純棉坯布前處理效果的測試方法綜述

陳鎮(zhèn)++趙雪蓮

摘要：

純棉坯布由天然棉纖維紡紗織布而成，須通過退漿、煮練、漂白、絲光等前處理加工，去除棉纖維本身所帶的雜質、成紗過程所帶的漿料及生產(chǎn)、運輸、貯藏中所沾上的污漬，才能被后續(xù)加工，賦予更高的性能和價值，前處理效果的好壞對后續(xù)加工起著至關重要的作用。文章介紹了棉坯布前處理的基本過程及原理，分析和總結了棉坯布7類18種不同前處理效果測試方法的原理、操作、結果評價及特點。

關鍵詞：棉坯布；前處理效果；測試方法

純棉坯布，也稱原布，由棉花成熟后經(jīng)采摘、剝絨、紡紗、織造而成，天然、綠色、健康、安全，經(jīng)過前處理后，其柔軟、親膚、吸濕、透氣等優(yōu)良性能更加突顯，是夏季服飾、嬰幼兒童裝、貼身衣物、床上用品等的首選面料[1]。

1 棉坯布前處理過程及原理

棉坯布含有雜質，主要是棉纖維生長過程的天然伴生物（棉蠟、果膠、灰分等）、纖維紡紗成型過程中所帶的漿料（淀粉漿、化學漿）以及紗線織布過程、運輸、存儲過程中夾雜的其他污漬等，這些雜質對織物后續(xù)的染色、印花、整理工藝和性能存在極大的影響，必須進行退漿、煮練、漂白、絲光等前處理（如表1），去除雜質，提高織物的白度、光澤和吸水性，滿足后續(xù)染整加工的需求[2]。

2 前處理效果的測試方法

棉坯布經(jīng)過退漿、煮練、漂白、絲光前處理后，服用性能明顯提升，測試方法有多種，最常用的如毛細效應、白度、斷裂強力等，這些方法根據(jù)其測試目的大致可分為以下五類。

2.1 顏色測試

未經(jīng)前處理的棉坯布表觀顏色一般呈淺黃、米黃、土黃或灰色，而經(jīng)前處理后，尤其是漂白、絲光后，織物的顏色變化非常明顯，因此常以此作為判定前處理效果的一個直觀依據(jù)，如白度、色深值等[3]。

2.1.1 白度法

（1）測試原理

由光源發(fā)出光線，經(jīng)聚光鏡和濾色片成藍紫色光線，進入積分球內壁漫反射后，照射在測試口的織物上，經(jīng)織物反射的光線經(jīng)聚光鏡、光欄濾色片組后由硅光電池接收，轉換成電信號，另有一路硅光電池接收球體內的基底信號，兩路信號經(jīng)過處理，數(shù)碼顯示測定的白度結果。

（2）操作方法

測定方法參見GB/T 8424.2—2001《紡織品 色牢度試驗 相對白度的儀器評定方法》，所用設備為全自動白度儀。

（3）結果評價

采用百分制，經(jīng)前處理后的棉織物白度一般70以上，數(shù)值越大，白度越高，效果越好。

（4）方法特點

該法操作相對簡單、測試快速、結果準確，所受影響較小，對織物規(guī)格適應性廣。

2.1.2 色深值法

（1）測試原理

利用染料快速上染經(jīng)前處理后的棉織物，測試織物表面各處顏色深度差值來間接評價前處理的均勻性、深度等。

（2）操作方法

測定方法參見GB/T 23976.2—2009《染料 上染速率曲線的測定 色深值測定法》，在電腦測色儀上進行，測得織物表觀色深K/S值，將其中最大值減去最小值即得色深差值（△K/S）。

（3）結果評價

色深差值（△K/S）越小說明染色效果越好，勻染性越好，間接說明織物所受的前處理作用均勻、雜質去除干凈，效果好。

（4）方法特點

該法雖然增加了染色工序，并且也只是間接說明前處理效果，但作為一種定量測量，在生產(chǎn)中較常用，但須盡量避免或減少染色工藝操作過程對測試結果的影響。

2.2 滲透性（吸濕性）測試

由于棉纖維本身含果膠、蠟質及纖維成紗過程中攜帶漿料而使棉坯布親水性變差，經(jīng)過前處理后，果膠、棉蠟及漿料等幾乎被完全去除，織物的親水性提升明顯，常以滲透性（吸濕性）變化作為一個重要判定依據(jù)，如毛細效應、潤濕性、鋇值等[4，5]。

2.2.1 毛效法

（1）測試原理

利用液體對纖維的表面張力形成的毛細效應，使液體（水或染液）沿織物上的纖維方向運動而潤濕纖維。

（2）操作方法

測定方法參見FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》，將織物垂直懸掛于毛細效應儀上，測定織物單位時間內液體上升的高度。

（3）結果評價

常以30min內液體沿織物表面上升的高度（cm）來評價織物滲透性能，上升高度越高，說明前處理效果越好。一般棉機織物毛效值可達到10cm以上。

（4）方法特點

該法操作簡單、結果較準確，所受影響較少，且可同時進行多條（6～12條）織物測試，效率高，但對毛巾織物的測試有局限性。

2.2.2 滴液法（滴水法）

（1）測試原理

利用棉織物的吸水性，測定液體從滴落在織物表面到被織物完全吸收所需要的時間。

（2）操作方法

參照AATCC 79—2007《織物吸濕性能測試方法》，測定一滴水珠從一定高度滴落到織物表面至液體反光面完全消失所需的時間（s）。

（3）結果評價

所用的時間越短，說明織物吸水性越好，說明織物前處理效果越好。

（4）方法特點

由于該法需通過肉眼觀察和判定液體滴落到織物上的起始時間及液滴被織物完全吸收的完成時間，且時間一般較短，因此，測試人員的敏銳性對試驗結果有一定的影響。該法比較適合于棉針織物、毛巾織物前處理效果的測定。

2.2.3 鋇值法

（1）測試原理

通過對比處理前后織物對溶液中氫氧化鋇的吸附性能來比較前處理的效果。

（2）操作方法

將織物浸漬在氫氧化鋇溶液中，再以酚酞作指示劑，用標準鹽酸溶液來滴定溶液中殘余的氫氧化鋇的濃度。endprint

計算方法：

其中：V0—空白實驗消耗標準鹽酸溶液體積，mL；

V1—已處理織物浸漬液消耗標準鹽酸溶液體積，mL；

V2—未處理織物浸漬液消耗標準鹽酸溶液體積，mL。

（3）結果評價

該法常用于評價棉纖維的絲光效果，鋇值在150以上為充分絲光；一般絲光要求鋇值在135以上。鋇值越大，表示絲光纖維的吸附性能越好。

（4）方法特點

該法操作簡單，定量測量、結果準確，對織物規(guī)格適應性廣。

2.2.4 碘吸附法

（1）測試原理

與鋇值法相似，通過對比處理前后織物對溶液中碘的吸附性能來比較前處理的效果。

（2）操作方法

將織物浸漬在I2-KI溶液中，以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉標準溶液來滴定溶液中殘余的碘的濃度。

計算方法：

式中：V—滴定織物試樣消耗的硫代硫酸鈉溶液體積，mL；

C（Na2S2O3）—硫代硫酸鈉標準溶液濃度，0.01mol/L；

W—干燥織物試樣重量，g；

126.91：碘的摩爾質量，g /mol。

（3）結果評價

碘吸附值定義為每克棉纖維吸碘的量（mg），碘吸附值越大，表示纖維的吸附性能越好。

（4）方法特點

該法基本原理與鋇值法相似，但操作遠比鋇值法復雜，主要是滴定織物試樣消耗的硫代硫酸鈉溶液體積的測定比較繁瑣，在一定程度上影響了結果的精確性。

2.2.5 上染率法

（1）測試原理

通過測定染液中染料對處理前后織物的不同上染能力來表示。

（2）操作方法

在染料濃度C0的染色初始液中投入織物，染色，染畢，布液分離，通過分光光度法測定染色后殘液中的染料濃度C1。

計算方法：

式中：C0—染色初始液中染料濃度，g/L；

C1—染色殘液中染料濃度，g/L。

（3）結果評價

上染百分率越大，表明棉纖維的吸附性能越好，前處理越徹底。

（4）方法特點

該法是用上染百分率來間接反映織物的吸附性能好壞，在行業(yè)中較常用，但上染百分率的大小還與染料、染色工藝條件等因素有關。

2.3 退漿率

前處理的一個重要目的就是去除纖維在成紗過程中所帶的漿料，退漿率通過測定織物經(jīng)前處理尤其是退漿后的漿料的殘留程度來判定前處理的效果，常用的有重量法、評級法、高氯酸法等方法。

2.3.1 失重率

（1）測試原理

坯布經(jīng)前處理后，所攜帶的漿料被退除，重量減輕。

（2）操作方法

通過電子天平直接測定處理前后織物的重量差。

計算方法：

其中：G0—處理前織物的重量，g；

G1—處理后織物的重量，g。

（3）結果評價

失重率越高，代表從織物上去除的漿料及雜質越多，效果越好。

（4）方法特點

該法操作簡單，定量測試，但由于在前處理或退漿工序過程中，從織物上脫落下來的除了漿料外還有纖維伴生物、雜質、散纖維等物質，因此，其測定的結果并不能完全真實代表織物的退漿率。

2.3.2 重量法

（1）測試原理

坯布經(jīng)前處理后，漿料被退除，測試去水后織物的質量變化。

（2）操作方法

先以電子天平稱量處理前織物的重量，再用電子天平稱量處理后并經(jīng)干燥后的織物重量。

計算方法：

其中：G—處理前的織物重量，g；

G—處理后的干燥織物重量，g；

A—織物回潮率。

（3）結果評價

退漿率越高，代表從織物上退除的漿料越多，退漿效果越好。

（4）方法特點

該法和失重率法基本相似，但排除了處理前后織物在空氣中吸收水分能力差異的影響，準確率更高，但仍受到退漿工序附帶去除其他纖維伴生物、雜質、散纖維等影響，因此，所測定的結果也只是相對準確。

2.3.3 評級法

（1）測試原理

根據(jù)淀粉遇碘變藍的顯色反應原理，將碘試液滴加于織物上，依據(jù)織物所含有的淀粉量不同而對碘液所呈現(xiàn)的顏色深淺不同，對照標準比色卡進行評價。

（2）操作方法

滴加碘試液于織物上，1～2分鐘后觀察織物顏色的變化，根據(jù)顏色深淺，對照TEGEWA色卡進行評級。

（3）結果評價

9級制，級數(shù)越高代表漿料退除率越高，前處理效果越好，一般要求大于6級方可滿足后續(xù)染整加工。

（4）方法特點

該法局限性較大，僅限于判斷淀粉漿的退漿效果，對于其他化學漿不起作用，雖是定性測量，但測試過程方便快捷，在生產(chǎn)中使用較多。

2.3.4 高氯酸法

（1）測試原理

先利用高氯酸降解織物上的淀粉并溶于水中，再利用KI-KIO3溶液來顯色，通過測定顯色溶液的吸光度來表征處理前后織物上所含漿料量的變化。

（2）操作方法

利用高氯酸將織物上的淀粉降解并溶于水中，先加入酚酞作指示劑，氫氧化鈉滴定至淡粉色，再用醋酸調至無色，然后再用KI-KIO3溶液來顯色，在λ=620nm處測定溶液的吸光度，即可得到淀粉濃度。

計算方法：織物含漿量=c×V

其中：c—溶液中淀粉濃度，mol/L；endprint

V—溶液中淀粉體積，mL。

（3）結果評價

退漿率越高，代表退漿效果越好。

（4）方法特點

如評級法，該法也僅僅限于判斷淀粉漿的退漿效果，其中關于溶液中從織物上溶出的淀粉體積的測量較復雜，應用不多。

2.4 手感

棉坯布經(jīng)過前處理后，不僅是白度增加，潤濕性提高，而且手感也會明顯改善，因此，手感評價也是判定前處理效果的一個重要依據(jù)，其測定方法主要有主觀評級法[6]。

（1）測試原理

通過具有多年從業(yè)經(jīng)驗的手感測試員對織物進行手感觸摸評級。

（2）操作方法

由3～5名經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員，通過“搓、揉、捏、摸、抓、看”等方式，來比較織物的滑爽、軟糯、豐滿、彈性、挺括、身骨和活絡等手感特征，綜合評價織物的手感。

（3）結果評價

采用5級評價，1級最差，5級最好，一般要求3級以上。

（4）方法特點

該法是一種定性的評價方法，操作簡單，但由于是主觀評價，需要多名具有相當從業(yè)經(jīng)驗的專業(yè)的手感測試員才會使測試結果具有權威性。

2.5 強力變化

常規(guī)前處理工藝中用到大量的燒堿、氧化劑及其他助劑，加之處理過程一般為高溫沸煮，作用時間較長，對織物性能尤其是強力具有一定的損傷，若損傷較大，則無法后續(xù)加工。因此，常用處理前后織物的強力變化作為判定棉坯布前處理效果，常用的有斷裂強力、撕裂（頂破）強力及斷裂伸長等。

2.5.1 斷裂強力

（1）測試原理

通過對條狀織物兩端進行強力牽引和拉伸，測定織物拉斷時所需要的張力。

（2）操作方法

測定方法參見GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》，在電子織物強力機上進行，以強力下降率（簡稱降強率）來表示。

計算方法：

（3）結果評價

對于同一批織物，所測得織物的斷裂強力越大，降強率（強力損失）越低，織物所受損傷越小。

（4）方法特點

該法適用于機織物強力測試，結果較準確，但須注意夾布時織物與布鋏的位置，一般以測經(jīng)向斷裂強力為主，也有經(jīng)向、緯向都測的，同時，織物的規(guī)格對其斷裂強力有一定影響。

2.5.2 頂破（撕裂）強力

（1）測試原理

通過金屬圓球對水平固定的織物進行緩慢頂壓，測定織物直至頂破時所需要的張力。

（2）操作方法

測定方法參見GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》，在落錘式頂破強力機上進行，以強力下降率（簡稱降強率）來表示。

計算方法：

（3）結果評價

所測得織物的頂破（撕裂）強力越大，降強率（強力損失）越低，織物所受損傷越小，前處理效果越好。

（4）方法特點

該法常用于棉針織物、毛巾織物的強力測試，結果較準確。

2.5.3 斷裂伸長率

（1）測試原理

纖維受到拉伸后會產(chǎn)生一定的形變，通過測定處理前后織物在拉伸斷裂前伸長的長度來評價織物所受的損傷程度。

（2）操作方法

測定方法參見GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》，在電子織物強力機上進行，以斷裂伸長率來表示。

計算方法：

（3）結果評價

一般，斷裂伸長率越大，織物所受損傷越小，前處理試劑對織物作用越溫和。

（4）方法特點

該法適用于機織物強力測試，但結果重現(xiàn)率有待提高，原因是儀器引牽力在織物斷裂后才解除，測試停止，但如何精確界定織物完全斷裂（如 “布斷線連”），不僅對人、對設備也是道難題。

2.6 棉纖維化學損傷測定

如2.5所述，棉坯布在前處理加工中，會加入強堿、氧化劑、鹽、表面活性劑及其他化學試劑，它們不僅會與棉纖維所攜帶的伴生物、雜質、漿料等發(fā)生反應，還可能會與纖維素本身發(fā)生反應，改變纖維素的結構與基團，使纖維造成化學損傷，常采用費林試劑法、銅值法等來測定。

2.6.1 費林試劑法

（1）測試原理

纖維素的醛端基可還原費林試劑中的銅絡離子，形成紅棕色的氧化亞銅沉淀。纖維受損后，末端醛基量增加，氧化亞銅沉淀增多，使織物顏色加深。根據(jù)織物上氧化亞銅顏色的深淺，判定纖維的損傷程度。

（2）操作方法

在費林試劑加入酒石酸與銅離子形成穩(wěn)定的銅絡離子，將織物投入溶液中，100℃下作用10min，取出，水洗，烘干，根據(jù)織物上氧化亞銅顏色的深淺，判定纖維的損傷程度。

（3）結果評價

顏色越淺，纖維所受損傷越低，前處理越溫和。

（4）方法特點

操作較繁瑣，僅限于定性比較，在實際生產(chǎn)中應用不多。

2.6.2 銅值法

（1）測試原理

利用纖維素末端醛基的還原性，將高價銅還原生成氧化亞銅沉淀，氧化亞銅能使鐵鹽還原成亞鐵鹽，通過硫酸高鈰銨標準溶液滴定測定亞鐵鹽濃度反推醛基濃度。

（2）操作方法

將織物放入硫酸銅溶液中，得到氧化亞銅沉淀，過濾，用硫酸溶解氧化亞銅沉淀，所得溶液再以鄰菲羅啉鐵作指示劑，用硫酸高鈰銨標準溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)闇\藍色即為終點。

計算方法：endprint

其中：V—消耗的標準硫酸鈰銨溶液，mL；

C—標準硫酸高鈰銨溶液濃度，mol/L；

W—織物干重，g。

（3）結果評價

銅值通常是測定100g干燥的纖維使氧化銅還原成氧化亞銅，折合成金屬銅的量（g）。銅值越高，代表棉織物中纖維素的含量越高，纖維所受化學損傷越小。

（4）方法特點

該法為定量測試，結果較準確，但操作復雜，使用得較少。

2.7 棉纖維物理損傷程度測定

各種前處理劑在前處理加工中除了可能與纖維素發(fā)生化學反應外，還可能對纖維產(chǎn)生間接的腐蝕、雕刻、塑形等作用，再加上織物在設備中運轉、攪拌、打卷、摩擦等過程，會對纖維表觀形態(tài)造成一定的損傷，為此，常用生物顯微鏡，SEM掃描電鏡等來對纖維橫向、縱向微觀結構進行觀測來判斷其損傷程度[7]。

（1）測試原理

利用顯微鏡的放大作用來觀測纖維的橫向、縱向微觀結構，甚至實現(xiàn)對纖維各種特征圖像的電子記錄。

（2）操作方法

將纖維放在顯微鏡下，通過調整放大倍數(shù)（分辨率），來對纖維微觀結構進行觀測和記錄。

（3）結果評價

可以通過比對處理前后纖維的橫向、縱向微觀結構變化，來反映纖維所受損傷程度。

（4）方法特點

雖是定性觀測，但通過放大后的微觀結構對比，能較清晰地反映處理前后棉纖維所受的物理損傷程度，應用越來越廣泛。

3 結語

本文闡述和總結了18種不同的棉坯布織物前處理效果的常規(guī)測定方法，試驗者須根據(jù)所研究的棉織物類型（機織物、針織物及毛巾織物）、漿料種類（淀粉漿、化學漿）等因素來選用；同時上述方法對麻坯布、棉及麻的混紡半漂布的前處理效果測試具有一定的適用性和參考性。

參考文獻：

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[2]陳鎮(zhèn)，易兵，汪南方，等. 全棉毛巾酶氧一浴法前處理工藝研究[J]. 染整技術，2014，（12）：10-13.

[3]于坤，王健. 紡織品白度的測量方法[J]. 中國纖檢，2011，（16）：44-47.

[4]?zlenen Erdem Ismal. 蠟和果膠的去除對棉纖維吸濕性的影響[J].中國纖檢，2010，（5）：85-88.

[5]陳鎮(zhèn)，趙世顯，馮愈，等. 滌棉織物吸濕排汗整理[J]. 印染，2013，（10）：30-35.

[6]陳鎮(zhèn)，趙世顯，黃斌，等. 滌棉混紡織物納米無氟拒水整理[J].現(xiàn)代紡織技術，2014，（6）：18-21.

[7]阿里漫. 棉纖維微觀結構及與纖維性能的關系[J]. 中國纖檢，2010，（13）：80-82.

（作者單位：陳鎮(zhèn)，湖南工程學院，生態(tài)紡織材料及染整新技術湖南省高校重點實驗室；趙雪蓮，湖南省纖維檢驗局）endprint