含木棉纖維牛仔面料的開發(fā)與服用性能研究

陳玉波，梅 帆，余 剛，易長海

(1 陜西國際商貿(mào)學(xué)院，陜西咸陽712000;2 武漢紡織大學(xué)，湖北武漢430073)

木棉纖維是木本植物木棉樹的果實纖維，附著于木棉蒴果殼體內(nèi)壁，由內(nèi)壁細(xì)胞發(fā)育、生長而成［1－2］。其纖維與果實附著作用力小，因而一般不需專門的初加工設(shè)備，只需籮筐篩動，木棉種子便自行沉底，即可獲得木棉纖維。木棉纖維作為一種天然纖維素纖維，具有薄壁大中空的獨特結(jié)構(gòu)，具有一系列優(yōu)良特性如:光潔、抗菌、防蛀、防霉、輕柔、不易纏結(jié)、不透水、不導(dǎo)熱等［3－5］。本文采用純棉紗線作經(jīng)紗與木棉/棉混紡紗線交織，織制木棉/棉混紡牛仔面料，分析面料制作工藝關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行絲光加工，對其芯吸高度、透氣性、斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力、耐磨性等進(jìn)行測試，討論絲光對木棉/棉混紡牛仔面料物理機(jī)械性能的影響，并對面料進(jìn)行GB/T 18401－2010(B 類)服用安全性能測試評估，提出設(shè)計開發(fā)木棉混紡牛仔面料的關(guān)鍵技術(shù)與大規(guī)模生產(chǎn)可行性。

1 實驗

1.1 原料

經(jīng)紗:18.2 ×2tex 股線，佛山市致立紡織有限公司;緯紗:36.4tex 木棉/棉氣流紡紗線，木棉/棉=40/60，上海攀大實業(yè)有限公司。

1.2 面料制作

18.2×2tex 股線純棉經(jīng)紗送漿染廠整經(jīng)球經(jīng)染色、上漿、穿綜筘完成后，在畢加諾Gamma 織機(jī)上進(jìn)行經(jīng)緯紗交織完成織造。頭份6000 條，組織3/1 右斜紋，筘號9.05 齒/cm，穿入數(shù)選擇4 入，投緯25.5 梭/cm。

經(jīng)紗:絡(luò)筒→整經(jīng)→漿染→穿經(jīng)

緯紗:筒紗→織造→坯布檢驗→整理→成品檢驗→成包

1.3 木棉牛仔面料性能測試

1.3.1 織物結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.3.1.1 織物門幅

將尺寸穩(wěn)定后的織物平放在試驗臺上，用皮尺沿著織物幅度(與匹長垂直方向)量取幅寬，為三個不同部位的平均值，記錄織物幅寬(英寸)。

1.3.1.2 織物密度

用YB511B 型織物密度鏡測量經(jīng)緯向每英寸紗線條數(shù)。每組密度測量4 組數(shù)據(jù)，取算術(shù)平均值作為織物密度測定結(jié)果。

1.3.1.3 平方米克重

用圓盤取樣器剪取100cm2大小的試樣三塊，置于烘箱中105℃下烘干至恒重，放入干燥器中冷卻30min 后稱重，布重為三塊試樣的平均值，記錄織物平方米克重(g/m2)。

1.3.2 織物透濕氣性能測試

1.3.2.1 織物透氣率

按照GB/T 5453－1997 織物透氣性的測試方法，在YG(B)461E 型數(shù)字式織物透氣性能測試儀上測定織物20cm2透氣量，單位為mm/s。測試布面上10個不同部位，取平均值。

1.3.2.2 毛效測試

將試樣裁成5cm×30cm 大小樣布，測量布樣在30min 水上升的高度，并計算三次測量的平均值(測試值分為經(jīng)向與緯向)。

1.3.3 織物力學(xué)性能測試

1.3.3.1 織物撕破強(qiáng)力

按照GB/T 3917.1－2009 織物擺錘法撕破強(qiáng)力測試方法，將試樣在溫度為20℃、相對濕度為65%的恒溫恒濕室中調(diào)濕24h。分別按照樣板沿經(jīng)向和緯向剪取7.5cm ×10cm 的試樣，在Digital elemendorf tearing test(M008E，SDLATLAS)上測定牛仔面料的經(jīng)緯向撕破強(qiáng)力，取五個測試結(jié)果的平均值。

1.3.3.2 織物斷裂強(qiáng)力

按照GB/T 3923.1－2009 紡織品斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測試方法，將試樣在溫度為20℃、相對濕度為65%的恒溫恒濕室中調(diào)濕24h。將織物制作成5cm×30cm 的條樣，在微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)(CMT6503)上測定織物的斷裂強(qiáng)力，隔距為200mm，速度100mm/min，每組面料強(qiáng)力為5 塊試驗結(jié)果的平均值。

1.3.3.3 織物耐磨性試樣破損測試

按照GB/T 21196.2－2007 織物耐磨性的測定方法，將試樣在溫度為20℃、相對濕度為65%的恒溫恒濕室中調(diào)濕24h。剪取直徑為140mm 的圓形樣三塊試樣，在M235 型馬丁代爾耐磨試驗儀上，測定每一塊試樣發(fā)生破損時的總磨擦次數(shù)。

1.3.4 服用安全性能測試GB/T 18401－2010(B 類)

根據(jù)GB/T 5713－1997，測試成品面料耐水浸色牢度;根據(jù)GB/T 3922－1995，測試成品面料耐汗?jié)n色牢度;根據(jù)GB/T 3920－2008，測試成品面料耐磨擦色牢度;根據(jù)GB/T 7573－2009，測試成品面料pH 值;根據(jù)GB/T 2912.1－2009，測試成品面料甲醛含量;根據(jù)GB/T 17592－2002，測試成品面料禁用偶氮染料含量;根據(jù)GB/T 18401－2010 中6.7條，測試成品面料異味。

2 面料制作工藝關(guān)鍵技術(shù)

本研究設(shè)計開發(fā)出輕薄透氣、堅牢耐磨和良好的導(dǎo)濕排汗功能的木棉混紡牛仔面料，并將開發(fā)生產(chǎn)過程進(jìn)行研制小結(jié)。

2.1 織前工序

為了保證木棉混紡牛仔面料清晰的風(fēng)格，用于織制牛仔布的經(jīng)紗棉纖維成熟度要好，長度應(yīng)偏長，整齊度要好，以便棉紗條干好，本產(chǎn)品研制過程選擇股線作為經(jīng)紗，保證牛仔布面風(fēng)格。絡(luò)筒過程中要盡量減少上、下層和前、后排經(jīng)紗的張力差異，保證片紗張力均勻。漿染采用球經(jīng)繩狀染色，其色澤、色光透染程度均勻一致，色差少，質(zhì)量穩(wěn)定且由于染色、上漿分別進(jìn)行，不相互影響，利于棉紗線的上漿操作控制。其工藝流程為:

純棉紗線→預(yù)處理→球經(jīng)→潤濕處理(1 道)→濕水洗滌(1 ～2 道)→染色氧化(8 ～10 道)→溫水洗滌(2 ～3 道)→上柔軟劑(1 ～2 道)→上漿(烘干)→落紗卷繞于儲紗筒中。

2.2 織造工序

由于在織造過程中經(jīng)紗與停經(jīng)片、綜絲、鋼筘的磨擦頻繁，紗線在綜絲眼中位移較大，故要求停經(jīng)片、綜絲眼、鋼筘表面光滑，無毛刺，避免紗線刮毛。由于木棉纖維表面光滑，其纖維間抱合力不好，木棉混紡紗線適宜在濕度較高環(huán)境織造:溫度控制為25℃～30℃，相對濕度控制在85% ～90%。在保證開口清晰、織造能正常進(jìn)行的情況下，經(jīng)紗張力宜偏小掌握。

2.3 后整理

主要的后整理工藝流程:燒毛→退漿→絲光→拉斜(整緯)→預(yù)烘→橡毯預(yù)縮→呢毯烘燥→成品檢驗→成包。

下機(jī)坯布存放一段時間，釋放內(nèi)應(yīng)力，再進(jìn)行后整理，防止產(chǎn)生卷邊、折痕，打卷成卷筒存放。絲光燒堿濃度應(yīng)控制在170g/L 以下，以避免木棉/棉混紡牛仔面料強(qiáng)力損傷嚴(yán)重，影響其服用穿著性能。預(yù)縮整理后的面料應(yīng)減少在車輛上折疊存放時間，以防折疊痕。整緯拉斜5cm ～7cm，預(yù)縮15.0%。

3 測試結(jié)果討論

3.1 面料結(jié)構(gòu)參數(shù)與透氣性能

由下表1 的測試結(jié)果顯示織造完成木棉牛仔面料下機(jī)尺寸穩(wěn)定后布重為7.4oz/y2，織物密度為96 ×66 根/英寸。面料經(jīng)過絲光整理后布重為7.8oz/y2，比下機(jī)坯布略微重些，是由于絲光后織物門幅變窄，密度變大，織物有所回縮的緣故?？椢锿笟庑灾饕Q于織物中孔隙的大小和多少，由于絲光成品面料與坯布中紗線線密度與組成成份是相同的，那么影響木棉混紡牛仔面料透氣性能的就只受單位面積紗線條數(shù)的影響了。絲光成品中單位面積的紗線根數(shù)為104×68 根/英寸，每平方英寸絲光成品比坯布紗線條數(shù)多8 條，絲光成品中單位面積的紗線根數(shù)多，其透氣性為118mm/s，比坯布透氣率低10.6%。

表1 透氣性能Table 1 Permeability

3.2 面料毛細(xì)效應(yīng)

木棉混紡牛仔面料經(jīng)緯向的芯吸高度如表2 所示，并做柱狀圖如圖1 所示。

表2 毛細(xì)效應(yīng)Table 2 The capillary effect

圖1 織物的芯吸高度柱圖Fig.1 The wicking height of the fabric

由表2 數(shù)據(jù)分析顯示，芯吸時間、絲光整理與紗線成份對面料芯吸高度即潤濕性能影響較大，30min后面料的潤濕性能顯著增加。其中1#、5#芯吸高度較差，說明其潤濕性能不好。其原因是因為純棉經(jīng)紗染色、上漿后，在紗線表面形成了一層薄膜，將棉紗親水性基團(tuán)包覆起來，影響了其吸濕性能的發(fā)揮。其中6#絲光成品的經(jīng)向(純棉股線)芯吸高度為6.5cm，整理后棉紗親水性基團(tuán)得到釋放，其潤濕性能得到大大提高。絲光整理并沒有對木棉/棉混紡紗線的潤濕性能產(chǎn)生影響，7#、8#坯布與絲光成品的緯向(木棉/棉)混紡紗線芯吸高度均為4.5cm。產(chǎn)生這種不變化現(xiàn)象的原因分析如下:第一，整理前后緯紗的稀松程度由66 根/英寸增加到68 根/英寸變密，組織結(jié)構(gòu)變密會使?jié)櫇裥阅芙档?第二，另外絲光整理會清除木棉/棉紗線表面部分蠟質(zhì)等雜質(zhì)，增加混紡紗線的潤濕性能。可能正是由于同時存在這種復(fù)雜的正負(fù)兩向變化的影響因素，恰好沒有影響到面料的最終潤濕性能。

3.3 面料物理機(jī)械性能

通過實驗測得坯布與絲光成品牛仔面料的經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率和撕破強(qiáng)力，表3 為兩款牛仔面料斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率和撕破強(qiáng)力的數(shù)據(jù)結(jié)果。經(jīng)過絲光整理的成品面料，織物光澤、平整度提高，強(qiáng)力也有所變化。其經(jīng)向斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率均有不同程度增加，緯向斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率下降幅度較大。絲光后經(jīng)向斷裂強(qiáng)力上升到940N 比坯布經(jīng)向斷裂強(qiáng)力提高2.1%，是由于在絲光過程中，棉纖維在濃堿液中發(fā)生溶脹，結(jié)晶度下降的同時纖維的取向度提高，致使織物經(jīng)向斷裂強(qiáng)力不僅沒有下降反而有所提高。絲光后緯向(木棉/棉混紡紗)斷裂強(qiáng)力降低到325N，比坯布緯向斷裂強(qiáng)力下降31.8%。原因可能是因為燒堿絲光過程中，木棉纖維結(jié)晶度降低，取向度提高不明顯，伴生物減少，導(dǎo)致木棉混紡牛仔面料緯向斷裂強(qiáng)力大幅度降低。那么在產(chǎn)品后整理過程中，是否要對木棉混紡牛仔面料進(jìn)行絲光加工，具體的整理工藝有待后續(xù)進(jìn)一步探討研究。

表3 面料強(qiáng)力Table 3 The fabric strength

由表3 數(shù)據(jù)可知絲光成品的經(jīng)向撕破強(qiáng)力為23.4N，緯向撕破強(qiáng)力為15.5N，絲光后的面料緯向撕破強(qiáng)力提高26.0%。因為撕破強(qiáng)力斷裂機(jī)理的不同，織物經(jīng)過整理后，紗線排列更為緊密，在撕破過程中滑動小，撕裂三角區(qū)小，剪切應(yīng)力集中，同時承受附荷的紗線根數(shù)少，面料整理后織物經(jīng)向密度變密約8.5%，經(jīng)向撕裂強(qiáng)力略有減少。整理后緯向每英寸紗線根數(shù)增加2 根，織物緯向密度變密約2.9%，整理后木棉/棉混紡紗線表面更加光潔，撕破過程紗線磨擦降低，滑動更容易，面料緯向撕破強(qiáng)力反而增大。

3.4 面料耐磨擦性能

織物的耐磨次數(shù)如表4 所示，坯布與絲光成品分別測試三塊試樣，并記錄各面料兩根紗線斷裂時的耐磨次數(shù)。

表4 織物的耐磨次數(shù)Table 4 The number of fabric wear

分析表4 數(shù)據(jù)可知，絲光后整理過程對面料耐磨損性能的影響較大。絲光整理后磨破次數(shù)分別為14500、19000、21000，各磨破數(shù)據(jù)均小于坯布耐磨次數(shù)。絲光整理過程中紗線伴生物減少，表面更加光潔，纖維間抱合力減少，不利于織物的耐磨性，因此絲光整理后的成品面料耐磨性降低。

3.5 服用安全性能

經(jīng)過絲光整理，用來制作牛仔服裝的木棉/棉絲光牛仔面料的各項色牢度、安全性能測量結(jié)果如表5 數(shù)據(jù)所示。

表5 絲光成品服用安全性能Table 5 Mercerized fabric safety performance test

對比牛仔服裝FZ/T 81006－2007 的各項牛仔面料產(chǎn)品要求，本研制開發(fā)的木棉/棉混紡牛仔面料各項色牢度、甲醛含量、pH 值、異味以及可分解芳香胺染料均達(dá)到牛仔服裝服用安全性能B 類紡織品標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)論

4.1 生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)

(1)采用球經(jīng)繩狀染色，其色澤、色光透染程度均勻一致，色差少，質(zhì)量穩(wěn)定且由于染色、上漿分別進(jìn)行，不相互影響。

(2)由于木棉纖維表面光滑，其纖維間抱合力不好，木棉混紡紗線適宜在濕度較高環(huán)境織造:溫度控制為25℃～30℃，相對濕度控制在85% ～90%。

(3)絲光燒堿濃度應(yīng)控制在170g/L 以下，以避免木棉/棉混紡牛仔面料強(qiáng)力過度損傷，影響其服用穿著性能。

4.2 面料性能

(1)絲光整理后，面料結(jié)構(gòu)更為緊湊，透氣率降低，面料潤濕性能有所改善。

(2)經(jīng)向斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率增大，緯向斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率下降且其強(qiáng)力降幅高達(dá)31.8%。那么在產(chǎn)品后整理過程中，是否要對木棉混紡牛仔面料進(jìn)行絲光加工，具體的整理工藝有待后續(xù)進(jìn)一步探討研究。而經(jīng)向撕破強(qiáng)力略微降低，緯向撕破強(qiáng)力提高26.0%。

(3)絲光整理后紗線伴生物減少，表面更加光潔，纖維間抱合力減少，不利于織物的耐磨性，絲光整理后的成品面料的耐磨性是降低的。

(4)絲光成品面料GB/T 18401－2010(B 類)服用安全性能測試評估結(jié)果顯示，木棉/棉絲光成品面料達(dá)到FZ/T 81006－2007 的各項牛仔服裝服用安全性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。

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