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1、纺织学报第2 4 卷第4 期3 0 9 【2 9 】 纤维素纤维湿态强度的概念及影响因素研究 张华施楣梧朱鸣英沈淦清 ( 总后军需装备研究所，北京，1 0 0 0 8 8 ) ( 浙江新建纺织有限公司) ( 北京服装学院) 搞囊：提出纤维动态湿强的概念，指出现有纤维湿强度概念和测试方法难以预测再生纤维京纤维在染整加工中的降强程度。再 生纤维素纤维的湿态降强以染整加工最为严重，p I 值是最敏感的影响因素。 关t 词：纤维索纤维L v o c e I l 纤维湿杰强度影响因素研究 中圉法分类号：鹊1 叭9 2 39文献标识码：A 棉纤维、L v o c e l l 纤维、粘胶短纤维和粘胶长丝织
2、物对比，研究了不同热湿处理条件下的降强程度，由 此分析了纤维素纤维湿态降强的影响因素，认为现 有的纤维湿态强度概念及测试方法不能反映纤维抵 御湿态加工降强的能力，提出了纤维动态湿强的 概念。 1 实验部分 1 1 实验材料和样品制备 以3 4 5 d t 1 “f 涤纶低弹网络丝为经纱、分别 以4 种纯纺纤维素纤维纱线为纬纱，用喷气织机织 成4 种平纹织物，其基本参数列于表l 。用H R - 4 B 型小容量高温高压溢流染色试验机对4 种织物试样 进行热湿处理，对染整加工中常见的温度、p H 值、处 理时间、染机内织物长度、液景这5 个因素按 L 1 6 ( 4 5 ) 进行4 水平正交试验，
3、共计1 6 个试验方案 如表2 所示。其中织物长度和液量两个因素共同反 映了染浴浴比和织物循环次数，即反映织物所受机 械作用的强弱。同一个试验方案下，4 种试样分别 沿纬向裁成宽1 5c m 的布条，先沿经向拼缝成约6 0 c m 宽的布条、再据每个试验方案所设计的织物长度 从布边处连接裁成约6 0c m 宽的陪试织物。整个试 样的边部经过包缝防止散边。热湿处理的升温和降 温速率为3 I I l i n ，漂洗时间为1 0 l i n ，脱水时间为 2 五n 。 衰l 试样基本参数 ：； 纬纱的纤维品种和规格 纬纱规格麓篙 1 了百蕊：五瓦i i 忑砸砑r 面X i 1 i F 一 2 #l6
4、 5 d k x ，3 8m m 粘胶短纤维2 92 l e x1 9 8 3 #3 ”细绒棉 2 78 l e x1 9 8 4 #粘胶长丝1 3 2 d k “3 0 f2 7 2 L 2 测试方法和指标 用H o u n sF i d d 强力仪按G B T3 9 2 3 规定的条样 法检测试样的纬向强度。假设该强力值完全由5 c m 宽样条中的纬纱提供，据试样在该状态下的纬密 寰2 试验方案 和纬纱细度，将纬向样条的强力值折算为纬纱的折 算强度( N ，t e x ) 。热湿处理后织物纬密约为坯布的 1 1 0 9 倍，因织物密度不高、热湿处理温度相近，各 品种、各种条件下的织物经向收
5、缩程度均较接近。 文中述及的强度指标定义如下：原始强度n ；坯布 原始状态的纬纱折算强度( N t e x ) ；初始湿强度r ： 经热湿处理的织物脱水后立即检测计算得到的纬纱 折算强度( N ，t “) 。干燥强度咒：经热湿处理后的织 物干燥后再检测得到的纬纱折算强度( N ，t e x ) ；回复 湿强度L ：经热湿处理后的织物干燥后，再在p H 为 7 的常温水中浸润2 4h 后脱水检测得到的纬纱折算 强度( N ，l e x ) ；静态湿强度L ：未经热湿处理的坯布 直接在常温下用水浸泡”h 后湿态检测得到的折 算强度( N ，t e x ) 。 2 结果与讨论 2 。l 检测结果及误
6、差分析 4 种试样在各种热湿条件下处理后得到的各种 折算强度列于表3 ；图l 一图4 所示为4 种试样分别 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第2 4 卷第4 期 在各种热湿条件下的r 、咒与只值变化情况。参 照G B T1 3 7 5 8 和G B T1 4 4 6 3 的测试方法，L v o c e u 纱、牯胶短纤纱、棉纱、粘胶长丝的相对湿强度分别 为7 7 7 、4 1 2 、1 0 4 5 、4 7 7 。 表3 数据的可能误差源于
7、：1 ) 热湿处理条件参 数的设置精度、制样精度和强力测量精度；2 ) 指标计 算中所引用的假设的合理性。显然前者可以满足一 般研究的精度要求；后者忽略了经纬交织引起的张 力均衡作用，但可以比较准确地反映同一试样在各 种不同热湿加工条件下的纤维和纱线降强程度；对 不同试样的降强差异比较，也有一定的可信度。 上述指标的计算是以纱线强度为基础的，因此 与纤维强度和纱线结构有关。所以，表3 所列数据 中，虽然棉纤维干强通常高于粘胶纤维，但因棉纤维 的长度短、棉纱纱线结构不如粘胶短纤纱规则，故棉 纱的折算强度低于粘胶短纤纱。 裹3 各种试验条件下4 种纤维所制成纬纱的折算强度( N n e x 鼍0
8、2 2 302 I 晕o2 0 和t 。 静1 8 霉0 1 7 0 1 6 o24 6 试鏊撮1 2 1 4 1 61 8 圈lL v 0 。e l I 纱的折算强度 o24 6 试鑫方粢1 2 1 41 61 8 田2 枯胶短纤纱的折算强度 o24 6 试鑫方警住H 1 8 圈3 棉纱的折算强度 2 2 热湿处理条件与降强程度的关系分析 忽略交互作用，对4 种纤维品种按正交试验得 到的初始湿强度n 的所作的方差分析如表4 所示， U 24 6E t q1 21 4 I b1 5 试验方案 田4 粘胶长丝的折算强度 表中所列数值均为各种强度值的离差平方和。可以 看出，纤维素纤维在热湿处理中，
9、各种因素对L 的 影响程度是有差异的。对L y o c e u 纤维而言，p H 值 O 8 6 4 2 0 g 6 4 2 O 8 一一HS主)|、_日疆 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第2 4 卷第4 期 的影响最为显著、温度次之、时间和机械作用的影响 相对较小，它们之间的离差平方和差异分别达到一 个数量级；对粘胶短纤维和粘胶长丝而言，也有类似 的结论，但影响程度相对接近。对棉纤维而言，虽然 p H 值仍是最敏感的影响因素，但5 个因
10、素的离差平 方和均在同一数量级。 寰4 方差分析 但是，4 种纤维对热湿处理条件及其搭配关系 的敏感性还有细微的差异。由图1 图4 可知，粘 胶长丝和粘胶短纤纱在试验所涉及的各种热湿条件 下，r ，、r ：、L 各值的变化并不大、曲线的波动相对 比较平稳，只在高p H 值端显示为比较显著的降强； 而L y o c e l l 纱、棉纱的每条曲线除了在高P H 值端降 强明显外，在不同试验方案下呈现为大幅度的强力 波动。棉纱在热湿条件下的n 高于咒、且高p H 端 降强尚不明显，故不会导致工程问题；而L Y o c e l l 纱 的热湿加工条件的少量差异可导致降强程度的大幅 度变化，所以要求更
11、加精心地选择工艺条件，以尽量 避免染整加工中的L v o c e l l 纤维降强。 2 3 初始湿强度L 、干燥强度L 和回复湿强度 扎的关系分析 3 种再生纤维素纤维经各种热湿处理后得到的 r 、疋和L 均表现出r 最小、B 有所上升、t 最 大的规律。显然这是因为纤维刚刚经过热湿处理的 时候，纤维的径向膨胀最显著、纤维素大分子间的侧 向结合力最小、热湿处理造成的结构性损伤尚无机 会得到恢复，所以n 总是最小( 如果能够检测到热 湿处理完毕且未出染机时的湿态强度，则更小) ；经 过干燥，纤维素大分子间的次价力增大、聚集态结构 改善，故孔比n 明显增大；纤维再次由常温水湿 润，因无高温、酸碱
12、、外力等的作用，轴向几乎无大分 子降解、径向膨胀程度也较低，故L 比一高。由 此可见，纤维素纤维在染整加工中的损伤降强是最 严重的，而做成服装后的洗涤损伤降强相对较小。 而棉纤维由于分子量过高，湿润后的次价力下 降有利于大分子的受力均匀性，故L 大于咒；染机 内进行的热湿处理对棉纤维结构的伤害甚于常温中 性水浸泡2 4h ，所以经过干燥再用常温中性水湿润 的棉纤维有更高的强度，即L 通常更高。由此可 见，棉织物的染整降强低于再生纤维素纤维织物的 染整降强；洗涤降强低于染整降强。 2 4 纤维湿态强度的概念剖析 我国现行纤维标准中有两项国家标准涉及到纤 维的湿态强度。G B ，T1 3 7 5
13、8 规定粘胶长丝须考核其 湿态断裂强度和断裂伸长率指标，G B T1 4 4 6 3 规定 粘胶短纤维须考核其湿态断裂强力和断裂伸长率。 上述两个标准所定义的纤维湿态强度对评价纤维的 结构与性能是有意义的。但是如果直接用此类指标 来预测纤维在染整加工和成衣洗涤时抵御湿态降强 的能力，依据尚不充分。也正因为在这些概念上的 混乱，就出现了L v o c e l l 纤维有接近涤纶的高干强、 有8 5 左右的相对湿强度，而在染整加工中出现显 著降强，使其成品强度往往不如相同混比下的棉 织物。 为了便于剖析纤维湿态强度的概念及其差别， 按G B ，T1 3 7 5 8 和G B ，T1 “6 3 的定
14、义，仅经过常温水 短时浸泡得到的纤维湿态强度定义为纤维静态湿 强；而模拟染整加工条件，经较高温度、较长时间、在 某一酸碱度下经机械作用后得到的纤维湿态强度定 义为纤维动态湿强。虽然尚未制订出纤维动态湿强 指标的具体检测条件和方法，但从纺织材料科学的 概念和对工程应用的指导作用来看，显然比纤维静 态湿强更有意义。 3 结论 1 现有的纤维湿强度概念和测试方法难以判 断再生纤维素纤维在染整加工和成衣洗涤时的降强 程度，建立纤维动态湿强的概念具有科学意义和应 用价值。 2 L v o c e l l 纤维有接近涤纶的干态强力，按常规 湿强度概念其相对湿强度达8 5 ，但染整降强显 著，即L y o
15、c e u 纤维动态湿强并不高，在热湿加工和 湿态使用时的湿态强度低于棉纤维，且对p H 值等 因素很敏感。为尽量避免染整加工中的纤维降强， 必须精心优选染整工艺。 3 纤维素纤维的湿态降强以染整加工最为严 重，成衣洗涤的损伤相对较小。棉织物的染整降强 低于再生纤维素纤维织物的染整降强。 参考文献 l姚穆主编纺织材料学( 第二版) 北京：纺织工业出版社 1 9 9 02 4 6 2 4 9 2 王牲等眦d 纤维强伸性能分析棉纺织技术，1 9 9 8 ( 1 0 ) ：2 3 2 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark