后加捻補充成紗。從圖2、3的毛滌復(fù)合紗的電鏡照片中,可以清楚地看出紗線的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

  表4是各種毛滌長絲復(fù)合紗織物的物理性能測試表,從中可以看出,織物斷裂強力和斷裂伸長率,以包纏復(fù)合紗最佳;織物的折痕恢復(fù)性能(急彈和緩彈)都以毛滌包纏復(fù)合紗為好,說明此類織物具有良好的保形性;織物抗起毛起球性能也是如此;從縮水率上看,復(fù)合包纏紗織物的最小。這些都說明毛滌長短復(fù)合包纏紗織物能夠滿足水洗免燙的要求。

  3 電暈放電等離子體處理技術(shù)的研究

  紡織工業(yè)上應(yīng)用較多的等離子體主要有電暈放電和輝光放電,它們都屬于低溫等離子體。由于電暈放電可在空氣中常壓下進行操作,設(shè)備也相對簡單一些,所以電暈放電在聚合物表面改性方面的應(yīng)用越來越廣。

  電暈放電所產(chǎn)生的光輻射、中性分子流和離子流中的絕大多數(shù)粒子能量均高于聚合物的結(jié)合能,這樣作用于聚合物表面會引起內(nèi)部各種化學(xué)鍵發(fā)生斷裂或重新結(jié)合,表現(xiàn)在大分子的降解、材料表面和外來氣體、單體發(fā)生反應(yīng)。

  表3 各種毛滌長絲復(fù)合紗織物的物理性能測試結(jié)果

品 種
毛滌短纖凡立丁
毛滌短纖馬褲呢
并捻嗶嘰
包纏嗶嘰
包芯嗶嘰
復(fù)合包纏嗶嘰
密度根/10cm
經(jīng)向
226
523
323
300
307
316
緯向
192
213
252
255
248
262
質(zhì)量,g/㎡
171.1
469.5
251.6
195.4
219.0
202.4
折痕恢復(fù)性,度
急彈
208
296
240
292
317
306
緩彈
297
318
280
312
321
326
斷裂強度N
經(jīng)向
711
1817
957
631
639.6
801.6
緯向
558
1340
1443
1110
1224.4
1282
縮水率 %
經(jīng)向
-0.26
-1.99
-0.77
-1.40
-1.39
-1.06
緯向
-0.27
-1.34
-0.28
-0.27
-0.33
-0.19
起毛起球,級
4-5
4
4
2-3
4
4


  由于羊毛纖維表面排列著一層結(jié)構(gòu)緊密、定向的鱗片層,使得羊毛具有與其他纖維不同的性能,如定向摩擦效應(yīng)、耐腐蝕性、表面疏水性等,并影響紡織染整加工及使用,如羊毛的防縮性、染色性等。

  羊毛經(jīng)過電暈放電處理后,從纖維表面來講,導(dǎo)致了羊毛鱗片層的形態(tài)改變。圖4是各種羊毛的掃描電子顯微鏡照片。從圖中可以看出,未經(jīng)電暈放電處理的

  羊毛纖維表面鱗片完整光滑,排列緊密。而我們適當條件電暈放電一次處理后的羊毛纖維鱗片尖端已被破壞、鈍化;經(jīng)過兩次處理后,則發(fā)現(xiàn)羊毛鱗片幾乎完全脫落,表面變得凹凸不平。

  鱗片層的去除有利于羊毛織物的氈縮性的降低,降低了定向摩擦效應(yīng)。表5是電暈處理前后的羊毛纖維表面摩擦系數(shù)的變化,從表中可以看出,經(jīng)電暈處理后雖然正逆摩擦系數(shù)均有提高,但(μ2-μ1)/μ1即定向摩擦效應(yīng)(DFE)卻降低了,這表明盡管表面粗糙程度提高,但大大降低了因鱗片層造成的定向摩擦效應(yīng),從而可以改善毛織物的防氈縮性,這一點可從表5得到證實。從表5可以看出,對于純毛凡立丁織物,電暈處理后其縮水率有較大的下降,而對于毛滌織物由于羊毛含量不是很高,縮水率變化不很明顯,但仍有一定效果。

  表4 電暈放電處理前后羊毛織物表面摩擦系數(shù)的變化

處理方式 μ1 μ2 μ2-μ1 (μ2-μ1)/μ1
未處理 0.158 0.348 0.190 1.202
電暈處理 0.314 0.528 0.214 0.682


注:μ1為順向摩擦系數(shù);μ2為逆向摩擦系數(shù)。

  表5 電暈放電處理前后織物縮水率的變化;

織物種類 純毛凡立丁 毛滌凡立丁 毛滌嗶嘰 毛滌馬褲呢
原樣 電暈 原樣 電暈 原樣 電暈 原樣 電暈
縮水% 經(jīng)向 -1.8 -1.3 -0.5 -0.4 -0.7 -0.6 -0.6 -0.4
緯向 5.1 2.1 0.8 0.6 -0.4 -0.3 -0.5 -0.2


  通過X-光電子能譜(XPS)分析可以發(fā)現(xiàn)電暈放電后纖維表面元素含量變化,從表7可以看出,主要是氧含量有很大的提高,O1S/C1S的比例由原來的15%增加到28.9%。主要是電暈放電后羊毛表面結(jié)合了空氣中的氧從而發(fā)生氧化而致,一方面增加了纖維表面的極性,提高了羊毛對酸性染料的吸附,可以提高得色量;另一方面,部分二硫鍵的斷裂氧化,大大降低了羊毛鱗片胱氨酸二硫鍵的密度,染色時可以降低染料的滲透阻力,有利于染料的擴散,提高了上染速率。經(jīng)適當電暈處理前后毛織物用中性染料染色的上染速率曲線,我們發(fā)現(xiàn),一定條件下處理的毛滌織物,在6g/l的中性染料浴中上染的深度與未處理織物在8g/l染浴染色深度相同

  表6 電暈放電處理后純毛織物表面化學(xué)元素變化

處理情況 表面化學(xué)組成,%
C1S O1S N1S S2P O1S/C1S
未處理 81.07 12.16 5.11 1.66 15.0
處理后 73.43 21.25 3.97 1.35 28.9

  我們通過對堿溶度、吸酸值、回潮率及染色飽和值變化的研究發(fā)現(xiàn),電暈放電處理只是改變了羊毛纖維表面很淺的鱗片層,表層的部分二硫鍵發(fā)生氧化斷裂,增加了羊毛纖維的粗糙度,提高了毛纖維的抱合力,對羊毛內(nèi)在的本質(zhì)特性沒有改變,所以電暈放電處理后羊毛的強力不會下降,反而略有增加;起毛起球性能提高;織物的彈性卻略有下降,不很明顯,由于羊毛彈性好與二硫鍵的交聯(lián)有關(guān)。這些可以從表7中看出。

  表7 電暈放電對織物的物理性能影響

織物種類 純毛凡立丁 長絲復(fù)合毛滌嗶嘰
電暈處理 未處理 電暈處理 未處理
平均單紗強力 N 經(jīng)向 3.24 2.89 9.22 9.25
緯向 3.03 2.69 8.62 8.60
折皺回復(fù)角度 急彈 263 278 289 291
緩彈 296 311 308 317
起毛起球,級 4-5 4 4-5 4


  總之,利用電暈放電的等離子體處理可以改善羊毛纖維表面的鱗片結(jié)構(gòu),使鱗片鈍化或尖端脫落,減少定向摩擦效應(yīng),從而改善純毛和毛滌織物的氈縮性,有利于水洗免燙;同時電暈放電處理可以改善羊毛的染色性能,提高染色速率。電暈放電處理由于增強了羊毛纖維表面的粗糙度,提高了抱合性,能提高羊毛的紗線強力,但會使彈性恢復(fù)性能略有下降。

  4 熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維在毛滌織物中應(yīng)用研究

  熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維最先應(yīng)用于非織造布,由于具有與其他纖維穩(wěn)固粘結(jié)的能力,因此近年來逐步應(yīng)用于織物粘合中。均一組分和雙組分熱熔纖維均可用于粘結(jié),但均一組分熱熔纖維在用于毛滌織物時容易造成板結(jié),影響手感。雙組分復(fù)合纖維中,熔點低的組分作為粘結(jié)部分,熔點高的組分作為載體部分,這樣可應(yīng)用于毛滌混紡織物中。

  4.1 熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES的性能

  由于常規(guī)ES纖維或PET/PE纖維的染色性能較差,所以我們研制了PET/COPET復(fù)合纖維,即低熔點聚醚共聚酯與聚酯復(fù)合紡絲制得的熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES。從CPES熱熔粘結(jié)纖維的熱分析曲線,從中可以知道,CPES的皮層熔點很低,只有127℃,芯層熔點為220℃。在熱定型時應(yīng)注意此點。

  通過顯微鏡觀察可以發(fā)現(xiàn),將CPES進行干熱處理,處理條件低于135℃、40s時,纖維不會熔融,與未處理的一樣;135℃、40s處理后,纖維皮層開始熔化;在140℃處理60s時,纖維皮層完全熔化,并開始流動。濕態(tài)處理時,低于135℃時,纖維不會熔化;135℃處理時,皮層開始熔化,140℃處理時,皮層完全熔化,橫截面無法分辯每根纖維的皮層,而縱向皮層產(chǎn)生流動。

  由于CPES纖維引入了醚鍵,改變了原來PET的化學(xué)結(jié)構(gòu)及超分子結(jié)構(gòu)和PET的結(jié)構(gòu)規(guī)整性,使無定型區(qū)域增大并疏松,從而降低了染色溫度,提高了纖維的上染率,用分散染料常壓即可染深色。   

4.2 熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES在毛滌織物中的應(yīng)用

  將CPES短纖與羊毛混紡成紗,再與原液染色滌綸特種變形長絲進行交纏復(fù)合加工成復(fù)合紗,制成含CPES的毛滌嗶嘰織物A,其組成毛/CPES/滌為42.5:7.5:50。另制成一種不含CPES的毛滌長絲嗶嘰B,規(guī)格與嗶嘰A相同,其組成毛/滌為50:50。

  以織物的褶裥保持性、折痕恢復(fù)性和起毛起球性來評價兩種毛滌織物的機可性服用性能。

  織物經(jīng)過熱定型、壓燙后,已形成褶裥,按GB8629-88所規(guī)定的方法進行褶裥保持性試驗。經(jīng)評價可以認織物A的褶裥保持性好,織物B則一般。這可以通過纖維之間的微觀形態(tài)變化來解釋。圖8-1是織物A未經(jīng)處理的電鏡照片,可以看出纖維之間未有粘結(jié)現(xiàn)象;圖8-2是織物A經(jīng)壓燙后的電鏡照片,可以明顯看出CPES纖維表層已經(jīng)熔融,并與相接觸的纖維發(fā)生了粘結(jié)。對于織物A而言,在壓燙褶裥時,除了滌綸、CPES纖維芯層的定型和羊毛在外力作用下彎曲定型外,CPES皮層的熔融也對褶裥起關(guān)鍵的作用。由于CPES皮層的熔融流動和粘結(jié),使得粘結(jié)纖維與周圍的滌綸、羊毛纖維膠合在一起,而自由移動受阻,形成了牢固的褶裥。這樣即使在洗滌時,盡管羊毛在潤濕時溶脹有降低彎曲和褶裥保形性的趨勢,但粘結(jié)點的限制使其無法恢復(fù),從而具有良好的褶裥保形性??椢顱正是沒有這種粘結(jié)點的存在,所以褶裥保形性在洗滌后明顯降低。

  表8是兩種織物的干濕彈性恢復(fù)性能測試結(jié)果。從中可以看出,織物A和B在經(jīng)過染色、定型和壓燙后干、濕折痕恢復(fù)性能差異很小。這與采用的毛滌綸長絲包纏復(fù)合中長絲的彈性較好有關(guān)。兩種織物都存在干態(tài)彈性比濕態(tài)好,這與羊毛與水之間的化學(xué)結(jié)合有關(guān)。


  表8 織物干濕折痕恢復(fù)性能試驗結(jié)果

試樣 處理條件 干折痕恢復(fù)角(度)緩彈 濕折痕恢復(fù)角(度)緩彈
織物A 未處理 248.9 207.8
經(jīng)染色、熱定型、壓燙后 303.9 288.5
織物B 經(jīng)染色、熱定型、壓燙后 303.5 286.9


  總之,將聚醚酯共聚和聚酯兩組分熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES應(yīng)用于毛滌混紡織物,不僅可以正常染色,還能提高織物的水洗免燙性能,改善起毛起球性能。

  5 結(jié)束語

  毛滌織物水洗免燙性能是軍服的基本需求,也是職業(yè)服裝追求休閑化的需要。要實現(xiàn)此目的,除了常規(guī)性能外,要求毛滌織物具有良好的彈性和折痕恢復(fù)性能、防氈縮性、防起毛起球性能、褶裥保持性能等。

  采用毛滌長絲交纏復(fù)合紗制成的毛滌織物,由于滌綸長絲作芯層,毛纖維較多的覆蓋紗線表面,這樣可用較少的羊毛達到含毛高織物的效果。同時,織物彈性恢復(fù)性能較好,強力較高,具有一定的耐洗免燙性能。

  經(jīng)過電暈等離子體處理的毛滌織物,由于羊毛表面的鱗片鈍化或破壞,使得織物的紗線抱合力增加,強力提高,染色性改善,防氈縮性增強,縮水率降低,抗起毛起球性能提高。

  滌綸熱熔粘結(jié)纖維的混入,可以改善毛滌織物的抗起毛起球性能,提高水洗免燙性能和褶裥保持性能。

  這些技術(shù)可單獨使用,也可適當結(jié)合使用。利用毛滌長絲復(fù)合紗來提高織物的強力、彈性,通過電暈等離子體處理來改善水洗防氈縮性和抗起毛起球性能,結(jié)合熱熔粘結(jié)纖維的混入技術(shù)來增強褶裥保持性能和水洗免燙性能。(郝新敏 張建春)

 


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