（纺织工程专业论文）黄麻棉针织面料柔软处理的探讨与研究.pdf

东华大学硕士生论文中文摘要 黄麻棉针织面料柔软处理的探讨与研究 摘要 本课题针对黄麻棉针织物柔软整理问题进行探讨和研究，利用生 物化学法和化学柔软剂整理相结合的方法对织物进行超级柔软整理， 从而改善黄麻棉针织物的柔软性，减轻织物的刺痒感。现有的化学方 法和生物酶的方法都各有弊端，但将两者结合起来，就可以发挥化学 方法的强除杂和生物酶方法的温和高效，使其在达到整理效果的同 时，降低整理后黄麻棉针织物强度的损失和对其他服用性能指标的影 响。 在实验中，首次对织物在针织结构上进行二次化学脱胶实验，从 而证明织物在针织结构上进行柔软整理的可能性。课题主要对二次脱 胶的工艺参数：碱用量，处理温度，处理时间及处理浴比进行正交设 计，从而得到该工艺的最佳使用条件，即碱浓度：1 5 9 l ；处理时间： 2 h ；处理浴比：1 ：4 0 ；处理温度：1 0 0 ，整理后的织物获得了比较 满意的整理效果。证明黄麻棉针织物二次脱胶工艺对改善织物的柔软 性是有效的，从而为织物后续的超级柔软整理工艺奠定了基础。 之后，又分别对实验中采用的精练酶和纤维素酶的基本工艺参 数：酶用量，处理温度，p h 值，处理时间等进行实验研究，从中得 出两种酶的最佳使用条件，即3 0 1 l 精练酶用量：3 ；处理时间： 3 0 r a i n ；处理浴比：1 ：4 0 ；处理温度：5 0 ；纤维素酶l 用量：2 5 ； 处理温度：5 0 ；处理时间：3 0 m i n 。通过实验，证明了生物酶对织 物的处理是有效的，但是与化学方法相比，处理效果较温和，特别在 对织物中木质素的去除方面，效果较弱。所以一定要结合化学的方法 东华大学硕士生论文中文摘要 进行织物整理。 利用前面的实验基础，课题对未处理坯布和经不同方案处理后的 织物进行服用性能的比较，并由此确定了以服用性能为主要评价指标 的黄麻棉针织物的优化柔软整理工艺。 另外，本课题是通过对黄麻棉针织物进行生化柔软整理，进而达 到减轻织物刺痒感的目的，因此在经过整理之后，刺痒感就作为评价 和衡量产品档次的一项重要指标。本课题研究了一套织物刺痒感的评 价方法，采用模糊数学的客观评定方法，把反映织物刺痒感的机械物 理性能作为评价指标，建立评定模型，并对经过不同整理的织物的各 项机械物理指标进行测量，利用模型对所得的测量数据进行计算，从 而求得织物的刺痒感值，并由此确定了各影响因素的重要性大小。最 后结合各方案织物的刺痒感指标确定了最终黄麻棉针织物的优化柔 软整理工艺。 关键词：黄麻棉针织物，生物酶，刺痒感，柔软性，正交设计，评价 方法，模糊数学 s t u d yo nt 既s o f t n e s s0 ft 髓 八玎e c o t t o nk m t t d 寸gf a b r i c s a bs t r a c t t h i ss t u d yi sm a i n l ya b o u tt h es o f t n e s sf i n i s h i n go nt h ej u t e c o t t o n k n i t t i n gf a b r i c s i nt h i sp a p e r , t h es u p e rs o f t n e s sf m i s h i n gm e t h o d i su s e d ， w h i c hi n c l u d e st h eb i o c h e m i c a lm e t h o da sw e l la st h ec h e m i c a ls o f t e n e r t oi m p r o v et h es o f t n e s sa n dp r i c k l es e n s eo ft h ej u t e c o t t o nk n i t t i n g f a b r i c s t h ec h e m i c a la n de n z y m em e t h o d sh a v el i m i t a t i o nr e s p e c t i v e l y , b u tt h ec o m b i n a t i o no ft h et w ow a y sc a nm a k eg o o du s eo ft h ee x c e l l e n t r e m o v i n go ft h ec h e m i c a lm e t h o dw i t l lt h e s o f ta n de f f i c i e n to ft h e e n z y m em e t h o d s b yt h i sw a y , w h e nt h eg o o de f f e c t o ft h ef a b r i c s f i n i s h i n gi sg a i n e d ，t h es t r e n g t ha n do t h e rp r o p e r i t i e so ft h ef a b r i c sa r e a l s ok e p ti ns o m ew a y a c c o r d i n gt o t h ee x p e r i m e n t ，t h ed e g u m m i n go nt h ef a b r i c so f k n i t t i n gs t r u c t u r ei sf i r s ti n t r o d u c e d ，w h i c hi s t op r o v et h ef e a s i b i l i t yo f t h es o f t n e s so nt h ek n i t t i n gs t r u c t u r e i nt h i sp r o c e s s ，t h eo r t h o g o n a l m e t h o di su s e dt oa n a l y z et h ef o u rf a c t o r sm a i n l ya f f e c t i n gt h ep r o c e s s s u c ha st h ec o n c e n t r a t i o no fn a o h ，t i m e ，t e m p e r a t u r ea n dl i q u i db a t h r a t i o t h eb e s tp r o c e s sp a r a m e t e r sa r ea sf o l l o w s ：t h ec o n c e n t r a t i o no f n a o h ：1 5 9 n ；t i m e ：2 h o u r s ；t h el i q u i db a t hr a t i o ：1 ：4 0 ；t h et e m p e r a t u r e ： i0 0 * c t h ep r o p e r t i e so ff a b r i c sa f t e rt h ed e g u m m i n gp r o c e s ss h o wt h e p o s s i b i l i t yo fs o f t e n i n gt h ej u t e c o t t o nk n i t t i n gf a b r i c sf o ru n d e r c l o t h e sb y 东华大学硕士生论文英文摘要 s u c hp r e t r e a t m e n t i nt h es 锄ew a y , t h eb e s tp a r a m e t e r so ft h es c o u r z y m e 301la n d c e l l u s o f t lc a na l s ob eg a i n e d t h ep a r a m e t e r so fs c o u r z y m ea r ea s f o l l o w s ：t h es c o u r z y m e 3 01 l ：3 ；t i m e ：30 m i n u t e s ；t h el i q u i db a t hr a t i o ： 1 ：4 0 ；t h et e m p e r a t u r e ：5 0 。c ；a n dt h ec e l l u s o f t la r e ：t h ec e l l u s o f t ：2 5 ； t h et e m p e r a t u r e ：5 0 。c ；t i m e ：3 0m i n u t e s t h ep r o p e r t i e so ff a b r i c sa f t e r t h ee n z y m ep r o c e s ss h o wt h a tt h ee n z y m e sa r ee f f e c t i v eo nt h ef i n i s h i n g o ft h ek n i t t i n gf a b r i c s ，b u tc o m p a r i n gw i t ht h ec h e m i c a lm e t h o d s ，t h e e n z y m em e t h o d sa r et o os o f tt or e m o v et h el i g n i ne s p e c i a l l y s oi tn e e d s t oc o m b i n ew i t ht h ec h e m i c a lm e t h o do nt h ef a b r i c sf m i s h i n g ： a f t e ra l lt h ep r e p a r a t i o n s ，a c c o r d i n gt od i f f e r e n ts u p e rs o f tf i n i s h i n g m e t h o d so nt h ef a b r i c sa n dt h ep r o p e r t i e so ft h ef i n i s h e df a b r i c s ，t h e o p t i m u ms u p e rs o f tp r o c e s si sg a i n e d w h e nt h es o f tf i n i s h i n go ft h ej u t e c o t t o nk n i t t i n gf a b r i c si sf i n i s h e d ， i t sp r i c k l es e n s ei so n ei m p o r t a n ti n d e xt oe v a l u a t ea n dm e a s u r et h e f a b r i c sq u a l i t y , b u tt h ep r i c k l ee v a l u t i o nb ym e a n so ft h em 砑n g m a t h e m a t i c si sf i r s ti n t r o d u c e d i tc a na v o i ds u b je c t i v ei n f l u e n c e sa n d g a i nt h ei n d e xa b o u tt h ep r i c k l es e n s eb ys o m ei m p o r t a n tp h y s i c s p r o p e r t i e sw h i c ha r em a i n l yi n f l u e n c e dt h ep r i c k l es e n s eo ft h ef a b r i c s ， a n da l s og a i nt h ei m p o r t a n c eo fe a c hp a r a m e t e rs ot h a tt og e tt h eo p t i m u m f i n i s h i n gp r o c e s s ，w h i c hi sb a s e do nt h ep r i c k l es e n s ea n dt h ep r o p e r t i e s o ft h ej u t e c o t t o nk n i t t i n gf a b r i c sb o t h m as h u o ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yg u z h a o w e n k e y w o r d s ：j u t e c o t t o nk n i t t i n gf a b r i c s ，e n z y m e ，p r i c k l es e n s e ， s o f t n e s s ，o r t h o g o n a lm e t h o d ，e v a l u t i o n ，f u z z i n gm a t h e m a t i c s 东华大学学位论文版权使用授权书 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，允许论文被查阅或借阅。 本人授权东华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。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 馋幢汹孵怎：朔 i h 瓠：砷f 甲 目期：汹7 毛钐 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。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。除文中己明确注 明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的 作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：马粥 e l 期：矽d 7 年 ，月乒日 东华大学硕士生论文 第一章前言 第一章前言 黄麻在我国有着悠久的栽培历史和丰富的资源，是继印度和孟加拉国之后世 界黄麻及其制品的第三生产大国。黄麻作为一种天然纤维资源，除了和其它麻织 物一样具有良好的舒适性及挺括风格之外，其废弃时还容易生物降解，不会对环 境造成污染，因此在如今祟尚环保和天然的消费氛围下，加上黄麻在成本上的优 势，人们开始将麻类纺织品的开发重点逐渐转向低成本的黄麻产品。 1 1 黄麻织物的特点 麻类纺织品服装受到人们青睐，主要是由于麻纤维有较好的吸湿性、透气性、 低静电性和一定的抗菌能力。但是传统的麻织物中，亚麻、苎麻织物的制作，存 在着工序长，能源消耗量大的缺点，更重要的是黄麻与亚麻和苎麻相比，具有突 出的吸湿性能，可提高2 4 5 ，而且黄麻初始弹性模量高，生物分解性好，悬 垂性良，其抗菌能力也是麻类织物中较强的，成本相对其它麻类制品又低，所以 黄麻织物在当今市场具有很大的优势，但是黄麻织物的粗硬和严重的刺痒感使得 黄麻制品的应用受到了很大的影响和限制，致使黄麻织物一直在低端领域徘徊 1 - 2 ，因此开发高质量的黄麻制品也就成了十一五的主要研究方向。 1 2 黄麻织物的应用 1 2 1 产业用纺织品领域 黄麻的传统产品中最重要是麻袋，虽然市场上合纤和塑料制品等包装材料的 大量使用，使得黄麻传统产品的份额日益萎缩，价格长期低靡，但是作为绿色包 装，麻袋尚有一定的应用市场，所以黄麻行业一定要抓住机遇，谋求新的出路。 如今由于环境保护和工程建设的需要，产业用纺织品的发展很快，黄麻的可降解 性使其大有作为。作为传统产品的延伸，黄麻可制成用于防寒冻和虫害的包树布， 治沙保土、护坡护堤的网状土工布，道路建设、无土草皮的毡状席垫等土工产品。 国际市场的需求正逐年增长，而这些产品我国完全可以开发生产，随着我国西部 开发的深入，此类产品的国内外市场需求必然逐年增长，为黄麻产品开发提供了 很好的机会。 东华大学硕士生论文 第一章前言 1 2 2 装饰服用纺织品领域 在人们的观念中，黄麻只能局限于生产粗糙麻袋，但是黄麻优良的舒适性能 完全可以满足高档产品的需要；就国内形势而言，亚麻行业面临原料紧缺，苎麻 行业面临麻价的攀升，而黄麻则相对量多价低，对于一些中低档的亚麻，苎麻产 品，黄麻制品完全可以起到替代的作用。近年来一些院校和企业都在致力于对黄 麻纤维进行精细化以及改性处理，研究证明国产的黄麻完全可以在装饰用，服用 领域有所发展 3 1 。 1 2 3 其他应用领域 世界黄麻组织推动的“麻塑粒子”课题，为黄麻的发展带来了新的思路，把定 向排列的6 5 聚丙烯在偶联剂马来酸酐的作用下与3 5 黄麻混合成含麻的聚丙 烯粒子来代替纯聚丙烯，其物理性能明显好于纯聚丙烯，同时其制品的可降解性 也大大提高，该产品广泛应用于汽车制造业和家具业等众多的领域，既可取代玻 璃钢，又可以代替木材，应用前景非常好 4 1 。 此外，黄麻在“非木材纸”的开发中也起到非常重要的作用，它和其他原料配 合代替木浆造纸。从保护生态的长远利益来看，“非木材纸”及纸浆模塑制品有着 强大的活力和广阔的前景。 1 3 黄麻的发展历史以及国内外黄麻的研究现状 1 3 1 黄麻产品的发展历史 我国的黄麻纺织业在2 0 世纪8 0 年代迅速膨胀，其生产的麻袋年生产能力达 到1 2 亿条，随着粮食市场的开放，低成本编织袋的引入导致麻袋的需求量骤减， 从此黄麻业一蹶不振。到了2 0 0 0 年，虽然黄麻市场开始复苏，但是由于我国未 对黄麻的产业结构进行调整，因此落在了世界的后面。 直到现今，在科学发展观的指导下，国家看到了麻纺织的巨大市场以及黄麻 的特殊经济效益，启动了黄麻系列产品的研究和开发，拉动了整个黄麻产业的发 展。目前在国内，人人崇尚健康和环保，麻织物独特的风格已经被大部分人所接 受，而且中国人口众多，服装消费基数庞大，随着消费观念和生活质量的提高， 国内对麻纺服装，装饰用布的需求量也会越来越多，黄麻产业要抓住市场机遇， 加大研究的力度，使其能够在服用领域中得到发展，从而扩大黄麻的市场，充分 发挥其在我国的巨大优势。 2 东华大学硕士生论文 第一章前言 1 3 2 黄麻纤维的精细化 由于黄麻纤维本身的缺点，使得它的可纺性较差，进而影响到了最终产品的 服用性能。通过对黄麻进行精细化的加工，对纤维本身的物理和化学性能进行改 进【孓7 1 ，从黄麻工艺纤维的成份，纤维的细度、长度、强伸性、可绕度和抱合力 等多个方面提高纤维的可纺性和最终使用性能，从而提高黄麻产品的档次和应用 范围。目前黄麻纤维已经可以加工达到1 8 2 t e x 的程度，完全可以满足黄麻纤维 以及织物在服用领域甚至内衣领域的开发和利用。 黄麻是单纤维粘结的工艺纤维，其中的伴生物起到了粘结作用，不能全部予 以脱除，否则易使工艺纤维解体，从而降低纤维的可纺性能。同样追求黄麻纤维 的细度势必会降低纤维的长度，但是纤维的细度长度都是重要的可纺性能指标。 因此对黄麻纤维精细化改性有着很多的工作要做，其中最重要的就是脱胶工艺。 脱胶过重，形成完全的单纤维，无法纺纱；脱胶过轻，工艺纤维的细度得不到改 善，纺制的纱线较粗，仍无法用于高档产品。脱胶过程的工艺和方法，是根据纤 维的性能和纺纱工艺对纤维品质的要求而确定的【8 】。 黄麻脱胶主要是参照传统的苎麻脱胶路线，针对黄麻纤维的不同化学组成， 采用不同的加工方法。所用方法主要有碱煮练法、生物酶法【9 d 2 】、氧漂法、氯漂 法和改性法，以求作到在一定的残胶率的前提下，纤维的物理性能，特别是强力 的损伤最小，现阶段在环保的基础上，主要采用先生物酶预处理再碱煮练的联合 方法，以求达到最佳的脱胶效果。 1 3 3 黄麻纤维的纺纱 黄麻属于植物韧皮纤维，果胶蜡质含量高，木质素含量是棉纤维的5 1 2 倍； 结晶度比棉纤维高8 左右，断裂强度和初始模量几乎位于所有纺织用纤维之首， 但其断裂伸长率和断裂比功都极低。由于以上特点，使得纤维刚性有余而柔韧不 足，很难适应纺织过程，主要表现在：纤维间的抱合力差，在纺纱过程中成条困 难，纺纱过程很难进行，生活难做；而且断头率高，意外牵伸多，影响了各道半 成品和最终纱线的条干质量；纤维刚性大易发生脆断，影响到纤维正常的开清和 梳理的进行，而且造成纤维原料的大量损失，生产制成率很低，同时会造成纱线 强力较低，不但在细纱时断头率增加，而且造成织造的困难，大大降低了产品的 质量和档次，以及织物的使用性能。 脱胶后的黄麻经过预处理之后，可以通过转杯纺纺制黄麻混纺纱，而且可以 东华大学硕士生论文第一章前言 和苎麻以各种比例进行混纺，纱的强度提高；在摩擦纺的装置上可以纺制花色的 黄麻混纺纱，黄麻包芯纱和花式黄麻混纺纱，并且生产出了高支高性能的包覆纱； ，另外在棉纺机上也证实了纺制黄麻混纺纱的可能性，在d r e f 3 型纺纱装置上， 黄麻纤维能成功的与其他纤维混纺成非常细的纱，纺制不用长丝纱芯的黄麻混纺 纱是可能的【8 】。 1 3 4 黄麻织物的染整加工 为了开拓黄麻织物在其他领域，特别是服用领域的发展，黄麻织物的整理主 要针对其手感和柔软性差的特点进行【1 3 1 。比如各种超级柔软整理【1 4 】，其中包括 化学：j n - r t l 5 - 1 6 1 ，柔软剂处理，酶处理【1 7 - 2 0 】等方法。当然除了柔软整理之外，还有 针对黄麻织物的抑制泛黄处理【2 心4 】，染色整理e z s - z 6 ，还有提高服用性能的防皱整 理等等。但是以上研究主要是针对机织物进行的，而相对于更普遍应用于服用的 针织物却很少涉及。 1 4 本论文的创新点 1 4 1 在针织结构上对黄麻棉织物整理 黄麻制品要在服用领域甚至是内衣市场有所发展，必须考虑其在针织结构上 的研究与讨论，而且在针织结构上进行织物的整理比在机织结构上整理具有更大 的优势。因为针织面料与机织面料不同，它是由线圈串套而成，纤维在针织坯布 中呈三度弯曲，使得纤维之间的抱合力明显增加，在外力作用下的抗滑移承受能 力也大大增强。因此在相同条件下，针织坯布在进行了各种生化整理之后，相对 于机织面料仍能保持较高的强力来满足服用的需要唧。 1 4 2 黄麻针织物的生化整理 对于黄麻织物来讲，现今最关键的就是要通过一定的柔软工艺来改善织物的 柔软性，刺痒感等严重影响黄麻织物服用性能的指标，从而提高产品的附加值， 拓宽黄麻产品的发展领域。 在传统的染整加工中，大多采用的是化学整理工艺，虽然化学整理的效果是 明显的，较彻底的，但是该整理工艺耗时长，成本高且有严重的环境污染问题， 对织物强力也有较为严重的损伤。自从本世纪人们懂得使用生物酶降解淀粉以 来，人们对使用生物酶整理各种纺织品的兴趣日渐浓厚，这是因为生物酶在赋予 织物特殊功能的同时，一种环境友好的无毒生物催化剂，它是天然的蛋白质产品， 4 东华大学硕士生论文 第一章前言 容易完全生物降解。但是生物酶的处理过于温和，使得有时难以达到理想的效果。 所以这里考虑采用生物酶与化学处理联合的方法对黄麻织物进行处理，通过适当 的搭配组合工艺来求得比较理想的整理效果。 1 4 3 黄麻棉针织物刺痒感的表征 关于织物风格的评价有很多方法，目前大多采用主观类综合评价系统。但随 着消费者对于不同种类的织物提出了更高的服用要求，针对各类不同的织物特 性，采用行之有效的客观评价系统，对于纺织品面料性能研究显得日益重要。对 于麻类织物来讲，一个重要的特性就是刺痒感，它是麻织物重要的服用性能指标， 但目前只是用模糊的对比方法进行主观评价，而没有一个相对独立的系统进行客 观评价。所以本论文从消除黄麻织物刺痒感的课题目标出发，借助于k e s 风格仪， 利用模糊数学方法建立了刺痒感的客观评价体系，并采用刺痒感值对处理后的黄 麻棉织物的刺痒感作了客观表征。 1 5 本论文的主要内容 1 5 1 确定黄麻棉针织物的柔软工艺 利用生物化学联合方法对黄麻棉针织物进行二次脱胶以及一系列的柔软整 理，首先必须先确定生物以及化学方法的最佳基础工艺，然后在此最佳条件下对 各个工艺进行进一步的优化组合，通过调整工艺顺序，时间以及用量，确保在达 到最佳柔软处理效果的同时，得到一个更加经济合理的整理工艺。其中最重要的 是要处理好追求整理效果和保持黄麻针织物原有优良性能的之间的矛盾关系。 1 5 2 表征整理后织物的刺痒感 麻类织物经过整理后，刺痒感是评价和衡量黄麻产品的一项重要指标，主观 的笼统评价只能从质上进行定性的分析，所以仍需要一个客观的评价方法从量上 更客观的来评价织物刺痒感，而这里通过模糊数学的方法将织物的刺痒感进行量 化，得到属于麻类织物的刺痒感值，从而能够更加直观地对织物的刺痒感进行评 价，此外在得到织物刺痒感值的同时还明确了各个刺痒感影响因素的重要性大 小。 1 6 本论文的实际意义 1 6 1 解决农民就业和收入问题 5 东华大学硕士生论文 第一章前言 由于加入w t o 后，我国的农业面临巨大的冲击，给农民的生活带来很大的 不利。因此，开发研究黄麻织物有助于提高黄麻产品的档次、增加产品竞争力， 使我国的纺织产品在市场上占有更多的份额，这样可以改善目前黄麻纺织厂的窘 境，吸纳更多的就业人员，又可增加对黄麻原料的需求，减少“入世”对农业的 冲击，大大解决三农问题，提高农民收入，促进社会安定团结。 1 6 2 促进土地有效利用和环境保护 黄麻对生长环境要求低，适宜于在低洼易涝地生长，它春季播种以后，只要 除草一次，施肥一次即可，种植成本低，不需要特殊养护，同时可以阻止水土流 失，保护环境。我国河南、安徽、湖北等省有8 0 0 万亩以上低洼易涝地，适合种 植黄麻，可以加以有效利用。而且黄麻是最易于生物降解的纤维，符合社会所倡 导的可持续发展以及环保的要求。 1 6 3 大大降低服装用面料成本 黄麻产量大，是仅次子棉纤维的第二大纤维，成本低廉，采用黄麻面料做成 的服装与其他面料相比成本可以大大降低，提升服装企业参与国际市场竞争力。 1 6 4 增加创汇 在欧美市场，消费者比较倾向于环保、天然、休闲服装，麻制品恰恰适应了 这种市场需求，而且到欧美市场关税低，黄麻应用于服装、面料，有利于促进企 业扩大出口，增加创汇收入，提升我国纺织印染企业的竞争力。 6 东华大学硕士生论立第二章原料的性自跚究 第二章原料的r 性能研究 黄麻纤维的分子结构、化学组成及性质、物理机械性能以及黄麻纱线的结构 和性能对黄麻产品的后整理具有一定的指导作用，因此在讨论织物后整理工艺之 前，有必要对黄麻纤维和纱线进行比较系统的研究。 21 黄麻纤维的形态结构 黄麻纤维来源于麻株茎杆的韧皮部，分单纤维细胞和纤维细胞束两种结构。 黄麻的单纤维横截面均成多角形( 五角或六角形的较多) ，断面有倾斜龟裂条痕， 表面呈竹子节状或呈x 型节状，细胞中腔大小不一致，细胞壁厚也不规则，纤维 细胞厚度整齐呈圆筒状。细胞纵向呈长纺锤状，表面均光滑无捻曲，连接处无突 起。一般黄麻单纤维长1 - 6 m m ，宽1 0 2 7 “m ，因单纤维较短，长度参差不齐， 无法单纤维纺纱，因此，只能以柬纤维状态下的工艺纤维作为纺织原料。对于纤 维束来讲，黄麻纤维束一般由1 0 2 5 根纤维集合而成f ”i 。图2 - 1 ，图2 - 2 分别是 黄麻纤维的横截面和纵向形态。 22 黄麻纤维的化学成分及化学性质 221 黄麻纤维的化学成分 在黄麻纤维中，除了纤维素以外，还有半纤维素，木质素、果胶、脂蜡质和 灰份等伴生物，在黄麻纺织染整中，工艺主要目的就是提高纤维素值，降低其它 指标含量，从而提高黄麻纤维的可纺性能、纱线的成纱性能和织物的服用性能。 东华大学硕士生论文第二章原料的性能研究 但是这些伴生物又不能过度的去除，否则会破坏纺织所用工艺纤维的性能。表 2 1 为黄麻纤维及其它常用麻纤维的化学组成【引。 表2 - 1麻类纤维的化学组成( ) 由表2 1 可以看出，黄麻相对于苎麻和亚麻来说，纤维素含量较低，因此非 纤维素成分也就相对较高，特别是黄麻中木质素含量要比其他麻纤维最多高出十 几倍，正因为如此，黄麻纤维相对于苎麻纤维来讲具有较低的结晶度和取向度， 从而影响了黄麻纤维以及制品的性能和手感，因为这些非纤维素的存在，使得纤 维刚性大，手感粗硬，刺痒感严重，因此去除这些非纤维素成分将成为黄麻棉针 织物柔软整理的主要方向。 2 2 2 黄麻纤维的化学性质 黄麻纤维的主要成分为纤维素，故黄麻纤维的化学性质基本取决于纤维素的 化学性质。下面介绍几个黄麻纤维中比较重要的化学成分的化学性质【2 羽。 1 ) 纤维素 不溶于水和许多溶剂，只溶于少数特殊试剂中。在浓酸液的作用下，葡萄糖 苷键发生断裂，聚合度降低，使纤维强力显著下降。但是微量的稀酸溶液，对纤 维有洁净作用。 碱对纤维的作用大小，取决于碱液的浓度，作用的温度和时间。浓度和温度 增加，纤维会慢慢溶解。经碱处理后的纤维，由于晶体结构的无定形区域增大， 故吸附性和反应能力增强，有利于染色，但纤维的聚合度降低，影响纤维的强力。 2 ) 半纤维素 在碱性溶液中半纤维素比纤维素易溶解，也易与酸起水解作用。但是半纤维 素含量高也是形成黄麻纤维吸散湿性能强的主要原因。所以在整理工艺中不宜过 分去除。 3 ) 木质素 木质素分子不与酸类起化学反应，但可用碱提纯。酸或淡碱溶液可使木质素 8 东华大学硕士生论文 第二章原料的性能研究 溶解。木质素在日光长时间暴晒下，可导致纤维的强力下降，颜色渐变黄。木质 素也是导致黄麻纤维粗硬的主要原因。 2 3 黄麻纤维的服用性能 2 3 1 黄麻纤维的吸放湿性 纺织品的吸放湿性能一直是影响其舒适性的重要因素之一，而麻纤维就具有 较强的吸放湿能力，在标准大气条件下的回潮率可达1 0 1 4 ，在饱和蒸汽下， 黄麻更是可以达到3 0 以上，而且它不仅吸湿性好，散湿速度也快。这主要是由 于黄麻纤维的横截面是不规则多角形，使得黄麻具有了快速吸放湿和透湿的能 力。表2 2 是常用棉麻纤维在标准状态下的回潮率比较【2 9 1 。 表2 - 2常用棉麻纤维在标准状态下的回潮率 从表2 2 可看出，黄麻的吸放湿能力在一定程度上要比苎麻和亚麻好，这使 得黄麻制品能够更好的调节人体与环境的热湿平衡，通过将人体的气态和液态汗 快速地通过织物排除，让人体始终保持在一个热湿适宜的条件下。由于这一优良 性能，证明黄麻制品在服用领域甚至是内衣市场还是很有发展潜力的。 2 3 2 黄麻纤维的抗菌性能 黄麻纤维具有明显的、强大的抗菌性能，采用接触法进行1 2 小时的实验， 结果表明：白色念株菌的存活率为3 7 ，大肠杆菌的存活率为8 ，金色葡萄球 菌的存活率为6 ，都要远远优于其它的纺织材料，比起其它的人工抗菌织物更 加安全可靠。所以黄麻所提供的抗茵保健作用，已经开始显现广阔的市场前景和 可观的经济效益。 一 2 3 3 黄麻纤维的生态性 黄麻是在天然纤维中最易生物降解的纤维，且降解或燃烧时不产生有毒气 体。近年来，为了减少环境污染，人们对可生物降解的环保型天然纤维的需求日 渐增长，因而利用黄麻的生物降解性开发多样化的黄麻制品，可以满足人们对于 环保型社会和走可持续发展之路的需要。 9 东华大学硕士生论文 第二章原料的性能研究 2 4 黄麻棉纱线的性能研究 2 4 1 黄麻棉纱线的规格 本次研究用的纱线是由东华大学课题组提供的，具体规格见表2 3 。 表2 - 3黄麻棉纱线的规格 2 4 2 黄麻棉纱线的力学性能指标测试 实验仪器：y g 0 6 1 f q 电子单纱强力仪； 实验参数：仪器上下夹持器的隔距为5 0 0 m m ；拉伸速度2 5 0 m r n m i n ；温度：2 0 ； 相对湿度：6 5 ； 实验根数：5 0 根。 根据以上测试所得数据进行平均值处理后的指标如表2 - 4 所示。纱线的强 力伸长曲线如图2 - 3 所示。 表2 - 4 黄麻棉纱线的主要力学性能指标 曩力长曲城 ! ，； ； 。 ： ， ， 二，- ： 7 j 二_ i ， 。28。加 侣，丘舀 田盈弭习葛 ， 露_ 图2 - 3 黄麻棉纱线强力伸长曲线 2 4 3 黄麻棉纱线的毛羽指标测试 黄麻棉纱线的一个最重要的特征就是纱线的毛羽长且多，问题非常严重。为 了对纱线的毛羽问题有个直观的认识，对黄麻棉纱线进行了毛羽测试。 1 0 珊鼬m斯埘御懈御僧啪伪m御加衄却伯。 言vf 东华大学硕士生论文 第二章原料的性能研究 实验仪器：y g l 7 2 型毛羽测试仪； 实验长度：l o r e 。 具体的毛羽测试数据见表2 5 ，并且根据毛羽在不同长度下的根数，得到毛 羽在不同长度的分布图如图2 _ 4 所示。 由图2 - 4 可以看出黄麻棉纱线的毛羽分布中，大多数的毛羽集中在4 m m 以 下，l m m 的毛羽数竟然达到1 0 0 0 多根之多，另外也还有很多超长毛羽的存在， 最长达到9 m m 。由于这些毛羽的存在，加上黄麻纤维的粗硬的特质，使得黄麻 制品的刺痒感非常严重，严重影响黄麻制品的开发利用。所以软化乃至去除纱线 上的毛羽是改善黄麻棉织物刺痒感的关键所在。 表2 5 纱线的毛羽测试数据 图2 4 黄麻棉纱线毛羽分布图 东华大学硕士生论文 第二章原料的性能研究 2 5 黄麻棉织物的基本性。 - i ：；- m 、1 i 试 鉴于黄麻棉纱线的细度以及可纺性能的考虑，将上述规格的纱线在针织小圆 机上进行编织，并对一些黄麻棉织物的基本性能进行测试。 实验设备与仪器：针织小圆机；密度镜；圆盘切割器；电子天平；y g l 4 1 n 数字式织物厚度仪。 本课题研究的样布具体规格见表2 - 6 。 表2 - 6黄麻棉织物规格 12 东华大学硕士生论文第三章黄麻棉针织物的二次脱胶工艺 第三章黄麻棉针织物的二次脱胶工艺 黄麻在收剥下来之后，都要经过脱胶制成柔软的熟麻纤维，然后才能进行纺 织加工。由于黄麻单纤维长度仅为2 - 5 m m ，因此，用于纺织加工的原料属于单 纤维粘结的工艺纤维，其中的伴生物起到了粘结作用，据此，在前期脱胶加工中 不能全部脱除，否则易使工艺纤维解体，从而降低纤维的可纺织性能。所以一般 黄麻的纤维脱胶都属于半脱胶工艺，这就使得一些本应该去除的胶质在黄麻的坯 布阶段仍然残留在纤维上。正因于此，所以课题中考虑将黄麻织物进行第二次脱 胶。课题采用黄麻棉针织物为研究对象，这是由于针织物是由线圈串套而成，纤 维在针织坯布中呈三度弯曲，使得纤维之间的抱合力明显增加，在外力作用下的 抗滑移承受能力也大大增强，因此将针织物进行二次脱胶既可去除残留的胶质和 杂质，又可以保证针织物具有满足服用所需的强力，为提高黄麻棉针织物的柔软 度，消除刺痒感奠定基础。 3 1 二次脱胶的工艺原理 黄麻棉针织物的二次脱胶是在酸预水解的前提下，在化学脱胶的基础上进行 碱煮。碱煮的综合化学作用过程可以分为：物理作用，界面动电化学作用，纤维 素伴生物的化学反应，物理化学作用等四个过程【3 0 1 。 3 1 1 物理作用 织物在碱煮的过程中，首先发生的是以碱液与纤维间的润湿，吸附，扩散， 溶胀为配合内容的渗透作用过程。这是在碱煮溶液中的物质传递初始阶段。其中 包括： 1 ) 纤维表面润湿，水溶液中化学试剂离子向纤维表面扩散，纤维表面开始 吸附化学试剂离子； 2 ) 水和化学试剂离子开始向纤维内部渗透，纤维开始溶胀； 3 ) 化学试剂离子向纤维体系内扩散，然后达到溶胀过程平衡，扩散过程平 衡，吸附过程平衡，渗透终止； 4 ) 溶液体系与纤维体系之间的化学试剂离子分布平衡。 1 3 东华大学硕士生论文第三章黄麻棉针织物的二次脱胶工艺 当纤维被渗透导致纤维与胶质的溶胀，溶液和化学试剂离子首先从侧序最低 区域渗透入纤维，从而使化学试剂开始接触溶胀了的初生壁中的半纤维素，果胶 和次生壁中的半纤维素和木质素，无定形区和孔穴，空隙的胶质开始部分水解。 3 1 2 界面动电化学作用 在烧碱溶液浸入纤维的物理作用过程中，由于纤维素及胶质分子具有的酸性 关系，致使纤维表面形成负电，因此钠离子在纤维的表面形成具有一个吸附层和 扩散层的双电位分布。随着碱煮时间的推移，煮练溶液逐渐成为相斥力相对稳定 的多糖高分子物溶液。 3 1 3 纤维素伴生物的化学反应 无论是物理作用，界面动电化学作用，还是以后的分散，净洗，助溶，络和 的物理化学作用，都必然产生纤维素伴生物的化学反应，以达到溶出胶质的目的。 果胶质即果胶酸及其衍生物，若以其钙盐，镁盐或铁等二价以上的金属盐的 化合物形态存在，则在碱煮中，与碱液的钠离子生成复合盐，从而产生置换而分 解，水解，以致产生脱去甲基而溶解的皂化反应。 半纤维素多糖的还原性末端，因碱液处理而产生b 消除反应，从而逐级降解； c 3 分支还原性末端残基也会由此导致侧链的消失。碱煮中，由于糖苷键分裂， 多糖的超级结构产生降解，暴露新的还原性末端继续产生b ，消除反应。 在高温强碱的条件下，木质素和碱的反应，使0 【。芳基醚，a 烷基醚，p 芳基 醚，甲芳基醚受亲核试剂o h 一的作用而断开，并伴随着脱芳基，脱甲基，脱甲 醛等反应，使木质素大分子逐步降解而溶出。碱液脱除木质素后，会促使半纤维 素还原性末端氧化，进而发生一些解聚作用。 3 1 4 物理化学作用 胶质在碱液作用下，形成碱性复合盐或胶束，在( 电位作用下，不断分散入 碱液中。碱液里的吸附层是不动的，而扩散层随液流而流动，在高温高压情况下 产生热力学液流运动，即净洗作用。扩散入碱液中的胶质粒子或多糖高分子物继 续产生助溶，降解的化学反应：同时被助剂络和，鳌合生成可溶性复合盐，使煮 练液逐渐转化成为多糖高分子溶液。 3 2 二次脱胶工艺参数的最优化设计 3 2 1 二次脱胶的正交实验设计 1 4 东华大学硕士生论文第三章黄麻棉针织物的二次脱胶工艺 根据传统化学脱胶工艺的特点和经验，试验采用碱浓度，时间，温度，浴比 四个因子，每个因子分3 个水平进行正交试验。正交设计的方案如表3 1 所示。 表3 - 1因素与水平 1 2 3 1 5 2 5 3 5 l 2 3 l ：2 0 1 ：3 0 1 ：4 0 6 0 8 0 1 0 0 3 2 2 实验仪器与试剂 实验仪器：h d 0 2 6 n + 织物强力仪，电子天平，x d p 1 织物悬垂性测试仪，烧杯， 烘箱，恒温水浴锅，玻璃砂芯滤器，有塞三角烧瓶等； 实验试剂：n a o h ，浓h 2 s 0 4 ，n a 2 s 0 3 ，n a 3 p 0 4 ，n a 2 s i 0 3 ，冰h a c 。试剂皆为 分析纯。 3 2 3 实验工艺流程 浸酸水洗一脱胶一酸洗一烘干一( 烧毛清洗烘干) 3 2 4 各实验工序的目的 浸酸：去除纤维中的水溶性物质； 水洗：用清水冲洗至p h 值为7 左右； 煮练助剂： n a 2 s i 0 3 水解生成n a o h ，可以补充煮练时碱的消耗，提高脱胶效率； n a 3 p 0 4 可增加煮练液的表面活性，大大降低碱液和织物表面的界面张力，加速 碱液对纤维的膨化； n a 2 s 0 3 可与黄麻中的木质素起反应，生成木质素磺酸，在煮练时易于除去； 处理之后再继续焖6 h ，保证织物脱胶充分进行； 酸洗：去除残余的碱液，使p h 值达6 7 ，常温下进行。 3 2 5 实验部分助剂参数 浸酸：h 2 s 0 4l g n ，1 - 2 0 的5 0 c 水浴中处理6 0 分钟； 脱胶助剂用量：n a 2 s i 0 32 5 ，n a 3 p 0 46 ，n a 2 s 0 34 ( 百分数为相对于织物 重) 【3 l 】； 酸洗：冰h h cl e d l ，处理5 1 0 分钟； 1 5 东华大学硕士生论文第三章黄麻棉针织物的二次脱胶工艺 烘干：1 0 0 c 烘箱2 3 小时。 3 3 实验的考核指标 3 3 1 针织物顶破强力损失率 顶破强力是评价针织物强力性能的主要指标，而脱胶后织物的顶破强力损失 率也是衡量脱胶工艺质量的一个重要指标。具体计算公式见3 1 ： f f 强力损失率= 孚1 0 0 ( 3 一1 ) r 0 式中：f 旷试样处理前标准状态条件下的顶破强力( n ) f l 试样处理后标准状态条件下的顶破强力( n ) 3 3 2 黄麻棉织物木质素残余含量 对于黄麻棉织物来说，残留的木质素含量是黄麻织物的一项重要参数，是造 成织物刺痒感的主要因素，去除木质素也是进行前处理的主要目的之一，所以织 物中木质素的残余含量也可作为评判脱胶效果的重要指标之一，同时也可为刺痒 感的评价提供一些参考。 木质素残余含量测定方法 3 2 】：将织物剪碎后放入已知重量的有塞三角烧瓶 中，烘至恒重，取出迅速放于干燥器中冷却，称重。而后缓缓放入7 2 的 h 2 s 0 4 3 0 m l ，在8 1 5 。c 下放置2 4 h ，然后移到三角烧瓶中，用蒸馏水稀释到3 0 0 m l ， 装好球型冷凝管沸煮1 h ，稍冷，用已知重量的玻璃砂芯滤器反复抽滤，洗涤， 直至不存在8 0 4 2 。，取下，烘至恒重，迅速放入干燥器中，冷却，称重。具体计 算公式见3 2 ： 木质素残余含量：j 娑1 0 0 ( 3 - 2 ) g o g o 式中：g 一木质素与玻璃砂芯滤器在标准状态下的总干重( g ) g 一玻璃砂芯滤器在标准状态下的干重( g ) g 。试样与有塞三角烧瓶在标准状态下的总干重( g ) g 。有塞三角烧瓶在标准状态下的干重( g ) 16 东华大学硕士生论文第三章黄麻棉针织物的二次脱胶工艺 3 3 3 织物减量率 试验样布的减量率是衡量织物保持黄麻风格的基本指标，也是衡量酶处理效 果的一项重要指标。具体计算公式见3 3 ：。 减辟半1 0 。 ( 3 - 3 ) 式中：州式样处理前标准状态下的干重( g ) w l 试样处理后标准状态下的干重( g ) 3 3 4 织