羊毛針織物起球行為及平臺區(qū)形態(tài)

孔 雪， 于偉東

(東華大學 紡織學院， 上海 201620)

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羊毛針織物起球行為及平臺區(qū)形態(tài)

孔 雪， 于偉東

(東華大學 紡織學院， 上海 201620)

為獲得羊毛針織物起球的總體行為特征，采用改型馬丁代爾耐磨儀實測了純毛單面緯平針織物上的毛球數(shù)和脫落毛球數(shù)，并以二者的簡單加和獲得了織物實際起球數(shù)。實驗結(jié)果表明：當摩擦次數(shù)大于等于13 000時，因新生毛球的近似線性增多和脫落毛球的基本等速減少，織物上毛球數(shù)曲線開始趨于穩(wěn)定而呈平臺區(qū)；脫落毛球數(shù)曲線為兩端被拉平的S形光滑曲線；實際起球數(shù)單調(diào)增加，但有明顯的飽和點。平臺區(qū)中織物上毛球數(shù)和毛球形態(tài)基本不變，毛球體積先下降后有所增加，毛球質(zhì)量和密度單調(diào)增加。平臺區(qū)是最為穩(wěn)定的測評區(qū)。

毛針織物； 起球； 毛球數(shù)； 毛球脫落； 平臺區(qū)； 毛球形態(tài)

起毛起球的外觀疵點在羊毛織物出現(xiàn)時就已存在，而且隨著合成纖維的出現(xiàn)及廣泛應用，織物起毛起球的問題更為人們所關(guān)注[1-2]，由此產(chǎn)生了多種評價指標與測量方法[3-4]、因素分析[5]和理論模型[6-8]。其中最有代表的是Hearl教授[9-10]的模型與因素的表達，但遺憾的是未能提供足夠和完整的數(shù)據(jù)驗證及檢驗其理論的準確性。

起球(pilling)或者“起毛起球”(fuzzing and pilling)并非纖維材料的必然現(xiàn)象，如棉織物起毛但不起球；麻織物可有毛羽但根本不起球；絲織物可鉤絲起圈，但幾乎無起球；雖然毛織物又起毛又起球，但同類的頭發(fā)、毛皮、地毯、豎絨和密集的毛叢(羊毛毛被)卻不起球。由此現(xiàn)象導致了近年來對羊毛織物起球問題的較多相關(guān)研究，如起毛起球與羊毛纖維的卷曲[11]和表面摩擦性質(zhì)[12]直接相關(guān)；起球與纖維間的糾纏概率[13]和織物對纖維的握持作用[14]相關(guān)。

故本文選擇100%羊毛單面緯平針織物，從織物起球的宏觀表現(xiàn)入手，即毛織物摩擦后表面毛球數(shù)與實時脫落毛球數(shù)特征，探討全羊毛針織物的起球行為，并進一步完善起毛起球的機制。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

試樣選用100%羊毛針織物，其起毛起球的等級適中，約為3級，以避免織物受摩擦起毛起球程度過于嚴重或過輕。試樣參數(shù)見表1。

表1 試樣基本參數(shù)

1.2 實驗方法

1.2.1 全毛針織物的起球行為測試

實驗儀器選用YG401E改型馬丁代爾耐磨儀，參照GB/T 4802.2—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第二部分：改型馬丁代爾法》進行摩擦實驗?？椢锏目偰Σ链螖?shù)為20 000，每隔200次，點數(shù)織物上殘留的毛球數(shù)NF和實時脫落的毛球數(shù)NL，二者的簡單加和得到總的起球數(shù)NR，共做5次實驗，求出均值，以此獲得織物起球行為曲線。1.2.2 起球平臺區(qū)形態(tài)測量

取平臺區(qū)中摩擦次數(shù)n為13 000～13 550，間隔為50，得出織物上毛球的數(shù)量、體積、質(zhì)量與密度的變化，以探索平臺區(qū)產(chǎn)生的原因及毛球的動態(tài)變化。

1)毛球數(shù)。點數(shù)面積為2 cm×2 cm織物上的毛球數(shù)，得到平臺區(qū)毛球數(shù)的變化；使用數(shù)碼相機拍照，將拍攝的照片采用Photoshop軟件進行處理，以便更清晰地看到平臺區(qū)毛球的位置變化和形態(tài)。

2 結(jié)果與討論

2.1 全毛針織物的起球行為

織物受到外力作用而起毛起球，圖1示出全毛針織物的起毛起球行為曲線。

圖1 毛球數(shù)隨摩擦次數(shù)的變化曲線Fig.1 Pill numbers versus abrasion rubs curves

2.1.1 織物上毛球數(shù)曲線

從圖1可看出，織物上毛球數(shù)NF隨著摩擦次數(shù)n的增大先增多達到極值a點便開始下降，從b點開始逐漸趨于平穩(wěn)，平穩(wěn)區(qū)域為平臺區(qū)。由本實驗結(jié)果可知：0

在摩擦初期，由于織物本身存在的毛羽和易變?yōu)槊鸬睦w維頭端較多，在受外力作用時，纖維頭端=易露出織物表面形成的毛羽和已有毛羽糾纏形成毛球，毛球數(shù)增加迅速。隨著摩擦的進行，一方面新生毛羽不斷產(chǎn)生，但會出現(xiàn)飽和態(tài)勢；另一方面，在脫落毛球數(shù)曲線(脫落的毛球數(shù)NL)與峰值線ln=3 400的交匯處偏前，產(chǎn)生的毛球和握持不良的毛羽將開始出現(xiàn)脫落，尤其是毛球的脫落。二者共同的作用使得織物產(chǎn)生的毛球數(shù)繼續(xù)增多達到極值a點。而在a點之前，隨著摩擦次數(shù)的增多，既有新毛球的相繼產(chǎn)生，又有原毛球的發(fā)展壯大，但無毛球脫落。

摩擦次數(shù)n為3 400～13 000時，由于毛球不斷脫落，織物上毛球數(shù)NF逐漸下降。b點(平臺區(qū)起始線ln=13 000與織物上毛球數(shù)曲線的交點)之后，織物上毛球體積和緊密度達到一定程度，固定纖維數(shù)增多，毛球附著力大，這一點可從后面毛球變大、變緊得到證實。雖摩擦時受到的外力有所增大，但毛球還不至于脫落，即NF不發(fā)生明顯變化。

而織物上毛球數(shù)曲線F上伴有小幅度抖動，尤其是a點之后，這是由于織物摩擦表面毛羽數(shù)與長度的微小變化引起的：在外力作用下，新產(chǎn)生的小毛球較松散，易解聚成為新的毛羽，這樣毛球數(shù)略微減少，毛羽量增加；反之織物表面毛羽量和長度的增加又致使形成新的松散小毛球，毛球數(shù)又有小幅度增加。

2.1.2 脫落毛球數(shù)曲線

脫落的毛球數(shù)曲線大致為兩端被拉平的S形光滑曲線，即脫落的毛球數(shù)NL隨著摩擦次數(shù)n的增多先不變、后增大，最后緩慢增加。在0

2.1.3 實際起球數(shù)曲線

實際起球數(shù)NR為織物上毛球數(shù)NF與脫落的毛球數(shù)NL的簡單加和，即NR=NF+NL。在n≤3 400時，毛球基本不脫落，或僅僅是開始。實際起球數(shù)NR曲線與織物上毛球數(shù)曲線基本重合；在n>3 400時，NR不僅一直增加，而且出現(xiàn)明顯的飽和值，即曲線實際起球數(shù)與峰值線ln=3 400的交點處。這說明織物真實起球曲線類似于屈服特征的曲線。至于發(fā)生屈服點的機制尚不明確，有待進一步研究和討論。

由脫落的毛球數(shù)曲線的S形行為特征得知，其與實際起球數(shù)曲線在n≥13 000時的線性互補特征是造成n≥13 000時織物上毛球數(shù)曲線為平臺區(qū)的本質(zhì)原因，即脫落毛球數(shù)和新生毛球數(shù)達到平衡一致，織物表面毛球數(shù)NF為常數(shù)。這從測量角度上說，最為特征的值是NFmax，最為穩(wěn)定準確和實用的測量值應該是NF(n≥13 000)。因為前者是織物上表觀毛球最大存在值，不同織物獲得NFmax的摩擦次數(shù)n是不同的；后者是實用中的NF(n≥13 000)穩(wěn)定值，若測量時間允許或在實用加工中應用，將是很理想的表征點和后處理條件。

2.2 起球的平臺區(qū)發(fā)展

平臺區(qū)是指織物上毛球數(shù)曲線的下降階段中毛球數(shù)NF不發(fā)生明顯變化的區(qū)域，即該曲線上平臺區(qū)起始線ln=13 000或b點之后的部分，如圖1所示。

2.2.1 平臺區(qū)毛球數(shù)的變化

圖2示出平臺區(qū)織物上單位面積(4 cm2)內(nèi)毛球數(shù)NF隨著摩擦次數(shù)n的變化情況。由此可明顯看出4cm2內(nèi)毛球數(shù)基本保持在15，相鄰統(tǒng)計點最大變化值為2，可看作平臺區(qū)中毛球數(shù)NF基本無變化，即NF與n無關(guān)。造成這種現(xiàn)象的形式有2種：1)新生毛球的產(chǎn)生和毛球的脫落基本同步，二者均衡發(fā)展；2)較少毛球脫落和較少新生毛球的產(chǎn)生，但原毛球變大或變緊。

圖2 摩擦次數(shù)n=13 000～13 550時，4 cm2內(nèi)毛球數(shù)的變化Fig.2 Pill numbers in 4 cm2 when abrasion rubs are between 13 000 and 13 550

經(jīng)過Photoshop軟件處理后的數(shù)碼照片見圖3。由圖可明顯看出4cm2內(nèi)毛球數(shù)和其大部分毛球的位置基本無變化，與圖2共同說明：1)平臺區(qū)中織物上單位面積內(nèi)的毛球數(shù)基本為定值；2)殘留在織物上的毛球基本不脫落或很難脫落，且在外力作用下，毛球的傾斜方向發(fā)生隨機性的改變；3)平臺區(qū)脫落的毛球數(shù)很少，發(fā)生在此面積區(qū)域內(nèi)的概率??；4)平臺區(qū)脫落的毛球大都為由原纖化的毛羽新形成的小毛球，很快脫落，且脫落的毛球數(shù)與新生毛球數(shù)基本相等且數(shù)量較少。這與實驗觀察相一致。

圖3 摩擦次數(shù)為13 000～13 550的織物起球數(shù)碼照片F(xiàn)ig.3 Digital photos of wool fabric with abrasion rub of 13 000-13 550

2.2.2 平臺區(qū)毛球體積的變化

圖4 體視顯微鏡照片(×10)Fig.4 Photos of stereo micro-observation with magnification of 10

摩擦次數(shù)毛球高度毛球直徑毛球體積平均值/mmCV值/%平均值/mmCV值/%平均值/mm3CV值/%13000181198807213180764058130502042333067160207546391310019918550641219067366813150203223306513807401613200192211206612690674235132501852057065809061303713300193171706496206329981335019813150621026061316134002011291061959058218613450205151806214590633559135002191311064123107128921355021010440645630671643

2.2.3 平臺區(qū)毛球質(zhì)量與密度的變化

圖5示出平臺區(qū)毛球質(zhì)量和密度的變化曲線。

由圖可看出，4 cm2內(nèi)毛球的質(zhì)量和密度一直在增加。這說明抽拔生長的力增大，毛球自身的氈化或者糾纏作用變大。纖維糾纏成球和毛羽、毛球的脫落造成織物質(zhì)量的丟失，織物結(jié)構(gòu)松散，固定纖維抽拔變得更加容易，毛球應該變松，但實驗結(jié)果表明毛球的密度ρ一直增加，這可能與織物內(nèi)纖維的鎖結(jié)有很大關(guān)系。

3 結(jié) 論

織物起球包括宏觀的毛球數(shù)量及大小的變化和微觀的毛球形態(tài)和密度的變化。雖過程復雜，影響因素眾多，但其織物上表面起球數(shù)NF和脫落的毛球數(shù)NL的測量，可如實、準確地提供全毛針織物起球行為特征。由馬丁代爾n次摩擦的實測結(jié)果表明：

1)織物上毛球數(shù)NF(n≤3 400)先增加的主要原因是新生毛球的增多與發(fā)展，而毛球的脫落還未能產(chǎn)生或很少產(chǎn)生；后期(n≥13 000)NF衰減并趨于平穩(wěn)的主要原因是脫落毛球數(shù)NL與新生毛球數(shù)達到一致。

2)脫落毛球數(shù)曲線大致成兩端被拉平的S形光滑曲線，即NL先緩慢增加再快速增加，最后又緩慢增加。

3)實際起球數(shù)NR為織物上毛球數(shù)NF與脫落的毛球數(shù)NL的簡單加和，其值單調(diào)上升，但有明確的飽和點。

4)最后的平臺區(qū)中織物上毛球數(shù)NF基本不變，而毛球體積呈先下降后增大的趨勢，毛球的質(zhì)量和密度一直增加。

FZXB

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Behavior of pilling of wool knitted fabric and its platform region morphology

KONG Xue, YU Weidong

(CollegeofTextiles,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

To obtain the overall behavior of pilling of all-wool knitted fabric, a modified Martindale abrasion tester was adopted to measure the number of pills on the surface of the fabric and worn-off pills, which are added to obtain the total number of pills. The experimental results showed that with the abrasion rub ≥13 000, the number of pills on the surface was not obviously changed and developed steadily due to the balance between the approximately linear increase of new pills and the decrease of worn-off pills. The worn-off pills curve was likely to be a smoothS-shaped curve, which is leveled at both ends. The total number of pills monotonically increased but with an obvious saturation point. In the platform region, the number of pills on the surface was steady and the morphology of pills was substantially unchanged. However, the volume of pills firstly decreased and then increased. The weight and the density of pills monotonously increased. The platform region was the stablest region for thepilling test.

wool knitted fabric; pilling; pill number; worn-off pill; platform region; pill morphology

10.13475/j.fzxb.20140903606

2014-09-23

2015-02-03

孔雪(1990—)，女，碩士生。主要研究方向為羊毛織物起毛起球。于偉東，通信作者，E-mail：wdyu@dhu.edu.cn。

TS 102

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