（纺织工程专业论文）再生竹纤维结构性能研究与产品综合评价体系建立.pdf

i 创新点说明 f l i l l ( i14 1 1 i ii i l l l l li i i ii iiiii 18 7 9 4 6 9 一、本文对再生竹纤维的结构性能及其形念特点做了细致剖析。 二、本文对再生竹纤维可纺性及其可织性做了探索，并对其纱线指标和织物服用性能作 出评价。 。 三、采用模糊数学理论对所开发的再生竹纤维织物各项性能指标与织物结构参数关系 进行综合研究，确立了再生竹纤维织物服用性能的模糊综合评价模型条件。 四、依据最大隶属度判别准则建立了再生竹纤维织物服用性综合评价体系，为该新型纤 维的开发利用打下坚实的基础。 摘要 摘要 再生竹纤维又称竹浆纤维，是以竹子为原料，采用粘胶纤维纺丝法制成的一种新型 生态环保型纤维。由于其特殊的结构形态，该纤维具有良好的吸湿放湿性能，抗菌保健 性能，抗紫外线性能及绿色环保性能。由该纤维制成的服装具有良好的悬垂性，保形性， 透气性及抗皱性，穿着舒适、凉爽。因此，该纤维必定具有广阔的市场情景。 本文首先总结了再生竹纤维的发展概况，对再生竹纤维的微观结构及其形态特点进 行了剖析，并将其对纺纱性能及织物服用性能的影响进行了分析。其次，本课题参考粘 胶纤维纺纱工艺，结合再生竹纤维自身特点，对该纤维进行试纺，并对成纱指标进行了 测试，测试结果表明成纱效果较好。同时，本课题根据消费者市场的普遍要求开发了六 种再生竹纤维织物，通过对开发出的织物产品做服用性能指标评价，包括织物抗撕裂性、 悬垂性、抗折皱性、透气性、抗起毛起球性，分析了再生竹纤维的服用性能，并提出了 纺纱、织造中的工艺注意事项。最后，利用数学方法对织物结构参数与织物性能之间的 关系进行了探讨，分析了各因素对织物服用性能的影响规律；利用模糊数学的理论对竹 纤维织物性能指标做综合评价，建立了构成模糊综合评价模型的3 个条件：评价对象的 因素集u 、评语集v 、因素权分配的模糊子集r ；采用“最大隶属度”判别准则建立对该 评判对象的综合评价，得出的结论肯定了竹纤维优良的综合服用性能，其机械性能也能 够满足服用要求。因此，本课题根据服装用途合理科学地评价竹纤维织物，该项研究工 作有利于指导生产实践，开发出更加符合消费者要求的服装面料，扩大再生竹纤维的市 场，对竹纤维服装向高档化方向发展具有重要参考作用。 关键词：再生竹纤维；产品开发；服用性能：模糊数学；综合评价 a b s t r a c t a bs t r a c t r e g e n e r a t i o nb a m b o of i b e ra l s on a m e db a m b o op u l pf i b e rw h i c ha d r o p e dv i s c o s ep r o c e s s ， i ti san e w t y p e f i b e r i th a ss e v e r a l g o o dp e r f o r m a n c e s s u c ha s h y g r o s c o p i c i t y ，a n t i b a c t e r i a l ，u l t r a v i o l e tr e s i s t a n c ea n di ti sa l s oag r e e nf i b e r ，t h e s ea l lb e c a u s e o fi t ss p e c i a ls t r u c t r u ea n dp a r e m t h i sf i b e rw i l lh a v eg o o dc o m m e r c i a lf u t u r e ，a sc o l t hm a d e o fi th a sg o q dd r a p a b i l i t y , d i m e n s i o n a ls t a b i l i t y ，p e r m e a b i l i t ya n dw r i n k l er e s i s t a n c e ，p e o p l e w h od r e s st h e s ew i l lf e e lc o m f o r t a b l ea n dc 0 0 1 t h i st h e s i sf i r s ti n t r o d u c et h ed e v e l o p m e n to f b a m b o of i b e r , a n dt h e na n a l y s ei t sm i r c o s t r u c t u r e ，c a l c u l a t ei t ss p i n i n gp e r f o r m a n c ea n d c l o t h i n gp e r f o r m a n c e s e c o n d l y , a c c o r d i n gt o i t s e l f p e c u l i a r i t y ，b a m b o of i b e r u s e sv i s c o s e p r o c e s st os p i n m e a s u r e m e n tt h ey a r n ，i t si n d e x e sa r ea l lg o o d w h i l e ，i td e s i g n e ds i xt y p e f a b r i c r e f e r i n g t oc o n s u m e rd e m a n d t h et h e s i s a s s e s s e dt h e s ei n d e x e s ，t e a r r e s i s t a n c e ，d r a p a b i l i t y , w r i n k l er e s i s t a n c e ，p e r m e a b i l i t ya n da n t i - p i l lr e s i s t a n c e f i n a l l y , i tu e s e d m a t h e m a t i cm e t h q dt oa n a l y s et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nf a b r i cs t r u c t u r ea n dp e r f o r m a n c e ，h o w f a c t o ri n f l u e n c ec l o t h i n gp e r f o r m a n c e a n du s ev a g u em a t h e m a t i c st oe v a l u a t e i n d e x e s c o m p r e h e n s i v e l y , f o u n d e dt h r e e c o n d i t i o nf a c t o r s ：o b j e c tf a c t o ra s s e m b l a g eu 、c o m m e n t a s s e m b l a g ev 、v a g u es e m i a s s e m b l a g er ；u s e m a x i m u ms u b o r d i n a t e ”t oe v a l u a t ei n d e x e s ， c o n f i r mt h a tt h ef m e rh a sg o o dp e r f o r m a n c e ，a n di t sm e c h a n i c a lp r o p e r t yi sa l s og o o d t h i s r e s e a r c hi sb e n e f i c i a lt oi n d u s t r y , a n dh a sb e n e f i tt od e v e l o pb a m b o of i b e ra n de n l a r g ei t s m a r k e k e y w o r d ：r e g e n e r a t i o n b a m b o o f i b e r ；p r o d u c td e v e l o p m e n t ；c l o t h i n gp e r f o r m a n c e ；v a g u e m a t h m a t i c s ；c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t e 。 目录： 目录 第一章引言：l 1 1 纺织纤维发展史。二1 1 2 竹纤维的研究现状：。2 1 2 竹材，j 3 1 2 2 再生竹纤维及其研究：_ 。3 1 3 织物服用性能测试的研究进展j 。5 l j 4 竹纤维产品服用性能研究概况。：s ， 1 5 本课题的背景及意义：6 1 6 本课题的主要研究内容。：。j 。于 第二章再生竹纤维性能研究j 一8 2 1 再生竹纤维形态结构及性能研究8 2 1 1 竹纤维的形态结构j ：8 2 1 2 竹纤维的吸湿放湿性能8 2 1 3 竹纤维的抗菌保健功能：9 2 1 4 竹纤维的绿色环保性能9 2 1 5 竹纤维的防紫外线性能：j 1 0 。 2 。2 再生竹纤维物理机械性能测试及分析】o 2 2 1 拉伸性能测试与分析：1 1 2 _ 2 2 纤维卷曲性能测试与分析：1l 2 1 2 3 再生竹纤维的摩擦性能：1 2 第三章再生竹纤维产品开发j ：j 1 4 3 1 再生竹纤维纱线产品试样的纺制一：1 4 3 1 1 蒋生竹纤维的可纺性探讨一1 4 3 1 2 再生竹纤维纱线试纺工艺流程：j 4 3 1 3 各工序参数及工艺措施二：j 1 4 3 1 4 纺纱过程中的技术难题及改进措施】5 3 1 5 成纱质量检测与结果分析15 3 2 再生竹纤维织物试样的织造：1s 。 目录 3 2 。1 织物的设计：1 5 - 3 , 2 2 织物的织造：j ：j ：“1 6 3 2 2 t 工艺流程。_ 16 ： 第四童织物常用服用指标性能测试与分析：- 1 8 4 1 织物一般服用性能的考核指标o ：j8 ：4 ，1 1 刚柔性。：_ j ：18 4 1 2 悬垂性7 ：。j 18 4 1 ，3 抗皱性，j _ 18 4 1 4 透气性：1 9 。 4 1 5 抗起毛起球性_ _ j ：19 4 1 6 抗撕裂性：1 9 4 2 再生竹纤维织物服用性能评价及其分析一“1 9 4 2 1冈q 柔性。：- - 1 9 4 2 2 悬垂性：j ：。2 2 。4 2 3 抗皱性：。2 3 4 2 4 透气性| o ：2 5 4 2 5 抗起毛起球性：2 6 。4 2 6 抗撕裂性：2 8 4 2 7 芯吸法测织物导水性：2 9 ，4 2 8 蒸发法测织物透湿性：3 0 一第五章再生竹纤维织物服用性能的综合评判：3 2 一 5 i 模糊数学综合评判的概念j 3 2 5 2 综合评判中的权重分配系数的确定3 4 5 3 再生竹纤维服用性能的综合评判3 5 结束语。：- ，- 。j 3 8 _ 一 参考文献。：。：4 0 致谢；4 2 发表论文：。4 3 第一章引言 1 1 纺织纤维发展史 第一章引言弟一早j i 百 地球上与人类共同繁衍发展起来的另一大体系就是纺织纤维家族。远古的人类非常 聪明地利用了天然的纺织纤维做成各种纺织品为自己遮体、抵御风寒、捕鱼狩猎，自身 也才得到进一步的发展，世界文明发达最早的地方也是纺织纤维开发使用最好之处。自 然界赐于人类最佳的纤维有棉花、麻皮、动物毛、蚕丝等天然纤维。对此进行的纺织加 工，标志着人类脱离了“茹毛饮血 的原始状态，开创了新的文明社会。中华民族在培 养、种植、加工天然纤维方面有着悠久的历史和独特的贡献，并通过丝绸之路将东西方 文明连接起来。 一 但是，随着生活水平的日益提高，人类数量的不断增加和经济文化的迅速发展，天 。然纤维已远远不能满足人们的需要，并且难以在品种、花色等方面适应市场的需求，因 而开发各种纺织新材料，己引起国内外纺织界的高度重视。为此纤维家族中诞生了另外 一个分支即化学纤维。1 8 8 4 年，粘胶纤维首先投入工业化生产，它使人工制丝的幻想变 为现实，实现了纺织工业的一次重大革命。粘胶纤维因其性能接近棉又称人造棉或人造 丝。就以人造纤维而言，其中最早生产的便是再生纤维。它是1 9 0 5 年开始工业化生产的。 先将纤维素原料在浓氢氧化钠溶液中浸渍生成碱纤维素，再与二硫化碳作用生成纤维素 黄酸酯，使其溶解在稀氢氧化钠溶液中成为粘胶，然后通过喷丝头形成细流，在硫酸浴 中分解并凝固，获得再生纤维素。也就是说，它利用化学方法进行精练和漂白，除去杂 质，制成纤维素含量较高的厚纸状的浆粕。浆粕是人造纤维厂制造粘胶纤维的进厂原料。 不同的粘胶纤维品种对浆粕的纤维素含量及聚合度有不同的要求。例如，制造粘胶丝的 浆粕，纤维素含量应在8 8 以上，聚合度为6 0 0 左右。由于使用过程中逐渐发现它的尺寸 稳定性和弹性较差；一且湿强力低下，应运而生了具有高聚合度( 7 5 0 8 0 0 左右) 、高强度( 干 强在2 7 c n d t e x ，湿强为干强的7 0 以上) 和高湿模量的另一种粘胶纤维富强纤维。它 是由木材等天然纤维素精炼的浆粕，经烧碱、二硫化碳处理后纺丝而成。粘胶纤维做成 的服装吸湿、透气、悬垂性好，因而成长极快，到上世纪三十年代，已占纺织纤维家族 的十分之一。继粘胶纤维之后，以天然高分子化合物为原料又诞生了铜氨纤维、醋酸纤 维等。把这些用天然有机原料由人造出来的纤维统称为人造纤维。天然资源毕竟有限， 随着化工科技的发展，化学纤维大家庭中又合成出另一大体系，即人们用合成高分子化 合物为原料制成的纤维，统称合成纤维，它们问世后，大大改变了纤维的性能和用途， 因为多数来自石油、天然气、煤炭等，因而得到飞速的发展。合成纤维中的老大是结实 耐磨的锦纶，又称尼龙，在服装、袜子、汽车轮胎领域作出了巨大贡献。这之后，刚柔 并济的涤纶、性格温柔蓬松耐光的腈纶、轻巧耐蚀的丙纶、价廉耐用的维纶、耐腐难燃 第一章引言 的氯纶等也相继问世。其中要数涤纶称王称霸，因其具有易洗快干、挺括不皱而被誉为 “的确良”，现在己占有化纤家族半壁江山，而且还在不断扩大。人造纤维和合成纤维 的出现，使人们摆脱了由于人口增长过快而造成的天然纤维严重短缺的窘境，也弥补了 在性能上的一些不足。但随着对人造纤维、合成纤维的进一步深入了解，它们自身的弊 端也日益显现出来，比如光泽不柔和、手感、舒适性欠佳等。 二 纺织面料的发展很大程度上依靠着纺织纤维的进步。纤维一直在整个纺织发展中扮 演着重要的角色。特别是最近几十年：它们的变化，常常会在纺织界掀起一场革命。经 过人类不懈的探索和研究，纺织材料的种类不断丰富，性能也得到了改善。现在，各种 新型和功能性纺织材料的开发和应用，使纺织材料在整个工业发展中的作用日益提高。 但是这些新型的功能性纺织材料大多是取自煤、石油和天然气等资源的合成纤维，它们 的开发受到了这些资源的限制。目前，在纺织纤维生产量和消费量仍在持续增加的同时； 纺织材料的开发与环境的可持续发展发生了巨大矛盾。主要表现在：( 1 ) 煤、石油、 天然气等资源是不可再生资源，它们在地球上的储存量越来越少，且这些资源的用武之 地还很多，从资源的合理利用和可持续发展战略考虑，纺织纤维的原料选择应向着可再 生的纤维发展；( 2 ) 尽管现在科技的发展使得合成纤维的性能越来越接近天然纤维， 但其舒适性仍无法与天然纤维相比，且相对我国现在的生活水平来说，这些新型纤维的 成本还是较高的；( 3 ) 天然纤维中的植物纤维需要人工种植，但是在现在环境问题日 益严重的情况下和“退耕还林”举措的推广，可耕种的土地急剧下降；环境的恶化也使得许 多牧场沙漠化，动物渐渐失去了赖以生存的基本来源。这些问题使得天然纤维的生产受 nt 威胁【2 】。 在上述情况下，纺织工业要发展就必须寻求新的原材料，争取合理利用资源，变废 为宝，变闲为宝。在人们到处寻找新的纺织纤维原料的过程中，竹材料进入了纺织业内 人士的视线中。竹子是一种速生植物，2 。3 年即可成林砍伐，是速生高产的纤维原料， 据统计，我国现有竹林面积达4 2 1 万公顷，储蓄量1 3 亿吨。但是现在我们对于竹材的利 用还是非常有限的。因此，“以竹代木、以竹代棉”的思路的提出是非常具有意义的，它 不仅为纺织原料找到了新来源，也为我国丰富的竹子资源的合理利用开辟了一条新途 径。将竹子应用到纺织生产中是一种将资源合理分配、充分利用的有效举措。关于竹子 应用于纺织的思想虽早有报道，但真正地应用是最近两年才提出的。 竹纤维的研究现状 竹纤维是最近两年才被业内人士推出和关注的，它的研发成功和批量生产以及广泛 应用于纺织行业符合了现代纺织研究的主题和发展趋势，因而许多企业将其作为产品开 发和企业创收的亮点，许多研究人员也将其列为研究的主攻方向。随着竹纤维的推广和 第一章引言 对它研究的深入，我们对它的了解逐步清晰起来。行业内部状况和资料显示，对竹纤维 的研究主要集中在原生竹纤维和再生竹纤维两方面，因前者生产工艺复杂，使用性较差， 所以以研究后者为多。 1 2 1 竹材 1 2 1 1 竹材的解剖特性与微观分析 ， 竹材中纤维细胞占6 0 7 0 ，其余为薄壁细胞、石细胞、导管和表皮细胞等。纤维 平均长度随品种而异，多在1 5 2 0 m m 之间，宽度为1 5 1 8l lm ，纤维细胞壁较厚，腔径小， 纤维壁上明显有节状加厚。在电子显微镜下观察，竹材纤维有两种基本结构，即细胞壁 相对较厚的纤维和相对较薄的纤维，见图1 一l ( a ) 、( b ) 【3 1 。竹纤维沿竹的轴向比环 向排列较多。竹节部分纤维少，分布不规则，且空隙较多，其性能只有节间部分性能值 的5 0 。竹外层有蜡状物，而内层细胞层杂乱状。从横截面竹环上可明显看出，竹材中 的竹纤维沿径向从内层到外层逐渐增多h s o 竹纤维的微观结构只有在s e m 和t e m 下才能看清。在胞间层没有微细纤维组织；初 生壁微细纤维被一般纤维素、果胶和木质素所填充分隔，因此稀疏，呈网状不规则结构 排列，微细纤维的走向对于纤维轴向( 长度方向) 近乎于横向缠绕，其质脆，且这层的 厚度也较薄【6 】；次生壁的外层较厚，其微细纤维的取向偏离纤维的轴向而更接近横向： 次生壁的中层是细胞壁中最厚的一层，它的结构决定了纤维的性质i 次生壁内层中，微 细纤维的取向单一，且几乎与纤维轴向平行，使纤维吸湿后主要在横向产生润胀，同时 由于微细纤维的轴向排列，使纤维在轴向上有最大的抗张强度，细胞壁越厚，纤维本身 的抗张强度越高。次生壁内层分层越多，纤维性能差异越大，加工越困难【7 7 。一 图1 一l ( a ) 宽窄层交替排列竹纤维模型图 舀f l l - 1 ( b ) 细胞壁很厚的竹纤维模型图 1 2 2 再生竹纤维及其研究 ? 环锭纺纱机上进行试纺，虽然在生产过程中遇到了断头多等问题，但经过改进生产工艺 最终获得成功。另外据有关媒体报道，江苏吴江有家丝绸厂将3 5 的竹纤维和6 5 的绢 丝混纺制成竹丝面料，用于生产高档西服、t 恤等。如今，再生竹纤维的床上用品、男 女时装、针织服装等新一代舒适型纺织产品己经层出不穷。 第一章引言 再生竹纤维作为纺织原料刚刚被推出，对纤维本身的完善，后道工序的研究及产品 开发，消费市场的培育等方面均处于起步阶段，这一新纤维要实现产业化发展还有很多 工作要做，同时还需要一个较长的过程，所有这些问题的解决又都是以这种材料的结构 和性能为基础的。通过对再生竹纤维的结构和性能的研究，可以为再生竹纤维的实际生 产工艺的制定提供理论依据，减少实际生产中的盲目性，提高企业的生产效率和经济效 益。因此展开对再生竹纤维的结构和性能的研究是非常有必要的。 从目前再生竹纤维及其产品的生产和应用情况来看，再生竹纤维产品性能优良，因 而再生竹纤维将会具有广泛的应用领域和前景。但是再生竹纤维闽世后，大家都在争夺 占领市场的先机，力争在较短时间内生产出产品而忽略了对它的性能的研究。而性能研 究具有十分重要的意义，随着现代生活水平的提高，人们越来越注重性能的优劣。性能 直接决定用途，一个性能好的产品其市场也就越大。另外，织物性能的测试研究为织物 性能的描述和评价提供了客观标准，这对科学地评价织物，确定其用途，找出薄弱环节， 改造旧产品和研制新产品指明了方向【u 1 1 3 织物服用性能测试的研究进展 在许多情况下，织物性能的好坏只具有相对的意义，仅用好或差的概念来评价织物 的性能是远远不够的，有时甚至是不可能的。而织物性能测试可为织物的描述和评价提 供客观的、科学的、具有可比性的基础。通过对性能的测试，我们可以达到改进旧品种， 研究或形成新的产品；可以估价织物性能，确定其用途；可以根据织物性能提出合理的 使用要求除此之外，由于织物的风格特征值与产品质量可以经测试有明确的量化指 标，织物性能测试研究为织物性能的描述和评价提供了客观标准，这对科学地评价织物， 确定其用途，找出薄弱环节指明了方向。因此，织物的性能测试一方面为织物的进一步 应用开辟了广阔的前景，另一方面，也为生产者降低消耗，在竞争中求生存提供了一个 客观而实用的标准。国内外关于这方面的研究很多，例如真丝重磅织物服用性能研究、 高支纱衬衫面料性能研究、织物结构对抗撕裂性能影响的研究等等，这些都充 分说明了织物性能研究的重要性。 1 4 竹纤维产品服用性能研究概况 ； - 由于竹纤维产品是新开发品种，对其性能研究具有十分重要的意义。许多研究人员 在对竹纤维的结构、制作及性能了解之后，又对各种不同组织、不同纱线的织物的服用 性能进行了深入的研究。例如：西安工程科技学院的刘艳君、毛莉莉对竹纤维针织物的 服用性能进行了研究。通过测试，可分析出竹纤维具有良好的透气性，织物的组织结构 7 第一章引言 对透气性能有较大的影响；具有很好的抗折皱性能，特别是横向抗折皱性能极佳；其抗 起毛起球性能较差，在穿着过程中会在织物的表面形成毛球而影响外观。叉如，河南纺 织高等专科学校的翟亚丽等人，尤其关注于竹纤维面料的舒适性能，她们指出，竹纤维 针织物具有良好的导湿放湿性。由于纤维间空隙多，可利用其毛细管作用，使织物获得 较好的吸水性能。又由于竹纤维针织物使织物形成微孔结构，所以透湿效果也较好，从 而能使织物的水分和水汽迅速转移和扩散n 4 1 。苏州大学应用技术学院的傅菊芬等人则通 过对竹纤维织物和苎麻织物的性能测试，指出了竹纤维织物具有与苎麻织物同样良好的 热湿舒适性，高支竹纤维织物导湿性能更优n 叼。 在诸多研究中，山东樱花纺织集团的张美玲等人将棉和竹纤维进行混纺制得了竹节 纱，使其混纺产品穿着凉爽、舒适，染色性能优良，既能体现棉的性能，又能充分发挥 竹纤维的特性n 们：陈宏武和王崇慧则考虑到竹纤维织物保形性差的缺点，利用莫代尔的 耐磨性好，不易褶皱等优点，与竹纤维进行了混纺n ：李桂付则充分利用绢和竹各自的 优点，研究开发了质地轻薄、配色协调、手感柔软、易洗快干、凉爽舒适的绢竹纺新型 面料1 引。 从前人研究上可看出，对竹纤维及其混纺产品的研究多局限于单项性能，对其综合 服用性能尚未见诸报端，对其适合开发的产品也尚无定论，因此，本文拟通过测试竹纤 维的一般服用性能，利用统计和模糊数学方法对其综合性能进行研究，以确定竹纤维产 品的开发方向。j 1 5 本课题的背景及意义 竹纤维是一种新型的纺织材料。随着对竹纤维的进一步认识，竹纤维越来越受到人 们的喜爱和广大消费者的欢迎。由于它具有绿色环保性、防紫外线性、良好的悬垂性、 保形性、优良的抗皱性、抗弯性以及穿着舒适、爽滑等特点，而成为制作高档时装的上 乘面料。 国内外关于织物性能方面的研究很多，如桃皮绒织物服用性能的研究、。对丝 织物弯曲刚性测试方法及丝织物弯曲特性的研究、夏季织物服用性能的研究、织 物热湿传递性能的研究等，这充分说明织物性能研究的重要性。 不同的服装，要求的面料也不同。面料和性能紧密相关，而性能又和织物结构参数 ( 组织、纤度、密度) 有关。服装设计人员根据服装选择合适面料，不仅选择面料的色彩、 花样，而且还要考虑面料的性能，通常对性能的要求往往是多方面的。本文通过对竹纤 维产品的服用性能进行研究，并与精梳棉混纺产品的服用性能进行比较，再通过一阶线 性回归、多阶线性回归的方法及综合评判，分析出竹纤维产品性能优异的因素和原因， 为更好地研究竹纤维产品及其性能作了基础性试验与分析。对于合理科学地评价竹纤维 6 织物 1 6 ( 1 ) 评价 ( 2 ) 抗起 a 、利用y g ( b ) 4 6 1 d 型数字式织物透气量仪、l l y o l 型电子硬挺度仪、y g 5 4 1 a 型织物抗皱弹性测试仪、悬垂性测试仪、y g 5 0 2 型起毛起球仪、y g 0 2 6 型织物强力试 验机，收集大量的实验数据。 b 、利用统计软件处理数据并比较六种织物的服用性能。 c 、处理数据，运用数理统计的一阶线性回归、多阶线性回归和画柱状图的形式， 分析出竹纤维产品优异的因素，研究探讨其原因。 ( 3 ) 采用模糊数学的理论综合评价织物 建立构成模糊综合评价模型的3 个条件：建立评价对象的因素集u ：建立评语集v ；建 立因素权重分配的模糊子集r 。用“最大录属度 判别准则建立对该评判对象的综合评 判。 第二章再生竹纤维性能研究 第二章再生竹纤维性能研究 竹纤维作为一种新开发生产的纤维，全面掌握纤维的结构形态及各种性能对于纺 纱、织造、染整、服装工艺以及指导实际服装穿着都具有重要意义。 2 1 再生竹纤维形态结构及性能研究 2 1 1 竹纤维的形态结构 图2 1 ( a ) 、( b ) 分别为再生竹纤维的纵、横截面形态，可以看出，再生竹纤维自然 形态多呈纵向伸展，纵向表面光滑、均一，有明显凹槽，这样不仅会增强纤维间的抱合 力和抗扭力矩，而且由这些凹槽形成的孔隙能够产生较强的毛细管效应，使得纤维具有 良好的吸湿放湿性能，然而由于水分子较易进入非结晶区，纤维大分子间的相互作用力 减少，也大大降低了纤维的湿态强度。 再生竹纤维横截面边沿呈不规则锯齿形，且截面内有很多大小不等空隙和裂纹，这 与纤维大分子链的堆砌紧密程度和分布不均匀有关，这将预示着在满足可纺性的前提 下，纤维的物理机械性能会下降n 们 此外，虽然再生竹纤维结晶度较普通粘胶纤维高，但多孔隙的结构，会使其在碱中 的膨润和溶解作用较强，导致竹浆纤维耐碱性较差。 图2 q ( a ) 竹纤维纵向形态( 3 0 0 0 倍)图2 - i c o ) 竹纤维横截面( 3 0 0 0 倍) 2 1 2 竹纤维的吸湿放湿性能 通过对再生竹纤维截面观察发现，竹浆纤维纵向表面有多条较浅的沟槽，这些细微 沟槽和截面孔隙能够产生毛细管效应。 根据织物湿传递的基本原理，当织物中纤维形成的毛细管处于水平位置时，虽然没 - 8 第二章再生竹纤维性能研究 有外力场的势能差，但由于毛细管弯曲面附加引力的作用，能自动引导液体流动，产生 “芯吸”，能够使水分子沿纤维表面形成的毛细管上升、并从另一端析出水珠。因而皮 肤上的汗液能够较好地通过存在于织物纤维间的毛细孔隙向外排放，使肌肤保持凉爽， 所以竹纤维具有优良的吸湿放湿性能。通过对竹纤维的吸湿放湿性能进行测试，测得竹 纤维在标准状态下的回潮率可达1 2 ，与普通粘胶纤维的回潮率接近。但是，在3 6 0 。c ， 1 0 0 的相对湿度条件下，竹纤维的回潮率可高达4 5 ，且吸湿速率特别快，从8 7 5 的 回潮率达到4 5 的回潮率仅用6 个小时左右。相同的条件下，其他纤维的回潮率及其吸 湿的速率都不如竹纤维。这说明竹纤维比其他纤维具有更优的吸湿快干性能，更适合制 作夏季服装、运动服和贴身衣物【2 1 2 2 1 。 2 1 3 竹纤维的抗菌保健功能 中医认为竹叶、竹茹、竹簧、竹沥等具有清热化痰、除烦定惊、利尿止呕之功。日 本白并松新药株式会社对竹沥作了大量试验研究，证实其有广泛的抗微生物功能【2 3 】。由 竹纤维制成的纺织品2 4h 抗菌率可达到7 1 ，大大高于其他纤维。此外，竹子中含有多 种微量元素，使其自身具有抗菌性，在生长过程中无虫蛀、无腐烂、无需使用任何农药。 目前在竹浆纤维的加工过程中，采用竹浆粕变性生产工艺，将传统的硫酸盐法制浆技术 和苛性钠法制浆技术进行巧妙嫁接，十分成功的保持了竹纤维的抗菌抑菌性能吲。经多 家权威机构检测表明竹纤维对细菌、真菌癣菌均有良好的抑制作用，具有优良的广谱抗 菌保健性能，如表2 1 。 表2 - 1 再生竹纤维抗菌性能分析表 2 1 4 竹纤维的绿色环保性能 我国具有非常可观的竹资源储量，面积多达4 2 1 万公顷，位居世界上第一。竹材栽 种成活率高，不会对生态环境造成大的影响。我国竹资源的产业化程度较低，对竹资源 进行合理开发，利用竹材生产竹纤维，既可缓解植物纤维原料与日俱增的供需矛盾，有 利于木材资源的综合保护，也为我国竹资源的综合利用寻找了一条较佳的理想途径【2 5 1 。 竹子属常绿植物，大多生长在山区，极少受到农药和其他有害物质的污染，且竹子 第二章再生竹纤维性能研究 自身的抗菌性，使其在生长期内无需使用任何农药，没有任何污染，保证了竹纤维资源 无生态毒性。 在正常的温度条件下，竹纤维及其纺织品是很稳定的，但在一定环境和条件下， 竹纤维可分解成二氧化碳和水，具有优良的生物可降解性，降解方法有 ( 1 ) 垃圾处理：纤维素燃烧生成c o ：和h ：0 ，对环境无污染。 ( 2 ) 土地埋入降解：土中的微生物营养使泥土活化，经过8 - 1 0 个月降解。 ( 3 ) 活性污泥中降解：主要通过大量存在的细菌，使纤维素分解。 。 从生态纺织品发展而言，开发新型纺织纤维将不再过度依赖于石油，而转向于价格 低廉、储量丰富的自然资源。传统的粘胶纤维是以棉短绒或木材为原料，但棉田的减少 以及森林资源日趋匮乏，都使粘胶纤维的原料供应境况越来越窘迫，多元化调整原料资 源、合理使用竹材资源，是解决再生纤维素纤维资源不足的关键。可见竹纤维的开发对 纺织生态学具有重要的意义，作为原料的竹，可以大量收集，不会毁坏森林。长期使用 后废弃物不会造成环境污染。竹纤维纺织品来于自然，最终再回归自然。 2 1 5 竹纤维的_ 防紫外线性能口叼 太阳辐射波中的紫外线部分，对人类既有利又有害。紫外线u v 是电磁波谱中波长为 o 0 1 o 4 0um 的辐射总称，其中0 3 2 0 4 0um 的称u v a ，0 2 8 0 3 2um 的称u v b ，0 0 1 0 2 8um 的称u v c 。u v c 基本上被大气上层的臭氧层所吸收，对人类产生影响的主要是 u v a 和u v b 的综合作用。近年来，由于人类大量排放消耗臭氧的四氯化碳、氟氯烃、甲 烷等，使臭氧量减少。臭氧层每减少l ，紫外线辐射强度会增j j l 2 ，人类患皮肤癌的 可能性会提高3 。其中u v b 的增加对人体健康影响较大。因此，纺织品的防紫外线功 效越来越受到人们的重视。 纺织品防紫外线的功效可用吸收率即1 0 0 减去对紫外线的反射率来表示。经中国 科学院上海物理研究所检测证明，竹纤维对0 ：0 2 - 一- , 0 4 0um 紫外线的穿透率为0 0 6 ，棉 的紫外线穿透率为2 5 ，竹纤维的抗紫外线能力是棉的4 1 7 倍。研究还显示，竹材中所含 的叶绿素铜钠是安全、优良的紫外线吸收剂。因此竹纤维织物具有优良的抗紫外线性能。 2 2 再生竹纤维物理机械性能测试及分析 ，实验样品：1 6 7 d t e xx3 8 r a m 再生竹纤维 实验仪器：x q 1 型单纤维电子强力仪，y g 3 6 1 卷曲弹性仪，y 1 5 1 型纤维摩擦系数 测定仪 ，实验条件是：2 2 0 ，相对湿度为6 5 。 第二章再生竹纤维性能研究 2 2 1 拉伸性能测试与分析 纤维在纺织品加工和使用中都会受到各种外力作用而产生变形，甚至被破坏，纤维 承受各种外力作用所呈现的特性称为力学性能。纺织纤维的拉伸机械性能是纤维品检验 中的重要内容，它与纤维的纺织加工性能和纺织品的服用性能有非常密切的关系。 在本课题中使用的纤维强力仪的工作原理是利用高精度测力传感器，将纤维拉伸时 受的力转换成电信号。通过测试，可以在此强力仪上得到断裂强力、强度、初始模量等 力学性质指标。 一 为了进行比较，我们同时测定了再生竹纤维和粘胶纤维在干态和湿态时的各项指 标，测试结果见表2 - 2 。 表2 2 再生竹纤维干湿下强伸指标测试结果 纤维及规格断裂强力 断裂伸长 断裂比功 初始模量 1 6 7 d t e x x3 8 m m f ( e n )( ) c n d e x c n d e x q 再生干态 4 3 72 4 4 00 3 92 2 7 0 竹纤维湿态 1 9 52 3 4 00 1 76 3 0 粘胶干态 4 3 72 3 4 00 4 23 2 9 0 纤维湿态 2 0 72 3 6 00 1 98 7 0 式样的夹持长度为1 0 m m ，拉伸速度为6 m m m i n 由表2 2 可以看出，在千态条件下再生竹纤维的干强大于湿强，这是因为竹纤维 吸湿后由于水的溶胀作用，降低了纤维分子间作用力，有利于分子链间或结构单元间的 相对滑移，纤维吸湿后断裂伸长率也明显下降了【2 7 】。在干态条件下竹纤维与粘胶纤维的 断裂强度、断裂伸长率、断裂比功均相近，竹纤维的初始模量则相对较低。在湿态条件 下竹纤维同粘胶纤维的断裂强度、初始模量、断裂比功显著下降，而断裂伸长无明显变 化。 、 竹纤维的应力应变曲线特征是低强度、高伸长。从纤维分子结构分析，虽然大 分子聚合度较高，但分子链柔曲性高，结晶度和取向度较低，分子间不能形成良好的排 列，过长的分子链反而增加了自身的卷曲，因此分子间结构改变过程较长，分子间滑脱 比例较大。在纤维制造过程中，适当增加拉伸倍数，提高大分子取向度，有利于改善纤 维强度，降低纤维的断裂伸长率。 2 2 2 纤维卷曲性能测试与分析 纤维卷曲是纺织纤维不可缺少的性质之一。纤维的卷曲可以使短纤维在纺纱时增加 1- 第二章再生竹纤维性能研究 纤维之间的摩擦力和抱合力，提高纤维的可纺性能。同时增加纤维的卷曲还可改善纤维 弹性和纤维集合体的蓬松性，使织物柔软丰满，具有良好的抗皱性与保暖性，对于改善 纤维和织物光泽都有一定的作用，因此要评价一种纤维的综合性能，纤维的卷曲性能是 必不可少的。 ， 测试结果如表2 3 所示。 ” 表2 3再生竹纤维卷曲性能指标 一般对化学纤维的卷曲数要求在1 2 1 4 个2 5 m m ，卷曲率在1 0 - - 一1 5 左右，卷曲弹 性回复率在8 0 左右为宜。从再生竹纤维卷曲性能测试的结果我们了解到：再生竹纤维 的卷曲率、卷曲恢复率、残留卷曲率及卷曲数均较低。这样纤维在纺纱过程中，纤维卷 曲易被罗拉拉直，且在拉直后卷曲不易恢复，减小了纤维之间的抱合力，这不仅不利于 成纱时纤维间的抱合，给成纱带来一定困难，影响到纤维的可纺性能，同时也将影响到 纤维织物的服用性能，如抗皱、保暖性及手感等。在此推测：该纤维在做成织物时，由 于纤维本身卷曲恢复性能低，其织物的尺寸稳定性也比较差，织物穿着时容易变形，这 也是再生纤维共同存在的特点【2 引。 2 2 3 再生竹纤维的摩擦性能 纺织纤维摩擦性能不仅直接影响到纺织工艺的顺利进行，而且还关系到成纱、成布 的质量。在纺织加工过程中，经常存在纤维和纤维、纤维与纺织机件之间的相对运动。 从而出现纤维与纤维、纤维与其他材料的摩擦问题。纤维摩擦力的大小直接影响到梳理、 牵伸、卷绕等生产加工工艺，并且影响纱、布的质量和性质。为了使纱线具有一定的强 力，纤维与纤维之间要求具有足够的摩擦力，同时纱线与纱线之间具有足够的摩擦力， 也是织物具有良好尺寸稳定性的必要条件之一。 。 本实验采用绞盘法在转速3 0r m i n ，预加张力1 0 0 m g 的条件下分别测试了再生竹纤 维与再生竹纤维、再生竹纤维与金属辊、再生竹纤维与橡皮辊的动、静摩擦系数。测试 结果见表2 - 4 第二章再生竹纤维性能研究 对结果进行分析可知：( 1 ) 再生竹纤维的动摩擦系数小于静摩擦系数。这使纤维在 低速相对运动时容易发生粘滑现象，对实际工作产生影响。在纺纱机的牵伸区中， 前纤维用较快的速度等速前进，与前纤维相接触的后纤维，由于摩擦力的作用被牵引。向 前，后纤维与后须条间的张力变大。当张力大于阻止须条解捻的阻力时，后纤维受牵引 变成与前纤维相同的速度前进而成为前纤维。当由于偶然的原因( 如须条中有粘结) 后部 须条对这部分纤维的阻力变大，超过牵引其向前的摩擦力时，纤维的运动被阻止，与前 纤维间产生滑动，这一现象将加剧须条内的纤维运动的不稳定性，使牵伸恶化，影响成 纱质量。经对比发现再生竹纤维的摩擦系数相对比其他纤维较低，并且纤维与纤维的动、 静摩擦系数的差值较大，为0 1 0 3 ，这就表明该纤维及其制品手感柔滑，无蜡质感。但 是，纤维的摩擦系数相对其他纤维偏小，在纺纱时表现为纤维之间的抱合力较差。所以 在纺织加工过程中，需要对纤维加入一定量的抗滑油剂，以确保成网、成条、成纱的质 量 】 里 o 为取得较小的熟条定量和较好的牵伸效果，以弥补不经过粗纱工序的缺陷并直接进入细 纱工序的生产，将梳棉机上所得到的纤维