【畢業(yè)學位論文】吸濕快干針織面料在線生產關鍵技術

吸濕快干針織面料在線生產關鍵技術武漢紡織大學分類號 校代碼 10495 677 密 級 公開碩士學位論文吸濕快干針織面料在線生產關鍵技術作者姓名： 周 鵬學 號： 1215063003指導教師： 吳濟宏 教授學科門類： 工 學專 業(yè)： 紡織工程研究方向： 功能性面料開發(fā)完成日期： 二零一五年六月呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解 武漢紡織大學 有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權 武漢紡織大學 可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適用本授權說明）學位論文作者簽名： 導師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日摘 要吸濕快干針織面料由于具有優(yōu)越的服用性能而受到廣大消費者的青睞。目前，傳統(tǒng)方法生產的吸濕快干針織面料是將紗線先進行松式絡筒，再大批量的放入染缸內做拒水處理，然后進行烘干、絡紗、編織機后整理，這種方法不僅工序繁瑣，而且成本較高，又污染環(huán)境，并且紗線拒水處理存在不勻這一問題一直困擾著大多數(shù)企業(yè)，使開發(fā)的吸濕快干面料的服用性能不高。為了從根本上解決紗線拒水不勻的問題，本課題提出一種在線生產的方法，通過制作一種集上助劑與干燥一體化裝置，直接在織機上一次完成紗線改性和織造的在線生產方法，首先設計出軋液槽與烘焙干燥箱，然后探討了紗線拒水改性的最佳整理劑濃度，最后將用在線方法開發(fā)的吸濕快干針織面料與傳統(tǒng)方法開發(fā)的吸濕快干針織面料的性能進行對比測試與分析。首先制作軋液槽與烘焙干燥箱，然后分析紗線含水率及紗線張力等因素來驗證所制作裝置的合理性，并進一步對所制作的裝置進行調整與修飾；最后對最終制定的軋液槽與烘焙干燥箱進行驗證分析，紗線的含水率及紗線張力能夠達到大圓機編織的基本要求，裝置合理。運用所制作的裝置對棉坯紗、棉煮紗、莫代爾坯紗及莫代爾煮紗四種紗線進行了拒水處理，分析了四種紗線處理前后性能的變化，探討了最佳整理劑濃度，即：棉坯紗整理劑濃度為11g/L，棉煮紗、，紗線的拒水改性效果最佳。研究了這四種紗線用在線方法開發(fā)的吸濕快干針織面料的物理性能、芯吸性能、吸濕性及快干性能，結果顯示用在線方法開發(fā)吸濕快干針織面料的性能能夠達到傳統(tǒng)方法開發(fā)吸濕快干針織面料的性能效果。關鍵詞：在線生產；拒水整理；編織；針織面料；吸濕快干；性能研究類型：應用研究At of is is is is of of of so of is In to of of a is by of is of of of of of in of to up or in of is of is of of of g/11g/of by of by 1 緒論. 傳統(tǒng)方法的介紹.式筒紗的質量影響.備的影響.質及溫度的影響.劑純度的影響. 吸濕快干針織面料的研究現(xiàn)狀.在織物中的運動理論.物的濕傳導及濕熱傳導模型.整加工.內外吸濕快干纖維的研究進展. 本課題的研究內容和意義.軋液槽與烘焙干燥箱的制作.液槽的初步設計.焙干燥箱的初步設計. 裝置的綜合實驗分析.線含水率測試.線張力. 在線生產裝置的調整.置調整.整裝置后的綜合實驗. 本章小結. 紗線在線拒水改性.材料及藥品.線拒水改性. 紗線的性能測試.線拉伸性能.線毛羽.線接觸角.線性能測試的結果與分析.伸性能.線毛羽.線接觸角. 綜合性能分析. 本章小結. 吸濕快干針織面料的設計.平針織面料的設計. 吸濕快干針織面料的染整工藝.藝流程.處理.色工藝.整理. 吸濕快干針織面料的性能測試.伸性能.磨性能.濕性能.干性能. 吸濕快干針織面料的性能測試結果與討論.料物理參數(shù).料的耐久性能.吸性能.濕性能.干性能.本章小結.論.論11 緒論隨著各項紡織技術的進展和服用領域的拓展，近年來，吸濕快干針織面料在技術上有不少新的進展，服用性能日趨完善，給人們帶來了穿著舒適性1。尤其是交織汗布類的吸濕快干面料，廣受運動消費者的青睞。交織汗布是由吸濕快干紗線與天然纖維或再生纖維紗線交織而成；吸濕快干織物是織物能夠快速的吸收水蒸氣及水且能夠迅速的擴散和蒸發(fā)。如下是吸濕快干面料的功能示意圖：濕快干面料功能示意圖開發(fā)交織汗布類的吸濕快干織物，其傳統(tǒng)方法的技術路線是：原紗松式絡筒拒水處理烘干絡紗編織定坯染色親水柔軟整理成品，其中紗線拒水處理存在不勻這一問題一直困擾著大多數(shù)企業(yè)，使開發(fā)的吸濕快干面料的服用性能不高。這種方法不僅工序繁瑣，而且成本較高，又污染環(huán)境。對針織企業(yè)而言，節(jié)約成本、提高效率、環(huán)保等一直是它們所追求的。統(tǒng)方法的介紹在實際生產吸濕快干面料的過程中，傳統(tǒng)的方法是先將大批量的原紗筒絡成用于拒水改性所要求的松式筒紗，然后將松式筒紗放入染缸內進行拒水改性，再經過烘干、絡紗、編織以及后整理等工序，完成吸濕快干針織面料的開發(fā)。這種傳統(tǒng)方法有以下幾個1 緒論2缺點：一是在用松式筒紗進行拒水改性的這一工序中，由于筒紗質量、設備以及水質等因素的綜合影響，造成拒水改性的筒紗內外層紗線拒水不勻，以致在后整理的工序中引起染色等問題，造成吸濕快干面料服用性能不高；二是傳統(tǒng)的方法其工序繁瑣、效率不高以及成本較高，這一直是困擾企業(yè)的難題；三是所用的助劑溶液利用率不高，由于所用助劑為含氟拒水劑，大量的排放造成環(huán)境污染問題，不符合環(huán)境友好型的理念。對于目前這些問題，第一個問題可以通過改善筒紗質量、設備及水質等可以解決，第二、三個問題是傳統(tǒng)方法本身存在的缺陷，只有通過創(chuàng)新一種新的方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法，這些問題才能夠徹底解決。下面將著重第一個缺點進行分析，即紗線拒水處理不勻的原因。影響筒紗拒水質量的因素很多并且比較難控制，如果沒有控制好就會產生內中外層拒水改性差異、不易浸透等質量問題，進而會引起在后續(xù)工序染色中出現(xiàn)色差、染花、不易染透等質量問題。松式絡筒是影響筒紗拒水的關鍵工序之一，待拒水改性的紗線其卷繞形式必須要按照染廠規(guī)定的加工要求進行松式絡筒。松式筒紗質量的好壞嚴重影響筒子紗染色質量2，那么松式筒紗的質量好壞也就嚴重影響了筒子紗拒水改性的質量。紗重量、紗層長度、筒紗成形以及筒紗形狀等。筒紗密度對筒紗拒水質量有著很大的影響。拒水時，助劑液循環(huán)受到的阻力與筒紗密度的大小成正相關，筒紗的密度越大，助劑液循環(huán)受到的阻力久越大，液體久不能夠順利的通過紗層，影響助劑液的循環(huán)流量。助劑液的循環(huán)流量發(fā)生變化容易造成內中外層拒水不勻的質量問題2。筒紗重量是指松式筒子紗所具有的重量。隨著紗線卷繞的重量增加，筒紗的紗層將變厚。紗層厚，助劑液穿透循環(huán)的阻力就大，助劑液流量變小，助劑液不易滲透紗層，造成紗層內中外拒水不勻；如果筒子的紗層越厚，助劑液不易穿透紗筒，并且從層向內層滲透的時間就越長，造成沿程助劑濃度差增大，內中外拒水不勻也會變大。因此，筒紗的重量要控制在合理范圍內。另外，筒子間的筒紗重量也要均勻一致，內。若偏差過大，紗層厚薄就不均勻，助劑溶液穿過紗層的流量就有差異，易造成同缸內筒子紗之間的拒水改性不勻2。紗層長度是指紗線卷繞在筒子上的長度。松式筒紗在拒水改性時要求紗層覆蓋住筒孔，避免助劑溶液不從筒孔中噴出來，使助劑溶液能夠滲透到紗線內層。如果筒紗卷繞的位置不當而造成 “露孔”，助劑溶液就會造成筒子端面打毛，且對其他筒子的流量產生影響而導致拒水不勻2。筒紗成形良好是指松出來的筒紗要符合成形要求，無塌邊紗、腰帶紗、蛛網(wǎng)紗等。然而在實際生產中，因機狀不良及人為不恰當操作等因素，會絡成成形不良的筒子，這1 緒論3種不良的筒紗因內部密度的差異而導致筒紗拒水不勻2。外流時間以及主泵壓差及速度等。筒子紗拒水改性要靠泵的揚程使助劑溶液滲透到筒子紗的內層,助劑溶液內、外往復循環(huán)達到改性平衡。筒子紗拒水改性時要有適宜的揚程、流量。如果揚程過高就會造成筒子紗起毛;如果揚程過低就會導致內、外層夾芯筒子紗3。內、外流時間應根據(jù)紗線類別及絡筒的情況而定,一般采用內流時間大于外流時間。如果內、外流時間不合理,對內、中、外色差影響很大3。主泵內、外壓其絕對值由罐蓋上的壓力表指示。壓差大小應合適,染色中若壓差太大,染液穿透性差;而壓差小,筒子紗易變形。一般情況下,外流時壓差為712流為814差大小由主動泵速率、換向器角度、載重量及筒子紗卷繞密度來定3。開機后，操作工要檢查泵速，如果發(fā)現(xiàn)異常，立即停機進行檢查4。為筒子紗自身就會產生過濾效應。首先水的懸浮固體含量必須低。水的總硬度508；00；。水質應天天檢查,并作好記錄,防止因水質硬度太大造成內、中、外拒水改性不勻，導致后續(xù)工序中的染色問題3。在拒水改性的過程中，工作人員要經常檢查機臺上的溫度儀表，如果溫度儀表指示不正常，要及時的報告給班長，叫機修人員進行維修，確保溫度儀指示準確4。為有的助劑本身含有一部分雜質及一些其它物質,在拒水改性時起干擾作用,影響助劑的改性。助劑純度高,溶液的分散性越好,可減少筒子紗內、外層改性的不勻。濕快干針織面料的研究現(xiàn)狀吸濕快干織物是通過增加或擴大水分的蒸發(fā)面積，使汗液在織物上快速蒸發(fā)從而達到快干的目的。傳統(tǒng)織物經過一定的顯汗運動之后，由于織物內存在濕氣蒸發(fā)，積累到一定程度而使人體產生不舒服的濕冷感5。以下是從吸濕快干針織面料的理論、織物結1 緒論4構、染整加工及吸濕快干纖維這幾個方面進行介紹的。究者在研究的過程中一般用水或氯化鈉水溶液來替代汗液。發(fā)冷凝理論及擴散理論6。1907年其理論中引用了未飽和毛細管流動機理和毛細管勢能7。在此基礎上，蒸發(fā)冷凝理論表明，水蒸氣傳輸與菲克第二定律相似（在特定的條件下）9，0，1922年 1，隨后，其它研究者認為該理論是水蒸氣傳輸?shù)闹饕恚虼说玫搅藦V泛采用12。在溫梯度的系統(tǒng)中，,136種模型能夠測試出水蒸氣傳導對人體熱量損失的量度19，0，并且還分析了吸收速率、空隙率和纖維直徑對織物傳熱的影響。該模型進行了相關性的驗證，證明該模型具有有效性21。且證實模擬結果與實際情況相吻合22。分析了含水量對有效輻射及熱傳導的影響23。隨后，4。5，并在研究多孔織物上，通過數(shù)學模型對孔大小分布及纖維直徑對織物偶合濕熱傳導的影響做了分析26?？紤]到重力的因素，他們在此前研究的基礎上對數(shù)學模型做了進一步的改進27。蒸氣的蒸發(fā)及織物與水的接觸面積有著緊密的聯(lián)系，從而影響著織物的熱濕舒適性。一般而言，大氣環(huán)境中溫濕度影響著水在織物中的傳導，然而織物結構也影響著水的傳輸。吸濕快干針織面料的結構有雙層或三層覆蓋關系的面料，對于兩層織物來說，一般里層為吸濕快干類紗線編織而成，外層一般為天然纖維或再生纖維的紗線編織而成，此結構能使皮膚表面的汗液迅速的傳導到表面層，進而達到吸濕快干的目的。三層覆蓋關系的面料其最里層一般采用保水率低的纖維，如丙綸等，1 緒論5中間層采用導濕性能好的纖維，能快速的將汗液或水分傳導出去，最外層采用吸濕快干纖維，能迅速的吸收并且使水分快速的散發(fā)掉，從而達到吸濕快干的目的。除了多層覆蓋關系的面料，還有單層織物，這類織物的結構比較普通，能使面料具有吸濕快干性能的是編織的紗線或織物的紋路，例如交織汗布，交織汗布屬于緯平針針織物，所用的紗線是天然纖維或再生纖維素纖維，如棉、莫代爾等，它是通過對一路紗線進行拒水改性處理，另外一路不做處理編織的面料再進行親水柔然整理，使織物表面臨界張力大于水的臨界表面張力，使未作拒水處理的紗線快速吸收水分并迅速的擴散，而經拒水處理的紗線不吸收水分，織物表面的潤濕面積擴大，從而達到吸濕快干的目的。侯秋平設計出一種燈芯結構，這種結構是由“H”型截面的滌綸纖維與彩棉構成，得出的結論是：燈芯點密度越小，織物的吸濕快干性能愈好28。許瑞超和陳莉娜設計了3種結構的織物即單面填紗、魚眼結構和法國羅紋織物，其中法國羅紋織物的吸濕快干性要好于單面填紗及魚眼結構的織物29。要注意的問題是吸濕快干纖維的異形結構，避免這種特殊異形結構受到損傷，從而影響織物的吸濕快干性能。染色加工的目的就是使織物表面具有一定的親水性，使織物表面具有較強的吸附水蒸氣及水的能力，從而到達吸濕快干的目的。常用的方式有兩種：一種是對織物表面進行親水化處理，處理后提高纖維原有的臨界表面張力值，使其大于水的臨界表面張力，從而獲得快速吸收水分并由毛細管通道快速擴散的能力。另外一種是對織物進行親水整理，使用親水整理劑對具有吸濕排汗性的疏水性纖維進行親水整理，使面料具有吸濕快干性能。張增強等人通過采用纖維素酶對棉/異形滌綸交織牛仔布進行柔軟整理，不僅提高了牛仔布的柔軟性，而且牛仔布的吸濕快干性能沒有受到影響30。趙愛國等人詳細介紹了棉與對染整加工中存在的問題提出了解決方法31,32。邦公司開發(fā)了一種具有導濕快干性能的聚酯纖維3開發(fā)的纖維截面呈“十”字型及 “”形，正因為纖維表面有凹槽，而且纖維管壁還透氣，所以水能夠快速的擴散，增加了比表面積，能夠使水達到快速蒸發(fā)的目的35隨后相繼開發(fā)了許多不同異形度的聚酯纖維，如6日本帝人公司開發(fā)了纖維也稱為多孔中空聚酯纖維47，因其表面具有許多通往中空部分的細孔，這些細孔可以作為液態(tài)水傳導的通道，以便纖維吸收水分。日本可樂麗公司開發(fā)了一種名為論6維48，這種纖維是一種皮芯結構的復合纖維，芯層是聚酯纖維，皮層部分含有親水基團是由日本尤尼契卡纖維公司開發(fā)的，與天然纖維相比，該種纖維49具有較好的吸放濕速度及吸放濕能力都優(yōu)于天然纖維。0是海天輕紡有限公司與國家紡織研發(fā)中心聯(lián)合研發(fā)的纖維，其截面形狀與杜邦的十字形狀，纖維的比表面積大大增加，具有良好的吸濕排汗性。是豪杰股份有限公司開發(fā)的，該纖維因具有“w”型的斷面結構而呈扁平狀，故能夠提升纖維的吸濕快干性。中國石化儀征化纖股份有限公司開發(fā)出一種差別化吸濕排汗的短纖，名為纖維的截面積比一般纖維要出20%，與天然纖維的吸濕性相當。還有其它的一些導濕快干涼爽纖維，如臺灣中興紡織有限公司開發(fā)的東紡織有限公司生產的山萬山有限公司研制的灣力鵬企業(yè)股份有限公司研發(fā)的些纖維與杜邦公司研發(fā)的截面形狀相同或類似，都為十字型纖維，故其功能相同，但價格相差較大，在國內市場很受歡迎。課題的研究內容和意義本課題結合實際生產，以改善傳統(tǒng)方法中對紗線拒水改性不勻的問題為目的，通過制作一種集上助劑與干燥一體化裝置，直接在織機上一次完成紗線改性和織造的在線生產方法，改變了先對紗線改性處理、再織造的分步實施的傳統(tǒng)方法，這種在線方法可以解決傳統(tǒng)方法中筒子紗上助劑不勻及烘培不勻的問題，此方法省去松式絡筒、絡紗等工序，在提高效率的同時，還能夠大幅降低成本；傳統(tǒng)方法中含氟助劑使用率只有10%20%，使用在線生產方法，能使助劑的利用率達到近100%，實現(xiàn)了零排放，從根本上解決因含氟助劑的大量排放而引起的環(huán)境污染問題，是一種環(huán)境友好型生產方法。本課題研究的內容具體有以下幾點：（1）查閱相關文獻，分析筒子紗上助劑不勻及烘培不勻的主要原因，通過制作一種集上助劑與干燥一體化裝置，直接在織機上一次完成紗線改性和織造，從而解決筒紗拒水改性不勻的問題。（2）設計并制作軋液槽與干燥烘焙箱，合理設置軋液槽的結構、烘干裝置的形式及溫度等，并進行在線生產裝置的綜合實驗，分析紗線的含水率及紗線張力。（3）通過運用制作的裝置對紗線進行拒水改性，分析紗線的力學性能、毛羽及拒水性能隨助劑濃度變化的關系，探究紗線的含水率與助劑濃度的關系，并最終確定合理的助劑濃度。（4）將通過在線生產的吸濕快干針織面料與傳統(tǒng)方法生產的吸濕快干針織面料進行相關性能測試對比，驗證運用在線生產的吸濕快干面料能夠達到傳統(tǒng)生產的吸濕快干1 緒論7面料的性能要求。本課題的創(chuàng)新點在于：（1）采用在紗架與大圓機之間設置軋液槽和干燥烘培箱，直接在織機上一次完成紗線改性和織造的在線生產方法，改變了先對紗線改性處理、再織造的分步實施的傳統(tǒng)方法；（2）使用在線生產方法，不僅能夠省略松式絡筒、絡紗等工序，還能能使助劑的利用率達到近100%，實現(xiàn)了零排放，從根本上解決因含氟助劑的大量排放而引起的環(huán)境污染問題，在提高效率的同時還能夠降低成本，是一種環(huán)境友好型生產方法。2在線生產裝置的設計及制作82在線生產裝置的設計及制作本課題是企業(yè)委托的項目，用于解決企業(yè)在開發(fā)吸濕快干面料的過程中對紗線進行拒水改性這一環(huán)節(jié)存在拒水及烘干不勻的問題，并且改善傳統(tǒng)的技術工藝路線，使開發(fā)的吸濕快干面料的性能達到傳統(tǒng)方法生產的吸濕快干面料的性能要求。在企業(yè)實際生產過程中，吸濕快干面料通常是采用部分親水紗線、部分拒水紗線按一定比例編織而成，目前企業(yè)大多采用的技術路線為：原紗松式絡筒拒水處理烘干絡紗編織，這種傳統(tǒng)的技術方法在實際生產過程中存在許多困難和不足。在上一章節(jié)中提到三點：一是用松式筒紗進行拒水改性的這一工序中，由于筒紗質量、設備以及水質等因素的綜合影響，造成拒水改性的筒紗內外層紗線拒水不勻，以致在后整理的工序中引起染色等問題，造成吸濕快干面料服用性能不高；二是傳統(tǒng)的方法其工序繁瑣、效率不高以及成本較高，這一直是困擾企業(yè)的難題；三是所用的助劑溶液利用率不高，由于所用助劑為含氟拒水劑，大量的排放造成環(huán)境污染問題，不符合環(huán)境友好型的理念。對于目前這些問題，第一個問題可以通過改善筒紗質量、設備及水質等可以解決，但是要是控制筒紗的質量還是有一定的難度，而第二、三個問題是傳統(tǒng)方法本身存在的缺陷，那么就創(chuàng)新一種方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法徹底解決這些問題，這種創(chuàng)新的方法就是在線生產的方法即：原紗集上助劑與烘干一體化裝置編織，這種在線生產的方法是直接在織機上一次完成紗線改性