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木棉纤维纺织品损耗分析

木棉纤维是一种天然绿色纤维,品质轻,抗菌,防风。空间数为80%90%,耐寒性好。在关注环保问题的当今社会,木棉纤维越来越受到人们的青睐。但木棉纤维强度较低、抱合力差,不适合纯纺,所以常与其他纤维进行混纺。市场上能找到木棉毛巾、木棉内衣、木棉被子等产品。木棉毛巾在使用初期容易发生掉毛现象,芯材为木棉的被子在使用中也会发现被罩角落积存有较多纤维碎屑。关于木棉纺织品的破损情况和木棉纤维的破损机理还没有研究报道。本文通过试验对比分析了加工和使用过程中木棉纤维的损耗情况,结合木棉纤维碎屑的形态及长度,探讨木棉纤维及纺织品的破损规律。1木棉纤维与其他纤维的混纺比本文通过测试加工和使用过程中木棉纤维所占比例的变化来考查木棉纤维的损耗情况。一般考察纺织品中纤维比例采用的指标为混纺比(为质量混比),而目前关于木棉纤维与其他纤维混纺产品的混纺比研究尚未深入,我国乃至国际上尚未有成熟的测试方法及标准。考虑到这一情况,纤维根数混比的变化也可用来衡量木棉纤维损耗情况,并且其测试方法便于操作实施,所以用根数比代替了混纺比。纤维的鉴别采用的是显微镜观察法,利用的是不同纤维的纵向形态不同来识别的。1.1棉/木棉混纺织物的选择选用14.58tex木棉混纺纱及由该纱织造的防羽绒面料来考察加工中木棉纤维的损失情况。纱线标称混纺比为棉/木棉80/20。选用木棉混纺毛巾考察使用中木棉纤维的磨损情况。木棉混纺毛巾毛圈部分的材料为棉粘胶木棉混纺纱,标称混纺比是棉/粘胶/木棉35/35/30,分别测试未使用过的新木棉毛巾和洗脸用6周之后的旧毛巾。选用使用6年后的木棉被絮料中磨下的纤维碎屑考察木棉纤维磨损情况。1.2测试方法1.2.1由单根纤维分离(1)制作载玻片试样。对于防羽绒面料和毛巾,先拆纱。用哈氏切片器切取40μm的纱线片段移至载玻片上,滴上少量甘油,用镊子沿同一方向充分将其搅匀,使其分离成单根纤维,并向左右均匀展开,再盖上盖玻片。(2)计数各组分纤维根数。将制好的纤维计数载玻片放在纤维投影仪的载物台上,边观察识别纤维,边计数木棉与其他纤维的根数。计数的纤维总根数在1000根以上。1.2.2木棉纤维碎屑的形状和长度的测量分别用生物显微镜和电子显微镜观察纺织品经摩擦掉下的木棉纤维碎屑形态,在生物显微镜下逐一测量碎屑的长度。2试验结果的分析2.1木棉纤维在纱线上的分布由于木棉纤维表面光滑,容易分布在纱线表层。纱线加工成织物的过程中,织造摩擦力、染整烧毛等加工使纱线表面的木棉纤维容易发生脱落。为了解加工过程中织物中各成分比例的变化,选取木棉混纺纱线以及由其高密织造、并经过常规后整理工艺制成的漂白防羽绒面料,测试纤维的根数比,测试结果见表1。这里我们定义根数比为木棉纤维根数与其他纤维总根数的比值。从表1可以看出,与木棉混纺纱相比,防羽绒面料中经纬纱的木棉棉根数比由原纱线的1∶4.0分别变成了1∶5.6和1∶4.4,木棉纤维的比例明显降低了,说明在加工过程中木棉纤维损耗比较大。分析其原因可能是因为木棉纤维在纱线表面分布较多,在织造和后加工过程中纱线经历很多次摩擦,致使木棉纤维脱落的较多,木棉纤维在纱线中的分布情况尚需进一步研究。此外,对防羽绒面料而言,经纬纱线木棉棉根数比也存在着差异。经纱中木棉纤维比例明显较纬纱中木棉纤维比例低,这可能是因为织造过程中经纱经历的摩擦次数较多,磨损更为严重,所以木棉纤维损失也就更多。为了进一步研究木棉纤维在纱线中的分布情况,在显微镜下分别观察了纯棉纱和棉木棉混纺纱表面的毛羽情况,见图1。从图1中可以看出,纯棉纱线表面比较光滑、毛羽较少,而棉木棉混纺纱的表面毛羽很多。木棉混入后主要是分布在纱线表面以毛羽的形式存在。因此,磨损后的木棉混纺纱线中木棉纤维损耗较大得到了解释。2.2木棉纤维的破损形态木棉毛巾在使用过程中发现存在掉毛现象,为了研究掉毛原因导致的木棉纤维损耗情况以及磨损的木棉纤维破损情况,测试了未使用的木棉新毛巾和洗脸用6周后的木棉旧毛巾中木棉纤维的根数比。试验结果见表2。从表2中可以看出,未使用过的木棉毛巾和使用过一段时间之后的木棉毛巾中木棉纤维与其他纤维的根数比分别是1∶3.6和1∶6.2。两个数值的差值很大,使用过的木棉毛巾中木棉纤维的比例下降了很多,说明木棉毛巾在掉毛过程中木棉纤维脱落了,且在使用磨损过程中木棉成分脱落较棉更多。究其原因,也是因为柔软且表面光滑的木棉纤维主要分布在纱线表层,同时木棉纤维强力比较低,所以在使用过程中极易脱落,从而导致了掉毛后产品中木棉纤维含量的下降。为了进一步了解木棉纤维在使用过程中的破损形态,大量观察并记录了旧毛巾中木棉纤维的破损形态。破损木棉纤维的基本形态见图2。从图2中可以看出,纤维的断痕均沿横截面方向,由此可以推断木棉纤维是沿着横向的裂纹一节一节发生断裂。2.3木棉纤维碎屑形态从木棉纤维磨损形态来看,木棉纤维可能是一节一节断裂的,但尚不清楚断裂的最小单元尺寸,该尺寸反映木棉纤维细胞壁上的一些弱环分布,或构成木棉细胞壁的某一级结构单元的尺寸,需要进行定量分析。本文选取了使用6年之久的木棉被絮料中的木棉纤维碎屑为研究对象,测量了木棉纤维碎屑的长度,得到的木棉纤维碎屑的长度分布直方图见图3。从图3中可以看出,磨损掉下的木棉碎屑长度主要集中分布在185μm~465μm之间,其中分布在255μm~290μm之间的纤维根数最多,纤维碎屑长度小于185μm和大于465μm的木棉纤维相对较少。由此可以看出木棉纤维碎屑的长度分布比较集中,该研究为木棉细胞壁结构单元的尺寸研究提供了相关依据。图4是扫描电镜拍摄的木棉纤维碎屑形态。从图4(a)可以看到,原本光直的木棉纤维经长期使用反复受力后留下了很多折痕,折痕都是垂直于纤维轴向的,木棉纤维极有可能在折痕处发生断裂,磨下碎屑的长度应该是数个折痕间的长度,这说明木棉纤维细胞壁上存在约20μm间隔的横向弱环,与丝光处理后木棉纤维表面出现坑穴的尺寸相一致。图4(b)则进一步证明,木棉纤维是沿着横向弱环或折痕发生断裂,并且木棉纤维断口并不整齐,即断裂面不是一个平面,表明断裂应该是一个过程,每次细胞壁的一小部分发生断裂,直至细胞的两端全部分离。3木棉纤维单次应用及断裂(1)高密织造和染整加工过程中,木棉纤维会被磨损掉一部分,特别是作为经纱的木棉纱磨损量会略大。(2)木棉产品在使用中的磨损,也是木棉纤维磨损较棉纤维会略快。木棉纤维经历磨损变成一节一节的纤维碎屑,其长度主要集中分布在185μm~465μm之间,其中长度分布在255μm~290μm之间的纤维最多,断裂主要发生在垂直于纤维轴的横向,说明木棉细胞壁横向存在弱环。(3)经长期使用反复受力后,木棉纤维上留下了

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