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1、2 0 0 6 化纤新材料及毛纺新面料开发应用研讨会( 论文汇编) 原液着色P T T 毛混纺纱力学性能 及其织物染整加工方法研究 肖红刘俊卿施楣梧( 总后军需装备研究所北京1 0 0 0 8 8 ) 常规毛涤制服面料具有挺括、有身骨、滑爽等优良特性，但在使用过程中还存在抗皱性能 差、弹性差、部分高紧度面料手感过于板硬、毛感不足等问题。聚对苯二甲酸丙二醇酯( P r T ) 纤维大分子链z 字形构象赋予了其良好的拉伸回弹性能，可满足制服面料对微弹性的需求；同 时其具有和毛纤维相近的较低初始模量，手感柔软。将P T T 纤维和毛混纺，利于改善常规毛涤 制服面料的弹性和抗皱性能，开发新一代毛型感强
2、的毛混纺制服面料。 尽管P T T 纤维的弹性机理还存在争议，但其分子链z 字形构象是公认的弹性的结构基础 】。 如何通过织染过程中的张力、染整过程中的有张力或松弛条件下的干热和湿热等工艺条件，控 制P T T 纤维z 字形分子链沿纤维轴的取向，是实现其弹性的关键所在。因此，对毛脚混纺纱 线在不同条件下的力学性能进行预先研究，以控制织造和染整过程中的工艺条件是十分必要的。 对于毛涤制服面料，常采用传统的毛染整工艺包括充分的洗、煮等湿整环节和蒸呢等干整 环节，以保证在充足的湿热条件下整理出毛纤维的特质，但工艺流程过长，导致生产成本高。 对于含一定比例毛的混纺制服面料，本文通过借鉴毛染整工艺原理，
3、探讨了在化纤织物染整线 上进行高效短流程的染整加工工艺来实现毛织物风格的可能。 本文采用原液染色唧和条染毛混纺纱，通过分析毛朋混纺纱线不同条件下的力学性 能，控制织造和染整工艺，并尝试进行类似于化纤织物的高效短流程染整加工工艺，探讨开发 新一代原液染色删毛混纺凡立丁制服面料，并获得了较好的效果。 1 原液着色P T T 和条染羊毛混纺纱的力学性能 原液着色P T T 短纤和条染羊毛制得毛r r 比例为5 0 5 0 和3 0 7 0 两种混纺纱，纱支均为 5 8 N m 2 、捻度均为6 8 0 6 0 0 捻m 。对有张力和松弛条件下、干热和湿热处理后的混纺纱力学 性能进行分析，以为织造和染
4、整工艺控制提供依据。 1 1 试验方法 将纱线一端固定，另一端悬挂一定质量的砝码分别置予不同温度的烘箱内或恒温水浴锅上 方，进行定张力下的干热或湿热处理；将纱线用纱布包裹，分别置于不同温度的烘箱和恒温水 浴锅内，进行松弛条件下的干热和湿热处理。纱线在织造过程中受到的经向张力在2 7 5 c N t e x ， 喷气织机上最大纬纱张力可达6 - 6 5 c N t e x 。试验过程中，当加上6 0 c N t e x 的张力时，部分纱线 由于解捻作用导致了断裂，因此，设置1 5 c N t e x 和3 0 c N t e x 两档较小的张力。 1 6 2 0 0 6 化纤新材料及毛纺新面料开
5、发应用研讨会( 论文汇编) 通过I n s t r o n l1 2 2 电子强力机进行一次拉伸和5 次定伸长拉伸回复试验。其中，夹持距离为 2 0 0 m m 、拉伸速度为2 0 0 m m m i n 、预加张力为1 0 c N 、定伸长值为夹持距离的1 0 。5 次定伸长 拉伸回复试验如下：加上预加张力，先拉仲恢复五次，第六次拉伸至定伸长值后松弛5 s ，回复 至原位，停置松弛1 0 s ，加预加张力，读取试样长度为k 。试样加预加张力后的原始长度为I J D ， 拉伸后长度为L 1 。由此计算下述指标： 急弹性回复率( ) = ( L 。一t o ) ( L ，一L o ) 1 0 0
6、 塑性变形率( ) = ( L 2 _ U L o 1 0 0 1 2 不同混纺比例下的P T T ，毛混纺纱力学性能 P T T 纤维自身具有和羊毛相近的低模量( P T T 单纤维约2 5 c N t e x ，羊毛为2 0 3 0 e N d t e x ) 、略 高的强力以及较好的延伸性能，因此，P T T ，毛混纺纱在现有的混比范围内，随着P T T 含量的增 加，混纺纱断裂强力上升，断裂伸长增加，但初始模量相近，如图1 ( a ) 所示。 图l ( b ) 为两种纱的拉伸回复曲线。可以看出，P T T 含量高的混纺纱急弹性恢复率高，约7 3 2 、 塑性变形小；而5 0 5 0 混
7、纺比例的纱相对而言急弹性回复率小、塑性变形大。毛纤维具有良好 的缓弹性回复能力，两种纱线的急弹差异来自于P r r r 含量的差异。 4 ”o k ”o s 矗 ” 9 b 阻妇ms 饥瓤， 图l 不同混纺比例的毛r r 纱线的拉伸和恢复曲线+ 1 3 不同处理条件下的毛，P T T 混纺纱力学性能 将混纺纱在松弛状态下分别进行1 5 0 2 2 和1 7 0 2 2 的干热处理l m i n ，以及i o o 下湿热处理 3 0 m i n 后的一次拉伸曲线见图2 ( a ) 。松弛状态下的热处理，无论是干热还是湿热处理，毛I - I 混纺纱的断裂伸长都增加，而断裂强力也略有增加。这和文献报
8、道的松弛状态下湿热处理后的 P T T 的延伸性能得以提高一致。同时，P T T 纤维在其玻璃化转变和熔融温度之间发生结晶， 1 5 0 。C 和1 7 0 。C 的干热作用可能导致P T T 纤维重新结晶，导致强力的上升： j 。! 。一 在有张力作用下的干热和湿热处理后的混纺纱，其断裂伸长并没有增加，断裂强力略有增加， 如图2 ( b ) 所示。这可能是由于张力作用导致了混纺纱中纤维取向排列增加，且纱线中纤维自身 的延伸能力减弱。 ： 、 1 图2 中( a ) 和( b ) 同时给出了纱线模量的变化情况。松弛状态下的热处理使得纱线模量均略有 下降，而张力状态下的热处理使得纱线模量均略有上
9、升，这主要是由m 纤维的性能所决定的。 前期的试验表明，P 1 T r 长丝在两种状态下的模量也发生同样的变化，尤其是松弛状态下模量下 1 7 拍 “ 如 旧 氛矗蓦 2 0 嘶化纤新材料及毛纺新面料开发应用研讨会( 论文汇编) 3 。 2 。 z ：O 缸 n 1 。 。 。 0Eo晒2 0：6,tO郴 05I O1 5筇 鲫-L弟$Funj蜂 图2 毛I r I T 3 0 7 0 混纺纱在不同处理条件下的一次拉伸曲线 降是显著的，而张力状态下的模量也只是略有上升。松弛状态下，P T T 纤维受热发生收缩，非 晶区取向减弱，模曼下降，而张力作用则削弱了这种变化。 表1 不同混纺比例的毛棚纱
10、在不同处理条件下的拉伸和弹性恢复数据 混比( P T T - 毛)原纱1 5 0 。C ，千热，1 r a i n1 7 0 。e 千热1 0 0 C ，湿热，3 0 r a i n 1 5 e N 凡e X3 e N 怠e x 松弛 l r a i n3c N f t e x 松弛 5 0 1 5 0 断裂强力，N 2 4 42 0 62 3 12 6 325 63 1 22 2 6 断裂伸长， 2 41 4 41 8 72 5 82 8 02 8 31 93 ，0 3 0 断裂强力，N 3 22 7272 9 43 12 6 92 5 1 断裂伸长， 3 7 22 452 1 62 3 8
11、 43 2 42 6 42 9 1 7 5 0 1 5 0 急弹性回复率6 7 6 45 77 06 9 97 4 36 0 9 塑性交形， 3 33 64 33 03l2 5 73 9 1 ，0 3 0 急弹睫回复率， 7 3 27 2 77 867 16 956 8 96 8 塑性变形， 2 6 827 321 42 930 53 1 13 2 备注：各项数据均为3 根纱线的平均值。 松弛或张力作用下对纱线的热处理，并没有降低纱线的回弹性能，具体数据见表1 。毛 P I T 3 0 1 7 0 比例混纺纱，在张力作用下的干热处理，其急弹反而略有上升。干热主要对P T T 纤维 发生作用，而
12、张力作用则导致P T T 纤维非晶区大分子链沿纤维轴向的规整排列增加，即纤维内 部沿轴向近似螺旋状”Z 字形构象的分子链增加，同时，混纺纱中纤维沿纱线轴向的排列也增 加，导致纱线回弹性能的增加。松弛条件下，无论是5 0 5 0 还是3 0 7 0 毛P r 丌混纺纱，湿热处 理均导致了其急弹性能的降低。湿热主要对毛纤维作用，毛纤维鳞片会互相纠缠，导致混纺纱 弹性的降低。 1 2 织造和染整工艺控制 1 前期的试验表明，在干热和湿热处理条件下，对混纺纱线给予一定张力，有利于毛和P T T 纤维沿纱线轴向以及P ，I - I 纤维中Z 字形大分子链沿轴向的取向，从而导致了混纺纱弹性的提高 并保持纱
13、线模量。而完全松弛条件下的湿热和干热处理，将降低纱线模量并损失弹性。但可以 推断，过渡的张力，如导致肿纤维伸长率超过2 5 以上，P T T 纤维将发生塑性变形的张力， 将使得毛纤维和r , r r 纤维大分子链完全处于伸直状态而损失弹性。 2 1 织造工艺 1 8 2 0 0 6 化纤新材料及毛纺新面料开发应用研讨会( 论文汇编) 结合毛r I 混纺纱在湿热和干热处理下的力学性能以及弹性织物开发特点，确定织造凡立丁， 并通过经纬密度调节紧度。在织造中，适当控制经向张力，而加大纬向张力，使得纬纱处予充 分的伸直状态，给松弛染整中纱线的回缩留下余地，并保证弹性的实现。同时，对于肿含量 高的纱线，
14、其坯布经密适当加大。 2 2 染整工艺，、 由于传统的精纺毛染整工艺流程长，为了提高工效，实现高效短流程染整，在分析毛染整 工艺的原理和特点基础上，尝试了在化纤染整生产线上进行染整加工。 采用的工艺流程为：烧毛一平幅卷染机洗呢一溢流染色机洗呢一脱水一烘干一轧液定型一 蒸呢一成品。 首先在平幅卷染机上洗呢，水温8 0 。C 左右，主要对毛纤维起到预定型的作用，防止后道松 弛洗呢过程中造成的折皱和过渡起毛等，这个过程中，织物的幅宽收缩，但径向长度将略有增 加。然后在溢流染色机中，用4 0 。5 0 。C 的水洗去织物上的污渍，并使得织物在松弛状态下，将 织造过程中累积的应力释放，使得织物达到平衡态
15、，这个过程中，幅宽继续收缩，长度也略有 缩短。和文献指出的一样，定型中的超喂对于弹性的实现相当重要，尤其是经向弹性；而定型 温度则决定了织物的尺寸稳定性和手感。实验表明，采用1 5 左右的超喂和1 8 0 a C 的定型温度， 具有良好的手感和定型效果。原液染色P r 丌短纤维的纺丝工艺决定了定型温度要高于一般文献 的报道。最后进行的是蒸呢，进一步改善手感、提高褶皱弹性回复率。 3 面料性能对比分析 通过高效短流程染整工艺获得的两种毛P ，r r 混纺织物，无论是何种比例的混纺织物，其经 纬向均具有良好的拉伸变形能力和回弹能力，是毛涤面料和纯毛面料所不能达到的。两种比例 的织物均体现出毛感强，
16、手感丰厚，悬垂性能好，光泽柔和等特点。同时，各项物理指标均满 足服用要求，部分指标优良，如起毛起球达4 5 级，褶裥保持也达4 级及以上，各项色牢度均 在4 5 级，具体数据见表2 。 对于凡立丁这种组织结构而言，采用3 0 7 0 毛r I 混纺就可以获得较好的仿毛效果和弹性。 但是，和常规毛涤织物比较而言，毛订混纺织物的不足在于织物拉伸弹性模量较低，同样作 用力条件下，容易发生起拱变形，且急弹和缓弹折痕回复均不及毛涤织物，变形后回复性能不 及毛涤织物，这是在以后的研发中要加以改进的重点。 表2 同样织物规格下不同原料的凡立丁织物成品部分性能指标 急弹- N葛2 f 生变，杉z起毛褶 问折痕回j匀自度：F 热尺寸水洗尺寸 起球傈持意L 弹壤弹 变化本i 舞讹j E z 经纬经纬级级经纬
