（纺织工程专业论文）凉爽型羊毛针织产品的研究与开发[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 。y 9 3 0 1 7 6 j 一 本课题选用高支羊毛为主体原料，辅以天然纤维和少量化学合成纤维，并结 合相应的条纺整理工艺，着重从羊毛的凉爽整理、产品的服用性能研究着手，开 发出凉爽型羊毛针织产品，降低成本，丰富夏季高档针织产品的种类，满足市场 对高档毛针织产品的需求。 通过对当今羊毛处理技术中几种处理羊毛鳞片方法的比较，比较处理前后羊 毛纤维鳞片及其物理机械性能和表面磨擦性能的变化，发现氯化剥鳞+ 树脂整理 的方法处理效果最好，且成本合理，在实际生产中最为实用，所以选取此方法作 为羊毛凉爽化处理的工艺方法。 运用凉爽化处理后的毛条生产加工纱线，按纯毛、毛涤混纺、毛涤混纺后与 棉纱饼合的路线加工纱线。通过对比各组分纱线的条干均匀性、毛羽、捻度、吸 湿性、单纱拉伸断裂强度和断裂伸长率等性能，从中选择了性能较好、比较适宜 开发凉爽型羊毛针织服装的纱线1 4 2 t e x ( 7 0 4 2 n 。) 毛涤混纺纱线( 毛：涤 = 7 0 ：3 0 ) 和1 3 8 t e x ( 7 2 4 6 n 。) 的毛涤混纺后与棉纱饼合的纱线( 毛：涤：棉 = 3 5 ：1 5 ：5 0 ) ，作为我们开发服装面料的纱线。 在横机上编织后，对织物刺痒感的情况进行评价，得出基本消除刺痒感的结 论。同时把它们与常用的夏季针织产品( 棉、粘胶、涤棉、真丝织物) 的各项性 能指标进行比较，运用灰色聚类评判方法对它们的服用性能进行综合评价，发现 毛涤、毛涤棉织物和真丝织物同属于中偏上的灰类，而棉、粘胶、涤棉织物属于 下偏中灰类。这说明运用凉爽化处理以后的羊毛开发出的织物，其服用性能的综 合评价优于棉、粘胶、涤棉等夏季常用织物，达到了开发要求。 应用生产的毛涤、毛涤棉纱线在1 4 针电脑横编机上编织了男式t 恤和女式 小v 领套衫两件针织衫，生产出凉爽型羊毛针织产品的最终成品服装。 关键词：凉爽、羊毛、整理、舒适性、灰色聚类、评价 s t u d ya n dd e v e l o p m e n t o fc o o lw - o o lk n i t g o o d s a b s t r a c t i nt h i sp a p e r ， h i g hc o u n tw 0 0 1 sh a v eb e e nc h o s e na st h em a i nr a w m a t e r i a l s a tt h es a m et i m e ， n a t u r a lf i b e r sa n daf e ws y n t h e t i cf i b e r s h a v eb e e nc h o s e na st h es u p p l e m e n t e dm a t e r i a l sc o b i n e dw i t hc o r r e s p o n d e d s p i n n i n ga n df i n i s h i n gt e c h n i c s t od e v e l o pc o o lw o o lk n i t g o o d s ，r e d u c e c o s t s ，e n r i c ht h ek i n d so fs u 姗e rt o pg r a d ek n i t g o o d sa n dm e e tt h en e e d s o fm a r k e t sf o rt o pg r a d ew 0 0 1k n i t g o o d s ，t h ee m p h a s i sh a v eb e e np u to n t h ew o o l s c o o lf i n i s h i n ga n dt h es t u d yo ft h ep r o d u c t s g a r m e n t p e r f o r m a n c e s c o m p a r i n gs e v e r a l1 a t e s tw a y st ot r e a tw o o ls q u a m a e ， t h ec h a n g e so f s q ua r i l a e ，p h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e sb e f o r ea n da f t e rt r e a t i n g w 0 0 1f i b e r s ，w ef i n dt h a tt h ew a yo fr e s i nf i n i s h i n ga f t e rc h l o r i n a t i o n i st h eb e s ti na c t u a lu s i n ga n dt h ec o s t sa r er e a s o n a b l es ot h a ti th a s b e e nc h o s e na st h et e c h n i c so fw 0 0 l s c o o lf i n i s h i n g p r o d u c ey a r n sw i t hw o o ls t r i p sw h i c hh a v eb e e nf i n i s h e db yt h ec o o l f i n i s h i n gt e c h n i c s t h ey a r n sa r ed i v i d e di n t op u r ew 0 0 1y a r n s ， w 0 0 1 p o l y e s t e rb l e n d e dy a r n sa n dw 0 0 1 p 0 1 y e s t e rb l e n d e dy a r n sc o m b i n e d w i t hc o t t o n a f t e rc o m p a r i n gt h ep e r f o r m a n c e so fs e v e r a ld i f f e r e n t e o n s t i t u t e so fy a r n s ，s u c ha sy a r ne v e n n e s s ，f i l o p l u n 】e ，t w i s t ，m o i s t u r e a b s o r p t i o nc a p a c i t y ，s i n 9 1 ey a r nd r a w b r e a k i n gt e n a c i t ya n db r e a k i n g e l o n g a t i o nr a t ee t c ，w ec h o o s et h ey a r n s ，w h i c hh a v eb e t t e rp e r f o r m a n c e s a n da r es u i t a b l ef o rd e v e l o p i n gc o o lw o o lk n i t t i n gg a r m e n t s ，1 4 2 t e x ( 7 0 4 2 n 。) f i n i s h e dw 0 0 1 p o l y e s t e rb l e n d e dy a r n s ( w ：p = 7 0 ：3 0 ) a n d1 3 8 t e x ( 7 2 4 6 n 。) f i n i s h e dw o o l p o l y e s t e rb l e n d e dy a r n sc o m b i n e dw i t hc o t t o n ( w ：p ：c = 3 5 ：1 5 ：5 0 ) ， a st h eo n e st od e v e l o pg a r m e n tf a b r i c s a f t e re v a l u a t i n gt h ep r i c k l ea n di t c ho ft h ef a b r i c sk n i t t e do nt h e f l a tm a c h i n ew i t hd e s i g n e dw 0 0 1y a r n s ，w ec a nd r a wt h ec o n c l u s i o nt h a t t h ep r i c k l ea n di t c hh a v eb e e nc l e a r e du pe s s e n t i a l l y m e a n w h i l ec o m p a r i n g a l lk i n d so fp e r f o h n a n c e so ft h e i r sw i t hs t a p l es u 棚e rk n i t g o o d s ， s u c h a sc o t t o n 、v i s c o s e 、p o l y e s t e r c o t t o nb l e n d e da n ds i l kf a b r i c s ，e v a l u a t i n g t h e i rg a r m e n tp e r f o r m a n c e sg e n e r a l l yb yg r e yc l u s t e r i n gm e a n s ， w eh a v e f o u n dt h a tf a b r i c s ，w h i c ha r em a d ei nw 0 0 1 p o l y e s t e rb l e n d e dy a r n s 、 w o o l p o l y e s t e rb l e n d e dy a r n sc o l n b i n e dw it hc o t t o na n ds i 1 ky a r n s ， a r e p a r t so fm i d d l e1 e a n i n gt os u p e r i o rg r e yc l u s t e r sw h i1 ec o t t o n 、 v i s c o s e a n dp o l y e s t e r c o t t o nb l e n d e df a b r i e sa r ep a r t so fi n f e r i o r1 e a n i n gt o m i d d l eg r e yc l u s t e r s s o 。t h ec o n c l u s i o nc a nb ed r a w nt h a tt h ef a b r i c sm a d ei nf i n i s h e dw o o l s h a eb e t t e rg a r m e n tp e r f o r m a n c e st h a ns t a p l es u 唧e rk n i t g o o d ss u c ha s c o t t o n 、v i s c o s ea n dp 0 1 y e s t e r c o t t o nb l e n d e df a b r i c s t h ep u r p o s e so ft h i s d a d e rh a v eb e e nr e a c h e d m a l et s h i r ta n df e m a l e1 i t t l ev t y p es l i p o nb l o u s eh a v e b e e n p r o d u c e dw i t hd e s i g n e dw 0 0 1 p o l y e s t e rb l e n d e dy a r n sa n dw o o l p o l y e s t e r b l e n d e dy a r n sc o m b i n e dw j t hc o t t o no ng1 4c o m p u t e rf l a t1 1 1 a c h i n e i t i n d i c a t e st h a tt h ef i n a lf i n i s h e d p r o d u c t s ，a p p a r e l s ， o fc 0 0 1w 0 0 1 k n i t g o o d sh a v eb e e np r o d u c e d g a op e i h u ( m a j o ri nt e x t i l ee n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h a oz h a n y i k e yw o r d s ： c o o l ：w o o l ： f i n is h i n g ： c o m f o r t a b l e n e s s ： g r e yc l u s t e r i n g ：e v a l u a t e 1 绪论 1 绪论 随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对羊毛产品提出了更高的要 求，传统的保暖功能不再是人们的首要选择。相反，人们提出了衣着轻便、四季 可穿、易处理的要求，而且其适用范围扩大到衬衫、内衣以及夏季服装，这就要 求羊毛纺织品向高支轻薄化转向。本课题的定位正是基于这发展趋势，开发适 合于夏季穿着的凉爽型羊毛针织服装。 1 1 羊毛服装现状和发展趋势 羊毛是一种珍贵的生态纤维，毛纺产品具有独特的外观风格和优良的保暖功 能，在一些服装领域，特别是高档的正式服装和御寒服装方面，毛纺面料历来称 雄于市场。但是随着人们生活水平和消费需求的提高，衣着的保暖功能渐趋淡化， 轻便、舒适、易护理以及保健等方面功能的需求日益增强。另一方面，在三大类 服装消费中，正式服装( 西服之类) 占世界服装产量的2 3 ，休闲服( 便装) 占 7 0 ，运动服占6 。据预测，在未来5 年中，休闲服和运动服的比例将大幅度 增长，而正式服装的市场份额将相应下降，人们( 特别是中产阶层群体) 在衣着 方面更乐意选购价格适中、穿着随便的休闲服和运动服。面临消费需求的改变， 羊毛纤维所固有的一些弱点，诸如加工时易断头、存放易虫蛀、洗涤易毡缩易皱、 贴身穿着有刺瘁感等，即成为不利因素。以秋冬装及正式服装为主体的毛纺传统 产品，其市场必然趋于萎缩，并为其他纤维特别是新型化纤所替代。 鉴于上述，为了适应市场需求的变化，必须对毛纺传统产品进行脱胎换骨的 改造，实现产品功能的革命，使新一代毛纺产品能满足高舒适性、易护理、保健、 环保等现代衣着要求；扩大穿着季节，开发适应春夏季穿着的面料；打进休闲服 和运动服领域，从而巩固和扩大毛纺产品的市场。这已成为毛纺业可持续发展的 首要任务。 1 2 凉爽羊毛的研究现状和发展趋势 凉爽羊毛( c 0 0 1w 0 0 1 ) 是由i w s ( 国际羊毛事务局) 倡导，日本率先发起 研究的，适合于春夏季服用的新型功能化羊毛。凉爽羊毛产品的开发已经成为国 际毛纺织行业最热门的研究课题之一。 以往，由于羊毛纺纱和整理技术的落后，毛纺面料往往比较厚重，有不舒服 2 羊毛凉爽性机理研究 2 羊毛凉爽性机理研究 2 1 羊毛的基本组成和性质 纤维的结构是指构成纤维不同层次的结构单元以及当它们处于平衡态时所 具有的空间排列状态。一般将纤维的结构分为三个层次级，结构特征指构成该纤 维的成纤高聚物的长链分子是由哪些原子或原子团所构成，以及这些原子或原子 团在空间的排列位置。一级结构也称纤维的链结构或分子结构；二级结构是指组 成该纤维的成纤高聚物的长链分子相互之间的空间排列特征，二级结构也称纤维 的聚集态结构或超分子结构，该级结构特征是指纤维中多重原纤的排列，纤维断 面的结构、组成和形状，以及可能存在于纤维中的孔洞、微孔的大小和分布等； 三级结构也称纤维的形态结构。纤维的结构特征决定了纤维所具有的性能，纤维 的结构和性能是一个事物的两个方面。从内在本质方面讲是结构，结构反映于外 部，则成为我们直接或间接感受到的并可以加工利用的性能“”“。 羊毛纤维除去水分、蜡质、汗质、皮屑、矿物质等伴生物质之后，纯净干燥 的羊毛纤维除含有少量( 小于1 ) 金属矿物质之外全部是有机化合物，包括角 蛋白( 角朊) 、磷脂，其中主要是角蛋白，占纯净纤维总量的9 9 以上。角朊作 为一种蛋白质类型而言，它的主要特点是含有较多的磷，而其它的朊类一般不含 有磷元素”“”。 羊毛是由许多细胞聚集构成，可分为三个组成部分：包覆在毛干外部的鳞片 层；组成羊毛实体主要部分的皮质层；由毛干中心不透明的毛髓组成的髓质层。 髓质层只存在于较粗的羊毛纤维中，细毛无髓质层。1 。细羊毛的结构如图2 一l 所 刁i 。 羊毛纤维是一种重要的蛋白质纤维，其结构和组成相当复杂，它由众多的基 元组成，每厘米有2 0 0 0 个左右的鳞片，羊毛的鳞片约占羊毛总量的l o 。鳞片 层由鳞片表层、鳞片外层和鳞片内层组成。鳞片外层根据其含硫量的不同可以分 为鳞片外a 层和鳞片外b 层。 目前，对羊毛鳞片各亚层的结构有一些定性的认识。在羊毛鳞片的亚层结构 中( 如图2 2 所示) ，鳞片表层含量最少，其厚度约为5 n m ，但它对羊毛的化学 性质和加工工艺有重要的影响。鳞片表层可能完整地包覆着整个鳞片细胞，鳞片 表层对化学作用非常稳定，它对碱、氧化剂、还原剂和蛋白酶的作用都较为稳定。 鳞片表层的高化学稳定性与其化学结构和组成密切相关。羊毛鳞片表层整齐的排 列着类脂层，不但使羊毛具有一定的拒水性，而且提高了羊毛的化学稳定性。 4 2 羊毛凉爽性机理研究 图2 - i 细羊毛结构 图2 - 2 羊毛鳞片亚层结构 2 羊毛凉爽性机理研究 现在已经知道的羊毛鳞片表层类脂的主要组成为1 8 一甲基二十酸和二十酸， 具有很长的脂肪长链，它们和羊毛鳞片表层的蛋白质是以酯键等方式结合。类脂 层的结构如图2 - 3 所示，其厚度约为0 9 n m 。在类脂层的下面是蛋白质层，这些 蛋白质在肽链间除了有二硫键交联外，还存在酰胺键交联。酰胺键交联的存在使 蛋白质结构非常紧密，可能是鳞片表面具有强化学稳定性的另个重要原因。 图2 3 羊毛蛋白质类脂层示意图 鳞片外层厚度约为0 3 p m ，而且结构是不均匀的，鳞片外a 层胱氨酸含量比 鳞片外b 层含量高，结构也较稳定。鳞片内层厚度约为0 3 1 1 m ，胱氨酸含量较低， 化学稳定性较差。总的来说，鳞片层的胱氨酸含量要比羊毛内部的皮质层高的多， 而以鳞片外层的含量最高。鳞片表层、鳞片外a 层、鳞片外b 层和鳞片内层的胱 氨酸含量分别为1 2 、3 5 9 6 、1 5 和3 ，而羊毛内部的皮质层的胱氨酸含量仅为 1 左右。 皮质层在鳞片层的里面，是羊毛的主要组成部分，也是决定羊毛物理化学性 质的基本物质。它和鳞片层之间以细胞间质紧密联结在一起。皮质层是由许多稍 偏的、略呈转曲的纺锤形细胞组成。这些纺锤形细胞的平均长度为8 0 l o o i j z n ， 宽2 5 i m a ，厚1 2 2 6 9 i n 。每个纺锤形细胞间以细胞间质相互结合在一起，其 间可能存在着空隙。细胞间质为非角朊物质，含有少量胱氨酸，约占羊毛重量的 1 ，厚1 5 0 埃，充满细胞的所有缝隙，易被酸、碱、氧化剂、还原剂降解和酶 解。 6 2 羊毛凉爽性机理研究 髓质层是由结构松散和充满空气的角朊细胞组成，细胞闯相互联系较差。在 显微镜下观察，髓质层呈暗黑色。髓质层含量的多少，视毛的类型而不同。细绒 毛无髓质层。较粗的毛中有髓质层，呈连续或不连续分布，分布的宽窄程度也不 一样。含髓质层多的羊毛，脆而易断，不易染色。 以网状结构存在于整个羊毛中的细胞膜复合物( c e l lm e m b r a n ec o m p l e x ， 简称c m o ，对羊毛的性能起着重要作用。近年来，随着科学技术的进步和研究 水平的提高，对细胞膜复合物( c m o 的结构有了一些新的认识，认为c m c 由细 胞膜和球状蛋白质( 也称胶粘剂) 组成。羊毛的细胞膜和生物细胞膜结构很相似， 主要由三部分组成：柔软的、易溶胀的细胞胶粘剂，此物质为轻度交联的球状蛋 白质；类脂双分子结构( 又称为b 层) ；处于球状蛋白质和类脂结构间的纤维状 蛋白质。 2 2 羊毛的凉爽惑 在大多数消费者心目中，羊毛代表保暖和透气性，多少年以来人们一直享用 着羊毛的这些性能。但现在却有严格的科学根据可以说明羊毛织物也可以是凉爽 的。 “透汽性”这一术语与水分的蒸发或汗液的失去有关，其源由可追溯至羊毛 独特的吸收水蒸汽的能力，能够吸收其干重3 5 的水分，纤维在任一时刻的含 水量取决于周围空气的湿度。当湿度上升时，羊毛吸收水分；当湿度下降时，羊 毛失去( 或放出) 水分。 羊毛的这一“缓冲行为”，是有助于其舒适的最重要的性质之一，它能够通 过吸收或释放水分来补偿衣服内的空气湿度的迅速变化。在吸收水分过程中，身 体内的热量被释放出来；而在释放水分过程中，纤维变得更凉爽。这是唯有吸湿 性纤维( 羊毛和棉花) 才具备的内在性质，并且更多地说明了羊毛特性的多样性， 羊毛所具有的吸湿能力远大于棉( 约为3 5 ：2 2 ) 。 澳大利亚联邦科学与工业研究机构( c s i r o ) 的纺织科学家们已经发现：透 汽性在使得羊毛舒适方面所起的作用比以前掌握的更大、更重要。除了能够缓冲 外，人们又发现了羊毛纤维在吸湿或放湿过程中通过纤维获取或失去热量，能够 被用来在阴冷、潮湿的条件下产生温暖，或者在湿热的条件下增加凉爽感。 2 2 1 羊毛织物的透热性 织物的透热过程有导热、对流和辐射三种基本传热方式“，其中导热方式是 皮肤与织物接触的瞬间或在极短的时间内产生冷暖感的主要原因，而导热性的好 2 羊毛凉爽性机理研究 坏是由纺织用纤维材料的导热系数决定的，各种纺织材料的导热系数如表2 - 1 所 示。 表2 1 纺织材料的导热系数( 室温2 0 测量) 表2 1 中，羊毛的导热系数较低，低于多数合成纤维和棉，而与蚕丝相当。 虽然导热系数大的织物能赋予织物一定的凉感，但这种感觉主要发生在人体与织 物接触的瞬间，在正常应用的环境内，这种感觉只是暂时的，而纺织用纤维的导 热系数相差不大，所以因导热引起的冷暖感取决于织物与人体的有效接触面积， 为此设计凉爽羊毛织物时应以表面平整、平滑为宜。 2 2 2 轻薄织物的凉爽性 就像膨松的结构和凸起的表面是理想的保暖材料一样，紧密的、没有凸出纤 维的、表面光滑的轻薄织物完全可以适合于温暖的气候。轻薄织物对体表放出热 量和释放水分的阻力小，因而感觉也凉爽，这是因为平滑的织物比膨松的织物与 皮肤接触更多，因而也就能够更好地带走热量“。 最近的研究揭示了另一个机理，将羊毛织物与等值的合成纤维织物相比，会 产生凉爽的感觉。这一现象的产生是由于羊毛纤维在与皮肤接触的瞬间能够释放 出水分，从而降低了其温度。这一情形的出现是由于靠近皮肤的空气温度比周围 环境的空气温度高，而其湿度却较低。所以当羊毛衣物移向皮肤时，它就暴露于 较干燥的空气中，从而释放出少量的水分，因此衣服的温度就下降了。这一温度 降低足以使织物相对于皮肤而言比非吸湿性合成纤维( 如聚酯纤维) 感觉更凉爽。 当织物再次移开，移向湿度大的大气时，织物将再吸收失去的水分。这一过程在 衣服的任何部分与皮肤接触的每一次过程中都会重复出现。 在实验室的试验中，“c o o lw o o l 凉爽羊毛”织物始终都被认为比等值的聚 酯纤维织物更凉爽。这一结论对于试验的所有气候条件和所有的织物结构都是正 确的。羊毛织物在相对湿度高的条件下被认为特别凉爽。其它的试验也表明，织 物在与皮肤接触的每一次所失去的水分量很少，不足重量的0 1 ，但这却足以 2 羊毛凉爽性机理研究 使羊毛织物比聚酯纤维织物感觉有降低l 的凉爽感。这一凉爽感觉持续仅几秒 钟，但却在织物移开和再移回的每一次过程都出现。 2 2 3 水分的运送 羊毛调节其含湿量以适应周围空气湿度变化的能力，在人体进行体育活动过 程中保持相对的舒适性方面显示出了独特的优势。例如，当一个办公人员坐在桌 子旁一小时左右时，其穿着的衣服的含湿量粗略地说来并不改变。如果该办公人 员然后开始活动( 如做轻快地散步、爬楼梯、或者甚至是增加精神压力) ，那么他 身体新陈代谢的速度就加快，就会散发出更多的热量、释放出更多的水分“”“”。 如果他穿的衣服是羊毛的，那么羊毛衣物就能吸收这多余水分中的很大一部 分，使得皮肤周围空气的含湿量下降，帮助保持舒适感，这种时间持续得要比其 它非吸湿性的同样服装要长“”“。 这一事实已经被实验室的试验所证实。在这些试验中，要求被试验者在一个 控制的环境中静坐三十分钟，然后再做固定的踏车运动，将同样的羊毛和涤纶t 恤衫作为比较对象，在前l o 分钟左右几乎没有差别，因为此时并没有产生太多 的汗液；而在接下来的2 0 分钟里，羊毛衣服比涤纶衣服要湿一些，因为羊毛正 先将羊毛衣服与人体之间空气中的水蒸汽去除，然后再去除皮肤上的水蒸汽；过 4 0 分钟后，这两件衣服感觉相似，因为这时水分已经超过羊毛的吸湿能力，两 种织物都有液体水。 因此，羊毛衣服就能使人在末出汗时感到凉爽，运动时感到更舒服些。 9 3 羊毛凉爽化处理 3 羊毛凉爽化处理 要使羊毛完全胜任作夏令服装面料，必须对羊毛进行凉爽整理。这种凉爽整 理技术的关键是，首先必须对羊毛纤维( 一般是以毛条形式) 进行剥鳞片减量加 工，使纤维细化，纤维表面光滑化，增加羊毛纤维的柔软程度和光泽度，同时赋 予羊毛超级防缩、抗起毛起球特性1 5 。 利用羊毛鳞片可发生氯氧化反应、氧化反应、酶分解反应等特性，可对羊毛 进行鳞片处理。加工方法有：减量法、加量法和减量加量结合法。其中减量法又 有放电等离子体处理、氧化法、氯化法和酶解法等方法，加量法主要指树脂整理， 减量加量结合法主要指在减量处理后再加以树脂整理【5 7 j 。 3 1 羊毛鳞片树脂整理 对羊毛进行树脂整理可以在纤维阶段进行处理，也可以在织物阶段进行整 理。从大量的资料中可以看出，国内外单独用于羊毛鳞片处理的树脂从结构上可 分为以下几种： 1 聚氨基甲酸酯( 聚氨酯) 类：此类树脂以b a y e r 公司生产的s y l l t l l a p p r e tb a p 最为典型。另外还有c i b a 生产的d i c r y l a l lw s r 以及r o t t a 生产的p r o t 0 1 a l l3 6 7 等。 2 聚醚类：聚醚类树脂是比较新的一类树脂。主要代表产品有具有活性反应 基团的b a s o l a i ls w ( b a s f 公司) 和以s s 0 3 n 。为反应基团的l a n 】( r o l a l ls h r 3 ( b a y e r 公司) 。 3 硅酮类树脂：使用有机硅类型的树脂不仅有良好的鳞片填充效果，而且还 能获得柔软平滑的手感。该类型的树脂主要有d o w - c o n l i n g 公司生产的d c 1 0 9 以及c i b a 公司生产的u l t r a t e x e s c 和b a s f 公司生产的b 船o l a l lm w 等。 单独使用树脂整理的机理是在羊毛纤维表面形成一层聚合物薄膜而把鳞片 遮盖起来。而在实际的应用中由于树脂与羊毛纤维的结合力会随着洗涤次数的增 加而降低，树脂层会逐渐脱落，其对羊毛 x 3 羊毛凉爽化处理 洗涤防毡缩效果也不明显。 图3 1 酶处理后羊毛纤维s e m 图( 3 0 0 0 ) 图3 1 为酶处理后羊毛纤维s e m 图( 3 0 0 0 ) ，从图中可以看出，羊毛纤维 的表面被严重水解，虽然此时在羊毛纤维表面仍可以看到鳞片，但其边缘以被削 去了很多，而且边缘出现很多被腐蚀的现象，鳞片的表面也变得粗糙不平，此时 羊毛的皮质层受到很大的水解破坏，强力下降明显。用蛋白酶对羊毛进行生化处 理，国内外有许多报道，但从目前的研究看，还没有理想的羊毛鳞片处理酶制剂。 有的蛋白酶虽然能使羊毛获得很大的减量，理论上已经去除大部分鳞片( 减量率 在1 0 以上) ，羊毛的耐洗涤防毡缩效果仍然很不理想，纤维机械性能的损伤也 较大，不符合夏季用羊毛服装的开发要求。 3 4 氯化、氧化法处理羊毛鳞片 氯化、氧化法是剥除和破坏羊毛表面鳞片最直接的方法。这种方法通常采用 氧化剂、碱剂或氯化剂，剥除羊毛鳞片，改变顺、逆鳞片方向摩擦效果，使羊毛 具备耐多次洗涤、防毡缩的效果，去除贴身穿着时的刺痒 链端的外切肽酶。 脂肪酶：可以使脂肪特别是甘油三酯和脂肪酸水解。 蛋白脂肪酶：作用于脂蛋白( 由蛋白质、脂分子结合鱼朔她豇舅艘龌攀片= 刚磊到型置矧； 戳嚣割州鸭醚二j 瑟捌明弧；器蛩裂理帮豆一苕琢蟮燮辱措一撄臻i 蔷。巍荫 霸琵蹄髅坛雏韩秘朔耐州i 裂| 勿4 确荆缉1 1 死唆蚓前并罐濮葡苻；哙铲基辩惟垂白 疏象藕套促循军。吝怜瞪引囊程畅粥静弼巅鞴非马j 洌曜擞高锰醺迸董嚣垡剥篓 3 羊毛凉爽化处理 力下降明显。因为羊毛纤维的皮质层也会与之发生和鳞片中类似的化学反应，其 结果将导致羊毛主干皮质层的破坏【5 5 5 6 】【6 5 】。 o = c l cl n o n a 图3 2 二氯异三氰脲酸钠结构式 综合比较各种减量方法，发现氯化方法最为适用，效果也最明显、最好。若 再加以树脂整理，其效果将更为突出，手感更柔软。所以，在本课题的开发设计 中采用氯化减量处理与树脂加法处理相结合的处理路线。 3 5 氯化减量与树脂加法相结合对羊毛进行凉爽化处理 对羊毛纤维，采用氯化减量方法降低纤维的细度，剥除羊毛纤维表面的鳞片， 减少羊毛纤维鳞片的翘角，钝化毛纤维头端，树脂加法处理可以保证羊毛的柔软 手感，可以保证在制作成夏季服装用于贴身穿着时。不会产生令人不舒服的刺痒 感觉。所以本设计采用氯化减量与树脂加法相结合的工艺对羊毛进行凉爽化处 理。 3 5 1 氯化减量处理羊毛鳞片 将羊毛浸入8 8 0 1 的调理液中，调整浴比为l ：2 0 ，升温到7 0 ，调节p h 值 至3 5 4 ，恒温处理3 0 分钟，去除羊毛纤维上的残余物，改善羊毛纤维的弹性。 然后冲洗两次，待机处理。然后调节配制好的二氯异三氰腮酸钠盐( d c c a ) 处 理溶液至室温，加入缸内，调整浴比为1 ：2 0 ，调节p h 值至4 4 5 ，升温至2 8 ( 不能超过3 0 ) ，2 8 恒温循环运转处理1 0 0 分钟。冲洗后，放入到调节好温 度2 8 ，调节好p h 值至4 4 5 ，还原剂( n a 2 s 2 0 5 ) 溶液中，浴比为1 ：2 0 ，恒温 2 8 循环运转处理3 0 分钟。冲洗干净，脱水后复洗并以9 0 温度烘干梳理成条。 工艺配方： 8 8 0 l 调理剂 d c c a ( c 1 2 n 3 c 3 0 3 n a ) 还原剂( n a 2 s 2 0 5 ) 1 0 4 5 5 c n i c n c o 3 羊毛凉爽化处理 羊毛预调理浴比 l ：2 0 羊毛预调理温度7 0 羊毛预调理时间 3 0 m i n 羊毛预调理p h 值 3 5 4 羊毛预调理后冲洗液温度 4 0 羊毛预调理后冲洗时间3 0 面n d c c a 处理浴比l ：2 0 d c c a 处理温度 2 8 d c c a 处理时间 1 0 0 m i n d c c a 处理p h 值钆4 5 d c c a 处理方式循环运转 d c c a 处理后冲洗液温度3 0 d c c a 处理后冲洗时间 3 0 m i n 还原剂处理浴比 l ：2 0 还原剂处理温度2 8 还原剂处理时间 3 0 m i n 还原剂处理p h 值 4 4 5 还原剂处理方式循环运转 还原剂处理后冲洗液温度 3 0 还原剂处理后冲洗时间3 0 m i n 脱水烘干温度 9 0 本工艺用的羊毛变性处理剂为d c c a ，主要成分为二氯异三氰尿酸钠，化学 分子式为c 1 2 n 3 c 3 0 3 n a ，化学结构式见图3 2 ，其在酸性条件下在水中水解，水 解后生成h c l o ，h c l o 释出低浓度氯与羊毛缓慢反应。具体工艺曲线见图3 3 。 室温衍升温4 鬻懿尸室温ai 升温冲洗i 室温 i 调p h 35 4 条1 8 8 0 1 调理液d c c a 环运转1 0 0 m i n2 8 ，循环运转3 0 m i n 习室温压夏a 冲洗i 一 调p h 4 q5n a 2 s 2 0 5 冲洗i 广 调p h 4 4 5 脱刑烘干 图3 3 羊毛变性处理工艺曲线 应用此工艺对羊毛纤维进行变性处理的优点：处理均匀，不泛黄，不影响纤 1 4 3 羊毛凉爽化处理 维强力，工艺较易控制。新一代氯化剂优卤剂，系含溴、氯的杂环有机化合 物，对p h 值，温度条件要求不高，可实现低剂量饱和释放，处理十分均匀，且 操作上可粗放，对设备要求简单，成本适中，符合工厂的实际生产需求，但是还 存在废水处理的问题，尽管工厂配有污水处理系统，但从长远看，工艺仍待进一 步改进。 3 5 2 树脂加法对羊毛进行涂层处理 “加法”原理：聚合物薄膜遮盖了羊毛纤维表面的鳞片层，或者使羊毛纤维 包裹起来，降低纤维运动的定向摩擦效应，又能用聚合物对纤维进行包覆6 6 1 。 在此我们使用氨基硅油f s l 2 0 3 f s y - 2 0 7 系列对变性处理后的羊毛进行涂 层处理。 a 浸轧法：单独使用时，氨基硅油应先乳化分散在水中，浸轧溶液浓度调 节至活性含量2 5 3 ( o w f ) 配方： 3 0 微乳液3 3 0 l 轧余率 7 0 _ 8 0 浴槽温度 4 0 p h 值 5 o 一6 o 工艺：两浸两轧或一浸两轧( 轧余率7 0 - 8 0 ) 一烘干( 8 0 1 0 0 ) 一定型 ( 1 4 5 1 0 分钟或1 6 0 o 5 分钟) 一后道整理工艺延续。 b 浸渍法： 工艺配方如下： 3 0 微乳液1 1 0 9 l p h 值5 o 一6 o ( 用醋酸调节) 浴比1 ：1 0 浸渍时间 2 0 3 0 m i n 浴液温度 4 0 烘干1 1 0 1 2 0 5 l i l i n 对羊毛纤维应用“减法”变性处理和“加法”涂层处理后，从扫描电镜照片 图3 4 中可以明显看出，毛纤维的鳞片被剥除，毛纤维鳞片的翘角减少了，被钝 化。“加法”处理后，表面覆盖的大分子物质使鳞片残余翘角钝化，而且使纤维 表面更加光滑。“减法”处理后羊毛纤维平均约细化2 岬，手感较处理前要柔软。 钝化了毛纤维头端，软化了羊毛纤维，减少羊毛纤维的弯曲模量，从而减少了弯 曲载荷，减少了纤维之间的摩擦系数，这些都有利于减少织物的刺扎感。对织物 3 羊毛凉爽化处理 同样可以采取涂层的方法，减少纱线纤维头端突出于织物表面的数量和长度，有 利于减少羊毛织物的刺扎感。 a b cd 图3 4 羊毛纤维处理前后的s e m 照片 注：a ：33 d t e x 洗净的羊毛纤维( 1 0 0 0 ) b ：33 d t c x “减法”处理后羊毛纤维( 1 0 0 0 ) c ：3 3 d 把x “加法”处理后羊毛纤维( 1 0 0 0 ) d ：33 d t e x “减法”+ “加法”处理后羊毛纤维( 2 0 0 0 ) 对羊毛纤维进行处理前后，羊毛纤维的各方面物理性能都发生了较大的变 化。从表3 一l 中可以看出羊毛纤维处理前后的机械性能变化，氯化处理后羊毛纤 维直径下降了1 9 7 胂，强力下降了约1 7 9 ，而弹性变化不是很大。氯化+ 树脂 处理后羊毛纤维直径下降了1 8 2 u m ，强力下降了约1 2 ，同时弹性变化也不是 很大，完全可以满足纺纱织造的要求。 从表3 2 可以看出，羊毛纤维处理前后表面摩擦性能的变化。氯化处理后顺、 逆鳞片方向的动、静摩擦系数都降低，同时，顺、逆鳞片方向的动、静摩擦系数 之差也减小，说明定向摩擦效应( d f e ) 降低。定向摩擦效应的降低对羊毛纤 维的纠缠毡化起到了很好的降低甚至去除的效果。 表3 1处理前后羊毛纤维机械性能的变化 3 羊毛凉爽化处理 表3 2 处理前后羊毛纤维表面摩擦性能的变化 注：u d 顺为顺鳞片动摩擦系数；u 。顺为顺鳞片静摩擦系数 u d 逆为逆鳞片动摩擦系；u 。逆为逆鳞片静摩擦系数 3 6 小结 通过对几种羊毛处理方法的比较，确定使用氯化剥鳞处理+ 树脂整理的工艺 路线。通过对比羊毛纤维原样、氯化剥鳞处理样、树脂整理样和氯化+ 树脂整理 样的鳞片情况、纤维的物理机械性能变化，发现氯化+ 树脂整理后的羊毛纤维各 个方面性能均适合后道工序的纺纱织造，确定使用氯化+ 树脂整理后的毛条进行 后道工序的加工。 4 纺纱及纱线的性能测试 4 2 纱线的性能测试 纱线的物理性能、外观特性及使用性能，是由组成纱线的纤维性能和纱线的 结构共同决定的。对以上工艺路线生产出来的纱线进行编号，测试其纱线的性能， 编号情况如表4 1 所示。 表4 1 纱线编号表 各种组成纱线的性能测试结果见表4 2 。 表4 2 纱线性能测试结果 条干不匀 竺 细节粗节棉结 毛羽7 线密度 捻系数 线c v ( 一5 0 )( + 5 0 )( + 2 0 0 ) 个( 1 0 m ) 1 t e x 个k m个k m个k m 芯吸 高度 m m 11 3 0 9 2 1 1 3 6 31 3 1 4 41 1 6 3 5 1 3 3 6 61 1 2 9 71 3 3 2 81 3 9 1 6 4 5 2 2 ，3 5 1 6 7 1 3 8 2 3 7 4 ( z 捻) 2 9 8 1 4 1 2 4 5 5 ( z 捻)2 7 2 34 8 1 91 3 9 2 2 8 2 ( z 捻)1 9 8 条干不匀的测试方法参照中华人民共和国国家标准一纺织品一纱线条干不匀 试验方法( g b t3 2 9 2 1 9 9 7 ) 执行，实验仪器为u s t e rt e s t e r 条干均匀度试验 机1 。 毛羽的测试方法参照中华人民共和国国家标准一纱线毛羽测定方法一投影计 1 9 6 4 2 2 2 6 6 4 8 2 3 2 2 l 3)捻捻捻捻捻 z z z z zl( 7 4 7 9 3 0 4 0 o o 9 3 3 2 o 1 2 2 2 2 3 2 3 2 3 3 4 4 4 2 l 7 9 8 4 5 9 6 4 4 7 3 5 5 5 ， 5 7 o u 3 3 5 5 6 6 3 7 3 7 u 7 4 8 5 8 4 8 8 4 纺纱及纱线的性能测试 数法( g b7 2 5 4 8 7 ) 执行，测试仪器为y g l 7 1 型毛羽测试仪。设置测量纱线片 段长度为l o m ，每种试样测试2 0 组，计算平均值。 线密度测试方法参照中华人民共和国国家标准一纱线线密度的测定一绞纱法 ( g b t4 7 4 3 1 9 9 5 ) 执行，称重时采用b s 2 l o s 型电子分析天平。 捻度的测试方法参照中华人民共和国国家标准一纱线捻度的测定一退捻加捻 法( g b2 5 4 3 2 8 9 ) 执行，测试仪器为y 3 3 l 型纱线捻度机。 毛细效应的测试方法参照中华人民共和国国家标准一纺织品毛细效应试验 方法( z bw 0 4 0 1 9 9 0 ) 执行，试验仪器为y g ( b ) 8 7 1 型毛细管效应测定仪。 各组分纱线的拉伸断裂性能测试结果如表4 3 所示。测试方法参照中华人 民共和国国家标准一纺织品一卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定( g b t 3 9 1 6 1 9 9 7 ) 执行，实验仪器为南通宏大h d 0 2 1 n 型电子单纱强力仪。 表4 3 不同组分纱线拉伸断裂性能测试 断裂强度断裂强度变断裂伸长率断裂伸长率 纱线断裂强力，c n ，c n t e x “ 异系数，变异系数 1 3 1 0 5 1 8 0 7 5 2 1 5 - 3 4 2 3 2 1 2 1 8 0 6 5 2 0 5 3 2 2 1 5 8 7 2 4 9 6 3 1 5 4 8 1 3 1 2 1 0 8 4 7 7 7 7 8 7 9 3 2 8 6 5 8 0 6 4 3 各组分纱线性能分析 通过对处理后的羊毛纤维混纺、纯纺纱线性能的测试，我们可以得到以下一 些结论： 1 ) 纱线条干不匀是指纱线沿长度方向的粗细不匀，它是评定纱线质量的一 项重要的指标。由测试结果可知，羊毛纤维的不同含量没有明显影响到纱线的条 干分布。 2 ) 各组分纱线的条干均匀度都很好，最大不超过1 5 ，可以满足轻薄产品 的需求。 3 ) 在加捻过程中，纤维端伸出在纱线主体的外面，形成毛羽。它会影响纱 “ “ m 彤 成 肿 。= 6 0 9 6 8 9 8 矾翻 如 曲 蚂 弛 四 7 n 8 8 5 9 7 9 瞄 弘 趵 孔 9 眩 i & t t i 4 纺纱及纱线的性能测试 线的外观和织物的滑爽，而且可能会影响织造过程的顺利进行。根据测试结果可 知，纯毛纱线毛羽现象比较严重，所以选用混纺纱线和混纺后与棉纱饼合的纱线 较为合适。 4 ) 由毛细效应测试结果可知，毛纤维含量越高，纱线的芯吸高度就越高， 纱线吸湿能力就越强。随着涤纶含量的增加，纱线芯吸高度降低。而加入棉纱以 后，纱线的芯吸高度回升，毛涤混纺与棉纱饼合的纱线的吸湿性能比毛涤混纺纱 线的吸湿能力强，但比全毛纱线的吸湿能力少的程度不是太多，所以此纱线可以 作为开发凉爽型羊毛针织产品的纱线。 5 ) 纱线的拉伸断裂性能是纱线品质评定的重要检测项目之一。各组分羊毛 纱线强力与伸长的测试结果表明，全毛纱线的强力较低，加入涤纶后，随着涤纶 含量