微波處理對(duì)絲針織物抗起毛起球性能的影響

李雙雙 傅雅琴 歐陽(yáng)舴艋

摘 要：抗起毛起球是絲針織物重要的服用性能之一，尋找物理方法來(lái)改善絲針織物的起毛起球性能，仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。采用微波技術(shù)對(duì)絲針織物進(jìn)行了處理，通過(guò)掃描電子顯微鏡、傅里葉紅外、X射線衍射儀對(duì)絲針織物的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行多維度分析的基礎(chǔ)上，探討了微波處理對(duì)絲針織物力學(xué)性能、透濕透氣性能、抗起毛起球性能的影響。結(jié)果表明，短時(shí)間微波處理有利于絲針織物結(jié)構(gòu)的調(diào)整，織物結(jié)晶度、頂破強(qiáng)力以及耐磨性小幅提高，織物的透濕、透氣性也增加;較長(zhǎng)時(shí)間微波處理，絲針織物力學(xué)性能及透濕、透氣性降低，利用合適的微波處理工藝，在織物其他服用性能基本不變或有所改善的前提下，可以改善絲針織物的抗起毛起球性能。

關(guān)鍵詞：絲針織物;微波;抗起毛起球性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TS186;TS101.923

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2020）02-0020-05

Abstract：Anti-pilling is one of the most important wearing characteristics of silk knitted fabrics.It is still a great challenge to figure out physical methods to improve the pilling performance of silk knitted fabrics.Via multi-dimension analysis of morphology and structure of silk knitted fabrics with scanning electron microscope， fourier infrared spectrometer and X-ray diffractometer， the effects of microwave treatment on the mechanical properties， moisture-air permeability and anti-pilling properties of silk knitted fabrics were discussed.The results show that short-time microwave treatment is beneficial to the structural adjustment of silk knitted fabrics， helpful to slightly improve the crystallinity， bursting strength and abrasion resistance of the fabrics and enhance the moisture permeability and air permeability of the fabrics.After long-time microwave treatment， the mechanical properties， moisture permeability and air permeability of the silk knitted fabrics are decreased.The anti-pilling performance of silk knitted fabrics can be improved via proper microwave treatment with other wearing properties of the fabrics basically unchanged or improved.

Key words：silk knitted fabrics; microwave; anti-pilling performance

絲針織物具有光澤柔和、手感柔軟、舒適性好等優(yōu)點(diǎn)，是近幾年來(lái)發(fā)展迅速的高檔面料，常作為夏季的高檔服裝。但由于針織物結(jié)構(gòu)疏松以及織物中真絲纖維大部分為無(wú)捻或低捻，抗起毛起球性能較差，影響織物的使用性能。

從蠶繭到絲織物工序繁多、耗能多，蠶絲精練、染色、后整理常在高溫環(huán)境下效果顯著，而由外到內(nèi)的傳統(tǒng)加熱易使蠶絲表面變得粗糙，影響蠶絲手感、光澤，使其力學(xué)性能下降，同時(shí)加劇起毛起球現(xiàn)象的發(fā)生[1]。研究人員對(duì)如何改善織物的起毛起球現(xiàn)象進(jìn)行了研究，但大多采用的是減量法（氧化或還原法）和增量法（樹(shù)脂涂層）[2-3]。無(wú)論是減量法還是增量法都會(huì)影響織物的性能，尋找一種溫和的物理方法改善絲針織物的起毛起球性能，仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。

微波作為一種高頻率電磁波，主要是通過(guò)偶極極化和離子傳導(dǎo)兩種形式加熱[4]。不同物質(zhì)因介電特性不同，對(duì)微波吸收能力不同而作用效果不同，其對(duì)極性水分子作用效果顯著，而對(duì)纖維作用效果次之。在微波作用下，主要分布在織物無(wú)定型區(qū)中的自由水分子定向移動(dòng)有利于織物無(wú)定型區(qū)取向排列，同時(shí)微波加熱時(shí)是內(nèi)外同時(shí)進(jìn)行的，加熱均勻，能減小對(duì)蠶絲表面的損害，使得織物的力學(xué)性能得到改善[5-7]。與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱具有高效、均一、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可縮短蠶絲織物加工時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減小對(duì)環(huán)境的污染[8-10]。

為此，本文期望采用微波技術(shù)處理絲針織物，改善絲針織物的抗起毛起球現(xiàn)象，為進(jìn)一步提升絲針織物的服用性能提供新途徑。此外，為了更全面地分析微波處理對(duì)絲針織物其他方面性能的影響，對(duì)回潮率、透氣性、透濕性、頂破等性能也進(jìn)行了探究。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

絲針織物，1+1羅紋組織（浙江米賽絲綢有限公司，平方米質(zhì)量97 g/m2）;去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

G70F20CN1L-DG格蘭仕微波爐（廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司）;YG461E-3型全自動(dòng)透氣量?jī)x（寧波紡織儀器廠）;YG601-I/II型電腦式織物透濕儀（寧波紡織儀器廠）;YG（B）401E馬丁代爾耐磨儀（溫州大榮紡織儀器有限公司）;YG031D-500電子強(qiáng)力機(jī)（寧波紡織儀器廠）。

1.3 絲針織物預(yù)處理

將規(guī)格35 cm×35 cm的絲針織物浸泡在去離子水中，1 h后對(duì)浸泡過(guò)的織物進(jìn)行壓軋，軋余率為200%，以獲得預(yù)處理的絲針織物試樣。

1.4 絲針織物微波處理

將預(yù)處理試樣放入耐高溫陶瓷容器中，然后將其放入微波爐內(nèi)，在輸出功率700 W條件下，對(duì)絲針織物進(jìn)行微波處理時(shí)間分別為5、10、15、20 min，分別標(biāo)記為5-MV、10-MV、15-MV、20-MV，未處理絲針織物作為對(duì)比試樣記為0-MV。按照GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》規(guī)定對(duì)微波處理的絲織物調(diào)濕24 h，獲得不同輻射條件下絲針織物試樣。

1.5 微波處理絲針織物的結(jié)構(gòu)表征

采用德國(guó)Carl Zeiss SMT Pte Ltd公司熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察微波處理前后絲針織物表面形貌及纖維橫截面，分析微波對(duì)絲針織物結(jié)構(gòu)的影響;采用Nicolet 5700傅立葉紅外光譜儀對(duì)微波處理前后絲針織物進(jìn)行紅外光譜分析，分析微波對(duì)絲針織物化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響;通過(guò)D8 discover X射線衍射儀對(duì)絲針織物的微觀分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并采用jade6.5軟件擬合計(jì)算其結(jié)晶度，以研究微波對(duì)絲針織物結(jié)晶度的影響。

1.6 微波處理絲針織物的性能測(cè)試

通過(guò)對(duì)比微波處理前后絲針織物的回潮率、透氣性、透濕性、頂破性能、起毛起球等性能，研究微波處理對(duì)絲針織物性能影響。

1.6.1 回潮率測(cè)試

參照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定 烘箱干燥法》標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試絲針織物回潮率。

1.6.2 透氣性測(cè)試

參照GB/T 5453.1—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定測(cè)試面積20 cm2，測(cè)試壓差100 Pa，每試樣測(cè)10次，最后求得平均透氣率。

1.6.3 透濕性測(cè)試

1.6.4 頂破強(qiáng)力測(cè)試

參照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測(cè)定 鋼球法》標(biāo)準(zhǔn)，每試樣測(cè)5次求平均值。

1.6.5 起毛起球測(cè)試

參照GB/T 4802.2—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測(cè)定 第2部分：改型馬丁代爾法》標(biāo)準(zhǔn)，選用加載負(fù)荷質(zhì)量（155±1）g，磨料選用羊毛氈，每試樣測(cè)3次求平均值并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修約（修約至最近的0.5級(jí)）。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波處理對(duì)絲針織物微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖1為微波處理不同時(shí)間對(duì)絲針織物微觀形貌及纖維橫截面的影響。微波對(duì)不同介電常數(shù)的物質(zhì)作用效果不同，極性分子易隨微波電磁場(chǎng)交變而發(fā)生取向排列，絲針織物中極性水分子在微波作用下高速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致絲針織物內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。由圖1可知，隨著微波處理時(shí)間增加，織物微觀形貌沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，然而宏觀上，微波處理20 min的絲針織物表面已開(kāi)始發(fā)黃，這說(shuō)明絲針織物的微結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到了一定程度的破壞。從圖1中觀察蠶絲的橫截面呈近三角形，也是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)賦予其特有的光澤。隨著微波處理時(shí)間增加蠶絲纖維橫截面微孔增多，這是因?yàn)樵谖⒉姶艌?chǎng)作用下，主要分布在纖維無(wú)定形區(qū)極性水分子往復(fù)高速運(yùn)動(dòng)，纖維無(wú)定形區(qū)發(fā)生取向排列且無(wú)定形區(qū)出現(xiàn)微孔，導(dǎo)致纖維內(nèi)部微孔增多。

2.2 微波處理對(duì)絲針織物化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響

圖2為微波處理絲針織物不同時(shí)間的紅外光譜圖。由圖2可知，未處理絲針織物在3 288 cm-1處是N—H鍵伸縮振動(dòng)特征吸收峰，1 628、1 516、1 225、714 cm-1處分別是β折疊結(jié)構(gòu)中的酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ伸縮振動(dòng)吸收峰[11-12]。絲針織物經(jīng)不同時(shí)間微波處理，其特征峰無(wú)明顯偏移且未出現(xiàn)新的峰，說(shuō)明微波處理對(duì)絲針織物的主體化學(xué)結(jié)構(gòu)影響不明顯，但絲針織物在714 cm-1處酰胺Ⅴ特征吸收峰強(qiáng)度有增大趨勢(shì)，這是因?yàn)槲⒉ㄓ欣诮z針織物內(nèi)部結(jié)構(gòu)取向排列，絲針織物中無(wú)定形結(jié)構(gòu)向次結(jié)晶轉(zhuǎn)化。

2.3 微波處理對(duì)絲針織物結(jié)晶度的影響

圖3為絲針織物經(jīng)微波處理不同時(shí)間后的XRD圖。由圖3可知，未處理絲針織物的X射線衍射曲線有4個(gè)特征衍射峰，分別是衍射角2θ在8.75°、20.27°處有衍射峰，其代表silkⅡ型結(jié)晶結(jié)構(gòu);衍射角2θ在24.22°、28.64°處有弱衍射峰，其代表silkⅠ型結(jié)晶結(jié)構(gòu)[13-15]。圖4采用Jade6.5軟件擬合微波處理絲針織物不同時(shí)間的結(jié)晶度，隨著微波處理時(shí)間增加，絲針織物的結(jié)晶度呈先增大后減小趨勢(shì)，主要是因?yàn)榭椢餆o(wú)定形區(qū)中水分子在微波作用下發(fā)生定向移動(dòng)，織物無(wú)定形區(qū)發(fā)生取向排列因而向次結(jié)晶轉(zhuǎn)化，織物結(jié)晶度增大，而隨微波處理時(shí)間進(jìn)一步增加，織物結(jié)晶度下降，這是因?yàn)榭椢镂⒉ㄌ幚磔^長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生大量熱量導(dǎo)致織物微結(jié)構(gòu)損傷。

2.4 微波處理對(duì)絲針織物回潮率影響

表1為微波處理絲針織物不同時(shí)間的回潮率。從表1可知，隨微波處理時(shí)間增加絲針織物的回潮率呈先增大后減小趨勢(shì)，最初微波處理絲針織物的回潮率增加，主要是因?yàn)樾Q絲纖維內(nèi)部空隙增多，織物回潮率提高，隨后，絲針織物的回潮率減小是因?yàn)檩^長(zhǎng)時(shí)間微波處理絲針織物，使得織物結(jié)構(gòu)老化，從而導(dǎo)致織物吸水性降低，因而絲針織物回潮率減小。

2.5 微波處理對(duì)絲針織物透濕性、透氣性的影響

圖5、圖6為微波處理不同時(shí)間對(duì)絲針織物透濕、透氣性能的影響。由圖5、圖6可知，隨微波處理時(shí)間增加，絲針織物的透濕、透氣性變化幅度均在5%以內(nèi)，說(shuō)明微波處理對(duì)絲針織物透濕、透氣性影響不大，可能是因?yàn)榻z針織物本身具有良好的透濕、透氣性以及影響絲針織物透濕、透氣性主要影響因素是織物的孔隙率，而微波處理主要使蠶絲纖維無(wú)定形區(qū)中水分子高速移動(dòng)導(dǎo)致纖維內(nèi)部微孔增多，只是對(duì)纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，而在絲針織物的孔隙率方面影響不大，所以其對(duì)織物的透濕、透氣性影響不明顯。

2.6 微波處理對(duì)絲針織物頂破強(qiáng)力的影響

圖7為微波處理不同時(shí)間對(duì)絲針織物頂破強(qiáng)力的影響。由圖7可知，隨微波處理時(shí)間的增加，絲針織物的頂破強(qiáng)力呈先小幅增大后急劇減小趨勢(shì)，起初織物頂破強(qiáng)力增大是因?yàn)榭椢镏兴肿釉谖⒉姶艌?chǎng)中發(fā)生定向移動(dòng)，織物中無(wú)定形區(qū)向次結(jié)晶轉(zhuǎn)化，織物結(jié)晶度提高有利于改善織物頂破強(qiáng)力，隨著微波時(shí)間進(jìn)一步增加，織物的頂破強(qiáng)力呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間處理織物內(nèi)部產(chǎn)生大量熱致使織物結(jié)構(gòu)破壞，織物結(jié)晶度下降，導(dǎo)致織物頂破強(qiáng)力減小，這與織物結(jié)晶度變化趨勢(shì)一致。

2.7 微波處理對(duì)絲針織物起毛起球的影響

圖8為微波處理不同時(shí)間對(duì)絲針織物起毛起球性能的影響。對(duì)微波處理不同時(shí)間的絲針織物進(jìn)行6個(gè)階段評(píng)定，由圖8可知，起初摩擦125次、500次，試樣出現(xiàn)輕微起毛，不同試樣的抗起毛起球性能無(wú)明顯差異，而隨摩擦次數(shù)增加，微波處理10 min的試樣表現(xiàn)出良好抗起毛起球性能，這是因?yàn)槲⒉ㄌ幚碛欣诮z針織物結(jié)構(gòu)調(diào)整，織物中弱結(jié)構(gòu)得到改善，織物耐磨性能增強(qiáng)，雖然隨著微波處理時(shí)間增長(zhǎng)，織物抗起毛起球性能下降，但仍然比未處理的織物強(qiáng)。顯示合適的微波處理工藝有利于改善絲針織物的抗起毛起球性能。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)絲針織物進(jìn)行不同時(shí)間微波處理，研究了微波處理對(duì)絲針織物結(jié)構(gòu)及抗起毛起球性能的影響，主要結(jié)論如下：

a）短時(shí)間的微波處理，有利于蠶絲纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整以及纖維內(nèi)部微孔增多，織物回潮率增大;較長(zhǎng)時(shí)間的微波處理，絲針織物結(jié)構(gòu)老化，織物吸濕性減小，回潮率也相應(yīng)減小。

b）在所研究時(shí)間范圍內(nèi)，微波處理對(duì)絲針織物透濕、透氣性影響不大。

c）短時(shí)間微波處理絲針織物，織物結(jié)晶度提高，有利于提高織物的頂破強(qiáng)力以及織物的耐磨性，隨微波處理時(shí)間進(jìn)一步增加，其力學(xué)性能降低。

d）合適的微波處理工藝可以改善絲針織物的抗起毛起球性能。

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