（纺织化学与染整工程专业论文）超细纤维开纤效果评价及织物清洁效果研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

摘要 y9 0 9 1 l l 摘要 由于超细纤维的线密度比普通纤维细很多，比表面积高若干倍，而且其 织物上的纤维不易脱落，因此超细纤维的清洁布具有很好的清洁能力。目前 超细纤维在清洁方面的应用已得到广泛认可，但是至今对涤锦复合超细纤维 开纤率的评价、织物的清洁机理和清洁效果评价的研究报道很少。 本论文分别建立了涤锦复合超细纤维开纤率和超细纤维清洁产品清洁 效果综合评价体系，在确立合理的涤锦复合超细纤维的开纤工艺的基础上， 对超细纤维织物的清洁机理和清洁性能进行了研究，通过模糊数学清洁性能 综合评价体系，对不同超细纤维清洁织物和地拖的清洁性能进行了评价。 从超细纤维织物中选取纱线做纤维切片，光学显微镜观察，数码相机拍 照，计数照片中纤维的开纤率，运用m a t l a b 7 o 程序积分计算出相应开纤率 的有效值，首次从移位开纤和裂缝开纤两方面对织物的开纤率进行评价，开 拓了超细纤维开纤评价的新途径。 通过正交试验，从减量率、吸水性、开纤率及纤维脱落性等方面综合评 定了超细纤维织物的开纤效果，以此确定了超细纤维织物碱性开纤最佳工艺 条件是n a o h 浓度5 9 l 、温度1 1 0 、时间4 5m i n 。机械作用能促进开纤的 进行，而所选用的助剂对开纤没有促进作用。 对织物清洁性能的测试方法中采用了多功能织物强力机剥离测试纤维脱 落性、摩擦牢度仪测试除油性、浸轧法测吸水性和测试除菌性等一系列测试 清洁效果的新方法，综合评价结果表明超细纤维织物具有优异的清洁性能。 对超细纤维织物的清洁性能的评价结果表明，超细纤维织物的清洁性能 要明显优于棉织物，而超细纤维织物中海岛型超细纤维织物清洁性能最为优 异。对地拖的评价结果表明，在地拖织物的纱线及组织结构相同时，提高织 物密度以及提高超细纤维的含量可以提高地拖的清洁性能。 关键词：超细纤维；开纤率；开纤工艺；清洁机理；清洁效果评价体系 a b s 订a c t s t u d yo ne v a l u a t i n gs y s t e mo ns p i i t t i n go fm i c r o n b e ra n dc l e a n i n g e m c i e n c yo fm i c r o m b e rf a b r i c s a b s t r a c t f a b r i c sm a d eo fm i c r o 一舶e rh a v eb e e np r o v e dt ob eo fe x c e l i e n tc l e a i l i n ge 艉c t s s i n c em e i rm i c m f i b e r ，c o m p a r e d 谢t l ln o r m a lf i b e r ，h a s 廿1 en a t u r eo ff i n e r l i n e a rd e n s i t y ， h u g es p e c i f i cs u m l c ea n dn 0 肋e rl o s t f a b r i c sm a d eo fm i c r o 一舫e r1 1 a v en o wb e e n a c c e p t e di nal a r g es c a l ea sc l e a n i n gc l o 1 m e a n w h i l et 1 1 er e s e a r c ho ns p l i t t i n gr a t eo f m i c r o 一胁e r ，c l e a i l i n gm e c h a i l i s mo fm i c r o 舶e rf 抽r i ca 1 1 de v a l u a t i n gs y s t e mo fc l e a n i n g e 伍c i e n c ya r er a r e l yr e p o n e d i nt h i sp a p e r ，t h ec o m p r e l l e 璐i v ee v a l u a t i n gs y s t e m so ns p l i t t i n gr a t eo fp e t p a 6 c o m p o s i t em i c m 一胁c ra j l dc l e a n i n ge 髓c t so f c l e a i l i n gp m d u c t sm a d eo f m i c r o 一曲e rw e r e s e p a r a t e l ye s t a b l i s h e d o nt h eb a s eo fo p t i m i z e dm i c r o f i b e rs p l i m n gp r o c e s st c c h n i q u e ， t h es t u d yo nc l e a n i n gm e c h a i l i s ma n d e f f i c i e n c yo f f a b r i cm a d eo f m i c r o 一舶e r 啪sc a r r i e d o u t w i t l lh e l po fe s t a b l i s h e dm z z ym a t h e m a t i c a lc o m p r c h e n s i v ee v a l u a t i n gs y s t e m ，t h e c l e a n i n ge 虢c to fd i 疗e r e l l tc l e a n i n gc l o t h sa n dm o p sw e r ee v a l u a t e d s e l e c t e dm i c r o f i b e ry a r n st o o kf m mf a b r i cw e r ec u ti n t os l i c e s ，m e nt 1 1 ec m s s s e c t i o n so fm i c r o - f i b e rw e r em a g n i f i e da n do b s e r v e dt h r o u 曲o p t i c a lm i c r o s c o p ea n d c r o s s - s e c t i o np i c t l l r ew a sg o tb yd i g i t a lc 锄e r a l t h e 舶e rs p l i t t i n gr a t ec a j lb ef i g u r eo u t 丘o mp i d u r e so ft h e i rs l i c e dc r o s ss e c t i o n t h ev i r t u a lv a l u eo fs p l i t t i n gr a t ec a nb e o b t a i n e db yi m e g r a l l yc a l c u l a t i n gw i t hm a t l a b7 op r o 酎锄ni st h ef i r s tt i j n et oe v a l u a t e t l l es p l i t t i n gr a t ew i t ht h ec o n c e p t so fg a p - s p l i t t i n gr a t ea n dd i s l o c a t e d s p l n gr a t e ，a j l d c r e a t ean e ww a yt od e t e m i n et h es p l i m n gs t a t u so f 也em i c r o 一6 b e r b yu s i n go r t h o g o n a le x p e r i m e n ti n e t l l o d ，m es p l i 埘n ge f f 色c to fm i c r o f i b e rw a s c o m p r e h e n s i v e l ye v a l u a t e di nm ea s p e c t so ff i b e rw e i g h tr e d u c i n gr a t e ，w a t e ra b s o 巾t i o n a n dn b e r1 0 s s a n dt h eo p t i m i z e da l k a l is p l i t t i n gp r o c e s sc o n d i t i o nf b rm i c r o 一蠡b e rw a s c o n s i d e r e da s5g ln a o h ，1 1o a n d4 5m i n t h em e c h a n i c a la c t i o ni nm ea l k a l i 仃e a t m e n tc a np r o m o t et h es p l i m n gp r o g r e s so fm i c r o - f i b e r ，w h i l et h et e s t e da s s i s t a n t a b s t r a c t a g e n t ss h o wn oa n yb e n e n c i a le f f e c t t ot h es p l i t t i n g i nt l l ec l e a n i n ge f f b c tt e s t i n go nm i c r o - n b e r ，as e r i e sn e w m e t h o d ，s u c ha sf i b e rl o s s t e s t 、v i mf a b r i cs t r e n g t ht e s t i n gm a c h i n e ，o i lr e m o v i n gt e s tw i t hm b b i n gc o l o rf a s 协e s st e s t m a c h i n e ，w a t e ra b s o r p t i o nt e s tw i md i p p a da n db a c t e r i ar e m o v i n gt e s t ，w e r ea d o p t e d a l l t h ec o m p r e h e n s i v et e s tr e s u l t ss h o wt h a ttf 曲r i c sm a d eo fm i c r 0 一丘b e rh a v ee x c e l l e n t c l e a n i n gp r o p e r t i e s t h ec l e a n i n ge f r e c te v a l u a t i n gr e s u l t so nc l e a l l i n gp r o d u c t sm a d eo fm i c r o f i b e r i n d i c a t em a tc l e a n i n gp r o p e r t yo fm i c m 一6 b e rf a b r i c si sm u c hb e t t e rt h a nt h a to fc o t t o n f a b r i c s a n dt h ec l e a n i n ge f i 、e c to ft 1 1 ef h b r i cm a d eo fs e a i s l a i l dm i c r o f i b e ri st h eb e s t 啪o n gd i 圩e r e n tf a b r i c sm a d eo fm i c m f i b e r t h ee v a l u a t i n gr e s u l t so nm o p sm a d eo f m i c r o f i b e ra l s os h o wt h a tw h e nm ec o n s t m c t i o no fy a ma j l dw e a 埘n gt e x t u r ei nm o p f a b “ci st h es a m e ，t h ec i e a n i n ge 疗色c to fm o pc a nb ee n k m c e db yj n c r e a s et 1 1 ey a m d e n s i t yo rm i c r o - n b e rc o n t e n ti ni t ss u r f a c ef a b r i c k e y w o r d s ：m i c r o f i b e r ；s p i i “i n gr a t e ；s p l i tt e c h n i q u e ；c l e a n i gm e c h a n i s m ；c i e a n i n g e f 扎c te v a l u a t i n gs y s t e m 第一章前言 第一章前言 超细纤维是化学纤维向高技术、高仿真化方向发展的新合纤的典型代表，是近 年来综合许多科学技术开发出来的一个热点，它的使用能有效提高产品的档次和附 加值。自上个世纪6 0 年代问世以来，便以其优越的性能，在品种和数量得到了迅 速发展。 1 1 超细纤维概述 1 1 1 引言 超细纤维( u l t r a f i n e f i b e r ，m i c r o f i b e r ) ，目前国际上尚未有统一的定义， 美国p e t 委员会认为纤维纤度o 3 1 o d t e x 为超细纤维，a k z 0 公司认为超 细纤维纤度的上限是o 3 d t e x ，意大利则将0 5 d l e x 以下的纤维称为超细纤 维”3 ：我国纺织： 业部化纤工业公司则对超细纤维作了以下定义：涤纶长丝 o 5 1 3 d t e x ；锦纶长丝o 5 1 7 d t e x ；丙纶长丝o 5 2 2 d t e x ；短纤维 o 5 1 3 dl e x 。而日本化纤行业普遍将单丝线密度低于0 3 d t e x 的纤维称为 超细纤维，这个规定也逐渐被人们所接受。目前世界上能够生产的塌细的超 细纤维已达到o 0 0 0 l d t e x 。 目前多数合成纤维均可纺制成超细纤维，如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、 聚丙烯甚至聚四氟乙烯、玻璃纤维等。现在产量最大的是聚酯和聚酰胺超细 纤维。 1 1 2 超细纤维的发展 早在19 6 3 年美国杜邦公司就向市场推出了用单丝纤度1 1d t e x 的纤维 制成的人造皮革，1 9 6 4 年日本可乐丽也研制成功了制鞋用人造皮革，这些可 能是早期的微细纤维产品。l9 6 5 年，日本钟纺公司在双组分单层复合的基础 上开发了多层复合纤维，制成的织物在后整理时纤维的两组分裂成更多、更 细的微纤维。1 9 7 2 年日本东丽公司首先向市场推出了海岛型超细纤维制造的 人造麂皮织物；19 7 2 年日本钟纺公司开发了溶离型涤锦复合纤维，用碱将聚 酯溶去后，得到四根三角形聚酰胺超细纤维；19 7 7 年钟纺公司在此基础上开 发了单丝纤度o 1 1d t e x 的超细纤维。1 9 7 8 年到1 9 7 9 年是超细纤维纺织品急 1 青岛大学硕士学位论文 剧发展的时期，日本三菱人造丝公司、帝人、钟纺等公司开发了超细纤维仿 皮革制品。1 9 8 1 年日本可乐丽公司开始工业化生产超细纤维人造皮革；1 9 8 2 年钟纺利用超细纤维制成高密织物，另外日本帝人、旭化成和德国、意大利 均有类似超细纤维产品问世。 进入8 0 年代，随着复合纺丝技术日趋成熟，复合形式也更加多样，被裂 离的纤维纤度更细，美国杜邦、英国i c i 、德国赫斯特等一些跨国公司也加 入了超细纤维的开发研究。1 9 8 8 年韩国研制成功了单丝纤度小于o 1 1 d t e x 的涤锦复合型超细纤维，接着台湾也开发了相关超细纤维“1 。 目前国际上对超细纤维的研究和开发进展很快，尤其是日本、美国及西 欧各国超细纤维产品的研制和生产已取得显著成效，在日本已经形成了以超 细纤维为基础的众多新型综合技术产品。我国“七五”期间将超细纤维列为 重点研究项目，在纺织总会的“九五”规划中，更以超细纤维的纺、织、染 一条龙生产列为重点项目“3 。我国超细纤维的发展也十分迅速，目前仅复合 型超细纤维的生产能力就达到l o 万吨年。超细纤维生产技术日趋完善，若 干超细纤维产品具有世界先进水平，产品水平不断提高，我国已步入世界超 细纤维生产的大国行列。 1 1 3 超细纤维的生产方法 利用不同的生产技术，可制造出不同线密度、不同种类及用途的超细纤 维，它们的生产方法主要有直接纺丝法、复合纺丝法和共混纺丝法。用复合 纺丝技术制造的超细纤维可分为剥离型和海岛型( 溶解型) ，前者通过机械 处理或化学处理的方法，使纺出的常规线密度的复合纤维中的各个不同性能 组分相互剥离分割开来；后者是使用溶剂将海岛型复合纤维中的海组分溶 除，从而得到岛组分的超细纤维。前者适合生产单丝线密度0 3 3 0 5 5 d t e x 的长丝，后者则适合生产更细的纤维( o 0 0 0 1 0 1 1d t e x ) ”3 1 1 4 超细纤维的性能 超细纤维的最显著特点，就是其单丝纤度大大低于普通纤维，最细可达 o 0 0 0 1d t c x 。单丝线密度的急剧降低，决定了超细纤维织物有许多不同于常 规纤维织物的特性。由于纤维细，反光点小，织物光泽柔和：抗弯刚度小， 易于弯曲：织物表面纤维细柔，悬垂性好，手感柔软。由于纤维线密度很小， 第一章前言 空隙多，形成微孔结构，微孔织物内空隙密而多，织物超高密、质轻、防水 透湿性好。由于纤维线密度很小，织物内空隙细而多，形成微i l 结构，且表 面拥有较多的茸毛，织物具有良好的排汗、导湿作用，保暖性、耐磨性好。 由于纤维间空隙多而密，可利用其毛细管作用，使织物获得极好的吸水、吸 油性能，织物具有很高的清洁能力和去污能力”1 。 由于以上的各项特性，超细纤维在服装面料、生物、医学、电子、水处 理等行业得到了广泛的应用。 1 ，1 5 超细纤维纺织品的应用 由于超细纤维所具有的上述性能，超细纤维在纺织领域中得到了迅速发 展和应用，其应用领域涉及到了仿真丝织物、高密织物、仿麂皮、仿桃皮绒 织物、高性能清洁织物等。 超细纤维在服装面料方面的应用主要有：仿真丝织物，仿麂皮织物，超 高密度防水透气织物，薄型起毛风格的织物，精梳强捻风格织物，干爽感风 格织物。 高性能清洁织物是超细纤维制品中的代表性产品，它有许多优点，立u 无 尘性、吸水性及揩净性。用超细纤维制造的清洁织物具有较复杂的空问三维 结构，纤维具有较大比表面积，能吸收大量液体或灰尘，而且不会损伤擦拭 表面，可用做玻璃器皿或精密仪器的清洁织物。 另外，超细纤维织物还可用作医用防护服、过滤材料、保温材料、吸液 材料、功能纸制品等。总之，超细纤维应用广泛，如可制作人工膜、人造血 管、人工脏器等人体组织，建筑材料，吸水快干毛巾、餐巾，快速应答型凝 胶纤维、耐热化学试剂等”3 。 1 2 涤锦复合超细纤维 1 2 1 引言 涤锦复合超细纤维属于剥离型超细纤维，所选用的聚合物复合组分多 为涤纶和锦纶，通过物理和化学方法处理使各组分剥离，所有组分都以超细 形态保留于织物中。剥离型超细纤维的截面形状有并列形、米字形、六瓣形、 桔瓣形、辐射形、多层形等( 见图1 1 ) 。 青岛大学硕士学位论文 并列型 米字型六瓣型 图1 1 涤，锦复合超细纤维横截面 f i 9 1 1c r o s ss e c t i o no fm i c r o f j b e r 1 2 2 涤锦复合超细纤维的开纤 在目前技术及设备条件下，复合型超细纤维是国内超细纤维的主要生产 品种，开纤加工也多围绕这种纤维进行。涤锦复合剥离型超细纤维属于复 合型超细纤维，在未经开纤加工前，与常规纤维并无多大区别，只有经过开 纤加工，复合纤维被剥离成超细纤维后，才能体现出超细纤维的各项性能 ”。可见，开纤过程对于复合型超细纤维而言是至关重要的环节。 图1 2 开纤前后涤锦复合超细纤维截面与纵向 f i 9 1 2c r o s ss e c t i o na n dv e r t i c a lo fm i c r o f i b e r 1 2 3 涤锦复合超细纤维的开纤评价 列评价超细纤维丌纤程度目前尚无统一看法，有人将复合超细纤维完全 分离且移位视为开纤，有人则认为复合超细纤维出现明显裂缝即为开纤。具 第章前言 体两种情况见图1 3 。 裂缝 图1 3 超细纤维开纤情况 f i g1 3s p l i t t i n go fm i c r o f i b e r 移位 当前国内外刺复合超细纤维开纤率的研究报道较少，尚未见完善的评价 体系。现有的测定方法主要有总单丝法、单丝计数法、理论推算法、周长法。 总单丝法。取3 0 根复合纤维丝，在显微镜下观察计数。被剥离开纤的单 丝为x ，复合纤维总单丝根数为y ，则开纤率= ( x y ) 1 0 0 。1 。该方法认为每 根单丝只要被剥离即可视为l0 0 开纤，忽略了部分分离和全分离的区别。 单丝计数法。取一根单丝做截面切片，以开纤瓣数为s ，一根单丝为m 孔， 瓣数为n ，则开纤率= ( s m n ) l o o 取l5 块求平均值“。此方法将开纤率 计算中分母设为定值，而实验中可有效观察的区域可能并不是完整的单丝截 面即分母应根据有效观察区域的大小而定，分母会使结果产生部分误差。 理论推算法。从一块样品上取9 个点，每点取超细纤维用切片器做切片， 在显微镜下观察。取5 0 根单纤为研究对象，数出其中已开纤的纤维瓣数x ， 每根单纤瓣数x 。，则开纤率= ( x 5 0 ) 1 0 0 。该方法中只有那些已分 开并且被扣散即发生位置移动的纤维瓣才称为已开纤的超细纤维，认为已开 裂但保持原位不动的纤维瓣劳不是己开纤的，也就是晚该方法中开纤指的是 上面提到的移位开纤。实验中5 0 根单纤的选取方法值得探讨，实验织物为 7 2 根单纤，从中选择5 0 根单纤存在较大操作困难。 周长法。纤维分离度( ) = ( 纤维截面的实际周长完全未分离的纤维周 青岛大学硕士学位论文 长) ( 全部分开后纤维的周长一完全为分开纤维的周长) 1 。其中：全部分 开后纤维周氏= f 3 2 r + 2 石，1 n ，1 6 ( 其中n 位裂开后纤维的瓣数) ；完全为分离 纤维的周长= 2 万，( 其中为未分离纤维根数) 。该方法适用于截面为圆形 的纤维，对于截面为楔形或其他异型截面的纤维存在局限性。 1 2 + 4 涤锦复合超细纤维的开纤方法 开纤对于涤锦复合超细纤维是重要的过程，决定着是否能够成为超细 纤维。涤锦复合超细纤维的聚合物复合组分为聚酯和聚己内酰胺，通过物 理和化学方法处理可以使各组分剥离，这样所有组分都以超细形态保留于织 物中，成为超细纤维。具体的剥离方法有热处理法，酸处理法，碱减量法和 机械处理法”。 热处理方法包括干热处理和湿热处理。在热作用下，p e t 和p a 6 组分沿 纤维轴向产生收缩。两组分因分子结构的不同形成收缩差异，进而在两组分 界面产生剪切力使复合纤维裂分“。 酸处理法是用酸处理使纤维发生裂分是基于两组分对酸处理剂有不同 的溶胀率，界面产生内应力，减少界面的粘合力，从而使之剥离开来“。 碱减量法是复合超细纤维一种常用的化学剥离方法，经碱减量处理后的 纤维及织物，不仅达到剥离的目的，而且将使合成纤维产生天然纤维的优点 q 1 o 在化学处理过程中辅以机械处理，有利于涤锦超细纤维的剥离。单纯 的化学处理不能使纤维中涤锦组分完全分离，如果在化学作用同时加以机械 作用，一方面可以协同表面活性剂使碱沿涤锦界面进行，另一方面可以使己 玎纤的超细纤维发生位置移动，获得较好的开纤效果”“。 1 3 超细纤维织物在清洁领域的应用 1 3 1 引言 随着社会的发展以及人们物质生活水平的提高，对清洁织物也提出了更 高的要求。我们现在普遍用的洁净布是由棉或羊毛，或者天然纤维与尼龙、 人造丝、涤纶混纺的机织物或针织物制成的，但是它们在擦拭过程中存在一 6 第一章前言 些缺点。首先，这些织物的纤维太粗，不能去除比纤维更小的颗粒，这样虽 然织物可以擦除较大的颗粒，但大部分的细小颗粒仍然未被去除，清洁不充 分；其次，这些织物在擦拭过程中存在纤维脱落而产生尘埃的缺陷；另外一 般洁净布使用时往往需要洗涤剂，而洗涤剂会对环境产生污染“。 由于超细纤维织物比普通织物多无数倍的微细毛羽，高无数倍的比表面 积，因此它有很大的纳尘、去油、去污能力，而且纤维不易脱落，因此用超 细纤维制作的洁净布具有很好的清洁能力。目前超细纤维织物在清洁方面的 应用已得到广泛认可，北美、欧洲和日本的需求日益增大，我国也正在逐步 开发应用。 1 3 2 超细纤维织物在清洁领域应用的发展 超细纤维在开发初期一度被认为不适合作衣料使用，因为超纲纤维制成 成衣后袖口和衣服的下摆很容易脏，然后人们以逆向的思维方法把容易脏的 特点转向擦眼镜布的开发并取得商品开发。19 8 2 年日本钟纺公司率先升发出 一种名为s a v i am i n 卜m a x 的高性能超细纤维织物清洁织物并投放市场，其 后各大公司纷纷致力于超细纤维织物高性能擦拭布的开发。目前国内外已经 生产出不少品牌的高性能清洁织物，如日本钟纺的b e l les e i m e ，k r a us e n m e f k o n ic af r a g r a n c ec lo t h ，日本帝人的m icr os t a r 等均用于镜头，镜片及 c d 擦拭，它们所采用的都是p e t p a 6 复合型超细纤维；日本东丽公司采用 0 0 6 7 d t e x 的超细纤维制成特莱西擦净布；日本东洋纺公司用0 0 0 0 l d t e x 的超细纤维制成眼镜布；国内江苏省纺织研究所已研制成功并已批量生产高 性能揩拭布，该揩拭布织物以细旦涤纶长丝作经纱，涤锦复合型超细长丝 作纬纱织成“”。近几年，诺士清洁用品( 上海) 有限公司进行了大量研究和 产品开发工作，向市场推出了若干超细纤维清洁新产品。 最近几年，超细纤维制品从当初的擦眼镜布开始，发展到厨房、浴室、 汽车等各种用品的擦试用途。目前国内外整体对超细纤维洁净布的清洁效果 研究较为滞后，而超细纤维在清洁方面的应用则较为超前。 1 3 3 影响清洁织物清洁效果的因素 1 3 3 1 纤维的选择 无论是天然纤维还是合成纤维，短纤与长丝相比，短纤容易脱落，会成 青岛大学硕士学位论文 为发尘源，因此不能作为清洁织物的原料。在长丝中，蚕丝、人造丝和醋酸 丝的强力低，如长期反复使用，因洗涤时摩擦易起毛并造成单丝断裂，使纤 维屑脱落，形成细小粉末状的物质，也不宜作为清洁织物原料“。 1 3 3 2 纤维的细度 纤维的表面积与纤维的细度成反比例，纤维越细，比表面积越大，清污 能力越强。理论和实验均表明，线密度大于1 1d t e x 圆形截面的纤维，表面 积为3 0 0 0 c m2 g ，缺乏清洁能力；线密度为o 3 3 d t e x 时，表面积为5 5 0 0 c m 2 g ， 具有较好的清洁能力；当线密度下降到o 1 l d t e x ，表面积将增加到9 6 0 0 c m2 g ， 有优越的清洁能力“。高性能清洁织物所用的超细纤维，线密度一般在 o 1 1 一o 2 2 d t e x ，具有较大的比表面积，清污能力较强。 1 3 3 3 纱线的支数 总体上看，纤维越细，捻成相同粗细纱线所需纤维根数越多，截留能力 越强；而细旦纤维所特有的毛细管作用力越大，吸水性能越好，清洁能力越 强，反之性能差“。 1 3 3 4 纱线的捻度 一般来讲，捻度影i i 向织物的强度和耐磨性能。但有资料表明，捻度对清 洁织物的清洁能力有重要影响，它决定纤维与纤维问以及纤维束与纤维束之 间的空隙大小，从而决定了织物与污物之间接触而的大小。当捻度逐渐增加 时，清洁能力增强；但大到一定值时反而下降，这是由于污物进入高捻纱线 内部的机会大大减少，吸附能力大为减弱”。 1 3 3 5 织物的组织结构 按制成清洁织物的方法来分，清洁织物可分为机织物、针织物和非织造 布三类。有人认为高性能的清洁织物一般采用机织物，其特点是结构紧密、 强度高、耐久性好、不易掉毛造成被擦物体再污染。机织清洁织物的组织基 本采用三原组织，织物组织形式主要对织物表面光滑程度和空隙的形状及大 小有影响，从而影响清洁织物的性能。平纹组织交织点多，空隙也多，织物 结构紧密，强度高，吸附性能好，清洁能力强。而斜纹组织具有连续浮长， 在经纬纱线细度和密度相同的情况下，其强度、耐磨性比平纹差，清洁能力 不如平纹织物。缎纹组织交织点最少，浮长最长，所以清洁能力、吸水性及 第一章前言 耐磨性在三种组织结构中是晟差的。目前，清洁织物一般采用针织物和机织 物。 1 3 3 6 织物的密度 织物的经纬( 纵横) 密度对清洁织物的性能有影响，总体上随织物密度 增大其强度提高，表面积增加，织物的清洁能力、吸水性能和耐磨性有不同 程度的提高幢“。 1 3 4s u p er p o l 经编毛圈织物和k s 4 一f b z 经编毛圈织物 s u p e r p o l 经编毛圈织物和k s 4 一f b z 经编毛圈织物是目前常用的超细纤 维清洁织物，也是本实验中所选用的主要织物。其垫纱运动图见图1 4 ，图 1 5 。 g b lg b 2g b 3 图1 3s u p e r p o l 经编双面毛圈织物垫纱运动图 f i 9 1 3y a r n s i n “go fs u p e r p o i “b r i c 鬻津巍嚣 0 。d d d 0 d 青岛大学硕士学位论文 1 3 5 清洁织物的清洁性能指标 1 3 5 1 除尘性 除尘性是指在一次或多次清扫过程中，清洁织物所能吸附或去除污物的 量。在清洁织物的研制中，主要以除尘性来比较产品的好坏。除尘性是评价 清洁织物好坏的主要指标。 1 3 5 2 易洗性 易洗性指使用过的清洁织物用水冲洗后，其上所残留污物量的多少。易 洗性是评价清洁织物好坏的重要指标之一，关系到二次污染和再次使用的效 果。 1 3 5 3 纤维脱落性 纤维脱落性是指清洁织物在使用过程中，其自身的纤维脱落的数量，这 种脱落的纤维极易转移到被清洁对象表面而产生污染。目前在众多清洁织物 中，非织造布类清洁织物结构较松，纡维易脱落：起绒或磨毛类清洁织物由 于工艺不合理及所用纤维强力较低时，使用过程中时，纤维容易脱落而造成 被清洁物的污染。纤维脱落性是评价精密清洁织物质量的重要条件。 1 3 5 4 吸水性 清洁对象表面在一些情况下带有许多水分，因此要求清洁织物具有良好 的吸水性。具有较强的吸水性还可以大大降低清洁界面间的静电积聚现象， 减少因静电吸附丽产生被清洁物的污染。另外，若清洁织物具有较好的毛细 管效应，借助毛细管效应，污物易于从织物表面进入内部，有利于提高清洁 效果。 1 3 5 5 除油性 除油性是指清洁织物在使用过程中去除油渍的能力，除油性是评价清洁 织物好坏的指标之一，特别是应用在厨房的清洁织物。 1 3 5 6 去除细菌性 去除细菌性是指清洁织物在使用过程中去除细菌的能力。除菌性也是评 价清洁织物的一个较为科学的指标。 1 3 6 超细纤维织物清洁性能研究现状 虽然超细纤维在高性能清洁织物领域的应用非常成功，比其他纤维织物 第一章前言 具有更好的清洁能力，但对于其清洁性能及机理的研究比较滞后。到现在为 止，国内外未见这方面的系统研究。 陈运能等采用了液滴法”，从液滴完全始接触试样开计算时间，看液滴 被吸收的状况来表征其吸水性；采用在自然状态下晾干的方法测其易干性的 快慢。 江苏省纺织研究所华为杰对超细纤维的清洁效果有初步探讨“。在研究 中对高性能揩拭布的发尘性，吸水性，清扫能力，耐溶剂性及织物的一些物 理性能进行了测试。测试结果如下：高性能洁净布经净化室中清洗后测试o 3 微米以上的发尘数是2 4 ，o 5 微米以上的发尘数是l9 ，1 o 微米以上的发尘 数是l2 ，2 0 微米以上的发尘数是6 ，5 0 微米以上的发尘数是1 ，这表明高 性能洁净表面几乎没有散落纤维，能确保无尘埃产生；高性能揩拭布的吸水 率达到1 9 0 ，经向吸水速率为6 s c m ，纬向i 吸水速率为9s c m ；研究表明纤 维纤度只有在o3 旦以下时织成的织物才具有较强的清扫能力。 美国c l a r k e 在2 0 0 1 年6 月的美国专利中对超细纤维物理除菌及清洁机 理做了简单介绍，并设计出具有抗菌性的超细纤维织物心。 挪威n o r w e x 公司和瑞典n i l f is k 公司在挪威f e i r i n g 医院对涤锦超细 纤维的清洁效果进行过检测，结果表明医院仅用水和超细纤维织物清洁后， 医院病人手术感染率为挪威医院平均水平( 5 4 ) 的5 0 ，超细纤维织物 清洁后的c f u ( 菌落形成单位) 水平可以达到州s t a 8 0 0 标准中的2 级水平， 实验结果表明，超细纤维产品具有优异的清洁能力。 日本n o r w e x 公司对超细纤维织物在固体表面的细菌去除率做过测试， 结果表明超细纤维织物可以去除物体表面9 9 9 的葡萄球菌和大肠杆菌。 日本尤尼奇卡公司的m o t o 1 i r on is h i m u r a 对其公司超细纤维产品 “m ic r o c le a r ”针织清洁织物的清洁性能进行了评价，“m ic r o c l e a r ”的清 洁能力远远优于棉制洁净布。他用织物除去玻璃片上不洁净物所需擦拭的次 数来表征洁净性能，但是这种方法主观性较强1 。 s t e i n a rk n i s e n 对一些超细纤维织物的清洁能力进行评价，结果表 明它们都有很好的清洁能力，而且清洁过程中不需要使用洗涤剂。论文中采 用擦 青岛大学硕士学位论文 拭普列克斯玻璃来测试织物对清洁物表面的磨损程度”“。 m a t s u i 等人开发了一种测试方法以评价清洁织物的清洁能力，放少量油 于镜子表面上，用高分辨力红外线分光光度仪测定反复擦拭后镜子上油量的 变化，表明清洁织物的清洁能力。日本钟纺公司的“s a v i n am i n i m a x ”和 棉机织物以及某些商品化的超细纤维制成的眼镜擦拭布相比，具有最高的清 洁能力”。 1 4 本论文的主要研究内容及目的和意义 超细纤维是化学纤维向高技术、高仿真化方向发展的新合纤的典型代 表，是近年来综合许多科学技术开发出来的个热点，它的使用能有效提高 产品的档次和附加值。随着社会的发展以及人们物质生活水平的提高，对 洁净布也提出了更高的要求。我们现在普遍用的洁净布存在些缺点。由于 超细纤维织物比普通织物多无数倍的微细毛羽，高无数倍的比表面积，因此 它有很大的纳尘、去油、去污能力，而且纤维不易脱落，因此用超细纤维制 作的洁净布具有很好的清洁能力。目前超细纤维织物在清洁方面的应用已得 到广泛认可，其中大部分织物选用的是涤锦复合型超细纤维，北美、欧洲和 同本的需求日益增大，我国也正在逐步开发应用，但是现今对超细纤维织物 的清洁机理和清洁效果评价的研究却十分滞后，世界范围内尚未见系统的报 道，而且对于涤锦复合型超细纤维的开纤评价较为模糊，尚未见完善的评价 体系 本课题研究内容是对涤锦复合超细纤维的开纤情况进行评价、探讨超 细纤维最佳开纤工艺、研究超细纤维织物清洁性能的综合评价。主要的研究 内容如下： 1 对涤锦复合超细纤维的开纤情况进行评价，建立一种准确、可行的 开纤率评估模型： 2 探讨碱处理开纤工艺中氢氧化钠浓度、温度、时间、助剂和机械作用 对涤锦复合超细纤维开纤的影响，确定最佳工艺。 3 确定可行的超细纤维织物清洁效果测定方法：测试织物的吸尘性、 吸水性、毛效、吸油性、去除细菌性、纤维脱落性；确立超细纤维织物清洁 第章前言 能力的综合评价体系： 4 应用上述清洁评价体系，对目前国内外市场上部分有代表性的超细 纤维清洁产品进行清洁效果测定和评价。 青岛大学硕士学位论文 第二章涤锦复合超细纤维的开纤评价 2 1 概述 2 1 1 引言 纺丝加工后的超细纤维与其他合成纤维差异不大，必须经过开纤才能成 为超细纤维，具有些特殊的优良性能。因此开纤程度是评价超细纤维的重 要指标。涤锦复合剥离型超细纤维的开纤程度通常用开纤率来表征。目前 国内外对复合剥离型超细纤维开纤率评估的研究报道较少，已知的测定方法 主要有总单丝法、单丝计数法、理论推算法、周长法等局限性方法，未见较 为完善的评价体系的报道。为了客观反映超细纤维的实际开纤情况，从而进 一步了解超细纤维织物的性能和性质，有必要对其开纤率的综合评价体系进 行探讨。 开纤率的测定对超细纤维织物来说是一项很重要的课题，也具有很重要 的实际意义。不仅可以精确的了解超细纤维织物的开纤程度，确定纤度，表 征各项宏观指标，更重要的是可以指导制定更合理的开纤工艺，制造出目标 超细纤维织物，提高生产效益，并避免不必要的损失。 鉴于目前复合超细纤维开纤率测试方法存在若干缺陷和不足，且开纤评 价体系不够完善，本论文设计了一种全新的方法来妒l 估涤锦复合超细纤维 的开纤率，并应用m a t l a b 7 0 程序对数据进行处理，进而建立了涤锦复合超 细纤维开纤的评价体系。 2 1 2 开纤率评价体系 21 2 1 开纤率的测定方法 超细纤维的开纤程度可以用开纤率进行评定。开纤率指的是经开纤处理 后实际丌纤的纤维占理论上完全开纤后的纤维的百分率。对于实验中所采用 的米字型涤锦复合超细纤维，经开纤处理后，涤锦两组分剥离，若完全开 纤则一根开纤前纤维会成为9 根纤维，即一根锦纶，八根涤纶。而在纤维 横截面j 二就表现为圆形成为八个楔型纤维瓣和一个米字型瓣。因此可以对超 细纤维进行切片，获得横截面的信息，计算出开纤率。 22 2 纱线的选择 第二章涤锦复合超细纤维的开纤评价 测试开纤率所选用的经编毛圈针织物第一、三、四梳节为超细纤维纱线， 这样超细纤维纱线在织物中可分为毛圈纱线( 面纱) 和底组织纱线( 底纱) 。 由于组织结构的影响，经过开纤处理后面纱的开纤程度要高于底纱，而超细 纤维织物的性能如吸水、吸油、吸尘、除菌以及手感、纤维脱落等性能主要 是受面纱的影响，面纱的开纤率更能准确的评定整块织物的各项性能，因此 毛圈针织物开纤率的测定需取面纱进行测试。 2 1 2 3 织物上不同位置的选择 在染整加工过程中同块织物由于不同部位经受机械力及受化学试剂影 响程度存在差异，不同部位的开纤率可能存在差异，因此开纤率测试中需要 从织物的不同位置进行取样。本文从织物的左中右选取等间距的三点。 对于织物上等间距的三点，理想状态下这三点的开纤率存在连续变化趋 势，因此可将三点开纤率经过数据处理，得到开纤率的积分平均值。本论文 中借助m a t l a b 7 0 程序，将三点横坐标依次为1 、2 、3 ，纵坐标为所测开纤 率，首先绘出三点连续变化的曲线，应用m a t l a b 7 0 程序求曲线积分面积， 而后求得开纤率的积分平均值。 2 1 2 4 织物同一部位开纤率的评定 网络丝通常是由丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用，单丝互相缠结而 形成呈周期性网络点的长丝。网络加工多用于p o y 、f d y 和d t y 的加工，一 般合成纤维为网络丝。生产拉伸丝、变形丝、拉伸变形丝若进行网络加工， 在织造过程中可省掉并丝、加捻、上浆等工序，直接上机织造。高速纺丝生 产预取向丝的同时也可以进行网络加工，以增加单丝之问的拖合力，使其在 后加工时有较好的退卷性能，不易产生毛丝、断头和松圈。一般超细纤维长 丝也进行了网络加工，这样超细纤维长丝处于网络点的纱线相对不易开纤， 而网络点间的部分相对容易开纤。因此处于网络点的纤维开纤率相对较低， 这样两个网络点间的开纤率存在两头小，中间大的趋势。 针织物是由纱线编织成圈而形成的织物，分为纬编和经编。a 、纬编针 织物是将纬线由纬向喂入针织机的工作针上，使纱线有顺序地弯曲成圈，并 相互穿套而成。b 、经编针织物是采用一绢或几组平行排列的纱线，于经向 喂入针织机的所有工作针上，同时进行成圈而成。位于纱线交叉相套的点开 青岛大学硕士学位论文 纤率略低。 由于上述网络点和交叉点的影响，织物上同一部位的开纤率存在差别。 在织物同一部位做三个有效切片，将织物上这点的有效切片分别记为1 1 、 1 2 、1 3 ，根据实验结果三个切片的开纤率存在差异( 图2 1 ) 。考虑到切片 较薄，同一位置的这三处切片可认为是等间距取得，理想的认为三处的开纤 率是连续变化的，将开纤率根据趋势排序后用m a t l a b 7 0 程序处理求得此点 的开纤率。 图2 1 同一位置不同切片照片 f i g2 1 d i f f e r e n tc r o sss e c t i o np h o t oo f m ic r o f i b e r 2 1 2 5 切片照片有效观察区域 将选择的纤维进行切片后，在显微镜下放大并通过数码相机拍照，得到 纤维横截面的信息。鉴于对切片技术有一定要求，切片截面信息可能不能全 部清晰的获得；而且当放大倍数较大时显微镜的观察视野是有限的。因此为 能观察到尽量大的切片截面有效区域，将同一有效切片1 6 】0 0 倍的照片从 不同视野拍照，这样可计数区域占总区域的5 0 以上