奚 楊, 姜 鳳 琴

(大連工業(yè)大學 紡織輕工學院, 遼寧 大連 116034)

0 引 言

大麻/彩棉交織物采用了大麻為經(jīng)紗,彩棉為緯紗織造,使織物既有麻織物的挺括風格,優(yōu)異的吸濕排汗效果和防紫外線的功能,又有彩棉織物舒適柔軟的服用性能與柔和的天然色彩,涼爽透氣,抗菌防霉,是理想的夏季服裝面料。但是,大麻纖維結晶度高,纖維較硬,剛性大,使得大麻交織物也比較硬挺,影響了大麻/彩棉交織物的外觀與舒適性[1]。為此分別選用蓬松片與柔軟劑對大麻/彩棉交織物進行柔軟處理。蓬松片與柔軟劑都是陽離子型柔軟劑,由于陽離子型柔軟劑帶正電荷,對纖維有極高的親合力,容易被吸附,此時柔軟劑分子的親水基吸附在纖維素上,而憎水基向外側排列,纖維被長鏈脂肪烷基的膜所包覆,使纖維之間的摩擦系數(shù)下降。因此用陽離子型柔軟劑與蓬松片處理的纖維柔軟,光滑,同時表面也具有豐厚、蓬松的效果。

通過蓬松片與柔軟劑的處理,織物的剛度,硬挺度得到有效的降低,織物的厚度與蓬松性明顯改善,還可以獲得豐滿、滑糯、柔軟的手感。本文通過正交試驗分析的方法,探討最佳整理工藝。

1 試 驗

1.1 材 料

大麻/彩棉交織物規(guī)格:27.8 tex×18.2 tex×240 根/10cm×240 根/10cm。

整理劑:柔軟劑CWS-90(弱陽離子型)、陽離子型蓬松片(上海禮合實業(yè)有限公司)。

1.2 儀 器

LLY-01B電腦控制硬挺度儀,HH型恒溫水浴鍋,702-3型電熱鼓風干燥箱,EP213型電子天平,YG461E電腦式透氣性測試儀,織物厚度儀,JSM-6460LV型掃描電子顯微鏡。

1.3 方 案

1.3.1 蓬松柔軟整理

選用柔軟劑、蓬松片分別對織物進行整理。

工藝流程:大麻/彩棉交織物→柔軟劑處理→水洗→烘干→蓬松片處理→水洗→烘干。

處理工藝:柔軟劑質量濃度7、11、15 g/L,浴比1∶8,溫度50 ℃,時間40 min。蓬松片質量分數(shù)3%、5%、7%,浴比1∶20,溫度98 ℃,時間15 min。

1.3.2 測試及評定方法

按照ZBW04003287方法,在織物硬挺度儀上測定織物的抗彎長度,按照GB 4669—1995方法測得織物單位質量,根據(jù)B=9.8m×0.487l×3×10-5求得抗彎剛度[2],每種取10個試樣的平均值。按照GB/T 3923—1983方法,在電子織物強力試驗儀上測定織物的斷裂強力和斷裂伸長,每種試樣取10個試樣的平均值；用電子天平測試試樣蓬松柔軟處理前后的質量,計算減量率；用YG461E電腦式透氣性測試儀測試織物的透氣量,取10個試樣的平均值,試樣兩側壓差為127.4 Pa(13 mm H2O)；采用織物厚度儀測試織物的厚度；采用JSM-6460LV掃描電鏡觀察蓬松柔軟處理前后交織物經(jīng)緯紗的表面微觀形態(tài)。

2 結果與討論

2.1 正交試驗方案及數(shù)據(jù)處理

利用正交試驗分析的方法安排試驗方案。確定柔軟劑質量濃度在7～15 g/L變化,蓬松片質量分數(shù)在3%～7%變化。因此,其編碼公式可寫為

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

(1)

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

(2)

由式(1)、(2)可知,當S=15、11、7時,x1=1、0、-1；同理,當P=7、5、3時,x2=1、0、-1。結果見表1。

表1 因素水平編碼表

表2 正交試驗方案和數(shù)據(jù)處理

由表2可得回歸方程:

y=0.325+0.049x1-0.208x2+

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

2/3)]+0.012x1x2

(3)

對回歸方程作方差分析,如表3所示。

表3 方差分析表

查F分布表,Fα=0.01(5,3)=28.24,則F=33.72>Fα=0.01(5,3)=28.24,說明回歸方程在α=0.01水平上顯著。

對式(3)整理得

y=0.049x1+0.036x12-0.208x2+

0.117x22+0.012x1x2+0.223

(4)

對上式求極值,令x1和x2的偏導數(shù)為零,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)的取值范圍,將x1、x2代入編碼公式,解得S=7.656 g/L,P=6.862%,為本次試驗的最佳工藝方案。

由正交試驗可得柔軟劑的質量濃度為7.656 g/L,蓬松片的質量分數(shù)為6.862%時,大麻/彩棉交織物的抗彎剛度最小。

2.2 柔軟處理前后交織物性能測試的分析

測試結果表明,經(jīng)過蓬松柔軟處理的交織物性能有了比較明顯的改變,如表4所示。處理過程中,大麻纖維表面的羥基與柔軟劑的反應基團相互作用,在纖維表面形成牢固的吸附,從而在交織物表面形成一層極薄的膜,使纖維之間的摩擦系數(shù)降低,經(jīng)緯紗之間的摩擦阻力也得到改善[3-4]；蓬松片處理又使織物的表面能降低,紗線變得容易舒展,使織物產(chǎn)生蓬松和豐滿柔軟的手感。因此,交織物經(jīng)緯向的硬挺度均明顯下降,在對織物進行5次水洗后,硬挺度與水洗前相差不大,略有回升。說明織物表面的膜在水洗過程中受到一定的磨損,但柔軟處理的耐水洗效果尚佳。

表4 主要性能測定結果

蓬松柔軟處理后織物整體斷裂強力與織物重量都有所下降,斷裂伸長率增加,這是因為柔軟劑和蓬松片與織物相互作用,使紗線受到損傷,削弱了大麻與彩棉纖維內(nèi)部氫鍵之間的作用,纖維素大分子部分裂解,聚合度降低,斷裂強力下降,但是經(jīng)緯向的強降率都在7%以內(nèi),因而并不影響織物的性能。同時,斷裂伸長率有所增加,織物的延伸性變大,彈性得到改善。而織物表現(xiàn)出的減量證明硬挺度下降,硬挺度下降至50.85%,手感變得非常柔軟。

空氣通過織物的途徑是纖維間空隙與紗線間縫隙,縫隙越小,途徑越曲折復雜,則對空氣的阻力越大,但是纖維間空隙較小,空隙不貫通,黏滯阻力較大,可忽略不計。所以,總阻力與布孔的大小、毛羽的多少和織物的厚度有關。織物的厚度經(jīng)過處理后由原來的0.33 mm增加到0.41 mm,這是因為蓬松柔軟處理使紗線表面覆蓋了一層毛羽,經(jīng)過5次洗滌,織物厚度也沒有明顯變化。但是織物的透氣量與回潮率都因受到影響而降低。因為陽離子柔軟劑帶有正電荷,所以在纖維表面上形成了親油性模而具有憎水的作用,而織物表面的毛羽也增大了空氣通過的阻力。

2.3 交織物表面形態(tài)結構觀察

圖1為未處理交織物經(jīng)緯紗的電鏡照片?？梢钥闯?表觀直徑在10 μm的大麻纖維表面含有大量膠質等非纖維素物質,這些膠質存在于由葡萄糖基通過氧橋連接成的鏈狀大分子平行排列結構聚合成的分子團系統(tǒng)和有空隙的纖維素骨架之中[5],使纖維表面非常粗糙,緯紗為彩棉,纖維的表面比較光滑,但是表面散布著一些微小的顆粒。

圖1 未處理交織物的SEM照片

圖2(a)為蓬松柔軟處理后的經(jīng)紗電鏡照片,可以看到,纖維表面的膠質得以去除,纖維束比較清晰,纖維之間的分離度明顯改善,縱向纖維表面光滑,但是,紗線在柔軟處理的過程中也受到了輕微的損傷,束纖維表面有一些單纖維脫離出來并散布在紗線表面,織物的毛羽會有所增加,這會使紗線的強力受到一定影響。緯紗表面的小顆粒在柔軟處理后已經(jīng)基本消失,纖維表面平滑。由此可見,經(jīng)蓬松柔軟處理后的交織物經(jīng)緯紗表面的光滑性都比未處理過的織物明顯提高。

圖2 蓬松柔軟處理后交織物的SEM照片

3 結 論

通過二次回歸正交試驗確立了該蓬松柔軟處理的回歸方程為:y=0.049x1+0.036x12-0.208x2+0.117x22+0.012x1x2+0.223。通過對處理前后交織物的斷裂強力、斷裂伸長以及手感進行對比分析討論,利用掃描電鏡觀察交織物經(jīng)緯紗的表觀形態(tài),最后得出最佳整理工藝為柔軟劑的質量濃度為7.656 g/L,蓬松片的質量分數(shù)為6.862%。

大麻/彩棉交織物經(jīng)過蓬松柔軟處理,可以有效降低其剛度、硬挺度(下降至50.85%),增加織物蓬松柔軟的效果,提高織物穿著的舒適性。并且具有較好的耐水洗性。

[1] 黃翠蓉. 絲/麻交織物的抗皺柔軟整理[J]. 絲綢, 2002(6):18-19.

[2] 張萍. 紡織材料學[M]. 北京:中國輕工業(yè)出版社, 2008:19.

[3] 羅巨濤. 染整助劑及其應用[M]. 北京: 中國紡織出版社, 2001.

[4] 姜風琴,魏春艷,葉方. 大麻織物有機硅柔軟整理[J]. 大連輕工業(yè)學院學報, 2007, 26(4):373-374.

(JIANG Feng-qin, WEI Chun-yan, YE Fang. Pliable silicone finishing for the hemp fabric[J]. Journal of Dalian Institute of Light Industry, 2007, 26(4):373-374.)

[5] 張建春. 漢麻纖維的結構與性能[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2009:5.

[6] 俞春華,馮新星,賈長蘭,等. 高溫脫膠對大麻纖維成分與結構的影響[J]. 紡織學報, 2006, 27(10):80-83.