原液著色黏膠纖維的拉伸性能研究

陳莉娜，孔繁榮，許瑞超

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007)

原液著色黏膠纖維的拉伸性能研究

陳莉娜，孔繁榮，許瑞超

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007)

對(duì)原液著色黏膠纖維的生產(chǎn)方法進(jìn)行了探討，選擇紅黃藍(lán)三原色原液著色黏膠纖維和普通白色黏膠在XD-1振動(dòng)式細(xì)度儀和XQ-2型纖維強(qiáng)伸度儀上聯(lián)機(jī)進(jìn)行纖維拉伸性能的測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原液著色黏膠纖維的線密度變異系數(shù)大，纖度不均較普通黏膠纖維大；原液著色黏膠纖維的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度和比功均比普通黏膠纖維有所下降，但拉伸性能和普通黏膠纖維接近，可滿足紡織生產(chǎn)加工的一般要求.

原液著色黏膠；線密度；拉伸性能

原液著色是指在聚合加工過程中或過程后，在紡絲前加入著色劑制得有色纖維的生產(chǎn)方法.該技術(shù)起始于1936年英國的卜內(nèi)門公司，經(jīng)過九十多年的發(fā)展，原液著色技術(shù)在歐美和日本已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于合成纖維.中國從20世紀(jì)七十年代初開始對(duì)黏膠纖維進(jìn)行原液著色，與傳統(tǒng)的纖維染色方法相比，原液著色技術(shù)解決了染料染色中日曬牢度和水洗牢度差、色澤不勻等弊病.更重要的是，該技術(shù)省略了下游產(chǎn)品的染色環(huán)節(jié)，極大地降低了纖維素色絲的生產(chǎn)成本，減少了水和能源的消耗，不存在印染過程帶來的環(huán)境污染問題，并有效解決了印染廠的污水問題，在環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格的今天更具有現(xiàn)實(shí)的使用價(jià)值，發(fā)展前景良好.

紡織纖維在紡織品加工和使用過程中，會(huì)不斷受到各種外力的作用而導(dǎo)致變形甚至遭到破壞，纖維的強(qiáng)度也是纖維制品的其他物理性能得以充分發(fā)揮的必要基礎(chǔ)，故纖維的力學(xué)性質(zhì)是其最主要的性質(zhì)，而其中纖維的強(qiáng)伸性質(zhì)是衡量其力學(xué)性能的重要指標(biāo)，研究纖維的強(qiáng)伸性能至關(guān)重要.

1 原液著色黏膠的生產(chǎn)方法

原液著色黏膠的生產(chǎn)制備方法是將顏料和紡絲溶劑、表面活性劑或少量紡絲原液一起在砂磨機(jī)中研磨成色漿(著色劑)，然后按一定的比例和紡絲原液均勻混合，制成有色原液，過濾后經(jīng)過紡絲而制成[1]，其生產(chǎn)工藝流程見圖1.由于色漿中的微小顆粒在纖維內(nèi)部呈現(xiàn)直接而均勻的分布，所以原液著色黏膠織制成的面料與普通的染色絲織成的面料相比，具有色牢度高、耐皂洗、耐日曬、不怕汗?jié)n、色澤鮮艷、色譜齊全、手感柔軟等優(yōu)點(diǎn)[2].

圖1 原液著色黏膠生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Production process of the liquid coloring viscose

2 實(shí)驗(yàn)

2.1材料

新鄉(xiāng)白鷺化纖集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的名義線密度為1.67 dtex、長度為38 mm的紅黃藍(lán)3種原液著色黏膠纖維和同規(guī)格的普通白色黏膠纖維.

2.2儀器

XD-1振動(dòng)式細(xì)度儀，XQ-2型纖維強(qiáng)伸度儀.

2.3測試方法和過程

用XD-1振動(dòng)式細(xì)度儀和XQ-2型纖維強(qiáng)伸度儀聯(lián)機(jī)逐根測試?yán)w維的細(xì)度和強(qiáng)伸性能，每種顏色的纖維隨機(jī)取樣20根.在測試過程中，預(yù)加張力選擇0.25 cN，纖維拉伸時(shí)夾持器的定長距離選擇20 mm，測定伸長負(fù)荷時(shí)，伸長率值設(shè)定為10%，實(shí)驗(yàn)條件均為標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài).

3 結(jié)果與分析

3種原液著色黏膠纖維和同規(guī)格的普通白色黏膠纖維的測試結(jié)果數(shù)據(jù)如表1所示.

表1 4種纖維的測試結(jié)果Tab.1 Test results of four kinds of fibers

圖2 紅色黏膠纖維的強(qiáng)伸性能Fig.2 Tensile properties of the red liquid coloring viscose fiber

表1的數(shù)據(jù)結(jié)合圖2、圖3和圖4的曲線可以看出，3種有色黏膠纖維的細(xì)度偏差較普通黏膠大，線密度值的變異系數(shù)也較大.在原液著色紡絲過程中加入顏料色漿，顏料色漿會(huì)減緩纖維的成形成纖速度，紡絲速度低，紡絲液細(xì)流在噴絲孔就容易形成粘連造成纖維細(xì)度變化較大；加入的顆粒狀顏料對(duì)噴絲孔還會(huì)造成一定程度的堵塞，從而使紡制的有色黏膠纖維的線密度差異變大.

圖3 黃色黏膠纖維的強(qiáng)伸性能Fig.3 Tensile properties of the yellow liquid coloring viscose fiber

圖4 藍(lán)色黏膠纖維的強(qiáng)伸性能Fig.4 Tensile properties of the blue liquid coloring viscose fiber

紅黃藍(lán)3種有色黏膠的斷裂強(qiáng)力平均值分別為4.98 cN，4.32 cN和4.95 cN，均比普通白色黏膠的斷裂強(qiáng)力平均值小；紅黃藍(lán)3種有色黏膠的斷裂伸長率分別為15.15%，17.65%和17.84%，均小于普通黏膠纖維的斷裂伸長率，而斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的變異系數(shù)卻比普通黏膠大，尤其是紅色纖維.這是因?yàn)樵谠褐徑z過程中加入顏料色漿后，顏料以微小顆粒狀均勻分散在紡絲原液中，對(duì)纖維漿液的連續(xù)性和純凈度有一定影響，色漿的顆粒越大，在纖維中的濃度越高，對(duì)纖維的影響程度也越大，從而造成纖維的強(qiáng)力和延伸性下降.3種有色黏膠中，黃色纖維的色深度最高，色漿在纖維中的含量比較高，造成纖維的平均強(qiáng)力偏小.

紡絲速度會(huì)影響纖維的結(jié)構(gòu)，在一定范圍內(nèi)，隨著紡絲速度的增加，纖維的大分子取向和結(jié)晶會(huì)提高，而原液著色黏膠的紡絲速度沒有那么高，使得在后加工中牽伸倍數(shù)相同的情況下制成的黏膠強(qiáng)伸性能下降，再加上在紡絲原液中加入顏料色漿后，色漿粒子在纖維中呈現(xiàn)不同的分布狀態(tài)，也造成了纖維強(qiáng)伸性的下降以及強(qiáng)伸不勻的增加，這一點(diǎn)和線密度及線密度不勻是一致的.

斷裂比功表示材料抵抗外力破壞所具有的能量[3]，值越大說明承受沖擊破壞的能力越強(qiáng).由表1可知，紅黃藍(lán)3種黏膠的斷裂比功分別為0.25 cN/dtex，0.27 cN/dtex和0.25 cN/dtex，而普通黏膠的斷裂比功為0.33 cN/dtex，說明著色之后黏膠纖維的韌性稍差，抵抗外力破壞的能力較低.

初始模量是在小變形條件下，纖維承受外力作用時(shí)抵抗變性的能力[4]，值越大說明纖維的剛性越大.紅黃藍(lán)3種黏膠的初始模量分別為46.52 cN/dtex，44.41 cN/dtex和43.30 cN/dtex，普通黏膠的初始模量為43.19 cN/dtex.可以看出，著色黏膠的初始模量稍大于普通黏膠，說明著色之后的黏膠纖維的剛性比普通黏膠稍有增加，柔性變差，在小作用力下不容易發(fā)生變形，在一定程度上也會(huì)降低纖維的伸長能力.

綜上可知，原液著色黏膠纖維在拉伸性能上雖然比普通黏膠差一些，但其數(shù)值顯示并不影響紡織品的可加工性和生產(chǎn)的可行性.因其性能的不勻率較高，所以在后面的紡紗和織造過程中，需采取一定的措施消除或者降低各種不勻帶來的危害.另外，在原液紡絲的過程中也可對(duì)顏料顆粒進(jìn)行進(jìn)一步粉碎和細(xì)化，以生產(chǎn)出高品質(zhì)的有色纖維.

4 結(jié)論

(1)原液著色黏膠纖維的線密度變異系數(shù)大，纖度不均較普通黏膠纖維高.

(2)原液著色黏膠纖維的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度和比功均比普通黏膠纖維有所下降.

(3)原液著色黏膠纖維的拉伸性能和普通黏膠纖維接近，可滿足紡織生產(chǎn)加工的一般要求.

[1] 吳益民,馬正升.NaSCN一步法原液著色腈綸的開發(fā)[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2010,39(4):2-4.

[2] 付少海,張凱,孫貴生,等.纖維素纖維原液著色技術(shù)的研究進(jìn)展[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2010(5):73-75.

[3] 于偉東，儲(chǔ)才元，紡織物理[M].上海：東華大學(xué)出版社，2002：73-76.

[4] 朱進(jìn)忠，蘇玉恒. 玻璃纖維紗線力學(xué)性質(zhì)損傷的測試分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011(1):11-14.

Researchonthetensilepropertiesoftheliquidcoloringviscosefiber

CHEN Li-na, KONG Fan-rong, XU Rui-chao

(CollegeofTextileEngineering,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou450007,China)

Through discussing the liquid coloring viscose fiber production methods, the red, yellow, and blue three kinds of liquid coloring viscose fibers and regular white viscose fibers are selected, and the tensile properties of the fibers are tested on the XD-1 type of vibrating fiber fineness tester and XQ-2 type of fiber tensile tester. The results showed that liquid colored viscose fibers have a larger linear density variation coefficient and the deviation coefficient of elongation are bigger than that of ordinary viscose fibers; and the breaking strength and elongation, tenacity and breaking work of the liquid coloring viscose fibers decline over normal viscose fibers, but the overall tensile properties of the liquid coloring viscose fiber is close to the regular viscose fiber which can meet the general requirements of textile production and processing.

liquid coloring viscose; linear density; tensile properties

2013-10-25

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)研究項(xiàng)目(13A540878 )；鄭州市2013年度科技發(fā)展計(jì)劃(131PPTGG414-3)

陳莉娜(1982-)，女，河南漯河人，講師，主要從事針織產(chǎn)品開發(fā)及性能方面的研究.

TS111

A

1674-330X(2014)01-0019-03