（纺织工程专业论文）超细纤维针织洁净布性能与开纤工艺研究.pdf

摘要 超细纤维针织洁净布性能与开纤工艺研究 摘要 随着社会的发展以及物质生活水平和文明程度的提高 人们对环境 仪器设备 及家庭的清洁也提出了更高的要求 本课题主要研究超细纤维针织结构洁净布的使 用性能和超细纤维的开纤工艺 洁净布的使用性能主要是指洁净布的固体吸附和液体吸附性能 但是静电吸附 速干性和耐磨性等性能也影响洁净布的使用 本课题以针织结构为主 对七种不同 超细纤维洁净布的性能进行研究 并与棉纤维洁净布进行对比分析 分别测试其透 气性能 速干性能 耐磨性能 吸附性能 固体吸附 液体吸附和静电吸附 等使用 性能 并对这些性能进行分析 通过建立理论模型 分析了纤维比表面积与其吸附 能力的关系 理论分析值和实验值吻合 同时 利用灰色聚类方法 对八种洁净布的 性能进行综合评判 最终得出超细纤维洁净布的使用性能要优于纯棉纤维洁净布的 结论 另外 本课题还对涤 锦复合超细纤维经编毛坯织物的开纤工艺进行系统的研 究 以不同的处理时间 处理温度和n a o h 溶液浓度进行正交设计实验 通过测定织 物的失重率 开纤率以及织物的透气性 厚度等性能 利用方差及极差的分析方法 分析研究了超细纤维织物开纤工艺的影响因素 并得到如下结论 1 最佳开纤工艺条件为 温度7 0 c n a o h 溶液浓度3 0 9 l 时间4 0 m j a 此时织 物的开纤率为3 2 3 失重率为1 2 2 9 2 对超细纤维洁净布毛坯布的碱减量开纤工艺来说 影响开纤织物性能的显著因 子为n a o h 溶液浓度 而处理温度只对织物的失重率和开纤率影响显著 处理时间为 影响不显著因子 关键词 超细纤维 洁净布 针织结构 吸附性能 灰色聚类分析 开 纤 i a b s t r a c t t h er e s e a r c ho nt h ep r o p e r t i e sa n ds p l i t t i n gp r o c e s so fm i c r o f i b e r k n i t t e dc l e a n i n gc l o t h s a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n dc i v i l i z a t i o na sw e l la sl i v i n gs t a n d a r di n c r e a s i n g h i g h e ra n dh i g h e rr e q u i r e m e n t so nt h ee n v i r o n m e n tf r i e n d l ya n dh o u s e h o l dc l e a n i n gw e r e s e tb yp e o p l e m i c r o f i b e rc l e a n i n gc l o t hi san e wk i n do fi n d u s t r i a lt e x t i l e s w h i c hh a d b e e nr e c e i v e dg r e a ta t t e n t i o ns i n c e2 0 t hc e n t u r y i t ss u p e r i o r i t yp r o p e r t i e sm a k ei t e x t e n s i v eu s e di no u rd a i l yl i f ea n di n d u s t r i a la p p l i c a t i o n i nt h i sp a p e r t h ep r o p e r t i e so f7m i c r o f i b e rc l e a n i n gc l o t h sa n dac o t t o nc l o t hw e r e s t u d i e d a n dt h es p l i t t i n gc o n d i t i o no fp o l y e s t e r p o l y a m i d ec o n j u g a t e df i b e rk n i t t e df a b r i c w a sa l s os t u d i e dw i t ho r t h o g o n a ld e s i g n t h em o s ti m p o r t a n te f f e c tf o rc l e a n i n gc l o t h si sa d s o r p t i o np e r f o r m a n c e w h i c h c o n t a i n st h ed u s ta d s o r p t i o n w a t e ra d s o r p t i o na n dt h ea d s o r p t i o no fs t a t i ce l e c t r i c i t y m e a n w h i l e t h ea i rp e r m e a b i l i t y d r y i n gr a t ea n dw e a rr e s i s t a n c eb e h a v i o r sw e r ea l s o a f f e c tt h eu s i n go fc l e a n i n gc l o t h s i no u rs t u d y f i r s t l y s e v e nk i n d so fd i f f e r e n ts t r u c t u r e s o fm i c r o f i b e rk n i t t e da n dw o v e nc l e a n i n gc l o t h sw e r es e l e c t e da n dt h e i rp r o p e r t i e sw e r e t e s ta n ds t u d i e dt om a k et h ec o n t r a s tw i t ht h a to fc o t t o nc l e a n i n gc l o t h a n das i m p l e m o d e lw a sb u i l tt oi n v e s t i g a t et h ed u s ta b s o r p t i o na m o u n tw i t ht h ev a l u eo ff i b e rs u r f a c e a r e a g o o dc o r r e l a t i o ns h i pw a so b t a i n e db e t w e e nt h et h e o r yv a l u ea n dt e s td a t a t h e n a o v e r m lj u d g m e n tw a sm a d eu s i n gg r a yc l u s t e ra n a l y s i s i tg e t sac o n c l u s i o nt h a tt h e c l e a n i n gp e r f o r m a n c eo fm i c r o f i b e rw i p i n gc l o t h sw a sm u c hb e t t e r t h a nt h a to f c o t t o n f i b e rw i p i n gc l o t h t h i si sm o s tl i k e l yd u et ot h eh i g hs u r f a c ea r e aa n dt h ef i n e n e s s o fm i c r of i b e r s om i c r o f i b e r c l o t h sa r eg o o da l t e r n a t i v ef o rc o n v e n t i o n a lc l o t h a tt h es a m et i m e t h es p l i t t i n gt e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fa l c o h o lr e d u c t i o nw a s i n v e s t i g a t e db ye x p e r i m e n t i nt h i ss t u d y p o l y e s t e r p o l y a m i d ec o n j u g a t e df i b e rg r e y k n i t t e df a b r i cw a ss e l e c t e d a n dt h et e s tu n d e rd i f f e r e n tp a r a m e t e r s p r o c e s s i n gt i m e s p r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e sa n ds o l u t i o nc o n c e n t r a t i o n so fa l k a l i n eb y d r o l y s i s w e g ec a r r y i n g o u ta c c o r d i n gt h eo r t h o g o n a ld e s i g n t h es p l i t t i n gr a t i o w e i g h tl o s s t h et h i c k n e s s a n da i rp e r m e a b i l i t yr e s i s t a n c eo ff a b r i cw e r et e s ta n ds t u d i e db ya n a l y s i so fv a r i a n c e i n d i v i d u a l l y o p t i m u ms p l i t t i n gc o n d i t i o nw a si n v e s t i g a t e df o rs u p e r i o rb e h a v i o r s t h e c o n c l u s i o nw a sc o m e sa sf o l l o w i n g i i 青岛大学硕士学位论文 1 t h e b e s ts p l i t t i n gc o n d i t i o ni s 7 0 p r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e 3 c 唧o ft h e c o n c e n t r a t i o no fa l k a l i n e 埘 o l y s i ss o l u t i o n a n d4 0 r a i np r o c e s s i n gt i m e w i t ht h ew e i g h t l o s s1 2 2 9 a n ds p l i t t i n gr a t i o3 2 3 o ft h ef a b r i c s 2 t h em o s ti m p o r t a n tv a r i a b l ea f f e c t i n gt h es p l i t t i n gc o n d i t i o ni st h ec o n c e n t r a t i o n o fa l k a l i n eh y d r o l y s i ss o l u t i o n a n dt h ep r o c e s s i n gt e m p e r a t u r ef o l l o w e d t h ee f f e c to f p r o c e s s i n gt i m eo nt h es p l i t i sn o tm u c hr e m a r k a b l ei nt h i se x p e r i m e n t g r a d u a t es t u d e n tq i nx i a o t e x t i l e s u p e r v i s e db yp r o f w a n gq i u m e i k e y w o r d s m i c r o f i b e r c l e a n i n gc l o t h s k n i t t e df a b r i c s a d s o r p t i o np r o p e r t i e s g r a y c l u s t e ra n a l y s i s s p l i t t i n gp r o c e s s l l i 第一章绪论 1 1 超细纤维 第一章绪论 超细纤维是近些年来发展迅速的差别化纤维之一 是新一代的合成纤维 其起 源应追溯到4 0 年代仿羊毛纤维二相结构的双组分复合纤维 最先利用合成纤维成 功地使复合纤维实行产业化的是美国杜邦公司 从1 9 6 0 年左右日本钟纺公司试制成 功具有 皮芯型 并列型 的复合纤维开始 到1 9 8 8 年后 西欧 美国 韩国 我国大陆和台湾省相继生产销售细旦和超细旦纤维及产品 由于超细纤维的发展成 为纤维工业竞争力之重大指标 加之超细纤维具有不同于常规纤维的性能 从而使 其制品有许多异乎寻常的特性 并因此跨入众多的应用领域 超细纤维 这种高技 术 高附加值的产品 已在全球掀起了一股热潮 1 1 1 超细纤维的定义和分类 目前 超细纤维的定义各国略有不同 1 美国的p e t 委员会将0 3 1 1 d t e x 及 以下的纤维定义为超细纤维 a k z o 公司定义0 3 d t e x 以下的纤维为超细纤维 意大 利的超细纤维定义则是指0 5 d t e x 及以下的纤维 日本化纤行业普遍将单纤细度低 于0 3 d t e x 的纤维称为超细纤维 在我国 一般把o 9 1 4 d t e x 的纤维称为细特纤 维 0 5 5 1 1 d t e x 的纤维称为微细纤维 而0 5 5 d t e x 以下的纤维称为超细纤维 国际上最细的纤维已达0 0 0 0 1 d t e x 超细纤维的原料主要有涤纶 锦纶 丙纶 粘胶 氨纶等 品种主要有长丝和 短纤维丝 1 超细纤维长丝的生产方法通常有直接纺丝改良法 高分子相互并列纺 丝法 剥离型复合纺丝法和多层复合纺丝法等 超细短纤维的生产方法也很多 如 熔喷法 闪蒸纺丝法以及共混合纺丝法等 由于制作方法的不同 纤维的形态和性 能有所差异 目前 市场上常见的超细纤维为复合纺丝法中的剥离型超细纤维和高 分子并列体纺丝的海岛型超细纤维 1 剥离型超细纤维 这种方法是使几种不相溶的 但粘度相近的聚合物组份 各自沿纺丝组件中预 定的通道流过 并相互汇集形成预先设定好的纤维截面形状 其组分的分布通常有 米字型 中空型 十字型或层状型等 然后再通过机械或化学方法 使之各组分分 离 制得超细纤维混合体 其分离的方法有机械处理法和化学处理法 其中包括酸 处理法 碱减量法和机械剥离法 米字型超细纤维开纤前后的截面形态见图1 1 所 刁i 青岛大学硕士学位论文 a b 图1 1 米字型超细纤维 a 开纤前 b 开纤后 f i g u r e 1 1s p l i tc o 埘u g a t e dm i c r o f i b e r a b e f o r es p l i t t i n g b a f t e rs p l i t t i n g 2 海岛型超细纤维 海岛型复合纤维的纺丝是使海 岛两组份聚合物形成为数众多的岛和海结构 通过溶解除去海组分 便可得到岛组分的超细纤维 目前 用于制造超细纤维的海 岛型复合纤维中的岛组分有聚酯 聚酰胺 聚丙烯等 海组份有聚苯乙烯 丙烯酸 酯共聚物 有机溶剂可溶 聚酯 问苯二甲酸酯磺酸纳共聚物 热碱溶液可溶 和聚 烯醇 热水可溶 等 海组分所占比例一般为2 0 一5 0 再按常规的方法加工成机织 物 针织物或非织造布后 把海组分溶解于溶剂中除去 同时 通过改变岛组分纤 维的形状 还可以有效地改善海岛型纤维的风格 开纤前后的海岛型超细纤维分别 见图l 2 中的 a 和 b a b 图1 2 海岛纤维 a 开纤前 b 开纤后 f i g u r e 1 2m u l t i i s l a n dc o n j u g a t e dm i c r o f i b e r a b e f o r es p i no u t b a f t e rs p i no u t 1 1 2 超细纤维的特性及应用 超细纤维的显著特点是其单纤的细度和直径均大大低于普通纤维 表i i 表示 了不同单纤细度的超细纤维直径与比表面积的关系 并与真丝进行了比较 2 第一章绪论 表1 1 超细纤维与真丝的结构参数比较 t a b l e l 1c o m p a r i s o no fp a r a m e t e r sb e t w e e nm i c r o f i b e ra n ds i l k 与普通纤维相比 超细纤维具有以下特殊性质 1 1 几何特性 纤维小直径带来的 微气室 效应 使织物的保湿性与隔音性 增加 并且有显著的毛细效应和穿着舒适性 同时具有过滤性和穿着时的 透湿防 水 功能 2 力学特性 具有高比强度 较低伸长 高可挠性和高扭转性 故超细纤维 制品具有极柔软的触感和极佳的悬垂性 此外 超细纤维绝对强度低 利于织物的 起绒和砂磨 3 表面特性 超细纤维的高比表面积提高了织物的蓬松性和覆盖性 同时 纤维间空隙多而密 显著的毛细效应提高了其吸水 吸油和清洁性能 4 光学特性 超细纤维排列密度大 单位面积上反射入射光的各个独立反射 表面积虽小 但其数量较多 故其反射光泽比较柔和 具有细光效果 超细纤维是一种高品质 高技术含量的纺织原料 不仅是优质舒适的服装面料 而且在生物 医学 电子 水处理等行业也得到了广泛的应用 不同单丝纤度的超 细纤维其主要用途见表1 2 所示 表1 2 不同纤度的超细纤维用途 t a b l e l 2e n d u s e so fm i c r o n b e rf a b r i c s 青岛大学硕士学位论文 超细纤维主要有以下几方面的应用 1 服装面料 作为中高档服装面料 超细纤维主要应用于 a 新型丝绸风格的织物 仿真 丝是超细纤维的主要用途之一 随着合成纤维纺丝及其加工技术的发展 合成纤维 仿真丝及各种天然纤维的水平越来越高 仿真效果也越来越逼真 既具有真丝织物 轻柔舒适 华贵典雅的优点 又克服了真丝织物易皱 粘身 牢度差等缺点 满足 人们渴望衣料多样化 高档化的要求 b 仿麂皮 用超细纤维做成针织布 机织 布或非织造布后 经过磨绒或拉毛 再漫浸聚氨酯溶液 并经染色和整理 可制得 仿麂皮或人造皮革织物 超细纤维由于纤度很细 所以开发人造麂皮效果极好 其 许多性能并不亚于天然麂皮 甚至优于天然麂皮 应用十分广泛 而用超细纤维制 成的人造皮革 作为超细纤维所开发的新一代代表性产品 轻薄柔软 有光滑的表 面纹理 既防水又透气 强力好 不变形 c 超高密防水透气织物 质地轻盈 悬垂性好 手感柔软而丰满 结构细密 虽不经涂层和防水处理 却可获得很高的 耐水性 同时又具有一定的透气透湿性 2 高性能洁净布 高性能清洁布是超细纤维制品的一个代表产品 超细纤维织物具有比普通织物 高很多倍的比表面积和孑l 隙率 因而具有很强的清洁能力 除污快而彻底 不易掉 毛 洗涤后可重复使用 超细纤维制作的清洁布具有较复杂的空间三维结构 单纤细度一般为 0 卜0 3 d t e x 能吸收较多的液体或灰尘 且因纤维线密度低 柔软 不会对擦拭表 面造成损伤 在精密机械 光学仪器 微电子 无尘室 公共场合及家庭等方面都 具有广泛的用途 3 其它用途 除此之外 超细纤维还广泛应用于液体或空气过滤材料 贝类及海藻抑制层 医疗防护织物 保温材料 吸液材料 功能纸制品等等 另外 超细纤维还可制作 人工膜 人造血管 人工脏器等以取代人体的组织 利用其防水 透湿性可制作建 筑材料 吸水快干毛巾 餐巾等 利用其化学反应性 亦可制作快速应答型凝胶纤 维 耐热化学试剂等等 1 1 3 超细纤维的发展 早在1 9 6 3 年美国杜邦公司就向市场推出了用单丝纤度1 1 d t e x 的纤维制成的 4 第一章绪论 人造皮革 c o r f a m 第二年日本可乐丽公司研制成功了制鞋用人造皮革 c l a r i n o 这是早期的超细纤维产品 1 9 6 5 年 日本钟纺公司在双组份单层复合的基础上开发了多层复合纤维 并使 这种纤维织物在后整理时纤维内两种组份发生分离 从而制得更细的微纤维 1 9 7 0 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 e c s a i n a 当时作为高级时装面料风靡一时 1 9 7 2 年日本钟纺公司也开发成功了溶离型涤 锦复合纤维 其截面类似于 型 其中 部分为聚酯 其余为聚酰胺 当用碱将 字型聚酯溶去后 分 别得到四根三角形聚酰胺超细纤维 这种复合纤维商品名为 b e l i m a 1 9 7 7 年 钟纺公司又在 b e l i m a 的基础上 开发了利用纤维变形加工后整理 时机械后热的作用 使单根裂离型复合纤维分裂成涤锦复合超细纤维 b e l i m ax 分裂后单丝细度达到0 1 1 d t e x 1 9 7 8 年到1 9 7 9 年是超细纤维纺织品急剧发展的时期 在这一阶段日本的一些 化纤制造商一直同意向世界销售他们的超细纤维仿皮革制品 其中代表性产品有 三菱人造丝公司生产的 g l o v e 帝人公司生产的 h i l a k e 和钟纺公司生产的 l a m m u s e 进入8 0 年代 随着复合纺丝技术的日趋成熟 复合裂解形式愈加丰富 被裂 解的纤维细度更细 加上超细纤维在国际市场屡获成功 使更多的国家卷入了 超 细热 1 9 8 1 年 日本可乐丽公司开始销售粒面型 g r a i n t y p e 人造皮革 s o f r i n a 以其质轻 柔软和太空服似的质感得到时尚圈的好评 1 9 8 2 年 利用超细纤维制成 的超高密机织物 超高密针织物开始了全面销售 日本是生产涤纶 锦纶和腈纶等超细纤维的主要国家 2 1 也是较早开发超细 纤维的国家 与日本相比 美国超细纤维开发主要是中间层次的产品 超细纤维的 生产方式主要是直接纺丝法 西欧聚酯超细纤维长丝的生产主要控制在三家公司 h o e c h s t r a d i c ig r o u n p 和n o r d f a s e m 手上 我国在8 0 年代末期开展了对剥离型超细纤维的研究 1 9 8 9 年底由江苏省纺织 研究所承担的国家 七五 科技攻关项目 超细纤维及其产品的研究 首次通过国 家鉴定 并批量生产了单丝纤度为0 2 0 d t e x 的涤 锦复合超细纤维 同时开发成功了 仿桃皮绒织物 高级仿丝绸 仿麂皮制品 洁净布等产品 1 9 9 1 年纺织部纺织科学 研究院与营口市化纤厂合作也研制成功了类似的产品 目前 随着纺织产品向细号轻薄化发展 超细纤维已经成为新合纤的主导产品 之一 己经得到广泛的应用 当然 超细纤维也存在一些缺点 如织造过程中的静 电现象 双组分超细纤维织物的染色不匀性和牢度低的问题等 但是 随着对超细 纤维织物性能的研究与完善 超细纤维有着广阔的应用前景 青岛大学硕士学位论文 1 2 高性能洁净布 随着社会的发展以及物质生活水平和文明程度的提高 人们对环境 仪器设备 及家庭的清洁也提出了更高的要求 尤其是电子 精密机械和航天航空等工业 要 求精密测试仪 光学仪器具备更高的洁净表面 需要性能优异的洁净布 所以 以 前为人们所忽视的洁净布近年来倍受关注 1 2 1 洁净布的分类 洁净布按用途可分为两类 产业用洁净布和家用洁净布 产业用洁净布的主要 种类有 摄像机镜头用布 电子产品生产车间用布 药品生产车间用布 l s i 净化 室用布 i c 净化室用布 医院用布 挡风玻璃及眼镜用布等 而家用洁净布的种类 主要有餐巾 美容清洁巾 湿面巾 地板布 擦亮揩布 洗刷用布 家具 皮鞋 银具擦亮布等 若按照洁净布的组织结构 洁净布大体可以分为四类 1 机织物类 结构一 般比较紧密 织物较薄 大多采用平纹组织结构 2 针织物类 大多为经编或纬 编毛圈织物 一般比较厚 松 柔软 吸水性能好 3 非织造布类 一般结构较 松 具有良好的吸水性 结构多样 能适应不同的用途 4 其他类型 可采用多 种不同结构复合组成 如三层复合结构等 1 2 2 超细纤维洁净布的研究 随着人们生活水平的不断提高 人们对生活质量的要求也越来越高 往昔的各 类清洁产品越来越不能满足人们的需要了 同时 人们对洁净布的性能要求也越来 越高了 最近 国内市场上相继推出的高性能洁净布产品 如高级擦拭布 超级擦 布 多功能擦布 新型高级清洁巾等等 使得洁净布产品迈上了一个新的台阶 纺织技术的不断发展与创新 为开发生产符合各种性能要求的洁净布打下了基 础 超细纤维织物具有优越的擦抹 清污能力 1 9 8 2 年日本钟纺公司率先开发出一 种名为s a v i n am i n im a x 的高性能超细纤维织物洁净布并投放市场 其后各大公司纷 纷致力于超细纤维织物高性能洁净布的开发 超细纤维织物高性能洁净布纤维比表 面积远大于普通纤维织物 因而其擦抹 清污效率比普通纤维洁净布要高得多 超细纤维是一种高品质 高技术含量的纺织原料 它不仅有优质舒适的服装性 能 而且在生物 医学 电子 水处理等行业也得到了广泛的应用 对超细纤 维织物的研究 主要在超细纤维的开纤工艺以及超细纤维织物的染整情况 3 沈 金清等 利用纤维切片计数法及比表面测定法 研究了涤 锦复合超细纤维织物的开 6 第一章绪论 纤工艺及开纤率 研究结果表明 机械作用在开纤过程中起着重要作用 在化学作 用的同时加以机械作用 可得到更好的开纤效果 洁净布的发展引起了许多学者专家的注意 清洁布产业异军突起 江南大学的 陈运能等 对家用洁净布的性能进行了研究 并对几种市售洁净布的清洁性能进行 了分析 刘菁 刘记华等 2 7 1 对产业用洁净布进行了研究 金明熙 1 对非织造洁净 布的性能要求做出分析 又通过对针刺非织造洁净布生产工艺的介绍 得出了机织 洁净布和低档非织造清洁布已不能满足人们的要求 要取而代之为性能优异的非织 造洁净布的结论 目前 仅有很少学者专家在研究超细纤维织物洁净布的性能与应用 k i ms h 等 人伽分析研究了涤 锦剥离型复合超细纤维的开纤工艺对织物吸收性能的影响 得出 织物的失重率随着温度 时间和碱浓度的增大而增大的结论 并且随着失重率的增 加 织物厚度减小 当失重率为2 8 1 时可得到最大的吸水率 n i l s e ns k 等o 通过 研究1 2 种不同细旦纤维和超细纤维的力学性能 发现在湿状态下 大多数织物都有 较高的摩擦性 与传统的清洁方式相比 细旦纤维织物和超细旦纤维织物不用任何 清洁剂就可以清扫的很干净 是洁净布织物的最佳选择 王鸿博 钱坤o o 从织物设计 织造工艺和染整工艺三方面介绍了超细纤维洁净 布的品种开发和生产技术 关于超细纤维洁净布结构性能与清洁能力关系的研究还 很少 华伟杰 分析了纤维表面积与织物清扫力的关系 并以日本钟纺公司的s a v i n o m i n i m a x 揩拭布为例 介绍了高性能揩拭布的性能 研究表明当纤维表面小干 5 0 0 0 c m 2 g 时 织物清污能力随着纤维表面的增大而急剧提高 而当表面积超过 5 0 0 0 c m 2 g 时 织物清污能力的提高趋缓 刘记华 在研究纱线捻度对清洁布洁净能 力的影响时 通过测定织物吸取污物的重量与织物重量的比值 得出了当捻度从无 捻开始逐渐增加时 每克纤维吸尘量急剧增大 当捻度增大到某一值时 每克纤维 吸尘量达到最大值 随后捻度逐渐增大 每克纤维吸尘量逐渐减小的结论 1 3 本课题研究的目的与意义 本课题主要对超细纤维针织洁净布的使用性能和其开纤工艺进行研究 并与其 他组织结构的洁净布相比较 目的在于系统地研究超细纤维洁净布的使用性能 以 及其开纤工艺条件中的显著影响因素 从而为进一步的实际的生产和应用做出指导 和理论依据 随着社会文明的不断发展 人们对洁净布的性能要求也越来越高 超细纤维洁 净布的优异使用性能也引起了人们的高度重视 这也使得对超细纤维针织结构洁净 布性能的研究变得更加重要和具有其重要的现实意义 7 青岛大学硕士学位论文 目前 世界上有许多专家学者研究超细纤维在服装方面的应用 而研究超细纤 维针织结构洁净布的专家学者还比较少 其各性能与清洁能力之间的关系亦缺乏一 些方法和标准来进行参考评定 在此 本文对超细纤维针织洁净布的性能和开纤进 行探索性的实验 解决其存在问题 与实际生产联系 推广其应用 将会带来很大 的经济效益 1 4 课题研究的主要内容 本课题通过选取7 种不同结构和原料的超细纤维洁净布 对其使用性能以及开 纤工艺进行了实验研究及理论分析 并与棉洁净布的性能进行了分析与比较 1 吸附性能的实验研究 测试和分析了超细纤维针织结构洁净布的固体吸附 性 液体吸附性和静电吸附性三个主要的使用性能 并且建立数学模型对比分析比 表面积和固体吸附率之间的关系 2 其他性能的实验研究 对影响洁净布使用的透气性 速干性和耐磨性等性 能进行实验并分析 3 灰色聚类分析 运用灰色聚类理论分析八块洁净布的吸附性 速干性 耐 磨性以及透气性等七项性能指标 对其使用性能作出综合评价 4 开纤工艺的实验研究 选用涤 锦复合超细纤维洁净布的毛坯布 以处理温 度 n a o h 浓度和处理时间为三因子进行正交实验设计 通过方差分析 得出最优工 艺方案及显著影响因子 第二章超细纤维洁净布吸附性能研究 第二章超细纤维洁净布吸附性能研究 超细纤维细度小 比表面积高 纱线以及织物中有很多微孔 其洁净布有优异 的吸附性能 在本章中 主要研究超细纤维针织结构洁净布的固体吸附性能 液 体吸附性能和静电吸附性能 2 1 吸附原理 7 超细纤维洁净布在使用过程中会接触到各种各样的污渍o 如灰尘 水渍 奶 渍 以及油渍等等 洁净布对污渍的吸附中既有物理吸附o 也有化学吸附 物理吸附是指由范德华力和氢键作用的吸附 1 由于范德华力没有饱和性 作 用力也较弱 因此 物理吸附往往不限于单层分子 可以多层吸附 物理吸附在低 温时容易发生 但相对而言 物理吸附的能量小 而且作用距离近 且随距离的拉 开而迅速衰减 物理吸附又可以分为机械力吸附和静电吸附 化学吸附是一种化学键力 是吸附的分子 离子和原子团是通过化学键与表面 原子相结合的吸附作用 其作用是范德华力作用的一个数量级以上 在化学吸附过 程中 可以发生电子的转移 原子的重排 化学键的破坏与形成等过程 由于此类 吸附作用是化学键力 故只能是单分子层吸附 并有明显的选择性 化学吸附的作 用力很强 所以被吸附的物质在固体表面上比较稳定 不宜解吸 洁净布的清洁机理 一般有直接转移清洁和保留清洁 直接转移清洁是通过机 械作用 并伴随着压力 摩擦和碰撞等作用污物 污物不易被吸附 保留清洁是污 物被转移到洁净布表面后 通过宏观吸附 微观吸附 物理吸附作用和粘合吸附作 用等途径保留在洁净布上 使其不至再次沉降转移到被清洁对象的表面 而达到清 洁污物的目的 这是超细纤维洁净布清洁污物的主要途径 两种洁净布的清洁机理 分别见图2 1 中 a 和 b 所示 籍禚 直径 秽纤维j 直径为2 微 廷灰尘雄 a 大直径纤维 b 小直径纤维 图2 1 清洁机理 f i g l l r2 1c l e a n i n gp e r f o r m a n c e a t r a d i t i o n a lf i b e ro h m i c r a f i b e r 青岛大学硕士学位论文 2 2 试样准备 2 2 1 试样种类 实验选用几种具有代表性的不同组织的超细纤维洁净布和纯棉洁净布 其中针 织经编结构4 块 针织纬编结构2 块 机织布2 块 见表2 1 所示 表2 1 实验用布种类 t a b l e2 1s a m p l e sf o rt e s t 从表中看出 所选实验织物所用的超细纤维 两种规格的涤 锦复合纤维和海岛 超细纤维的单纤细度均平均为0 1 4 4 d t e x 2 2 2 织物组织结构 1 号 2 号和8 号织物为s u p e r p o l 经编机上生产的经编双面毛圈针织物 织物的 组织垫纱运动图见图2 2 所示 织物底组织采用编链加4 针距衬纬 因而织物结构 稳定 正反两面毛圈是由梳栉2 和梳栉4 的2 针衬纬形成的 每一横列均形成毛圈 毛圈高度均匀 整齐 毛圈密度大 缺点是织物的编链地组织逆编织方向易脱散 1 0 第二章超细纤维洁净布吸附性能研究 织物在纱线选用上 由于在编织时编链梳的纱线受到较大的张力 故采用韧性较好 的锦纶 而其他三把衬纬梳的纱线采用同种原料 1 号 2 号和8 号织物的编链地纱均为2 3 3 3 d t e x 7 2 f 锦纶 而1 号织物和2 号织 物的衬纬纱 毛圈纱采用不同的线密度的超细纤维 它们的单纤细度均为o 1 4 4 d t e x 8 号织物的衬纬纱和毛圈纱为纯棉纱 孛 誉妻 g b lg b 2g b 3g b 4 图2 2s u p e r p o l 经编双面毛圈织物垫纱运动图 f i g u r e2 2l a p p 啦d i a g r a mo f s u p e r p o ld o u b l ep i l ek n i t t e df a b r i c s 3 号织物为在k s 4 f b z 经编机上织造的f b z 经编双面毛圈织物 其4 把梳栉的 垫纱运动见图2 3 地组织同样是编链衬纬组织 但毛圈纱参与编织 利用脱圈的方 法形成 织物不易脱散 由于正反两面毛圈的形成方式不同 所以 织物两面的毛 圈高度有所差异 匀q 1 i q 誓 一 d 茸 g b 4g b 3g b 2 g b l 图2 3f b z 经编双面毛圈织物垫纱运动图 f i g u r e2 3l a p p i n gd i a g r a m o ff b zd o u b l ep i l ek n i t t e df a b r i c s 4 号和5 号织物均为纬平针地组织的纬编双面毛圈织物 结构见图2 4 纱线1 为编织地纱 纱线2 和3 分别为正面毛圈和反面毛圈纱 4 号织物的毛圈纱为涤 锦复合超细纤维 5 号织物毛圈纱为海岛型超细纤维 纬编针织物的突出特点是织 青岛大学硕士学位论文 物纵横向有较大的延伸性 尺寸稳定性较经编针织物差 图2 4 纬编双面毛圈织物线圈结构图 f i g u r e2 4l o o ps t r u c t u r eo fd o u b l et e r r yw e f tk n i t t e df a b r i c s 6 号和7 号织物为机织物 6 号织物为机织平纹底组织的双面拉绒织物 平纹组 织的织物表面平坦 质地坚牢 无明显的正反面差异 7 号织物为机织蜂巢组织的 织物 表面无毛圈或毛绒 织物表面有规则的四方形凹凸花纹 手感柔软 两机织 物的组织图分别见图2 5 a c o 所示 a 么 x 钐 形形 么 图2 5 机织物组织图 a 平纹 b 蜂巢组织 f i g u r e2 5w e a v ed i a g r a m a p l a i nf a b r i c b h o n e y c o m bf a b r i c 2 2 3 织物基本性能 试样测得的基本参数如表2 2 所示 其中织物的毛圈高度是指织物表面的毛圈 或毛绒的自然长度 织物的厚度是在y g l 4 1 型厚度测试仪上以5 0 p a 的压强测得 针织物的纵密 横密指沿织物纵行方向5 c 0 长度间的线圈横列数 纵行数 机织物的 1 2 第二章超细纤维洁净布吸附性能研究 纵密 横密测量方向与针织物相同 表2 2 试样基本参数 t a b l e2 2s t r u c t u r ep a r a m e t e r so fs a m p l e s 2 3 固体吸附实验研究 2 3 1 实验方法与数据 为研究超细纤维洁净布的固体吸附能力 我们采用洁净布对颗粒微小的三氧化 二铁粉的吸附能力来模拟洁净布的灰尘吸附性能 具体实验方法如下 1 将每种试样裁取5 c m 1 0 c m 大小的小样各3 0 块 并分别称取它们的重量 w o 2 将一块织物小样 3 5 克的氧化铁粉以及数个直径为o 6 3 5 c m 的小钢球放入 1 0 0 0 m l 容量的玻璃杯内 用玻璃棒搅拌十分钟 然后取出织物 轻轻抖动 以除去 浮于织物上的多余粉末 称量吸收粉末后的小样重量w l 3 按式2 f 1 计算织物的第一次吸尘率x l 4 重复实验3 0 次求平均值 比较不同织物问每克纤维的吸尘量 5 将进行第一次吸附试验后的织物小样按步骤2 进行再次吸附实验 称取再 青岛大学硕士学位论文 次吸附试验后的织物重量w 2 按公式2 2 计算织物的再次吸尘率x 2 重复试验3 0 次求平均值 由于各洁净布的厚度和克重不同 因此用每块洁净布的总吸尘量与此织物重量 的比值来表示洁净布的吸尘能力 称为吸尘率 吸尘率墨 2 里尘亘焉翥耋云墨 i 重量墅 z 1 再次吸尘率恐 2 堕丛坚竺雩要萋轰云篙曩姿驽 i i 墼 o o 2 将测试的数据计算得到表2 3 的吸尘率和再次吸尘率 表2 3 洁净布的吸尘率 t a b l e2 3d u s ta b s o r p t i o nr a t i oo fs a m p l e s 比较八块洁净布的第一次吸尘和再次吸尘的情况 如图2 6 所示 图2 6 洁净布的吸尘率 f i g u r e2 6d u s ta b s o r p t i o nr a t i oo fm i c r o f i b e rf a b r i c s 第二章超细纤维洁净布吸附性能研究 2 3 2 结果分析 2 3 2 1 比表面积 单位质量的纤维所具有的表面积 称为比表面积 物质表面分子由于引力的不 平衡 使它比内层分子具有更多的能量 成为表面能 表面积越大 表面上的分子 数越多 表面能也越大 在液体与气体的界面上 液体的表面分子总是有力图把自 己表面收缩以求降低表面能的倾向 这就是表面张力 因为纤维是固体 在固一气界 面上 其表面能不能使它的表面缩小 但它有吸附某种物质以降低表面能的倾向 叫做固体表面的吸附作用 纤维的比表面积越大 表面能也越多 表面吸附能力越强 纤维表面吸附能力 越强 依纤度的定义 经换算可得纤维的比表面积f w 如式2 一 3 所示 旭 芒j 等 3 5 4 5 x 1 0 3 埝 2 3 式中 风厂纤维比表面积 c m 2 g 一单位质量纤维长度 c m g d 一纤维的直径 um 且 一纤维纤度 d t e x p 一纤维的密度 g c m 3 从上式不难看出 纤维的比表面积与纤维线密度的开方成反比 纤维越细 比 表面积越大 表面能越大 吸附能力强 清洁效果好 理论和实验均表明嘞1 线密 度为1 1 d t e x 的圆形截面纤维 其比表面积为3 0 0 0 c m z g 缺乏清洁能力 若线密度 为o 3 3 d t e x 时 其比表面积为5 5 0 0 c m 2 g 具有较好的清洁能力 当线密度下降到 0 1 1 d t e x 比表面积将增加到9 6 0 0 c m 2 g 有优良的清洁能力 2 3 2 2 比表面积与吸尘率的关系 纤维比表面积的定义为 单位质量的纤维所具有的表面积 因此 在这里可以 把每克纤维洁净布的吸尘量与洁净布的比表面积联系在一起 并以此来分析洁净布 的吸尘量 下面建立超细纤维洁净布比表面积的数学模型 对7 块超细纤维洁净布的比表 面积和吸尘量的关系进行分析 在本课题中 所选择的七种涤 锦超细纤维洁净布的 单纤细度是相同的 两块机织物以织物表面面积吸附为主 为计算不同织物的比表面积 特作如下假设 1 织物的开纤程度相同 2 洁净布在使用时仅为表层吸附 3 毛圈织物洁净布只考虑毛圈纱纤维的表面积 青岛大学硕士学位论文 根据假设条件 取单位面积的织物 建立洁净布比表面积f b 的数学关系式计算 单元 昂 4 x 1 0 7 k 小竽 o 训 h 口 华 2 4 l 式中 r 一洁净布的比表面积 m 2 g r 一单纤的表面积 m 2 n 一纤维根数 卜一单纤截面周长 m j i l 一毛圈长度 机织物为两交织点间纱长 r a m n j 1 w 一织物纵密 横密 5 c m g 一织物面积密度 g m 2 由于我们实验所选取的三种规格超细纤维的单纤细度相同 如果忽略截面形态 的不同 近似认为它们截面周长相同 并为进一步简化 用相对值 来表示不同织 物理论比表面积的关系 因此 式2 一 4 可简化为 h 华 2 5 u 式中 f 一相对比表面积理论值 帆 一清洁布的毛圈纱线细度 d t e x 通过计算各种洁净布的 值 得到它们的大小关系见图2 7 所示 图2 7 相对比表面积的理论值 f i g u r e2 7m o d e la n a l y s i so fs p e c i f i ca r e a 1 6 第二章超细纤维洁净布吸附性能研究 将超细纤维洁净布的相对比表面积理论值与第一次吸尘率的大小进行线性回 归 得到图2 8 的关系 图2 8 理论比表面积与吸附量的关系 f i g u r e2 8r e l a t i o n s h i pb e t w e e nm o d e la n a l y s i sa n dt e s td a t a 从图中可以看出 相对比表面积理论值与实验吸尘率分布在回归直线y 8 7 3 0 x 4 4 7 6 2 附近 相关系数r 0 9 5 8 2 限o 0 l o 8 3 4 3 n 7 这说明 理论值与实验值显 著线性相关 从而表明了用超细纤维洁净布比表面积的大小来衡量洁净布每克纤维 吸尘率的方法是可行的 并验证了理论模型的正确性 从另一方面来说 超细纤维 洁净布优异的吸附性能主要源于其超高的比表面积 2 3 2 3 再次吸附实验分析 在本课题的三氧化二铁吸附实验中 对进行过一次吸附实验的洁净布再进行同 样的吸附实验 主要在于测试洁净布的再次吸附性能 洁净布在实际的使用过程中 往往不会使用过一次就进行清洗 而是连续使用多次 所以 用