（纺织工程专业论文）拉细羊毛产品加工和面料风格性能研究.pdf

摘要 本课题在国内外研究拉伸机理、工艺处理方法和条件的基础上，结合实际工 作，对生产的拉细羊毛面料加工性能按照生产工艺流程( 毛条、纺纱、织布、染 整) 做了全面深入地总结和研究，尤其对生产中的重要环节，如染色工艺对纤维 的影响和染色质量控制，纺纱工艺的合理制定方面做了一系列的实验，做出了经 验性的总结，并在此基础上重点对拉细羊毛及混纺织物进行了风格的研究分析。 首先利用扫描电子电镜( s e m ) 观察了拉细羊毛面料和其它类型面料之间的差 异，由于羊毛经拉伸定型后卷曲减少，断裂伸长率降低，表面光滑，拉细羊毛产 品的弹性和丰满度比毛丝、毛绒产品要差，织物显得很薄俏。 其次利用国际比较普遍采用的面料f a s t 系统( f a b r i ca s s u r a n c eb ys i m p l e t e s t i n g ) 对拉细羊毛织物面料的力学风格进行客观测试。实验结果表明，拉细羊 毛与普通羊毛混纺产品综合性能较佳，面料的弯曲刚度和成形性指标最大( 均在 控制限内) ，经向为8 1un m ，纬向为5 7un m ，但面料的厚度、延伸性、剪切 刚度均居于试验样品中间水平，说明混纺产品发挥出了拉细羊毛和普通羊毛纤维 的特性，可以改善其加工性能，成纱质量、产品风格和面料服用性能并满足制衣 业对面料的缝制质量要求；同时，面料延伸性指标的测试结果表明，纯拉细羊毛 织物所有延伸性指标均最小，并且经向延伸性过小，超出了控制限，反映出纯拉 细羊毛产品的弹性不如纯羊毛产品纯羊毛，这给后整理工艺提出较高的要求；而 拉细羊毛与普通羊毛混纺产品具有适宜的经纬向延伸性，易于后整理；但是拉细 羊毛及其混纺织物的松弛收缩和湿膨胀率较普通羊毛产品为高，松弛收缩经向为 3 1 ，纬向为2 4 ，普通羊毛产品分别为2 4 和1 7 ，湿膨胀率经向为3 3 ， 纬向为3 4 ，而普通羊毛产品分别为2 6 和2 6 ，因此需要针对性的进行后整 理工艺调整，以及进一步的测试来改进。 利用最新研制的m 5 0 6 织物悬垂测试仪对其形态风格即动态悬垂性进行测 试。实验结果表明，拉细羊毛与普通羊毛混纺产品悬垂性能较佳，纯拉细羊毛织 物的悬垂性能次之，而普通羊毛织物的悬垂性能较差。拉细羊毛和普通羊毛的混 纺织物动态悬垂度平均值为6 4 5 8 ，在三者中较大，说明动态悬垂性能较好， 硬挺系数较小为4 2 3 2 ，美感系数较大为4 3 5 6 ；纯拉细羊毛织物动态悬垂度 平均值居中为6 1 3 6 ，硬挺系数居中为4 4 7 0 ，美感系数测试值也是居中为 4 0 7 1 ，也具有较好的悬垂性。 最后利用光泽仪对其视觉风格进行测试，纯羊毛织物正反射光强g s 和漫反射 光强g d 较小，对比光泽度g c 较小，分别为8 ，7 5 和1 1 3 1 ，光泽柔和；纯拉细 羊毛织物正反射光强g s 和漫反射光强g d 较大，对比光泽度g c 较大，分别为1 2 8 ， 1 2 4 和2 0 2 4 ，光泽亮；拉细羊毛与普通羊毛混纺织物，正反射光强g s 、漫反射 光强g d 和对比光泽度g c 居中分别为l o 7 ，1 0 3 n 1 6 9 2 ，光泽较亮。这说明拉 细羊毛改变了羊毛纤维原有的卷曲弹性和低模量特征，提高了弹性模量、刚性， 减少了直径，增加了光泽，本身提高了丝绸感。 通过对拉细羊毛及混纺织物加工性能和触觉、形态和视觉风格的研究，较全 面的掌握了拉细羊毛纤维和织物的特性，对今后的产品设计、工业化生产和服装 加工具有一定的参考价值。 关键词：拉细羊毛；精纺面料； f a s t 系统；客观评价；动态悬垂性能；光泽； 扫描电镜 s t u d y o np r o d u c t p r o c e s s i n ga n d f a b r i c s t y l ec h a r a c t e r i s t i co fo p t i m f i n e a b s t r a c t t h i st o p i cb a s e do nt h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c ho nt h ed r a wm e c h a n i s m a n dp r o c e s s i n gm e t h o do ft h eo p t i mf i n e a n dc o m b i n e dw i t l lt h ep r a c t i c a lw o r k , w e h a v es t u d i e dt h ep r o c e s s i n gc h a r a c t e r i s t i co ft h eo p t i mf i n ef a b r i c sa n do p t i mf i n e b l e n df a b r i c sa c c o r d i n gt ot h ep r o d u c tp r o c e s s ，e s p e c i a l l yi nt h ei m p o r t a n tp r o c e s s ， l i k ea sd y e i n ga n ds p i n n i n g ，w ed i dal o to fe x p e r i m e n t sa n dg e tv e r yu s e f u l c o n c l u s i o n t h e ni nt h i sf o u n d a t i o nw es t u d i e da n da n a l y s i st h ef a b r i cs t y l eo ft h e d i 仃盯e n tk i n do ff a b r i c s f i r s tw eu s e dt h es c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) t oo b s e r v et h ed i f f e r e n c e b e t w e e nt h eo p t i mf i n ef a b r i c sa n ds o m eo t h e rk i n do ff a b r i c s b e c a u s et h eo p t i m f i n ef i b e r sh a v el e s sc r i m p ，l o wb r e a ke l o n g a t i n ga n ds m o o t h l ys u r f a c o ，t h ee l a s t i c i t y a n df u l l n e s so ft h eo p t i mf i n ef a b r i c sa r el e s st h a nw o o ls i l kf a b r i c sa n dw o o l c a s h m e r ef a b r i c s s e c o n d 、“t l lt h ef a s ts y s t e mf f a b r i ca s s u r a n c eb ys i m p l et e s t i n g ) w h i c hb e e n u s e dw i d e l yi ni n t e r n a t i o n a lr e s e a r c h w eh a v ec a r r i e do nt h eo b j e c t i v et e s tt ot h e m e c h a n i c ss t y l eo fo p t i mf i n ef a b r i c s t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h e o v e r a l lp e r f o r m a n c eo ff a b f i c sb l e n d i n gw i t hw o o la n do p t i mf i n ei sg o o d ，t h e b e n d i n gr i g i d i t ya n dt h ef o r m a b i l i t ya r eb e t t e r ( w i t h i nt h ec o n t r o ll i m i t ) ，a n dt h ew a r p i s8 1 p n mt h ew e f ti s5 7 p n m ，b u tt h et h i c k n e s s ，t h ee x t e u s i b i l i t ya n dt h es h e a r e d r i g i d i t y a r ei nt h em i d d l el e v e la m o n gt h ee x p e r i m e n t a ls a m p l e s ，i tm e a n st h a t b l e n d i n gp r o d u c td i s p l a y e dt h ec h a r a c t e r i s t i co fw o o la n do p t i mf i n e ，a n di tm i g h t i m p r o v e t h ep r o d u c tp e r f o r m a n c e ，m a k ey a r eq u a l i t ym u c hb e t t e ra n dm e tt h eg a r m e n t m a k i n gr e q u i r e m e n tt ot h i sk i n do ff a b r i c s a tt h es a m et i m e ，t h et e s t i n go ff a b r i c s e x t e n s i b i l i t yi n d i c a t e dt h a te l a s t i c i t yo f t h ep u r eo p t i mf i n ef a b r i ci sl e s st h a nt h a to f t h ep u r ew o o lf a b r i c ，b e c a u s et h ee x t e n s i b i l i t yi nt h ew a r pi st o ol o wa n db e y o n dt h e c o n t r o ll i m i t , a l lo ft 1 1 e s em a d et h ef i n i s h i n gm o r ed i 衢c u l to ft h i sk i n do ff a b r i ct h a n t h a to fw o o la n do p t i mf i n eb l e n d i n gf a b r i c ，b u tt h eb l e n d i n gf a b r i c sh a v em o r e h i g h e rr e l a x a t i o nr e t r a c ta n dh y 目a le x p a n s i o nt h a np u r ew o o lf a b r i c ，w eh a v et e s t e d t l l a tt h eb l e n d i n gf a b r i c sr e l a x a t i o nr e t r a c ti s3 1 i nt h ew a r p2 4 i nt h ew e f ta n d h y g r a le x p a n s i o ni s3 3 i nt h ew a r p3 4 i nt h ew e l lt h ep u r ew o o lf a b r i c s r e l a x a t i o nr e t r a c ti s2 4 i nt h ew a r p1 7 i nt h ew e f ta n dh y g r a le x p a n s i o ni s2 6 i nt h ew a r p2 6 i nt h ew e f t s ow en e e da d j u s t m e n ti nf i n i s h i n ga n da sw e l la ss o m e m o r ef u r t h e rt e s tt oi m p r o v e t h i r dw eh a v et e s t e dt h ed y n a m i cd r a p a b i l i t yw i t ht h en e w e s tt e s t i n gi n s t r u m e n t m 5 0 6 a c c o r d i n g t ot h et e s tw ec a nf i n dt h a tt h ed r a p a b i l i t yo fw o o la n do p t i mf i n e b l e n d i n gf a b r i ci sm u c hb e t t e r , s e c o n di st h ep u r e0 p t i mf i n ef a b r i c ，a n da tt h ee n di s p u r ew o o lf a b r i c t h em e a nv a l u eo fd y n a m i cd r a p a b i l i t yo fw o o la n do p t i mf i n e b l e n d i n gf a b r i ci st h eb i g g e ro n et h a tu pt o6 4 5 8 i tm e a n st h i sl ( i n do ff a b r i ch a s g o o dd r a p a b i l i t y , a l s oi th a sl o w e rs t i f f n e s si n d e x4 2 3 2 a n dh i g h e ra e s t h e t i c si n d e x 4 3 5 6 t h em e a nv a l u eo fd y n a m i cd r a p a b i l i t yo fp u r eo p t i mf i n ef a b r i ci s6 1 3 6 a n di nt h em i d d l el e v e r , a n di th a sm i d d l es t i f f n e s si n d e x4 4 7 0 a n dm i d d l e a e s t h e t i c si n d e x4 0 7 1 ，a n dt h ed r a p a b i l i t yi sg o o de i t h e r f i n a l l yw et e s t e dt h ev i s u a ls t y l e 、v i t l lt h el u s t e ri n s t r u m e n t a n dw ec a l lf i n dt h a t p u r ew o o lf a b r i c sr e g u l a r r e f l e c t i o nl u m i n o u s i n t e n s i t yg s ，d i f f u s er e f l e c t i o n l u r n i n o u si n t e u s i t yg da n dc o n t r a s tl u s t e rg ca r es m a l l ，a n dt h ev a l u ei s8 。1 2 4 a n d11 31r e s p e c t i v e l y , i tm e a n st h i sh n do ff a b r i c sh a v et e n d e rl u s t e r p u r eo p t i m f i n ef a b r i c sh a v eb r i 【g h tl u s t e r , a n dt h ev a l u eo fg s ，g da n dg ci s1 2 8 ，1 2 4 a n d 2 0 2 4r e s p e c t i v e l y t h el u s t e ro fb l e n d i n gf a b r i c sw i t l lw o o la n do p t i mf i n ea r ei nt h e m i d d l el e v e r , a n dt h ev a l u eo f g s g da n dg ci s1 0 7 ，1 0 3 a n d1 6 9 2r e s p e c t i v e l y o p t i mf i n ef a b r i c sh a v eb n i g h tl u s t e ri n d i c a t e dt h a tc h a r a c t e r i s t i co fw o o lf i b e rh a v e c h a n g e d ，n o to n l yh a v eb r i g h tl u s t e rb u ta l s oh a v eg o o df e l l i n gl i k es i l k t h r o u g hs t u d i e d o n p r o c e s s i n gc h a r a c t e r i s t i c ，s e n s e o f t o u c h , d y n a m i c d r a p a b i l i t ya n dv i s u a ls t y l e ，w ec a nh a v eac o m p r e h e n s i v eg r a s po fo p t i mf i n ef i b e r a n do p t i mf i n ef a b r i c ，a n dt h i si sv e r yu s e f u lf o rt h ep r o d u c td e v e l o p m e n t ，t h e i n d u s t r i a l i z a t i o np r o d u c t i o na n dt h ec l o t h i n gp r o c e s s i n g l ib o ( t e x f i em a t e r i a l t e x t i l ef a b r i cd e s i g n1 d i r e c t e db yp r o f e s s o ry a n gj i a n z h o n ga n ds e n i o re n g i n e e rl iw e i k e yw o r d s ：o p t i mf i n e ；w o r s t e df a b r i c ；f a s ts y s t e m ；o b j e c t i v ee v a l u a t i o n ； d y n a m i cd r a p a b i l i t y ；l u s t e r ；s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e 学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程大学有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位 期间学位论文工作的知识产权归属西安工程大学。本人保证毕业离校后，使用学 位论文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程大 学。学院有权保留递交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存 学位论文。 ( 保留的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名； 指导教师签名： 日期： 沙，7 - 杏伟 学位论文独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位 论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我 所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人已申请学位或他人已 申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名 倦圣 1 绪论 1 绪论 1 1 本课题的实用价值和理论意义 服饰面料轻薄、柔软、功能化和美观化的趋势推动了纤维材料的革新，羊毛 作为一种天然动物纤维面l 临着众多新型合成纤维的挑战。特别是超细羊毛( 纤维 直径1 9l jm 以下) 资源非常有限，导致纯天然羊毛轻薄制品的价格十分昂贵。就 超细羊毛而言，在资源和羊只品种培育面临极度艰难之时，出现了很多羊毛改性 技术，纤维通过遗传培育改良的方法能得到细旦羊毛，缺点是周期长，见效慢， 通过减量改性处理的化学方法得到细旦羊毛，但存在不同程度污染环境和损伤纤 维的缺陷，通过等离子体处理的物理方法得到细旦羊毛，没有污染，但细化程度 远远不能满足需求。9 0 年代由澳洲联邦科工组织羊毛纤维技术研究所( c s i r o ) 和 羊毛标志公司( t w c ) 联合开发的独特的羊毛拉伸细化技术，不仅不涉及污染问题， 而且生产周期短，成本低，效果好，它创出了具有新型纤维性能特征的羊毛纤维， 即拉细羊毛( o p t i mf i n e ) 和拉细膨松羊毛( o p t i mm a x ) 【2 j ，在竞争日益激烈的毛 纺织产品市场上，为羊毛纤维的应用树立了信心，特别是为日益需求的超细羊毛 提供了来源保证。o r ) t i mf i n e 羊毛纤维的拉伸细化过程，是在一定条件下( 羊毛 条预处理) 对羊毛条加捻、抽长、拉细并进行永久定型的连续过程，从而使羊毛 纤维的线密度降低和使其柔软，除此主要特征之外，拉细羊毛还具有纤维长度和 强度提高的新性能【3 】以及具有丝纤维般的光泽，这些性能使羊毛纤维在保持原有 舒适柔软和优良悬垂性等许多优良特性不变的基础上，在面料的手感和外观方面 增加了新的美感，其织物具有新颖独特的风格特征，主观上的评价认为拉细羊毛 产品的手感似羊绒，外观似丝绸，综合风格更接近于丝毛产品的风格【4 】。 o p t i mf i n e 和o p t i mm a x 已经在一些国家批量投入生产，目前我国已引进 了羊毛拉伸细化的生产线，并有一些实力强劲的精纺厂进行拉细羊毛产品的开发 和生产，产品的市场前景看好。国内外有关羊毛拉伸细化的机理和工艺处理方法 和条件可供参考的文章已经很多，此外国内有关单位对羊毛的细化拉伸技术也进 行了大量的研究，特别是在拉伸定型技术和纤维性能研究方面有所突破，但对拉 细羊毛织物性能客观评价的研究及文章还很少见到，本课题是在对拉细羊毛产品 的加工性能的研究基础上，通过对拉细羊毛织物与其它羊毛织物性能的对比实 验，进一步了解和掌握拉细羊毛产品的性能和特征，以及与其它羊毛或混纺织物 的性能特征差异，从而明确拉细羊毛产品的方向和定位，为今后高档轻薄织物的 1 绪论 设计和加工提供借鉴。 1 2 拉细羊毛纤维国内外发展概况 1 2 1 国外研究现状 羊毛拉伸细化技术是2 0 世纪9 0 年代羊毛科学和工业中的前沿技术，以澳大利 亚联邦工业与科学研究院( c s i r o ) 的研究为代裂5 1 。该技术系三十多年前羊毛氯 化防缩机可洗工艺推出以来又一项重要技术突破，其工艺和纤维的注册商标为 “o p t i m ”。这项技术从构思到运用到工业化生产中共花费了1 5 年的时间。具体 来说1 6 ，1 9 8 4 年开始构想；1 9 8 5 1 9 8 7 年开始基础试验；1 9 8 9 年申请了短纤维拉 伸的技术专利；9 0 年代国外出现了这项技术的专利报道，并由c s i r o 与日本技术 合作开始产业化生产1 7 1 1 9 9 8 年7 ) 1 正式投产。该技术包括纤维预处理、机械拉伸、 化学定型等一系列专利技术，将毛条中的羊毛纤维拉细，制得o p t i m 精梳条。用 该技术可制得两种纤维：“o r t i mf i n e ”拉细羊毛，纤维直径可减少3 4um ，可 用以生产光泽好、手感如同真丝、悬垂性优良的轻薄织物；“o p t i m m a x ”拉伸膨 松羊毛，纤维经缩水后长度可缩短2 0 2 5 ，与普通羊毛混纺，最终制得的轻薄型 针织物更加膨松。 目前生产拉细羊毛的技术和理论研究的文章已经逐步开始出现，但对拉细羊 毛的加工性能和应用技术仍在受专利的保护，或需要付出昂贵的费用才能得到澳 大利亚羊毛标志公司( t w c ) 的技术指导。目前日本伊藤忠商社拥有一条生产线， 生产的拉细羊毛供应欧洲市场，拉细羊毛的产品在欧洲厂家虽有生产，但数量十 分有限，商业上也有过宣传报道。 1 2 2 国内研究现状 国内是从2 0 世纪9 0 年代末开始这方面的研究和报道，主要是对羊毛拉伸细 化机理的研究阳】，研究方向主要针对以下几个方面： a 毛条预处理化学试剂的选择：为了实现羊毛纤维的分子结构在拉伸时从a 型结构转变为b 型结构，必须设法拆开大分子链之间联系的横向键，并且削弱a 型弯曲反向拆开时的氢键，使它伸直，这就需要对羊毛纤维进行预处理。国内对 预处理条件的报道主要是天津工业大学和东华大学的文献，其中天津工业大学在 预处理剂中采用了如尿素、酚、铵盐、还原剂等二硫键或氢键的打开剂和盐式键 的松解剂。东华大学申请了关于羊毛拉伸定型的化学工艺及预处理剂方面的专利 1 1 0 - 1 2 。 1 绪论 通过以上化学试剂预处理的羊毛，拉伸倍率高，羊毛纤维不易受到损伤，而 且定形速度快，定性效果好。 b 羊毛拉伸细化过程中结构的变化：东华大学的研究以经过预处理的羊毛纤 维拉伸曲线为研究对象，分析拉伸过程中应力的变化规律，研究羊毛微观结构的 变化，进而理解拉伸细化的机理。 c 羊毛拉伸细化的实现：羊毛纤维经过预处理后，其大部分大分子链间横向 键被拆开，具备了分子空间结构由a 型转变成伸长的b 型的条件。羊毛拉伸必 须在湿热状态下进行，因此拉伸的纤维被密封在湿热的密闭拉伸装置中。天津工 业大学在理论和实践研究的基础上开发了拉伸细化设备，并且已成功地加工出拉 伸细化羊毛条，发明专利申请已经公布且进入实质审查程序。 d 拉伸细化羊毛的定形：拉伸后，实现了分子空间结构由n 型转变成伸长的 b 型，但取消外力后，链节的热运动是大分子链有伸展的b 型逐渐恢复成。型螺 旋状，使拉伸羊毛回缩，甚至过缩。所以必须对拉伸细化后的羊毛进行处理，定 形分为暂时定形和永久定形。在东华大学申请的专利“一种用于羊毛细化拉伸后 的定形处理剂”进行了定形条件的详细介绍。 1 2 3 当前国内有关高校院所研究攻关的方向 羊毛本身结构决定了其具有被拉伸细化的可行性，但是要得到理想的拉伸细 化效果，不仅要选择最优的预处理与定形化学试剂，而且还要严格地控制处理剂 溶液、定形剂溶液的浓度、温度与羊毛浸渍时间。尽管国外己经有比较成熟的工 艺，但国内在这方面仍需进一步研究和探索。共同的技术关键在于【l 1 4 ：( 1 ) 毛 条预处理，用适当的助剂和特定的工艺，把羊毛大分子间的键全部松开；( 2 ) 机 械拉伸中毛条的最佳捻度，再拉伸时，使整根羊毛纤维能受到均匀的拉伸。拉伸 力与防打滑，拉伸隔距和拉伸倍数的可调和最佳：( 3 ) 拉伸后的毛条要经最佳定 形处理和工艺，即选用化学品的具体配比及合适的催化剂。同一工艺对不同的羊 毛条以及满足毛条细化拉伸的条件，细化羊毛产品的特征与开发，化学处理中羊 毛结构的变化与表征等有待于深入研究。最终目标是在国内实现工业化生产。 1 2 4 工业应用现状 虽然国内的拉细羊毛暂未能形成产业化生产，但国内个别有识之士眼光 超前，果断决策从国外引进。内蒙古鹿王羊绒集团1 9 9 9 年就着手对o r i t i m 纤维进行系统研究，2 0 0 0 年产品研发成功并开始市场运作，2 0 0 1 年开始批量 性出口供货。正式引进o p t i m 生产线是在2 0 0 1 年，2 0 0 2 年正式投产，年产 1 绪论 1 0 0 0 吨。除了日本伊藤忠有一台样机外，内蒙古鹿王羊绒集团是全世界第一 家引进拥有商业化的生产线，应该说这就是o p t i m 纤维的正式的商业化生产 的时间。这条生产线，也是我国唯一的拉细羊毛纤维o p t i mf i n e 和o d t i mm a x 的生产线，目前其产品供不应求，并与个别实力强劲的面料厂家和针织制品 厂家合作共同推广这种新型纤维的应用。兰州三毛实业股份有限公司是最早 使用o r ) t i mf i n e 纤维开发产品的厂家之一，目前在产品开发和加工技术研究 方面处于全国领先地位，并形成系列产品和投入大批量生产，并且产品已经 批量出口。 1 2 5 织物性能客观测试现状 纺织品客观检验可视为高层次的纺织品检验，其主要功能在于织物设 计阶段、加工制造中、以及贸易上作为纺织上、中、下游人员对加工设计， 控制或沟通的语言。即由仪器检测，将难以传达的主观感觉用客观数据加 以表示，如织物的弯曲 1 5 1 、压缩、拉伸、剪切和表面性能等，这些性能指 标可用来客观评价织物的风格、手感、弹性等的性能。因此，对织物的客 观评价 1 6 - 2 6 l 可广泛应用于纺织业的产品开发、加工改进及品质控制等方 面。目前织物性能客观评价所采用的仪器主要为k e s f b 及s i r o f a s t 两大 系统【l ”j 。除此之外，利用其它仪器，如：i n s t r o n 强力仪也可对织物的 物理机械性能进行测定。在毛精纺行业中，使用k e s f b 和s i r o f a s t 对毛 纺面料手感和风格的研究较多1 2 。”，也有一些学术成果，但大都集中在传统 的纯羊毛品种上，对一些特种原料制成的面料性能的研究较少，特别是拉 细羊毛面料性能研究目前还未见到报道。 1 3 本课题研究的目的和内容 1 3 1 研究目的 本课题的内容是对拉细羊毛产品的生产加工性能进行研究【2 8 q0 1 ，通过工业 试验和生产试制，了解和掌握拉细羊毛及其混纺产品的加工性能和面料风格及特 征；在此基础上，采用适当的仪器和试验方法进一步对拉细羊毛织物性能进行客 观测试，从而发现拉细羊毛这种新型纤维所制成的面料的性能特征，以便为今后 的产品设计、面料的性能设计和产品风格设计等提供科学依据。 i 绪论 1 3 2 研究内容 本课题主要进行了以下两个方面内容的研究工作： a 对拉细羊毛及混纺面料加工性能的研究：拉细羊毛属改性羊毛，主要物理、 化学性能仍保留了羊毛的特性，但由于其改性的结果，对生产加工性能产生了很 大的影响，其影响涉及了从毛条染色，复精梳加工，纺纱、织造工艺的调整到后 整理产品风格的体现等生产加工的各环节，可以说对拉细羊毛生产加工性能的研 究是有别于传统毛精纺生产加工的一项系统工程。在本课题的研究中，结合实际 工作，针对具体产品，对生产的拉细羊毛产品的加工性能按照生产工艺流程( 毛 条、纺纱、织布、染整) 做了全面深入的总结和研究，尤其对生产中的重要环节， 如染色工艺对纤维的影响和染色质量控制，纺纱工艺的合理制定方面做了一系列 的实验，通过对具有代表性和一定数量的试验数据的对比、分析，做出了经验性 的总结。 b 对拉细羊毛面料风格的研究：目前对拉细羊毛产品风格的研究还处于起步 阶段，在本课题的研究过程中，结合生产实际，收集了大量不同纤含、不同规格 的毛精纺产品，如拉细羊毛纯纺产品、拉细羊毛与超细羊毛混纺产品等，以及相 关的对比产品羊毛与桑蚕丝混纺产品、羊毛与羊绒混纺产品等。在研究过程中， 对试样分别采用f a s t 风格测试仪，m 5 0 6 织物悬垂性风格测试仪和y g 8 1 4 光泽仪 对不同种类精纺面料的触觉风格、形态风格和视觉风格进行测试，获得了大量的 试验数据，通过对比分析，较全面地掌握了拉细羊毛纤维和织物特性的第一手资 料，为今后的产品设计、工业化生产和服装加工提供借鉴，这也是本课题的创新 之处。 2 羊毛拉伸细化机理及面料风格理论 2 羊毛拉伸细化机理及面料风格理论 2 1 羊毛拉伸细化机理 2 1 1 主要天熬蛋白质纤维与拉细羊毛纤维分子结构对比 a 羊毛和羊绒纤维的分子结构 羊毛纤维大分子是由许多n 一氨基酸用酰胺键( 又称肽键) 联结构成的多缩 氨酸链为主链。在组成羊毛的2 0 多种。一氨基酸中，以二氨基酸一精氨酸、松 氨酸，二羟基酸一谷氨酸、天门冬氨酸和含硫氨基酸一胱氨酸的含量最高，因此 在羊毛角蛋白大分子主链间能形成盐式键、二硫交联和氢键等空间横向联键。蛋 白质纤维的大分子链的单分子空间结构形式通常有两大类：一类是直线型的曲折 链，另一类是螺旋链，其中最普通的是a 一螺旋链。羊毛的大分子间，依靠分 子引力、盐式键、二硫键和氢键等相结合，呈较稳定的空间螺旋状态，称为q 一角蛋白。在一定条件下，受到张力作用，大分子链伸展转变为b 一角蛋白， 张力撤去后，在一定条件下，它又恢复到原来的弯曲状态q 一角蛋白，有时甚 至会出现过缩p “。 羊毛是由许多细胞聚集构成。它由三个部分组成：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；在毛干中心不透明毛髓组成的髓质层。髓质层 只存在于较粗的纤维中，细毛无髓质层。羊毛的鳞片是鉴别毛类纤维表面特征的 一个主要依据，目前特别用于鉴别羊毛和羊绒纤维的含量。羊毛的鳞片特征为： 各种羊毛的鳞片大小基本相同，鳞片在羊毛上覆盖的密度因羊的品种和羊毛的粗 细而有较大的差异。细羊毛上鳞片排列的密度比粗羊毛大，鳞片可见高度小。细 羊毛l 哪长度中约有鳞片1 0 0 层左右，粗羊毛约有5 0 层。羊绒纤维由鳞片层和 皮质层组成，没有髓质层。鳞片的特征是：鳞片边缘光滑，覆盖间距比绵羊毛大， 密度在6 0 一7 0 个m ，类似环状包覆于毛干上。由于毛类纤维具有相同或相似的 物理化学性能，因此利用纤维的表面特征可以区分不同的纤维。此外，羊毛表面 鳞片的变化会导致纤维的一些物理( 如表面摩擦性能) 和化学性能( 染色性能) 发 生变化，所以羊毛鳞片特征是研究羊毛纤维的一个重要内容。 b 蚕丝的分子结构 蚕丝纤维主要是由丝素和丝胶两种蛋白质组成，此外，还有一些非蛋白质成 份，如脂蜡物质、碳水化合物、色素和矿物质( 灰份) 等。丝胶包覆于丝素之外， 丝素是蚕丝纤维的主体。丝胶分为四种，为层状包覆在丝素上，水溶性依次变小， 结晶度依次变大，内层最靠丝素的丝胶很难被热水或碱液溶解，精炼一般较难去 2 羊毛拉伸细化机理及面料风格理论 除，其性质与丝素有点接近，对成品手感和弹性有帮助。丝素一般是由微原纤( 直 径约为4 - 9 n m ) 和原纡( 直径约为2 5 3 0 n m ) 两级结构构成，微原纤组合成原纤，原 纤基本上呈同心环状分布，构成丝素的层状结构，这种结构在丝素主体的表层尤 为明显，是导致蚕丝优良光泽的主要因素之一【3 2 】，蚕丝的主要成份为蛋白质， 蚕丝的大分子是由多种。一氨基酸剩基以酰胺键联结构成的长键大分子，又称 肽链。在丝素中，乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸和酪氨酸含量约占9 0 以上。其中乙 氨酸和丙氨酸含量约占7 0 ，含侧基小，因而使蚕丝分子结构较为简单，长链大 分子的规整性好，有较高的结晶性。丝素因蚕喷丝的高压挤出和合理固化，使其 具有较高的取向度，且胱氨酸含量极少，分子又呈b 构型，故是天然纤维中强 伸性较优的纤维。 茧丝的横截面形状呈半椭圆型或略呈三角形。三角形的高度，从茧的外层到 内层逐渐降低，因此，自茧层外层、中层至内层，茧丝横截面从园钝渐趋扁平。 2 1 2 羊毛拉伸细化机理 由上可知，羊毛纤维主要组成成份是角蛋白，是由2 0 种以上的n 一氨基酸组 成的天然聚酰胺类高分子物，其中含量最多的氨基酸是胱氨酸和谷氨酸，肽链呈 。一螺旋状结构，肽链间由相当数量的二硫键相连形成的网状结构，此外还有盐 式键和氢键，使肽键保持稳定的空间构型。当羊毛纤维受到特定条件处理时，分 子形状可以由a 型转变为伸长的p 型结构，为了实现这种转变，必须设法拆开各 大分子链之间联系的横向键，并且削弱n 型弯曲反向拆开时的氢键，使它伸直， 再在新的位置上重新建立起来，并固定下来，达到抽长拉细的目的。但是，使拉 伸后的纤维形状不再改变而永久固定的工序不可缺少。否则会产生回缩，甚至过 缩。在羊毛的永久性拉伸方面，其长度可以拉伸4 0 ，拉伸后的纤维直径明显减 少( 减少3 3 ，5 um ) 。基于这种思想，通过对羊毛的拉伸，使羊毛蛋白分子键部 分拆离，分子在新的位置上重排；组成新的交键，然后对羊毛定形或者暂时定形， 这一过程改变了普通羊毛分子键结构，构成羊毛分子结构的新体系。一种是利用 渗透剂和温度效果，使其充分膨胀。在6 0 延伸时【33 1 ，用还原剂和热源进行定型， 再经冷却并应用氧化剂使形状固定，延伸时进行加捻，使加捻应力集中于中心， 从而使纤维的截面反向发生变形，形成异型截面。图2 1 为澳大利亚制造的拉细 羊毛生产设备( 注册商标名称：o p t i m ) ，图2 2 为拉细羊毛纤维的扫描电镜照片， 可以看出，纤维的横截面形状由接近园型到多角型，将拉伸后的羊毛永久定形， 使羊毛拉长变细，形成具有防缩，丝光效果的细化纤维，被称作o p t i mf i n e ；另 一种方法不用还原剂和氧化剂。在s s ( 二硫键) 键断裂过程中，在纤维内部交链 残存状态下进行定型，这样当它与未拉伸的纤维混纺时由于收缩而得到膨松性， 2 羊毛拉伸细化机理及面料风格理论 将拉伸后的羊毛暂时定形，使纤维获得高收缩性能，在与其它纤维混纺过程中可 以使纱线和织物产生膨松效果的细化纤维，就称作o p t i mm a x 。 图2 - 1 拉细羊毛o p t i m 设备外形图 图2 2 拉细羊毛o p t i m 纤维横截面 综上所述，羊毛拉伸细化技术可以概括为：毛条通过预处理打开羊毛大分子 链之间的交链，然后在一定湿热条件下拉伸细化，最后通过定型使纤维大分子间 的交链在新的位置结合，实现羊毛纤维的变细变长。拉伸细化羊毛的生产工艺流 程是：毛条一预处理( 浸液) 假捻拉伸定形干燥。 2 1 3 拉细羊毛的微观结构分析 采用扫描电子显微镜( s e m ) 和带c c d 摄像装置的o l y m p u s 光学显微镜( o m ) 对 几种纤维进行了纵向和截面形态进行了观察和比较，此实验在西安工程大学重点 2 羊毛拉伸细化机理及面料风格理论 实验室完成。 a 拉伸前的羊毛纤维b 拉伸后的拉细羊毛纤维 图2 3 羊毛纤维和o p t i m 纤维的横截面s e m 图 a 羊毛纤维 b o p t i m 纤维c 羊绒纤维d 蚕丝 图2 - 4 几种纺织材料的纵向表面特征图( 光学显微镜) 从图2 3 中可以看出羊毛经拉伸细化后，其横截面的形状发生了变化，即拉 细羊毛截面呈多边形状，形状的改变是由于羊毛条在加捻状态下受力拉伸时所受 到的横向力所至。图2 4 为几种纺织纤维的纵向表面特征图，可以看出超细羊毛 的表面鳞片密度大，鳞片呈现瓦片状，其边缘突出；羊绒纤维的鳞片呈现环状， 鳞片边缘较羊毛光滑，且鳞片之间的间距( 或高度) 大；拉细羊毛纤维鳞片的高度 增加，似羊绒纤维，此外其截面由于并非光滑的圆形或椭圆型，呈现不同的反射 光( 多角效应) ，在某种程度上又似丝纤维的表面特征。 从以上纤维表面特征的对比分析可以看出，拉细羊毛鳞片间距和边缘特性接 近羊绒纤维，因此可以推断其产品手感与羊绒产品有较多的相近之处；又因为拉 细羊毛纤维截面呈多边形，其表面对光线的反射和折射作用和丝纤维类似。因此 利用拉细羊毛生产的产品质地具有柔滑手感和亮丽的光泽。 2 羊毛拉伸细化机理及面料风格理论 2 2 风格理论 2 2 1 风格的概念 织物风格是一项反映纺织品外观特征和穿着、舒适性、方便性的综合指标， 是纺织品生产和消费者评定织物服用品质优劣的一个重要依据。织物风格p 4 j 是 织物本身所固有的物理、机械性能及几何形态作用于人的感官所产生的综合效 应。风格口 6 1 是一种感觉的效果，构成这一效果的刺激来自人们的视觉和听觉 系统。织物风格是客观实体织物与主观意识交互作用的产物，是一种复杂的 物理、生理以及社会因素的综合反映，其内容十分广泛。从广义上说，织物风格 可分为以下三方面的感觉效果：触觉风格、视觉风格、听觉风格。 触觉风格实质是织物的物理机械性能在人手触摸织物时产生的变化作用于 人的生理和心理的反应，即手感亦称为织物的狭义风格，在一些国家( 如日本和 中国等) 织物触觉风格也被简称为织物风格由此可以获得如粗糙、渭糯、滑爽、 松软、厚实和压缩弹性等方面的风格信息，还可以获得如柔软和弯曲弹性等与形 态效果有关的风格信息。 视觉风格实质是纺织材料、织物结构、花型、颜色、光泽等刺激人的视觉器 官所产生的生理和心理反应，包括形感、光泽感和图像感等由视觉产生的效果， 形感主要是指织物在特定条件下形成的线条和造型上的视觉效果，亦可称为织物 的形态风格。如织物的悬垂成形效果，可以获得有关衣料的造型线、造型能力、 成裥性、贴身性以及线条的细腻性、对称性等风格信息。光泽感指由织物光泽形 成的视觉效果，光泽感与光泽的差别，主要表现在前者除了与具有反射光强弱所 形成的视觉效果外，还有因为反射光的方向分布及反射光的组分结构差别所引起 的感觉效果。如用极光、膘光等语言来刻画这一效果。图像感主要是指由织物表 面织纹图像所引起的一种视觉效果，常用绉反应、织纹细腻、粒纹等来刻画这种 感觉的风格语言。 听觉风格主要是指织物与织物间摩擦时所产生的声响效果p ”，经过特殊处 理的蚕丝或织物，放在一起，用力摩擦时即会产生一种悦耳的声响效果，称为“丝 呜”，丝鸣现象是