（纺织工程专业论文）夜光割圈绒的制备与性能研究.pdf

_ 一删嶝型幽必 摘要 一v 稀土夜光纤维是一种新型的高科技功能性纤维，这种纤维只要吸收可见光1 0 分钟， 便可将光能蓄存在纤维之中，在黑暗中持续发光达1 0 小时以上，并且光具有各种色彩， 如黄色、蓝色、绿色、红色等。且发光时间长、亮度高、无毒无害无辐射性、对环境和 人体不会产生危害。因为夜光纤维是由锦纶、涤纶或丙纶长丝改性而成，它的柔软度和 条干均匀度都能够达到针织物的成圈要求。 近几年来，随着科学技术的进步和纺织业的发展，纺织面料的开发层出不穷。夜光 纤维的开发成功距今已有六年之久，但其在市场上的推广应用尚处于起步阶段，生产应 用技术并未成熟，合理且有效的利用夜光纤维进行面料开发是具有重要意义和广阔前景 的一个课题。 本课题主要研究夜光纤维在绒类织物方面的应用，通过研究夜光纤维特殊的物理机 械性质，在原有的割圈绒针织机上做出了相应的机件调整和改进了部分生产工艺。在经 济成本与发光性能兼顾的基础上，同时考虑到面料柔软性及服用舒适性等方面，采用夜 光纤维分别和三角异形纤维、超细纤维交织制成夜光割圈绒。 最后，对几种夜光割圈绒的舒适性进行了分析和综合比较，并使用p r 一3 0 5 荧光余 辉亮度测试仪对其发光性能进行测试，经过反复实验发现，夜光纤维在与三角异形纤维 和超细纤维交织时，在其它条件相同的情况下，以三角异形纤维与夜光纤维交织而成的 夜光绒的发光亮度为最高，与此同时，夜光割圈绒的手感和柔软性也得到大幅度的提高。 关键词：夜光割圈绒；工艺设计；后整理；服用性能；余辉亮度 a b s 仃a c t a b s t r a c t r a r ee 戤也l u m i n o u s 助e r sa r eal 【i n do fn e w m a t e r i a l ，p r o v i d e d 、i ms p e c i a lf h i l c t i o n 觚d t o d m o l o 缈i fd l i s 矗b c ra b s 0 而c d 褫yv i s i b l el i g h to i l l ylom i l l u t e s ，i tc o u l ds 觚u pl i g l l t e 1 1 e r g yi i l 舶觚dc 肌k e 印s l l i n i n gf o rm o r e 廿l 狮l oh o u 瑙i i lt 1 1 ed a r k m o 确3 v l e l 啪i n o l l s 矗b e 塔h a v ek i n d so fc o l o r s ，s u c h 罄y d l o w ，b l u e ，g 嗽= i l a i l dr e d t h eh i g l l j 晰曲胁嚣s l i 曲ti si 肌o c u o u s 觚do fn 0r a d i o a c t i 啊够ni ss a f ef o rm e 锄v i r o n m e n t 锄dp e o p l e sh e a l t l l b e c a 吣el u m i n o u sf i b e f sa r em o d i f i e dn y l o n ，p o l y e s t e r ，o rp o l y p r o p y l e n ef i l 锄e n t ，a n di t s e 憎m e s s 锄ds o f h l e s sa r ei i l1 i n ew i mi n t ot l l ec i r c l er e q u i r e i i l t so fh i t t c df a b r i c i l lr e c e n ty e a r s ，w i mt h ea d v a n c e m 饥to fs c i e n c e 戤l dt e d m o l o g y t l l ed e v e l o p m 饥to f f a b r i ci se n d l e s s l l l i i l i n o u s 舶e rr e s e a r c h 锄dd e v e l o p m 锄th a v ee l 印s e df o rs i xy c a r s ，b u ti t s p 嗍o t i o n 锄d 印p l i c a t i o 璐i 1 1t l l em a r k e ti s s t i l li n l ei l l i t i a ls t a g p t h ep r o d u c t i o n 锄d a p p l i c a t i o ni sn o ty 烈m a t u r e h o wt 0u t i l i z el 啪i n o u sf i b e r sr c 嬲o n a b l y 鲫i de 伍e c t i v e l y 试 f a b r i c sr 懿e a r c h 孤dd e v e l o p m e n ti s 锄i s s u ew 汕伊e a ts i 鲥f i c 锄c e 锄db r o a dp r o s p e c t s n l i si ss j u em a “ys t u d i 懿l u m i n 0 瑚舶e r s a p p l i c a t i o ni i le x p l o i t 撕o no fv e l v e tf a b r i c b y m e 舡1 so fs t u d y i n g1 啪i n o u sf i b e r s p h y s i c a l 锄dm e c h a i l i c a lp r o p e n i 鹤，a 由u s t sm e c h a l l i c a l p 砒s 觚di m p r 0 v c dm ep r o d u c t i o np r o c e s s e si i lt l l eb 私eo fk n i t t i i l gm a c l l i n e c o n s i d e r i n g e c o n o i n j cc o s t s ，l m n i n e s c e n c ep r o p e n i e sa n df a b r i cs o f h l e s s ，e t c ，l m n i n o u sp l u s hi sl 。n i t t e db y 仃i a n g u l 盯s h 印e dp o l y e s t e r6 l 锄e n ty 锄，s u p 觚n c 砧e r 锄dl 啪i n o u s 助e 限 f i n a l l m 觚a l y z e 锄dc o m p r e h e i l s i v e l yc o m p a r es e v e m ll 啪i n 0 懈p l u s h sc o m f o r t a b l e p e r f o m 觚c c a p p l y p r 一3 0 5a r e 四o wb d 曲t i l e s st e s t e rt 0t e s tt l l e i rl 啪i n e s c 铋c e 呻p e n i 鹤 t h r o u 咖r 印e a t e de x p 耐m e n t s ，i f o t l l e rc o n d i t i o 衄a r ec q u a l ，l u m i i l o 璐p l u s hk i l i t t e db y t r i a n g u l a rs h a p e df i b e r s 觚dl 啪i n o u sf i b e 璐h 嬲廿l eh i g h e s tb r i g l l t i l 骼s a tm es 锄et i l l l e ， l u m i n o u sp l u s h sh 锄d l e 锄ds o f h l e s sh 嬲b e e l ls i 鲥f i c 舭t l yi i l c r e 鹪e d k e y w o r d s ：l n i n o u sp l u s h ；t e c 知1 0 l o 百c a id e s i g n ；a r 娟n i s h ；w e 砸b i l i t y ；l u m i n o u si n t 饥s i t ) ， 目录 目录 iii iii 3 1 1 本课题研究的目的和意义3 1 2 夜光绒产品的发展状况及前景3 1 3 夜光纤维研究概述3 1 3 1 夜光纤维的基本性能3 1 3 2 夜光纤维的发光原理3 1 3 3 夜光纤维的发光特性3 1 3 4 夜光纤维的织造性能3 1 4 本课题研究的主要内容和方法3 。 第二章夜光割圈绒的研究开发及织物设计3 2 1 原料选择3 2 2 织物组织类型3 2 3 机器设备参数3 2 4 上机工艺3 2 4 1 组织结构3 2 4 2 织针排列3 2 4 3 三角排列3 2 4 4 纱线配置3 2 4 5 喂入纱线张力3 2 5 织造部分关键技术。3 2 5 1 毛绒纱的预处理3 2 5 2 机器部件的选择3 2 5 3 毛绒长度的确定3 2 5 4 钢制压杆的安装3 2 5 5 割毛圈过程3 2 6 织造过程中常见的问题及解决方法3 第三章后整理部分3 3 1 整理的概念和目的3 3 2 整理的分类3 3 3 整理的方法及意义3 3 4 夜光割圈绒的后整理3 3 4 1 涂胶定形3 3 4 2 届0 毛3 目录 3 4 3 烫光3 3 4 4 剪毛3 第四章夜光割圈绒织物的基本性能3 4 1 夜光割圈绒的基本力学性能3 4 1 1 拉伸断裂强力测试3 4 1 - 2 顶破强力测试3 4 2 织物的手感风格3 4 3 织物的悬垂性：。3 4 4 织物的热湿舒适性3 4 4 1 保温性3 4 4 2 透气性3 4 4 3 透湿性。3 4 5 本章小结3 第五章夜光割圈绒的发光性能。3 5 1 夜光割圈绒产品的发光特性。3 5 2 夜光割圈绒的余辉亮度测量3 5 2 1 实验仪器3 5 2 2 实验原理3 5 2 3 实验条件3 5 2 4 实验方法3 5 2 5 夜光割圈绒发光性能指标。3 5 3 夜光割圈绒余辉亮度衰减规律。3 5 4 夜光割圈绒发光性能的影响因素3 5 4 1 纤维种类对夜光割圈绒发光性能的影响3 5 4 2 水洗对夜光割圈绒发光性能的影响。3 5 4 3 后整理对夜光割圈绒发光性能的影响。3 5 4 4 激发时间对夜光割圈绒发光性能的影响。3 5 5 本章小结3 第六章结论与展望3 6 1 结论3 6 2 本课题的不足与展望3 致谢：3 参考文献3 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文3 附j 录l 3 第一章绪论 第一章绪论 1 1 本课题研究的目的和意义 彩色与彩色光稀土夜光纤维是指采用稀土发光材料为发光体，经过特种纺丝工艺制 成的具有夜间发光特性的纤维。它只要吸收可见光l o 分钟，便可将光能蓄存在纤维之 中，在黑暗中持续发光达l o 小时以上。在有无可见光的情况下，这种纤维均可以发出 各种色彩的光，并且可以无限次地循环使用【l 】。由于稀土夜光纤维具有优良的自发光性， 可广泛应用在纺织服装、建筑装潢、交通运输、夜间应急、航空航海、日常生活等领域 【2 1 。目前，在对稀土夜光纤维本身的物理机械性能、发光性能、热学性能及染色性能等 方面已经有了一定的研究，但对将夜光纤维制成织物的研究甚少，夜光纤维在纺织服装 上的应用研究还处于起步阶段；同时由于我国新型纤维的研制及其应用技术跟国际水平 相比，仍存在较大差距，落后于其他纺织技术发达的国家。因此关注高科技纤维的发展 动向，及时并准确把握其特性，实现面料的新颖性，高档化和功能化，一成为我国纺织业 发展的重要步骤。所以夜光纤维系列产品的开发成为被广泛关注的问题，本课题主要是 对夜光纤维在绒类织物上的应用及加工工艺和发光性能上进行的研究。 夜光割圈绒作为一种功能性面料，在太阳光和人造光下照射1 0 分钟，便可在黑暗 中持续发光，余辉时间可达1 0 小时以上，而且根据光的颜色的不同，亮度也随之变化。 与其他夜光面料相比，本产品具有余辉时间长、亮度高、无毒、无害、放射性不超标、 符合纺织和环保的相关使用要求。将夜光割圈绒应用在毛绒玩具设计领域中，可大大提 高毛绒玩具的附加值。这种夜光玩具不仅可以满足儿章的好奇心，而且还给崇尚时尚和 个性的成年人提供了娱乐和放松。中国虽是世界玩具的最大生产国，却非强国。每年玩 具生产量占世界总产量的l 3 ，但7 0 左右的玩具业务属于来料加工，整个玩具行业还 处于生产阶段。国内玩具市场存在品牌意识不足、玩具质量不高和技术含量低等问题。 在我国这个全球最大的玩具生产基地，传统玩具业市场已经进入成熟阶段，特色玩具市 场尚属于成长阶段，由于现阶段特色玩具行业利润较高，而特色玩具行业对技术的创新 性要求较高，要想成功占有市场，主要重点是在制造和设计方面拥有优势，加速产品的 开发和创新。采用夜光割圈绒制成的夜光玩具进入特色玩具市场，有利于提高企业的经 济效益和综合能力，促进国内玩具产品参与国际竞争，增加出口创汇能力。 1 2 夜光绒产品的发展状况及前景 目前，国内外市场上的夜光织物产品主要是对织物进行浸染或涂层整理，即将夜光 材料与整理助剂按一定比例配制成溶液，再将织物浸入其中或直接将溶液涂在织物表 面。这种夜光织物经过多次水洗后，可保持一定的发光性能，但余辉亮度有所降低。主 要原因是织物经过浸染和涂层整理后，经过一段时间，只有一小部分夜光材料渗透进纤 维中形成与其稳定结构，经水洗后这些夜光材料不容易脱落，绝大部分夜光材料只附着 在纤维表面，与纤维结合不牢固，经水洗后脱落【3 】。并且采用夜光整理方法制成的夜光 江南大学硕士学位论文 织物不仅耐洗涤性能差，而且手感刚硬，服用性能差。另外一种夜光绒产品主要是采用 由硫化锌为基材，添加放射性元素制成的夜光纤维织造而成f 4 用，由于这种纤维本身具 有放射性，由其制成的织物也有辐射现象，对环境和人体有害，不符合环保要求，这种 夜光织物产品在实际使用时受到限制，同时使用后废弃物的处理也是一大问题。 目前，基本上不受反复水洗因素影响的稀土铝酸盐夜光纤维已由无锡国达成套线路 有限公司与江南大学联合研制出，并且已经实现了产业化生产，该项技术填补了国内空 白，属国内首创【洲。这是我国具有自主知识产权的新技术，技术水平处于国内领先地 位。世界上能生产夜光丝的国家有日本、美国、德国、中国等。根据资料显示，美国生 产的夜光丝是由硫酸盐和放射性元素起发光作用，不符合环保要求，对人体和环境有害； 德国公司是以纤维材料作作基材，通过添加硫化锌、硫化镉锌等发光材料，开发出一种 可在紫外线照射下发出绿光的纤维【n 1 1 】，但是日常光很难满足该纤维得发光要求；日本 研究者开发出了皮芯结构发光纤维【1 2 。1 5 1 。我国生产的夜光丝化学性能稳定，发光时间长， 无毒无害无放射性，处于世界领先地位。由于国内市场上还没有同类同质产品，因此夜 光割圈绒产品具有很大的发展空间，其在夜间独特的视觉效果以及无毒无害无放射性的 环保特性，一定能为我国新型面料市场的发展以及产品创新注入新的活力。 夜光割圈绒面料除用于制造夜光玩具外，也可广泛用于礼服、日常装、家居装、舞 台装、时装等方面，通过精心设计和不同表现手法的结合，实现服装实用性和功能性相 统一。也可应用于功能性服装设计中表现其功能性，既可以大面积整体设计，也可以小 面积局部点缀。在家居用品方面，采用这种产品可以做成发光窗帘、拖鞋，即使在暗处 仍然十分显眼，便于夜间活动。也可用在家纺产品、汽车用纺织品以及运动器材等和其 它装饰品的设计中。 1 3 夜光纤维研究概述 1 3 1 夜光纤维的基本性能 1 、吸湿性 夜光纤维和涤纶的回潮率都较低。原因是由于涤纶的分子结构具有一定的对称性， 纤维分子结构不含有亲水基团，故其吸湿性较差。而夜光纤维的回潮率又要低于普通涤 纶的，即夜光纤维的吸湿性较涤纶差，可知在平衡状态下夜光纤维的吸湿性较低【1 6 j 。 对于纺织纤维来说，吸湿性过低会在生产加工和服用过程中造成不良影响。一般要 求纺织纤维的吸湿性不低于6 ，由具有较低吸湿性的纤维制成的织物无法使人体分泌出 的汗液均匀消散，服用性能差。因此，若用于服装生产的夜光纤维，可通过与其他吸湿 性能较好的纤维交织来改善织物整体的吸湿性能，以提高其服用性能。 2 、电学性能 为了将纤维顺利纺纱，一般要求纤维的质量比电阻在1 0 9 q g c m z 以内。为了便于 表示，常采用质量比电阻的对数值1 9pm 表示，一般要求纤维的1 9pm 值在7 9 以下。 夜光纤维的质量比电阻较大( 数量级妻1 0 ) ，参照相同条件下涤纶的质量比电阻值，一 般情况下，涤纶纤维的l gpm 值在8 1 4 之间，夜光纤维的1 9pm 值在l l 1 3 之间， 2 第一章绪论 表明夜光纤维与涤纶均具有较大的电阻值，某些时候甚至夜光纤维的电阻值还高于涤纶 的【1 6 1 。当纤维比电阻大于一定数值时，在加工过程中，将产生明显的静电效应，使纤维 可纺性变差，因此在实际生产过程中要注意防止静电问题。 3 、拉伸断裂性能 夜光纤维的湿态断裂强度和断裂伸长率比干态均有所下降，主要是因为夜光纤维表 面覆盖有稀土铝酸盐基质，这部分无机物遇水后会发生水解，从而导致其强力下降；夜 光纤维的断裂强度比涤纶的断裂强度要低，主要原因是夜光纤维的结晶度和取向度都低 于普通涤纶的，一般来说，纤维结晶度越大，取向度越高，则其断裂强度就越大【1 6 1 。 4 、耐摩擦和磨损性能 由夜光纤维的纺丝过程可知：纤维与金属经过长时间的摩擦，纤维本身颜色发生变 化，且金属导丝钩上有深沟痕，主要原因是纤维与金属之间发生了磨损现象。夜光纤维 表面覆盖有稀土铝酸盐基质，这些基质本身具有较大的硬度，在运动过程中，纤维与纤 维之间以及纤维与金属之间都会发生摩擦产生磨损现象，且纤维中基质含量愈高，纤维 表面的硬度也愈高，摩擦和磨损现象也愈严重旧。 5 、热学性能 夜光纤维的熔融吸热峰值与涤纶的几乎相同，主要是因为夜光纤维中含有无机夜光 材料，这些无机成分的纳米粒子本身具有很高的隔热性和耐热性，当纤维自身达到熔点 时，覆盖在纤维表面的固体粒子仍可保持固相，从而使夜光纤维整体具有较高的熔点； 夜光纤维的玻璃化温度高于涤纶的，同样是因为夜光纤维中所含的无机材料阻碍了非晶 体部分分子链段的运动，故夜光纤维具有较高的玻璃化转变温度【1 8 】。同时也说明夜光纤 维有相对较高的耐热性能。 6 、染色性能 夜光材料的颗粒均匀分布在夜光纤维中，并从夜光纤维的外部传递和吸取光能，进 行吸光一蓄光一发光的过程。在染色过程中，染液中的染料分子在高温高压的环境下， 从外部逐渐渗透进入纤维内部，同时染料分子必然会覆盖并遮挡一部分的发光材料，阻 碍其吸收、释放光能的过程，从而使被遮挡的夜光材料的颗粒不能吸收光能，从而不能 顺利进行吸光一蓄光一发光的过程。整体表现为夜光纤维的发光亮度降低。此外，由于 稀土铝酸盐分子和染料分子间的可能会发生化学作用，染料分子本身很有可能对稀土铝 酸盐的发光机理存在影响【1 9 】。 1 3 2 夜光纤维的发光原理 稀土夜光纤维在没有可见光的条件下的发光原理是： 江南大学硕士学位论文 图1 1 稀土铝酸盐发光机理图 f i g 1 - lr a e a r i ha l u m i n a t el u m i i i 髑伽tm h a n i 锄m 印 稀土元素本身具有丰富的电子能级，能发生多种能级间的跃迁，当受到可见光照射 时，电子从稀土离子的基态或下能级跃迁至上能级吸收光能，将光能储存于纤维之中。 没有可见光时，电子便从激发态上能级跃迁至下能级或基态，并将储存的能量释放出来， 产生光的发射( 如图1 1 所示) ，从而使纤维发光【砒1 1 。稀土离子跃迁能级间的能量差不 同，从而可发出不同颜色的光。利用光色合成原理将三元色( 红、黄、蓝) 色光按照一定 方式进行组合，从而形成色泽丰富、绚丽多彩的效果【2 2 1 。 1 3 3 夜光纤维的发光特性 1 、彩色与彩色光稀土夜光纤维只要吸收可见光1 0m i l l ，便能将光能蓄存于纤维之 中，在黑暗中持续发光达1 0 h 以上，并且可以无限次循环使用【l 】。其中，彩色是指在有 无可见光的环境下，该纤维均具有各种色彩，如蓝色、红色、绿色、黄色等，同时，各 种彩色光的亮度也有差别。图1 2 是夜光纤维的照片，其中( a ) 和( b ) 分别为夜光纤维 在有光时和无光时的照片。 a jb j 图l - 2 夜光纤维 f i g 1 2l u m 讪啮f i b 粥 2 、夜光纤维在光照停止后，仍可持续发光，但余辉亮度随时间逐渐减弱，直至完全 消失。夜光纤维的余辉亮度存在衰减过程，其余辉衰减特性与无机发光材料相似分为快、 中、慢3 个阶段，其不同的衰减阶段由不同深度的陷阱能级控制脚- 2 4 】。图1 3 是各彩色夜 光丝发光强度及其衰减曲线，( 横坐标为发光时间，纵坐标为光照度，单位为l 呶) 。由 图可以看出：光照停止的初始时刻，颜色不同的纤维余辉亮度值也不同，其中纤维颜色 越深，其余辉亮度越低。 4 第一章绪论 目 一 - 牮 ：田 誓- 面蚰鞠- + + 矗 + 嘲 m + + + 一i i 髓 一幽 图l - 3 夜光纤维发光强度及其衰减曲线 f i g 1 - 3l u m i l l o u si l l t s 毋锄dd e c a ya l r v 豁o fl u m i n 鹤c tf i b e 强 可以看出，光照停止后，整个衰减过程中，各种颜色夜光纤维的发光亮度大小依次 为：白色 增白色 浅绿色 粉红色 黄绿色 黄色 淡黄色 浅蓝色。 3 、一般情况下，夜光纤维的发光照度在受光照激发数十秒到两分钟后就可以达到饱 和状态，且发光照度饱和值随激发照度值的增大而增大，而达到这一饱和值所需的时间 却随激发照度的增大而缩短，即激发照度的大小决定夜光纤维能量储备的饱和点和达到 该饱和点所需的时间【凇5 1 。 4 、夜光纤维在同一激发照度下，其初始亮度值先随激发时间的延长而增大，随后趋 向于一个定值。同时采用的激发照度值不同，夜光纤维初始照度饱和值也不同，且呈现 初始照度饱和值随激发照度的增大而增大的规律【2 5 1 。 1 3 4 夜光纤维的织造性能 纱线的编织性能是指纱线编织成织物的难易程度，它能影响生产效率和织物的质量。 影响生产效率的主要因素是机器停台，机器停台则与纱线准备、车间环境和机器状况等 因素密切相关，影响织物质量的是编织条件以及纱线的物理机械性能，也还包括纱线自 身的疵点等【2 6 1 。 从针织物编织纱线的成圈过程分析，纱线在经过编织机件形成织物的过程中，要产 生四种作用力：一是弯曲纱线产生的弯曲变形力；二是纱线与各成圈机件之间的摩擦力； 三是纱线与线圈之间的摩擦力：四是给纱张力和牵拉卷取张力，这四种力统称为成圈工 艺阻力，显然成圈工艺阻力越大，成圈越困难【2 7 1 。从纱线的成圈过程可以看出，纱线在 编织过程中受到了弯曲、拉伸、扭转、摩擦等力的作用，其中涉及到纱线张力的影响因 素很多，排除机器的影响仅考虑纱线自身的因素，主要有纱线的断裂强力、摩擦系数、 初始拉伸弹性模量和纱线的弯曲刚度等。 通过夜光纤维物理机械性能试验测试证明：夜光纤维和普通涤纶丝在物理机械性能 方面的差别很小，加入发光材料后，其相对断裂强力有所下降，这会对夜光纤维的编织 性能产生较大影响，在织造过程中断纱【2 8 】，但试验数据表示，夜光纤维的拉伸恢复性较 好，经过l o 次定伸长拉伸后，仍未断裂，且拉伸变形比较平缓，拉伸过程纱线变形量变 s 2 2 l2 o叫眦哺哺嘣吣。 江南大学硕士学位论文 化不大【2 9 】，这有利于编织纱线去经历多次的拉伸变形而不影响织造的顺利进行。 1 4 本课题研究的主要内容和方法 本课题主要通过对夜光割圈绒针织产品的设计，编织工艺流程的改进和后整理过程 进行探索，对最终成品的各项性能进行测试和分析，并着重分析了夜光割圈绒织物发光 亮度的影响因素，为进一步深入研究夜光纤维其他系列产品奠定了一定的基础。 在本课题中，首先进行的是夜光割圈绒的开发生产，实验中设计了三角涤纶长丝、 超细纤维分别和夜光纤维交织，以及夜光纤维单独作为毛绒纱进行试织，并对机器织造 夜光纤维表现出的种种不适应性做出了调整和改进。然后，对各种割圈绒成品的服用性 能和发光性能进行测试分析。 6 章夜光割圈绒的研究开发及织物设计 第二章夜光割圈绒的研究开发及织物设计 割圈绒也称长毛绒、玩具绒或人造毛皮，普通割圈绒面料所采用的的原料以腈纶、 涤纶为主，产品主要用于制作毛绒玩具、人造毛服装、家纺产品以及运动器材等，其中 以制造毛绒玩具为主。割圈绒生产方法分为针织和机织两个大类。实际生产中常采用针 织法织造割圈绒产品。针织法根据喂入原料和机器的不同又分为毛条喂入法、毛纱割圈 法、经编法和缝编法。本实验使用原料均为化纤长丝，故采用毛纱割圈法。 2 1 原料选择 本实验采用由无锡国达成套线路有限公司和江南大学差别化纤维实验室共同研制成 功的夜光纤维作为毛绒纱的主要原料，地纱采用具有一定弹性和较高强力的涤纶低弹 丝。 为做比较和优化夜光割圈绒产品性能，设计了夜光纤维单独作为毛纱编织，以及分 别与三角异形纤维、超细纤维混合进入导纱孔作为毛纱进行编织。 三角异形纤维由于纤维截面异形化，不像圆形纤维表面比较贴近，增加了纤维间的 空隙，因此蓬松性好，提高了覆盖性，使织物具有一定的丰满感，同时织物也增大了织 物的透气性和透湿性，使织物的手感提高，接近于丝绸的触感【3 们1 1 。所以，三角异形纤 维在与夜光纤维交织后，势必可以改善纺织品的蓬松性、吸湿性、弹性和手感等。更重 要的是，该纤维的三角截面具有三棱镜折光效果，与夜光纤维交织后，在黑暗中将对夜 光纤维的余辉进行反射，会使织物表面具有特殊的光泽。 超细纤维的主要特点是：单丝纤度较小、比表面积大、质轻柔软、强度高吸湿性好。 因此超细纤维本身及其形成的产品能显示出许多独特的性能【3 2 3 3 】。将夜光纤维与超细 纤维交织，可以提高夜光割圈绒产品的柔软性，使其手感更为细腻。而纤维细度对织物 表面覆盖性和织物美感有直接影响。比表面积大的超细纤维对光线的反射比较分散【3 2 1 ， 表面反射光更细腻，光泽较柔和，将超细纤维与夜光纤维交织将会使夜光割圈绒表面形 成较好的毛绒效果。 2 2 织物组织类型 毛纱割圈法长毛绒组织有两种类型，分别为：“v 形组织和“w 形组织。 “v 形组织采用纬平针组织为地组织，毛纱在地组织的一些线圈上按一定间隔形 成不封闭悬弧，刀针将相邻悬弧问的毛纱割断，形成开口毛绒。该组织一般采用较高的 机号生产，故织物紧密，毛绒交错排列、不露底，织物柔软，广泛用于软性动物玩具制 作，也可用作服装和装饰面料。“v 形组织中，毛纱在地组织上的配置有满织、一隔一、 一隔三和一隔五等结构，这主要由产品克重和毛高决定。一隔三结构的织物应用最广泛， 它可采用较粗纱支的毛纱。此外，还可以通过改变织针和三角配置，产生许多变化组织。 “w 形组织是毛纱和地纱一起编织成圈，地纱为纬平针组织，毛纱参加两个线圈的编 织后，在织物的工艺反面形成拉长圈弧，该圈弧被刀针割断形成毛绒，“w ”形组织比 7 江南大学硕士学位论文 “v 形组织厚实挺括。由于毛纱参加两个线圈编织，因此绒毛牢固不易脱落，但其用 纱量高于“v 形组织。“w 形组织的织物主要用于装饰【3 4 1 。 夜光纤维是一种新型的高科技的功能性纤维，科技含量高、成本高、价格昂贵。所 以在进行夜光割圈绒产品设计的过程中，既要考虑到产品的新颖性、功能性和实用性， 又要考虑市场的接受能力，所以本实验选用用纱量较少的“v 一形组织。 2 3 机器设备参数 根据织物组织类型，选用f g 8 8 型割圈绒针织机，设备参数如表2 一l 所示： 表2 1f g 一8 8 型割圈绒针织机机器参数 t l b 2 1f g 8 8c l l tl o o pk n i t t i n gm a c h i i l ep a m r n e t e 培 指标参数 针筒直径 针数 进线路数 织物密度范围 织物毛高 送纱方式 6 6 0 m 珊2 6 英寸 1 2 6 0 8 路 4 6 “横列5 0 i i l m 4 3 6 l n m 消极式 2 4 上机工艺 2 4 1 组织结构 本实验中的割圈绒产品采用了1 + 3 组织，因为该组织可以采用较粗的纱支。同时该 组织的毛绒较均匀，编织时易于控制。 根据毛绒纱的垫纱情况，在l + 3 组织中，1 为毛纱在针盘上进行连续垫纱的舌针数， 即毛绒纱在针筒上对刀针进行连续垫纱的针数；3 为毛绒纱在针盘上连续进行空垫的舌 针数，也即毛绒纱在针筒上对刀针连续进行空垫的针数。 2 4 2 织针排列 f g 8 8 割圈绒针织圆机是一种采用双罗纹织针配置的双针筒纬编针织机，该织机的 针筒使用刀针，针盘使用舌针。编织时，地纱仅在舌针上进行编织，毛绒纱同时垫在舌 针和刀针上进行编织。此机的针盘有a 、b 、c 、d 四种舌针，针筒有a 、b 、c 三种刀 针。 8 章夜光割圈绒的研究开发及织物设计 图2 - 1 织针排列图2 2 线圈编织 f i g 2 - 1n e e d l e 撇y f i g 2 - 2c o i lw e a v i n g 编织l + 3 组织时，需采用的对针方式为棉毛对针，针盘使用a 、b 、c 型舌针，以a c b c 的顺序进行插针；针筒使用a 、b 型刀针，以b o a o 的顺序进行插针( 其中。表示抽针) 。织 针排列和线圈编织见图2 1 和图2 2 所示。 2 4 3 三角排列 = f g 8 8 型割圈绒针织圆机编织l + 3 组织时针盘和针筒的三角排列情况如图2 3 所示： 图2 - 3 三角排列 f i g 2 - 3 “锄g l l l 缸眦锄g 啪饥t 其中，l 和3 为针盘起针三角，2 和4 为针盘弯纱三角，5 为针盘浮线三角；1 和4 为针 筒起针三角，2 和5 为针筒弯纱三角，3 为针筒浮线三角。 2 4 4 纱线配置 编织l + 3 组织时，第一路，毛纱对针盘a 型舌针和针筒a 型刀针上进行垫纱；地纱 则在针盘上的所有舌针上进行单面编织：第二路，毛纱仅对针盘b 型舌针和针筒b 型刀 针进行挚纱编织，地纱喂入后的编织情况与第一路相同。 2 4 5 喂入纱线张力 针织割圈绒织物的主要结构是由三维弯曲的线圈组成，它要求编织纱线具有较高的 断裂强力和伸长。夜光纤维的断裂强力相对较低，与常规割圈绒采用的腈纶纱相比有一 定的距离，这就要求在织造过程中设计合理的喂纱张力，合理的喂纱张力对于夜光纤维 9 c o o l b i a 江南大学硕士学位论文 的顺利编织以及面纱与地纱的相互配合起到了极为重要的作用【3 引。因为喂纱张力大，很 容易造成断纱和损伤织针，同时会在布面形成破洞等织疵；喂纱张力小，纱线会纠结， 造成编织困难并引起织疵。喂纱张力的设计原则是在保证顺利编织和布面质量的前提下 尽量降低送纱张力【3 6 1 ，从而最大限度地降低织造断头率，又有利于面纱与地纱的相互配 合，提高坯布质量。 在本产品的试制过程中，据试验分析，结果确定夜光割圈绒毛绒纱线的喂纱张力应 控制在3 5 c n 为宜，三角异形纤维和超细纤维的送纱张力控制在1 9 6 2 9 0c n 范围内， 在送纱同时，应尽量减少纱线与送纱机件的摩擦。 2 5 织造部分关键技术 2 5 1 毛绒纱的预处理 通常针织割圈绒的毛纱都是采用具有一定捻度的腈纶针织绒线，而一般3 2 s 2 腈纶 膨体针织绒线单纱捻度为3 0 0 3 2 0 捻m ，股线捻度为19 0 2 0 0 捻m 。本课题采用的毛纱 均没有捻度，经初步上机织造发现，纱线单丝在织造过程中彼此排斥，抱合力差，不能 集成一束，且单丝经常发生断头，在通过导纱孔时，极易造成堵塞，引起编织困难。经 试验表明，夜光纤维的质量比电阻较大，与普通涤纶纤维一样，甚至有些时候还高于普 通涤纶纤维【1 6 1 ，因此在实际生产过程中容易出现静电问题。通过反复实验发现，经过调 湿、加油可以适当降低夜光纤维的质量比电阻。所以，在实际生产加工时，应预先给夜 光纤维调湿或加油，并适当添加抗静电剂，避免织造过程中纱线静电现象的发生。 2 5 2 机器部件的选择 由夜光纤维耐摩擦和磨损性质可知：纤维与金属经过长时间的摩擦，纤维本身颜色 发生变化，且金属导丝钩上也有深沟痕，主要原因是纤维与金属之间发生了磨损现象。， 纤维与金属、纤维与纤维之间都会产生一定的摩擦【3 7 瑚】，这不仅影响产品外观，而且降低 了生产效率。在夜光割圈绒的织造过程中，同样也会发生磨损现象，夜光丝与金属导丝 钩等零部件之间的相互摩擦，会造成织物表面发黑，且随着时间的延长，黑度也会加重， 影响布面美观，同时也影响产品在黑暗中的亮度。 因此，在夜光纤维织物实际生产过程中，为降低损失，不影响夜光割圈绒产品美观， 节约生产成本，提高企业生产效率，应尽量避免纱线与金属接触，使用耐摩擦性能好的 陶瓷或塑料导丝钩。 2 5 3 毛绒长度的确定 影响毛绒长度的因素有组织结构、毛纱喂入量、针盘口和针筒口之f h j 的距离、牵拉 力大小及针盘舌针和针筒刀针的弯纱深度【捌。实际生产中要根据客户要求来进行调整。 般来说，毛绒纱在舌针上空垫的针数越多、喂入量越大、针盘口与针筒口之问的距离 越大、牵拉力越小、舌针与刀针的弯纱深度越大，则割毛后的毛绒高度越高。 l o 第二章夜光割圈绒的研究开发及织物设计 图2 _ 4 钢制压杆的安装位置 f i g 2 - 4s 慨lb 壮si n s t a l l a t i l o c a t i 2 5 4 钢制压杆的安装 图2 5 挡纱板的安装位置 f i g 2 5b l o c ky 姗b o a r d si n s t a l l a t i o n1 0 c a t i o n 在退圈过程中，针盘舌针受三角作用伸出，为阻止旧线圈和毛纱随舌针向外伸出， 安装了挡纱板，在旧线圈从打开的针舌上退下之前，舌针进入防针舌自闭装置的控制区 域，防针舌自闭装置是一钢制的压杆，安装在针盘舌针的上方，当旧线圈与打开的针舌 接触时，压杆应离开对针舌的控制区域，否则会影响闭口和套圈的正常进行。 因为舌针针舌为5 m m ，故压杆离舌针针背平面的距离为3 l 姗较适宜，如图2 4 所 示，这样，压杆可有效地挡住针舌，针尖又不能碰撞压杆。如果安装位置不正确，舌针 由于自身弹性闭口，从而不能喂入底纱，形成漏针。 挡纱板位于针盘口处的舌针针背平面下，如图2 5 所示，它挡住旧线圈和毛纱，使 其沿舌针针钩内壁滑至打开的针舌上，随即滑落到针杆上。 2 5 5 割毛圈过程 当针盘舌针上的新线圈形成并能与旧线圈较好地夹持毛纱时，刀针开始割断毛纱。 割毛圈过程是利用刀针从最低位置上升到最高位置进行的。刀针在上升过程中，由于毛 纱在刀针的刀口处逐渐被撑大而被刃口割断。割毛圈过程如图2 6 所示。在针筒的筒口 上装有割圈圆盘，该圆盘压在被割的毛圈上，利用圆盘和针筒筒口对毛绒纱的夹持作 用，固定被割毛绒纱在水平位置，起辅助割圈作用。割毛圈时，受三角的作用，刀针作 上升运动。割圈后，刀针受三角作用，下降至最低位置。在割毛圈过程中，针盘舌针受 浮线三角作用停留在针盘的针槽中【3 9 1 。割圈圆盘是割断毛圈的辅助部件，它的安装位置 十分重要，直接影响到毛绒纱的损耗率、坯布的克重和割圈的质量。 江南大学硕士学位论文 图2 - 6 割毛圈过程 f i g 2 - 6 t t i i l g1 0 0 pp r o c 懿s 安装割圈圆盘的注意事项： 1 、一般来说，割圈圆盘在针筒筒口上的切点应当合上升到最高点的刀针位置相对 应，但经上机实验表明，该切点应向前移动一个针距的距离，这样割圈质量会更好。 2 、割圈圆盘是压在针筒筒口上的，在进行割圈的过程中，圆盘由针筒的带动而转 动。割圈圆盘在针筒筒口上的压力应适中，一般以停机时用手能转动圆盘为合适。 2 6 织造过程中常见的问题及解决方法 1 、漏针 ( 1 ) 防针舌自闭装置压杆的安装位置不正确，织针在进行退圈时，针舌由于自身弹 性闭口，造成地纱不能喂入从而形成漏针。应合理调节钢丝位置，使钢丝能阻挡反弹的 针舌关闭。 ( 2 ) 送纱张力过大，造成断纱，形成漏针，应调整输纱张力。 ( 3 ) 针舌歪斜、不灵活，从而引起长漏针，及时发现并换下损坏的织针。 2 、破洞 主要是由底纱断裂引起的，但在实际生产中导致底纱断裂的原因多种多样，不太容 易判别。 ( 1 ) 地纱张力太大，增大了成圈阻力，如果针盘局部有毛刺，容易割断底纱并形成 破洞，应调节弯纱三角，减少弯纱深度以降低地纱张力。 ( 2 ) 地纱纱筒成形不良，一股退绕不顺利被强行拉断，这时将形成一段小线圈，下 一路编织时不能顺利退圈导致破洞。 ( 3 ) 割圈圆盘安装位置不正确，如果比较贴近针盘，它的边缘上的毛刺将拉断已形 成线圈的底纱形成破洞。这是应检查圆盘的安装位置，使其外缘不与织刀相擦，内缘与 针盘的距离能顺利保证线圈通过，左右调节以能使切毛整齐为宜。 3 、底布反毛 底布反毛只要指比较明显的毛纱纤维束出现在底布。 ( 1 ) 挡纱板位置改变，由于织物基本组织为衬垫组织，那么在织针起针勾取底纱时， 用挡纱板将毛纱转移到针舌以下，若挡纱板位置偏移，毛绒纱仍会在针钩内参加下一个 1 2 第二章夜光割圈绒的研究开发及织物设计 循环的编织形成添纱组织，那么毛绒纱将明显出现在底布上。应合理校正挡纱板的位置。 ( 2 ) 毛绒纱在切毛时未被切断，纤维束零星参加编织形成底布反毛，调节割圈圆盘 的位置或检查织刀的刃口是否锋利。应替换新的织刀。 4 、横条 由于该机型毛纱和底纱均采用条带式积极送纱，由送纱不匀引起的横条基本上可