基于维纶伴纺开发超柔纱线及面料的工艺和性能

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论文字数:28566 论文编号:sb2022022213410843811 日期:2022-03-12 来源:硕博论文网
本文是一篇工程硕士论文,本课题本课题旨在研究开发出天然环保维纶伴纺超柔织物来缓解当代社会越来越多人由于精神和肉体带来的压力,应用于每日必穿的贴身衣物和占据生命 1/3 时间的睡眠时间的超柔家纺床品的超柔舒适感排解人们身体和心理的双重压力,用这种维纶伴纺开发出的超柔织物来取代现有市场产品具有相当大的开发潜力。

第 1 章  绪论

1.1 超柔纺织品
从 1949 年建国初期,直至 2021 年习近平总书记向全世界庄严宣告,中国已经取得了脱贫攻坚的全面胜利,而且中国用仅仅几十年的时间走完了西方国家几百年的工业化历程,这其中离不开全中国 14 亿人民的艰苦卓绝奋斗。随着中国现代社会的飞速发展。社会竞争也愈加激烈,整个社会大环境给现代人的要求愈加向上,从孩童时代的学业升学压力,年轻人买房生活压力,还是中年人的中年危机,都不能给现代人一种生存安全感,不仅是对自己严苛的要求,还是社会和家人对自己的期盼,大部分人都存在着身体和心理上的压力、焦虑从而产生的亚健康的状态。据有关报道,中国每年心源性猝死大概有 55 万人,从小初高、大学研究生,到社会上的青年人、老板中年人,还有因双向情感障碍症而自杀的案例,大多是由于身体疲惫延伸至心理问题不得排解而采用极端的方式解决。有研究表明,柔软细腻的物品能带给人身体心理灵上的安慰,而柔软细腻爽滑的纺织服装制品正好解决了这一需求,柔软细腻的纺织品能够有效缓解人们身体和心理上的疲惫、压力和焦虑[1],内衣是作为现代人不可或缺的一种纺织服装制品,而睡眠时间则占据了人们 1/3 的时间,所以家纺床品也几近占据了人们一生 1/3 的时间,柔软细腻的家纺床品可以为工作了一天的人们提供身体和心理上的慰藉,尤其是疫情期间,医护工作人员长时间奋斗在一线,一个柔软舒适的内衣和休息期间一个柔软细腻爽滑的家纺床品显得尤为重要。目前,对织物的柔软整理包括物理整理、化学整理、物理化学相结合整理以及改变织物纱线结构来改变织物的柔软感。利用改变织物纱线结构改变织物柔软感一方面减少了化学整理使用的化学药剂带给社会环境的污染和对人体的伤害,避免了使用化学整理后织物的耐洗性能不佳,另一方面减少了物理整理增加的后道工序,减少了织物生产成本。
因此利用水溶性维纶和新疆长绒棉进行混纺,织造等工序的工艺性能研究,制成织物后将水溶性维纶纤维溶解,形成特有的中空柔软结构织物来满足当下对绿色环保柔软纺织品的需求。
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1.2 织物柔软性评价
早在 2019 新冠疫情爆发之前,消费者就在持续关注柔软舒适的纺织服装制品,疫情后各行各业更是将办公地点转移至线上,一时间,柔软舒适纺织服装制品成为了主流,市面上出现了各种各样的柔软纺织服装制品,但对织物的柔软性评价的相关国家标准却一直没有完善。2018 年罗莱科学研究院推出超柔床品,并推出相关行业标准。对柔软纺织品的评价方法包括主观评价法和客观评价法,主观评价法是通过人对织物的视觉、触觉等综合感受得出结论,但不同评价者的评价感受不一致,容易产生较大的误差[32-36],客观评价法则是模拟人的主观意志对织物的力学性能及其他进行综合评判。
1.2.1 主观评价法
主观评价法是指通过人的主观意志对织物进行触摸、搓、揉、挤压后的特征感觉通过中枢神经传输的知觉感受,不仅仅是生理物理上的直观感受,更是一种心理上的感觉[37]。对织物的柔软主观评价人员需要具备丰富的经验,不仅如此评价者的年龄、地域、种族、职业的不同,对织物的柔软性的评价和表达阐述也大相径庭,且在评定时,评价人员的评价环境也有一定的影响,一块织物的评定需要多位评价者评判后综合分析所得,对不同评价者的评价术语应确定一个系统的评价用语,并需保持周围环境对评定者无视觉、听觉等其他干扰以保证评价结果的权威可信。对织物柔软主观评价常有语意评定法(SD 法)、绝对判断法、成对比较法、秩位法等方法[38]。这些方法的评价原理都是通过对织物的风格材质、应用领域的不同进行分等、分类、分级、计分、对比来评定织物的柔软效果。语意评定法(SD 法)是 1957 年奥斯顾德作为心理判定而提出这一说法,顾名思义就是通过对柔软程度的语意既定程度,包括一般、良好、优秀等对柔软织物进行分级;绝对判断法的判定规则与 SD 法类似,将织物的柔软程度按照 1~10 分来打分,数值越高,柔软程度越好;成对比较法则是两两类似织物相比较,对所有织物两两比较后进行排序,该评价方法耗费大量时间和评价者的精力,但能获得较为精确的柔软性程度;秩位法即是不同评价人员对同一织物的柔软性程度评判优劣秩位,对不同评判者的秩位数相加得出该织物的综合柔软总秩位数,根据秩位数越小织物柔软性越好的原则来评价织物的柔软性,此种方法比较节约人力和时间,但评价试样较多时也会升级评判者的评价难度[39~42]。
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第 2 章  维纶伴纺纺纱工艺与性能

2.1 原料选择与配棉
2.1.1  水溶性维纶基本性质
(1)水溶性维纶纤维强伸性能
据 GB/T 3916-2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定(CRE法)》[70]1,利用 LLY-06EDC 电子单纤维强力仪对外购的细度为 1.67dtex,长度为 38mm的水溶性维纶纤维的拉伸断裂性能进行测试,结果如表 2-1 所示。
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如表 2-1 所示,水溶性维纶纤维具有较优的断裂强伸性能,在维纶伴纺工艺中,不仅可以提高纱线的织造效率,还增加其纱线强度,降低其伸度[71]。
利用水溶性维纶伴纺纺制成伴纺纱,后经退维整理制成具有多孔结构的弱捻蓬松超柔纱线。由于水溶性维纶与棉纤维进行混纺后防止内部结构发生扭转,再进行织布,则水溶性维纶在溶解前发生一系列的润胀以及收缩,最终收缩成强捻纱。因此,水溶性维纶在溶解后,混纺纱线留出一定的空隙,即与未溶解前的水溶性维纶纤维体积相当,可形成具有良好手感的超柔面料。
水溶性维纶的含量比例是一个重要指标,直接关系到纺制出的纱线及面料是否具有较优的超柔面料风格。水溶性维纶含量比例过高,导致纱线强力下降,纱线结构松弛,提高纺纱成本,不利于后道产品的加工,无法完成服用性能;水溶性维纶含量过低,混纺纱的中空结构达不到要求,去除水溶性维纶纤维后,纱线密度与原纱线密度几乎一致,不能纺制出相应的超柔纱线,制出符合要求的面料产品。为了探讨不同水溶性维纶纤维的混纺纱线对织物风格产品蓬松、丰满、超柔的影响,设计了四种不同水溶性维纶纤维的含量比,分别为 5%,10%,15%,20%四种不同水溶性维纶纤维的混纺比纱线。
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2.2 纺纱工序
本课题选用水溶性维纶纤维以及长绒棉纤维作为原料进行伴纺,水溶性维纶纤维由山东惠民三泰纺织有限公司购入,长绒棉纤维由学校纺纱基地提供,所有实验均在西安工程大学实验室小样机完成。水溶性维纶纤维又称“合成棉花”,其各项性能与棉纤维的相似,强度高、耐磨性好、吸湿率低,与棉纤维伴纺可提高混纺纱线的强度以及织造效率,退维后可赋予混纺纱线丰满、蓬松、柔软的手感效果。由于水溶性维纶纤维对温湿度较敏感,且水溶性维纶纤维与长绒棉纤维的主体长度有一定的差距,导致在伴纺的前纺后纺工序中的生产状态产生一定的波动,因此为了纺出所需超柔纱线,获得符合相应要求质量的纱线,在纺纱的各项工序中应根据不同的生产状态及时作出相应措施进行调整。
2.2.1  梳棉工序
梳棉工序是决定成纱的关键工序,进一步去除水溶性维纶中的细小杂质并进行分梳。由于购入的水溶性维纶已经过开清棉工序,因此可直接进行梳棉工序,在进行梳棉前,需对梳棉机进行清理,防止其他异形纤维混入,影响纺纱效果。水溶性维纶纤维对温湿度敏感且对梳棉机械的要求较高,因此在控制室内温湿度的情况下,降低锡林、刺辊以及盖板的速度,多梳多混,少量喂入梳棉机,防止通道的阻塞以及粘连。
2.2.2  并条工序
经过梳棉工序制成的水溶性维纶生条以及棉生条,虽去除了杂质进行了分梳,但生条内部纤维仍具有较差的伸直度,还有部分纤维束未打开,因此通过并条工序的加工,不仅使生条结构差的水溶性维纶生条提高其伸直度,打开其纤维束,还能使水溶性维纶生条与棉生条混合的更加均匀。并条工序在湿热的夏季进行实验,同时水溶性维纶的摩擦系数较大,在实验时水溶性维纶条极易容易缠绕在胶辊上,导致维棉混条的含量比产生较大的偏差,影响实验效果,因此在进行并条工序的实验时要保持胶辊的光洁,及时调整室内温湿度,加大罗拉之间的隔距,加大压力以及牵伸力。本实验设置了四种不同的水溶性维纶含量比,生产了四批不同维棉混条,各采用二并混合的方法。含量 5%的水溶性维纶熟条一并采用一根水溶性维纶条和四根棉条混合,二并采用五根棉条和一根含水溶性维纶半熟条进行混合;含量 10%的水溶性维纶熟条一并采用一根水溶性维纶条和五根棉条混合,二并采用两根水溶性维纶条和五根含维纶半熟条进行混合;含量 15%的水溶性维纶熟条一并采用一根水溶性维纶条和五根棉条混合,二并采用一根水溶性维纶条和五根含维纶半熟条进行混合;含量 20%的水溶性维纶熟条一并采用一根水溶性维纶条和四根棉条混合,二并采用两根水溶性维纶条和四根含维纶半熟条进行混合。
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第 3 章 维纶伴纺纱的针织织造及退维......................................... 21
3.1 针织织造 ........................................... 21
3.1.1  织物组织结构......................................... 21
3.1.2  针织织造工艺...................................... 21
第 4 章 维纶伴纺织物性能和柔软性综合评价............................. 27
4.1 织物基本性能 .......................................... 27
4.1.1  织物顶破性能............................................ 27
4.1.2  织物厚度........................................... 28
第 5 章 结论与展望............................ 41
5.1 主要研究结论 ............................................ 41
5.2 不足与展望 ...................................... 42

第 4 章  维纶伴纺织物性能和柔软性综合评价

4.1 织物基本性能
经过针织织造工序,将不同混纺超柔纱线针织织造出八种不同含量比和线密度纱线测试其基本性能,旨在测试八种织物在退维前后的性能对比,是否满足本实验织物所基本具备柔软丰满蓬松的织物以应用于衣物、家纺床品等产品的特点属性,根据实际用途,对织物的顶破性能、织物厚度、织物透气性能、织物保暖性能进行测试分析。
4.1.1  织物顶破性能
针织物的纵向横向变形较大,不适合用拉伸断裂来测试强力。针织物的顶破过程是构成测试样品的所有线圈连接成一个整体,纵向横向共同承受拉伸变形,直到顶破。织物顶破性能有钢球法、气压法和液压法三种测试方法。本实验测试采用 YG031 电子织物气动顶破强力机进行测试。
(1)测试方法
采用国家标准 GB/T 19976-2005《纺织品 顶破强力的测定 钢球法》进行取样五块[79],将放有试样的夹具放入强力机的气动顶破夹板之间,拉开气动把手,上夹板下压,夹紧夹具测试后记录数据。设置夹距 100mm,移动速度 100mm/min,定点伸长 100%,定点力 2000N。
(2)实验结果及分析
织物的顶破强力、顶破伸长、顶破伸长率以及顶破时间的测试结果如表 4-1 所示。织物退维前后顶破强力变化曲线图如图 4-1 所示。
工程硕士论文参考
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第 5 章  结论与展望

5.1 主要研究结论
随着社会的快速发展,现代人的生活节奏也在越来越快,越来越多的人为了改善自己和家人的生活环境而处在一个精神与肉体双重压力下生活不得排解,而贴身衣物和家纺床品是伴随我们时间最长的纺织服装制品,尤其人一生的睡眠时间达到整个生命的 1/3 时间,因此一个柔软亲肤舒适透气的贴身衣物和家纺床品显得尤为重要。除去物理和化学整理使织物变得柔软,还有一种绿色环保改变织物柔软的方法就是改变织物的结构。本课题为基于维纶伴纺开发超柔纱线及面料的工艺和性能,通过选择外购水溶性维纶纤维、与长绒棉纤维进行混合,进行梳纺工艺的设计与上机实验,制备出系列水溶性维纶/棉混纺纱线。通过对纱线横截面结构、纱线强力、纱支不匀率、纱线毛羽等性能进行分析,并优化选择最佳织造工艺,进行超声波低温退维工艺研究,对面料进行退维整理工艺,研究开发出基于维纶伴纺的超柔面料。同时对基于维纶伴纺超柔面料的基本性能包括顶破性、厚度、透气性和保暖性和柔软性能包括悬垂性、刚柔性和 FTT 触感性能进行测试并对织物柔软性能进行灰色近优综合评价法评价并得出如下结论:
(1)为了纺制出满足生产要求的棉水溶性维纶混纺纱,首先对所采用的水溶性维纶纤维和长绒棉纤维的强伸性能及基本性能进行了测试,并对水溶性维纶纤维的溶解性能进行了解。测试结果显示为水溶性维纶的平均断裂强力为 6.51cN,棉纤维的平均断裂强力为 3.06cN,水溶性维纶的溶解温度为 80℃±5。为满足维纶伴纺纱的可纺性,对水溶性维纶含量比例,纱线线密度,捻系数进行了探究与分析,最终确定水溶性维纶纤维含量比为四种,分别是 5%、10%、15%、20%,确定纱线线密度为四种,分别是14.6tex、19.6tex,捻系数确定为 300。
(2)根据水溶性维纶的基本性质和混纺纱的基本特征,考虑到后道织物退维工艺旳难易程度、织物基本的物理机械性能以及较优的柔软感,实验并设计出 4 种不同混纺比,2 种纱支的共八种不同纱线。在纺纱工艺中应合理设置参数以保证纱线质量符合要求,水溶性维纶纤维对环境的温湿度要求较高,且摩擦系数大,在梳棉、并条、粗纱中需要尤其注意实验室环境质量的把控,对梳棉机注意清洁防止其他纤维的混入,保持并条机、粗纱机胶辊的光洁防止维纶条的缠绕,在细纱工序中尤其注意实验室温湿度对细纱机的影响,不同的环境同样的牵伸倍数纺出来的纱线线密度不一致。对八种混纺纱线进行基本性能测试,纱线 a1 的毛羽指数最低;纱线 b1 的条干均匀度变异系数最低,离散程度最小,各纱线的条干均匀度 CV 值均低于 15%,成纱条干就好。纱线b3 的细节、粗节、棉结最少;线密度为 14.6tex 纱线的平均断裂强度为 13.7cN/dtex,线密度为 19.6tex 纱线的平均断裂强度为 14.19cN/dtex,各纱线性能均符合标准。
参考文献(略)
QQ 1429724474 电话 18964107217