（纺织材料与纺织品设计专业论文）天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究 中文摘要 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究 中文摘要 苎麻又称”中国草”，是我国特有的一种农作物，苎麻纤维具有细长、坚韧、质地 轻、吸湿散湿快的特点；此外苎麻纤维还具有防腐、防菌、防霉等功能，适宜纺织各 类卫生保健用品。但是苎麻纤维弹性差，制备的织物易折皱，苎麻纤维的结构特点使 其在穿着过程中容易产生刺痒感。天丝是一种新型再生纤维素纤维，是典型的绿色环 保纤维的代表之一。天丝纤维有棉的“舒适性 、涤纶的“强度 、毛织物的“豪华 美感 和真丝的“独特触感 及“柔软垂坠”。苎麻和天丝都具有诸多的优良性能， 将苎麻和天丝混纺，充分发挥他们的优势，扬长避短，对于开发新型纱线和具有良好 服用性能的织物，都具有重要的现实意义。 本论文将天丝纤维和苎麻纤维按照不同比例进行了混纺 ( 2 0 8 0 ，3 0 7 0 ，4 0 6 0 ，5 0 5 0 ，6 0 4 0 ，7 0 3 0 ，) ，研究和制备了不同比例的天丝苎麻纱 线，测试了混纺纱线的条干c v 值，细节，粗节，毛羽，断裂强力和强力c v 值等，研 究发现随着混纺纱线中苎麻含量的增大，纱线的条干不匀率呈现增大，纱线的粗细节 以及毛羽增多，断裂强力减小的趋势，运用最t j 、- 乘法对测试的数据进行多项式回归， 对所得到的函数进行模拟分析可以得到：混纺纱线中苎麻含量为9 2 时，纱线的条干 不匀率最大；天丝含量为8 7 时，纱线毛羽最少；当天丝含量为2 8 时，纱线中棉结 含量最大。此外采用针织工艺制各了天丝苎麻针织物，对不同混纺比的天丝苎麻针 织物的服用性能进行了试验研究，测试了织物的毛细管效应、抗起毛起球性、刚柔性、 悬垂性和折皱弹性，研究发现当混纺面料中苎麻含量增大时，织物的抗起毛起球性能、 刚柔性，悬垂性以及抗折皱性能呈现变差的趋势，而织物的吸湿性能变好。运用最小 二乘法对测试的数据进行多项式回归，对所得到的函数进行模拟分析可以得到，当织 物中天丝含量为6 2 时，织物的悬垂系数最小，悬垂性能最好；天丝含量为1 9 ， 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究中文摘要 织物的芯吸高度最大，吸湿性能最好。以上结论对天丝苎麻混纺纱及其针织物的设 计与生产有一定的指导意义。 分析 关键词：天丝纤维，苎麻纤维，混纺纱线，天丝苎麻针织物，服用性能，回归 i i 作者：罗小芹 指导教师：顾平 r e s e a r c ho nt h ep r o p e r t i e so f t e n c l e r a m i eb l e n d e dy a r n sa n dk n i t t e df a b r i c sw i t hd i f f e r e n tr a t i o s 垒b s t r a c t r e s e a r c ho nt h ep r o p e r t i e so ft e n c l e r a m i eb l e n d e d y a r n sa n dk n i t t e df a b r i c sw i t hd i f f e r e n tr a t i o s a b s t r a c t r a m i ea l s on a m e d “c h i n ag r a s s ”i so n ep e c u l i a rp l a n ti nc h i n ao fw h o s ef i b e ri sf r e e ， t o u g h , l i g h ta n dr e a d i l ya b s o r b i n gm o i s t u r ea sw e l la sa n t i c o r r o s i v e ，g e r m p r o o fa n d m o u l d p r o o f , w h i c hi ss u i t a b l ef o ru s ea sh e a l t hc a r ea r t i c l e s h o w e v e rt h i sf i b e rh a si t so w n f l a w ss u c ha sb a df l e x i b i l i t y ，f a b r i cr e a d i l yc o c k l ea n dp r i c k l e t e n c e li so n et y p eo fn e w r e g e n e r a t e dc e l l u l o s ef i b e ra n do n eo ft h em o s tr e c y c l e df i b e r s i t sp r o d u c ti sc o m f o r t a b l e l i k ec o t t o n , s t r o n gl i k ep o l y e s t e r ，b e a u t i f u ll i k ew o o l ，s m o o t ha n ds o f tl i k es i l k b l e n d i n g t h et w ot y p e so ff i b e r sw i t he x p l o i t i n gb o t ha d v a n t a g e sc a nb e o fg r e a tp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c et od e v e l o pi n n o v a t e dy a ma n dg o o dp e r f o r m a n c ef a b r i c i nt h i st h e s i st e n c e la n dr a m i ef i b e r sw e r eb l e n d e da sd i f f e r e n tr a t i o s ( 2 0 8 0 ，3 0 7 0 ， 4 0 6 0 ，5 0 5 0 ，6 0 4 0 ，7 0 3 0 ) a n dt h ec o r r e s p o n d i n gs e r i e so fy a r n sw e r es p u n t h ey a m l e v e l n e s s ，h u b ，h a i r i n e s s ，b r e a k i n gs t r e n g t ha n dc v v a l u eo fs t r e n g t h w e r ee x a m i n e d m r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ey a ml e v e l n e s sg o tw o r s e ，n u b sa n dh a i r i n e s sg o tm o r e ，a n dt h e b r e a k i n gs t r e n g t hg o tl o w e ra st h er a m i er a t i oi n c r e a s e d i tc a nb er e a c h e db yr e g r e s s i o n a n a l y s i st h a tt h ey a r nl e v e l n e s sw a sw o r s ta t9 2 r a m i ec o n t e n t t h eh a i r i n e s sw a s l e a s ta t 8 7 t e n c e lc o n t e n t a n dt h en u b si nt h ey a m sw e r em o s ta t2 8 t e n c e lc o n t e n t u s i n g t h e s ey a m st h ek n i t t i n gf a b r i cw e r em a d ea n di t sw e a r a b i l i t yw a st e s t e di n c l u d i n gw i c k i n g ， p i l l i n gr e s i s t a n c e ，r i g i da n df l e x i b l e ，d r a p a b i l i t ya n da n t i - c r e a s ep r o p e r t y r n l ef i n d i n g i n d i c a t e dt h a ta l lo ft h ep r o p e r t i e st e n d e dt og e tw o r s ee x p e c tf o rw i c k i n g a n ds u c h c o n c l u s i o n sc o u l db ec o m et ob yr e g r e s s i o na n a l y s i sa st h ek n i t t i n gf a b r i cd r a p a b i l i t yb e s t a t6 2 t e n c e lc o n t e n ta n dt h ew i c k i n gh e i g h tl a r g e s ta t19 t e n c e lc o n t e n t ，w h i c ht os o m e e x t e n tp r o v i d e dt h ei n s t r u c t i o nt ot h ed e s i g na n dp r o c e s so ft e n c e l r a m i eb l e n d e dy a ma n d k n i t t i n gf a b r i c k e yw o r d s ：t e n c e lf i b e r , r a m i ef i b e r , b l e n d e dy a m ，t e n c e l r a m i ek n i t t i n gf a b r i c ， w e a r a b i l i t y , r e g r e s s i o na n a l y s i s w r i t t e nb y l u ox i a o q i n s u p e r v i s e db y ：g up i n g i i i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提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。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名： 群 日期： 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 日期：。z ”乡口日 期：! f ： ! ! ：兰三 日期：罩业 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究 第一章绪论 第一章绪论 1 1 天丝纤维的纺织开发及研究现状 天丝是一种再生纤维素纤维，是英国a c o r d i s 公司通过十年开发，直至上世纪九 十年代才完成商业应用的绿色环保纤维【l 】。该纤维的工艺和产品专利首先于德国 a k z o n o b e l 公司取得，1 9 8 9 年由国际人造纤维和合成纤维委员会正式命名。目前，全 世界生产能力约为1 2 万吨，分布在美国、英国、奥地利、德国、印度、韩国以及我 国台湾，而瑞典的兰精公司是生产该纤维的主要制造商。天丝纤维具有如下环保特点： 原料来自木材，可不断自然再生；将木材制成木浆，以n 一甲基吗啉一n 一氧化物( n m m o ) 为溶剂，采用一种先进的”毕环式”溶液纺丝法进行生产( 即干湿法纺制的再生纤维素 纤维) ，使生产过程中对环境的影响降至最低。天丝是一种典型的环保型纤维，其废 弃物可自然降解，生产过程中的氧化胺溶剂可9 9 5 回收再用。天丝纤维由于毒性 极低，且不污染环境，故被称为“二十一世纪绿色纤维 ，获得国际绿色环保证书。 天丝纤维于2 0 世纪9 0 年代中期进入中国市场，中文商品名称有“天丝 “木浆纤 维”等【2 】，天丝纤维的优良性能和广泛应用前景引发了我国对天丝纤维系列产品的研 发生产热潮。由于天丝纤维的生产技术一度掌握于国外公司手中，因此其价格一直居 高不下，中国2 0 0 5 年进口天丝纤维9 7 9 5 吨，海关统计的进口单价为2 6 1 6 美元吨， 价格高于国内棉花、涤纶、粘胶等常规纤维5 0 以上，前几年进口价格曾达到3 5 万元吨以上。由于成本因素，我国天丝纤维的后续纺织产品价格居高不下【3 - 9 】。自 2 0 世纪9 0 年代后期起，东华大学联合上海纺织控股集团等单位进行了长期研究，并 和德国某研究所进行联合攻关，于2 0 0 6 年成功攻克了各项难题，并打破了国际对生 产工艺和专利的封锁【1 0 】。2 0 0 6 年2 月，第一束国产天丝纤维在上海里奥发展企业有 限公司顺利产出，1 0 0 0 吨年的生产线正式投产，打破了原有的外企垄断格局。预 计在2 0 1 0 年前后，国产天丝纤维的产量将突破1 万吨年的规模。可以预计，随着 该纤维国产化成功，产量不断扩大，我国天丝纤维的市场价格将不断走低。 天丝纤维因其独特的结构而具优良的性能，天丝纤维聚合度大，结晶度高，纤维 表面光滑，横截面为均匀截面，有着丝般光泽。纤维内部的大分子链长，分子链间的 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究 第一章绪论 结合力大，结构稳定，因而纤维具有较高的强度，纤维素分子链取向度好，纤维的干、 湿强度、弹性模量较高，断裂强度低，天丝织物的尺寸比较稳定。 天丝纤维因其优良的性能，由其制成的产品也被应用到多个领域。服装领域有用 天丝纤维制得的纯纺华达呢及府绸面料【1 1 1 ，也有与棉、麻、铜氨纤维等制得的混纺面 料【1 2 】，目前使用天丝产品的有国际著名品牌d i e s e l 、d k n y 等十五个，国内知名品牌 逸飞、雅戈尔、男士令、恒源祥、汤尼威尔等：在产业领域，天丝纤维产品有用作劳 保服，印花毛毯，涂层衬底，天鹅绒，缝纫线，包扎材料等，也有用作装饰用品【b 】。 日本的纸张制造商在开发天丝纤维在特种纸张方面的用途。 天丝作为人造纤维素纤维中的精品，其生产和制备的过程不含任何有毒的物质， 其溶剂可以回收利用，符合绿色生态生产的需求，这对于充分利用现有的纤维素资源， 解决日益严重的环境污染问题，都有着非常特殊的意义。此外，天丝独特的舒适性以 及优良的混纺性，使得天丝纤维可以和其他天然或化学纤维结合，扬长避短，充分发 挥不同纤维的特点，制备物美价廉的纱线和织物。随着科技的进步和发展，天丝的制 造成本越来越低，应用也将越来越广泛。 1 2 苎麻纤维的纺织开发及研究现状 苎麻由于在我国的种植产量超过世界总产量的9 0 ，又被称为“中国草”，苎麻 是多年生宿根性草本植物，其单纤维长、强度大，吸湿和散湿快，热传导性能好，脱 胶后洁白有丝光，可以纯纺，也可和棉、丝、毛、化纤等混纺，苎麻纺织品具有凉爽 透气，防腐抑菌，防霉，抗紫外线，无静电等特征【1 4 19 】，在现代社会日益需求天然产 品的趋势下，研究和开发苎麻织物产品，满足市场的需求，具有非常重要的意义。 苎麻属初生韧皮纤维，其单细胞呈圆筒或扁平状，没有天然卷曲。苎麻纤维的结 晶度大，刚度大，延伸度小，纤维的抱合力差，单纤维细且较长，是麻类纤维中支数 最高的纤维。苎麻纤维的这些特征使其在产品开发中得到广泛的应用。苎麻纤维可以 和棉、毛、化纤混纺成各种支数不同，混纺比不同的纤维，从而制得多种不同性能的 服装面料。苎麻纤维强力较高，模量较大也可以用来制备复合材料。肖群峰【2 0 】采用了 水溶性纤维作为载体，生产了纱线线密度达到3 3 r e x 以下的纤维，研究了苎麻纤维 在开发特薄织物中的应用，极大提高了苎麻纺纱的质量水平。严桂香【2 l j 运用合理的混 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第一章绪论 纺工艺，利用了苎麻、棉、可溶性维纶纤维，采用紧密纺技术成功开发了超高支的 1 0 0 5 r 5 5 c 4 5 苎麻棉紧密纺优质纱。寇宗莲等人【2 2 】研究和开发了羊毛苎麻竹浆纤维 品种，扩展了苎麻纤维在混纺中的应用。针对苎麻纤维毛羽较多影响织物的缺点，许 多科研工作者在降低苎麻纱线毛羽方面做出了很多工作。周衡书【2 3 】分析了苎麻纱线毛 羽的表面特征，发现了赛洛纺和湿法纺纱的方式对于降低纱线中的长毛羽有非常明显 的效果。张谢蓉等人【2 4 】利用纺纱工艺的调整，有效的减少了苎麻纱线上的毛羽。伍旭 光等【2 5 】研究了苎麻纱线产生毛羽的原因，提出了在前道工序和使用不同助剂可以有效 降低纱线毛羽的方法。针对苎麻织物容易产生刺瘁感的特点，东华大学的韩露等人【2 6 】 对苎麻产生刺痒感的机理进行了研究。伍建斟2 7 】利用了碱处理对苎麻进行了柔软处 理，祝海霞对苎麻进行了酶处理以减少织物的刺痒感，敖利刚2 明运用混纺的形式 对绢苎麻竹原纤维混纺针织物的刺痒感进行了研究，以减少苎麻织物的刺痒感问 题。此外，利用苎麻纤维强力较大的特点，制备复合材料的研究也比较多，陈立成等 人【3 0 】以苎麻为增强体，与低密度聚乙烯制备了复合材料，材料的强度和弹性模量以及 纤维的热稳定性能有所增强。范长青等【3 l 】研究了苎麻纤维与聚丙烯混纺织物并制备了 增强复合材料，此外纪良等【3 2 】进行了苎麻增强木材复合纤维板的研究。t 总之，苎麻纤维具有特殊的组成结构和优良的性能，是国际公认的绿色环保纤维。 随着人们追求绿色自然，返朴归真需求越来越强烈，由苎麻织物做成的服装以及制品 日益受到人们的青睐，随着现代技术的发展，其开发和研究也越来越受到人们的重视。 1 3 混纺纱与混纺织物的开发及研究现状 我国是世界上最大的纺织品生产国，同时也是世界上最大的纺织品出口国，每年 纺织产业都为我国提供了大量的外汇收入，解决了大量的劳动力就业问题。纺织业的 兴衰直接影响到我国的经济以及就业稳定。随着科技的进步和发展，特别是我国加入 w t 0 后，发达国家凭借其积累的技术和资金对其纺织工业升级，并制定了新标准，这 给我国传统的纺织行业带来新的挑战。 国产面料在质量和档次上虽然有了一定程度的提高，但是与发达国家相比还有一 定的差距。为此，我国每年需要花费大量的外汇收入用于进口高档次的面料以及相关 的生产设备，为了改变这一现状，我国的科技开发人员采取了一系列积极有效的措施 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究 第一章绪论 来应对。例如改变单一的原料，采用两种或两种以上的纤维原料进行混纺交织，或天 然纤维和化学纤维进行有机结合，以充分利用他们的优点，弥补不同纤维间存在的缺 陷，这种方法不仅提高了纤维的物理性能，扩大了纤维的使用范围，也使混纺织物具 有了更加优良的性能。 混纺纱线是二十世纪建立并成熟起来的一种纺织技术，由于具有非常好的使用效 果和明显的经济效益，这项技术得到迅速的传播和应用1 3 3 1 。首先发展起来的是涤纶和 棉的混纺以及涤纶和羊毛的混纺，朱远胜等【3 4 】人探讨了混纺比、纱线支数、捻系数以 及经纬纱密度对混纺织物纱线和织物的影响，杨明等【3 5 j 人对涤棉织物进行过物理性能 测试，希望能够定性解释混纺纱组分和物理性能之间的关系。其后，人们采用了更多 的纤维组分进行混纺和开发，以充分利用不同纤维的特点。例如李桂付等人【3 6 】对涤纶 棉纤维，涤纶粘胶进行了分析和测试，分析了织物的物理性能和织物经纬密度之间 的关系，结果表明织物的舒适性可以通过混纺的方式得到改善，随着化纤含量的降低， 织物在柔软性和透气性方面有所提高。 综上所述，由于单一的纤维性能各异，并且都具备不同的优点和缺点，在一定程 度上限制了产品的使用范围。通过不同纤维混纺的方式可以取长补短，集中利用不同 纤维的优点，改善纤维原料的可纺性能，使制备的织物获得不同的物理性能以及新的 风格，同时也可以控制生产成本，增强织物在市场上的竞争力。 由于化纤织物在服用性能上有诸多性能不利，例如透气透湿差，手感不佳以及长 时间穿后产生极光现象，限制了人们对化纤织物的使用。另外，环境的污染问题和能 源的短缺问题使人们更加意识到保护环境的重要性，因此人们日益减少造成环境污染 的化纤织物的使用。与此相反，人们现在越来越喜欢追赶环保和返朴归真的潮流，喜 欢使用天然纤维制品。苎麻具有朴实无华，自然实用的风格，是一种天然的绿色纤维。 同时苎麻制备的织物吸湿性和透气性俱佳，而且还拥有防静电，抗菌保健，抗紫外线 的作用，越来越受到人们的欢迎，但是苎麻织物弹性较差，所制备的织物容易产生折 皱以及刺痒感，限制了苎麻织物的应用；天丝织物手感柔软，舒适，有棉的“舒适性”、 涤纶的“强度”、毛织物的“豪华美感”和真丝的“独特触感”及“柔软垂坠 ，但 是价格昂贵。采用天丝和苎麻混纺的形式开发新型的面料，可以充分利用苎麻和天丝 的优点。赵博等 3 7 研究了天丝苎麻转杯混纺纱工艺，探讨混纺纱的工艺参数。曹 4 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第一章绪论 云娜等 3 8 研究了天丝和苎麻混纺气流纱的研制，提出在开清棉工序中要选取降低的 速度，以避免对天丝的伤害，此外梳棉和并条的工序中要控制好工艺参数。李锦华 3 9 对天丝苎麻交织平纹布的染色工艺进行了探讨，选用了不同规格的工艺处方和条件 得到了不同风格的交织布。罗纪华 4 0 等对天丝苎麻服装面料的服用性能进行了模糊 综合评定，说明了苎麻与天丝、涤纶纤维混纺可以得到优于纯天丝织物的服用性能。 由此可见，天丝和苎麻进行混纺并开发新型纱线和织物的研究已经越来越受到人们的 重视，但是相关研究并不深入，对于天丝和苎麻的混纺比例与纱线性能和服用性能之 间的关系研究相对比较少。 1 4 本课题研究的内容和目的意义 苎麻与天丝的混纺织物具有良好的市场前景，探索不同混纺比对纱线以及织物的 影响，找到合适的混纺比例，制备性能优越的面料产品是非常必要的，但是实际生产 实践中，这项工作需要花费大量的时间和需要大量的经济费用，因而迄今为止，市场 上苎麻和天丝混纺的产品相对比较单调。为了更好的利用苎麻和天丝这两种性能优异 的纺织原料制备特有风格的织物，充分发挥两种纤维原有的优点，本论文在试验的基 础上，探索利用不同混纺比的天丝和苎麻进行混纺，比较和研究不同混纺比对纱线以 及织物的服用性能的影响，以期望能对实际生产中的混纺配比有所指导。本论文采用 六种不同混纺比( 2 0 8 0 ，3 0 1 7 0 ，4 0 1 6 0 ，5 0 1 5 0 ，6 0 1 4 0 ，7 0 1 3 0 ) 的天丝苎麻为混纺原料， 探索这六种不同混纺比的可纺性和可织造性，开发3 2 s 苎麻天丝系列针织用纱，对 不同混纺比的纱线性能及针织物服用性能进行分析和研究，寻求最佳的成纱比例；通 过测试成纱的各种性能，包括混纺纱的条干均匀性，纱的粗节、细节、毛羽以及纱的 断裂强力，断裂伸长等指标，利用最小二乘法和多元回归模型，分析混纺比例对纱线 的各种性能的影响；最后测试混纺比对织物的各种服用性能，包括织物的抗皱性，抗 起毛起球性，悬垂性，吸湿性的影响，利用多元回归模型探索织物的各种服用性能与 混纺纱线中不同纤维比例之间的关系。 5 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性自 研究第= 章天瑾麻不周棍纺比纱线盈其针织物的w 制 第二章天丝摩麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 2i 天丝纤维的结构和性能 天丝纤维的主要组成是纤维素，分子式为( c 出0 ) n ，其化学组成含碳4 44 4 、 氢6 1 7 、氧4 93 9 。由于天丝的制造工艺可以采用来源不同的纤维素浆粕( 木 浆，棉浆，竹浆等) ，纤维素分子中葡萄糖残基的数目，即聚台度( d p ) 在 定的范围。一般来说，天丝纤维分子量和结晶度均介于棉和粘胶之间。正因为天丝 纤维独特的聚集态结构，才使得它具备了三大特性，即高强，其强度接近涤纶；快速 吸水，其吸水速度接近棉的两倍：自身原纤化产生桃皮绒效果。 原纤化是指纤维表面分裂出细小的微纤维( 直径卜4 u m ) ，一般第一次原纤化时， 产生出来的原纤都比较大，通常在1 珊左右甚至或更长，并能缠结成球，如果不处理 掉，则会影响穿着和美观。表征原纤化的程度用原纤化指数f i ( 即f i b r i l l a t i o n i n d e x ) ，一般分为0 - 1 0 级，级数越高，说明原纤化程度越高。原纤化程度 2 级时， 则会影响织物的外观。表21 是天丝纤维与其他纤维的指标对比。从表2 - i 可以看出， 容易产生原纤化是普通天丝纤维的特性之。 图2 - 1 是天丝纤维与莫代尔纤维的横截面对照。天丝纤维横截面近似圆形，与莫 代尔纤维有明显的不同。 t e n c e l a 】0 0 簟燃 m o d d 固2 - i 几种纤维素纤维截面 6 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究 第二章天丝苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 表2 1天丝纤维与其他纤维性能比较 维种类l y o c e l l m o d a lv i s c 0 s ec o t t 。np o l y e s t e r 项目天丝 莫代尔普通粘胶纤维棉聚酯纤维 皮芯结构、 有皮芯层、皮芯结构、星锯腰圆形、有 横截面圆形 近似圆形 近似花瓣形齿形中腔 聚合度 5 0 0 5 5 03 5 0 4 5 03 0 0 4 0 0 13 0 原纤结构无或 微细结构有原纤结构 原纤结构少一一 很少 结晶度 5 0 3 03 06 05 0 - 6 0 干强c n d t e x 14 0 - 4 2 3 2 3 42 2 - 2 61 8 - 3 14 2 5 2 干伸长 1 5 1 71 3 1 52 2 2 3 3 1 02 5 3 5 湿强c n d t e x 13 4 3 6 1 9 - 2 11 3 - 1 62 2 - 4 04 2 5 2 湿伸长 1 7 - 1 9 1 4 1 61 8 2 42 5 3 02 5 3 5 湿干强度比脯。8 5 6 06 01 1 51 0 0 原纤化等级 4 112 2 2 苎麻纤维的结构和性能 从表2 2 苎麻纤维与大麻、亚麻纤维的形态特征对比，我们可以看到，苎麻纤 维跟大麻、亚麻纤维的最大区别在于其单纤维长，这有利于苎麻纤维的纺织加工，可 以生产强度高的苎麻纱线。 表2 - 2 苎麻、大麻和亚麻的形态特征比较【4 1 】 纛r 等趣苎麻 大麻亚麻 植物茎高 1 5 0 2 0 01 8 0 2 5 06 0 1 2 0 ( c m ) 粗 1 1 50 5 - 0 80 1 0 5 韧皮中单纤维纤维细胞与薄壁细胞1 0 一4 0 个纤维细胞成2 0 - 8 0 个纤维细胞聚 的分布情况相间，容易分成单纤束分布，由薄壁细胞集成一个纤维束，由 7 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第二章天丝苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 苎麻纤维与大麻、亚麻的化学比较如表2 3 。从表2 3 中可以看出，苎麻纤维在 三种纤维中纤维素含量最高，苎麻纤维与其他纤维相比，植物中含有的果胶以及木质 素杂质相对比较少；纤维素成分含量较高对于前期的苎麻处理和后期织物的制备都有 一定的优势。 表2 3 苎麻、大麻和亚麻纤维的化学成分比较【4 2 1 2 分 纤维素半纤维素木质素果胶质脂胶质水溶物灰分 纤维种类 苎麻 7 3 5 91 3 2 91 1 94 0 4o 5 47 3 53 5 3 大麻 5 7 0 11 7 8 47 3 15 8 01 9 61 0 0 81 3 0 亚麻 6 6 2 71 6 6 7 7 0 4 2 5 9 2 7 24 7 10 4 1 苎麻纤维与大麻、亚麻纤维力学性能比较如表2 - 4 ，从表中可以看到，苎麻纤维 具有良好的拉伸力学性能，是优良的纺织原料。 表2 4 苎麻、大麻和亚麻纤维力学性能比较f 4 3 1 i 二n ! 兰苎麻 大麻梳成麻亚麻梳成麻 断裂强度( c n d t e x ) 6 7 05 2 24 8 0 断裂伸长( ) 3 7 62 5 02 9 7 初始模量( c n d t e x ) 1 7 6 5 51 9 4 8 11 5 2 0 6 8 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第二章天丝，苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 2 3 天丝苎麻不同混纺比纱线的设计与开发 2 3 1 天丝! 竺麻混纺比与混纺纱支确定 将不同比例的天丝和苎麻进行混纺的指导思想在于充分发挥他们本身的优良性 能，取长补短，开发新的纱线种类，以满足人们的不同需求。在选配原料和开发的过 程中，还要根据具体情况考虑原料成本，气候条件以及人们的消费水平。了解纤维混 纺比对纱线的影响以及对织物服用性能的影响，是合理和正确设计纱线和织物的前提 和基础。 苎麻在我国拥有悠久的种植历史和充足的原料来源，价格非常低廉，性能良好。 苎麻制备的织物拥有良好的吸湿透气，润肤爽身，抗菌抑菌以及抗静电等优点，但是 其织物又存在容易折皱，手感差，服用性能欠佳和档次较低等缺点，这些缺点限制了 其织物的使用范围，降低了织物本身的附加值；天丝纤维有着蚕丝般的光泽，其织物 手感柔软，光滑飘逸，高贵优雅，服用性能舒适，但是由于制备天丝的过程中使用了 价格昂贵的溶剂，加大了其生产成本，这个特点在一定程度上限制了天丝的广泛使用； 将天丝和苎麻混纺可以弥补苎麻织物的缺点，改善纯苎麻织物光泽和手感，以及减少 织物产生的刺瘁感，提高织物的档次，创造较好的经济效益；混纺织物还可以降低纯 天丝织物成本较高的缺点，并减少天丝纤维使用过程中产生的原纤化；总之苎麻和天 丝的混纺可以充分利用两种纤维的长处，取长补短，开发新型面料，提高织物在市场 上的竞争力。 实际原料的选择：苎麻选用湖南华升洞庭麻业有限公司的精干脱胶麻，测试后纤维 的细度为1 8 8 9 公支，天丝纤维选用瑞典兰精公司生产的天丝a 1 0 0 型纤维，细度1 7 旦尼 尔。原料配比分为六种，具体按照表2 5 所示，纱支确定为3 2 支( 1 8 4 特克斯) 。 表2 - 5 天丝苎麻混纺比设计 毒；巡天丝混纺比( )苎麻混纺比( ) l 2 08 0 23 07 0 3 4 06 0 4 5 05 0 56 04 0 67 03 0 9 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第二章天丝苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 2 3 2 天丝苎麻混纺纱工艺流程与分析 混纺设备在不断更新和换代，目的是减少纺纱过程中的棉结，条干不匀等疵点， 纺纱工艺需要根据不同原料性质进行不断的改革和创新。本论文中苎麻和天丝不同比 例的混纺是在棉纺设备上完成的，这种混纺的方法采用的是传统的方式，在混条的过 程中要注意控制工艺参数，否则纤维的分布均匀度会较差。 天丝苎麻混纺纱工艺流程如下：预处理开松棉- - - a 1 8 6 梳棉机一f a 3 5 并条 机一- a 4 5 6 粗纱机一f a 5 17 细纱机一- - 13 3 2 m 络筒机成品纱线。 1 苎麻纤维预处理 苎麻纤维与棉纤维相比，由于结晶度较大，因而刚度大，纤维硬挺，抱合力差， 并且由于其不具有天然棉纤维的转曲结构，导致在纺纱的过程中不容易被针齿抓 取，容易脱落。在开清棉和梳理过程中落棉较多，因而麻纤维的实际投料应大 于设计的混纺比，例如：在实际生产中，纺制天丝7 5 天丝2 5 苎麻的混纺纱， 实际投料时苎麻的投料比为2 7 5 ，来保证纱线达到2 5 的混纺比。天丝纤维由 于良好的齐整度和条干均匀度，在纺纱过程中比较顺利。如上所述，在纺纱之前需要 对苎麻纤维进行预处理，以便纺纱过程顺利进行，同时满足棉纺设备生产混纺纱的要 求。本课题预处理的工艺是：先将苎麻剪成约4 0 m m 纤维，然后进行湿处理( 同时加 入少量的抗静电剂) ，常温下密封放置2 4 小时使纤维充分的润湿，减小纤维的弯曲刚 度以利纺纱。 2 开松棉 开松的过程实际上是使苎麻和天丝纤维在开松的同时，能够充分均匀混合。由于 开松过程中机械作用力较大，纤维易受损伤，因此开松时需要严格控制工艺参数，尽 量减少对原料的损伤。值得注意的是，天丝纤维在湿热条件下，受到机械摩擦时容易 原纤化，使纤维的力学强度下降，织造困难，这与天丝纤维本身的特性是有关系的， 因此在开松过程中速度不能太高；苎麻纤维由于结晶度高，取向度大，因此纤维较脆， 并丝也较多，开松时需要有较大的开松速度。实验中充分考虑两种原料的特性，尽量 减少对原料的损伤，采用精心抓取，少喂多次，轻打少打，均匀混合的开松工艺。同 时为了使成卷紧密，便于纺纱，实验中采用了小定量和较小的卷长，实际中选取参数 如表2 - 6 所示。 1 0 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第二章天丝苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 表2 - 6 开松棉参数的选择 棉卷罗拉速度( r a d m i n )棉卷长度( m )棉卷质量( g m i n ) 1 23 23 6 5 3 梳棉 梳棉工序的作用主要是去除纤维中残留的杂质，提高纤维的齐整度和均匀度，以 利于下道工序的生产。在制定工艺参数时必须考虑到两种纤维的特性，尽量减少在梳 理过程中机械作用对纤维的损伤，特别是天丝纤维的原纤化，在梳理过程中要有效的 排除短纤和短绒，减少纤维上的粗节。苎麻纤维通过开松棉后仍然有少量的杂质，在 梳棉过程中可以适当减少刺辊的速度，以便减少纤维损伤的同时，使纤维顺利转移。 根据天丝和苎麻纤维的特性，在梳棉的过程中各个部件的速度应该以低为好，因 此本实验中，梳棉机的转速，刺棍的转速，盖板的速度，道夫的速度均控制到较低的 速度。从实验的效果来看，分输和除杂的效果比较明显，具体工艺如表2 - 7 所示 表2 - 7 梳棉工艺参数 参数指标设定值 梳棉机转速( r a d m i n ) 3 2 0 刺棍转速( r a d m i n ) 8 5 0 盖板转速( m m i n )1 7 0 道夫速度( r a d m i n ) 1 2 5 生条质量(gm)4 4 并条 苎麻虽然纤维较长，但是实际并条过程并不顺利，静电现象尤其严重，当不能够 适当控制温湿度时，静电现象将造成条子缠绕罗拉和皮辊的现象。造成这种现象的原 因是苎麻和天丝纤维长度和细度的差异较大，在牵伸过程中受到较大的摩擦作用从而 产生了静电积累，静电作用使纤维之间产生排斥作用，纤维之间的抱合力变差，因此 在工艺中需要严格控制，减少静电积累，而湿度的提高有利于静电积累的释放，因此 在本实验过程中相对湿度控制在6 5 7 5 ，可以取得明显的效果。在使用的两道并条 工艺中，都采用了8 根生条混合。同时为了降低棉条的条干不匀率，采用了顺牵伸的 工艺，即采用将并条机中罗拉隔距适当放大，减少了棉结的数量，改善了棉条的条干 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究 第二章天丝苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 水平。采用了弹簧摇架加压的方式，加强对加工区棉条的控制，另外在此过程中，车 速适当减小，严格控制环境的温湿度，避免条子缠绕罗拉胶辊，提高条干均匀度。工 艺参数见表2 - 8 。 表2 - 8 并条的工艺参数 并条数定量( g m )前伸倍数测速( r a d m i n ) 隔距( m m ) 预并 85 68 21 3 5 51 0 2 0 末并85 08 71 3 5 51 0 2 0 5 粗纱和细纱 根据苎麻和天丝的特性，在粗纱工序中工艺选取的原则是：慢车速，重加压，适 当大捻度，采用这种工艺可以有效控制纱线伸长，降低不匀率，以有利于粗纱过程中 的握持作用。在细纱工序中，根据针织用纱的要求，粗纱采用了较大的捻系数应当在 细纱环节中配以较大的细纱后区以及较小的后区牵伸倍数，较大的粗纱捻系数使纱线 进入前牵伸区有余捻，纤维之间的捻合紧密并减少纱线的扩散。在粗纱和细纱过程中 需要注意环境温湿度的控制，以加大纤维之间的抱合，减少纱线毛羽，增强纱线强度， 关于本实验中粗细纱的工艺参数如下表2 - 9 和2 1 0 所示。 表2 - 9 粗纱工序中的主要工艺参数 牵伸倍数定量捻系数前罗拉速度罗拉隔距( m i l l ) (gm)(radmin) 6 8 70 51 0 01 9 62 7 2 7 表2 1 0 细纱工序中的主要工艺参数 捻系数前罗拉速度 罗拉中心距 后区牵伸倍数 4 0 01 6 54 5 6 01 3 6 络筒 实验中采用了自动络筒机，络筒时速度不能太高，同时在络筒中增加电子清纱器 和空气捻接器，以有效去除纱疵和提高接头效率，在工艺中还需要将电子清纱器偏紧 掌握，以去除较大的纱疵。络筒的相关工艺参数如下表2 11 所示： 天丝，苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第二章天丝，苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 表2 ii 络筒工序中工艺参数 棉结短粗节长度长粗节长度长粗节直径长细节长度长细节直径 ( m m )( m m )( m m ) ( n u n ) ( m m ) 83 56 02 56 05 0 7 纱线的质量控制 在棉纺生产设备上完全可以纺制天丝苎麻混纺纱，纺制天丝苎麻混纺纱 关键是克服切断精干麻的粗、硬、挺、滑的缺点及超长纤维和短纤维率高给纺 纱工艺带来的困难，根据天丝和苎麻纤维特点，合理选择各工序工艺参数和生 产车间的温湿度，并在预处理中使苎麻纤维充分润湿，以减少静电。 2 4 天丝苎麻混纺针织物的设计与开发 2 4 1 天丝苎麻混纺针织物的规格设计 设备：泛马大圆机t y p ep n 3 s b ， 针织物规格：纬平针织物 机号：2 8 针 路数：4 0 筒径：3 4 英寸 其他工艺参数如表2 1 2 所示 2 4 2 天丝苎麻混纺针织物工艺参数以及分析 针织物中横向密度和纵向密度以及总密度是针织物物理性能的重要指标，在纱线 原料和纱线的细度确定之后，针织物的密度决定了织物的克重和织物的稀密程度。针 织物横密和纵密是指织物横列或纵列方向上，5 c m 范围内的线圈个数，而针织物的总 密度是指织物2 5 c m 2 内的线圈数，它等于横密与纵密的乘积。 由于苎麻纤维较刚硬且毛羽多，在纺纱的过程中容易形成纱疵并在织造的过程中 不容易通过大圆机上的针孔，织造不顺利，还容易形成结头从而使得条干不匀，最终 导致布面的外观差，在本课题研究中为了得到不同混纺比组分纱线对织物性能的影 响，混纺纱中苎麻纤维最高比例达到8 0 ，为了使混纺纱能顺利织造，在对针织物进 行设计时选用的织物的横纵密度较大，线圈相对较长。 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第二章天丝苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 由于苎麻纤维刚硬且多毛羽，在纺纱过程中纤维容易聚集并且粘连造成麻结纱 疵，影响织物外观。严重时使纱线不易通过针孔，造成织造困难。一般来说，苎麻含 量越高，这种情况越严重。在本课题研究中，为了得到不同混纺比组分的纱线对织物 性能的影响，混纺纱中苎麻纤维最高比例为8 0 。 表2 1 2 不同混纺比的天丝，苎麻纱线的针织物的工艺参数 一 2 0 8 0 3 0 7 04 0 6 05 0 5 06 0 4 07 0 f 3 0 项目 横密 6 06 56 97 l7 57 7 纵密 8 28 58 89 09 19 3 织物总密度 4 9 2 05 5 2 56 0 7 26 3 9 06 8 2 57 1 6 1 织物厚度( m m ) 4 74 5 4 2 3 7 3 53 3 从实际试验织造的过程来看，每种比例的混纺纱线均使用了相同的筒子数目，随 着混纺纱中苎麻比例的增大，纱线在织造过程中断头的趋势更加明显，其织物外观疵 点也更多，根据上一章所得到的结论，随着苎麻在混纺纱中含量的增加，纱线的条干， 粗细节等疵点也随着增大，这些纱线疵点很大程度上影响了织造的结果，从表2 1 2 中对织物的测试结果也可以看到随着织物中天丝含量的增加，织物变得轻薄，织物 的横纵密度以及总密度都有了明显增大，这是由于混纺纱中天丝弥补了苎麻的缺点， 从而使混纺纱变得更加柔顺，可纺性更强，所得到的织物外观性更佳。 2 5 本章小结 ( 1 ) 天丝纤维具有柔软，光泽好，强度高，吸湿快的优点；苎麻纤维是天然纤 维素纤维，与亚麻和大麻相比有更好的机械性能，其单纤维长，强度高，有利于纺纱 加工。将天丝苎麻两种纤维混纺，可以发挥各自的优点制得性能优良的混纺纱。 ( 2 ) 天丝苎麻混纺纱流程：开松一梳理一并条一粗纱一细纱一络筒。由于苎麻纤维 硬挺，在开松时容易脱落，实际投料时需要加入多些的苎麻纤维以满足设计比的要求： 考虑到天丝纤维原纤化和苎麻纤维硬脆，并丝多等特征，采用精心抓取，少喂多次， 轻打少打，均匀混合的开松工艺；在梳棉的过程中各个部件的速度以低为好；控制实 验相对湿度在6 5 - 7 5 ，可以有效减少静电积累；粗纱中采用慢车速，重加压，适 1 4 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第二章天丝苎麻不同混纺比纱线及其针织物的研制 当加大捻度可以有效控制纱线伸长，降低不匀率。 ( 3 ) 从开发的天丝苎麻针织物可以得到结论：随着混纺纱中天丝含量的增加， 织造过程中断头次数减少，织物疵点减少，外观变好，织物变得轻薄。将天丝苎麻 两种纤维混纺，可以充分发挥两者的优点，开发出性能优良的面料。 天丝苎麻混纺纱及其针织物的性能研究第三章天丝苎麻混纺纱线性能测试与分析 第三章天丝，苎麻混纺纱线。i , 一a - z 几x