（服装设计与工程专业论文）毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用[服装设计与工程专业优秀论文].pdf

a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , w et r yt op u tn a t u r a lb a m b o of i b e ri n t ot h ed e v e l o p m e n to f w o r s t e df a b r i c s w is t u d i e do nt h er a t i oo fn a t u r a lb a m b o of i b e ra n dw o o li ni t a f t e rt e s t e dt h ed i f f e r e n tc h a r a c t e r i s t i c so f b l e n d e df a b r i c s ，t h er a t i ow a sd e c i d e d i no r d e rt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fw o r s t e df a b r i c ，w eu s ea t m o s p h e r i c p r e s s u r ep l a s m at e c h n o l o g y , w h i c hi se n v i r o n m e n t a lp r o t e c t e da n ds a v i n ge n e r g y , t ot r e a tn a t u r a lb a m b o of i b e r , w o o lf i b e ra n df a b r i c s b yv a r y i n gt h ec o n d i t i o n so f p l a s m at r e a t m e n ta n ds t u d y i n gt h ec h a n g e so ff i b e r sa n df a b r i c s ，w ee x p l o r et h e b e s tp r o c e s s i n gp a r a m e t e r s i nt h i sp a p e r , w ee m p h a t i c a l l ys t u d yo nt h ei n f l u e n c e o fd i f f e r e n tp l a s m a ，e x p o s u r et i m e ，d i s c h a r g ev o l t a g ea sw e l la sg a sf l o wr a t eo f p l a s m at r e a t m e n t t h er e s u l t ss h o wt h a ta t m o s p h e r i cp r e s s u r ep l a s m at r e a t m e n t s i m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ff i b e r sa n df a b r i c st oag r e a te x t e n t b a s eo nt h a tr e s e a r c hr e s u l t s ，w eu s ep l a s m at e c h n o l o g yt ot r e a tb l e n d e d f a b r i cu n d e rc e r t a i nc o n d i t i o n sa sap r e t r e a t m e n t ，a n df i n a l l yg i v ei tac o m p l e t e l y e v a l u a t i o n k e yw o r d s ：b a m b o o w o o lb l e n d e d ；b a m b o of i b e r ；a t m o s p h e r i cp r e s s u r e p l a s m at r e a t m e n t ；f i b e rm o d i f i c a t i o n 1 1 1 北京服装学院学位论文原创性声明 y 8 5 9 3 3 9 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即； 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：汹 日期： 垒6 ：圣： 导师签名 日期： 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 刖昌 竹纤维是近几年由我国自主研发的一种新型纤维。它具有高吸湿性和良好的透气性，由其 制成的服装不仅穿着凉爽、舒适，还有优异的抗菌、保健效果，适应了市场对绿色纺织品的需 求，因而它一出现就受到了广泛的关注和欢迎。经研究发现，天然竹纤维在具备某些独特优点 的同时也存在一些不足之处，比如纤维相对较粗、硬，利用它加工的纺织品具有手感硬挺、悬 垂感差的缺点，染色效果也不是很理想。这些缺点的存在，成为阻碍其市场进一步扩大的重要 因素。如果能找到某种物理或化学的方法改善天然竹纤维织物的面料风格和手感，必将赋予其 更高的使用价值，为其带来更广泛的用途。 羊毛纡维以其明亮的光泽、优异的弹性、滑糯柔软的手感长期以来涤受人们的喜爱，广泛 应用于秋冬季服装领域。本课题将羊毛纤维与天然竹纤维进行混纺，继而开发一种轻薄型凉爽 毛织物，力图将羊毛纤维柔软的手感与天然竹纤维凉爽、保健的性能结合起来，这样不仅可以 改善天然竹纤维的手感，还可以将羊毛纤维拓展到夏季面料中，从而扩大其应用领域。出此可 以看出，针对天然竹纤维及羊毛纤维的改性研究不仅具有一定的理论价值，而且有相当广泛的 市场前景。 对纤维及织物的改性研究是纺织研究领域里的重要内容，已经有很多年的历史了，改性手 段包括物理方法、化学方法、生物方法等等诸多内容，实际应用中多以化学方法为主。近年来， 随着绿色浪潮的兴起，人们逐渐认识到新技术应以满足可持续发展的要求为存在的前提。等离 子体技术作为一种绿色环保的新方法已经在纺织工业中投入了使用。运用等离子体技术处理纤 维及织物的表面来改善其使用性能，比以往的化学手段更加环保，而且由于处理仅限于纤维表 面几十纳米处，不会损伤材料本身的优良性能，所以此方法在纺织工业中有很大的发展空间。 基于以上原因，本课题研究的主要方法和目标是：尝试天然竹纤维在凉爽毛织物上的应用， 寻求毛，竹织物在服用性能最优化的前提下最佳的混纺配比；继而采用环保节能的常压低温等离 子体技术处理天然竹纤维和羊毛纤维及其织物，找到最佳的处理工艺；将等离子体处理技术作 为毛，竹织物的预处理方法来进一步改善毛，竹混纺织物的成品性能。 墨! 笪堡塑塑墨垄丝堂匡篝离子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 1 1 天然竹纤维概况 1 文献综述 竹子，作为一种速生丰产的植物，不仅栽种成活率高，而且2 年3 年即可形成一个生长 周期，即使进行砍伐也不会对生态环境造成大的影响。中国具有非常可观的竹类资源储量， 面积多达4 2 0 万公顷，分布范围较广，种类多达4 0 0 余种，在世界上名列第一“1 。我国目前已 利用丰富的竹资源成功开发出竹纤维，并投入纺织服装市场，这对我国的纺织工业和林业都 有重大的经济价值，既有利于森林资源的综合保护，也为我国竹资源的合理利用找到了条 理想途径。 目前市场上的竹纤维分为天然竹纤维和再生竹纤维两种。生产工序如图1 所示： ( a ) ( b ) 图l - i 再生竹纤维( a ) 及天然竹纤维( b ) 的生产过程图 再生竹纤维的生产方法与粘胶纤维生产方法相似，如图1 - l ( a ) 所示，即先利用水解一碱法 及多段漂白将竹材制成浆粕，再由化纤厂加工纺丝制成再生竹纤维”3 。天然竹纤维的生产如图 1 ( b ) 所示，包括前处理工序、分解工序、成形工序和后处理工序。是将竹子劈成竹片，浸泡至 特制的软化剂中，加温、加压、蒸煮后用机械方式辗碎竹片，再用成丝机分解出粗纤维。经 过继续蒸煮、分丝、还原、脱水、软化等几个步骤使纤维具有一定的柔软度，在后处理工序 中经过干燥、梳纤、筛选检验完成生产过程。1 。天然竹纤维的加工主要为物理方法生产，属 2 一 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 l o o 天然纤维，并且能够将竹材本身的优良性能保持到纤维中。本课题研究的对象为天然竹 纤维( 以下简称竹纤维) 。 i 1 1 天然竹纤维的结构 1 1 1 i 表酝形态结构 天然竹纤维截面呈不规则的扁平状，纤维中间有中腔，与苎麻相似。纤维纵向表面有沟 槽，有横节，局部有自然凹陷，无天然转曲，大体较平滑。如图卜2 所示，竹纤维中细长的 中腔和表面的沟槽增大了纤维的比表面积，从而决定了天然竹纤维具有优良的吸湿和放湿性 能。 1 1 1 2 结晶结构 ( 1 ) 横截面形态( 2 ) 纵向形态 图1 - 2 天然竹纤维的横截面及纵向电镜图 天然竹纤维属于典型的纤维素i 型结晶结构，有较高的结晶度( 结晶度约为鸽9 左右) 和取向度( 取向指数为o 9 1 8 0 ) ，大分子链排列规整，敛集密度高，因此结构紧密。 1 1 l3 化学结构 天然竹纤维和苎麻纤维的红外光谱图相似，呈现出最强谱带1 0 5 6 0 9 c m l ( 竹纤维) 、 1 0 5 7 2 9 c m 。( 苎麻纤维) 的特征峰及其两侧1 0 3 3 1 1 6 1 c m 。1 处的一系列特征谱带，这说明天 然竹纤维与苎麻纤维相同，都属于典型的纤维素纤维，两种纤维在1 6 5 0 1 9 0 0 c m 1 之间均未 出现来自木素和半纤维素的醛基、酮基、羧基、酯基等的特征吸收峰，说明纤维素含量较高“1 。 3 一 墨! 笪塑嘞的开发及常压等离子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 1 12 天然竹纤维的眭能 1 1 _ 2 1 吸湿放湿性 表卜1 几种不同的吸湿性能实验测试结果表明：天然竹纤维的吸水性优于棉麻，且具有 较好的透湿率和扩散面积，这些结果证实了天然竹纤维优良的吸湿性能，因而用天然竹纤维 制成的服装能快速吸走人体体表的汗水使穿着者感到凉爽舒适。同时，天然竹纤维的回潮率 和保水率较低，这一结果从另一侧面反映出天然竹纤维吸水后的内部水分能够快速干燥，从 而使服装保持良好的透气性。 表1 1几种纤维的吸湿性能测试结果 性能 回潮率 保水率纱线毛细高度扩散面积透湿率 材料 ( )( ) ( c m )( m m 2 )( g m 2 小 天然竹 6 6 4 3 4 9 36 9 04 6 31 3 6 7 5 再生竹 1 2 6 55 6 5 44 6 02 0 81 2 6 7 5 苎麻 8 5 63 7 0 55 4 4 3 8 71 2 3 2 5 粘胶 1 3 1 56 5 5 45 _ 3 51 8 71 1 2 0 0 棉 7 9 44 6 3 46 7 61 1 9 5 o 1 1 2 2 抗菌性能 竹子与其他木材相比，它自身就有抗菌性，其在生长过程中无虫蛀、无腐烂、无需使用 任何农药。按照a a t c c 6 5 3 8 标准对天然竹纤维、亚麻纤维、苎麻纤维与棉纤维进行抗菌性能 测试，结果如表卜2 所示。天然竹纤维的抗菌效果是任何人工添加化学物质所无法比拟的。 表卜2几种纤维的杀菌率测试结果( 单位：) 纤维种类 天然竹纤维亚麻纤维苎麻纤维棉纤维 菌种 金黄色葡萄球菌 9 9 o9 3 99 8 7 枯草芽孢菌 9 9 79 9 89 8 3 白色念珠菌 9 4 19 9 6 9 9 84 0 1 黑曲霉菌 8 3 05 1 2 可见天然竹纤维对于金黄色葡萄球菌、枯草芽孢菌、白色念珠菌具有较高的杀菌效果， 杀菌能力与亚麻及苎麻相近。除此以外，天然竹纤维还对黑曲霉菌等较难杀灭的细菌有较好 d 墨! 笪堡塑塑茎垄里常压簧舅子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 的作用。据报道，天然竹纤维中含有叶绿素铜钠，因而具有良好的除臭作用。实验表明，竹 纤维织物对氨气的除臭率为7 0 7 2 ，对酸臭的除臭率达到9 3 9 5 。另外，叶绿 素铜钠是安全、优良的紫外线吸收剂，因而，竹纤维织物具有良好的防紫外线功效m 。 1 1 2 3 物理机械性能 竹纤维的物理机械性能见表卜3 。从表卜3 中可以看出，天然竹纤维的强度与苎麻纤维相 似。伸长率较低，稍高于苎麻，属于高强低伸的粗长纤维。 表卜3 天然竹纤维的尺寸及部分物理机械性能 纤维类别天然竹纤维苎麻纤维 测试数矿、 平均纤维细度d t e x5 0 16 3 5 纤维长度m4 0 一1 8 0 3 0 1 6 0 以1 2 0 一1 5 0 为多 以1 0 0 1 2 0 为多 断裂强度( n t e x ) 0 4 2 90 4 3 3 断裂伸长率( )5 3 1 55 5 9 4 1 i 2 4 热性能 通过热重分析发现天然竹纤维在2 6 0 。c 时开始分解，5 4 0 时完全分解，热稳定性优于棉 纤维、亚麻纤维和苎麻纤维。 1 1 2 5 其它 除以上提到的一些特点外，天然竹纤维也存在一些不足之处。纤维比较粗、硬，利用它 加：e 的纺织品具有手感硬挺，悬垂感差的缺点，且织物表面有毛羽；染色效果也不是很理想， 它的上染率比较低，染出的颜色不够鲜艳；另外，具有“高强低伸”的力学特性，对于服装 来说是不利的，服用纺织品一般多选用高伸长、高弹性的材料。 总之，对竹纤维结构、特性的了解，将有助于对该纤维的合理应用，本课题将使用羊毛 纤维与竹纤维混纺，从而扩大其应用范围，并进一步用清洁环保的等离子体技术对其进行改 性，并力求在产品中保持竹纤维的优点，改善其缺点。 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 1 2 等离子体技术的应用 121 纤维及织物的改性 十九世纪以来，在不断的探索中，纤维与织物的改性技术已取得了长足的进展。对纤维 及织物的改性方法包括化学改性、物理改性、生物改性等。化学改性包括：化学氧化法、化 学侵蚀法、表面改性剂改性等，是通过化学处理或分子设计的方法，改变已有成纤高聚物大 分子的化学结构，以达到改善纤维性能的目的，化学改性的效果具有耐久性。除了广泛应用 的化学方法，还存在物理改性的方法，包括等离子体技术、辐射与预辐射技术、紫外线辐照 技术等。物理改性主要使用光、电等能量以物理的方法对纤维或织物进行改性，相对于化学 改性来说，物理改性对生态环境的影响很小，不会像化学改性一样产生大量的废水废气，几 乎没有污染产生。 随着社会不断进步，纺织服装行业的“绿色”浪潮逐渐兴起，以美国为首的许多国家对 于纺织品进口设立了严格的关卡。上个世纪末，欧洲统一市场议会通过了对有公害的物质拒 绝入境的决议书，并决定对该市场的商品实行无公害检验合格证。然而，纺织工业中服装纺 织品的印染和后整理加工作为一个典型的化学处理过程，面临着非常严重的污染状况。为了 解决这个问题，国内外许多学者着手研究绿色环保的纺织品整理技术，等离子体技术应用于 纺织品的改性领域便是目前研究的热点之一。 等离子体技术属于干式反应体系，与其他处理方式相比，可降低水资源的消耗，而且无 三废排放，既保护环境，又节省能源，是一种环保节能的新技术“，非常适合当今科技发展 的方向。 1 2 2 等离子体研究概况 1 8 0 8 年随着s i rh u m p h r yd a v y 对稳态直流弧光放电的研究，开始了对等离子体的科学探 索历程。到2 0 世纪3 0 年代，开始研究如何应用于纺织材料加工，但直到5 0 年代才有较为系 统的研究。美国和澳大利亚在1 9 7 0 1 9 8 0 年是研究这项技术的中心，但随后的5 8 年内，研 究工作进入低潮阶段。进入8 0 年代，特别是1 9 8 5 年以后，一些国家纷纷开展以工业化生产 为目标的研究工作，但没有取得突破性成功。在近二十年中，等离子体技术再度进入人们的 视线。由于已经开展了多年研究，并有成型的大生产设备，并在像羊毛防缩、棉织物退浆等 领域具备了一定的生产经验，因此等离子体技术成为目前最具工业化前景的生产技术，它在 纺织领域的研究工作将进入新的时期。这个时期的研究工作除了继续开发等离子体新的应用 领域之外，将更多地结合工业化应用开发研究，促进这项技术进入生产实践。 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 研究发现，等离子体处理技术具有如下一些突出的优点：仅对材料表面改性而不对材料 本体产生破坏，能最大程度保留材料原有的物理机械性能，而且等离子体处理在整个表面上 的处理效果相对均匀；可以采用各种气体( 气氛) 处理几乎所有的聚合物材料，甚至像惰性 气体这样本身不具有反应活性的气体也可以用来做反应气氛，因此可以完成传统化学方法不 能完成的表面处理；只产生很少污染和有毒废物，不像传统化学处理会造成溶剂残留等问题， 因此对环保的压力小；耗能低，几乎不耗水，因此还是一种节能节水的新技术， 本文所使用的等离子体设备为介质阻挡放电( d i e l e c t r i cb a r r i e rd i s c h a r g e ) ，简称d b d ， 属于辉光与电晕放电之间的一种放电形式，是由两个平面电极间至少存在一个独立的介质层， 并在交流供电条件下产生的放电，这种放电的主要优点在于具有辉光与电晕放电的优点。经 济可行，适合于大规模工业化连续生产。 1 23 等离子体作用原理 等离子体是一种全部或部分被电离的气体。气态物质在热、电等能量的作用下产生不同程 度的分子及电子的分离，形成带负电荷的电子和带正电荷的离子等，这种包含原予、分子、电 子、离子、光子、各种亚稳态和激发态粒子的混合气体即为等离子体“”。等离子体因其电子、 负离子和正离子总电荷量相等而总体呈电中性。等离子体又被称为物质聚集形态继固态、液态、 气态之后的第四态，是独特的导电流体。在这种宏观保持电中性的新物质聚集态气体中富集的 离子、电子、激发态原子和分子以及自由基都极具活泼的反应性，会因带电粒子间的库仑力的 作用和磁场的影响产生粒子群的各种集体运动行为，这种通过提供反应所需的一定的活化能来 实现原子或原子团的重新组合导致了物质性质的变化。运用等离子体技术对材料表面进行作用 的目的就是为了实现材料表面特性的改变。 一般在纺织领域常用的等离子体放电形式包括电晕放电( c o r o n ad i s c h a r g e ) 和辉光放 电( g l o wd i s c h a r g e ) 。电晕放电是指在大气压条件( 空气介质和通常的气压) 下产生的弱电 流放电。它是一种高电场强度、高气压( 1 个大气压) 和低离子密度的低温等离子体。在处理 过程中，电子在通往被处理的纺织材料的途中与空气分子猛烈撞击，受到这种电子冲击的气 体分子很容易发生离解，形成等离子状态，含有各种各样的活性因素。辉光放电比电晕放电 的电场强度高，气体压力大，离子体的相互碰撞机会较少，所以自由基寿命较长，浓度较高， 作用较强。两者比较起来，辉光放电比较稳定，对材料的作用比较均匀，但设备价格较昂贵； 电晕放电价格较低，可实现连续化处理，但对材料作用的均匀程度还有待于进一步提高。 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 本课题使用介质阻挡放电( d b d ) 设备，即在两个放电电极之中有一个被电介质覆盖，两 电极之间施加一个中频交流高压，使得电极与介质产生放电击穿。由于在放电电极之间有绝缘 介质，所以从放电机理看，它是一种准辉光放电等离子体。 一般认为，等离子体处理材料至少包含三个主要的化学反应： a 等离子体中存在的活性粒子与物质表面的直接反应，常指辐射反应。 b 等离子体激发的活性粒子的化学改性，这些粒子通常对于维持等离子体状态并不起决定作 用。 c 活性粒子之间以及和物质表面的反应，通常指等离子体聚合。 等离子体在撞击材料表面时，除了将自身的能量传递给材料表层分子以外，还可能引起表 层刻蚀，使表面吸附的气体或其它物质的分子发生解吸：部分粒子也可能发生自溅射，一些粒 子特别是电子、亚稳态粒子有可能贯穿材料内部，材料内部分子受到撞击后，引起电子层受激 发发生电子跃迁，同时引起溅射和辐射，浅表层的电子也可能逃逸到材料表面以上的空间”。 1 2 4 等离子体技术在纺织中的应用 1 2 4 1 改善涤纶等合纤的吸湿性 等离子体通过对纤维表面的刻蚀，在纤维表面产生大量的凹凸，增加了纤维的比表面积， 从而提高其吸附水分子的能力；此外，等离子体处理的过程会给纤维表面引入一些亲水极性 宫能团( 一c = o c o o h 、o h 一) ，也能引起纤维润湿性的改变“。 1 2 4 2 改善羊毛织物的防缩性并提高其深染性 由于羊毛纤维表面排列着一层结构紧密、定向的鳞片层，导致了羊毛织物具有毡缩性的 特点。等离子体处理可以在不伤及羊毛纤维主体的情况下使羊毛纤维表面的鳞片层磨损或脱 落，改善其缩绒性，并提高润湿性，从而极大的改善了羊毛织物的性能。 1 2 4 3 改善某些高性能纤维及聚合物的表面性能 某些高性能纤维如碳纤维等，具有优良强力和弹性。但其内聚力过强而且表面缺乏极性 官能团导致其粘合性不佳。经过等离子体处理可以增加表面摩擦力，提高其润湿性，从而改 变这些材料的表面性能。 1 2 4 4 代替棉织物的某些前处理过程 一r 暑竹织物的开发及常压等离子体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 坯布经等离子体处理后，亲水性提高，进而通过浆料的氧化分解提高浆料的溶解性，使 浆料中的棉蜡具备一定的亲水性，有利于精练剂的渗透，减少助剂的使用。 此外，等离子体对于提高苎麻等织物的深染性也有比较显著的改善作用。 1 3 本课题的研究目标 本课题一方面通过产品开发的各个环节，设计出最佳的毛竹织物产品，另一方面探索常 压低温等离子体作为预处理的最优工艺条件，最后将等离子体技术应用于毛竹织物，进一步 完善其性能。 a 毛竹产品开发。重点在原料选择、纱线结构、织物结构设计上进行产品开发，并测试产 品的各方面性能，通过分析比较选择出综合性能相对更好的产品。 b ，用常压低温等离子体技术对天然竹纤维、羊毛纤维及织物进行改性研究。在实验的过程 中采用扫描电镜、光电子能谱、x 衍射等多种设备和手段，测试经过不同条件下等离子 体对天然竹纤维和羊毛纤维及其织物在表面形态、结晶结构、服用性能等方面发生的变 化。通过一系列的分析研究，得到等离子体处理气氛、时间、功率等对竹毛混纺织物的 影响规律，寻找对毛，竹混纺织物的最佳处理工艺。 c 以等离子体技术作为预处理手段，进一步完善毛竹织物性能，最终对所开发的毛竹织物 进行综合评价。 墨堂塑塑墨壅垦堂垦兰塞于体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 2 1 原料选用 2 毛竹织物的产品开发 竹纤维原料由浙江南方竹木制品有限公司提供，细度为6 o l d t e x ，长度为7 0 1 6 0 m m ； 羊毛纤维由北京新友毛纺有限公司提供，细度为1 9 7 1 2 0 5 m ( 4 0 3 4 2 7 d t e x ) ，长度为 7 0 1 2 0 m m ；与竹纤维长度相近，有助于提高二者混纺的均匀性。 2 2 纱线设计 2 2 1 纺纱工艺流程 主要工艺流程如下： 擎篡蓑翁) 一羊毛加和毛油j 单纱络筒+ 并线 2 22 纺纱工艺参数设计 混条+ 针梳4 道+ 粗纱，细纱+ 一捻线一络筒 在b 4 1 2 型混条机上，羊毛加油理条，使用专用和毛油十抗静电剂，油水比1 ：6 ，追加量 0 6 。主要工艺参数设计见表2 1 ： 表2 - 1 纺纱主要工艺参数 工序喂入量( g m )牵伸倍数下机重( g m ) 混条1 7 6 86 82 6 一针 1 3 06 52 6 二针7 86 51 2 三针 2 46 8 63 5 四针 71 5 50 4 5 1 0 一 墨! 笪塑塑塑开趁及常压笔寅子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 2 23 纱线结构参数设计 分别按照7 0 3 0b w ( 竹毛) 、5 0 5 0b w ( 竹毛) 、3 0 7 0b w ( 竹毛) 几种不同比例 进行混纺，得到如表2 2 中所示纱线的细度、捻度和捻向等设计参数： 表2 - 2纱线参数设计 b w b f b w 原料比例 ( 7 0 3 0 )( 5 0 5 0 )( 3 0 7 0 ) 纱线细度( n m ) 4 8 24 8 24 8 2 单纱捻度t m ( z 捻)6 2 35 9 05 6 0 股线捻度7 m ( s 捻) 3 7 03 5 0 3 4 0 2 24 纱线性能测试与分析 对纺成的三批纱线分别进行了物理性能的测试，结果列于表2 - 3 中。 表2 - 3成纱性能指标 b f r b w b w 原料比例 ( 7 0 3 0 ) ( 5 0 5 0 )( 3 0 7 0 ) 细纱公定重量g 5 0 m 1 ，0 4 51 0 3 51 0 4 重量不匀率1 3 2 1 7 3 2 5 重量差异率 + 0 ，2 90 6 70 1 9 单纱实际捻度t m6 2 8 ，25 9 6 85 7 0 捻度不匀率 5 14 3 83 5 5 捻度差异率+ 0 ，8 3 + l i1 5+ 1 7 9 强力c n 1 6 9 5 83 9 23 3 5 强度不匀率 2 2 3 81 9 o l2 1 2 9 由表2 3 看出，竹毛混纺纱线在纤维回潮率、细纱公定重量相近的情况下，随着混纺纱 线中竹纤维含量的增加，重量不匀率下降，断裂强力不匀率基本相近，各项指标符合企业标 准。 2 25 纺纱过程中出现的问题及解决的措施 在纺纱前，要给竹纤维加湿，平衡2 4 h 以上，如果回潮率达不到要求，竹纤维条子则不 能上机，否则会造成毛粒增加，或因抱合力不足引起纱条断裂，不仅影响条干质量，也会给 挡车工看车造成困难，影响生产效率。解决的方法是：在每个毛团上都要均匀地喷上水，如 一1 1 一 墨! 笪塑鳓的开发及常压等离子体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 果条件允许，应将竹纤维条散开，保证竹纤维回潮率均匀而充分。 在纺纱过程中，车间相对湿度应达到8 0 l 右，必要时可采取局部加湿的方法，使各部分 的回潮率均匀，尽量减少波动，否则会造成纱线毛羽增加，强力下降，甚至无法开车。所以 小批量生产时，可采取粗纱小定长，细纱多开车，以缩短纺纱时间，减少回潮率波动。 2 3 织物结构设计 2 31 织物规格设计 按照相同纱线细度( 4 8n m 2 ) 、不同混纺比例、经纬纱相同的方式，以平纹组织进行规格 设计，如表2 - 4 所示： 表2 4织物规格表 纱线成分b 7 0 w 3 0b 5 0 w 5 0b 3 0 w 7 0 w 1 0 0 织物设计密度 2 0 0 1 8 02 0 0 1 8 0 2 0 0 1 8 02 0 0 1 8 0 根l o c m 成品密度 2 0 0 x 1 8 32 0 7 1 9 4 2 0 l 1 8 2 2 0 5 1 8 6 根l o c m 平方米重g m 2 1 6 3 71 6 5 31 5 5 21 6 1 g 2 32 织造工艺流程 织造按常规工艺流程进行，具体流程如下 织造准备( 络筒+ 整经+ 浆纱+ 穿综、插筘) + 织造 在织造过程中，也要充分给湿，否则会造成纱线毛羽多，导致织机开口不清，打纬不能 顺利进行，断头率高。解决措施：保证环境温度2 29 c ，相对湿度为7 0 左右，如回潮率达不 到要求，可采用喷雾器进行局部给湿。 2 4 染整工艺设计 主要后整理工艺如下： 煮浸( 4 0 。c ，浸透出车) _ + 煮呢( 8 5 2 ，6 次，其中4 次加压，不加酸) ，洗呢( 轻洗工艺) + 拉布+ 煮呢( 8 5 2 。c ，6 次，其中4 次加 1 2 一 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用j t 京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 压，p h 值6 6 5 ) +脱水+ 烤干- 蒸呢( 里l o m i n ，外7 m i n 抽冷1 5 m i n ) ( 注：因各种原因，织物未经烧毛工序处理，对产品的外观和部分性能产生了影响) 2 5 性能测试与评价 25 1 实验仪器与方法 2 51 1 刚柔性( 硬挺度) 实验仪器：莱州电子仪器有限公司生产的l l y 0 1 型电子硬挺度仪； 实验方法：参照z b w 0 4 0 0 3 - 8 7 织物硬挺度测试方法； 测试指标：抗弯长度( c m ) 2 5 1 2 折皱恢复性 实验仪器：宁波纺织仪器厂生产的y g 5 4 1 b 型织物折皱弹性测试仪； 实验方法：参照g b 3 8 1 9 8 3 织物折皱弹性测试方法； 测试指标：经向+ 纬向缓弹性折皱恢复角( 度) 2 5 1 3 悬垂性 实验仪器：山东纺织研究院测控设备开发中心生产的y g ( l ) 8 1 1 一d n 织物动态 悬垂风格仪： 实验方法：参照f g ( l ) 8 1 卜d n 织物动态悬垂性测试方法； 测试指标：悬垂系数( ) ；活泼率( ) ；悬垂曲面波纹数 2 5 i 4f a s t 织物风格 实验仪器：由澳大利亚联邦科学与工业组织( c s i r o ) 研制的f a s t 织物 风格测试系统，属于分项式多机台测试仪。该系统由压缩仪 f a s t 一1 、弯曲仪f a s t 一2 、伸长仪f a s t 一3 、和尺寸稳定性的测试 手段f a s t 一4 组成； 实验方法：织物客观测试( f a b r i co b j e c t i v em e a s u r e m e n t ) 即利用仪器对织物物理机械特性 进行一系列必要而充分测试，从而实现对织物质最、可缝性及面料最终服用性能 1 3 墨! 笪堡塑塑墨垄墨堂垦箜曼至箜堡查塑生旦 ! ! 塞! ! 叁兰堕! ! 堕堡堕主兰竺堡奎 的控制和有关技术条件的拟定； 测试指标：松弛收缩率：r s ( ) ；湿膨胀率：h e ( ) ： 可成型性：f ( m m 2 )f = ( e 趵- e 。) x b 1 4 7 ； 延伸率：e 。( ) ；弯曲刚度：b ( 州m ) ； 剪切刚度：g ( n m ) g = 1 2 3 艮； 表观厚度：s t ( m m ) ，即织物在2 9 f c m 2 下的厚度与在l o o g f c m 2 下的织物厚度两者之差； 松弛表面厚度：s t r ( m m ) ，s t r 与s t 值越接近，表示织物的稳定性越好，在以 后的穿着及加工过程中手感与外观变化就越小。 2 5 1 ，5 防缩性 实验仪器：莱州电子仪器有限公司生产y g 7 0 1 l 全自动织物缩水率试验机i 实验方法：参照1 w s 织物防缩性测试方法 测试指标：缩率( ) 、表观评定等级 织物收缩后表观等级评定标准见表2 - 5 。 表2 - 5织物缩绒后表观等级评定标准 一级二级 三级 四级五级 织物表观虽织物表观很差，织物表观中 织物表观效果较织物表观效果 差，表面出现严出现大量毛羽，等，表面出现佳，洗后出现起最佳，表面只有少 重的起毛现象，有少量抽丝回缩一层毛羽，只毛现象，表面比量的起毛现象，并 外表大量抽丝 及凹凸不平的现 出现少数几处较平整且织物尺寸儿乎 网缩、凹凸不平象抽丝现象没变化 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 2 52 实验结果分析与讨论 2 5 。2 1 剐柔性、折皱恢复性和悬垂性 测试结果列于表2 6 、表2 7 中。 表2 - 6竹毛织物刚柔性、折皱恢复性和悬垂性测试结果 谜窖 b w b wb ww 7 0 3 0 5 0 5 03 0 7 0 1 0 0 4 ，8 24 ，3 83 8 73 5 1 抗弯长度c m 折皱恢复性 1 9 5 62 3 42 6 6 63 2 2 6 缓弹( 度) 经向+ 纬向 悬垂系数动态 5 2 9 64 5 6 45 2 2 65 6 3 8 静态 5 9 1 0 5 4 5 86 2 9 86 8 3 1 波纹数动态 3555 j 令静态4455 活泼率 1 5 0 2 1 9 6 82 8 9 63 7 6 4 美感系数 3 8 7 23 4 5 34 2 7 94 8 4 5 硬挺度系数 4 6 5 55 1 7 24 3 1 03 7 0 7 ( 注：由于仪器关系，本实验中悬垂系数越大表明织物悬垂性越好) 从表2 - 6 可以看出，竹毛混纺织物中竹纤维的成分越多，织物抗弯长度值越大，织物越 硬挺。这是因为竹纤维是一种类似于苎麻的纤维素纤维，初始模量大，纤维比较粗硬，手感 较粗糙，而羊毛模量小，有着天然卷曲，是一种比较柔软的、弹性很好的纤维，所以竹的含 量越多，织物越硬挺。 竹毛混纺织物中羊毛纤维的成分越多，织物缓弹性回复角越大，织物折皱恢复性越好。 竹毛织物中竹纤维成分每增加1 0 ，折皱回复角便下降大约1 0 。这是由于羊毛是一种折皱弹 性很好的蛋白质纤维，比较柔软，而竹纤维属于典型的纤维素纤维，折皱弹性较差，所以竹 毛织物的混纺比是影响到其服用性能的重要因素。 竹毛织物中随着竹纤维的比例增大，织物硬挺度系数逐渐增大；毛纤维的成分越多，织 物越柔软，美感系数越高，活泼率也越大，相应地，悬垂系数越大，波纹数越多。主要由于 毛纤维初始模量小表面光滑，弹性好，手感柔软，故悬垂性较好，而竹纤维初始模量大， 其性能类似于麻，硬挺，手感粗糙，因此，竹毛混纺织物中控制竹纤维的含量是改善其悬垂 性的一个重要手段。 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 2 5 2 2f a s t 织物风格 表2 7 f a s t 指标测试结果 指标b wb w b ww o o l 7 0 3 05 0 5 03 0 7 01 0 0 r s 经( ) 0 40 4 o 60 6 r s 纬( )0 71 1 1 | oo 8 h e 经( ) 2 32 9 3 55 6 b e 纬( )1 3l 。6 l ，9 2 7 f 经( m m 。)0 ，5 0 o 3 9 0 5 80 6 l f 纬( m m 2 )o 2 3o 3 l0 3 40 2 1 b m 经( )2 72 63 44 6 e 1 0 0 纬( ) 1 42 1 2 5 1 9 b 经( i j n m ) 1 4 6l i 41 0 68 1 b 纬( un m ) 1 7 21 5 o 9 3 7 9 g ( n m ) 2 1 42 7 82 1 82 2 3 t 2 ( m m )0 4 9 60 5 0 70 5 0 9o ，5 3 9 s t ( i l l l n )0 1 1 60 1 4 0o 1 2 70 1 1 7 s t r ( m m )0 1 7 40 1 8 80 1 7 40 ，1 6 2 在表2 7 中，r s 经、r s 纬分别表示织物经、纬向松弛收缩率，即织物润湿、然后烘干， 干燥后尺寸与原干态尺寸之差称松弛收缩。松弛收缩率越小，织物的整理稳定性越好，而且 其成品即使遇湿干燥后仍可保持原始尺寸。 h e 经、h e 纬分别表示织物经、纬向湿膨胀率。其值越小，织物在潮湿状态下的尺寸稳定 性越好，反之织物在潮湿状态下尺寸稳定性变差。竹毛混纺织物中竹纤维比例越大，织物经 纬向的湿膨胀率和松弛回缩率越低。纯毛织物的r s 和h e 值最大，其中经向h e 值偏大，这将 造成纯毛织物遇湿后的尺寸不稳定。因此，竹纤维的加入可以降低毛织物的湿膨胀率，从而 保证织物的尺寸稳定性。 f 经、f 纬分别表示织物经、纬向的可成型性，该值越大，织物易塑型、成型性好，且易 于进行超喂缝合。它与织物的延伸性、抗弯刚度成正比。从表2 7 可以看出：织物经向的可成 型性优于纬向，含毛量高的织物相对来说可成型性较理想。 e l o o 经、e 。纬分别表示织物经、纬向延伸性能，其值越大，越易拉伸变形，从而提高了服 装穿着舒适性，且织物具有一定的拉伸变形，在服装制作时更容易塑型，采用归拔工艺时较 易实现立体效果，当然伸长率过大，也会给铺料、裁剪、缝制带来困难。从表2 7 中可看出： 至! 笪塑塑塑茎垄垦堂垦箜查堡垫查塑堕旦 ! ! 塞堡茎兰堕! ! 堕堡塑圭兰壁堡塞 毛纤维比例大的织物伸长率也太，这是因为羊毛为弹性伸长很好的蛋白质纤维，而竹纤维为 弹性伸长很差的纤维素类纤维。纬向延伸率的数值反映出毛竹混纺织物特别是高比例毛竹 混纺织物的延伸性最好，这或许是因为毛与竹纤维之间的抱合力小于羊毛纤维之间的抱合力。 b 经、b 纬分别表示织物经、纬向的弯曲刚度。其值越大，织物的手感越硬挺、不易变形， 数值越小，织物手感越柔软，但易变形，形状保持性差。g 表示为织物的剪切刚度。该值小， 织物结构活络、不板结，手感柔软，穿着舒适但易发生斜向变形，不易铺料、裁剪及缝制； 该值大，难以进行超喂缝合。从表2 7 中还可看出；竹纤维比例大的织物，其经纬向抗弯刚 度值均较大。这虽然符合了制服所要求的挺括外观，但却造成织物手感硬挺有余而柔韧不足 的情况。在此，毛竹混纺织物的抗弯刚度虽因毛纤维的加入而有所降低，但总体上稍显偏大， 特别是5 0 5 0 的毛竹产品，本课题将在后期的处理中对其作进一步的改善。表2 7 中的剪切 剐度数值均不大，这可能与其结构设计偏松有关。 t 。为织物在2 9 f c m 2 下的厚度，而s t 、s t r 分别表示织物的表观厚度与松弛表观厚度。s t r 与s t 值越接近表示织物的整理稳定性越好，其s t 值越大织物越丰满。从表2 7 中可以看出： 毛竹混纺织物特别是5 0 5 0 织物的丰满度、尺寸稳定性优于纯毛产品，这应归功于两种纤维 的混纺。 总之，从f a s t 数据分析可知：竹毛混纺织物中，竹纤维含量多：织物尺寸稳定性好， 压烫效果好，褶裥保型性好，但硬挺有余而柔韧不足；竹纤维含量少、毛纤维含量多：织物 的延伸性较大，结构活络，成型性较好，但尺寸稳定性略差，湿膨胀率偏高，因而受潮后接 缝处可能会发生鼓包现象，而且压烫角度大，褶裥保持性偏差。 2 5 2 3 防缩性 竹毛织物防缩性测试结果列于表2 8 中。 表2 - 8 竹毛织物防缩性测试结果 、成份 b 7 0 w 3 0b 5 0 w 5 0b 3 0 w 7 01 0 0 w 0 0 1 防缩性、 缩率( 经x 纬) ( ) 1 3 2 6 2 6 x 3 o3 0 4 65 3 1 1 3 表观评定等级( 级) 五 从表2 - 8 中可以得出：竹毛织物中毛的含量越多，缩绒现象越严重，并且纬向缩率要大 于经向。1 0 0 的羊毛织物收缩最严重，混纺织物的收缩主要是由于羊毛纤维具有缩绒性，纤 一1 7 - - 毛竹织物的开发及常压等离子体技术的应用 北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 维间咬合、毡缩造成的；而竹纤维是一种类似于麻的纤维素纤维，其只存在较小的缩水率， 不存在缩绒现象，因而混纺织物中竹纤维含量越高，织物的防缩性越好。 织物缩绒后，根据表观评定得到，b 7 0 w 3 0 外观效果最好，属于五级；纯毛织物最差，属 于一级。b w5 0 5 0 织物经处理后经纬向的缩率较小，外观效果被评为三级。 2 6 本章小结 经过纺纱、织造含不同比例毛竹纤维的纱线及织物，并对其各方面性能进行测试和比 较，可以得出以下结论： a 纺纱过程中，通过部分工艺的调整、部分措施的实施，使毛竹纱线的加工艺顺利进行， 且各项指标均符合企业生产标准。 b 毛纤维和竹纤维是两种性能差异较大的纤维，织物中不同纤维的比例会使其风格特色 和各项性能产生很大的变化。在竹毛混纺织物中，织物性能及风格与所用原料比例几 乎呈线性相关，两种原料间无明显的协同效应。其中竹纤维的混入可以改善毛织物的 防缩性、尺寸稳定性、湿膨胀性、压烫效果、褶裥保型性等，但其含量过大，织物硬 挺有余而柔韧不足，服装加工成型性也变得较差。 c 经综合评价得出毛竹混纺比例为5 0 5 0 时，其混纺织物各项性能良好。其中折皱恢复 性、湿膨胀性、尺寸稳定性、压烫效果有了很大的提高，防缩性也已达到三级程度， 但其刚度、悬垂性，包括防缩性还有待于进一步的提高。 随后采用的以等离子体处理手段改善织物性能将是本课题的新尝试。 墨! 笪塑塑塑墨垄垦堂压等离子体技术的应用北京服装学院2 0 0 6 届硕士学位论文 3 1 实验材料 3 等离子体技术的应用研究 为了解等离子处理对材料结构性能的影响，排除织物结构上以及两种纤维之间的相互 干扰，在此首先以2 1 中的天然竹纤维、羊毛纤维及各自的纯纺织物为本章的实验材料， 实验材料规格如