長(zhǎng)絲織物水洗免燙技術(shù)研究
摘
要：通過(guò)毛滌長(zhǎng)絲復(fù)合包纏紗技術(shù)、電暈放電等離子體處理技術(shù)和聚酯熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維混入加工技術(shù)的研究，探討了毛滌長(zhǎng)短復(fù)合紗的包纏加工方法及產(chǎn)品性能，研究了電暈放電對(duì)毛纖維表面及結(jié)構(gòu)、紗線強(qiáng)力、織物彈性、防縮等性能的影響，通過(guò)熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維的研制和混紡，分析了織物機(jī)洗免燙性能的變化。提出了毛滌混紡水洗免燙的綜合工藝加工方法。
關(guān)鍵詞：滌綸長(zhǎng)絲；毛混紡織物；復(fù)合紗；電暈放電；粘結(jié)纖維;洗可穿
1 概述
毛纖維的鱗片結(jié)構(gòu)、正偏皮質(zhì)分布和二硫鍵的存在賦予毛織物手感細(xì)膩活絡(luò)、回彈性好、光澤柔和的特點(diǎn)，但毛纖維的縮絨性和力學(xué)性能同時(shí)也造成毛織物不可機(jī)洗、尺寸不穩(wěn)定、強(qiáng)度低等缺陷。采用傳統(tǒng)工藝路線加工的毛滌短纖混紡織物雖對(duì)此有所改善，但短纖混紡紗線條干均勻度差、可紡支數(shù)低、織物不夠整潔勻凈，易起毛起球，在較高含毛率下未能體現(xiàn)毛型感和舒適性，且抗皺保型性差，不能水洗，洗滌后需熨燙，因此難以滿足軍服面料的使用要求。
在美國(guó)、日本及西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家的長(zhǎng)絲仿毛產(chǎn)品已取得了令人矚目的進(jìn)展，我國(guó)近年在長(zhǎng)絲仿毛技術(shù)上也有重大突破。最新開(kāi)發(fā)的羊毛與滌綸長(zhǎng)絲復(fù)合的精紡面料更加體現(xiàn)了羊毛和滌綸的長(zhǎng)處，具有低成本高檔次的特點(diǎn)，同時(shí)技術(shù)含量高。通過(guò)特殊的紡紗技術(shù)，可使用毛量降低，產(chǎn)品毛型感強(qiáng)，服用性能好，穿著舒適，可用洗衣機(jī)洗滌，是毛滌織物的發(fā)展方向。
針對(duì)目前部隊(duì)毛料服裝存在的起毛起球嚴(yán)重、抗皺保形性差、干洗熨燙麻煩等問(wèn)題，在保持產(chǎn)品風(fēng)格、降低成本的基礎(chǔ)上，提高產(chǎn)品的抗皺保形性、抗起毛起球性能，賦予機(jī)可洗、洗可穿的性能，我們著重研究了羊毛與長(zhǎng)絲復(fù)合紡紗技術(shù)、電暈放電處理技術(shù)和復(fù)合纖維熱熔粘結(jié)技術(shù)。
2 毛滌長(zhǎng)短復(fù)合成紗技術(shù)的研究
采用羊毛短纖與特種變形滌綸長(zhǎng)絲復(fù)合制成復(fù)合紗，使長(zhǎng)絲在紗線中起到骨架、支撐和捆綁作用，而羊毛在紗線表面，使得織物毛型感強(qiáng)，同時(shí)具有良好的抗皺保型性，是水洗免燙的關(guān)鍵之一。
在復(fù)合紗中，紗線的力學(xué)性能是非常重要的一個(gè)指標(biāo)，這是因?yàn)榧喚€的初始模量直接影響著織物的折痕恢復(fù)性，而折痕恢復(fù)性能又對(duì)織物的抗皺免燙性有影響。常規(guī)包纏紗主要有兩種類型：一是毛單紗與滌綸長(zhǎng)絲的包纏，又有紗包絲和絲包紗之分；二是毛粗紗與滌綸長(zhǎng)絲的包纏，又有絲包須條、交纏復(fù)合、二重包纏之分。
從中可以看出，在零超喂下，斷裂強(qiáng)力和伸長(zhǎng)的排列次序?yàn)椋好珳於汤w混紡紗、毛滌長(zhǎng)絲并捻紗、毛滌長(zhǎng)絲包芯紗、毛滌二重包纏復(fù)合紗、毛滌交纏復(fù)合紗、毛滌交纏紗，但隨著超喂的增加，交纏復(fù)合紗和二重包纏復(fù)合紗的性能有了明顯改善，并優(yōu)于并捻紗。
表1 紗線基本參數(shù)表 表2 各種紗線物理指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù) 我們?cè)诖嘶A(chǔ)上研制了毛滌交纏復(fù)合設(shè)備，吸收了平行紡紗、賽絡(luò)紡、包芯紗、差捻紗等方法的優(yōu)點(diǎn)，并采用了靜電開(kāi)纖等先進(jìn)手段。毛條在特制的紡紗設(shè)備上牽伸并直接包覆鑲嵌于蓬松的滌絲骨架上，并在同一機(jī)臺(tái)上用另一根細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲包纏捆扎毛纖維及其滌綸骨架，使所制成的毛滌復(fù)合紗具有毛纖維表面覆蓋率高、強(qiáng)度高、保型性好、條干均勻、毛羽少、不起毛起球等優(yōu)點(diǎn)。從成紗工藝來(lái)看，先是包纏成紗后加捻補(bǔ)充成紗。從圖2、3的毛滌復(fù)合紗的電鏡照片中，可以清楚地看出紗線的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
表4是各種毛滌長(zhǎng)絲復(fù)合紗織物的物理性能測(cè)試表，從中可以看出，織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率，以包纏復(fù)合紗最佳；織物的折痕恢復(fù)性能（急彈和緩彈）都以毛滌包纏復(fù)合紗為好，說(shuō)明此類織物具有良好的保形性；織物抗起毛起球性能也是如此；從縮水率上看，復(fù)合包纏紗織物的最小。這些都說(shuō)明毛滌長(zhǎng)短復(fù)合包纏紗織物能夠滿足水洗免燙的要求。
3 電暈放電等離子體處理技術(shù)的研究
紡織工業(yè)上應(yīng)用較多的等離子體主要有電暈放電和輝光放電，它們都屬于低溫等離子體。由于電暈放電可在空氣中常壓下進(jìn)行操作，設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單一些，所以電暈放電在聚合物表面改性方面的應(yīng)用越來(lái)越廣。
電暈放電所產(chǎn)生的光輻射、中性分子流和離子流中的絕大多數(shù)粒子能量均高于聚合物的結(jié)合能，這樣作用于聚合物表面會(huì)引起內(nèi)部各種化學(xué)鍵發(fā)生斷裂或重新結(jié)合，表現(xiàn)在大分子的降解、材料表面和外來(lái)氣體、單體發(fā)生反應(yīng)。
表3 各種毛滌長(zhǎng)絲復(fù)合紗織物的物理性能測(cè)試結(jié)果 由于羊毛纖維表面排列著一層結(jié)構(gòu)緊密、定向的鱗片層，使得羊毛具有與其他纖維不同的性能，如定向摩擦效應(yīng)、耐腐蝕性、表面疏水性等，并影響紡織染整加工及使用，如羊毛的防縮性、染色性等。
羊毛經(jīng)過(guò)電暈放電處理后，從纖維表面來(lái)講，導(dǎo)致了羊毛鱗片層的形態(tài)改變。圖4是各種羊毛的掃描電子顯微鏡照片。從圖中可以看出，未經(jīng)電暈放電處理的
羊毛纖維表面鱗片完整光滑，排列緊密。而我們適當(dāng)條件電暈放電一次處理后的羊毛纖維鱗片尖端已被破壞、鈍化；經(jīng)過(guò)兩次處理后，則發(fā)現(xiàn)羊毛鱗片幾乎完全脫落，表面變得凹凸不平。
鱗片層的去除有利于羊毛織物的氈縮性的降低，降低了定向摩擦效應(yīng)。表5是電暈處理前后的羊毛纖維表面摩擦系數(shù)的變化，從表中可以看出，經(jīng)電暈處理后雖然正逆摩擦系數(shù)均有提高，但（μ2-μ1）/μ1即定向摩擦效應(yīng)（DFE）卻降低了，這表明盡管表面粗糙程度提高，但大大降低了因鱗片層造成的定向摩擦效應(yīng)，從而可以改善毛織物的防氈縮性，這一點(diǎn)可從表5得到證實(shí)。從表5可以看出，對(duì)于純毛凡立丁織物，電暈處理后其縮水率有較大的下降，而對(duì)于毛滌織物由于羊毛含量不是很高，縮水率變化不很明顯，但仍有一定效果。
表4
電暈放電處理前后羊毛織物表面摩擦系數(shù)的變化 表5 電暈放電處理前后織物縮水率的變化;
通過(guò)X-光電子能譜（XPS）分析可以發(fā)現(xiàn)電暈放電后纖維表面元素含量變化，從表7可以看出，主要是氧含量有很大的提高，O1S/C1S的比例由原來(lái)的15%增加到28.9%。主要是電暈放電后羊毛表面結(jié)合了空氣中的氧從而發(fā)生氧化而致，一方面增加了纖維表面的極性，提高了羊毛對(duì)酸性染料的吸附，可以提高得色量；另一方面，部分二硫鍵的斷裂氧化，大大降低了羊毛鱗片胱氨酸二硫鍵的密度，染色時(shí)可以降低染料的滲透阻力，有利于染料的擴(kuò)散，提高了上染速率。經(jīng)適當(dāng)電暈處理前后毛織物用中性染料染色的上染速率曲線,我們發(fā)現(xiàn)，一定條件下處理的毛滌織物，在6g/l的中性染料浴中上染的深度與未處理織物在8g/l染浴染色深度相同
表6
電暈放電處理后純毛織物表面化學(xué)元素變化 我們通過(guò)對(duì)堿溶度、吸酸值、回潮率及染色飽和值變化的研究發(fā)現(xiàn)，電暈放電處理只是改變了羊毛纖維表面很淺的鱗片層，表層的部分二硫鍵發(fā)生氧化斷裂，增加了羊毛纖維的粗糙度，提高了毛纖維的抱合力，對(duì)羊毛內(nèi)在的本質(zhì)特性沒(méi)有改變，所以電暈放電處理后羊毛的強(qiáng)力不會(huì)下降，反而略有增加；起毛起球性能提高；織物的彈性卻略有下降，不很明顯，由于羊毛彈性好與二硫鍵的交聯(lián)有關(guān)。這些可以從表7中看出。
表7 電暈放電對(duì)織物的物理性能影響 總之，利用電暈放電的等離子體處理可以改善羊毛纖維表面的鱗片結(jié)構(gòu)，使鱗片鈍化或尖端脫落，減少定向摩擦效應(yīng)，從而改善純毛和毛滌織物的氈縮性，有利于水洗免燙；同時(shí)電暈放電處理可以改善羊毛的染色性能，提高染色速率。電暈放電處理由于增強(qiáng)了羊毛纖維表面的粗糙度，提高了抱合性，能提高羊毛的紗線強(qiáng)力，但會(huì)使彈性恢復(fù)性能略有下降。
4 熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維在毛滌織物中應(yīng)用研究
熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維最先應(yīng)用于非織造布，由于具有與其他纖維穩(wěn)固粘結(jié)的能力，因此近年來(lái)逐步應(yīng)用于織物粘合中。均一組分和雙組分熱熔纖維均可用于粘結(jié)，但均一組分熱熔纖維在用于毛滌織物時(shí)容易造成板結(jié)，影響手感。雙組分復(fù)合纖維中，熔點(diǎn)低的組分作為粘結(jié)部分，熔點(diǎn)高的組分作為載體部分，這樣可應(yīng)用于毛滌混紡織物中。
4.1 熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES的性能
由于常規(guī)ES纖維或PET/PE纖維的染色性能較差，所以我們研制了PET/COPET復(fù)合纖維，即低熔點(diǎn)聚醚共聚酯與聚酯復(fù)合紡絲制得的熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES。從CPES熱熔粘結(jié)纖維的熱分析曲線，從中可以知道，CPES的皮層熔點(diǎn)很低，只有127℃，芯層熔點(diǎn)為220℃。在熱定型時(shí)應(yīng)注意此點(diǎn)。
通過(guò)顯微鏡觀察可以發(fā)現(xiàn)，將CPES進(jìn)行干熱處理，處理?xiàng)l件低于135℃、40s時(shí)，纖維不會(huì)熔融，與未處理的一樣；135℃、40s處理后，纖維皮層開(kāi)始熔化；在140℃處理60s時(shí)，纖維皮層完全熔化，并開(kāi)始流動(dòng)。濕態(tài)處理時(shí)，低于135℃時(shí)，纖維不會(huì)熔化；135℃處理時(shí)，皮層開(kāi)始熔化，140℃處理時(shí)，皮層完全熔化，橫截面無(wú)法分辯每根纖維的皮層，而縱向皮層產(chǎn)生流動(dòng)。
由于CPES纖維引入了醚鍵，改變了原來(lái)PET的化學(xué)結(jié)構(gòu)及超分子結(jié)構(gòu)和PET的結(jié)構(gòu)規(guī)整性，使無(wú)定型區(qū)域增大并疏松，從而降低了染色溫度，提高了纖維的上染率，用分散染料常壓即可染深色。
4.2 熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES在毛滌織物中的應(yīng)用
將CPES短纖與羊毛混紡成紗，再與原液染色滌綸特種變形長(zhǎng)絲進(jìn)行交纏復(fù)合加工成復(fù)合紗，制成含CPES的毛滌嗶嘰織物A，其組成毛/CPES/滌為42.5：7.5：50。另制成一種不含CPES的毛滌長(zhǎng)絲嗶嘰B，規(guī)格與嗶嘰A相同，其組成毛/滌為50：50。
以織物的褶裥保持性、折痕恢復(fù)性和起毛起球性來(lái)評(píng)價(jià)兩種毛滌織物的機(jī)可性服用性能。
織物經(jīng)過(guò)熱定型、壓燙后，已形成褶裥，按GB8629-88所規(guī)定的方法進(jìn)行褶裥保持性試驗(yàn)。經(jīng)評(píng)價(jià)可以認(rèn)織物A的褶裥保持性好，織物B則一般。這可以通過(guò)纖維之間的微觀形態(tài)變化來(lái)解釋。圖8-1是織物A未經(jīng)處理的電鏡照片，可以看出纖維之間未有粘結(jié)現(xiàn)象；圖8-2是織物A經(jīng)壓燙后的電鏡照片，可以明顯看出CPES纖維表層已經(jīng)熔融，并與相接觸的纖維發(fā)生了粘結(jié)。對(duì)于織物A而言，在壓燙褶裥時(shí)，除了滌綸、CPES纖維芯層的定型和羊毛在外力作用下彎曲定型外，CPES皮層的熔融也對(duì)褶裥起關(guān)鍵的作用。由于CPES皮層的熔融流動(dòng)和粘結(jié)，使得粘結(jié)纖維與周圍的滌綸、羊毛纖維膠合在一起，而自由移動(dòng)受阻，形成了牢固的褶裥。這樣即使在洗滌時(shí)，盡管羊毛在潤(rùn)濕時(shí)溶脹有降低彎曲和褶裥保形性的趨勢(shì)，但粘結(jié)點(diǎn)的限制使其無(wú)法恢復(fù)，從而具有良好的褶裥保形性?？椢顱正是沒(méi)有這種粘結(jié)點(diǎn)的存在，所以褶裥保形性在洗滌后明顯降低。
表8是兩種織物的干濕彈性恢復(fù)性能測(cè)試結(jié)果。從中可以看出，織物A和B在經(jīng)過(guò)染色、定型和壓燙后干、濕折痕恢復(fù)性能差異很小。這與采用的毛滌綸長(zhǎng)絲包纏復(fù)合中長(zhǎng)絲的彈性較好有關(guān)。兩種織物都存在干態(tài)彈性比濕態(tài)好，這與羊毛與水之間的化學(xué)結(jié)合有關(guān)。
表8 織物干濕折痕恢復(fù)性能試驗(yàn)結(jié)果 總之，將聚醚酯共聚和聚酯兩組分熱熔粘結(jié)復(fù)合纖維CPES應(yīng)用于毛滌混紡織物，不僅可以正常染色，還能提高織物的水洗免燙性能，改善起毛起球性能。
5 結(jié)束語(yǔ)
毛滌織物水洗免燙性能是軍服的基本需求，也是職業(yè)服裝追求休閑化的需要。要實(shí)現(xiàn)此目的，除了常規(guī)性能外，要求毛滌織物具有良好的彈性和折痕恢復(fù)性能、防氈縮性、防起毛起球性能、褶裥保持性能等。
采用毛滌長(zhǎng)絲交纏復(fù)合紗制成的毛滌織物，由于滌綸長(zhǎng)絲作芯層，毛纖維較多的覆蓋紗線表面，這樣可用較少的羊毛達(dá)到含毛高織物的效果。同時(shí)，織物彈性恢復(fù)性能較好，強(qiáng)力較高，具有一定的耐洗免燙性能。
經(jīng)過(guò)電暈等離子體處理的毛滌織物，由于羊毛表面的鱗片鈍化或破壞，使得織物的紗線抱合力增加，強(qiáng)力提高，染色性改善，防氈縮性增強(qiáng)，縮水率降低，抗起毛起球性能提高。
滌綸熱熔粘結(jié)纖維的混入，可以改善毛滌織物的抗起毛起球性能，提高水洗免燙性能和褶裥保持性能。
這些技術(shù)可單獨(dú)使用，也可適當(dāng)結(jié)合使用。利用毛滌長(zhǎng)絲復(fù)合紗來(lái)提高織物的強(qiáng)力、彈性，通過(guò)電暈等離子體處理來(lái)改善水洗防氈縮性和抗起毛起球性能，結(jié)合熱熔粘結(jié)纖維的混入技術(shù)來(lái)增強(qiáng)褶裥保持性能和水洗免燙性能。(郝新敏
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