（纺织工程专业论文）牛奶纤维棉混纺纱针织产品的加工工艺及其服用性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

东华人学硕i j 学位论文 牛奶纤维棉混纺纱针织产品的加工工艺及其服用性能研究 摘要 牛奶纤维是一种有别于天然纤维、再生纤维和合成纤维的新型动 物蛋白纤维，又称之为“半合成再生蛋白质纤维。它既具有合成纤 维强度高、收缩小等品质，又具有天然纤维柔软、亲肤、吸湿、透气 等优点，是一种集天然纤维和合成纤维优点于一身的纺织新原料。但 是，牛奶纤维与许多再生蛋白质纤维一样也有它的局限。牛奶纤维本 身呈现类似柞蚕丝的米黄色泽。它不耐强碱、高温易收缩且手感变差、 氧化漂白易损失蛋白。这些特性都限制了牛奶蛋白产品开发的多样 性。 从多方面对牛奶纤维进行研究和改进，充分发挥它的潜在价值， 是目前应该进行的一项有价值的工作。牛奶纤维与棉纤维混纺制成的 产品可提高织物的亲肤保健性和柔软性，增加悬垂性和织物光泽，并 且保持了棉纤维的吸湿、透气、保暖等优异特点，提升了产品的档次， 可开发内衣、家居服饰、休闲服饰、床上用品等，深受消费者的青睐。 本课题使用黑龙江嫩江华强公司提供的牛奶纤维与棉混纺纱，主 要研究了牛奶纤维棉混纺纱针织产品加工工艺及其性能。我们首先 从纱线性能入手，通过该牛奶纤维棉混纺纱与同纱支精梳纯棉纱的 性能对比分析，以及上机试织，研究其纱线性能以及可编性。 在牛奶纤维棉混纺纱针织物开发中，我们着重研究了其漂白工艺 东华人学硕l j 学位论文摘要 与性能影响。首先，通过实验，确定了漂白工艺的影响参数。实验表 明双氧水浓度、碳酸钠浓度、硅酸钠、尿素、渗透剂( 腰c ) 和浴比 等都对漂白效果有影响。其中，硅酸钠、尿素、渗透剂( j f c ) 和浴 比对漂白效果的影响相对较小。在正交实验方案设计中，我们选取了 双氧水浓度、碳酸钠浓度、时间和温度作为影响因子，每个因子选取 三个水平，在考虑了双氧水和碳酸钠浓度交互作用的情况下，建立了 正交实验方案。根据正交实验方案，在保证试验独立性基础上，我们 安排了随机试验顺序。我们首先研究了织物强力损失率与重量损失率 的关系，其后我们研究了漂白各影响因子及水平对漂白效果的影响， 并得到了较优的实验组合方案。 在染色研究中，本文着重研究了活性染料的上染率和固色率，通 过研究染料浓度、碳酸钠浓度和氯化钠浓度对染色效果的影响，我们 得到了较为合理的染色工艺方案。染色后，我们又对织物进行了后整 理，在着重手感和织物外观基础上，我们进行了柔软整理和热定型整 理。 为了更为全面地考察漂白、染色及后整理工艺对织物性能的影响， 我们对毛坯布、漂白染色后织物以及柔软定型整理后的织物的各项服 用性能进行了测试，最后特别针对影响手感较大的五个因素作为指 标，利用模糊综合评判，对织物的手感作了一个客观评定。结果表明， 织物经过漂白、染色等湿处理后手感变差，但经过柔软整理后，能有 效改善织物手感。 摘要 关键词：牛奶纤维棉，混纺，针织，漂白，染色，服用性能 东华人学硕 j 学位论文 a b s t r a c t s t u d y o nt h et e c h n i c sa n d p r o p e r t i e so fk n i t t e df a b r i c sm a d e o fm i l k c o t t o nb l e n d e dy a r n a b s t r a c t m i l kf i b e ri sd i f f e r e n tf o r mn a t u r a lf i b e r sa n dm a n m a d ef i b e r s i ti s a l s oc a l l e ds e m i s y n t h e t i cr e g e n e r a t e dp r o t e i nf i b e r i ti s an e wt e x t i l e m a t e r i a l ，w h i c hh a v eb o t ht h ea d v a n t a g e so fs y n t h e t i cf i b e ra n dn a t u r a l f i b e r i th a sal o to fg o o dq u a l i t i e s f o re x a m p l e ，i ti ss t r o n g ，l o w - s h r i n k ， s o f t ，s k i n f r i e n d l y , g o o di nm o i s t u r ea b s o r p t i o na n da i rp e r m e a b i l i t y h o w e v e r , m i l kf i b e ra l s oh a si t sd i s a d v a n t a g ea sm a n yo t h e rr e g e n e r a t e d p r o t e i nf i b e r i ti sc r e a m ，a l k a l i l a b i l e o nh i g ht e m p e r a t u r e ，i t i sl i a b l en o t o n l yt ob eh a r da n dh a r s hi nh a n d l e ，b u ta l s ot os h r i n k w h e nb l e a c h e d ， t h ec o n t e n to fp r o t e i ni nt h ef i b e rw o u l db el e s s a l lo ft h e s er e s t r i c tt h e d e v e l o p m e n to fm i l kf i b e rp r o d u c t i o n i ti sv a l u a b l et or e s e a r c ha n di m p r o v em i l kf i b e rt od e v e l o p i t s p o t e n t i a lv a l u a t i o n m i l k c o t t o n b l e n d e dk n i t t e df a b r i ci s s k i n - f r i e n d l y a n da l s oi m p r o v e sd r a p a b i l i t ya n dg l o s s t h i sk i n do ff a b r i cp o s s e s s e so f t h eg o o dp e r f o r m a n c eo f b o t hm i l ka n dc o t t o nf i b e r sa n di sp o p u l a rw i t h c o n s u m e r s i nt h i sa r t i c l e ，t h em i l k c o t t o nb l e n d e dy a m sw e r es u p p l i e db y n e n ji a n gh u a q i a n gc o ，l t d t h i sp a p e r i sa i m e dt o d e v e l o pt h e m i l k c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i ca n dr e s e a r c ht h ep r o p e r t i e s o ft h e 东华人学颂十学位论文 a b s t r a c t k n i t t e df a b r i c s o u rr e s e a r c hw a ss t a r t e d w i t ht h e p r o p e r t i e s o f m i l k c o t t o nb l e n d e dy a r n b yt h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i so ft h em i l k c o t t o n b l e n d e dy a r na n dt h es a m ec o u n tc o t t o ny a r n ，i tw a sd e t e r m i n e dt h a tt h e m i x e d y a r nc o u l db ek n i t t e d i nt h e d e v e l o p m e n t o fm i l k c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i c ，t h e t r e a t m e n to fb l e a c h i n ga n di t se f f e c t sw e r em a i n l yd i s c u s s e d b ym e a n so f t h ee x p e r i m e n t s ，t h ee f f e c t i v ep a r a m e t e r sw e r ed e t e r m i n e d i tw a ss h o w e d t h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fh 2 0 2a n dc o n c e n t r a t i o no fn a 2 c 0 3a r et h em a i n e f f e c t i v ef a c t o r si nb l e a c h i n gt r e a t m e n t ，w h i l et h eo t h e rf a c t o r ss u c ha s c o n c e n t r a t i o no fn a 2 s i 0 3 ，c o n c e n t r a t i o no fu r e a ，c o n c e n t r a t i o no fj f c ， t h eb a t ho fr a t i oa r ec o m p a r a t i v e l ym i n o r i nd e s i g n i n go r t h o g o n a lt e s t ， b a s e do nc o n s i d e r i n gi n t e r a c t i n gb e t w e e nc o n c e n t r a t i o n so fh 2 0 2a n d n a 2 c 0 3 ，t h ef a c t o r ss u c h a sc o n c e n t r a t i o no fh 2 0 2 ，c o n c e n t r a t i o no f n a 2 c 0 3 ，t i m ea n dt e m p e r a t u r e ，w e r es e l e c t e dt ob et h ei n f l u e n c ef a c t o r s e a c hi n f l u e n c ef a c t o rh a dt h r e el e v e l s a c c o r d i n gt ot h eo r t h o g o n a l p r o j e c t ，a r a n d o ms e q u e n c ef o r t h ei n d e p e n d e n c eo fe a c ht e s tw a s a r r a n g e d f r o mt h et e s t i n gr e s u l t s ，t h e r e w a sar e l a t i o n s h i pb e t w e e n w e i g h tl o s sa n ds t r e n g t h d e c r e m e n t f u r t h e r m o r e ，t h ee f f e c t so fe a c h i n f l u e n c ef a c t o ra n de a c hl e v e lo nb l e a c h i n gw e r ea l s os t u d i e d a c c o r d i n g t ot h es t u d y , t h ep r e f e r a b l ep a r a m e t e r sf o rb l e a c h i n gt r e a t m e n t w e r e o b t a i n e d i nt h er e s e a r c ho nd y e i n gf o rm i l k c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i c ， 东华人学硕l j 学位论文 a b s t r a c t r e a c t i v ed y eo fu p t a k ea n df a s t n e s sw a sm a i n l ys t u d i e d as u i t a b l ep r o c e s s w a s g o tb yr e s e a r c h i n g t h ee f f e c t so fd y ec o n c e n t r a t i o n ，n a 2 c 0 3 c o n c e n t r a t i o na n dn a c lc o n c e n t r a t i o no nd y e i n g b e c a u s eo ft h e e m p h a s i so nf a b r i ch a n d l ea n da p p e a r a n c e ，a f t e rd y e i n g ，h e a ts e t t i n ga n d s o f tf i n i s h i n gw e r et w oe s s e n t i a ls t e p sf o rt h em i l k c o t t o nb l e n d e dk n i t t e d f a b r i c i no r d e rt om a k ead e e ps t u d yo nt h ei m p a c to fb l e a c h i n g ，d y e i n ga n d f i n i s h i n go nt h ep r o p e r t i e so ft h em i l k c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i c s ，a l l k i n d so ff a b r i c s p e r f o r m a n c e sw e r et e s t e d a tt h el a s t ，f i v ef a c t o r s ，w h i c h c o n t r i b u t e dt of a b r i ch a n d l e ，w e r es e l e c t e da sp a r a m e t e r s a c c o r d i n gt o t h e t h e o r y o f f u z z y m a t h e m a t i c a l c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i n g ，t h e p a r a m e t e r sw e r eu s e df o re v a l u a t i n g t h ek n i t t e df a b r i c s h a n d l e t h e r e s u l t ss h o w e dt h a ta f t e rb l e a c h i n ga n dd y e i n g ，t h eh a n d l eo f t h e m i l k c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i c sw a sn o tg o o da sb e f o r e ，b u tt h e f i n i s h i n gc o u l dm a k e ag o o dc o n t r i b u t i o nt ot h eh a n d l eo ft h ef a b r i c sa f t e r b l e a c h i n ga n dd y e i n g z h a n gz h e n y i ( 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 yp r o z h a n gp e i h u a k e yw o r d s ：m i l k c o t t o n ，b l e n d e dy a r n ，k n i t t i n g ，b l e a c h i n g ，d y e i n g ， w e a r i n gp r o p e r t i e s 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 文中已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 己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：旅徽义 日期： 文d 叼年iz 月j 罗日 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。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本版权书。 不保密口。 学位论文作者签名：雩欤仇义 日期：j o d 海1 1 月? 日 彳 订昝 所， 狠啁 名 年 签 币 矽 燃 驴 教 ： 导 期 匕日 了 指 日 东华人学颂i j 学位论义第一章绪论 第一章绪论 随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，化学纤维分类更加细化， 并向着差别化、个性化方向发展。人们要求纤维材料更多元化、功能化、舒适化、 保健化。而新型原料的丌发是纺织新产品开发中最重要，也是最基本的技术手段。 许多国家都在致力于开发新型功能性纤维。牛奶纤维就属于我国开发的功能性新 纤维。 1 1 再生蛋白质纤维的主要发展历史 近几年来，新型再生蛋白质纤维的研究和开发十分受人瞩目，如牛奶、大豆 和蚕蛹蛋白纤维。再生蛋白质纤维主要发展历史如下【1 】- 【4 】： 1 8 9 4 年，在明胶液中加入甲醛进行纺丝，制得明胶纤维。 1 9 0 4 年，t o d t e nh a u p t 用从牛奶中提炼的酪素进行纺丝，制得酪素纤维。 1 9 3 5 年，f e r r e t t i 进一步对酪素纤维的制备进行了研究，意大利的s n i a 公司 和英国的c o u t a u l d s 公司，从牛奶乳酪中提炼酪素纤维即纯蛋白纤维。 1 9 3 8 年，英国i c i 公司制各了花生蛋白纤维，商品名为a t d i l ，该纤维吸水 率为1 4 左右，断裂强度为o 8 9 d 。 1 9 3 8 年，同本油脂公司开发了以大豆为原料的纤维。 1 9 3 9 年，c o r np r o d u c tr e f i n i n g 公司将从玉米中提炼蛋白质，用醇或碱溶解 纺丝制得玉米蛋白纤维，商品名为v i c a r aa r d i l i nf i b e r , 该纤维比重为1 2 5 9 c m 3 ， 吸水率为1 0 左右，断裂强度为1 0 6 1 3 2 n d t e x 。 上世纪4 0 年代初，美国、英国研制了酪素纤维，商品名为a r a l i c ( 美) ， f i b r a l a n e ( 英) ，比重为1 9g c m 3 ，吸水率为1 4 ，断裂强度为0 7 0 4 0 8 8 n d t e x ， 延伸度为1 5 ，耐水性不好。 1 9 4 5 年，美国、日本研究了大豆蛋白纤维，美国商品名为s o y l o n ，吸水率为 1 1 左右，但该纤维强力差、色黄、无法产业化。 1 9 4 8 年，美i 雪v a r g i n i ac a r o lc h e n i c a l 公司开发了玉米蛋白纤维一v i c a r a 。 1 9 6 9 年，同本东洋公司敦贺工厂开始研制生产牛奶纤维，取名为c h i n o n ( 取 之法国的一城市名) ，它是由牛奶蛋白和丙烯腈接枝共聚反应而制得的，产品定 东华人学硕i ：学位论文第一章绪论 位是手术缝合线【5 】。 由于受早期科技水平的限制，上述研制的再生蛋白质纤维因强力低、纤维粗、 物理和机械性能差、无服用性价值、制造的难度大等种种原因而未能实现工业化 生产。后来由于石油化工业的发展等原因，研究者将新纤维的研究方向转向于合 成纤维和再生纤维素纤维的研制，大约在2 0 世纪4 0 年代到5 0 年代间相继成功研 制出粘胶、锦纶、涤纶、腈纶、氨纶等化学纤维，并实现了工业化生产。随后的 5 0 年成为化学纤维大量发展的年代，许多化学纤维替代了部分天然纤维。虽然合 成纤维有许多优良性能，但也存在吸湿性和透气性差，穿着不舒服等缺点1 6 】。由于 现代人对服装的追求趋向于自然化，舒适化，休闲化，多样化，天然纤维受到了人 们越来越多的青睐。但是，天然纤维棉、麻、羊毛、蚕丝等受到了种植、养殖面 积的限制，无法大量发展。因此，从2 0 世纪9 0 年代开始，国内外对再生蛋白质纤维 的研制工作又丌始重视起来。 据了解，近年来，日本东洋纺公司又重新开发出以新西兰牛奶为原料与丙烯 腈接枝共聚的再生蛋白质纤维“c h i n o n ，它是目前世界上唯一实现了工业化生 产的酪素蛋白纤维。它具有天然丝般的光泽和柔软手感，有较好的吸湿性和导湿 性能，极好的保温性，穿着舒适，但纤维本身呈淡黄色，耐热性差，在干热1 2 0 c 以 上易泛黄，该纤维可做针织套衫、t 恤、衬衫、日本和服等。 1 9 9 4 年以来，美国杜邦公司对玉米蛋白纤维的制造过程和纤维性能进行了研 究。将玉米蛋白质溶解于溶剂中可进行干法纺丝，将玉米蛋白质溶解于碱液 ( p h i1 3 1 2 7 ) 中，并加入甲醛或多聚羧酸类交联剂可进行湿法纺丝。含有交 联剂的玉米蛋白纤维具有耐酸、耐碱、耐溶剂性和防老化性能，且不蛀不霉，它具 有棉的舒适性，羊毛的保暖性和蚕丝的手感等特性1 7 。 我国从2 0 世纪6 0 年代开始研究牛奶纤维，如上海合成纤维研究所、东华大学 与三枪集团、上海金山石化、黑龙江蛋白纤维研究所、山西炭纤维厂等都在这方 面开展研究了工作。当时，对蛋白质接枝共聚的各项研究工作是出于对合成纤维 的改性、废料的综合利用，希望制取一种手感和性能都优于合成纤维的仿真丝纤 维。由于制造纤维的工艺流程复杂，技术条件有限，加之国家食品供应紧缺，不 能采用牛乳作为蛋白质纤维的原材料，所以再生蛋白纤维被淡化【8 】- 【9 1 。 从2 0 世纪9 0 年代初我国重新丌始致力于开发再生动物和植物蛋白纤维。但 2 东华人学硕i ：学位论文第一章绪论 是，到目前为止，能够工业化、规模化、有实体生产牛奶纤维的企业为数不多。 其中，黑龙江省嫩江华强蛋白纤维有限责任公司经十余年科技攻关，独立研发的 牛奶纤维生产技术，其关键技术是牛奶蛋白的溶解改性和牛奶蛋白与聚乙烯醇的 接枝共聚技术。该技术于2 0 0 3 年1 2 月获国家知识产权局授予的发明专利，产品各 项技术指标符合国家标准。在同类企业中，上海正家牛奶丝科技有限公司是中国 最早研究和生产牛奶纤维的企业，也是目前国内最大的牛奶纤维生产商。其牛奶 纤维不同于嫩江华强的牛奶纤维，是以牛奶蛋白与聚丙烯腈的接枝共聚而成，更 具生物保健功能，是国际纺织行业中的高端产品。 1 2 牛奶纤维的制备原理 牛奶纤维以牛乳作为基本原料，经过脱水、脱油、脱脂、分离、提纯，使之 成为一种具有线型大分子结构的乳酪蛋白；再与聚乙烯醇或聚丙烯腈采用高科技 手段进行共混、交联、接枝，制备成纺丝原液；最后通过湿法纺丝成纤、固化、 牵伸、干燥、卷曲、定形、短纤维切断( 长丝卷绕) 而成的。它是继第一代天然纤 维与第二代合成纤维后的第三代新型纤维【10 1 。 1 2 1 纯牛奶纤维制备 牛奶中水分要占8 5 以上，所以成纤的第一步是要去除多余的水分，使牛奶 浓缩到含水6 0 以下后，加碱( n a o h ) 使脂肪分解。反应后的乳浊液中除蛋白质 外都成为可溶于水的低分子物。蛋白质分子量大，不能穿过半透膜，利用这一性 质，将蛋白质和低分子物通过透析法分离_ 丌来，达到蛋白质纯化目的。此外，也 可用赫析法，即在乳液中加无机盐( m g s 0 4 ) 等，使蛋白质从中析出，达到纯化【1 1 1 。 纯牛奶纤维的生产工艺流程是：蒸发一脱脂一碱化一分离一揉合一过滤一脱 泡一纺丝一拉伸一干燥一定形一分级一包装。 1 2 2 含牛奶蛋白的牛奶纤维制备 除了纯牛奶纤维外，还有一类与牛奶纤维有关的纤维是含牛奶蛋白的纤维， 有人将此类纤维也看作是牛奶纤维。其制作是先将牛奶浓缩到含水6 0 以下后， 加碱使脂肪分解，经透析法或盐析法纯化蛋白质，再以牛奶乳酪和聚乙烯醇或丙 烯腈接枝共聚的方法制成纤维【1 2 】- 【13 1 。这类牛奶纤维的纺丝基本上均为溶液纺丝， 其原液的制备一般有共混法、交联法和接枝共聚法【1 4 1 。 ( 1 ) 共混法：即以牛奶蛋白和聚乙烯醇或聚丙烯腈共混纺丝，通过聚丙烯腈通常 东华人学顾卜学位论文 第一章绪论 的纺丝方法制成纤维； ( 2 ) 交联法：即以牛奶蛋白和聚乙烯醇或丙烯腈加入交链剂进行高聚物交联化学 反应，制成纤维； ( 3 ) 接枝共聚法：即以牛奶蛋白和聚乙烯醇或丙烯腈在体系中催化发生高聚物接 枝共聚物，制成溶液，纺丝再制成纤维。 1 2 3 新型高强度牛奶纤维制备 美国科学家利用转基因的办法，开发了高强度的牛奶纤维。据报导，1 9 9 7 年 初，美国生物家安妮一穆尔发现，在美国的南部有一种称为“黑寡妇的蜘蛛， 它吐出的丝比现在所知道的任何一种蜘蛛丝的强度都高，为了获得“黑寡妇”蜘 蛛的那样高强度纤维材料，科学家们让蜘蛛与奶牛“联姻，将蜘蛛的蛋白基因 注入到奶牛的胎盘内进行特殊的培育。等到奶牛长成后，所产下的奶中就含有“黑 寡妇”蜘蛛的蛋白纤维，再用乳品加工设备将蜘蛛丝蛋白从牛奶中过滤出来，然 后纺制成纤维，这种新颖的纤维，既保持了牛奶纤维精美与柔韧，又能促使它的 强度比钢的强度大l o 倍。因此被称为“牛奶钢 ，也称“生物钢”，这也是目前 世界上最引人注目的生物钢之一。这种超强坚韧的轻型牛奶钢，又能进行生物降 解，不会对环境产生污染【1 5 】。 1 3 牛奶纤维分子结构 就国内生产的牛奶纤维而言，其主要组分是：聚乙烯醇与牛奶酪蛋白，含 量比为6 9 7 3 ：3 1 2 7 ，聚丙烯腈与牛奶酪蛋白，含量比为6 8 7 4 ：3 2 2 6 1 阍。 1 3 1 红外光谱分析 从红外光谱分析可以知道牛奶纤维中含有 n h ，一c h ，一c = n ， c = 0 等基 团，可以认为牛奶纤维是由从牛奶中提取的氨基酸与聚乙烯醇或丙烯腈接枝而 成，其红外图谱既不同于丝、毛等天然蛋白质纤维，也不同于腈纶。 1 3 2 差示扫描量热器分析 差示扫描量热器分析结果可以看到在3 6 5 8 5 k ( 9 2 7 0 c ) 时，牛奶纤维有一分 解峰，其温度低于水的沸点【1 7 】。 1 3 3 热天平分析 从热天平分析的结果中可以看到自4 8 起牛奶纤维开始失重，1 4 9 时失重4 ，4 4 0 。c 时失重3 0 。与差示扫描量热器之分析综合，可以确证3 6 5 8 5 k ( 9 2 7 0 。c ) 4 东华人学颂i ：学位论文 第一章绪论 是个分解峰而不是熔融峰【3 3 】。 1 4 牛奶纤维纺纱研究进展 牛奶纤维长度长，整齐度好，不含杂质，强度大，抱合力差，因此，其前纺 的关键技术是：清花采用“短流程，低速度，中隔距，防绕防粘”的工艺原则； 梳棉工序选择“多回收，小张力，快转移，轻打多梳，少伤纤维”的工艺；并条 工序采用自调匀整装置和二道并条，以保证熟条条干均匀，并对胶辊进行抗绕处 理；粗纱工序采用粗纱张力偏小控制，以减少意外伸长、提高粗纱条干水平，生 产中按“轻重量，低速度，大隔距，中加压，小张力”的工艺原则【1 8 1 。 经过传统细纱机f a 5 0 2 a 型牵伸装置形成的牛奶纤维粗纱须条和1 根只经过 张力装置、导纱器等组成的长丝喂入装置，且长丝不经过牵伸装置，在加捻三角 区汇合就形成s i r o f i l 纺纱线。如：s i r o f i l 纺牛奶纤维粘胶长丝混纺针织纱因增加 了长丝，纱线强力和伸长明显增加，条干改善，断头率下降，毛羽显著下斛1 9 】。 牛奶纤维可纯纺或混纺，其纱线是绿色原料的延伸，同属于绿色产品，可与 t e n c e l 、竹纤维、大豆纤维等混纺，加工各类混纺纱。牛奶纤维与合成纤维混纺 加工的纱线，强力高、耐磨性好。牛奶纤维与羊绒混纺后，不改变羊绒的质感， 可制成各类薄型织物，如牛奶羊绒内衣、大衣、外衣面料等。与吸湿透气性好的 麻纤维混纺可加工成各类织物，如牛奶麻t 恤衫、外衣面料等。与棉混纺加工的 织物，可提高织物的柔软性和亲肤性，提高产品档次。 牛奶纤维纱线手感柔软、滑爽、吸湿性佳、耐磨性大、防震防蛀性好，有润 肌养肤、抗菌消炎等功效，使人在享受舒适的同时，又起到抗菌消炎功能，这类 产品细腻滑爽，透气性好，穿起来较舒适，可洗涤且易洗快干，有滋润皮肤的作 用，不会使皮肤干燥和不舒适【2 0 1 。 1 5 牛奶纤维织物染色技术进展 就目前来说，在常规染色中，适合牛奶纤维织物染色的染料有活性染料、弱 酸性染料和中性染料等。研究发现，活性染料染色效果好。采用活性染料染 色织物的耐洗牢度好，鲜艳度高。染深浓色时需两次皂洗( 充分皂洗) 。 在超临界c 0 2 中使用酸性染料对蛋白纤维及其织物进行染色，通过数据分 析，也可以获得比较好的染色效果【2 2 1 。 东华人学硕i j 学位论文第一章绪论 在反胶束体系中对蛋白质纤维染色技术也是目前一种较为先进的染色技术， 在这个体系中，酸性染料，活性燃料等，对蛋白质纤维都有比较好的上染率，且 其固色效果也非常理想【2 3 1 。 1 6 牛奶纤维产品的开发 1 6 1 服饰 利用牛奶纤维良好的吸湿性、透气性、柔软性和亲肤性等可开发女性休闲服 饰、女性时装、女性衬衣面料等。牛奶纤维与各种纤维混纺制成春、夏季t 恤、 衬衫、内衣等服饰。春季穿着具有轻盈、飘逸的风格，夏季穿着具有透气、爽身 的特性，具有广阔的市场前景【2 4 1 。 1 6 2 日用产品 如床上用品等。c h i n o n 把湿传导性和温暖感完美地结合起来了。日本东洋纺 提出将“睡眠舒适指数”作为舒适睡眠的特征值，用以描述从舒适睡眠中醒来后 感觉清醒的状况。它测量了被褥和人体问空间的温度和湿度，并提出对于总体舒 适感来说最理想的是温度略高于( 3 2 + 1 ) ，而湿度略低于( 5 0 _ + 1 0 ) r h f 2 5 1 。这 种产品手感柔软舒适，吸水性好，不易滋生细菌，还有柔和的光泽，吸湿透气性 好，兼有舒适性、功能性和保健性。 1 6 3 医用卫生材料产品 如手术缝合线、医用纱布、毛巾、卫生巾等功能性产品。这种产品具有抑菌、 抗茵和消炎作用，生产中不产生污染，不会引起皮肤过敏现象。 1 7 本论文的研究内容与意义 1 7 1 研究内容 牛奶纤维本身带有米黄色泽，不耐强碱，在湿热环境下易发黄变硬。这些特 性给牛奶纤维纺织品加工带来了诸多困难。因此，本论文主要研究以下几个方面 的问题： 首先，为了解牛奶纤维棉混纺纱线性能及其编织性能，通过牛奶纤维棉混 纺纱与同纱支精梳纯棉纱的性能对比分析，以及上机试织，研究其纱线性能以及 可编性。 其次，为尽量减少牛奶纤维棉混纺纱针织物在漂白过程中牛奶蛋白损失， 提高织物的漂白效果，探索了牛奶纤维棉混纺纱针织物的漂白工艺，在实验中， 6 东华人学硕i j 学位论文第一章绪论 采用过氧化尿素弱碱环境漂白，分析各影响漂白效果的因素，找出较优的漂白工 艺，并将该工艺与常规氧漂工艺的漂白效果作对比。 再次，针对牛奶纤维纺织品上染与固色效果不理想的缺点。探索较适合于牛 奶纤维棉混纺纱针织物的染料，分析影响染色效果的因素，找出较合适的染色 工艺。 最后，为消除牛奶纤维纺织品在湿加工过程中易出现手感变硬，一些服用性 能变差等不利影响，研究牛奶纤维棉混纺纱针织物柔软、定型工艺，改善织物 的手感和服用性能。 1 7 2 研究意义 牛奶纤维的实用价值较大，制成的服饰性能良好，服用性能佳，不仅可作内 衣，还可加工轻盈的外装，甚至和人体皮肤接触多的服饰产品，如床上用品、女 性专用品等。 对牛奶纤维及其针织产品加工工艺的研究，不仅可以为牛奶纤维的产品开发 f 提供各种理论依据及实验数据，而且有助于加快我国在蛋白纤维方面研究的步 伐。 从实际意义出发，对牛奶纤维的研究也有相当大的重要性。目前，牛奶纤维 产品在市场上并未得到广泛应用，主要原因是受到该纤维自身某些性能的限制， 如不耐强碱、高温易收缩、氧化漂白易损失蛋白，造成了牛奶纤维产品对漂白工 艺和技术的要求非常严格；该纤维本身带米黄色泽，直接影响了牛奶纤维产品染 色后的鲜艳度，尤其是浅色产品，从而限制了牛奶纤维产品品种的多样性；牛奶 纤维高温易收缩且手感变差，这对牛奶纤维产品的后整理工艺也提出了较高的要 求。 目前，对牛奶纤维棉混纺纱针织物加工工艺的研究还比较少，所以本课题 以牛奶纤维棉混纺纱针织物的加工工艺为研究对象，着重研究了牛奶纤维棉混 纺纱针织物的漂白、染色工艺，希望通过本课题，能够解决牛奶纤维棉混纺纱 针织物漂白、染色工艺的一些问题，深化对漂白、染色工艺的认识，从而提高牛 奶纤维棉混纺纱针织物加工工艺的质量。 7 十纤维槲 纺纱性能“试o ，针织试扦的编织 第二章牛奶纤维棉混纺纱性能测试与针织试样的编织 f 维和纱线肚舱打l 扣影响针纵物的织造和后整理t 艺，“一力【自j 还对针织 物的符j 舯t 能有菥砸坚影l l _ 。小卷对q 奶纤维的形态结构、机械性能做，研究探 l f 行2 _ 棉r 维做了对比分析。本文i j m j x , 纱线的捻度、拉伸性能、胯擦系数f l | 七利做1 r 圳试分析，并进行丁针织物织造方案选择和性能研究。 2 1 维纶基牛奶纤维结构与性能 2 1 1 形态结构 【d2 一】牛奶纤维纵饿山l 剖幽2 2 牛奶 t 维的磺截而 图2 1 为放人5 0 0 0 倍戗i 钉图，由2 1 罔u r 以看出，牛奶纤维纵向有隐条纹，边 缘w 滑；i 刳2 2 为放人8 0 0 倍被曲目，由图2 2 可以看出，牛奶纤维横截山毕圆形， 类似台戚；r 绯。 2 12 力学性能 纺织 f 维f ! ! j4 - j l 触性能址纤维品质检验中的重要内容，它与纱线性能、纺织品 的服j 月件能钉密切关系，而纤维的断裂强力和断裂伸k 是围家胤定的考核指标， 农2 1 给r 儿种蛋n 埙纤维陛能指标。 拄2l 一种生r j 纤维袁纤维性能指标 测试项牛奶 f 维羊毛火且蛋白纤维 棉 线酱度d l e x i6 6 l 肾裂曲；盐7 c n r 断裂拦卫，c n 东华人学硕t - 学位论文第二章牛奶纤维棉混纺纱性能测试与针织试样的编织 干断裂强力c n 5 4 63 0 26 2 5 湿断裂强力o n 5 3 63 1 86 0 7 干断裂伸长m m 3 2 02 1 92 9 3 湿断裂伸长m m 3 1 82 4 72 7 7 干断裂伸长率 2 2 5 42 1 9 42 9 3 07 1 0 湿断裂伸k 率 2 0 9 62 4 7 22 7 6 8 由表2 1 知牛奶纤维和大豆蛋白纤维于湿强度明显高于羊毛，且湿态拉伸 强度只是略低于干态强度。所以可认为牛奶纤维在加工和使用过程中没有湿强低 的问题，这意味着它能经受剧烈的机械处理和水处理而不会过大地损伤织物的品 质。牛奶纤维的湿断裂伸长( 3 1 8 ) 和干断裂伸长( 3 2 0 ) ，略高于羊毛和大 豆蛋白纤维。 2 2 牛奶纤维棉混纺纱的性能 2 2 1 纱线捻度 纱线捻度是纱线单位长度上的捻回数，用以衡量细度相同的纱线的加捻程 度。捻度的大小，不仅影响纱线和织物的物理机械性能，而且与针织物的质量息 息相关。实际中要根据不同的织物风格选择不同的纱线捻度并设定上机参数。 捻度( t t ) 指标仅能度量相同细度纱线的加捻程度。当纱线细度不同时，捻 度不能完全反映纱线的加捻程度。因此常采用捻系数口。指标来衡量纱线的加捻 程度。牛奶纤维棉混纺纱线捻度的测试数据见下表2 2 呸= z ( 公式2 1 ) 式中：口。纱线捻系数；t t 纱线捻度( 捻1 0 c m ) ；n t 纱线特数 ( t e x ) 。 1 ) 实验 试验标准：g b 2 5 4 3 2 8 9 纱线捻度的测定退捻加捻法。 试验材料：牛奶纤维棉混纺纱1 4 6 t e x ；纯棉精梳纱1 4 6 t e x ( 东华大学校 工厂提供) 。 试验仪器：y 3 3 1 a 纱线捻度；测试方法：退捻加捻法 试验条件：温度：2 0 。c ； 相对湿度：6 5 ：夹持长度：2 5 0 m m ； 9 东华人学硕 j 学位论文 第二章牛奶纤维棉混纺纱性能测试i 针织试样的编织 2 ) 结果与分析 预加张力：2 5 9 ； 试验次数：5 次。 表2 2 纱线捻度测试结果 一 牛奶纤维棉混纺纱纯棉纱 指标 捻度( 捻1 0 c m )9 5 9 09 2 4 捻系数 3 6 6 4 5 3 5 3 0 6 通过退捻加捻法测定相同纱支的牛奶纤维棉混纺纱与纯棉纱的捻度，并对 捻度和捻系数测试结果进行分析，从表2 2 可以看出，这两种的纱线捻度差异 很小，不超过4 ，因此以下纱线测试指标具有较强的可比性。 2 2 2 纱线强伸性能 纱线受力的最基本形式为轴向拉伸，纱线的强力与构成织物的强力有直接关 系。因此纱线的强力与伸长对织物的强力伸长等机械性能有很大的影响，是反映 织物耐用性能的一个重要指标。 1 ) 实验 试验标准：参照g b3 9 1 6 1 9 9 7 单纱断裂强力及断裂伸长的测定标准。 试样：将试样的四个卷装各退绕1 0 米，从各卷装上至少以2 米的不等间距 剪取试样，同时应注意试样在尽可能小的张力下退绕，以避免意外拉伸。 实验仪器：x l i 纱线强仲度仪。 实验条件：试样在恒温恒湿室经过2 4 小时平衡，实验在恒温恒湿条件下进 行，每种试样测试根数3 0 次，预加张力( 根据0 5 + 0 1 c n d t e x 计算) 。 2 ) 结果与分析 表2 - 3 纱线强伸性测试结果 一 牛奶纤维棉混纺纱纯棉纱 指标 断裂强力c n 1 9 11 7 9 断裂伸长率 8 6 74 9 l 由表2 3 可知牛奶纤维棉混纺纱线的断裂强力和断裂伸长率均高于纯棉纱， 这主要是由于牛奶纤维的断裂强力和断裂伸长均高于棉纤维。 i o 东华人学倾l j 学位论文第二二章牛奶纤维棉混纺纱性能测试i 针织试样的编织 2 2 3 纱线毛羽 纱线毛羽是指伸出纱线主体的纤维。毛羽多少对纱线及织物的外观质量有重 要影响。小于2 m m 的毛羽的存在一方面会影响后道工序的顺利进行，如在织造 过程中与机件摩擦过大，造成纱线强力下降严重甚至断纱，降低劳动生产率，严 重的还会造成织造机件的损坏。而且，毛羽的数量、长短及其分布情况对成品的 外观、手感和使用情况有密切关系。对针织物而言，纱线的毛羽对织物起毛起球 性能有很大的影响，并且还会造成针织物染色不匀和表面发白，从而增加了织物 后处理的工序和难度。 毛羽指数即单位长度纱线单侧面上毛羽长度超过某一设定长度的毛羽累计 数。毛羽指数越大说明纱线的毛羽越多，纱线表面越粗糙；反之毛羽指数越小说 明纱线的毛羽越少，纱线表面越光滑。本实验设定毛羽长度为2 m m ，则毛羽指 数表示在l m 长纱线内长度为2 m m 及以上的毛羽总根数。 1 ) 实验 试验仪器：y g l 7 2 型纱线毛羽测试仪。 标准：f z t 0 10 8 6 - 2 0 0 0 纺织品纱线毛羽测定方法投影计数法。 环境条件：温度2 0 ，相对湿度6 0 。 纱线毛羽的试验结果见表2 4 。 2 ) 结果与分析 表2 - 4 纱线毛羽测试结果 一 牛奶纤维棉混纺纱 纯棉精梳纱 指标 毛羽( 个1 0 m ) 3 6 9 83 5 6 毛羽级差1 0 48 8 毛羽指数3 6 9 83 5 6 c v ( )9 3 64 9 7 对棉纱及棉型混纺纱来说，2 m m 以下的毛羽一般不会对纱线外观、后续生 产及织物造成大的影响，但2 m m 及以上的毛羽可能会严重影响后道的生产，影 响纱线及其最终产品的外观、手感和使用性能。由表2 - 4 可知，纯棉精梳纱的毛 羽比牛奶纤维棉混纺纱的少，分布均匀度较牛奶纤维棉混纺纱均匀。 东华人学顾 ? 学位论文 第二章牛奶纤维棉混纺纱性能测试0 针织试样的编织 2 2 4 纱线条干均匀度 纱线细度均匀度用纱线细度不匀或纱线线密度不匀表示。纱线细度不匀是指 沿纱线长度方向各个截面面积或直径粗细不匀，它与单位长度纱线内的纤维数量 和纤维粗细不匀有关。 纱线细度不匀不仅对纱线本身质量有影响，而且对后道工艺加工和织物质量 也有影响。当纱线细度不