（纺织材料与纺织品设计专业论文）粘胶纤维针织物尺寸稳定性的研究.pdf

学位论文的主要创新点 一、课题针对影响粘胶针织物的尺寸稳定性能的因素进行了一系列的研究。 对粘胶针织物在各个工艺条件下的织物性能进行测试分析以找出影响尺寸 稳定性能的主要因素。 二、从生产实际出发，结合工厂粘胶针织物的生产工艺，进行对比试验。从 粘胶针织物的编织工艺和后整理工艺两部分验证不同工艺参数的对尺寸稳 定性的影响。 三、得到了切实可行的提高粘胶针织物的尺寸稳定性的生产工艺，对实际生 产工艺的改进有很大的参考价值。课题具有实际的应用价值。 摘要 粘胶纤维主要是以棉或木等天然纤维为原料生产的再生纤维素纤维，粘胶针 织物具有优良的服用性能，尤其在内衣领域，其优异的吸湿性能，柔软爽滑的手 感，良好的透气性和抗静电性能以及其易染色易纺的特点，都使粘胶织物有着广 泛的用途。但是，粘胶针织物尺寸稳定性能差水洗后缩水率高，严重影响了粘胶 针织物在服装产品中的应用。 本文主要从编织工艺及后整理方法方面对粘胶针织物的缩水率进行改善。在 编织工艺方面，合理选择编织参数，根据织物变形机理调整编织工艺，减少织物 受到的拉伸张力，减小织物的内应力，并在一定范围内减小粘胶针织物的线圈长 度，可以从根本上改善织物的缩水情况。在后整理工艺方面，粘胶针织物在染整 过程中受到较大的纵向拉伸，所以应尽量减小拉伸张力，让织物处于松弛状态， 避免织物的伸长产生变形。在烘干前将粘胶织物进行湿扩幅，调整织物结构，使 织物更容易接近平衡状态。在烘干方法中采用抛干机抛干，代替平网烘干，使粘 胶针织物在抛干过程中能够有充分的机会回缩到平衡状态。在定型工艺和预缩工 艺中减少织物受到的纵向牵引力使织物的尺寸稳定在缩水率较小的状态下。 本文通过对粘胶针织物的各个工艺加工过程进行取样测试和分析，了解了影 响粘胶针织物尺寸稳定性的主要因素，提出了改善粘胶针织物尺寸稳定性能的主 要方法，对生产工艺进行了优化，对于纱线线密度为1 8 r e x ( 3 2 英支) 的粘胶短 纤维纬平针织物，适宜编织的机号为e 2 8 ，百针纱长为2 5 5 c m ，整理工艺为：剖 幅一湿扩幅抛干一定型一预缩的加工工艺，经专业机构检测，纵横向缩水率均达到 了8 以下。 关键词：粘胶纤维针织物缩水率 a b s t r a c t v i s c o s ef i b e ri sr e g e n e r a t e dc e l l u l o s ef i b r ew h i c hm a i n l yp r o d u c e db ys u c ha s c o t t o no rw o o d 嬲n a t u r a lf i b e r s v i s c o s ek n i t t e df a b r i ch a se x t e n s i v eu s e di nm a n y d o m a i n s ，e s p e c i a l l yi n u n d e r w e a rd o m a i nb e c a u s eo fi t so u t s t a n d i n gm o i s t u r e a b s o r p t i o np e r f o r m a n c e ，s o f ta n ds m o o t hh a n d l e ，g o o da i rp e r m e a b i l i t y ， a n t i s t a t i c p e r f o r m a n c ea n di t se a s yd y e i n ga n ds p i nc h a r a c t e r i s t i c s b u tv i s c o s ek n i t t e df a b r i c h a sah i 【g hw a s h i n gs h r i n k a g er a t ea n dl o wd i m e n s i o ns t a b i l i t yp e r f o r m a n c e ，w h i c h a f f e c tt h ea p p l i c a t i o n so fc l o t h i n gp r o d u c t i o n t h em e t h o d so fr e d u c et h ev i s c o s ef a b r i cs h r i n k a g ei nt h i sa r t i c l ei sm a i n l ya b o u t k n i t t i n gp r o c e s sa n df i n i s h i n gp r o c e s s i nt h ek n i t t i n gp r o c e s s ，c h o s i n gas u i t a b l e k n i t t i n ga r g u m e n t , a d j u s t i n gk n i t t i n gp r o c e s sb ys t r e t c h i n gt e n s i o n , r e d u c i n gt h e t e n s i o na n di n n e r - s t r e s so ff a b r i ca n dd e c r e a s et h el o o pl e n g t ho f v i s c o s ek n i t t e df a b r i c i nac e r t a i nr a n g ea r eab a s em e t h o dt or e d u c et h es h r i n k a g eo fv i s c o s ef a b r i c a n di n t h ef i n i s h i n gp r o c e s s , f o rv i s c o s ek n i t t e df a b r i ch a sal a r g el o n g i t u d i n a le x t e n s i o ni n d y e i n gp r o c e s s ，r e d u c i n gt h es t r e t c ht e n s i o na n dm a k i n gt h ef a b r i ci n af l a b b y c o n d i t i o nc o u l da v o i dd e f o r m a t i o no fe l o n g a t i o n e x p a n d i n gw i d eo ff a b r i cb e f o r e d r y i n gp r o c e s sc o u l dm a k et h ec o n s t r u c t i o no ff a b r i cb ea d j u s t e d ，a n dm a k et h ef a b r i c a p p r o a c hab a l a n c es t a t u s i n s t e a do ff l a td r y i n g ，u s i n gt u m b l ed r y i n gc o u l dm a k e e n o u g hc h a n c et or e c o v e rt h ef a b r i ct ob a l a n c i n gi nd r y i n gp r o c e s s a n dd e c r e a s i n g t h ev e r t i c a ls t r e t c h i n gt e n s i o no ff a b r i ci nt h ep r e s h r i n k i n ga n df i n a l i z i n gs h a p e p r o c e s sk e e pt h ef a b r i cs h r i n k a g ei na l o ws t a t u s i nt h i sa r t i c l e ，w ea c q u a i n tm a i n l yf a c t o r so fv i s c o s ek n i t t e df a b r i cs t a b i l i t yb y t e s t i n ga n da n a l y z i n gt h ev i s c o s ef a b r i cw i t he a c hp r o c e s s p r e s e n tm a i n l ym e t h o do f i m p r o v ev i s c o s ek n i t t e df a b r i cs t a b i l i t y , a n do p t i m i z e dp r o d u c t i o np r o c e s s f o rt h e f a b r i co f18 t e x ( 3 2 s ) v i s c o s ey a r n , t h es u i t a b l em a c h i n eg a u g ei se 2 8a n dt h ey a m l e n g t ho fh u n d r e dn e e d l e si s2 5 5 c m ，t h ep r o c e s so ff i n i s h i n gi sa s p a r i n ge d g e ， e x p a n dw i d ei nw e tc o n d i t i o n ，t u m b l ed r y i n g ，f i n a l i z es h a p ea n dp r e s h r i n k i n gp r o c e s s t h eh o r i z o n t a la n dv e r t i c a ls h r i n k a g ew e r eb o t hb e l o w8 d e t e c t e db yp r o f e s s i o n o r g a n i z a t i o n k e yw o r d ：v i s c o s ef i b e r , k n i t t e df a b r i c , s h r i n k a g e 目录 第一章绪论l 1 1 前言。l 1 2 粘胶织物尺寸稳定性研究的发展进程2 1 2 1 线圈结构和幅宽2 1 2 2 湿松弛3 1 2 3 预缩定型。4 1 2 4 助剂5 1 3 前人研究的成果和存在的问题6 1 4 研究趋势。7 1 5 课题研究内容和意义8 1 6 本章小结：8 第二章粘胶针织物的变形机理及改良方向9 2 1 粘胶针织物的变形机理。9 2 1 1 粘胶纤维特性对粘胶针织物尺寸稳定性的影响9 2 1 2 纱线结构对粘胶针织物尺寸稳定性的影响。1 0 2 1 3 粘胶针织物的线圈结构对尺寸稳定性的影响l l 2 2 改善粘胶针织物的尺寸稳定性能的方法和途径1 4 2 2 1 从编织工艺上改善。1 5 2 2 2 后整理工艺上改善1 5 2 3 本章小结2 0 第三章粘胶针织物性能测试实验方法2 l 3 1 粘胶纱线性能测试2 l 3 1 1 纱线强力测试2 l 3 1 2 纱线捻度测试“2 l 3 1 3 纱线毛羽测试2 l 3 2 粘胶织物性能测试2 2 3 2 1 织物厚度实验2 2 3 2 2 线圈密度实验2 2 3 2 3 线圈歪斜度实验2 2 3 2 4 线圈长度( 百针纱长) 实验2 3 3 2 5 平方米克重实验2 3 3 2 6 织物缩水实验2 3 3 3 本章小结：2 5 第四章编织工艺对粘胶针织物尺寸稳定性能的影响2 7 4 1 线圈长度对粘胶针织物尺寸稳定性的影响2 7 4 2 机号对粘胶针织物尺寸稳定性的影响3l 4 3 不同编织设备编织的试样尺寸稳定性差异3 3 4 4 纱线线密度对尺寸稳定性能的影响3 5 4 5 不同原料对缩水率的影响3 6 4 6 本章小结3 8 第五章后整理工艺对粘胶针织物尺寸稳定性能的影响和分析4 l 5 1 染色工艺对尺寸稳定性能的影响4 l 5 2 湿扩幅工艺粘胶针织物尺寸稳定性能的改善4 2 5 2 1 湿扩幅小样实验4 2 5 2 2 湿扩幅坯布实验4 4 5 3 抛干工艺对针织物尺寸稳定性能的影响。4 6 5 4 预缩及定型工艺4 7 5 4 1 预缩机的预缩效果4 7 5 4 2 预缩和定型工艺实验4 9 5 5 密度对比系数与织物稳定性的关系5 0 5 6 本章小结：5 l 第六章实验结果工艺验证5 3 6 1 工艺参数5 3 6 2 试样测试结果5 3 6 3 本章小结。5 6 第七章结论5 9 参考文献：6 1 发表论文和参加科研情况说明。6 5 j 女谢6 7 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 随着科学技术的不断发展进步和人们的生活水平的不断上升，人们对纺织品 以及服装等的要求也越来越高。对服装的款式要求上升的同时对服装的服用性能 的要求也随之提高。粘胶纤维针织织物手感滑爽柔软，吸湿透气性能好，穿着舒 适，在人们现代服装，尤其是针织内衣服装中的应用日益增加。 粘胶纤维是最古老的化学纤维品种之一，是在纤维素硝酸纤维之后研制成功 的。1 8 9 1 年，克罗斯贝文和比德尔等人制成了纤维素黄酸钠溶液。由于这种溶 液的粘度较大，因此命名为“粘胶 。粘胶有一个特性是遇酸后，纤维素会重新 被析出。根据这个原理，一种制备化学纤维的方法在1 8 9 3 年被发明。这种方法 制作的纤维被叫做“粘胶纤维”。直到1 9 0 5 年，米勒尔等发明了一种用稀硫酸和 硫酸盐组成的凝固浴，实现了粘胶纤维的工业化大生产。在随后的几十年，粘胶 纤维的生产工艺方法不断发展和完善。在本世纪3 0 年代末期，生产出了强力粘 胶纤维；在5 0 年代初期，高性能粘胶纤维实现了工业化生产。到6 0 年代初期粘 胶纤维的发展达到最高峰，它的产量曾经占到化学纤维总产量的8 0 以上。6 0 年 代中期起，除了高性能纤维外，它的发展趋于平缓，直到1 9 6 3 年，其产量开始 落后于化学合成纤维。到目前为止，世界上开办的较大规模的粘胶纤维厂大约有 1 3 0 家，每年产量可达3 6 0 - 3 8 0 万吨，约占化纤总产量的2 4 叶羽。 在粘胶纤维中，短纤维的产量约占2 3 ，粘胶长丝和强力丝粘胶纤维占1 3 。 粘胶纤维不仅在数量上弥补了天然纤维的不足，在服用性能上某些方面比天然纤 维和合成纤维更加优秀。作为服装类产品，粘胶有着丰富的花色品种，并在工业、 农业、国防和科学上有着广泛的用途。粘胶纤维被应用在民用方面主要是利用了 它的吸湿性好，染色性能好、抗静电性好，易于纺织加工等特性口3 。粘胶既可以 纯纺，也可以混纺，它的手感光滑，质地细密柔软，透气性好，穿着舒适，宜于 做内衣，外衣以及各种装饰类织物。其中普通粘胶长丝织物具有质地轻薄、光滑、 柔软，能染成鲜艳的色彩等特点。除了制作服装外，它还被广泛地用于制作被面 和装饰织物。它是一种绿色环保资源，能够提高生产质量，降低原材料和能源的 消耗，降低生产成本，减少环境污染，有利于保护环境和节能减排。同时粘胶纤 维大大改善了现有的纤维种类，可用作开发具有特殊性能的好品种如竹炭和莫代 尔等新型纤维。而粘胶纤维的研究方向，一方面是降低粘胶纤维的吸水量，提高 天津工业大学硕士学位论文 尺寸稳定性，提高湿模量，提高耐褶皱性，提升耐磨性，以全面改善物理机械性 能，使之能满足现代化的纺织机械在加工过程中对纤维越来越高的要求；另一方 面，可以开发特殊用途的新型高性能品种如高湿模量纤维，超高强度高模量帘子 线以及改良可染性纤维，导电纤维、抗义射线纤维、阻燃纤维等等。总之，粘胶 纤维在经过了3 8 0 多年的发展之后，已经成为纺织纤维的重要品种之一。 普通粘胶纤维的断裂强度比棉纤维的要小，大约为1 6 2 7 c n d t e x ；但是 断裂伸长率却大于棉，为1 6 2 2 ；湿强比干强小的多，约为干强的5 0 ，湿态 伸长率约5 0 。其模量比棉纤低，小负荷下就容易变形，且弹性回复性能差，所 以粘胶织物容易变形，它的尺寸稳定性差。因此，改善粘胶针织物的尺寸稳定性 是改善粘胶织物品质的重要方面和现代粘胶针织物生产工艺中的重要环节。 1 2 粘胶织物尺寸稳定性研究的发展进程 为了分析粘胶针织物特性，从针织物和粘胶材料两个方面对参考文献进行分 析总结。国内研究针织物的尺寸稳定性能已经有一定的基础和研究成果。 1 2 1 线圈结构和幅宽 坯布的克重、幅宽及缩水率这三项技术指标是互为联系密不可分的，在生产 实践中，通常是由坯布的光坯克重及幅宽这两项要求来考虑确定采用的纱线线密 度、选用机型、机号、针数、筒径以及确定生产坯布的毛坯克重；并由坯布的种 类、色别、幅宽确定漂染、后处理及热定型生产工艺流程，确定热定型技术工艺 参数，以确保坯布缩水率控制在指标范围内，同时使幅宽和光坯克重符合工艺要 求。通常坯布编织好后的下机毛坯克重较机上重1 0 9 m 2 左右，这是由下机后坯布 张力回缩所致，由毛坯布生产出的光坯定型布克重约增加3 0g m 2 ，光坯布下定 型机停放回缩未松布前克重约增加5g m 2 ，在上裁床前松布停放回缩后克重约增 加1 0g m 2 ，这样由毛坯至光坯成衣开裁前，坯布克重增加量约为3 0 - 4 0 9 m 2 左右， 此为双面深色布的生产技术数据，当然其它品种坯布克重变化规律也基本类似。 】 线圈长度是针织物工艺中的重要参数，对企业生产活动起着重要的作用。嘲 通过分析影响圆筒针织物克重及幅宽的因素，提出了利用进线长度控制克重 的合理方法并提出了相应的计算公式，如圆筒针织物的幅宽计算公式。 w 5 n 只 5 e d g 巴 公式( 卜1 ) 第一+ 章绪论 w - 幅宽c m ， n _ 机器的针筒针数， p - 线圈横密( 纵行数5 c m ) ， d 为筒径c m ， g 为机号( 针数2 4 5 c m ) 。 以棉为例线圈长度与密度的关系公式如表卜1 ： 表1 1 线圈长度与密度的关系公式 注：表中，l 线圈长度c m ，t - 纱线线密度r e x 。 机号和针数影响着织物的幅宽，纱线的线密度主要影响织物的克重和幅宽。 进线长度长织物的线圈就大，织物密度小织物克重小，织物幅宽变大。针织物的 密度取决于线圈长度，因此针织物的幅宽应由所用的设备和织物的线圈长度来 决定网。 控制生产中的克重、密度和幅宽这三个参数的方法就是控制线圈长度和针织 物的密度对比系数，而控制线圈长度和密度对比系数的主要手段也就是控制形成 线圈的纱线长度、纱线张力和卷取速度【7 j 。 1 2 2 湿松弛 在织物加工过程中，以纵向拉伸为主要变形方式，这些变形很容易保留在针 织物的成品当中，由此可见，减少制造过程中的拉伸是降低缩水率的方法之一。 针织物密度平衡实验表明了织物洗后充分平衡后，其横密和纵密之间保持着一定 的线性关系【3 】。既针织物平衡后密度对比系数在一定的范围内。控制织物的缩水 性能就要在生产过程中调整工艺，使线圈密度对比系数更接近平衡状态。 在生产过程中采用松弛工艺可以减少对针织物的外力作用，减小针织物变 形。全松弛状态下的纬平针织物处于能量最小状态，此时它的结构紧密，缩水率 为零，具有面积密度、织物厚度和平方米克重在纱线号数不变的情况下达到最大 的特性。 湿松弛：在( 4 0 5 ) 的温度条件下，把规定大小的试样在含有浸湿剂的水 溶液中平放静态浸泡2 4 h 后在离心脱水机中甩2 0s ，脱去过量的水；然后在家用 天津工业大学硕士学位论文 转笼烘燥机中7 0 c 干燥1 2 5h ；再在温度为( 2 0 + 2 1 ) c 、相对湿度为( 6 5 2 ) 的标准大气中无张力平铺存放4 8h ：最后称重，测取织物的纵密、横密、纵向宽 度、横向宽度，并计算出这时的织物平方米重量。 水洗松弛：模仿水洗的动作，在洗衣机中进行动态全松弛：将规定大小的试 样放在洗衣机中，在( 6 0 2 ) 的水中水洗3 0 m i n 连续水洗5 次。水洗后，以与 湿松弛相同的方法将试样离心脱水、转笼烘燥和在标准大气中无张力平铺存放 及测取纵密、横密、纵向宽、度、横向宽度，并计算出平方米重量。用一元线 性回归方差分析的方法列出一元线性方程。 q = 6 9 + 4 7 8 t q - 完全松弛状态下的平方米克：重( g m 2 ) ， t 纱线线密度t e x ， 公式( 1 - 2 ) 想要知道织物是否达到完全松弛状态只要求出平方米克重，然后看克重是否 接近松弛时的平方米克重即可 9 1 。 一 线圈在无应力状态下的形态。平纹织物下机放置一段时间后将纱线从织物中 拆下，发现纱线很好的保持了弯曲状态，并带有某种残余曲率的圆弧。线圈形态 是由两方面因素决定的，一是纱线的细度、机械性能，比如初始模量、应变性能 等；二是成圈机件的尺寸及编织工艺的工艺参数。而不同原料相同细度的织物其 残余曲率也是不同的有不同的外观形裂l o j - 【1 1 j 。 针对不同组织编织的织物经洗涤后的保形问题影响织物缩水率的主要因素 有原料种类、织物的密度、织物组织结构等【1 2 】。主要研究相同原料、相同纵向密 度情况下、不同织物组织的针织织物的缩水率情况进行研究。在同样的原料和纵 向横向密度下，针织组织的横向缩水较大的是集圈和网眼组织，纵向缩水较大的 是罗纹组织绞花组织等，平针织物变化不大。 1 2 3 预缩定型 粘胶织物整理工艺流程、工艺参数以及整理助剂的品种都是影响织物性能的 重要因素。通过拉幅工艺参数的调整和超喂装置的合理使用还有预缩工艺来保证 粘胶织物的缩水率低于国家标准。拉幅在保证适合的含湿率和足够的经向超喂量 的同时提供适当的纬向张力和温度环境使粘胶大分子获得足够的能量进行调整， 消除过大的内应力而使尺寸稳定性特别是幅宽的稳定性得以提高l j 。 尺寸稳定性参数主要依赖于形成纤维的温度和内应力，高取向低结晶初生纤 维是形成大颗粒热稳定性好晶系的必要条件。高冷拉伸倍率在t g ( 玻璃化温度) 第一章绪论 以下将有利于形成高取向低结晶的初生纤维，而这种效果是无法用普通高速纺所 能得到的在热定型处理时提高热定型张力( 通过增加拉伸倍率实现) 、定型温度 及延长热处理时间( 降低卷绕速度) 都将对尺寸稳定性参数的提高产生较为明显 的效果【1 4 1 。 后整理的设备有轧机：与拉幅机组配合使用，保证以低张力进步和无皱运行。 整纬器：配置在拉幅器进布部分，用于可靠的矫正织物的纬斜和弓纬。超喂装置： 即使是最轻薄的织物也能可靠的被拉幅针板勾住。独立式被动传动带可以防止织 物布边和中央之间的张力差异，适用于对张力特别敏感的织物。烘房：干燥织物 调节缩水率。剪边器：在高速生产时修剪布边【l5 1 。 预缩作用：以两个不同速度驱动的元件为基础，使织物从中间穿过被挤压， 在收缩织物周围速度的改变以及织物两面的轧辊使得线圈相互挤压收紧线圈结 构。调节最佳张力和稳定性：收缩织物的张力通过气动滚筒调节，根据织物不同， 影响织物表面光泽、手感、体积以及热压预缩值。当机器停止，收缩织物张力自 动释放，以防止织物及收缩织物的损坏。光亮整理的镀铬热压预缩辊可提供所需 的熨烫效果。它们被蒸汽加热且温度可调，操作温度在1 0 0 - - - 1 3 0 之间最好。 加热是为了使织物干燥和稳定。从动冷却辊可以在热压预缩过程之后用于稳定织 物。此滚筒将织物冷却到约3 0 ，不受室温影响，如果织物随后要分批打卷。 事实上布卷中如果热量积累可能会导致色泽改变1 1 6 j 。 影响预缩效果的六个要素是：挤压力、橡毯品质、布面湿度、布面及承压辊 温度、预缩时间、织物状态等。【1 7 】机械预缩的原理：机械预缩的目的是为使被处 理的织物不会因洗涤而收缩。织物经给湿汽蒸箱给湿和汽蒸后，经过加热圆筒加 热( 加热可使水分能向织物内部做很好的渗透) ，被喂入到橡胶毯收缩组件中去。 由于该循环橡胶毯环绕加热大烘筒运行，且具有良好的弹性( 一般硬度为邵氏4 0 度，厚度为6 7 m m ) ，通过给橡胶毯增加压力能使其表面区域膨胀，在织物的进入端 利用可调节橡胶毯的回动辊调节压力，借助这个压力，使回动辊紧靠在大烘筒上。 当橡胶毯离开压缩点后，它恢复原状，即恢复到原有的表面积。织物在橡胶毯压 缩点被引入，随着橡胶毯恢复原状而被迫收缩，也就是说，织物在水和热的同时 作用下，织物可在橡胶毯和加热大烘筒的光洁表面之间进行收缩。由此可以看出， 织物的收缩量是受橡胶毯的受压情况即压力变化来控制，这个压力越大，该工序 获得的收缩效果就越好。一般在进布区将橡胶毯压缩到其正常厚度的3 0 但必 须注意不可过分的压缩，否则会有损于橡胶毯的使用寿命【博l 。 1 2 4 助剂 使用助剂来降低粘胶针织织物的缩水率，其原理是降低粘胶纤维的亲水性， 天津工业大学硕士学位论文 降低粘胶纤维的吸湿性，减小织物的溶胀变形。 反应性整理剂是对粘胶组份起作用的，当整理剂用量足以使粘胶的可交链位 置趋近饱和时，织物的缩水率和回能指标接近最高值。采用脂肪系柔软剂，巨醚 醋柔软剂或二甲基硅乳液都能获得良好的柔软效果。自交联丙烯酸树脂有增进织 物硬挺，提高身骨的作用，在与柔软剂配合使用时，织物有良好的综合效果。【1 9 1 其中中长织物防缩防皱整理效果以2 d 、乌龙、尿醛为好。以2 d 为例，树脂用 量为织物的2 ( w w ) 时，织物的防缩防皱效果达到最佳值。 用壳聚糖处理，可使织物的缩水率有明显减小，并且织物的洗涤尺寸稳定性 随壳聚糖浓度的提高而好转。0 5 0 - 1 0 的壳聚糖浓度具有较好的棉织物洗涤尺 寸稳定整理效果。浓度太低，缩水率下降不多达不到整理效果，浓度太高缩水率 也不会有明显的进一步下降。从经多次水洗后整理效果依然保持看，壳聚糖与织 物的交联还是比较稳定和牢固的，整理具有耐久性。用壳聚糖整理具有树脂整理 可比的洗涤尺寸稳定性效果，壳聚糖可以作为棉织物洗涤尺寸稳定的整理剂【2 0 】。 酶l t p 工艺处理的毛织物防毡缩效果很明显，毡缩率最低可达3 7 9 同时 织物经、纬向强力都有所增加。在酶浓0 7 0 o ( o w 0 的条件下，3 因素3 水平正交 试验表明，等离子体处理最佳工艺条件为：2 5 0 w ，3 m i n ，3 0 p a ，此条件处理后织 物的毡缩率为3 7 9 嘣2 1 】。 针对彩棉针织物的尺寸稳定性问题，采用生物酶进行处理，通过对比整理前 后织物的尺寸变化和充分水洗后织物的尺寸变化及其缩水率，证明生物酶整理可 改善彩棉针织物的尺寸稳定性。同时，对酶整理彩棉织物进行强力、起毛起球性 和颜色等服用性能进行测试和分析，发现均有不同程度的改善。 2 2 1 单就国内而言，对棉织物的尺寸稳定性的研究很多，但是在粘胶领域能解决 其尺寸稳定性能缺陷的研究并不多，粘胶纤维的特性决定了对其尺寸稳定性的改 善具有一定的难度。首先，粘胶纤维是再生素纤维，期主要原材料是棉纤维等一 些纤维素纤维或大豆纤维等的蛋白质纤维，经过加工再生而成，其模量小于天然 纤维，吸湿性能好，吸湿率高，遇水形变严重，尺寸变化大；其次，在尺寸稳定 性研究上，对于粘胶纤维来说但还没有形成相对较为完整的评价体系；最后，对 于粘胶纤维的尺寸稳定性的相关研究并没有形成一套确实可行的改进方法供生 产企业参考。 1 3 前人研究的成果和存在的问题 综观以上参考文献中对粘胶针织物尺寸稳定性研究，都取得了一定的成果， 为后来的研究打下了基础，具有很好的启发性。但也存在着一些问题，总结其研 第一章绪论 究，具有以下特点： 1 从粘胶针织物的特性出发研究了影响粘胶织物尺寸稳定性的主要因素，但 是没有研究织物尺寸稳定性的具体方向。 2 进行了大量的实验，为今后研究尺寸稳定性能的研究方向提供了依据。 3 提供了一些粘胶针织物尺寸稳定性能的研究方法和手段，有一定成效但是 工序复杂，成本高。 4 定性研究多，定量研究少； 5 研究多在于整理助剂方面，对改进粘胶针织物线圈形态方面的研究相对较 少。 6 有些观点是从实验中得到的，还没上升到一定的理论阶段；有的只是一些 基础的理论分析，还未上升到实践应用的水平。 1 4 研究趋势 针织物是由纱线经过编织成线圈套结而成的，纱线之间的空隙比比机织物大 得多，基于针织物的这种线圈结构：组织疏松，易于变形，这是针织品在服装中 缩水变形的主要内因，在染整加工过程中受到的纵向拉伸力作用等则是影响缩水 变形的主要外因，根据实验结果分析，认为影响针织品缩水变形的因素是多方面 的，是整个织造、漂染、成衣等各工序均共同作用的结果，漂染加工工序是影响 其变形的主要工序，因为漂染过程中，坯布受到机械张力所造成，不管前工艺流 程如何，只要经过二道轧光，缩水率就会显著增大1 2 引。 一般来说国内使用的圆网型烘燥机，是较为理想的烘燥设备。但是圆网烘干 过程也是对织物变形的固定过程，如果不在烘干前将张力引起的织物变形校正， 那么这种烘干过程也是引起粘胶针织物缩水率大的主要原因之一。 目前普遍采用超喂预缩作为对坯布进行的最后的机械预缩整理，对降低缩水 率是有一定效果的，但是预缩机对缩水率的调整有一定的限度，不能完全达到粘 胶针织物所需要的预缩程度。 所以，我们认为除必须降低漂染过程中的伸长变形外，还需要把机械预缩分 为两级，其中一级推向前移，摆放到推说与烘燥之间即为湿扩幅预缩整理 【2 4 】。另外一级仍然是在粘胶针织物干燥后进行预缩处理，调整织物结构。 针织物的尺寸稳定性主要的影响因素就是针织线圈的形态和变形机理，只要 把握好这个机理，在试验过程中找到最接近粘胶针织织物稳定状态下的线圈形 态，并在生产过程中从工艺上使得粘胶织物接近这个形态，就可以极大的提高粘 胶针织织物的尺寸稳定性能。 天津工业大学硕士学位论文 所以课题的研究趋势也是从改进生产工艺的方面改善和提高粘胶针织织物 的尺寸稳定性能。 1 5 课题研究内容和意义 粘胶针织物的尺寸稳定性研究内容为，第一，查找文献，收集有关粘胶纤维 及粘胶针织物的尺寸稳定性的文献，了解影响粘胶织物尺寸稳定性的相关因素， 确定研究方向。第二，查找相关标准，根据厂方要求，查找标准确定相关的测试 方法，对实验进行设计。第三，根据对实验结果和实验数据的分析找出影响粘胶 针织物缩水的基本因素。第四，确定工厂生产的生产工艺，使粘胶针织物的产品 缩水率稳定在一定的范围内。 研究的意义在于粘胶纤维主要是以棉或木等天然纤维为原料生产的再生纤 维素纤维，其最大特点是与天然棉纤维的某些服用性能极为相似，如吸湿透气、 易染色、抗静电和易纺等。其含湿率最符合人体皮肤的生理要求，是制作针织内 衣的理想原料。粘纤耐日光、抗虫蛀、耐热、耐化学药品、耐融剂、耐霉菌，在 主要纺织纤维中，它的优良性能较为全面。因此，粘纤具有“棉的本质，丝的品 质”是地道的生态纤维【2 5 】- 【2 7 1 。它源于天然而优于天然。但由于其湿态强度较棉 低，勾结强力低，另外它在湿态时剧烈溶胀，湿模量较低，以及其他一些原因， 使得粘胶产品的尺寸稳定性差，缩水率高，这就很大程度上影响了粘胶纤维在针 织产品中的应用，影响了粘胶纤维针织产品的生产加工和服用。所以研究如何增 加粘胶纤维织物的尺寸稳定性就有了确实的必要。而其研究成果对指导企业生 产，提高产品质量都有着重大意义。 1 6 本章小结： 本章简要介绍了粘胶针织产品的优秀服用性能和缩水率差的主要特点。主要 说明了改善粘胶针织物尺寸稳定性能对其服用性能的提高有着实际的意义，总结 了国内外主要的研究方向和成果，为课题的研究提供依据。 第二章粘胶针织物的变形机理及改良方向 第二章粘胶针织物的变形机理及改良方向 2 1 粘胶针织物的变形机理 影响粘胶针织物的尺寸稳定性的因素除了粘胶纤维自身的特点外，还有粘 胶针织物的纱线和组织在受到外力作用下的形变等，是多个因素共同作用的结 果。粘胶针织物的缩水主要是根据粘胶针织物的亲水性和湿热可塑性的粘胶针织 物的结构特点所决定的。在生产过程中，尤其是在染整加工过程中，粘胶针织物 在湿热状态下发生受到纵向的拉伸力较大，干燥后这种纵向拉伸造成的伸长不能 得到很好的恢复，从而在伸长状态下稳定下来，织物内部产生很大的内应力，织 物的线圈形态处于不平衡的状态。织物再经过水洗或润湿后，织物间的内应力得 到释放，使织物向平衡状态产生回缩，产生缩水现象【2 8 j - 例。 2 1 1 粘胶纤维特性对粘胶针织物尺寸稳定性的影响 由于粘胶纤维本身性能特点，粘胶针织物有特殊的变形方式。在显微镜下观 察，粘胶纤维截面是不规则的锯齿状，纵向呈平直的圆柱体，如图2 1 。 废隰 葛痿 图2 1 粘胶纤维截面图 粘胶纤维的截面结构呈不均一性，分为外层( 皮层) 和内层( 芯层) 。皮层 结晶度和取向度较高，结构紧密，高于芯层。芯层结晶度和取向度均较低，结构 相对疏松。粘胶纤维在生产过程中已经经过洗涤、去杂和漂白，天然色素，灰分 等分离过程，其中的油脂和蜡状物质已被去除，是一种较为纯净的纤维。所以杂 质的含量比天然纤维素纤维要低得多。粘胶纤维的化学成分与棉纤维相同，完全 水解的产物都是8 - - c 卜前萄糖。但粘胶纤维的分子聚合度比棉纤维低得多，棉 的聚合度达到几千，甚至上万；普通粘胶纤维聚合度却只有3 0 0 - 4 0 0 ，高强度粘 胶纤维聚合度在5 0 0 6 0 0 左右。粘胶纤维大分子含有很多亲水性基团，这些大分 天津工业大学硕士学位论文 子所暴露的羟基和醛基比棉纤维的多，所以它的吸湿性能很强，标准回潮率达到 1 2 。同时由于粘胶纤维比棉和丝光棉具有更多的不定形区和超分子结构，这就 使粘胶纤维的吸水性大大增强【3 。粘胶针织物在洗涤时，其内的粘胶纤维吸水膨 胀，纤维大分子链间的引力逐渐减小，纤维变的容易回缩( 或伸长) 。这时水分 子在纱线之间起到了润滑的作用，使纱线之间的摩擦力减小织物得到松弛。纱线 趋于伸直，纱线内部内应力不断减小，在编织加工过程中施加的外力得到释放， 织物组织释放内部能量，织物尺寸趋于相对平衡稳定的状态p 2 1 。 粘胶针织物的染整加工等工艺是在湿热状态下进行的，水分子进入粘胶纤维 的无定型区，将无定型于的分子间的一部分氢键破坏掉，是分子间的作用力减低， 在外力的作用下分子问连段产生位移，使纤维伸长溶胀。如果纤维在这种溶胀和 状态下干燥，则纤维素分子链间的位置上形成氢键。这种新的作用力也具有一定 的稳定性。这样纤维伸长或溶胀后就不能回缩从而产生形变。但是这种型变的稳 定性是相对的。在形变过程中，水分子只是将链键的布冯氢键破坏，虽然在张力 下纤维产生了伸长，但是纤维内部还是存在这相当大的内应力，如果粘胶针织物 在松弛状态下洗涤，水分子就有可能把新产生的氢键重新皮坏，是内应力中深长 的部分回缩，从而导致缩水。但是，由于纤维在纱线和织物中受到纤维之间的摩 擦、抱合以及纱线见得套结，使纤维的回缩受到一定的阻力，所以由这种原因造 成的棉针织物的缩水比较有限，而粘胶织物比较滑顺，摩擦阻力小，缩水率就较 棉织物大得多。 2 1 2 纱线结构对粘胶针织物尺寸稳定性的影响 对于针织物尺寸的变化来说无论何种形式的变形在根本上都是因为织物结 构原有的平衡状态被打破，导致纱线伸长( 或缩短) ，线圈形态发生改变，线圈 移至新的位置，从而建立新的平衡而稳定下来，这个过程中线圈就会产生位移和 形变导致整个针织物形态的改变。可以这样认为粘胶针织物的尺寸变化可以分为 纱线的变化和线圈形变。前面讲到，粘胶针织物中的纱线含有大量裸露亲水基团 ( 羟基和醛基) 的纤维素大分子，导致纱线吸水性强，回潮率高。纱线在吸水发 生溶胀后使得粘胶针织物尺寸发生很大变化。 从结构上讲，纱线是由粘胶纤维经过纺纱工艺得来，其最本质的特点就是被 加捻的纤维束，纤维之间因抱合力相互抱合【3 3 】。在纱线的纺纱过程中以及针织物 编织过程中，纱线受到外力作用而产生形变，内应力不断改变，始终不能达到一 个稳定平衡的状态。当针织产品被生产出来以后，在水洗或长期服用过程中纱线 会力图向一个平衡的内应力状态靠近。纱线在长度方向上表现出缩短( 或伸长) ， 使得织物在横向和纵向上的尺寸改变；在横向上，纱线的捻度不断减小，纤维之 第二章粘胶针织物的变形机理及改良方向 间因纱线捻度的减小而使得抱合力有所减小，纤维之间空隙变大，纱线变得松弛， 表现在织物上就是织物的厚度有所增加，织物变得更加蓬松柔软。总之，纱线的 形变会造成粘胶针织物的尺寸变化以及在织物厚度上改变【3 4 j 。 纤维吸湿后产生异向溶胀而导致纱线收缩从而导致织物收缩。粘胶针织物由 纱线线圈套结而成，纱线又由纤维绕轴排列而成。粘胶纤维有很大的亲水性，吸 湿后发生各向异性溶胀，直径增大很多，也使纱线的直径变大许多，而纱线润湿 后不会发生自然伸长，也不可能退捻来增大其长度。那么，为了适应纱线直径的 增大，只能缩短纱线的长度，而纱线的长度的缩短也就导致了线圈的收缩变小， 织物也随之变小；同时，为了保持织物中纱线经过的路程基本不变，只能让线圈 减小，线圈间距离缩短，使得织物的长度和门幅收缩，密度增加。 2 1 3 粘胶针织物的线圈结构对尺寸稳定性的影响 针织物具有一定的形态结构，可以用针织物的密度对比系数来表示。针织物 的密度对比系数，常用横密与纵密的比值表示，也有用纵密与横密之比表示。针 织物在受到外力作用时会发生变形，其密度对比系数也将随之发生变化，所以应 当在针织物达到条件平衡状态时测定密度对比系数。一般密度的棉针织平纹汗布 的密度对比系数为0 6 7 - 0 8 7 ，双螺纹棉毛布为0 8 0 一0 9 4 针织物接近于平衡状 态的密度对比系数，则处于尺寸稳定状态，遇水不会收缩【3 5 1 。同样的，粘胶纤维 的稳定状态的密度对比系数的确定对粘胶针织物的缩水率的控制也有一定的参 考价值。密度对比系数与针织物的组织结构、线圈长度、纱线的性质及号数等有 关。在编织、漂白、染色、整理过程中，针织物受到不同程度的拉伸变形，针 织成品的缩水率与上述加工过程中的变形有直接关系l 刈- 【3 7 j 。 而针织物与机织物相比初始模量较低延伸性好，在外力作用下容易改变其密 度对比系数，改变线圈形态，处于不稳定的状态【3 引。粘胶针织物在染色水洗等加 工过程中受到较大的反复的拉伸力的作用，纤维和纱线产生塑像形变。并且随着 反复的拉伸作用，形变逐渐积累，使针织物纵向伸长，宽度变窄，线圈转移圈住 延长，圈弧去路半径大大缩小。纱线以及纤维产生弯曲，套结点间接接触的更紧 密【捌。针织物结构远离其稳定状态，在其后的开幅、烘干过程中纵向受到进一步 的拉伸，粘胶针织物进一步纵向伸长，经过烘干后这种状态就暂时稳定下来，就 算撤销了外力，伸长部分也难以回复。但是一旦遇到合适的条件经过润湿或洗涤 并给与一定相反的力是粘胶针织物的可塑性会增强，产生形变回复，长度回缩， 就发生了粘胶针织物的缩水。 从广义上讲，针织物的尺寸稳定性是指织物在正常的使用过程中，按规定条 件洗涤、清洁、干燥后保持原有几何尺寸的能力m l 。有相关研究认为，每一种针 天津工业大学硕士学位论文 织产品都有一个相对稳定的平衡状态，其线圈应把某一形态作为最稳定的结构形 态。当改变粘胶针织物的工艺参数，如纱线直径、线圈长度，或粘胶针织物在后 整理过程中及服用过程中受到外力拉伸时，粘胶针织物的结构就会偏离原来的稳 定状态，线圈与线圈之间会重新建立新的平衡【4 。宏观上这就体现为针织物尺寸 形态的变化。在编织过程中由于纱线在机械作用下施加了额外的张力，纱线在纺 纱和编织过程中受到拉伸、弯曲、扭转、压缩和摩擦等作用，造成了纱线的变形。 生产出