长丝织物水洗免烫技术研究
摘
要：通过毛涤长丝复合包缠纱技术、电晕放电等离子体处理技术和聚酯热熔粘结复合纤维混入加工技术的研究，探讨了毛涤长短复合纱的包缠加工方法及产品性能，研究了电晕放电对毛纤维表面及结构、纱线强力、织物弹性、防缩等性能的影响，通过热熔粘结复合纤维的研制和混纺，分析了织物机洗免烫性能的变化。提出了毛涤混纺水洗免烫的综合工艺加工方法。
关键词：涤纶长丝；毛混纺织物；复合纱；电晕放电；粘结纤维;洗可穿
1 概述
毛纤维的鳞片结构、正偏皮质分布和二硫键的存在赋予毛织物手感细腻活络、回弹性好、光泽柔和的特点，但毛纤维的缩绒性和力学性能同时也造成毛织物不可机洗、尺寸不稳定、强度低等缺陷。采用传统工艺路线加工的毛涤短纤混纺织物虽对此有所改善，但短纤混纺纱线条干均匀度差、可纺支数低、织物不够整洁匀净，易起毛起球，在较高含毛率下未能体现毛型感和舒适性，且抗皱保型性差，不能水洗，洗涤后需熨烫，因此难以满足军服面料的使用要求。
在美国、日本及西欧等发达国家的长丝仿毛产品已取得了令人瞩目的进展，我国近年在长丝仿毛技术上也有重大突破。最新开发的羊毛与涤纶长丝复合的精纺面料更加体现了羊毛和涤纶的长处，具有低成本高档次的特点，同时技术含量高。通过特殊的纺纱技术，可使用毛量降低，产品毛型感强，服用性能好，穿着舒适，可用洗衣机洗涤，是毛涤织物的发展方向。
针对目前部队毛料服装存在的起毛起球严重、抗皱保形性差、干洗熨烫麻烦等问题，在保持产品风格、降低成本的基础上，提高产品的抗皱保形性、抗起毛起球性能，赋予机可洗、洗可穿的性能，我们着重研究了羊毛与长丝复合纺纱技术、电晕放电处理技术和复合纤维热熔粘结技术。
2 毛涤长短复合成纱技术的研究
采用羊毛短纤与特种变形涤纶长丝复合制成复合纱，使长丝在纱线中起到骨架、支撑和捆绑作用，而羊毛在纱线表面，使得织物毛型感强，同时具有良好的抗皱保型性，是水洗免烫的关键之一。
在复合纱中，纱线的力学性能是非常重要的一个指标，这是因为纱线的初始模量直接影响着织物的折痕恢复性，而折痕恢复性能又对织物的抗皱免烫性有影响。常规包缠纱主要有两种类型：一是毛单纱与涤纶长丝的包缠，又有纱包丝和丝包纱之分；二是毛粗纱与涤纶长丝的包缠，又有丝包须条、交缠复合、二重包缠之分。
从中可以看出，在零超喂下，断裂强力和伸长的排列次序为：毛涤短纤混纺纱、毛涤长丝并捻纱、毛涤长丝包芯纱、毛涤二重包缠复合纱、毛涤交缠复合纱、毛涤交缠纱，但随着超喂的增加，交缠复合纱和二重包缠复合纱的性能有了明显改善，并优于并捻纱。
表1 纱线基本参数表 表2 各种纱线物理指标测试数据 我们在此基础上研制了毛涤交缠复合设备，吸收了平行纺纱、赛络纺、包芯纱、差捻纱等方法的优点，并采用了静电开纤等先进手段。毛条在特制的纺纱设备上牵伸并直接包覆镶嵌于蓬松的涤丝骨架上，并在同一机台上用另一根细旦涤纶长丝包缠捆扎毛纤维及其涤纶骨架，使所制成的毛涤复合纱具有毛纤维表面覆盖率高、强度高、保型性好、条干均匀、毛羽少、不起毛起球等优点。从成纱工艺来看，先是包缠成纱后加捻补充成纱。从图2、3的毛涤复合纱的电镜照片中，可以清楚地看出纱线的复合结构。
表4是各种毛涤长丝复合纱织物的物理性能测试表，从中可以看出，织物断裂强力和断裂伸长率，以包缠复合纱最佳；织物的折痕恢复性能（急弹和缓弹）都以毛涤包缠复合纱为好，说明此类织物具有良好的保形性；织物抗起毛起球性能也是如此；从缩水率上看，复合包缠纱织物的最小。这些都说明毛涤长短复合包缠纱织物能够满足水洗免烫的要求。
3 电晕放电等离子体处理技术的研究
纺织工业上应用较多的等离子体主要有电晕放电和辉光放电，它们都属于低温等离子体。由于电晕放电可在空气中常压下进行操作，设备也相对简单一些，所以电晕放电在聚合物表面改性方面的应用越来越广。
电晕放电所产生的光辐射、中性分子流和离子流中的绝大多数粒子能量均高于聚合物的结合能，这样作用于聚合物表面会引起内部各种化学键发生断裂或重新结合，表现在大分子的降解、材料表面和外来气体、单体发生反应。
表3 各种毛涤长丝复合纱织物的物理性能测试结果 由于羊毛纤维表面排列着一层结构紧密、定向的鳞片层，使得羊毛具有与其他纤维不同的性能，如定向摩擦效应、耐腐蚀性、表面疏水性等，并影响纺织染整加工及使用，如羊毛的防缩性、染色性等。
羊毛经过电晕放电处理后，从纤维表面来讲，导致了羊毛鳞片层的形态改变。图4是各种羊毛的扫描电子显微镜照片。从图中可以看出，未经电晕放电处理的
羊毛纤维表面鳞片完整光滑，排列紧密。而我们适当条件电晕放电一次处理后的羊毛纤维鳞片尖端已被破坏、钝化；经过两次处理后，则发现羊毛鳞片几乎完全脱落，表面变得凹凸不平。
鳞片层的去除有利于羊毛织物的毡缩性的降低，降低了定向摩擦效应。表5是电晕处理前后的羊毛纤维表面摩擦系数的变化，从表中可以看出，经电晕处理后虽然正逆摩擦系数均有提高，但（μ2-μ1）/μ1即定向摩擦效应（DFE）却降低了，这表明尽管表面粗糙程度提高，但大大降低了因鳞片层造成的定向摩擦效应，从而可以改善毛织物的防毡缩性，这一点可从表5得到证实。从表5可以看出，对于纯毛凡立丁织物，电晕处理后其缩水率有较大的下降，而对于毛涤织物由于羊毛含量不是很高，缩水率变化不很明显，但仍有一定效果。
表4
电晕放电处理前后羊毛织物表面摩擦系数的变化 表5 电晕放电处理前后织物缩水率的变化;
通过X-光电子能谱（XPS）分析可以发现电晕放电后纤维表面元素含量变化，从表7可以看出，主要是氧含量有很大的提高，O1S/C1S的比例由原来的15%增加到28.9%。主要是电晕放电后羊毛表面结合了空气中的氧从而发生氧化而致，一方面增加了纤维表面的极性，提高了羊毛对酸性染料的吸附，可以提高得色量；另一方面，部分二硫键的断裂氧化，大大降低了羊毛鳞片胱氨酸二硫键的密度，染色时可以降低染料的渗透阻力，有利于染料的扩散，提高了上染速率。经适当电晕处理前后毛织物用中性染料染色的上染速率曲线,我们发现，一定条件下处理的毛涤织物，在6g/l的中性染料浴中上染的深度与未处理织物在8g/l染浴染色深度相同
表6
电晕放电处理后纯毛织物表面化学元素变化 我们通过对碱溶度、吸酸值、回潮率及染色饱和值变化的研究发现，电晕放电处理只是改变了羊毛纤维表面很浅的鳞片层，表层的部分二硫键发生氧化断裂，增加了羊毛纤维的粗糙度，提高了毛纤维的抱合力，对羊毛内在的本质特性没有改变，所以电晕放电处理后羊毛的强力不会下降，反而略有增加；起毛起球性能提高；织物的弹性却略有下降，不很明显，由于羊毛弹性好与二硫键的交联有关。这些可以从表7中看出。
表7 电晕放电对织物的物理性能影响 总之，利用电晕放电的等离子体处理可以改善羊毛纤维表面的鳞片结构，使鳞片钝化或尖端脱落，减少定向摩擦效应，从而改善纯毛和毛涤织物的毡缩性，有利于水洗免烫；同时电晕放电处理可以改善羊毛的染色性能，提高染色速率。电晕放电处理由于增强了羊毛纤维表面的粗糙度，提高了抱合性，能提高羊毛的纱线强力，但会使弹性恢复性能略有下降。
4 热熔粘结复合纤维在毛涤织物中应用研究
热熔粘结复合纤维最先应用于非织造布，由于具有与其他纤维稳固粘结的能力，因此近年来逐步应用于织物粘合中。均一组分和双组分热熔纤维均可用于粘结，但均一组分热熔纤维在用于毛涤织物时容易造成板结，影响手感。双组分复合纤维中，熔点低的组分作为粘结部分，熔点高的组分作为载体部分，这样可应用于毛涤混纺织物中。
4.1 热熔粘结复合纤维CPES的性能
由于常规ES纤维或PET/PE纤维的染色性能较差，所以我们研制了PET/COPET复合纤维，即低熔点聚醚共聚酯与聚酯复合纺丝制得的热熔粘结复合纤维CPES。从CPES热熔粘结纤维的热分析曲线，从中可以知道，CPES的皮层熔点很低，只有127℃，芯层熔点为220℃。在热定型时应注意此点。
通过显微镜观察可以发现，将CPES进行干热处理，处理条件低于135℃、40s时，纤维不会熔融，与未处理的一样；135℃、40s处理后，纤维皮层开始熔化；在140℃处理60s时，纤维皮层完全熔化，并开始流动。湿态处理时，低于135℃时，纤维不会熔化；135℃处理时，皮层开始熔化，140℃处理时，皮层完全熔化，横截面无法分辩每根纤维的皮层，而纵向皮层产生流动。
由于CPES纤维引入了醚键，改变了原来PET的化学结构及超分子结构和PET的结构规整性，使无定型区域增大并疏松，从而降低了染色温度，提高了纤维的上染率，用分散染料常压即可染深色。
4.2 热熔粘结复合纤维CPES在毛涤织物中的应用
将CPES短纤与羊毛混纺成纱，再与原液染色涤纶特种变形长丝进行交缠复合加工成复合纱，制成含CPES的毛涤哔叽织物A，其组成毛/CPES/涤为42.5：7.5：50。另制成一种不含CPES的毛涤长丝哔叽B，规格与哔叽A相同，其组成毛/涤为50：50。
以织物的褶裥保持性、折痕恢复性和起毛起球性来评价两种毛涤织物的机可性服用性能。
织物经过热定型、压烫后，已形成褶裥，按GB8629-88所规定的方法进行褶裥保持性试验。经评价可以认织物A的褶裥保持性好，织物B则一般。这可以通过纤维之间的微观形态变化来解释。图8-1是织物A未经处理的电镜照片，可以看出纤维之间未有粘结现象；图8-2是织物A经压烫后的电镜照片，可以明显看出CPES纤维表层已经熔融，并与相接触的纤维发生了粘结。对于织物A而言，在压烫褶裥时，除了涤纶、CPES纤维芯层的定型和羊毛在外力作用下弯曲定型外，CPES皮层的熔融也对褶裥起关键的作用。由于CPES皮层的熔融流动和粘结，使得粘结纤维与周围的涤纶、羊毛纤维胶合在一起，而自由移动受阻，形成了牢固的褶裥。这样即使在洗涤时，尽管羊毛在润湿时溶胀有降低弯曲和褶裥保形性的趋势，但粘结点的限制使其无法恢复，从而具有良好的褶裥保形性。织物B正是没有这种粘结点的存在，所以褶裥保形性在洗涤后明显降低。
表8是两种织物的干湿弹性恢复性能测试结果。从中可以看出，织物A和B在经过染色、定型和压烫后干、湿折痕恢复性能差异很小。这与采用的毛涤纶长丝包缠复合中长丝的弹性较好有关。两种织物都存在干态弹性比湿态好，这与羊毛与水之间的化学结合有关。
表8 织物干湿折痕恢复性能试验结果 总之，将聚醚酯共聚和聚酯两组分热熔粘结复合纤维CPES应用于毛涤混纺织物，不仅可以正常染色，还能提高织物的水洗免烫性能，改善起毛起球性能。
5 结束语
毛涤织物水洗免烫性能是军服的基本需求，也是职业服装追求休闲化的需要。要实现此目的，除了常规性能外，要求毛涤织物具有良好的弹性和折痕恢复性能、防毡缩性、防起毛起球性能、褶裥保持性能等。
采用毛涤长丝交缠复合纱制成的毛涤织物，由于涤纶长丝作芯层，毛纤维较多的覆盖纱线表面，这样可用较少的羊毛达到含毛高织物的效果。同时，织物弹性恢复性能较好，强力较高，具有一定的耐洗免烫性能。
经过电晕等离子体处理的毛涤织物，由于羊毛表面的鳞片钝化或破坏，使得织物的纱线抱合力增加，强力提高，染色性改善，防毡缩性增强，缩水率降低，抗起毛起球性能提高。
涤纶热熔粘结纤维的混入，可以改善毛涤织物的抗起毛起球性能，提高水洗免烫性能和褶裥保持性能。
这些技术可单独使用，也可适当结合使用。利用毛涤长丝复合纱来提高织物的强力、弹性，通过电晕等离子体处理来改善水洗防毡缩性和抗起毛起球性能，结合热熔粘结纤维的混入技术来增强褶裥保持性能和水洗免烫性能。(郝新敏
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