(论文)“陶氏”纤维织物的设计本科论文最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

“陶氏”纤维织物的设计 第 30 页 共 30 页1 绪论很久以前，弹力织物已经成为人们追求的对象，人们最早使用橡胶丝来赋予织物以弹性。随着科技的进步、人民生活水平的提高，目前，弹力织物已经渗透到纺织服装的各个领域，时装、运动服、休闲装等都在使用弹性面料。现在市场上主要的弹力面料大多是通过加入氨纶丝(SPANDEX)来达到其弹性。但氨纶丝相对比较“娇嫩”，不易保存、不能经受苛刻的整理条件，生产加工难度较大，由于其高弹力，在常规的后整理中易产生起皱、卷边等问题，工艺不当还会造成氨纶丝断裂、弹力下降、弹性严重损失等问题。由于氨纶纤维高弹力的特点，氨纶弹力织物大多都是高弹力织物，对皮肤具有压迫感，到现在，这些问题一直都没有得到很好的解决。随着20世纪90年代人们对环保思想的回归，并受返朴归真、回归大自然的潮流影响，人们对天然纤维特别是棉纺织品颇有喜爱。棉织物的手感舒适柔软、吸湿透气、自然环保、价格便宜等这些优点都促进了棉纺织品的发展，但是棉纺织品也存在明显的缺点，抗皱性差，所以棉织物一直不能成为高档的纺织品。近二十年来，棉织物的抗皱整理方法得到了很大的发展，但是经整理后的织物的强力下降，手感变差，还会释放一些对人体有害的化学物质。为解决这些问题，人们仍然在不断的研究、改进之中，而利用XLA新型纤维开发出舒适性低弹抗皱棉型面料，不失为解决以上问题的最佳方法之一。1.1 国内外研究现状1.1.1 弹性纤维的研究现状世界上最早应用在服装上的弹性纤维是橡胶丝，但橡胶丝有许多缺点，由于其回缩率较低，线密度有限，热稳定性差和使用寿命低，在纺织品上的应用不能令人满意。而氨纶作为一种高弹性纤维则克服了这些缺点，迅速代替橡胶丝并大大拓宽了在服装中弹性丝的使用范围【1】。1937年，德国的O.Baye及其同事最早在实验室制得氨纶，1962年由美国杜邦公司实现大规模的工业化生产，并命名为Lycra(莱卡)。在美国这种纤维称为Spandex，而在欧洲，称之为Elastance纤维，而且各个公司都有自己的命名，Lycra在世界市场上占有巨大的份额。继杜邦之后，德国拜耳、口本东丽、东洋纺、钟渊、帝人、韩国晓星等公司都相继推出各自的产品【2】。氨纶的纺丝方法有干纺、湿纺和熔融纺丝法等，干法纺丝技术是当前氨纶工业生产最为普遍的方法，占世界氨纶总产量的86%，典型代表是杜邦公司的纤维和拜尔公司纤维；湿纺法约占10%，其代表是口本富士纺公司的Fujibo纤维；熔融纺丝法于近年新兴起，约占3%，具有代表性的纤维品种是日清纺公司的、钟纺公司的Mobilon。我国氨纶生产起步于20世纪年80代末，起步晚但发展很快，2000年以来，在市场需求强劲和高利润的驱动下，我国氨纶产能迅速扩大，东洋纺、口清纺、杜邦、晓星、东国等技术都已在中国大陆开花结果，至2004年底年产量已将近20万吨，居世界第一位【3】。XLA纤维是美国DOW化学公司于2002年推出的一种新型弹性纤维，2002年6月，此纤维曾获得美国总统颁发的国家科技优异奖章。DOW公司已于2004年在西班牙Tarragona(塔拉戈纳)等地设立了XLA纤维生产装置，近年来开始进行市场推广和商业运作。XLA弹性纤维是一种独特的聚烯烃弹性纤维，采用熔融纺丝法生产，具有柔软的伸缩性以及良好的抗热抗化学性能，具有很大的加工处理优势和极好的耐用性。可广泛应用十色织布、牛仔布、针织品、内衣、泳装、运动休闲服、职业装等高性能服装。在国内外有部分公司在相继研究XLA相关产品，如美国的Tommy Hilfiger，Perry Ellis等，国内的山东鲁泰、江苏联发、浙江雅戈尔、香港邦达国际等，邦达国际的曾林泉，陈启宏，李勇明等人【4】、上海题桥纺织的董勤霞张永波等人【5】和烟台工程职业技术学院的张玲【6】对有关XLA纤维相关产品的染整做了一些研究，但除了陶氏化学纤维业务部提供了部分XLA纤维的技术资料以外均无其他机构、院校和企业专门对纤维性能、纱线、及其织物进行较为深入的分析研究的相关论文和报道。1.1.2 弹力包芯纱及弹力织物的研究状况弹力包芯纱及其织物主要用于制作具有一定弹性大小的服装，而弹力服装是当前国际服装市场上流行的一个主潮流，我国近几年也已日趋流行。因为弹力服装非但尺寸大小适应面广，且能保形而伸缩自如，紧贴皮肤的弹力针织服装还能显示人体身段的健美，增大人体的活动能力。人们很早就开始对弹力包芯纱及其织物进行了研究。20世纪60， 70年代，Aldrich与Grobler【7】研究了涤纶/羊毛包芯纱的拉伸等力学性能，在20世纪80年代左右，Tarafde和chatterjee【8】研究了棉/尼龙包芯纱织物的抗皱性与其纱线捻度之间的关系，20世纪90年代左右，包芯纱的研究是和实际生产结合在一起的，迎合了科研产业化的潮流。Sawhney【9】等人运用扭曲“三明治”的理念来纺制包芯纱，是通过预先加捻在一起的两根棉纱做外包纱，以涤纶单纱做芯丝，从而达到扭曲“三明治”的包覆效果，不同于以往的外包纤维和内芯单根长丝的包覆结构。在国内，研究起步较晚，始于20世纪80、 90年代，研究和实际生产同时进行，曹虚【10】系统地研究了在包芯纱的纺纱过程中应注意的问题与成纱效果等。李哲平与储才元【11】对棉氨包芯纱的力学性能进行了探讨，分析了影响包芯纱强力、弹性的主要因素，并依据氨纶和棉纱的力学性能预测了包芯纱的强力。董灿君【12】介绍了氨纶包芯纱的纺纱机构、牵伸机构以及工艺设计，纺制氨纶包芯纱时，氨纶长丝的细度和预牵伸倍数是重要的两项参数，应根据织物用途合理选配，同时对氨纶包芯纱的试验方法也作了探讨。仲岑然【13】采用数值分析方法对氨纶弹力纱在弹力织物中延伸特性进行分析，建立了纱线弹性伸长与织物组织、经纱密度等结构参数之间的关系模型，讨论了织物结构参数对织物弹性的综合影响，为氨纶弹力织物结构的设计提供了理论依据。目前在美国国内自产的服装总量中，接近30%都是弹性程度不同的各种弹力服装，在西欧、日本等国也同样占较高的比例，而目_都呈继续发展之势。弹力织物通常分为以下三种类型【14】：(1)伸缩率在10%-20%者称为“舒适弹力织物”，多数是纬向有伸缩性，穿着时压力感较小，主要原料用涤纶弹性丝或PBT(聚对苯二甲酸丁二酷)、PTT(聚对苯二甲酸丙二酯等纤维，适用于男女衬衫、茄克衫、工作服、便服、制服、运动服、学生服等弹力要求较小的服装。(2)伸缩率在20%-60%者称为“行动弹力织物”，穿着时具有一定的紧迫压力，其主要原料用氨纶包芯纱、混纺纱制成的机织纬弹织物或用PBT， PTT生产的经编或纬编的针织物，多用于生产弹性要求相对较高的运动服、茄克衫、体操训练服等。(3)伸缩率在60%-200%者称为“高弹力织物”，经纬两向都有伸缩性，穿着时紧迫压力感较大，主要原料为氨纶丝包芯纱或其它复合纱，经经编或纬编后，用来制作对弹力要求非常高的滑雪衫、特殊运动服、妇女紧身衣、体操服、游泳衣等。目前世界上弹力织物的兴起主要靠使用氨纶纤维，国际上已经把弹力织物的流行数量视作某个国家人民服饰穿着水平的标志之一。大部分弹力织物与氨纶的关系十分密切，有长丝、包芯纱和混纺纱等，氨纶丝纤维常用的线密度有22. 2dtex (20D) ，44.4dtex (40D)、77.7dtex (70D)和133.3dtex (120D)等，选择氨纶丝的线密度，一般根据弹性织物所适应的不同需要而定。根据日本有关行业对弹力织物作过的分析，一般机织物的弹性伸长约3%左右，而含有氨纶的弹力机织布经后整理后弹性可达到15-45%。一般应用于男士服装的面料弹性可控制在15%左右，应用于女士服装的可控制在18%左右，若经纬向双弹织物伸长率还可降低到12%-15%，即可满足穿着舒适性的要求。1.1.3 织物抗皱免烫的研究现况（1）织物抗皱参数研究20世纪初期，人们开始对棉织物抗皱性进行研究，这一时期研究的代表人物有Buck， Peirce， Collins等。其中Buck【15】主要探讨了在干态与湿态两种条件下，棉织物抗皱性之间的差异性和棉织物洗可穿性等内容。Peirce【16】通过对机织物几何的组织结构进行建模，来分析机织物抗皱性的机理和织物表面组织结构的浮长与其抗皱性之间的关系。Colliflsh【17】研究了棉织物在润湿条件下，折皱形成的基本原理、影响其洗可穿的因素，主要从棉原料的选择、织物组织结构两个方面来探讨提高棉织物的抗皱性。20世纪中后期，欧美和亚洲科学家在这方面有较深的理论研究，Chapmanh【18】基于织物弯曲性与其抗皱性之间关系的模型。20世纪末TusharK.Ghoshh【19】研究织物弯曲刚度来评价织物的抗皱免烫性，DaeHwan【20】等人采用3D的方法，从织物粗糙度、织物表面折皱率以及傅立叶光谱三个方面来评价织物的抗皱免烫性。我国的研究始于20世纪80年代左右，陈冬生【21】探讨了织物折皱回复性与拉伸回弹、剪切刚度、厚度等物理力学量之间的关系，王府梅【22】研究了织物抗皱免烫性与西裤外观保型性之间的关系。郭嫣【23】等人从纱线捻度、捻向、织物紧度及织物组织结构等方面来探讨了纯棉织物的折皱性，最近几年，织物抗皱免烫的研究仍然是热点问题。（2）整理法研究人们最早使用脉醛或酚醛预缩体对棉织物的整理工艺，但是预缩体和整理液的稳定性差，整理后的织物泛黄、手感差及强力下降，未能得到实际应用。1931年，这一技术经过改进用于粘胶纤维织物防缩抗皱整理。1935年研究发现，二聚氰胺一甲醛树脂用作整理剂可以提高织物的抗皱性能，并具有耐洗性。这为醛胺缩合树脂抗皱整理剂的发展奠定了基础【24】。30年代棉纺织品的液氨加工技术系统理论研究也已经开始。20世纪50年代，为解决纤维素织物易皱问题，抗皱整理引起普遍重视，1963年挪威开发了液氨加工工艺，当时只是纱线整理，以替代纱线丝光处理的技术。1968年美国桑福公司获得其专利后，冠以桑福纯棉牛仔布品牌面世【25】。20世纪70年代之后，随着人们生活节奏的加快，对织物抗皱整理需求增大，由BASF公司开发DMDHEU（简称2D树脂），得到了广泛的应用，我国使用该树脂也有近二十年的历史，由于经它整理的织物免烫性能好，耐久压烫服装整理能保持永久的褶皱性能，且耐洗牢度优良，但2D树脂游离甲醛及整理后织物不断的释放甲醛，制约了贴肤服装及儿童服装的使用。因此，自上20世纪80年代以来，国内外又广泛展开了对低甲醛、无甲醛抗皱整理的开发研究。90年代，日本结合液氨整理对抗皱整理工艺技术进行创新改进，研发出了形态记忆整理技术，1993年口清纺推出了超级柔软整理(SSP)，东洋纺推出了气相整理(VP)。此时，日本市场上推出的纯棉免烫整理衬衫，几乎半数都经过形态记忆整理加工，这些工艺都是在液氨整理的基础上再进行抗皱整理【26】。近几年来，国内外相继开发了一系列2D树脂的衍生物及无甲醛产品，多元酸如BTCA，以等无甲醛整理剂也得到了多方面的研究和实验。1.2 论文研究内容和目的意义目前市场上的棉类抗皱免烫面料主要是通过与涤纶或其它纤维混纺和后整理加工两个路径现实。但这两种方法都有一定的缺陷，在织物中加入部分涤纶，固然可以提高织物的抗皱性，但这却是以牺牲织物的舒适性为代价的，织物的透气性、吸湿性指标明显下降；而通过后整理方法得到的免烫面料，通常都含有一定的游离的甲醛，会对人身造成潜在的伤害，而用不含甲醛的整理剂整理的面料，抗皱效果却较差，且织物的舒适性变差，强力通常要下降40%左右。而在织物中加入一定量的弹性纤维无疑可以提高织物的抗皱性，且又赋予织物以一定的弹性，再通过一些化学处理的方法，则可以开发出具有抗皱免烫功能的弹力面料，这无疑给服装提供了一种高档面料的选择。氨纶纤维具有很高的弹性，可紧赋予织物以较高的弹性，但是却不能承受免烫整理所需的剧烈的化学条件，如潮交联整理时的强酸性，且其高弹性给人体带来束缚感。XLA纤维是一种新型弹力纤维，具有解决上述问题的可能，但是除了生产其纤维的DOW公司公布了与其相关的部分资料，并无其他机构、院校和企业对该纤维有较深的研究和应用论文和报告。本论文对新型弹力纤维XLA的主要性能进行分析和探讨，并生产其包芯纱和织物研究其弹性。本论文主要工作和研究内容如下:（1）全面分析比较陶氏纤维和氨纶丝的性能差别，探讨陶氏纤维的优越性。（2）棉/XLA纤维弹力包芯纱的纺制，初步探讨在纺制过程中出现的问题，并提出合理的解决办法。 （3）用棉/XLA作为经纱，织成4块经纬弹力面料，测其拉伸断裂性能、耐磨性能以及褶皱回复性能，综合讨论其弹性，确定最佳工艺验证棉/XLA织物弹力的范围。本论文的目的意义:(1)对新型的弹力纤维XLA作较为全面的探讨和研究，为人们全面的认识和应用XLA纤维提供技术上的帮助、支持和参考。(2)对棉/XLA包芯纱线及棉/XLA经弹织物进行了生产和分析研究，为人们在生产开发含XLA产品提供参考和帮助。 2 XLA纤维的结构性能简介在竞争激烈的服装市场上，XLA弹性纤维与传统的弹性纤维相比，能够满足消费者对服装的舒适性、尺寸稳定性及易于保养的要求，大大促进了弹力服装的发展。新型XLA弹性纤维将会带来纺织服装面料的创新，在纺织服装方面的应用更为广泛。由于XLA弹性纤维是近年来新开发的弹性纤维，目前对于该纤维的研究和应用尚处于初级阶段，除了部份技术资料来自于生产此纤维的Dow公司的报道外，并无其它科研机构、院校和企业对XLA进行详细的研究论文和报道。2.1 XLA纤维简介XLA纤维是一种独特的聚烯烃弹性纤维，它是用由美国陶氏化学(DOW Chemical)应用其的专利技术在低结晶度时生产的，技术赋予纤维以优秀的耐热性能。这种纤维是通过熔融纺丝【27】（图2-1）和分子交联工艺制得的，熔融纺丝聚合物可以通过熔融纺丝法纺成单根丝或多根丝，通过不同的截面的喷丝孔，纺成不同的长丝(线密度范围16. 6dtex (20D)，卷绕到筒子上，在一般的弹力熔融纺丝设备上完成。为了赋予DOW XLA纤维在较高温度以尺寸稳定性，在纺丝完成后，对纤维进行了共价交联反应，纤维中的聚合物分子链通过共价键交联而相互联结在一起。尽管结晶区域的熔点为80C，但由于整个分子网络存在共价交联结构，在温度高达220C时，仍可保证其完整性。其结晶体网络可逆向变化，当温度降至周围环境温度时，可以重新形成结晶体网络。XLA纤维的弹性机理不同于氨纶纤维(SPANDEX)的软硬链结构【28】（图2-2），而是一种由共价交联形成的分子网状结构（图2-3），非结晶体区中的柔性长链再形成交联网络，与高分子的结晶体并存起着物理连接作用。XLA纤维的弹性是由分子的结晶度、柔性链的长度和交联网络二者共同决定的，纤维的耐热性不是来自晶体，而是柔性链之间的共价交联网络的程度，XLA纤维和普通烯烃类纤维的特征对比如表2-1。图2-1图2-1 XLA纤维结构示意图图2-2 氨纶纤维结构示意图表2-1 XLA纤维和普通烯烃类纤维的对比平均结晶度（%）断裂伸长（%）伸长恢复DOW XLA纤维14500是普通的烯烃纤维5033否由于XLA是聚烯烃类，纤维几乎没有活性基团，几乎不吸湿，其回潮率只有0.2%。纤维具有抗染料着色的特性，因此面料经染色后，XLA纤维不会引起褪色，而使用XLA纤维不会产生过高的回缩力，可在一定程度上避免染色不均。由于XLA纤维非常的柔软，其它纤维与其结合后能够基本保留其他纤维的原本特性。它能够耐强化学腐蚀和高温，它的耐熨度达到3.5级(耐洗次数超过50次)，只有耐熨度达到这个级别的织物才可被确认为真正的免烫织物，而其他弹性纤维则难以抗御免烫所要求的剧烈加工条件。该纤维与传统弹性纤维相比，有以下2大特性:（1）特有的力学性能XLA纤维具有良好的伸长复原性能，在织物中不会产生额外的残余收缩力。XLA纤维的织物伸长所需的力要比其他弹力织物小，伸缩更自然舒适，而不是强烈的快速伸缩。因而做成的服装会更舒展、贴身但不会粘附在人体上，产生束缚感。整理后的织物具有良好的尺寸稳定性，织物制成服装后也具有较低的洗涤收缩率。在拉伸时，达到同样长度所需的力较氨纶小，所制服装会使穿着者感到更加舒适。(2)具有抗化学降解和光降解性XLA纤维具有抗强酸和强碱的特性，除了有利于使丝光处理、苛性钠洗涤、炭化等加工处理的条件最佳化，也有利于使其能够进行多种专业整理，如低PH值条件下的免熨烫棉衬衫衣料整理。其抗氯、抗紫外线和光的特性可被一些要求更高的服装所应用，如运动服、工业服和汽车行业服等，具有更广阔的领域，这些特性，使XLA纤维具有加工处理优势和极好的耐用性。2.2 XLA纤维的微观结构XLA弹性纤维横截面为长椭圆形，其纤维只有一根单丝，并带有皮芯结构；而氨纶长丝纤维则呈圆形截面，由3根单纤组成一根复丝，可以从图2-4中看出有二根单丝相联接。图2-4 XLA纤维和氨纶的纵横截面比较XLA纤维的皮芯结构有两种解释:一种可能是由于它是一种共混物，纺丝时是一种成分包覆在另一种成分外面；另一种可能是它在纺丝时外面一层先冷却，而内层后冷却，从而形成皮芯结构。2.3 XLA纤维强力及弹性回复性的实验研究由于本论文研究方向是弹性纤维，所以弹性回复实验是本论文的重点之一。利用YG020B电子单纱强力仪，研究XLA纤维和氨纶纤维的断裂强力、断裂伸长、并对实验结果进行分析和比较。纤维的强伸性测试研究(1)实验仪器及方法实验材料:XLA弹性纤维，线密度均为15.56tex (140D)。实验仪器: YG020B电子单纱强力仪。实验方法:干态强力测试，以500mm/min的拉伸速度，对15.56dtex的XLA裸丝进行强伸性测试；湿态强力测试，将纤维浸没在水中2分钟，以500mm/min的拉伸速度，对15.56dtex的XLA裸丝进行强伸性测试。(2)实验数据及图表:有效试验10次，其实验数据见表2-2。表 2-2 纤维断裂伸长实验数据XLA纤维（干）XLA纤维（湿）断裂伸长率（%）522.97512.54CV值15.2914.98断裂强度（cN/dTex）0.930.91CV值16.8515.64(3)结果分析1. XLA纤维的干强力为0. 93 (cN/dtex)，和其湿强的0. 91(cN/dtex)的几乎没有变化，而其相应的断裂伸长522. 97%和512. 54%也是非常的接近，可以得出湿度对XLA纤维的强力和断裂伸长几乎没有影响，这主要是因为纤维成份中基本没有和水作用的基团。2. XLA纤维的拉伸力要更小，成衣后人体上可表现为更小的束缚感，再加的柔软舒适。 2.4 DOW XLA纤维的热性能DOW XLA纤维的交联技术可以使纤维在加工中所能承受的温度高达220 C。含有XLA纤维的服装可以用和熨烫主体纤维一样的温度来进行熨烫，水洗、酶洗等，也不用考虑XLA纤维的特点，所有的条件都可根据主体纤维制定。XLA纤维沸水收缩率比较高，在后道处理过程中，一定要加以注意控制，根据具体的情况制定相应的工艺，也可以利用XLA纤维的这种特性，结合相应的工艺，织造出一些特殊效应的织物。 2.5 本章小结 (1)对纤维的微观结构进行介绍，对其纵横截面、分子组成和结构进行了初步的了解，得出XLA的截面为长椭圆形，其分子中有一CH3、-CH:一、-CH一等基团。(2) XLA纤维的强伸性进行分析测试，得出XLA纤维的断裂强度和断裂伸长。可以说明：XLA纤维具有很好的变形舒适性，相对较低的弹性，说明XLA在低伸长时具有更好的抗皱性3 棉/XLA包芯纱试验研究经过前面的试验分析之后，对XLA纤维已经有了一定的认识，为了进一步研究XLA纤维的纱线，织物的性能，进行棉/XLA纺纱和织造试验，以对XLA纤维产品进行进一步的研究。在这次实验中，包芯纱采取的是传统的环锭纺的方法，原理如下:在环锭纺纱机上纺包芯纱时，长丝通过导纱器后，经集合器直接喂入前罗拉，不经后罗拉的喇叭口喂入前罗拉，否则会出现牵伸不开的现象而无法纺纱。包覆的棉纤维按传统的纺纱方法使之包覆在芯纱的表面，当棉纤维后端脱离前罗拉钳口后，所受张力减小而芯纱始终在罗拉到卷绕点之间保持很大的张力，因此，棉纤维覆盖在芯纱表面，通过加捻卷绕成形即完成了纺纱过程【29】。 3.1 纺纱工艺及注意事项包芯纱是以弹力长丝为芯纱，外包一种或几种非弹力的短纤维(棉、毛、涤等)纺成的纱线。棉/弹力丝包芯纱与其它弹力纱线相比一个显著的特征是纱线在紧张拉伸状态下芯丝不外露，因此染色效果好。在棉纺系统中广泛采用包芯纱，可以织制多种棉型织物，产品的适应性强，市场前景广阔。包芯纱的纺制方法有气流纺、静电摩擦纺、环锭纺等方法，目前使用最广泛的是环锭纺，论文使用Dssp-01型数码小样细纱机进行纺纱。图3-11XLA纤维平行筒子 2退绕罗拉 3V型槽导轮4吊锭粗纱 5后罗拉 6中罗拉 7前罗拉8导纱钩 9细纱管纱在Dssp-01型数码小样细纱机上纺制弹力包芯纱的原理示意图，如图3-1所示。弹力丝筒子1置于喂入机构2上。筒子表面和喂入罗拉表面保持紧密接触，XLA纤维丝不经过细纱的牵伸区，而直接通过导轮4(其作用是使弹力丝处十喇叭口的中间，增强包覆效果)自前罗拉8处喂入，与牵伸后的棉须条在前罗拉钳口处并合，由钢丝圈回转加捻而形成包芯纱。在纺纱过程中要注意以下几项：(1)预牵伸倍数，同一规格，不同品牌的纤维或者同品牌，只是不同批号的纤维，他们的预牵伸倍数都有可能不同，所以合理选择预牵伸倍数是很重要的。陶氏纤维的断裂伸长率为5.2倍，根据实际生产资料可知，陶氏纤维的预牵伸倍数范围为2.54倍左右，所以选择预牵伸倍数为3倍。(2)钢丝圈的纱线通道应该偏大些，截面以瓦楞形和薄弓形为佳。由于所纺纱线属于粗特纱，特选用较大号的钢丝圈。也可以考虑通用两个或三个钢丝圈。(3)弹力丝在纺纱过程中很容易回缩，必须严格控制气圈张力，在不影响断头的情况下，钢丝圈尽量偏重选取。(4)确保包芯纱的包覆效果尽量最好，务必减少空芯纱，露芯纱，麻花纱的出现，这样才能为后道织造工艺节省成本。由于所纺纱线是Z捻纱，所以纺纱过程中，在前罗拉入口处可以使芯纱的位置在纯棉纱偏左放置，这样有利于提高纱线的包覆效果。S捻反之。包芯纱生产工艺参数如表 31表 31项目数据细纱机型号Dssp-01型数字小样细纱机弹力丝预牵伸倍数3倍粗纱定量472Tex后区牵伸倍数1.30总牵伸倍数7.403.2 弹力包芯纱成纱规格计算由于包芯纱的特殊性，所以其规格表达和计算与普通纱有所不同，其表达方法为外包纤维线密度+芯长丝线密度，论文试验中所纺包芯纱的规格为663.6dtex +155.6dtex (140D)。但纱线在伸直状态下弹力纤维是呈牵伸状态的，所以其实际的线密度并不是外包纤维线密度和芯长丝线密度之和，而是外包纤维线密度和芯长丝在牵伸状态下的线密度之后。棉/弹力包芯纱线密度计算公式如下:Ct = H + K其中 Ct XLA包芯纱分特数（dtex） Nt 弹力丝分特数（dtex） E 弹力丝牵伸倍数 H 外包纤维纺出特数（dtex） K 弹力丝牵伸配合系数，一般取1.16所以，实验所纺XLA包芯纱的特数为：Ct = 637.8 + 1.16 = 680.0 dtex其中弹力丝的含量为：G = G 弹力丝含量百分比所以实验所用包芯纱弹力丝含量百分比为：G = （155.61.16）/（3680.0）100% = 8.8%3.3 包芯纱的基本参数检验3.3.1 包芯纱的细度检验(1)实验仪器及方法:实验仪器：YG086型缕纱测长机，Y802型烘箱实验材料：XLA弹力包芯纱实验方法：用YG086型缕纱测长机从卷装中退绕纱线，废弃卷装开头和末的几米纱，以避开损伤部分。每缕纱长100米，共卷绕10屡纱线。将纱线在烘箱中进行烘燥，取出后称其重量。(2)实验数据及图表:实验数据见表3-2。表 3-2 包芯纱百米长纱线重量实验数据组号12345678910平均值重量（g）6.2666.1846.6946.5316.3586.0186.6756.3596.4036.4456.393所以，XLA弹力包芯纱的线密度为：Nt = （实验数值100-芯纱线密度弹力丝牵伸配合系数/牵伸倍数）（棉纤维公定回潮率+1）+芯纱线密度弹力丝牵伸配合系数/牵伸倍数= （6.393100-155.61.16/3）（8.5%+1）+155.61.16/3=688.5 dtex3.3.2 包芯纱的捻度检验(1)实验仪器及方法:实验材料：XLA弹力包芯纱实验方法：预加张力取，共进行15组实验(2)实验数据及图表：实验数据见表3-3。4 棉/XLA包芯纱织物试验研究表 3-3 包芯纱捻度检验数据记录组号12345678捻度54.857.656.855.959.552.251.556.6组号9101112131415平均值捻度58.956.558.352.756.053.355.855.76XLA纤维的性能特点最终还是要在织物体现，采用已纺好的棉/XLA包芯纱进行织物生产以对XLA纤维弹性织物进行分析研究。根据现有的纱线规格、生产设备等实际情况进行相应的设计、生产、测试。4.1 XLA包芯纱织物试验设计由于本论文研究方向是弹性纤维，所以在选择试织织物规格时，只考虑影响织物弹性的几个因素。根据实验条件，特选取三个因素：织物组织，经纱密度，经纱中包芯纱比例。对于每一个因素分别设置两个水平，进行正交实验设计，共四种织物，每种织物两块，共八块。具体参数见表4-1表 4-1包芯纱织物设计表织物编号织物组织经纱密度经纱中包芯纱比例1平纹22066.7%2平纹33033.3%33/1斜纹22033.3%43/1斜纹33066.7%在陶氏纤维的实际应用过程中，多用于牛仔布、衬衣、泳衣、内衣等服装。这些服装大都组织简单，所以在织物组织这个因素中，选择较为简单的平纹和斜纹做为织物的组织结构。但考虑到在织物组织中，经纱的浮长线可能是影响织物弹性的一个重要因素，为了加大浮长线的比较量，斜纹选取3/1斜纹。另外，需要说明的是经纱中包芯纱比例为66.7%，则表示在织造过程中，经纱的组成为每两根包芯纱和一根纯棉纱相间配置；经纱中包芯纱比例为33.3%，则表示在织造过程中，经纱的组成为每一根包芯纱和两根纯棉纱相间配置。根据织物测量时所需的布料尺寸，计算每种布样至少所需布料大小为6 cm30 cm5+13 cm13 cm5+4 cm1.5 cm20 =1865 cm2。所以在织物制造的时，所织布样实际大小为：20 cm60 cm2。经纱密度在制造过程中的确定：选用筘号大小为110筘/10cm，穿筘方法分别为每筘两根和每筘三根。4.2 织造用纱线的纺制4.2.1 纯棉纱线的工艺设计在织造过程中，除了要用到以上试验中纺得的包芯纱，还需要用到与包芯纱同线密度同捻度得纯棉纱线纯棉纱生产工艺参数如表 4-2表4-2 纯棉纱生产工艺参数表项目数据细纱机型号Dssp01型数字小样细纱机粗纱定量472Tex后区牵伸倍数1.30总牵伸倍数6.85注：由以上数据算的所纺得纯棉纱线密度为689.1dtex4.2.2 纯棉纱线基本参数的检验一共纺制纯棉纱15管，每管800米，随即选取其中的10管进行试验，试验数据见表4-3。表4-3 纯棉纱细度、捻度检验数据记录组号捻度（捻/10cm）线密度(dtex)154.9692.6256.4686.4358.1689.6452.9690.4557.4688.8653.8687.3755.9690.4854.7689.7956.4692.51055.8687.1平均数55.6689.54.3 浆纱由于XLA弹力包芯纱在纺纱过程中，其芯纱经过了三倍的预牵伸，所以在管纱退绕过程中，若不施以外界张力，芯纱会严重收缩而外包棉纱则不收缩，纱线屈曲严重，这就使得织造非常困难。为了避免这种现象的发生，需要将包芯纱和纯棉纱进行浆纱。包芯纱经过浆纱后，纱线外包覆了一层浆膜，由于浆膜比较脆硬不易弯折，既缓解了纱线的屈曲状况，又增加了纱线的强力和耐磨性，有利于在织造过程中断头的减少。4.3.1 浆料的调制原料：玉米淀粉、水试验仪器：HH-S恒温水浴锅、GA391型浆纱机浆料调制：将玉米淀粉用水溶解，调成浓度为6%的玉米淀粉溶液，将淀粉溶液放置于烧杯中，再把烧杯放进水浴锅内，将水浴锅内的水加热到95并保持不变，持续30分钟。4.3.2 浆纱工艺参数浆纱机：GA391型浆纱机浆纱速度：34米/秒烘房温度：754.4 XLA包芯纱/棉交织物试织用浆过的包芯纱和纯棉纱做经纱，用纯棉纱做纬纱，按照表 4-1设计的织物规格及参数在Y002S型小样织机上进行试织，设备和主要工艺参数见表4-4。表4-4 织物试织工艺参数表布样1布样2布样3布样4设备Y002S型小样织机经纱688.5 dtex XLA/棉包芯纱 ，689.5 dtex 纯棉纱纬纱689.5 dtex 纯棉纱组织平纹平纹3/1斜纹3/1斜纹穿筘数2323上机经密220330220330由于整经机构的问题，在整经过程中，经纱的排列有略微的变化，即：如果包芯纱比例是66%，则每两根纯棉纱和四根包芯纱相间配置，包芯纱比例为66%时同理。在实际生产过程中，弹力丝往往都用作纬纱。但是在本试验中所使用的小样机，其打纬机构和引纬机构都是手动，很难控制打纬力的大小，也就很难控制纬纱密度的大小。而在本试验中，弹力纱所在系统纱线的密度是一个重要的参数，为了保证密度均匀且符合试验要求，所以将弹力丝改做经纱，以控制经密的方式实现。需要注意的是在织造过程中，如果遇到经纱短头，在选取外界纱线进行接头的时候，要注意所接纱线的种类。4.5 退浆由于纱线在浆纱后，其弹性会有很大的损失，为了试验数据的准确和有效，在测量织物性能之前要进行退浆。1. 试验原料及仪器：电热炉、大烧杯、氢氧化钠、渗透剂、水2. 溶液配比：氢氧化钠 10g/L 渗透剂 2g/L3. 试验方法：将待退浆织物承重，按1克织物比50mL溶液的比例，将织物浸泡在溶液中，用电热炉进行加热，待加热到100时开始计时，持续加热30分钟。加热完毕后，75热水清洗2次，再用冷水将织物清洗干净。4. 注意事项：在加热过程中，要及时的进行搅拌，以免烧杯受热不均匀，溶液局部沸腾而溅出烧杯。4.6 织物性能测试由于本试验的重点是讨论织物的弹性，所以在测量织物性能的时候，只选择了织物的拉伸断裂性能，织物的耐磨性能，以及织物的褶皱回复性能。4.6.1 织物的拉伸断裂性能测试织物的拉伸断裂机理：通常有两种原因使得织物在受力拉伸时发生破坏，一种是因为纱线中纤维的断裂；另一种是由于纤维之间产生滑移使得织物被破坏。很显然，前一种断裂的强力大小取决于纤维的断裂强力和纤维在织物中的倾角；后一种断裂的强力大小则取决于纤维间的作用力。而织物中纤维间的作用力也由两个因素决定，一个是给纱线所加的捻度，加捻后纤维抱合在一起，使纱线可承受一定的强力；另一个是纱线在织物中曲屈而产生交织阻力。无捻织物中的纱线没有捻度(或捻度很小)其单纱的断裂强力几乎为0，无捻织物之所以能够承受一定的强力主要靠无捻纱在织物中曲屈而产生交织阻力，以及纤维本身的断裂强力织物的拉伸断裂试验。试验仪器：YG082A型织物拉伸断裂测试仪试验方法：取织物一块，沿经纱方向在平整的布面上进行裁剪，剪取布样大小为6cm30cm 。扯去纱边使之成为宽度为5cm的经向强伸度条。每份样本的强伸度试验，经向采用4块布条，并留取一条作为备用条。以其算数平均值作为试验结果。试验数据记录：见表4-5 。表4-5 织物强伸性能测试表布样编号测量性能试验一试验二试验三试验四平均值1断裂强力（N）441485501480477断裂伸长（%）20.921.923.424.922.82断裂强力（N）896944925980936断裂伸长（%）17.723.316.420.419.53断裂强力（N）886938947865909断裂伸长（%）26.320.820.519.921.94断裂强力（N）14111357136613661375断裂伸长（%）26.626.028.831.628.25织物的强伸度受温湿度的影响，所以要将测得的强伸性能转化为标准状态下（温度为20）的强伸性能，还需要将试验数据乘以一个修正系数。经测得，实验回潮率为%4.7，所以修正系数为1.178。经修正后断裂强力及伸长数值见表4-6：表4-6 织物强伸性修正表布样编号测量性能修正后数值1断裂强力（N）526.6断裂伸长（%）22.82断裂强力（N）1102.6断裂伸长（%）19.53断裂强力（N）1070.8断裂伸长（%）21.94断裂强力（N）1598.5断裂伸长（%）28.25注：预加张力为200cN在加紧布条的时候，要注意将布条夹正，测量开始之前，记得将预加张力装置取下，以免影响实验结果。根据试验需要，设定拉伸速度为10cm/分钟。在XLA弹力丝的断裂过程中，可以观察到，外包纱首先断裂，然后XLA芯纱开始断裂，这说明所纺的XLA/棉包芯纱的强力并未达到最大值，如果适当增加芯纱的预牵伸倍数，可以继续提高XLA包芯纱的断裂强力。4.6.2 织物的耐磨性能测试织物在使用过程中，由于使用场合的不同，会受到各种不同的外界因素的作用，逐渐降低使用价值，以致最后损坏。虽然织物在使用过程中损坏的原因是很多的，但实践表明磨损是损坏的主要原因之一。磨损是指织物与另一物体由于反复摩擦而使织物逐渐损坏，而耐磨性就是织物具有的抵抗磨损的特性。织物的磨损主要是由于织物中的纤维或单丝受到机械损伤或纤维间的相互联系遭到破坏的结果。织物的耐磨性能与织物的弹性有密切关系，织物在较小的外界作用力下，其弹性回复率越好，其耐磨性能就越好。所以在本试验中，织物的耐磨性能也作为评价织物弹性的一项指标。实验仪器：Y552型圆盘式织物平磨仪实验方法：将织物裁剪成直径为13cm的圆形布样，每种布共5块，在Y552型圆盘式织物平磨仪上进行实验，当织物出现空洞或纱线断开时，记下平磨仪转数。实验数据记录见表4-7。表4-7 纱线耐磨性能测试表布样编号测量性能试验一试验二试验三试验四实验五平均值1纱线位移时转数859673819586出现孔洞时转数4504393964654074312纱线位移时转数164143182149152158出现孔洞时转数5405675035755925553纱线位移时转数726168756368出现孔洞时转数5184795275264715044纱线位移时转数143139110128121128出现孔洞时转数468504499532477496注：加压重锤为250g由于织物的经密较小，所以在织物磨损过程中，某一系统的纱线受到砂轮的径向作用，产生横向现位移，使织物出现局部无经纱或纬纱的现象，记下此时的读数。继续磨损，纱线不再位移，织物局部上由于纱线聚集而变得厚重，耐磨性能急剧增加；而缺少纱线的部位则会变薄，砂轮在磨损织物时触及不到这部分织物，也很难产生孔洞。当织物产生孔洞时记下转数。4.6.3 织物的褶皱回复性能测试织物在使用过程中如果产生褶皱，就会影响其外观性能。抗褶皱性是指织物在使用过程中抵抗起皱以及褶皱容易回复的性能。通常褶皱回复角表示织物的褶皱回复能力。褶皱回复角是指一定形状和尺寸的式样在规定的条件下被折叠，卸去折叠负荷后经过一定时间，两翼之间所形成的角度。织物的抗皱性能和纤维的弹性、纱线的细度、捻度、织物的组织结构、密度等因素有关。纤维的拉伸弹性恢复率大，初始模量高，织物的抗皱性能就较好。纤维的几何形态尺寸特别是细度也将影响织物的抗皱性能，较粗的纤维抗皱性能好。织物经过染整加工、热定型后，也可以改善其抗皱性。试验仪器：M510型织物折痕恢复性测定仪。试验方法：每次试验用的试样至少为20个，由各段样品平均分摊，其中经向与纬向各一半。将试样在测定仪上进行试验。试验数据记录见表4-8。 表4-8 织物褶皱恢复性测试表布样编号测量性能方向试验一试验二试验三试验四实验五1纬向10478789584经向60484245552纬向10011694110108经向27283032263纬向104841209598经向37456827354纬向6368654575经向3232282935布样编号测量性能试验六试验七试验八试验九实验十平均值1纬向94105861089192经向5540496158512纬向1091159810999106经向3135363428313纬向11510999108114105经向4446576033454纬向684952594959经向2934292736314.7 数据处理及分析根据以上试验数据，利用正交试验原理，对织物的弹性精小型综合分析。所有数据汇总见表4-9。表4-9 织物性能汇总织物编号织物组织经纱密度经纱中包芯纱比例断裂强力断裂伸长耐磨性能一耐磨性能二褶皱回复（经）褶皱回复（纬）1平纹22066.7%526.622.88643151922平纹33033.3%1102.619.51585553110633/1斜纹22033.3%1070.821.9685044510543/1斜纹33066.7%1598.528.21284963159注：耐磨性能一即表示织物中纱线出现位移时的仪器的转数，它反映了织物中纱线抵抗外力产生位移的能力；耐磨性能二即表示织物中出现孔洞时的仪器的转数，它反映了织物中纱线磨断的难易程度。4.7.1 织物拉伸性能综合分析1. 正交试验表计算：见表4-10表4-10 织物强伸性正交计算表织物编号织物组织经纱密度经纱中包芯纱比例断裂强力断裂伸长1平纹22066.7%526.622.82平纹33033.3%1102.619.533/1斜纹22033.3%1070.821.943/1斜纹33066.7%1598.528.2K11629.242.31597.444.72125.151.0K22669.350.12701.147.72173.441.4k1814.621.2798.722.41062.625.5k21334.725.11350.623.91086.720.6极差520.13.9551.91.524.14.92. 试验结果分析：（1）断裂强力的试验结果分析从织物组织这个因素来看，它的第一水平下的2次试验的断裂强力之和为K1 =526.6+1102.6=1629.2 ；它的第二水平下的2次试验的断裂强力之和为K2 =1070.8+1598.5=2669.3 。从经纱密度这个因素来看，它的第一水平下的2次试验的断裂强力之和为K1 =526.6+1070.8=1597.4 ；它的第二水平下的2次试验的断裂强力之和为K2 =1102.6+1598.5=2701.1 ；从经纱中包芯纱的比例这个因素来看，它的第一水平下的2次试验的断裂强力之和为K1 =526.6+1598.5=2125.1 ；它的第二水平下的2次试验的断裂强力之和为K2 =1102.6+1070.8=2173.4 ；k1、k2表示因素在