棉/維股線及其針織物的退維工藝研究

徐國平 劉玉 范小紅 丁新波

摘?要：退維工藝是棉/維股線織物生產(chǎn)的關鍵，退維過程的控制一直是困擾水溶性維綸產(chǎn)品開發(fā)的技術難點。采用稱重法和強力法研究了棉/維股線及織物的退維工藝，同時考察了紗線及織物的形貌和性能變化，結(jié)果表明：該棉/維股線的最佳退維工藝為溫度95 ℃，時間60 min;而由該紗所制成針織物的最佳退維工藝為溫度99 ℃，時間120 min;退維后，紗線和織物的力學性能下降，織物的柔軟性、蓬松度提高。

關鍵詞：棉/維股線;針織物;退維工藝;性能;織物形貌

中圖分類號：TS195.6

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）06-0042-05

Abstract：Dissolution process is the key to the production of C/V plied yarn knitted fabric， and the control of dissolution has been a technological difficulty for water-soluble polyvinyl alcohol （PVA） fiber. The weighing method and brute force method were adopted to study dissolution process of C/V plied yarn and its knitted fabric， and the changes in morphology and property of the yarn and its knitted fabric were inspected. It was found that the optimum dissolution process of the C/V plied yarn is 95 ℃ for 60 min， and that of knitted fabric made therefrom is 99 ℃ for 120 min. After dissolving treatment， the mechanical properties of the yarns and knitted fabric were degraded， and the softness and filling power were improved.

Key words：C/V plied yarns; knitted fabric; dissolution process; properties; fabric appearance

無捻紗是一種構(gòu)成紗線的纖維成平行或帶狀排列形態(tài)的新穎紗線，常以股線的形式出現(xiàn)，目前常采用棉∕維綸合股解捻法生產(chǎn)[1-2]。用棉/維股線織成機織物或針織物，經(jīng)過一定溫度、時間的水溶液浸泡，維綸全部溶解，形成無捻紗織物。無捻紗織物非常柔軟蓬松，透氣透濕性好，手感堪比羊絨織物，具有很廣闊的應用前景。

無捻紗在國外已形成了比較豐富的針織與機織產(chǎn)品;但國內(nèi)對于無捻紗的研究起步較晚，直到20世紀90年代末才向市場推出粘合式無捻紗，并在針織物上開始應用[3-4]。目前國內(nèi)市場上的無捻紗制品，主要是毛巾、浴巾類產(chǎn)品，在其他方面的使用十分有限[5-6]。棉/維股線的退維工藝是織制無捻紗織物的關鍵工藝，如果退維不徹底，則殘留的維綸會使紗線發(fā)硬;若退維時間過長，則會影響紗線品質(zhì)[7-8]。為此，需要通過各種方法尋找并驗證合適的退維時間及溫度。本文采用稱重法和強力法研究了無捻紗及其織物的退維工藝，同時研究了紗線及織物的外觀和性能。

1?實?驗

1.1?材料和儀器

材料：線密度為28 tex的棉/維股線;再由該股線制織而成棉/維針織平布，織針號為14，平方米質(zhì)量為152 g/m2。

儀器：YG086D縷紗測長機（溫州方圓儀器有限公司）;DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）;DK-S24型電熱恒溫水浴鍋（上海精宏實驗設備有限公司）;YG021D電子單紗強力機（溫州方圓儀器有限公司）;YG031D電子頂破強力機（溫州方圓儀器有限公司）;DXS-10掃描電子顯微鏡（JEOL）。

1.2?實驗方法

1.2.1?紗線質(zhì)量損失率

用紗框測長機卷繞退維前紗線50 m若干組，在105 ℃的干燥箱內(nèi)烘90 min后逐一稱重得到紗線無水質(zhì)量M1。然后分別放入若干標有編號的小稱量瓶中，在20、40、60、80、85、90、95、99 ℃等8個溫度點恒溫溶解60 min（溫度對質(zhì)量損失）;或者同時放入溫度為25 ℃的水中，讓其充分浸泡（60 min），然后加熱至95 ℃時開始計時并取出第一縷紗，此后每隔6 min取出一縷，并記下編號和時間，直至全部取出（時間對質(zhì)量損失）。取出后將紗線在室溫下晾24 h，最后烘干再分別稱其干質(zhì)量M2。重復試驗10次，取平均值。由此得出紗線的損失質(zhì)量為M=M1-M2。由于原試樣的質(zhì)量不完全相等，因此采用計算M/M1的方法來消除紗線初始質(zhì)量差異對試驗結(jié)果的影響。

1.2.2?織物質(zhì)量損失率

剪出10 cm×10 cm大小的織物若干組，在105 ℃的干燥箱內(nèi)烘120 min后逐一稱重。其余步驟與1.2.1所述處理方法相同。

1.2.3?力學性能

紗線力學性能：將退維前紗線平行纏繞在若干個30 cm×30 cm的矩形鐵絲框架上。然后采用1.2.1所述的類似方法對紗線進行處理，無需烘干，參考GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》分別測試紗線的斷裂強力和斷裂伸長等。

織物力學性能：采用1.2.2所述的類似方法對織物進行處理，無需烘干，參考GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》測試織物的頂破強力。

1.2.4?紗線結(jié)構(gòu)參數(shù)

線密度參考GB/T 4743—2009《紡織品 卷裝紗 絞紗法線密度的測定》;捻度參考GB/T 2543.2—2001《紡織品 紗線捻度的測定 第2部分：退捻加捻法》，第2部分1次退捻加捻法，隔距長度為500 mm。試驗30次，取平均值。

2?結(jié)果與分析

2.1?質(zhì)量損失率

圖1和圖2分別為紗線、織物質(zhì)量損失與退維溫度的關系。由圖1可知，60 ℃之前紗線的質(zhì)量損失均很小，這主要是因為紗線中的維綸纖維剛開始浸潤、膨脹;60～80 ℃時，質(zhì)量損失隨著溫度的升高而逐漸增加，這是因為紗線中的維綸開始溶解，且隨著溫度的增加溶解加速;80 ℃之后的質(zhì)量損失幅度快速上升，在95 ℃到達最高點，之后就趨向平緩，說明在95 ℃時維綸已全部溶解。

由圖2發(fā)現(xiàn)，在75 ℃之前織物的質(zhì)量損失均很小，這是由于織物中的維綸纖維剛開始膨潤;75～90 ℃，質(zhì)量損失隨著溫度的升高而逐漸增加，這是由于織物中的維綸開始溶解;90 ℃之后的質(zhì)量損失幅度明顯上升，在99 ℃到達最高點，之后就趨向平緩，說明在99 ℃時維綸已全部溶解。

織物退維相比紗線退維所需溫度更高，主要是由于織物具有交織點，紗線之間互相重疊，水溶液更難滲入紗線內(nèi)部所至。

為進一步確定工藝參數(shù)及其可預測性，將對實驗數(shù)據(jù)進行分段線性擬合，以線性相關系數(shù)R2為線性判斷依據(jù)，為找出紗線和織物退維工藝的可控性提供一定的預測模型。圖3和圖4分別為紗線、織物質(zhì)量損失與退維時間的關系。由圖3可知，紗線的質(zhì)量損失隨著時間增加而增加。18 min之前質(zhì)量損失增加很快，線性擬合得到斜率為0.924，因為與水接觸初期，溶液中維綸大分子的濃度較低，紗線表面的維綸大分子迅速溶入水中;18～42 min，質(zhì)量損失增加較快，線性擬合所得斜率為0.325;42 min之后，質(zhì)量損失增加變緩慢，在60 min到達最高點，隨后趨向平緩，線性擬合所得斜率僅為0.103，說明在60 min時維綸已全部溶解。

由圖4可見，織物的質(zhì)量損失隨著時間增加而增加。48 min之前質(zhì)量損失增加較快，線性擬合所得斜率為0.250，因為與水接觸初期，溶液中維綸大?分子的濃度較低，織物表面的維綸大分子首先被浸潤，并迅速溶入水中;48～96 min，質(zhì)量損失增加緩慢，因為織物中存在交織點，使得此處的維綸紗被覆蓋，溶液浸潤較難，因此維綸溶解較慢，線性擬合所得斜率為0.066;96 min之后，質(zhì)量損失增加又變快，線性擬合斜率達到了0.458，在120 min基本到達最高點，隨后趨向平緩，說明在120 min時維綸完全溶解。因此，可以得出織物的最佳退維時間是120 min。

2.2?力學性能分析

表1為退維前紗線的斷裂強力及伸長。由表1可知：退維前紗線的平均斷裂強力為617.8 cN，平均斷裂伸長為18.81 mm。而退維后的紗線，在相同的條件下測試其強力，由于纖維基本處于無捻狀態(tài)，強力太小，無法測出。

圖5和圖6分別為紗線、織物頂破強力與退維時間的關系。由圖5可知，紗線的強力隨著退維時間的增加而降低。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，利用分段線性擬合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：紗線的退維強力隨著時間的延長，其強力損失發(fā)生了較大的變化，該退維時間轉(zhuǎn)折點為18 min，為紗線退維處理時間工藝參數(shù)的設定提供了實驗依據(jù)。即18 min之前的強力下降較慢，線性擬合所得斜率為-5.545，這主要是因為水接觸初期，維綸溶解后會進入棉纖維之間，并使纖維之間互相粘連，導致抱合力改善，使得紗線強力不會因維綸迅速溶解而急劇下降;18～48 min，強力下降很快，線性擬合所得斜率為-11.668，這主要是因為大量維綸溶解，進入棉纖維形成粘著位阻效應下降，紗線結(jié)構(gòu)變得較為松散，纖維之間的摩擦力下降，導致力學性能急劇下降;當退維60 min時，紗線結(jié)構(gòu)進一步變松，位阻效應和摩擦力進一步下降，抱合力嚴重下降，導致無法測得紗線的強力。

由圖6可以看出：織物的頂破強力隨著退維時間的增加而降低。通過分段線性擬合發(fā)現(xiàn)，織物頂破強力轉(zhuǎn)折點為84 min，遠遠大于紗線強力損失轉(zhuǎn)折點，為織物退維處理時間工藝參數(shù)的設計提供了實驗依據(jù)。與水接觸初期至84 min，織物強力下降相對較緩，線性擬合所得斜率為-0.845;與水接觸?84 min之后，織物強力下降很快，線性擬合所得斜率為-2.908，在120 min時降到最低點，之后曲線趨向平緩。這種現(xiàn)象與維綸溶解后進入并粘附于織物上，以及維綸大量溶解后導致織物強力下降有關?？椢锏牧W性能主要有紗線的力學性能決定，退維過程的進行，導致紗線結(jié)構(gòu)松散，抱合力下降，最終導致織物力學性能下降。綜合考慮能耗、生產(chǎn)周期等因素，最終確定織物的最佳退維時間是120 min。

2.3?形貌分析

圖7為紗線退維過程中放大50倍后的電鏡照片。圖7（a）所示，退維前的紗線上有很明顯的因加捻而引起的扭曲，呈股線結(jié)構(gòu)，纖維間抱合力較大，其紗線結(jié)構(gòu)緊密、表面光滑、毛羽較少;圖7（b）為95 ℃溶解30 min，此時部分纖維仍處于粘聯(lián)狀態(tài)，紗線呈螺旋狀扭曲，結(jié)構(gòu)相對緊密、毛羽較多;圖7（c）為95 ℃溶解60 min，紗線中纖維排列松散，與單位長度內(nèi)相同克重的退維前紗線相比，其體積要大，纖維間無粘聯(lián)現(xiàn)象、蓬松，說明已經(jīng)完全退維。

圖8為織物退維過程中放大16倍的電鏡照片。由圖8（a）可以看出，退維前織物中的纖維平行排列，但因維綸紗的存在，使得織物上的光線發(fā)生較強鏡面反射，光澤較強;圖8（b）為99 ℃溶解48 min的織物，紗線排列緊密且雜亂無章，孔隙閉合，厚實感強，這是由于維綸部分溶解后將紗線互相粘聯(lián)引起;圖8（c）為99 ℃溶解120 min后織物，光澤柔和，因為纖維在織物中平行排列，入射到織物上的光線發(fā)生了較弱的漫反射，而且織物結(jié)構(gòu)蓬松、柔軟，孔隙增加。

2.4?紗線與織物結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.4.1?紗線線密度

表2為紗線退維前、后（95 ℃溶解60 min）的線密度比較。退維前紗線質(zhì)量即棉/維混紡紗質(zhì)量，退維后紗線質(zhì)量即棉紗質(zhì)量。

2.4.2?紗線捻度

表3為退維前、后（95 ℃下溶解60 min）紗線的捻度比較。退維前紗線的平均捻度為36.15 T/m，退維后紗線的平均捻度為0。因為退維后，紗線中的維綸全部溶解，紗線中只剩棉紗，且棉紗呈平行排列，沒有捻度。

3?結(jié)?論

通過對棉/維股線及其針織物的退維工藝，外觀結(jié)構(gòu)和基本性能等的研究，得到以下結(jié)論：

a）該紗線的最佳退維工藝為溫度95 ℃，時間60 min;而織物的最佳退維工藝為溫度99 ℃，時間120 min。而且利用強力法和稱重法得出的結(jié)論一致。

b）退維處理使得紗線的體積變大，變蓬松;織物變得更蓬松更柔軟，光澤也變好。

c）退維處理后紗線的線密度變小，捻度變?yōu)榱?，力學性能下降。

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