（纺织工程专业论文）粘珠爽织物的研究与开发.pdf

摘要 摘要 珍珠纤维是将超细的珍珠微粒混入纤维素纤维的纺丝液中，均匀分散，并经纺 丝而制成。因而纤维内部和表面均匀分布着珍珠微粒，其纤维制品手感特别滑糯、 柔软、凉爽，外观具有丝般光泽。珍珠纤维具有高吸湿性、抗紫外线性、发射远红 外线性和美白肌肤等功能，珍珠纤维是我国自主研发的一种新型功能性纤维，并申 报为国家专利，目前对于珍珠纤维的研究还处于起步阶段。 本课题对珍珠纤维的微观结构和基本理化性能进行了测试。通过扫描电镜观察 可以看出，珍珠纤维纵向有沟槽，横截面内布满孔隙，边缘呈不规则锯齿形。该结 构决定了珍珠纤维具有优良的吸、放湿特性和透气性；在纤维的内部和表面分布着 许多纳米级珍珠微粒，使珍珠纤维手感特别凉爽、滑糯，光泽柔和，有一种天然亲 肤感。利用中断称重法和罗拉法对纤维进行长细度测试。得出珍珠纤维为长度3 8 m m ， 细度1 6 7 d t e x 的棉型短纤维，可以采用传统加工工艺加工。在对珍珠纤维强力测试 中得出该纤维强力偏低，尤其是湿强下降较多，并且湿断裂伸长率小于干断裂伸长 率，属于低强低伸型纤维素纤维。在标准温湿度条件下测得珍珠纤维回潮率为 1 2 5 2 。 对珍珠纤维进行染色性能的研究，得出珍珠纤维具有和粘胶纤维相似的染色性 能，且珍珠纤维染色性能良好。通过对影响珍珠纤维染色的几个条件进行优选，得 出染色最佳工艺：染色温度：6 0 一7 0 。c ：电解质的用量：3 0 9 l ；所用固色剂为纯碱， 纯碱的用量： 0 9 l ；浴比：l ：5 0 ；p h 值：8 9 。 在对纤维基本性能研究的基础上进行试纺，确定合理的纺纱工艺流程和纺纱工 艺参数，成功试纺出4 0 8 珍珠纤维纯纺纱线。珍珠纤维具有良好的纺纱性能，可对普 通棉纺设备进行改造，调整工艺进行纺纱，成纱的质量良好。 根据珍珠纤维的理化性能及纯纺纱线的性能指标，突出珍珠纤维的功能性，进 行织物结构设计和开发。采用差异较大的组织结构，结合不同的纱线配伍，设计了3 种风格迥异，体现珍珠纤维特性的针织物，通过对3 种针织物的基本性能以及服用 性能的测试，研究织物的性能，以期开发出满足市场需要的产品。 关键词珍珠纤维；功能性；染色；纺纱；针织物；性能 河北科技大学硕十学位论文 a b s t r a c t t h ep e a r lf i b e ri sp u tt h ee x i g u o u sp e a r la t o mi n t ot h ec e l l u l o s ef i b r e ss p i n n i n g l i q u i d ，t h e ns y m m e t r i c a ld e t r a c ta n ds p i ni n t oi t t h e r e a r em a n yp e a r la t o mi nt h ep e a r l f i b r e si n s i d ea n ds u r f a c e ，t h ep e a r lf i b r e sp r u d u c t i o n sa r es m o o t h 、s o f t 、c o o la n di th a st h e g l o s sl i k et h es i l k ，t h ep e a r lf i b r eh a sh i g h l ya b s o r b e n c y , t h er e s i s t a n c et ot h eu l t r a v i o l e t r a y s t h ef u n c t i o no fl a u n c hi n f r a r e dr a y sa n di tc a nm a k et h es k i nw h i t e n i n g t h ep e a r l f i b r ei san e wf u n c t i o n a lf i b r ew h i c hi si n v e n t e db yo u rc o u n t r y ，a n di th a sb e e nd e c l a r e d t h ec o u n t r yp a t e n t ，t h er e s e a r c ht op e a r lf i b r ei si nt h ei n i t i a ls t a g e t h ee x p e r i m e n tt e s t st h ep e a r lf i b r e sm i c r o s t r u c t u r e ，p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s t h er e s u l t so fe l e c t r o nm i c r o s c o p es h o w e dt h a tt h ef i b r e sp o r t r a i th a sg r o o v e s ，a n dc r o s s s e c t i o nt a k e so na b u n d a n th o l e s ，a n dt h es h a p eo ft h ef i b r er i mi si r r e g u l a rs a w s h a p e d t h es t r u c t u r ed e c i d e st h ef i b r eh a se x c e l l e n tp r o p e r t i e so fp i c k u pa n ds e n do u tm o i s t u r e ， a n dp e r m e a b i l i t y t h e r ea r em a n yp e a r la t o mi nt h ep e a r lf i b r e si n s i d ea n ds u r f a c e ，s ot h e p e a r lf i b r ef e e l ss m o o t h 、s o f t 、c o o la n dh a v et h eg l o s sl i k et h e s i l k i n t e r m i tw e i g h i n ga n d r o l l e rm e t h o dt e s tt h ep e a r lf i b r e sl e n g t hi s3 8 m ma n dt h ep e a r lf i b r e sf i n e n e s si s 1 6 7 d t e x i tc a nt a k et r a d i t i o n a lw a yt op r o d u c ti t f r o mt h et e s td r a w nac o n c l u s i o nt h a t d r ya n dw e ts t r e n g t ho fp e a r lf i b r ea r eb o t hl o w e r ，a n dw e tr u p t u r ee l o n g a t i o ni ss m a l l e rt o d r yr u p t u r ee l o n g a t i o n ，a n dt h ef i b r eb e l o n g st ol o ws t r e n g t ha n dl o we l o n g a t i o nc e l l u l o s i c f i b r e t e s t i n gi nt h es t a n d a r dt e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y , t h ep e a r lf i b r e sr g a i ni s1 2 5 2 b yt h ed y e i n gr e s e a r c ht ot h ep e a r lf i b r e ，i ts h o w st h a tt h ep e a r lf i b r eh a st h es i m i l a r d y e i n gp e r f o r m a n c e a st h ev i s c o s ef i b r e ，t h ep e a r lf i b r eh a s t h e g o o dd y e i n g p e r f o r m a n c e b ys e l e c t i n gt h eb e s tt e c h n o l o g yw h i c he f f e c t t h ep e a r lf i b r e s d y e i n g p e r f o r m a n c e ，w ec a ng e tt h eb e s td y e i n gt e c h n o l o g y ：d y e i n gt e m p e r a t u r e ：6 0 - - - 7 0 。c ； e l e c t r o l y t ea m o u n t ：3 0 9 l ；a l k a l ia m o u n t ：l o g l ；w a t e rp r o p o t i o n ：1 ：5 0 ；p hv a l u e ：8 9 s t u d yo ns p i n n i n gt e c h n o l o g yo fp u r ey a mb a s e do nt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so fp e a r lf i b e r , a n ds u c c e s s f u l l ys p i n n e d4 0 5p e a r lf i b r ep u r ey a m p e a r lf i b e rh a s g o o ds p i n n i n gp r o p e r t y , w ec a nc h a n g ec o m m o nc o t t o ns p i n n i n gs y s t e m ，a d j u s t t h e s p i n n i n gt e c h n i c st os p i n ，a n dt h ey a m h a sg o o dq u a l i t y d e s i g n e da n dd e v e l o p e df a b r i cc o n s t r u c t i o nb a s e do nt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a l p r o p e r t i e sa n dp u r ey a mp e r f o r m a n c e so fp e a r lf i b e r ，a n dg a v ep r o m i n e n c e t ot h ef u n c t i o n o ft h ef i b e r w ep r o d u c e dt h r e ek i n d so fd i f f e r e n ts t y l e so fw e f tk n i t t i n gu s i n gs t i t c h c o n s t r u c t i o n sw i t hm o r ed i v e r s i t y ，a n dc o m b i n e dw i t hd i f f e r e n ty a m s b yt e s t i n gt h et h r e e i i a b s t r a c t k n i t t i n gf a b r i c sb a s i cp e r f o r m a n c ea n dt h es p e c i a lp e r f o r m a n c e ，w ee x p e c tt oe x p l o i tt h e p r o d u c t i o nw h i c h c a l ls a t i s f yt h em a r k e t k e yw o r d sp e a r lf i b e r ；f u n c t i o n a l i t y ；d y e i n g ；s p i n n i n g ；k n i t t i n gf a b r i c ；p r o p e r t y i i i 河北科技大学学位论文原创性声明 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。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。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：喙妖毛 矽年肛月7e l 将黼签名利搿 伊年，月7 同 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 d 木保密。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：稚莉 三矽矿年弘月7 同 砂印 土7 l“j 同 么 7 名 月 釜 腹 师 手 撕 年 匕日 捌 谚 第1 章绪论 第1 章绪论 1 。l 珍珠纤维的概述及其研究状况 近些年来，一场世界性的“回归自然”、“绿色消费”、“绿色产品”的浪潮在国 际纺织界掀起，人们对纺织品在生产、穿着和使用中的性能提出了更高的要求。美 国、欧盟等国家出台一系列与此相关的法律、法规和标准，即所谓的“绿色标签”， 极大地推动了绿色纺织品的研究和丌发，绿色纺织品的发展势在必行l l l 。人们对于 服装和纺织品的要求越来越高，不再只满足于穿暖穿好。随着社会的发展，人们追 求舒适、健康、安全、环保的服装及装饰品已成为当今社会的消费主流，环保功能 性纤维越来越受到人们的重视，功能性纺织品的出现也真正迎合了这需求。众所 周知，功能性纤维的功能有的是天生具备，有的是后天给予，是目前发展较快的一 大类产品。因此，世界各国都在研究功能性纤维。目前在世界市场上销售的功能性 纤维已经有4 0 0 多种甚至更多，我国也已先后推出了抗菌、抗紫外线、远红外辐射、 阻燃、抗静电及导电纤维，尤其是远红外辐射纤维在常温下可吸收和发射远红外线， 促进人体微循环，具有保温、保健作用。近几年，已经有多种功能性纤维在保暖内 衣上被广泛应用。因此，研究一种新型功能性纤维将会有很大的竞争力。我国自主研 发的功能性纤维珍珠纤维属国内外首创的高档功能性纤维，并于2 0 0 4 年申报 为国家发明专利i 2 。 珍珠纤维是将超细的珍珠微粒混入纤维素纤维的纺丝液中，均匀分散，并经纺 丝而制成。因而纤维内部和表面均匀分布着珍珠微粒，其纤维制品手感特别滑糯、 柔软、凉爽，外观具有丝般光泽【3 , 4 , 5 】。 珍珠纤维的主原料为珍珠。珍珠是一种有机宝石，自古就为人们所珍爱，被誉 为宝石“皇后”。珍珠的主要成分是蛋白质( 水解后可得到1 8 种氨基酸，其中7 种是 人体必需氨基酸) 、文石结构的碳酸钙，2 0 多种微量元素及维生素b 1 6 1 。 珍珠的用途广泛，可以用来做首饰，其被众多女性所青睐。珍珠还有很高的药 用价值，随着人们生活水平的提高，越来越被人们所重视。 1 ) 珍珠可以治病健身。用珍珠药治病在我国已有悠久的历史，珍珠的药用功能， 在1 9 种历代医药古籍及现代药典上都有记载，可概括为：止咳化痰、镇惊安神、 清热解毒、杀菌消毒( 对金葡萄球杀灭力最大) 、止血生肌等。 2 ) 珍珠可以保健防衰。人体内的脂褐素是随年龄而增加的，人体衰老的快慢， 由脂褐素增加的速度来决定。珍珠有抑制脂褐素增多的功能，可促使细胞活力增强， 延缓细胞衰老。 3 ) 珍珠可以美容养颜。珍珠又是护肤养颜佳品，中国明代李时珍本草纲目 1 河北科技人学硕士学位论文 记载有：“用珍珠粉涂面，可令人间泽好颜色，涂于手足，立皮肤逆胪，除面( 斑) 1 7 芦j 。” 另外，合理的使用珍珠能长寿，据明独异志称：唐武李炎在位时宰相李德裕， 以珠玉为宝贝，雄黄，朱砂煎汁为羹，每食一杯药费钱三万，财富三煎则弃其渣， 认为服羹可长生不老。到了晚清，慈禧亦知道珍珠对人体保健养颜的好处，每隔十 天按时辰，服一银匙珍珠粉，使之产生良好美容养颜效烈引。 我国是世界上珍珠养殖大国，年产量已达1 5 0 0 t 左右，约占全世界总产量的9 5 ， 国内珍珠消费量年均增长达1 5 左右，为珍珠纤维的生产提供了大量原料l l o j 。 1 2 珍珠纤维的性能特点 ( 1 )养颜护肤、嫩白肌肤、除痘疔由于在珍珠纤维表面分布着许多纳米级 珍珠粉，当人体穿着珍珠纤维内衣时，纤维上的珍珠纳米微粒与肌肤亲密接触，汗 液中的乳酸会溶出纤维中部分珍珠营养成分，通过皮肤被吸收，促进人体肌肤超氧 化物歧化酶( s o d ) 的活性，抑制黑色素的合成保持皮肤白皙细腻。此外，由于s o d 具 有清除自由基的作用，可防止皮肤衰老起皱。中医认为：珍珠性寒味甘成，归心肝 经，功能艳容美肤，润肤生肌，清斑减皱，延缓衰老，主要用于面部雀斑、黄褐斑、 寿斑、皱纹、肌肉松弛、皮肤粗糙乏泽、面色苍老以及痤疮、烧烫伤、疮疡、伤口 不收、皮炎等。珍珠生长在水中，性寒，具有清火败毒功效，长期穿着珍珠纤维内 衣可清除皮肤表面热疔痘毒，具有祛斑、除痘、养护肌肤的功划1 1 】。珍珠纤维含有 氨基酸的测试结果见表1 1 ，含有微量元素的测试结果见表1 - 2 。 由于珍珠的主要成分是碳酸钙，碳酸钙不溶于水，但它可以和汗液中的乳酸反 应，生成乳酸钙，而乳酸钙能溶子水。这样珍珠纤维中的珍珠微粒就会被汗液溶解， 珍珠中的营养成分被分解出来，通过皮肤被人吸收。通过反应不可溶的碳酸钙转化 成可溶的乳酸钙，珍珠微粒中的营养元素被分解出来，滋养人体肌肤、抗衰老。 ( 2 )抗紫外线珍珠纤维抗紫外线的测试结果见表1 3 。 根据g b t 1 8 8 3 0 2 0 0 2 规定，当样品u p f 3 0 时，且u v a 5 时，可称为“抗 紫外线产品”。由此可以证明珍珠纤维具有抗紫外线功能。 紫外线防护系数指皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应与皮肤有防护 时计算出的紫外线辐射平均效应比值，即u p f 。如果使用u p f 为5 0 的织物防护时， 受紫外线辐射量没有防护时的1 5 0 ，也就是说u p f 越高，织物抗紫外线能力越强【l 引。 珍珠的主要成分为碳酸钙，其本身具有防紫外线功能，珍珠纤维中主要含有超 细珍珠粉，珍珠9 0 以上为碳酸钙，超细粉末中的碳酸钙粒子具有普通碳酸钙所不 具有的量子尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，因此珍珠纤维具有很强抗紫外线 功能。 ( 3 )发射远红外线珍珠纤维发射远红外线的测试结果见表1 - 4 。 2 第1 章绪论 表1 1 珍珠纤维含有的氨基酸测试 t a b 1 - 1t h et e a to fa m i n oa d di np e a df i b r e 氨基睃龠量氨基陵含量 ，f ：磺酸1 a u 一异亮 i l e0 0 1 2 天冬 a s p 0 0 2 2亮l e u0 0 2 5 苏t h r0 0 0 6酪t y r 0 0 1 5 丝s e r0 0 2 0 苯丙p h e 0 0 2 5 谷g i n0 0 4 2 鸟 0 r n 一 脯p r o0 0 1 0 赖l y s 0 0 1 7 甘 g l y 0 0 5 4组h i s 一 丙 a l a0 0 4 1 色t r p 0 0 0 6 半胱 c y s 0 0 0 6 精 a r g 一 缬 v a l 0 0 1 6h yp r o 0 0 2 2 甲硫 m e t 一。 表1 2 珍珠纤维含有微量元素的测试 t a b 1 - 2t h et e s to fr a i c r o e l e m e n ti np e a r lf i b r e 种类含量( ug g )种类 含量( 弘g g ) 锈c a3 5 2 0 0锡s n 3 4 2 0 镁m g 4 2 0 0钾k1 0 2 1 0 铁f e7 9 7 0钠n a2 0 8 2 0 铜c u 4 2 0 铝 6 0 2 0 镍n j s 0 ，1 0 锶s r s o 1 0 锰m n1 5 0铁卫460 硒s e量0 。1 0锌z n3 5 9 0 硅s i 1 4 3 5 0钡b a 1 5 0 表1 3 珍珠纤维抗紫外线的测试 t a b 1 3t h et e s to fr e s i s t i n gu l t r a v i o l e tr a d i a t i o no fp e a r lf i b r e u v b 0 1 紫外线透过率 u v a 5 0 u v a _ 一波长3 2 0 - - 4 0 0 n m 的长波紫外线 u v b _ 一波长2 9 0 - - 3 2 0 n m 的中波紫外线 3 河北科技人学硕士学位论文 f 1 全波长积分发射率 f 2 - 一( 8 - 2 5 ) 悼, m 积分发射率中心波长( 带宽l # m ) f 3 8 4 5 , u m f 4 _ 一9 5 q u m f 5 1 0 6 0 , u m f 仔一1 2 0 0 , u m f 7 1 3 5 0 p m f 8 _ ( 1 4 2 5 ) , u m 积分发射率 根据上海技术物理研究所的测试标准，当八个波段的测试结果太于o 7 8 ，即法 向比辐射率大于0 7 8 ，被测的面料就具有远红外发射功能。因此，珍珠纤维具有远 红外发射功能，产生的原因主要是加入的超细珍珠粉。超细材料的特殊性质使珍珠 中的碳酸钙具有了较强的发射远红外的功能【1 3 】。 人体皮肤表面发射的远红外线的峰值波长在9 1 0 , u m 左右，珍珠纤维产生的远 红外波长和人体皮肤反射的波长相匹配，因此人体皮肤是远红外的良好吸收体。珍 珠纤维内衣通过吸收人体热量，辐射出人体容易吸收的远红外线作用于人体，其能 量易被生物细胞吸收，激活了生物大分子的活性，使分子内的振动加大，产生共振 吸收及穿透皮层组织，起到改善人体体表微循环、活化细胞的作用，同时皮肤吸收 的能量转化为热能，引起温度升高，毛细血管扩张，降低血液黏度，使血液循环特 别是微循环加速，加强细胞的活力，加速机体有害物质的排泄、促进新陈代谢而达 到保健效果。远红外可以增强人体的细胞免疫力和体液免疫力【1 4 , 1 5 】。 ( 4 )吸湿透气、服用舒适纳米珍珠纤维的载体是粘胶纤维素纤维，它吸湿 透气、服用舒适，加入珍珠粉后纤维内部及表面均匀分布着珍珠纳米微粒，纤维手 感光滑凉爽，外观亮丽。 ( 5 )全天然纳米级珍珠粉是由优质淡水珍珠经纯物理方法加工而成，纤维 素纤维由棉短绒提取，因此珍珠纤维不含任何化学性产品之有害物质，与肌肤有天 然的亲和性。 ( 6 )经久耐用珍珠纤维纺织品中珍珠纳米微粒与纤维亲密结合，具有永久 性，长期洗涤穿着不会脱落。珍珠耐碱不耐酸，碱性洗涤不伤毫发，只有在酸性汗 液作用下珍珠纳米微粒才会产生部分析出，珍珠内衣实乃穿着与洗涤之完美结合。 4 第1 章绪论 1 3 珍珠纤维的应用前景 珍珠纱线由于珍珠微量元素独特的保健功能，其优良的性能和特点，使其在内 衣上的应用比其它服饰更能有效体现其功能1 1 6 1 。针织内衣产品比一般纺织品更贴近 人体皮肤，因此人们对它的健康与安全更加关注，珍珠纤维是传统理念与现代科技 的结合，它具有如下优势：再生纤维素纤维和珍珠微粒结合，是良好的贴身穿着的 天然纤维素材质；柔和的光泽，舒适的手感，羊绒一般的滑爽，丝绸般的柔软；类 似于棉的优良吸湿性、回潮率和亲肤感；含有十几种氨基酸，多种微量元素，具有 护肤、养颜功效；超细珍珠微粒的加入使纤维具有抗紫外线功能和远红外发射功能， 减缓肌肤衰老。最近以来，国内一线顶尖内衣品牌制造商和日本住友商社、美国花 雨伞等国际内衣知名品牌商均表示要买断珍珠纱线的销售，独家生产珍珠纤维内衣 1 1 7 1 o 珍珠纤维服装是一种集护肤、防紫外线功能和远红外发射功能为一体的天然纤 维素材质服饰，尤其是珍珠纤维光滑、柔软的手感和珍珠般柔和的光泽，更能使贴 身穿着成为一种享受。此外，利用珍珠纤维抗紫外线功能开发的衬衫、t 恤面料，既 有助于保护皮肤，减少紫外线照射，又有助于提高夏季服装的档次，而珍珠纤维良 好的吸湿、回潮率和亲肤感则为运动服面料的选择提供了更广阔的空间。 1 4 本课题研究的主要内容和意义 1 4 1 研究内容 1 ) 珍珠纤维的基本物理性能，包括珍珠纤维的微观形态、基本结构与性能等， 作为后期试验的依据。 2 ) 珍珠纤维的染色性能测试。在这部分中主要将确定适宜的染料和最佳染色工 艺，并进行染色机理的探讨，通过与普通粘胶纤维对比找出两者的异同，研究珍珠 纤维的染色性能。 3 ) 根据珍珠纤维所具有的特性，开发珍珠纤维针织系列产品。 4 ) 根据开发出的针织系列产品，测试其服用舒适性。 通过对以上问题的研究和探讨，为珍珠纤维的应用提供一套较全面的理论指 导，以期为我省乃至全国的纺织行业的科技进步做出贡献。 1 4 2 研究意义 本课题是在国内最新研究成果基础上，与生产厂家合作开发珍珠纤维系列产 品。在原料的选择和配伍上作出很大改进，本课题纤维素纤维纺丝液中所选用的珍 珠粉为海洋活性珍珠粉，此种海水珍珠产于我国南海大陆架，与目前市场上所用的 5 河北科技大学硕十学位论文 珍珠纤维的原料淡水珍珠相比，海水珍珠富含浅海活性有机质及微量矿物质，其保 健功能远远优于淡水珍珠，故海水珍珠纤维的性能也优于淡水珍珠纤维。结合实际 生产，深入研究珍珠纤维的理化性能与纺、织、染加工工艺与j j n - r 过程的关系，为 新型纤维材料的产品开发提供具有普遍指导意义的理论成果。珍珠纱线课题的攻关 研发，完全符合“十一五”期间国家对纺织行业的产业政策，并将带来三方面的社 会效益。 一是带动珍珠产业，振兴珍珠养殖业，解决“三农”问题，实现工业反哺农业， 支持国家经济建设。 二是将成为企业新的经济增长点，带动整个纺织传统产业链向高新化、高产业 化跨近一步。 三是珍珠纱线纺织品的功能性将提高人民生活质量，满足消费者绿色环保、保 健等需求，进一步促进消费，增加出口。提高纺织品附加值，提高中国纺织品出口 的竞争力。 6 第2 章珍珠纤维基本性能的研究 第2 章珍珠纤维基本性能的研究 珍珠纤维是一种新型的纺织原料，是我国自主发明的功能性纤维，由于其价格 昂贵，目前，国内还不能大批量的进行生产。它的基本性能研究可以为它的可纺可 织性、染色性、以及面料的开发等提供研究依据，所以，必须对珍珠纤维的基本性 能加以研究，才能制定合理地纺纱工艺、选择合适的染料和确定最佳染整工艺及开 发我们所需要的产品，同时节约生产成本。珍珠纤维的基本性能的测试方法与其它 化学纤维测试方法基本相同。 2 1 珍珠纤维形态特征测试 纤维横、纵截面的形态将直接影响纤维的各项物理、机械、化学等其它方面的 性能。珍珠纤维作为一种新型的功能性纤维，首先应对其横、纵截面的形态特征进 行观察，同时与粘胶纤维的横、纵截面的形态特征进行对比，得出其与粘胶纤维的 异同。 2 1 1 试验仪器 s 4 8 0 0 型场发射扫描电镜：放大倍数2 0 8 0 0 0 0 0 倍。 扫描电镜的优点是样品制备方法简单，样品制备周期短，景深长，成像富有立 体感，可显示样品表面的三维结构，同时，其分辨率高，放大倍数高，视野大，是 近数十年来迅速发展起来的新型电子光学仪器。 2 1 2 试验步骤 1 ) 制样：分为取样，清洗，固定三步。取适当大小的样品，用无水乙醇清洗样品 表面，将试样固定在样品台上，采用双面粘胶纸和银粉导电胶等固定。 2 ) 将备好的试样放入高真空镀膜仪内，按溅射法喷镀导电膜。 3 ) 将试样放入扫描电镜内，便可开机调像进行测试。 2 1 3 试验结果与分析 2 1 3 1 测试结果见图2 1 ，2 2 ，2 3 ，2 - 4 2 1 3 2 结果分析 由截面照片图2 - 1 、2 - 2 、2 - 3 、2 - 4 的比较可以清楚的看出，在珍珠纤维的表面 和内部分布着许多纳米级珍珠颗粒，正是由于纤维表面微粒的存在，才使珍珠纤维 7 河北科技大学硕士学位论文 的手感特别凉爽、滑糯，光泽柔和，有一种天然的亲肤感。珍珠纤维纵向有众多条 纹、沟痕。由于珍珠纤维是一种再生纤维素纤维，大分子间氢键较少，再加上它的 结构特性，决定了它的吸湿性较好。 幽2 - 1 粘胶纤维纵截面图2 - 2 粘胶纤维横截面 f b2 1a | l d h g2 - 2t h e o n g i t u d i n a la n dc r o s s - s 础i o n a le l e c l m n m i 口o g t a p ho f t h cv k f i b r c 幽霾 图2 - 3 珍珠纤维纵截面图2 4 珍球纤维横截面 f i g 2 3 d h g2 41 1 l e i o n g i t u d i n a la n d ss t j o n a jc l c d 蛳m i 口o g r a p ho f t h c p e a r l n b r e 2 2 珍珠纤维长细度的测试 纤维长度、细度是决定纺纱性能的重要因素，它与纺纱工艺密切相关并且对织 物性能影响也是十分显著的。纺织纤维的长度是纤维的形态尺寸指标，与纺织加工 及纱布质量有密切关系，棉、毛、麻等天然纤维的长度一般在2 5 - 2 5 0 r a m ，化学短 纤维则根据需要切成各种长度。由于各种纤维差异很大，纺纱加工的机台的规格和 采用的工艺参数也需随之变化。因此，在商业贸易或工业生产中纤维长度都是一 项必测的品质指标。 棉纤维的长度与纱线质量及纺纱工艺的关系： ( 1 )与纺纱质置的关系当其他条件相同时，纤维长度越长成纱强度越高。 在保证成纱具有一定强度的前提下，棉纤维的长度越长，纺出纱线的极限细度越细； 棉纤维的长度越短，纺出纱的极限细度越粗。 纤维的长度整齐度对细纱强度的影响也不能忽视。原纱的短绒率高于1 9 时， 成纱强度将明显下降。 纤维长度愈长，长度整齐度越高时，细纱条干越好；纤维长度很短，特别当长 8 第2 章珍珠纤维基本性能的研究 度整齐度很差时，由于牵伸过程中大量短纤维成为浮游纤维，致使纱线条干恶化， 成纱品质下降。 如果对成纱强度要求一样，用比较长的纤维纺纱时，可取较低的捻系数，在细 纱中的纤维端露出较少，成纱表面光洁，毛羽也少。 ( 2 ) 与纺纱工艺的关系 从棉纺机台的结构、尺寸到各道工序的工艺参数， 都必须与所用原料的长度密切配合。例如：纤维的长度不同时，清棉机的打手形式 都应改变。捻系数的改变，用短纤维纺纱时，细纱的捻系数选值较大，而长纤维纺 纱时，捻系数较小。 另外，由于纤维的长度整齐度较差，为了提高细纱强度，改善细纱条干，还必 须经过梳棉工序。排除大量短绒，控制不同的精梳落棉率，可控制纤维的长度整齐 度。 纤维细度与成纱质量及纺纱工艺的关系： 其他条件不变时，纤维越细，纱线截面中的纤维根数越多，纤维与纤维间总的 接触面积大，纤维之间抱合好，纤维不易滑脱，成纱强度越高。为保证成纱具有一 定的强度，细纤维可纺较细的纱线。 纤维的细度对成纱的条干不匀率有显著的影响。纤维越细，纱的条干不匀率越 低。 纤维越细时，抗弯、抗扭刚度小，纱中毛羽数量少，纱表面光洁，手感柔软， 加工成的织物光泽柔和，悬垂性好，宜制作内衣织物和薄织物。 纤维越细，加工过程中容易扭结或折断，清棉、梳棉处理不当时容易产生大量 短纤维，在并条高速牵伸时也易形成大量棉结。 2 2 1 珍珠纤维细度的测试 2 2 1 1 测试方法 中段称重法测珍珠纤维细度，按g b 厂r 6 4 9 8 1 9 9 2 测试。 2 2 1 2 试验基本原理 中断法测定纤维细度的原理是将纤维排成一端平齐平行伸直的纤维束，然后用 纤维切断器在纤维中段切取l o m m 长的纤维束，再在扭力天平上称重，计数这一束 中段纤维的根数，根据纤维切断长度、根数和重量，计数纤维的公制支数。 2 2 1 3 试验仪器 y 1 7 1 型纤维切断器( 1 0 m m ) ，显微镜，扭力天平，限制器绒板，梳针，一号夹 子，压板，镊子，小钢尺，载玻片 2 2 1 4 试验步骤 1 ) 从试验纤维中纵向取出1 5 0 0 2 0 0 0 根纤维，然后在天平上称重。 9 河北科技大学硕十学位论文 2 ) 将整理好的棉束，用1 号夹子夹住纤维束距整齐一端大约5 - 6 m m 处，先用 稀梳、然后用密梳从纤维束的尖端开始逐步靠近夹子部分进行梳理，直到纤维束上 的游离纤维完全被梳去为止。然后将纤维束移至另一夹子上，使整齐的一端露出夹 子的外面。 3 ) 将梳理好的平直纤维束放在y 1 7 1 型纤维切断器央板中间。纤维束应与切刀 垂直，使全部切下的纤维长为1 0 r a m 。纤维手扯长度在3 1 m m 的，整齐一端露出5 m m 。 纤维手扯长度在3 1 m m 以上的，露出7 m m ；然后切断，切断时两手用力一致，使纤 维拉直但不致伸长。 4 ) 将中段和两端切断的纤维放置在标准大气条件下( 温度2 0 3 。c ，相对湿度 6 5 3 预处理1 h ，使纤维中水分达到平衡状态。 5 ) 用扭力天平分别称重，记录纤维束中段和两端纤维的重量，准确到0 0 2 m g 。 6 ) 计数根数1 1 。 7 ) 根据纤维中段重量和纤维根数，求出公制支数( m g ) 、特数和每毫克根数，见 式2 - 1 ，2 - 2 ，2 - 3 。 n , = i o n g s ( 2 1 ) ， g = 叭即g d ) ( 2 - 2 ) 纫彤。= 1 0 0 0( 2 3 ) 式中：公制支数( m g ) 峨一每毫克纤维根数 m 厂纤维特数 q 一纤维束中段纤维重量( m 酚 g d _ 纤维束两端纤维重量( m g ) 2 2 2 珍珠纤维长度的测试 2 221 测试方法 罗拉法测珍珠纤维长度，按g b t 6 0 9 8 1 1 9 8 5 测试。 2 2 2 2 试验仪器 y l l l 型罗拉式纤维长度分析仪，二台扭力天平，其中一台称量为1 0 0 m g ，感 量为0 2 m g ，另一台称量为2 5 m g ，感量为0 0 5 m g ，稀梳，密梳，镊子，小钢尺，1 、 2 号夹子。 2 2 2 3试验步骤 1 ) 纤维束条的制备 。 将试验样品扯松、混和均匀，然后分成两等份，分别通过纤维引伸器4 - 5 次， 制成2 根纤维条。再分别从横向将每根纤维条一分为二，并将各半根合并( 其中的 1 0 第2 章珍珠纤维基本性能的研究 两个半根合并后作为保留纤维条) 。再反复进行引伸4 5 次，最后制成1 根混合均 匀、平直光洁的试验纤维条。 2 ) 调整仪器 3 ) 整理纤维束 将称准质量的纤维束先用手扯整理数次，使纤维平直，一端整齐。然后用手捏 住纤维整齐一端，将1 号夹从长至短夹取纤维，分层铺在限制器绒板上，铺成宽 3 2 m m 、厚薄均匀、露出挡片的一端整齐、平直光滑、层次分明的纤维束。整理过 程中，不允许丢弃纤维。 4 ) 移放纤维束 揭起仪器盖子，摇转手柄，使蜗轮上的o 刻度与指针重合，用1 号夹子从绒板 上将纤维束夹起，移置于仪器中，移置时1 号夹的挡片紧靠溜板。用水平垫木垫住 1 号夹使纤维束达到水平，放下盖子，松去夹子，拴紧盖子上的弹簧，使纤维受到 6 8 6 0 c n 的压力。 5 ) 分组夹取 放下溜板，并转动手柄一周，蜗轮上的刻度1 0 与指针重合，此时罗拉将纤维 送出1m m ，由于罗拉半径为9 5 m m ，故1 0 5 m m 以下的纤维处于未被夹持的状态。 用二号夹子将之抽出，置于黑绒板上，搓成条状或环状，这是最短一组纤维，以 后每转动手柄2 周，送出2 m m 纤维，同样用上述方法将纤维收集在黑绒板上。当 指针与1 6 刻度重合时，将溜板抬起，以后二号夹子要靠住溜板外边缘央取纤维， 直至全部试验纤维束的各组纤维取尽。夹取纤维时，依靠二号夹子的弹簧压力，勿 再外加压力。 6 ) 测试结果 2 2 3 试验结果与分析 测试结果表明，珍珠纤维为长度3 8 m m ，细度1 6 7 d t e x 的棉型短纤维。可以采 用传统棉纺设备进行纺纱。 2 3 珍珠纤维拉伸性能的测试 任何纺织纤维都必须具有一定的强力才有使用价值，纺织材料在使用中受到拉 伸、弯曲、压缩和扭转的作用，产生不同的变形，但主要受到的外力是拉伸。因此 纤维的拉伸性能是纤维的一项重要的物理指标。纤维强度及伸长率的大小是后续 纺、织、染整工序工艺设计应考虑的因素之一，同时对纺织品的耐用性有着决定性 的影响。 1 1 河北科技大学硕士学位论文 2 3 1 试验仪器 x q 1 型纤维强伸度仪，黑绒板，镊子，张力夹 2 3 2 试验原料 珍珠纤维，粘胶纤维( 2 种纤维长度均为3 8 m m ，细度均为1 6 7 d t e x ) 2 3 3 试验步骤 按g b t 6 1 0 1 1 9 8 5 测试。 1 ) 打开主机的电源开关，预热1 5 分钟。 2 ) 校准清零。内校，使电位器显示值为4 0 左右。负荷满度校准。负 荷线性检定。 3 ) 设置实验拉伸速度，按标准应为2 0 m m m i n 。细度为1 5 d t e x ，隔距为2 0 m m 。 4 ) 选择预加张力夹为0 1 c n ( 0 5 c n d t e x ) 。 将仪器按上述步骤预热校准，参数设定，接通压缩机电源，待压力升至0 4 m p a 后即可开始测试，测试次数为3 0 次。 2 3 4 试验结果与分析 2 341 试验结果 试验结果见表2 - 1 。 表2 - 1 珍珠纤维与粘胶纤维拉伸性能比较 t a b 2 1t h e c o m p a r eo fd r a wp e r f o r m a n c eb e t w e e np e a r lf i b e ra n dv i s c o s ef i b e r 干断裂强力( c n d t e x d )湿断裂强力“c n d t e x d )千断裂仲长率 湿断裂伸长率， 珍珠纤维1 7 50 8 21 9 22 2 1 粘胶纤维1 9 61 0 32 2 - 3 2 5 3 2 3 4 2 结果分析 从表2 1 的测试结果可以看出：珍珠纤维的干、湿态断裂强力相差很大，湿断 裂强力约为干断裂强力的5 0 ，其原因是由于水的作用使纤维发生溶胀，分子间距 增大，作用力明显下降，结晶区松散【1 8 】，有利于在外力作用下分子链或结构单元间 相对滑移导致纤维断裂。这种干、湿态断裂强力差异同粘胶纤维近似，湿断裂强力 近似干断裂强力的一半。断裂伸长率偏小，这说明珍珠纤维属于低强低伸型再生纤 维素纤维。在理论上，多数纤维在湿态下强度下降，所有纤维断裂伸长率将增加【1 9 | 。 1 2 第2 章珍珠纤维基本性能的研究 2 4 珍珠纤维吸湿性能的测试 纺织纤维放在空气中，会不断地和空气进行水汽的交换，即纺织纤维不断地吸 收空气中的水汽，同时也不断地向空气中放出水汽。纺织纤维在空气中吸收或放出 水汽的性能称为纤维的吸湿性【捌。 纺织纤维的吸湿性是纺织纤维的重要物理性能之一。纺织材料的吸湿或放湿是 一个普通的自然现象，同时又是一个动态平衡过程。纺织材料的吸湿或放湿不仅引 起纤维本身重量的变化，还会引起一系列变化，纺织纤维吸湿性的大小对纺织纤维 的形态尺寸、重量、物理机械性能都有一定的影响，从而也影响其加工和使用性能。 纺织纤维吸湿能力的大小还直接影响服用织物的穿着舒适程度。吸湿能力大的纤维 易吸收人体排出的汗液，调节体温，解除湿闷感，从而使人感到舒适。所以在商业 贸易、纤维性能测试、纺织加工及纺织品的选择中都要注意纤维的吸湿性能。 2 4 1 试验仪器 y 8 0 2 a 型8 篮恒温烘箱，电子天平( 精确度为0 0 0 0 1 9 ) ，密封性能良好的玻璃 干燥皿 2 4 2 试验试样 珍珠纤维，粘胶纤维( 2 种纤维长度均为3 8 m m ，细度均为1 6 7 d t e x ) 2 4 3 试验步骤 1 ) 校正链条天平，调节接触温度计的接触点在规定温度范围。开启烘箱电源总 开关，供烘箱内加热。 2 ) 从试样筒中取出纤维试样，放在天平上称重，每个试验重量为5 0 9 ，称取时， 动作必须敏捷，防止试样在空气中吸湿或放湿。 3 ) 将称好的试样用手扯松，扯样时下面放一张光面纸，扯落的杂质和短纤维应 全部放回试样中。 4 ) 取下链条天平左方砝码盘和放盘的架子，换上挂钩和铝烘蓝，校正链条天平 至平衡。 5 ) 从箱内取出铝烘蓝，将已扯松并称准的纤维试样放入铝烘蓝，待烘箱内温度 上升至规定温度时，将铝烘蓝放入箱内进行烘干，并记录入箱时间。 6 ) 试样入箱待温度稳定后，将气孔关闭一半，使箱内湿空气尽量排出箱外。 7 ) 将试样烘至9 0 m i n ，关闭总电源停l m i n ，进行第一次箱内称重，并作好记录。 称重完毕后再开启总电源，待箱内接触温度计的温度升至规定温度后，继续烘1 0 1 3 河北科技大学硕士学位论文 m i n 进行第二次称重，两次重量之差与后一次重量之比小于0 0 5 时，则后一次重 量即为干燥重量。 8 ) 计算纤维的回潮率和含水率。纤维