次氯酸鈉溶液對(duì)羊毛束拉伸強(qiáng)度的影響

李志東++++周海峰++++胡艷++++楊學(xué)++++馬海++++吳桂芳

摘要：通過正交試驗(yàn)研究次氯酸鈉溶液對(duì)羊毛束纖維拉伸強(qiáng)度的影響， 試驗(yàn)采用不同的溶液濃度、處理溫度、處理時(shí)間作為因素， 每個(gè)因素設(shè)計(jì)三個(gè)水平， 按照L9（34）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表，選取斷裂強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度、斷裂時(shí)間、斷裂伸長作為試驗(yàn)指標(biāo)，通過極值方法分析得出次氯酸鈉溶液濃度對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響比溶液的溫度和處理時(shí)間的影響程度大。通過正交試驗(yàn)的方差分析，次氯酸鈉溶液濃度對(duì)斷裂強(qiáng)度、斷裂時(shí)間、斷裂伸長三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)都有非常顯著的影響（P<0.01）；溶液溫度對(duì)斷裂時(shí)間、斷裂伸長有顯著影響（0.010.05），處理時(shí)間對(duì)斷裂時(shí)間有顯著影響（P<0.01），對(duì)斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長沒有影響（P>0.05）。

關(guān)鍵詞：羊毛；次氯酸鈉；斷裂強(qiáng)度；斷裂時(shí)間；斷裂伸長

羊毛拉伸強(qiáng)度對(duì)紡織品的耐磨性、結(jié)實(shí)度、彈性、抗皺性、懸垂性都有很大的影響。一直以來，澳大利亞等國家對(duì)羊毛強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)比較重視，80%以上的原料批次是要進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)的。我國目前對(duì)羊毛強(qiáng)度的檢測(cè)還沒有予以足夠的重視，檢測(cè)精度水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家[1-3]。從我國目前情況看，采用主觀的手拉或手彈的傳統(tǒng)測(cè)試方法區(qū)別或劃分毛叢強(qiáng)度具有很大的局限性，進(jìn)口羊毛由于沒有強(qiáng)度指標(biāo)檢測(cè)要求，對(duì)強(qiáng)力較弱的進(jìn)口羊毛無法向供貨方提出索賠。由于弱節(jié)毛的存在，以及在洗凈、漂白、印染等工藝中所造成的羊毛強(qiáng)度下降，導(dǎo)致了紡織品品質(zhì)的降低，并且給企業(yè)和消費(fèi)者都帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此研究羊毛強(qiáng)度的檢測(cè)方法以及尋找加工工藝所導(dǎo)致的羊毛強(qiáng)度的降低因素對(duì)提高羊毛制品的品質(zhì)具有較重要的意義[4-6] 。

次氯酸鈉，是鈉的次氯酸鹽，常用作紡織品和造紙工業(yè)的漂白劑，次氯酸鈉漂白具有價(jià)格低廉、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是次氯酸鈉本身是一種強(qiáng)氧化劑，因此在漂白過程中，織物除了天然色素受到氧化破壞外，天然纖維的結(jié)構(gòu)也會(huì)受到不同程度損傷，導(dǎo)致纖維聚合度降低，從而導(dǎo)致纖維束的拉伸強(qiáng)度降低。本研究采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究不同濃度、溫度和處理時(shí)間下的次氯酸鈉溶液對(duì)羊毛纖維強(qiáng)度的影響[7-10]。

1 試驗(yàn)

1.1 材料與儀器

樣本采用敖漢細(xì)羊毛，羊毛單纖維平均直徑27.8?m， 圖1為試驗(yàn)樣本在光學(xué)顯微鏡下的觀察結(jié)果。試驗(yàn)藥品為次氯酸鈉溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%）。儀器：水浴振蕩器HT-100X50（金壇市城西春蘭實(shí)驗(yàn)儀器廠）；電子天平ME204（梅特勒-托利多儀器有限公司，分度值0.001g）；YG（B）162D型毛絨束纖維強(qiáng)力機(jī)（溫州市大榮紡織儀器有限公司）；CU-6纖維細(xì)度分析儀（北京合眾視野科技有限公司），Y（B）802K-II快速烘干箱（溫州市大榮紡織儀器有限公司），絨板，鑷子，鋼板尺，細(xì)梳（15針/cm～20針/cm）。

1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了考察次氯酸鈉溶液在0.01mol/L～0.1 mol/L對(duì)羊毛纖維的損傷程度，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了0.01mol/L、0.055 mol/L、0.1 mol/L三個(gè)次氯酸鈉溶液濃度水平。考慮羊毛織物的清洗溫度10℃～30℃，處理時(shí)間10min～30min較為合適。選擇次氯酸鈉溶液濃度、處理時(shí)間和處理溫度作為主要的影響因素，設(shè)計(jì)了L9（34）的正交試驗(yàn)表，正交試驗(yàn)的因素與水平見表1，因素A、B、C分別安排在正交試驗(yàn)表格的1、2、4列，第3列為空列（Empty Column，簡(jiǎn)稱EC）。

1.3 斷裂強(qiáng)度的檢測(cè)

羊毛束斷裂強(qiáng)度的測(cè)試參照GB/T 27629—2011毛絨束纖維斷裂強(qiáng)度試驗(yàn)方法，在同一試驗(yàn)方案下制作5個(gè)樣本，將樣本整理成一端基本整齊的纖維束，用細(xì)梳將纖維束內(nèi)短纖維梳去，將羊毛樣本梳理成近似平行的束纖維集合體，剪取每個(gè)樣本長度100mm，稱取3mg作為試驗(yàn)樣本，將樣本夾裝在夾持器上，夾距設(shè)為10mm，在恒溫恒濕條件下測(cè)試羊毛束樣本的強(qiáng)度，測(cè)試環(huán)境溫度10℃、濕度50%。取5個(gè)樣本試驗(yàn)指標(biāo)的平均值進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)表1設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案進(jìn)行正交試驗(yàn)，對(duì)所得的斷裂強(qiáng)度（N/ktex），斷裂時(shí)間（s）、斷裂伸長（mm）進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，其中斷裂強(qiáng)度為斷裂強(qiáng)力與纖維束線密度的比值；斷裂時(shí)間為拉伸開始到拉斷時(shí)刻所用的時(shí)間；斷裂伸長為拉伸開始到拉斷時(shí)刻由于拉力的作用引起試樣長度的增量。所得數(shù)據(jù)列于表2。

2.1 試驗(yàn)結(jié)果的極差分析

從表2可以看出，與未處理的羊毛束相比較，次氯酸鈉處理過的羊毛束纖維斷裂強(qiáng)力明顯降低了，對(duì)正交試驗(yàn)中的斷裂強(qiáng)度、斷裂時(shí)間、斷裂伸長進(jìn)行極差分析，結(jié)果見表3，其中RA、 RB、RC、REC分別為A因素、B因素、C因素、空列的極差，表3數(shù)據(jù)表明正交試驗(yàn)中的三個(gè)因素對(duì)斷裂強(qiáng)度的影響不同，濃度影響>溫度影響>時(shí)間影響，說明次氯酸鈉溶液濃度是影響斷裂強(qiáng)度的重要影響因素；三個(gè)因素對(duì)斷裂時(shí)間的影響不同，濃度影響>溫度影響>時(shí)間影響，說明次氯酸鈉溶液濃度是影響斷裂時(shí)間的重要影響因素；三個(gè)因素對(duì)斷裂伸長的影響不同，濃度影響>溫度影響>時(shí)間影響，說明次氯酸鈉溶液濃度是影響斷裂伸長的重要影響因素。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

為了彌補(bǔ)正交試驗(yàn)直觀分析方法的不足，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果采用了方差分析，方差分析的原理是把試驗(yàn)數(shù)據(jù)的總的波動(dòng)分解成兩部分，一部分反映因素水平變化引起的波動(dòng)，另一部分反映試驗(yàn)誤差引起的波動(dòng)，即把數(shù)據(jù)總的偏差平方和（SST）分解為因素的偏差平方和（SSA 、SSB 、SSC）與誤差的偏差平方和（SSe），計(jì)算自由度（df），并計(jì)算它們的平均偏差平方和（或均方，記為MS），然后進(jìn)行F檢驗(yàn)，得出方差分析表，試驗(yàn)結(jié)果的方差分析如表4所示。

其中，臨界值F0.05（2，6）=5.14；F0.01（2，6）=10.92；F0.05（2，2）=19； F0.01（2，2）=99。 通過上述方差分析的結(jié)果，溶液濃度（因素A）對(duì)斷裂強(qiáng)度、斷裂時(shí)間、斷裂伸長有非常顯著的影響處理；溫度（因素B）對(duì)斷裂強(qiáng)度沒有影響，對(duì)斷裂時(shí)間、斷裂伸長影響顯著；處理時(shí)間（因素C）對(duì)斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長都沒有影響，對(duì)斷裂時(shí)間的影響顯著。相比處理溫度和處理時(shí)間這兩種因素，溶液濃度對(duì)三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)的影響都非常顯著。

3 結(jié)論

通過正交試驗(yàn)研究次氯酸鈉溶液對(duì)羊毛束纖維拉伸強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)采用三因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了三個(gè)因素（溶液濃度、處理溫度、處理時(shí)間）對(duì)羊毛束纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂時(shí)間、斷裂伸長的影響，通過極值方法分析得出次氯酸鈉溶液濃度對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響比溶液的溫度和處理時(shí)間的影響程度大。通過對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析，次氯酸鈉溶液濃度對(duì)斷裂強(qiáng)度、斷裂時(shí)間、斷裂伸長三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)都有非常顯著的影響（P<0.01）；溶液溫度對(duì)斷裂時(shí)間、斷裂伸長有顯著影響（0.010.05），處理時(shí)間對(duì)斷裂時(shí)間有顯著影響（P<0.01），對(duì)斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長沒有影響（P>0.05）。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)羊毛產(chǎn)品加工前處理?xiàng)l件以及羊毛制品的清洗漂白等工藝條件的選擇具有指導(dǎo)意義。

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（作者單位：李志東、周海峰、胡艷、楊學(xué)，寧夏紡織纖維檢驗(yàn)局、國家羊絨及其制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心；馬海、吳桂芳，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院）