再生纖維素纖維紗線性能研究

再生纖維素纖維紗線性能研究

由于其良好的食用性能，新能級(jí)纖維纖維可以在一定程度上取代天然纖維。近年來，由于其快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外關(guān)于纖維性能的研究和開發(fā)出版了許多天然纖維。1研究計(jì)劃1.1大類纖維純紡紗和混紡紗新型再生纖維素纖維種類繁多,本文選用目前應(yīng)用較廣泛的天絲、莫代爾、竹漿纖維、圣麻纖維、麗賽纖維、Outlast改性粘膠(以下簡(jiǎn)稱Outlast粘膠)6大類纖維純紡紗和混紡紗作為研究對(duì)象。6種纖維的長(zhǎng)度均為38mm,線密度均為1.67dtex,主要性能見表1。1.2纖維紗線的密度在分析紗線時(shí),選擇了洛陽(yáng)白馬集團(tuán)和鄭州四棉公司生產(chǎn)的天絲、莫代爾、竹漿纖維、圣麻纖維、麗賽纖維、Outlast粘膠6大類16種新型再生纖維素纖維的純紡紗、與棉、滌綸的混紡紗及2種純棉紗進(jìn)行對(duì)比測(cè)試分析。紗線的線密度有2個(gè)系列:14.8、18.4tex;紗線的捻度相近。具體品種規(guī)格見表2。1.3測(cè)試方法紗線的力學(xué)性能和毛羽指標(biāo)非常重要,因此選擇了紗線的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功、3mm及3mm以上毛羽指數(shù)、彈性回復(fù)率、耐磨次數(shù)6項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。紗線強(qiáng)力測(cè)試采用YG061型電子單紗強(qiáng)力機(jī),參照GB/T3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定》。紗線毛羽測(cè)試采用YG171L型紗線毛羽測(cè)試儀,測(cè)試條件:試驗(yàn)次數(shù)為10次;片段長(zhǎng)度為10m;測(cè)試速度為30m/min;環(huán)境溫度為20℃,環(huán)境濕度為65%。紗線彈性測(cè)試采用YG061型電子單紗強(qiáng)力機(jī),實(shí)驗(yàn)條件:測(cè)試速度為500mm/min,預(yù)加張力為0.27cN/tex,隔距為200mm,定伸長(zhǎng)為10mm,拉伸停置30s,回復(fù)停置1min,反復(fù)拉伸2次,環(huán)境溫度為20℃,環(huán)境濕度為65%。紗線耐磨性測(cè)試采用LFY-109型電腦紗線耐磨儀,實(shí)驗(yàn)條件:張力錘質(zhì)量為20g,砂紙?zhí)枖?shù)為400。對(duì)紗線的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見表3。2菲比的性能綜合評(píng)價(jià)2.1測(cè)試結(jié)果與分析由表3可知,不同紗線在不同性能方面表現(xiàn)出的優(yōu)劣不盡相同,很難對(duì)紗線性能的優(yōu)劣作出綜合判斷。文獻(xiàn)[10-11]曾嘗試采用數(shù)學(xué)方法對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。本文旨在通過灰色聚類判別分析理論,對(duì)各種純紡和混紡紗線的綜合性能進(jìn)行優(yōu)劣分類。2.2處理數(shù)據(jù)2.2.1毛羽指數(shù)與聚類灰數(shù)的關(guān)系將18種紗線試樣記為灰色聚類分析對(duì)象,6項(xiàng)性能指標(biāo)記為聚類指標(biāo)j,將綜合性能分為好、中、差,分別記為k1、k2、k3共3個(gè)灰類。由聚類灰數(shù)進(jìn)行比較?？紤]到聚類計(jì)算中,所有數(shù)據(jù)均以正比關(guān)系計(jì)入,因此毛羽指數(shù)是以100/毛羽指數(shù)作為參數(shù)計(jì)入。按照式(1)對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值化處理,得到聚類白化數(shù)矩陣。2.2.2確定灰色排列6項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)s個(gè)灰類(s=k1,k2,k3)的區(qū)間M2.2.3白色權(quán)限函數(shù)的確定根據(jù)灰類白化區(qū)間,定義j指標(biāo)k子類的白化權(quán)函數(shù)如下:2.2.4確定各指標(biāo)的權(quán)重在生產(chǎn)中,斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功、彈性回復(fù)率和耐磨次數(shù)越高越好,3mm及3mm以上毛羽指數(shù)(有害毛羽)越低越好,由于斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂功有重疊的內(nèi)容,在充分聽取專家意見的基礎(chǔ)上確定各指標(biāo)的權(quán)重η2.2.5灰色聚類系數(shù)的計(jì)算對(duì)于白化數(shù)矩陣[x2.3設(shè)計(jì)性能中等上述向量每行數(shù)值最大的位置表示了該產(chǎn)品的性能屬于的等級(jí)。第1單元表示產(chǎn)品綜合性能好,第2單元表示產(chǎn)品綜合性能中等,第3單元表示產(chǎn)品綜合性能差。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果得出的灰色聚類行向量,每組按照從差到好的順序排序可得出以下結(jié)論:綜合力學(xué)性能好的試樣為:S1、S4、S7、S16、S14、S13。綜合力學(xué)性能一般的試樣為:S6、S9、S5、S12。綜合力學(xué)性能較差的試樣為:S2、S3、S10、S11、S15、S17、S18、S8。3紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)天絲纖維紗線強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、斷裂功都較高,彈性較好,但由于纖維相對(duì)較硬,所以成紗后表面毛羽較多,耐磨性較差。由于強(qiáng)伸度方面的性能優(yōu)勢(shì)較大,所以其綜合力學(xué)性排在好的類別,但處于較差位置;生產(chǎn)中需注意控制摩擦和彎曲,減少脆斷。麗賽纖維紗線的強(qiáng)伸度與天絲纖維類似,紗線表面光潔,伸長(zhǎng)、彈性和耐磨性較好,綜合性能好。莫代爾純紡及與莫代爾/細(xì)特粘膠混紡紗的強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、斷裂功都較高,條干好,表面光潔,毛羽少,耐磨性較好,綜合性能好。莫代爾與棉混紡后紗的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)和彈性均有所下降,綜合性能下降;莫代爾與Outlast粘膠混紡后強(qiáng)度明顯下降,毛羽增多,耐磨性降低,綜合性能較差。建議設(shè)計(jì)莫代爾類混紡織物時(shí)用量控制在50%以上,若用量較少,需注意控制張力和伸長(zhǎng),漿紗時(shí)應(yīng)以增強(qiáng)為主。竹漿纖維純紡紗伸長(zhǎng)大,強(qiáng)度和斷裂功低于莫代爾和天絲,紗線表面毛羽較少,彈性和耐磨性一般,所以綜合性能不如天絲和莫代爾纖維紗,但要好于棉和Outlast粘膠紗。加入棉混紡后,毛羽、彈性和耐磨性均有所降低,當(dāng)棉含量較少時(shí)(30%),強(qiáng)力和伸長(zhǎng)均降低,棉含量較高時(shí),強(qiáng)度提高、伸長(zhǎng)降低,綜合性能略有降低;加入適量滌綸混紡后,強(qiáng)度伸長(zhǎng)均較好,耐磨性提高,表面毛羽較少,綜合性能明顯提升。建議竹漿纖維類產(chǎn)品開發(fā)可適當(dāng)加入滌綸,采用竹漿纖維/滌綸混紡或竹漿纖維/棉/滌綸混紡,提高力學(xué)性能和身骨。生產(chǎn)中主要控制張力、摩擦和伸長(zhǎng)。圣麻纖維混紡紗線與竹漿纖維混紡紗線有一定的相似性,但各項(xiàng)性能均略好于竹漿纖維混紡紗線。Outlast粘膠纖維純紡紗彈性好,但斷裂強(qiáng)度、斷裂功均較低,紗線表面毛羽多,耐磨性一般,綜合性能較差,和滌綸、竹漿纖維、莫代爾纖維混紡后綜合性能變化較小。分析原因主要是因?yàn)镺utlast粘膠纖維中含有一定量的調(diào)溫微膠囊,在紡紗過程易破裂,造成纏繞,容易造成條干和毛羽惡化,在生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)紡紗工藝的優(yōu)化,以減少毛羽、均勻條干。產(chǎn)品開發(fā)時(shí)建議適當(dāng)加大滌綸的比例,采用交織次數(shù)相對(duì)較少的組織結(jié)構(gòu);織造生產(chǎn)過程中要注意控制減少?gòu)埩湍Σ?上漿時(shí)采用較低溫度,增強(qiáng)和減磨并重。4莫代爾與棉混紡紗1)天絲纖維紗線強(qiáng)伸度好,但表面毛羽較多,耐磨性較差,生產(chǎn)中要注意控制摩擦和彎曲,減少脆斷。2)莫代爾纖維紗線的強(qiáng)斷裂伸長(zhǎng)較好,表面毛羽少,條干均勻,耐磨性較好。但與棉混紡后紗線強(qiáng)伸長(zhǎng)和彈性下降,與Outlast粘膠混紡后紗線強(qiáng)度明顯下降,毛羽增多,耐磨性降低。生產(chǎn)中建議莫代爾纖維用量控制在50%以上。3)竹漿纖維紗線的綜合性能不如天