羊毛织物生产工序对亲水性影响及染色措施分析

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21世纪的面料正往舒适、环保和功能性等方向发展,而具有亲水吸湿功能性的织物是其中较为重要的一类。羊毛作为一种较为珍贵的天然蛋白质纤维,历来在高档服装及保暖方面处于龙头地位。但随着人们的生活水平提高,人们对以羊毛为原料的毛织物的需求不仅仅是保暖功能,而是对毛纺织物的吸湿快干、轻薄等性能提出更高的要求,其中织物中羊毛特性是决定亲水吸湿的主要内因。目前对羊毛亲水性研究主要采用物理化学改性的方法,一定程度上提高了羊毛纤维的亲水性能。但在毛纺面料的生产过程中,处理工序冗杂,添加化学试剂繁多,以致最后织物的亲水性能受生产工序中多重因素影响。目前学者对工序的研究主要集中在羊毛加工后的结构损伤和力学性能等方向,但未系统分析工序对羊毛亲水性能的影响。为此,本文将考虑引入全流程带压染色工艺后的羊毛织物生产工序,系统分析各工序对羊毛亲水性能的影响。针对目前毛纺面料的生产工序对亲水性能的研究还不够完善,本文将系统地讨论生产工序对织物的亲水性能的影响,目的在于分析筛选影响亲水性的主要工序。在此基础上确定重点研究的工序,优化该工序主要工艺参数,着重分析在主要加工工艺条件下羊毛的结构和亲水性能,探究各个工序及工艺参数对羊毛亲水性的影响机理。具体研究内容和结论如下。(1)研究羊毛织物生产中织造前工序和后整理工序对羊毛亲水性能的影响。结果表明:影响亲水性的主要织造前工序分别为染色工序、头针梳理工序以及复洗工序,而在后整理各工序和接触角之间无显著性差异。为了探究织物生产工序对羊毛织物亲水性能的影响,本文通过差值比较法对9道织造前工序和方差分析法对7道后整理工序进行统计比较,分析结果表明,影响亲水性能的主要工序分别为染色工序、头针梳理工序以及复洗工序。这主要是由于头针梳工序中添加和毛油与抗静电剂,导致羊毛的亲水性能下降,在复洗工序主要提高羊毛清洁度,使得羊毛亲水性能提升,但在实际生产过程中,难以改进二者工艺进一步提升羊毛的亲水性能。然而,根据文献研究结论,在染色过程中添加的大量化学试剂、染色温度以及Ph等因素均可能对羊毛的结构产生较大的影响,为此本文接下来将着重研究染色工艺对羊毛亲水性能的影响。(2)染色工序作为影响羊毛亲水性能主要因素,为了进一步优化全流程带压染色工序中压力和温度及其作用机理。结果表明,随着压力增大,亲水性能和吸湿性能提高,且随着温度的升高,亲水性能提高,吸湿性能先增加后减少,这变化归因于羊毛表面形态及内部结构的变化。鉴于染色工序是影响亲水性的首要因素,本课题针对一种新型染色技术-全流程带压染色技术,采用控制变量法探究带压染色中温度和压力对羊毛的结构和亲水性能影响。本课题共设计六组实验,分别对羊毛进行不同温度(90℃、100℃和110℃)和压力(0.35 MPa、0.43 MPa和0.52 MPa)处理。通过观测羊毛表层形貌和结晶度随工艺条件的变化,并应用接触角和吸湿回潮率的大小判断确定最优染色工艺。实验表明,压力和温度对羊毛的结构均有一定的影响,鳞片层和结晶度在染色过程均有不同程度的变化,当温度从90℃升至110℃时,羊毛的亲水和吸湿性能均比未处理的羊毛有所提高,但当温度为110℃时,羊毛的亲水性能提高,吸湿性能下降。当压力从0.35 MPa至0.52 MPa增大时,羊毛的吸湿和亲水性能增加且大于未处理的羊毛,当压力为0.52 MPa时,亲水和吸湿性能最好,分别为108.89°和11.16%。经上述探究可知,全流程带压染色中染色压力和温度的最佳参数分别为0.52 MPa和100℃。(3)研究全流程带压染色技术中高温酸湿处理对羊毛亲水和吸湿性能的影响。结果表明,经高温酸湿处理后羊毛的亲水和吸湿性能均有提升,主要表现为鳞片层破坏比例和程度比带压染色后增加。高温酸湿处理为全流程带压染色必要的辅助工序,本章采用前后对照的方法探究该辅助工序是否对羊毛的结构与亲水性能产生影响。以经染色压力0.52 MPa和染色温度100℃处理后的羊毛为研究对象,对其进行高温酸湿处理,采用表层形貌和结晶度表征羊毛结构变化,并应用接触角和吸湿回潮率判断亲水性能是否变化。实验结果表明,经高温酸湿处理后的羊毛,表层鳞片局部破坏增加,结晶度下降,亲水和吸湿性能均大于未经高温酸湿处理的羊毛。(4)研究全流程带压染色技术中原位矿化处理对羊毛的亲水和吸湿性能的影响。实验表明,经原位矿化处理后羊毛的亲水和吸湿性能均有提升,鳞片层破坏比例和程度进一步增加。原位矿化作为全流程带压染色的最后一道处理工艺,本章采用前后对照的方法进一步探究原位矿化处理是否影响羊毛的结构和亲水性能。以研究内容(3)中经高温酸湿处理后的羊毛为研究对象,进行原位矿化处理。通过表层形貌和结晶度表征羊毛结构变化,并应用接触角和吸湿回潮率判断亲水性能是否变化。实验表明,羊毛经原位矿化处理后,表层鳞片加剧破坏,结晶度下降,亲水和吸湿性能均大于未经原位矿化处理的羊毛。综上所述,围绕在毛纺织物生产中羊毛亲水吸湿性的变化,特别是系统地分析引入全流程带压染色技术后各工序对羊毛亲水性能的影响,发现带压染色工序的工艺温度和压力、高温酸湿处理和原位矿化处理均显著影响羊毛亲水性能,且这种影响归因于工艺条件环境对羊毛表面鳞片结构及晶体结构的作用,确定了最佳全流程带压染色工艺条件。这些研究结果为推广应用全流程带压染色工艺提供了实验及原理依据,对进一步开发夏季服用毛纺织物具有一定的借鉴与指导意义。
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