• 基于維綸伴紡開發超柔紗線及面料的工藝和性能

    論文價格:150元/篇 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis 編輯:碩博論文網 點擊次數:
    論文字數:28566 論文編號:sb2022022213410843811 日期:2022-03-12 來源:碩博論文網
    本文是一篇工程碩士論文,本課題本課題旨在研究開發出天然環保維綸伴紡超柔織物來緩解當代社會越來越多人由于精神和肉體帶來的壓力,應用于每日必穿的貼身衣物和占據生命 1/3 時間的睡眠時間的超柔家紡床品的超柔舒適感排解人們身體和心理的雙重壓力,用這種維綸伴紡開發出的超柔織物來取代現有市場產品具有相當大的開發潛力。

    第 1 章  緒論

    1.1 超柔紡織品
    從 1949 年建國初期,直至 2021 年習近平總書記向全世界莊嚴宣告,中國已經取得了脫貧攻堅的全面勝利,而且中國用僅僅幾十年的時間走完了西方國家幾百年的工業化歷程,這其中離不開全中國 14 億人民的艱苦卓絕奮斗。隨著中國現代社會的飛速發展。社會競爭也愈加激烈,整個社會大環境給現代人的要求愈加向上,從孩童時代的學業升學壓力,年輕人買房生活壓力,還是中年人的中年危機,都不能給現代人一種生存安全感,不僅是對自己嚴苛的要求,還是社會和家人對自己的期盼,大部分人都存在著身體和心理上的壓力、焦慮從而產生的亞健康的狀態。據有關報道,中國每年心源性猝死大概有 55 萬人,從小初高、大學研究生,到社會上的青年人、老板中年人,還有因雙向情感障礙癥而自殺的案例,大多是由于身體疲憊延伸至心理問題不得排解而采用極端的方式解決。有研究表明,柔軟細膩的物品能帶給人身體心理靈上的安慰,而柔軟細膩爽滑的紡織服裝制品正好解決了這一需求,柔軟細膩的紡織品能夠有效緩解人們身體和心理上的疲憊、壓力和焦慮[1],內衣是作為現代人不可或缺的一種紡織服裝制品,而睡眠時間則占據了人們 1/3 的時間,所以家紡床品也幾近占據了人們一生 1/3 的時間,柔軟細膩的家紡床品可以為工作了一天的人們提供身體和心理上的慰藉,尤其是疫情期間,醫護工作人員長時間奮斗在一線,一個柔軟舒適的內衣和休息期間一個柔軟細膩爽滑的家紡床品顯得尤為重要。目前,對織物的柔軟整理包括物理整理、化學整理、物理化學相結合整理以及改變織物紗線結構來改變織物的柔軟感。利用改變織物紗線結構改變織物柔軟感一方面減少了化學整理使用的化學藥劑帶給社會環境的污染和對人體的傷害,避免了使用化學整理后織物的耐洗性能不佳,另一方面減少了物理整理增加的后道工序,減少了織物生產成本。
    因此利用水溶性維綸和新疆長絨棉進行混紡,織造等工序的工藝性能研究,制成織物后將水溶性維綸纖維溶解,形成特有的中空柔軟結構織物來滿足當下對綠色環保柔軟紡織品的需求。
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    1.2 織物柔軟性評價
    早在 2019 新冠疫情爆發之前,消費者就在持續關注柔軟舒適的紡織服裝制品,疫情后各行各業更是將辦公地點轉移至線上,一時間,柔軟舒適紡織服裝制品成為了主流,市面上出現了各種各樣的柔軟紡織服裝制品,但對織物的柔軟性評價的相關國家標準卻一直沒有完善。2018 年羅萊科學研究院推出超柔床品,并推出相關行業標準。對柔軟紡織品的評價方法包括主觀評價法和客觀評價法,主觀評價法是通過人對織物的視覺、觸覺等綜合感受得出結論,但不同評價者的評價感受不一致,容易產生較大的誤差[32-36],客觀評價法則是模擬人的主觀意志對織物的力學性能及其他進行綜合評判。
    1.2.1 主觀評價法
    主觀評價法是指通過人的主觀意志對織物進行觸摸、搓、揉、擠壓后的特征感覺通過中樞神經傳輸的知覺感受,不僅僅是生理物理上的直觀感受,更是一種心理上的感覺[37]。對織物的柔軟主觀評價人員需要具備豐富的經驗,不僅如此評價者的年齡、地域、種族、職業的不同,對織物的柔軟性的評價和表達闡述也大相徑庭,且在評定時,評價人員的評價環境也有一定的影響,一塊織物的評定需要多位評價者評判后綜合分析所得,對不同評價者的評價術語應確定一個系統的評價用語,并需保持周圍環境對評定者無視覺、聽覺等其他干擾以保證評價結果的權威可信。對織物柔軟主觀評價常有語意評定法(SD 法)、絕對判斷法、成對比較法、秩位法等方法[38]。這些方法的評價原理都是通過對織物的風格材質、應用領域的不同進行分等、分類、分級、計分、對比來評定織物的柔軟效果。語意評定法(SD 法)是 1957 年奧斯顧德作為心理判定而提出這一說法,顧名思義就是通過對柔軟程度的語意既定程度,包括一般、良好、優秀等對柔軟織物進行分級;絕對判斷法的判定規則與 SD 法類似,將織物的柔軟程度按照 1~10 分來打分,數值越高,柔軟程度越好;成對比較法則是兩兩類似織物相比較,對所有織物兩兩比較后進行排序,該評價方法耗費大量時間和評價者的精力,但能獲得較為精確的柔軟性程度;秩位法即是不同評價人員對同一織物的柔軟性程度評判優劣秩位,對不同評判者的秩位數相加得出該織物的綜合柔軟總秩位數,根據秩位數越小織物柔軟性越好的原則來評價織物的柔軟性,此種方法比較節約人力和時間,但評價試樣較多時也會升級評判者的評價難度[39~42]。
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    第 2 章  維綸伴紡紡紗工藝與性能

    2.1 原料選擇與配棉
    2.1.1  水溶性維綸基本性質
    (1)水溶性維綸纖維強伸性能
    據 GB/T 3916-2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定(CRE法)》[70]1,利用 LLY-06EDC 電子單纖維強力儀對外購的細度為 1.67dtex,長度為 38mm的水溶性維綸纖維的拉伸斷裂性能進行測試,結果如表 2-1 所示。
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    如表 2-1 所示,水溶性維綸纖維具有較優的斷裂強伸性能,在維綸伴紡工藝中,不僅可以提高紗線的織造效率,還增加其紗線強度,降低其伸度[71]。
    利用水溶性維綸伴紡紡制成伴紡紗,后經退維整理制成具有多孔結構的弱捻蓬松超柔紗線。由于水溶性維綸與棉纖維進行混紡后防止內部結構發生扭轉,再進行織布,則水溶性維綸在溶解前發生一系列的潤脹以及收縮,最終收縮成強捻紗。因此,水溶性維綸在溶解后,混紡紗線留出一定的空隙,即與未溶解前的水溶性維綸纖維體積相當,可形成具有良好手感的超柔面料。
    水溶性維綸的含量比例是一個重要指標,直接關系到紡制出的紗線及面料是否具有較優的超柔面料風格。水溶性維綸含量比例過高,導致紗線強力下降,紗線結構松弛,提高紡紗成本,不利于后道產品的加工,無法完成服用性能;水溶性維綸含量過低,混紡紗的中空結構達不到要求,去除水溶性維綸纖維后,紗線密度與原紗線密度幾乎一致,不能紡制出相應的超柔紗線,制出符合要求的面料產品。為了探討不同水溶性維綸纖維的混紡紗線對織物風格產品蓬松、豐滿、超柔的影響,設計了四種不同水溶性維綸纖維的含量比,分別為 5%,10%,15%,20%四種不同水溶性維綸纖維的混紡比紗線。
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    2.2 紡紗工序
    本課題選用水溶性維綸纖維以及長絨棉纖維作為原料進行伴紡,水溶性維綸纖維由山東惠民三泰紡織有限公司購入,長絨棉纖維由學校紡紗基地提供,所有實驗均在西安工程大學實驗室小樣機完成。水溶性維綸纖維又稱“合成棉花”,其各項性能與棉纖維的相似,強度高、耐磨性好、吸濕率低,與棉纖維伴紡可提高混紡紗線的強度以及織造效率,退維后可賦予混紡紗線豐滿、蓬松、柔軟的手感效果。由于水溶性維綸纖維對溫濕度較敏感,且水溶性維綸纖維與長絨棉纖維的主體長度有一定的差距,導致在伴紡的前紡后紡工序中的生產狀態產生一定的波動,因此為了紡出所需超柔紗線,獲得符合相應要求質量的紗線,在紡紗的各項工序中應根據不同的生產狀態及時作出相應措施進行調整。
    2.2.1  梳棉工序
    梳棉工序是決定成紗的關鍵工序,進一步去除水溶性維綸中的細小雜質并進行分梳。由于購入的水溶性維綸已經過開清棉工序,因此可直接進行梳棉工序,在進行梳棉前,需對梳棉機進行清理,防止其他異形纖維混入,影響紡紗效果。水溶性維綸纖維對溫濕度敏感且對梳棉機械的要求較高,因此在控制室內溫濕度的情況下,降低錫林、刺輥以及蓋板的速度,多梳多混,少量喂入梳棉機,防止通道的阻塞以及粘連。
    2.2.2  并條工序
    經過梳棉工序制成的水溶性維綸生條以及棉生條,雖去除了雜質進行了分梳,但生條內部纖維仍具有較差的伸直度,還有部分纖維束未打開,因此通過并條工序的加工,不僅使生條結構差的水溶性維綸生條提高其伸直度,打開其纖維束,還能使水溶性維綸生條與棉生條混合的更加均勻。并條工序在濕熱的夏季進行實驗,同時水溶性維綸的摩擦系數較大,在實驗時水溶性維綸條極易容易纏繞在膠輥上,導致維棉混條的含量比產生較大的偏差,影響實驗效果,因此在進行并條工序的實驗時要保持膠輥的光潔,及時調整室內溫濕度,加大羅拉之間的隔距,加大壓力以及牽伸力。本實驗設置了四種不同的水溶性維綸含量比,生產了四批不同維棉混條,各采用二并混合的方法。含量 5%的水溶性維綸熟條一并采用一根水溶性維綸條和四根棉條混合,二并采用五根棉條和一根含水溶性維綸半熟條進行混合;含量 10%的水溶性維綸熟條一并采用一根水溶性維綸條和五根棉條混合,二并采用兩根水溶性維綸條和五根含維綸半熟條進行混合;含量 15%的水溶性維綸熟條一并采用一根水溶性維綸條和五根棉條混合,二并采用一根水溶性維綸條和五根含維綸半熟條進行混合;含量 20%的水溶性維綸熟條一并采用一根水溶性維綸條和四根棉條混合,二并采用兩根水溶性維綸條和四根含維綸半熟條進行混合。
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    第 3 章 維綸伴紡紗的針織織造及退維......................................... 21
    3.1 針織織造 ........................................... 21
    3.1.1  織物組織結構......................................... 21
    3.1.2  針織織造工藝...................................... 21
    第 4 章 維綸伴紡織物性能和柔軟性綜合評價............................. 27
    4.1 織物基本性能 .......................................... 27
    4.1.1  織物頂破性能............................................ 27
    4.1.2  織物厚度........................................... 28
    第 5 章 結論與展望............................ 41
    5.1 主要研究結論 ............................................ 41
    5.2 不足與展望 ...................................... 42

    第 4 章  維綸伴紡織物性能和柔軟性綜合評價

    4.1 織物基本性能
    經過針織織造工序,將不同混紡超柔紗線針織織造出八種不同含量比和線密度紗線測試其基本性能,旨在測試八種織物在退維前后的性能對比,是否滿足本實驗織物所基本具備柔軟豐滿蓬松的織物以應用于衣物、家紡床品等產品的特點屬性,根據實際用途,對織物的頂破性能、織物厚度、織物透氣性能、織物保暖性能進行測試分析。
    4.1.1  織物頂破性能
    針織物的縱向橫向變形較大,不適合用拉伸斷裂來測試強力。針織物的頂破過程是構成測試樣品的所有線圈連接成一個整體,縱向橫向共同承受拉伸變形,直到頂破??椢镯斊菩阅苡袖撉蚍?、氣壓法和液壓法三種測試方法。本實驗測試采用 YG031 電子織物氣動頂破強力機進行測試。
    (1)測試方法
    采用國家標準 GB/T 19976-2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》進行取樣五塊[79],將放有試樣的夾具放入強力機的氣動頂破夾板之間,拉開氣動把手,上夾板下壓,夾緊夾具測試后記錄數據。設置夾距 100mm,移動速度 100mm/min,定點伸長 100%,定點力 2000N。
    (2)實驗結果及分析
    織物的頂破強力、頂破伸長、頂破伸長率以及頂破時間的測試結果如表 4-1 所示??椢锿司S前后頂破強力變化曲線圖如圖 4-1 所示。
    工程碩士論文參考
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    第 5 章  結論與展望

    5.1 主要研究結論
    隨著社會的快速發展,現代人的生活節奏也在越來越快,越來越多的人為了改善自己和家人的生活環境而處在一個精神與肉體雙重壓力下生活不得排解,而貼身衣物和家紡床品是伴隨我們時間最長的紡織服裝制品,尤其人一生的睡眠時間達到整個生命的 1/3 時間,因此一個柔軟親膚舒適透氣的貼身衣物和家紡床品顯得尤為重要。除去物理和化學整理使織物變得柔軟,還有一種綠色環保改變織物柔軟的方法就是改變織物的結構。本課題為基于維綸伴紡開發超柔紗線及面料的工藝和性能,通過選擇外購水溶性維綸纖維、與長絨棉纖維進行混合,進行梳紡工藝的設計與上機實驗,制備出系列水溶性維綸/棉混紡紗線。通過對紗線橫截面結構、紗線強力、紗支不勻率、紗線毛羽等性能進行分析,并優化選擇最佳織造工藝,進行超聲波低溫退維工藝研究,對面料進行退維整理工藝,研究開發出基于維綸伴紡的超柔面料。同時對基于維綸伴紡超柔面料的基本性能包括頂破性、厚度、透氣性和保暖性和柔軟性能包括懸垂性、剛柔性和 FTT 觸感性能進行測試并對織物柔軟性能進行灰色近優綜合評價法評價并得出如下結論:
    (1)為了紡制出滿足生產要求的棉水溶性維綸混紡紗,首先對所采用的水溶性維綸纖維和長絨棉纖維的強伸性能及基本性能進行了測試,并對水溶性維綸纖維的溶解性能進行了解。測試結果顯示為水溶性維綸的平均斷裂強力為 6.51cN,棉纖維的平均斷裂強力為 3.06cN,水溶性維綸的溶解溫度為 80℃±5。為滿足維綸伴紡紗的可紡性,對水溶性維綸含量比例,紗線線密度,捻系數進行了探究與分析,最終確定水溶性維綸纖維含量比為四種,分別是 5%、10%、15%、20%,確定紗線線密度為四種,分別是14.6tex、19.6tex,捻系數確定為 300。
    (2)根據水溶性維綸的基本性質和混紡紗的基本特征,考慮到后道織物退維工藝旳難易程度、織物基本的物理機械性能以及較優的柔軟感,實驗并設計出 4 種不同混紡比,2 種紗支的共八種不同紗線。在紡紗工藝中應合理設置參數以保證紗線質量符合要求,水溶性維綸纖維對環境的溫濕度要求較高,且摩擦系數大,在梳棉、并條、粗紗中需要尤其注意實驗室環境質量的把控,對梳棉機注意清潔防止其他纖維的混入,保持并條機、粗紗機膠輥的光潔防止維綸條的纏繞,在細紗工序中尤其注意實驗室溫濕度對細紗機的影響,不同的環境同樣的牽伸倍數紡出來的紗線線密度不一致。對八種混紡紗線進行基本性能測試,紗線 a1 的毛羽指數最低;紗線 b1 的條干均勻度變異系數最低,離散程度最小,各紗線的條干均勻度 CV 值均低于 15%,成紗條干就好。紗線b3 的細節、粗節、棉結最少;線密度為 14.6tex 紗線的平均斷裂強度為 13.7cN/dtex,線密度為 19.6tex 紗線的平均斷裂強度為 14.19cN/dtex,各紗線性能均符合標準。
    參考文獻(略)
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