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(双月刊)

XIANDAIFANGZHIJISHU(１９８５年创刊) ２０１８５

第２６卷　(总第１３３期)

主管单位　浙江理工大学主办单位　浙江理工大学

　浙江省纺织工程学会编委会主任　陈建勇编委会委员(以姓氏笔画为序)　马廷方　王　瑞　王永进

　牛建设　毛志平　刘丽妍

　孙润军　吴俭俭　邹奉元

　汪亚明　张　毅　张会巍

　张尚勇　陈文兴　陈国强

　陈建勇　陈南梁　陈韶娟

　郑今欢　范雪荣　易洪雷

　胡旭东　祝成炎　奚柏君

　高卫东　傅雅琴　虞树荣

　FrankKKo(加拿大)　倪庆清(日本)　王训该(澳大利亚)　陈晓钢(英国)主　编　陈建勇副主编　张会巍杂志社社长　郑今欢全国中文核心期刊

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目　次

材 料 工 程

架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究

林启松张顺花汪　凯(１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭(５)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

玄武岩长丝可编织性能的试验研究 贾　崇孟　琳高翼强(１１)helliphelliphelliphellip

纺 织 工 程

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰刘梅城邢洪莉唐晓辉魏　优(１６)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

３D绳绣鞋面设计与生产 陈绍芳(１９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 周方颖杨立志(２２)helliphelliphelliphelliphelliphellip

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮许凡菲卢业虎戴宏钦(２６)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

染 化 工 程

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇蒋　彬邓继勇刘日平胡灿辉(３４)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂叶　挺蒋　静王少飞(３９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民王淑颖薄士振刘　娜陈德红贾艳梅(４５)helliphelliphelliphelliphelliphellip

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋张　艳余志成(５０)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟张超民(５５)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 杨　陈(５９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 程田田徐英莲(６２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵(６６)helliphelliphelliphelliphelliphellip

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀胡克勤王　静胡金莲吕　晶(７０)helliphelliphelliphelliphelliphellip

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼沈　来时景龙金　晶黄行舟helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

董岳龙张　云鲍国芳(７５)

纺 织 设 备

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全何旭平张承瑞(８０)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇方欣蓓虞美雅吴文丹陈建勇胡英杰(８７)helliphelliphellip

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径

mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超赵连英潘　梁章友鹤(９１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

广 告 索 引

浙江锦峰纺织机械有限公司 封面helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

陕西宝成航空精密制造股份有限公司 封二helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

江苏精亚集团 前插１helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

无锡市恒久电器技术有限公司 前插２helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

中国人民解放军第四八零六厂 前插３helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

浙江美格机械股份有限公司 前插４helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

传化智联股份有限公司 前插５helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

福建广文科技股份有限公司 前插６helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

嘉兴学院材料与纺织工程学院 前插７helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

闽江学院服装与艺术工程学院 前插８helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

铜陵松宝智能装备股份有限公司 前插９helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

laquo现代纺织技术raquo理事会 前插１０前插１１helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

无锡二橡胶股份有限公司 封三helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

无锡万宝纺织机电有限公司 封底helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

出　版

　浙江理工大学杂志社

编　辑

　laquo现代纺织技术raquo编辑部

发　行

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　ISSN１００９Ｇ２６５XCN３３Ｇ１２４９TS

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　３３０１００４００００９０出版日期

　２０１８年９月１０日

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AdvancedTextileTechnology(Bimonthly)Foundedin１９８５　　　２０１８Vol1049008２６　No1049008５(SumNo１３３)

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DistributionZhejiangBureauforDistribution

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CSSNISSN１００９Ｇ２６５XCN３３Ｇ１２４９TS

Publicationdate　Sep１０２０１８

Contents1048944MaterialsEngineering1048944StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwith

QuantumEnergy1049023 PowderLINQisongZHANGShunhuaWANGKai(１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane CAOChenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

QIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(５)ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilament

JIAChongMENGLinGAOYiqiang(１１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1048944TextileEngineering1048944DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilament

CoreＧspunYarnFabric HONGJieLIUMeichenghelliphelliphelliphelliphelliphellipXINGHongliTANGXiaohuiWEIYou(１６)

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang(１９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingYANGLizhi(２２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANiniXUFanfeiLUYehuDAIHongqin(２６)helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1048944DyeingandFinishingampChemicalEngineering1048944ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCotton

FabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcessCHENZhenJIANGBinDENGJiyonghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

LIURipingHUCanhuid(３４)StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabric

DyeingwithOrangePigment LIKeYETinghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipJIANGJingWANGShaofei(３９)

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZheminWANGShuyingBOShizhenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

LIUNaCHENDehongJIAYanmei(４５)StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetate

Intertexture ANZidongZHANGYanYUZhicheng(５０)helliphelliphelliphelliphellipStudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishing

LiquidAF４ ZHANGJianjuanZHANGChaomin(５５)helliphelliphelliphelliphelliphelliphellipInfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabric

YANGChen(５９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipStudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabrics

CHENGTiantianXUYinglian(６２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipEffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitative

AccuracyofFiber FANGFangDAIYingyihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(６６)

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabricJINGuanxiuHUKeqinWANGJingHUJinlianLU

10489441048944

Jing(７０)helliphelliphellipRisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabrics

YEQiongSHENLaiSHIJinglongJINjinghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipHUANGXingzhouDONGYuelongZHANGYunBAOGuofang(７５)

1048944TextileEquipment1048944RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnect

WANGQuanHEXupingZHANGChengrui(８０)helliphelliphelliphelliphelliphellipAnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcess

EquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarnZOUZhuanyongFANGXinbeiYUMeiyahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

WU WendanCHENGJianyongHUYingjie(８７)New WaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieve

IntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustry

ZHAOShuchaoZHAOLianyingPANLiangZHANGYouhe(９１)helliphellip

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００１

架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究

林启松张顺花汪　凯

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要通过共混改性添加新型多功能架状硅酸盐材料量子能粉末1049023 (简称 QE粉)到聚对苯二甲酸乙二

醇酯(PET)中采用纺牵一步法制得 QE粉改性PET纤维测试分析了 QE粉的添加对 PET纤维形貌及力

学吸湿和紫外吸收等性能的影响结果表明PETQE纤维表面均匀分布有大量改性粉体QE粉的引入明

显提高了PET的吸湿抗静电性能PETQE纤维回潮率达１２３表现出了更为优异的芯吸高度及液态水

扩散速度纤维比电阻也下降了３２PETQE纤维织物的感应静电电压峰值和半衰时间则下降了１０７V和

０４７s紫外吸收测试表明PETQE纤维对紫外及可见光均有一定的吸收

关键词聚对苯二甲酸乙二醇酯量子能粉末1049023 共混改性吸湿性能紫外吸收性能

中图分类号TS１９５６４４　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００１－０４

StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwithQuantumEnergy1049023 Powder

LINQisongZHANGShunhuaWANGKai(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThenovelmultiＧfunctionalframeworksilicate Quantum Energy1049023 powder (QEpowder)wasaddedtopolyethyleneterephthalate(PET)byblendingmodificationtopreparethePETfibermodifiedbyQEpowderviaspinningＧdraftingoneＧstepmethodTheeffectsofQEpowderon PET fiber morphologyits mechanicalpropertymoistureabsorption

antistaticandultravioletabsorptionpropertieswerestudiedTheresultsindicatethatthenumerousmodifiedparticlesareuniformlydistributedonthesurfaceofPETQEfiberTheadditionofQEpowderelevatessignificantlythemoistureabsorptionandantistaticpropertiesofPETThemoistureregainrateofPETQEfiberreaches１２３ andthePETQEfibershowsbetterwickingheightand waterspreadingspeedanditsspecificresistancealsodecreasesby３２Moreoveritsinductionelectrostaticvoltagepeakvaluesandthehalfdecaytimedecreasesby１０７Vand０４７srespectivelyTheultravioletabsorptionmeasurementimpliesthatPETQEfibershowscertainabsorptionofbothultravioletandvisiblelightKeywordspolyethyleneterephthalateQuantumEnergy1049023 powderblendingmodification

moistureabsorptionpropertyultravioletabsorptionproperty

收稿日期２０１７－１２－１９

作者简介林启松(１９９３－)男浙江温州人硕士研究生主

要从事新纤维材料及功能性纤维材料方面的研究

通信作者张顺花EＧmailzshhzj１６３com

　　强度大加工性能优异且耐化学腐蚀的聚酯

(PET)纤维在中国的民用纤维市场占有重要地位在各类服装面料中均有大量应用近年来随着人民

生活水平的提高人们对PET纤维织物的舒适性提

出了更高的要求凉爽吸湿透气抗紫外等差别化

纤维织物受到市场青睐[１Ｇ４]近期韩国(株)量子能

技 术 研 究 所 利 用 韩 国 产 天 然 长 石 类 黏 土 矿 物

(Osaekhyulto)为原料制备得到了粒径在几十到几

百纳米不等的新型架状硅酸盐复合材料其商品名

1048944１1048944

为量子能粉末1049023 (简称 QE粉)[５]QE粉具有抗氧

化吸湿以及紫外吸收和红外辐射等许多独特的性

能在新型聚合物材料领域表现出了良好的应用前

景[６Ｇ８]本文关注到 QE粉具有较强的吸湿性且对

紫外光存在一定的吸收因此将其作为新型改性剂

引入到PET纤维中用以开发兼具吸湿和抗紫外性

能的新型多功能聚酯纤维采用纺牵一步法制备得

到PETQE纤维研究了 QE粉的添加对 PET 纤

维的表面形貌力学性能以及吸湿抗静电性能的影

响并讨论了PETQE纤维的紫外吸收性能

１　实　验

１１　实验原料

工业丝用 PET 切片(特性黏度０９５dLg上海石化有限公司)纤维级 PET 切片(特性黏度

０６４dLg浙江恒逸聚合物有限公司)量子能粉

(粒径为４０~２００nm韩国(株)量子能技术研究

所)上述原料使用前均在真空度为－００９５MPa干燥温度为１０５的条件下干燥１２h

１２　PETQE改性纤维的制备

将干燥的 QE粉与工业丝用 PET 切片混合均

匀得到 QE粉质量分数为２０的 PETQE混合

料采用TSEＧ３０A型双螺杆挤出机对其进行挤出造粒得到 QE粉改性的 PET 母粒共混物熔融温

度为２８０挤出温度为２６５在高速纺丝机上采用纺牵一步法工艺制备

PETQE纤维熔融纺丝温度为２８８~２８０热辊温度为８５~１６０牵伸比为１６０倍纺丝工艺

流程自制母粒与纤维级PET切片的共混熔融rarr熔

体过滤rarr计量rarr纺丝细流rarr拉伸及吹风冷却rarr初生

纤维上油rarr热牵伸rarr卷绕rarrFDY 丝制得的PET

QE改 性 纤 维 所 含 的 QE 粉 质 量 分 数 理 论 值 为

０６取部分 PETQE 改性纤维在 KU４８２A 型

染色试验编织机上摇制袜筒以用于后续的测试

１３　PETQE改性纤维的测试

１３１　表面形貌

PETQE纤维经乙醇洗涤除去表面灰尘后用

JSMＧ５６１０型扫描电子显微镜(SEM)对纤维的表面

形貌进行观察加速电压为５kV放大倍数为１５００倍并通过X射线能谱仪(EDS)对改性剂 QE粉的

成分组成进行分析采用LeicaDMLP型偏光显微

镜(POM)对纤维截面形貌进行观察放大倍数为

５００倍

１３２　纤度测试

用 YG０８６型缕纱测长仪卷绕１００mPETQE纤维并用电子天平称得绞丝质量然后换算成纤维

线密度试样测试３次并取平均值纤维预加张力

为００５cNdtex

１３３　力学性能测试

采用XLＧ２型纱线强伸度仪测试PETQE纤维

的力学性能试样测试１０次并取平均值夹具间距

２５０mm预加张力为００５cNdtex拉伸速度为

２５０mmmin

１３４　吸湿性能测试

纤维回潮率将PETQE纤维在２０相对湿

度６５的环境下调湿４８h称取一定量纤维记录质

量后将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒重后再

次记录纤维质量根据烘前与烘后质量计算纤维回

潮率

QE粉的吸湿曲线称取一定质量 QE粉并置

于称量瓶内将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒

重后置于２０相对湿度６５的环境中每５min称量样品的质量并记录

纤维的吸湿爬杆曲线PETQE纤维经长尺卷

绕１０次后得３０cm的纤维束给纤维施加适当捻度

以使纤维抱合后得到测试样条将测试纤维悬垂于

蓝色染料中每３min记录染料的爬升高度

１３５　抗静电性能测试

纤维体积比电阻采用 YG３２１型纤维比电阻仪

对PETQE纤维的体积比电阻进行测试试样测试

３次并取平均值织物静电性能采用 YG４０１型织物感应式静电

测试仪对PETQE改性织物的静电性能进行测试测试模式采用定压法放电电压设置为１０kV试样

测试３次并取平均值

１３６　紫外吸收性能测试

采用 UH４１５０型紫外可见近红外分光光度计对

QE粉和 PETQE织物的紫外吸收性能进行测试测试采用漫反射模式测试区间为８００~２００nm

２　结果与讨论

２１　改性剂的X射线能谱分析

新型架状硅酸盐改性剂 QE粉的制备工艺如下将天然长石类矿物原料粉碎至粒径小于３２０目rarr筛

除原料中的重金属等有害物质rarr经筛选后的原料在

1048944２1048944

　材料工程 第２６卷

８５０下煅烧１０hrarr煅烧产物与植物浸出液混合后

在－１０~２００下熟成１０~９０d[５]制得的QE粉微

观下呈片层状层间距约０８９８nm利用 X射线能

谱(EDS)对QE粉的组成元素及含量进行分析结果

如图１所示可以看到 QE粉的成分与其他常见长

石类硅酸盐相似即 Al元素Si元素和 O元素占主

要成分摩尔比nAl∶nSi∶nO＝１∶３∶１０５０可以看

到除 Al３＋ 外QE 粉中还含有 Na＋ Ca２＋ Fe３＋

Ti４＋ K＋ 和 Mg２＋ 等金属阳离子属于纳米硅酸盐

复合材料

图１　改性剂 QE粉的EDS谱图

２２　纤维形态结构

利用自制 QE粉母粒改性PET得到的PETQE纤维的线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex其纤维形态结

构如图２所示图２(a)为PETQE纤维的截面形貌

的POM图像可以看到纤维的截面呈圆形且尺寸均

匀改性剂颗粒均匀分布在纤维中图２(b)为PET

QE纤维表面的SEM 图像可以看出纤维表面均匀

分布有数目众多尺寸不一的明显颗粒证明改性纤

维表面成功负载了改性剂 QE粉粉体自身出现了团

聚导致部分颗粒尺寸较大此外改性剂的添加也使

纤维表面变得粗糙增大了纤维的比表面积这有益

于纤维吸湿及抗紫外性能的提高

２３　纤维性能分析

２３１　吸湿性能

图３ 为 干 燥 的 改 性 剂 QE 粉 在 标 准 条 件 下

(２０相对湿度６５)的吸湿曲线从图３中可以看

到QE粉在５min内就吸湿增重了２０４４h内最

高增重可达３３２左右具有很高的吸湿速率和能

力表明 QE粉具备用于PET纤维吸湿改性的潜力改性后PET纤维的回潮率达１２３

图２　PETQE改性纤维的形态结构

图３　改性剂 QE粉的吸湿曲线

　　图４为经 QE粉改性的 PETQE纤维和常规

PET纤维的吸湿爬杆曲线可以看到 PETQE 纤

维的吸湿能力明显优于常规PET纤维纤维悬垂于

蓝色染料内３min时PETQE纤维蓝色部分高度

为６５cm而常规PET纤维为４５cm经过６min后随着时间的增长两者的芯吸高度始终相差约

１cmQE粉不仅能够改善PET的吸湿性能其在

环境中短时间的强吸湿能力也会在加工过程中造成

PET熔体降解的问题因此尽量避免生产过程中干

燥 QE粉暴露在高湿环境下是维持 PETQE熔体

的纺丝细流稳定性的重要措施之一

1048944３1048944

　第５期 林启松 等架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究 材料工程

图４　PETQE改性纤维和常规PET纤维的吸湿爬杆曲线

２３２　抗静电性能

表２为PETQE纤维的回潮率纤维比电阻和

织物静电性能QE粉的添加增强了 PET 的吸湿

性能使得 PETQE纤维的回潮率较常规 PET 纤

维增加了０８３纤维回潮率的增加也使纤维的

抗静电性能得到加强PETQE纤维的纤维比电阻

较常规PET纤维下降了３２显著改善了纤维加工

过程中的静电效应提高了纤维的可纺性利用定压

法进一步测试了PETQE织物的静电性能其结果

也列于表２可以看到PETQE织物的静电电压峰

值和半衰时间分别为１１１V和０４９s较常规PET织

物均下降了４９左右说明经QE粉改性的PETQE织物同样具有较好的抗静电性能静电荷在PETQE织物的表面不易积累且逸散速度较快

表２　PETQE改性纤维的回潮率纤维比电阻和织物静电性能

样品回潮率

纤维比电阻

(times１０８ Ω1048944cm)织物静电性能

峰电压V 半衰时间sPETQE １２３ ４６９ １１１ ０４９常规PET ０４０ ６９０ ２１８ ０９６

２３３　紫外吸收性能

图５为QE粉PETQE纤维和常规PET纤维

的固体紫外漫反射曲线由图５(a)可见QE粉对

紫外线具有一定的吸收能力其对波长４００nm 以

下的紫外线反射率低于４０且对波长２４５nm 左

右的吸收效果最好将 QE粉与PET复合后纤维

的紫外吸收性能如图５(b)所示可以看到 QE粉的

添加提高了PET的紫外吸收能力PETQE纤维在

UVA 波段(３２０~４００nm)的反射率相较于常规PET纤维下降了２５~３０在可见光波段PETQE纤

维同样拥有更低的反射率表明PETQE纤维对可见

光也有一定的吸收作用除 QE粉对紫外的吸收作

用外PETQE纤维粗糙的表面也使其拥有较大的比

表面积加强了对紫外线的吸收

图５　QE粉PETQE纤维和常规PET纤维的固体紫外漫反射曲线

３　结　论

a)利用自制 QE粉母粒成功制备了 PETQE纤维纤维表面及截面都均匀分布有大量改性粉体纤维线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex

b)吸湿性能测试表明PETQE纤维的吸湿能

力明显提高其芯吸高度及液态水扩散速率均优于

常规PET 纤维纤维回潮率也达到了１２３吸

湿性能的提高使改性纤维的静电性能也得到了改

善相较于常规 PETPETQE纤维的纤维比电阻

下降了３２其纤维织物的感应静电电压峰值和半

衰时间较常规 PET 织物也分别下降了１０７V 和

０４７s说明 PETQE 纤维具有较好的抗静电性

能表面电荷不易积累且逸散速度较快提高了纤维

的可纺性(下转第１５页)

1048944４1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００２

收稿日期２０１７－０２－２２

基金项目浙江理工大学优秀青年人才培养基金项目(２０１３YXQN０９)

作者简介曹　晨(１９９２－)男江苏徐州人硕士研究生主要从事新型纺织材料方面的研究

通信作者钱建华EＧmailqianjianhuazstueducn

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要采用浸没相转变沉淀法制备聚砜超滤膜探究添加剂对聚砜超滤膜亲水性能以及过滤性能的影

响以聚砜为原料以 NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液溶剂通过添加不同种类的添加剂聚乙烯吡咯烷

酮(PVP)和聚乙二醇PEG制得不同结构和性能的聚砜超滤膜应用扫描电子显微镜观察膜的表面微观结

构测试超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率并通过接触角和平衡水含量结果来表征膜的亲水性

能以水通量和截留率来表征膜的过滤性能结果表明对于同一种添加剂随着PVPＧK３０质量分数的增加

聚砜膜的亲水性能得到明显改善水通量上升过滤性能增加对于同一质量分数的 PEG随其相对分子质

量的增加其亲水性过滤性及抗污性显著提高当PEG相对分子质量为２０００质量分数为６时得到的膜

具有最佳的亲水性和过滤性能

关键词聚砜超滤膜添加剂亲水性聚乙二醇过滤性能

中图分类号TQ０２８８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００５－０６

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane

CAOChenQIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractInthispaperimmersionprecipitation method wasusedtopreparethepolysulfoneultrafiltrationmembraneTheeffectsofadditivesonhydrophilicpropertiesandfiltrationpropertiesofpolysulfoneultrafiltrationmembraneareexploredPolysulfoneultrafiltrationmembraneswithdifferentstructuresandpropertieswerepreparedbytakingpolysulfoneasrawmaterialandNNＧdimethylacetamide (DMAc) as the solvent and adding different kinds of additivesPolyvinylpyrrolidone(PVP)andPolyethyleneglycol(PEG)ThesurfacemicrostructureofthefilmwasobservedbyscanningelectronmicroscopyThecontactangleequilibriumwatercontentwaterfluxandrejectionrate weretestedAndthehydrophilicperformanceofthe membrane wascharacterizedthroughtheresultsofcontactangletestandequilibrium watercontenttestThefiltrationperformanceofthemembranewascharacterizedthroughthewaterfluxandretentionrateTheexperimentalresultshowsforthesamekindofadditivethehydrophilicityofpolysulfonemembraneimprovesobviously withtheincreaseofPVPＧK３０concentrationandthefiltrationperformanceincreaseswiththeriseofwaterfluxForPEGwiththesameconcentrationwiththeincreaseofitsrelative molecular weightitshydrophilicityfilterabilityandstainresistance

1048944５1048944

significantlyimproveWhentherelativemolecularweightofPEGis２０００andtheconcentrationis６theresultingfilmhasoptimumhydrophilicityandfiltrationperformanceKeywordsPSF ultrafiltration membraneadditivehydrophilicitypolyethyleneglycol

filtrationperformance

　　随着科学的不断进步聚合物膜已经广泛的应

用到超滤微滤反渗透气体分离等方面[１Ｇ２]其中

超滤膜作为分离膜的主要形式已在污水净化处理食品生产等领域有着广泛的应用聚砜具有成本低

廉力学性能优异化学稳定性及耐热性好的优点已成为国内研究最多的超滤膜材料之一但是聚砜

膜的本身有着疏水性所以需要改性处理目前的主

要方法是加入添加剂来改善聚砜膜的亲水性能添

加剂共分为３种有机大分子有机小分子以及无机

盐在现有的研究中添加剂已经从单一材料逐渐

扩展到多种材料共同混合使用从而来改善聚砜膜

的亲水性能[３Ｇ６]本文主要探究不同种类的添加剂

聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚乙二醇PEG以及不同相

对分子质量的PEG对聚砜超滤膜的亲水性能过滤

性能膜的微观结构和抗污性能之间的影响分析聚

砜超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率的

测试结果并确定最佳的制膜方案

１　实　验

１１　实验原料和仪器

实验原料聚砜树脂(PSF)(化学纯美国苏威

集团)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(化学纯杭州蓝博工

业)聚乙二醇(PEGＧ４００２０００６０００)(分析纯海安石油化工)NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)(化学

纯上海金山经纬化工有限公司)实验仪器HANGPINGFA２００４电子天平(梅

特勒Ｇ托利多仪器(上海)有限公司)电热鼓风干燥

箱(上海市实验仪器总厂)GGＧ１７５００mL三口烧瓶

(四川蜀牛玻璃仪器有限公司)搅拌机(常州国华电

器有限公司)DZKWＧ４电子恒温不锈钢水浴锅(杭州蓝天化验仪器厂)HLK GM３１２５C台式刮膜机

(苏州圣恳自动化科技有限公司)JSMＧ５６１０LV 扫

描电子显微镜(日本株式会社)JYＧ８２B视频接触角

测定仪(承德鼎盛试验机检测设备有限公司)SHZＧ３(Ⅲ)循环水多用真空泵(巩义市英峪华中仪器厂)

UVＧPROB岛津紫外可见光光度计(梅特勒Ｇ托利多

仪器(上海)有限公司)

１２　PSF平板膜的制备

采用浸没相转变法制备聚砜膜将聚砜树脂在

８０的烘箱内干燥２h然后称取一定量的聚砜放

入到三口烧瓶中再分别称量相应的添加剂 PVP

PEG于三口烧瓶中最后加入溶剂 DMAc在８０的恒温水浴下以１５００Hz左右的频率搅拌溶解直至聚合物的溶液变得均一稳定透明接着静置脱

泡２４h在９０的恒温水浴锅里静置留作后续实

验使用在温度２５ 相对湿度为７０左右的条

件下进行实验首先打开刮膜机的电源调整预刮

膜厚度(约为７５μm)再将静置脱泡后的铸膜液倒

在干燥洁净的玻璃板上刮刀速度设为４０mms利用刮刀将铸膜液刮成厚度均匀的液态膜令初生膜

在空气中蒸发１０s至２０s后将其迅速地放进纯水

凝固浴当中待膜从玻璃板上自动脱落后[７Ｇ９]将固

态膜移至装有去离子水的大烧杯中浸泡每２h换

一次去离子水这样浸泡大致２天左右直到膜表面

不再有气泡便可将聚砜膜在室内晾干以备测试用各铸膜液配比及编号见表１其中铸膜液的总重量

为５０g

表１　铸膜液配比

膜编号PSF质量

分数

添加剂质量

分数DMAc质量

分数P１ １４ PVPＧK３０２ ８４P２ １４ PVPＧK３０４ ８２P３ １４ PVPＧK３０６ ８０P４ １４ PVPＧK３０８ ７８P５ １４ PVPＧK３０１０ ７６

１－１ １４ PEGＧ４００２ ８４１－２ １４ PEGＧ４００４ ８２１－３ １４ PEGＧ４００６ ８０１－４ １４ PEGＧ４００８ ７８１－５ １４ PEGＧ４００１０ ７６２－１ １４ PEGＧ２０００２ ８４２－２ １４ PEGＧ２０００４ ８２２－３ １４ PEGＧ２０００６ ８０２－４ １４ PEGＧ２０００８ ７８２－５ １４ PEGＧ２０００１０ ７６３－１ １４ PEGＧ６０００２ ８４３－２ １４ PEGＧ６０００４ ８２３－３ １４ PEGＧ６０００６ ８０３－４ １４ PEGＧ６０００８ ７８３－５ １４ PEGＧ６０００１０ ７６

1048944６1048944

　材料工程 第２６卷

１３　聚砜膜性能测试

１３１　水通量测试

用水通量测试仪测量膜的水通量从每块膜上

选取６个均匀且表面光滑的位置剪成直径为２５cm的圆形试样用于水通量的测定将进水管放入盛有

去离子水的桶中出水口处用量筒接过滤后的水开始进行测试时先预压２５min预压结束后读出

１０min内通过膜的水的体积每组膜测试６组数据并计算平均值按式(１)计算膜的水通量

J＝ VAtimesT

(１)

式中J为膜的纯水通量L(m２1048944h)V 为透过液体

积LA 为膜的有效面积m２T 为测试时间h

１３２　截留率测试

截留率也常用于表征膜的过滤性能与水通量

相反表达的是截留某种物质的能力首先称取一

定量的 NaHPO４1048944１２H２O 和 KH２PO４ 并用纯水将

其溶解直至完全溶解后同１０００mL容量瓶定容

即为PBS溶液留作待用将牛血清蛋白溶于PBS溶液后制得 BSA 溶液按要求配成一系列质量分

数采用紫外分光光度计测定不同浓度的BSA溶液

在２８０nm 处的紫外吸光度此时便可得到一条关

于BSA溶液质量分数吸光度的标准曲线用于后续

查询将配制好的１０mgmL的BSA溶液在测水

通量的装置中过滤得到滤液用紫外分光光度计测定

滤液在２８０nm 处的紫外吸光度从标准曲线上读

出此时所对应的质量分数Cf并用式(２)计算

R ＝ (１－CdCf)times１００ (２)式中R 为膜的截留率Cd 为１０mgmLCf 为

滤液的质量分数

１３３　接触角测试

用接触角测定仪测试膜的接触角用来反应膜的

亲水性能[１０]将膜剪成合适长条并贴在载玻片上放在针管对准的平台上调节物镜使研究者能够清

晰观察液滴滴落的行为通过调节螺旋器使针尖出

现小液滴最后让其在自重作用下滴落在膜上通过

鼠标控制并使捕捉液体滴落在膜时的瞬时状态后保

存最后利用量高法测出接触角并做好相应记录

１３４　平衡水含量测试

平衡水含量是间接反映膜的亲水性或疏水性又

一参数[１１]用干燥的滤纸将浸泡在水中的聚砜膜表

面的水分擦干选取一定大小的膜称重放在玻璃培

养皿上去皮称重记为W再将其置于５０的烘箱中

干燥５h后称重记为W１按式(３)计算平衡水含量

EWC ＝ (W －W１)W times１００ (３)式中W 为聚砜膜的湿质量gW１ 为聚砜膜的干质

量g

１３５　膜的样貌观察

选取样品表面均匀且光滑的部分剪取２cmtimes５cm的小长条在装有液氮的保温碗中冷冻１０min(观察膜表面无需冷冻)之后用镊子迅速将其脆断然后用导电胶固定于载物台上经真空喷金处理后

在扫描电镜下观察膜的表面及截面样貌选择清晰

图片进行分析对比

１３６　膜的抗污染性能表征

随着过滤的进行聚砜膜内的孔会产生不同程

度的堵塞即产生膜污染[１２]通常采用膜污染指数

FI或者衰减率来表征其抗污性能[１３Ｇ１４]本次实验

测试了膜的污染指数在一定操作压力下用自制的

水通量测试装置进行水过滤实验与水通量操作不

同的是此次是要测定过滤一定量的水(５０mL)所需要的时间t１过滤一段时间t２ 的水后再测定过

滤５０mL的水所需要的时间t３最后根据式(４)计算最终的污染指数

FI＝(１－t１t２)t３times１００ (４)式中FI为膜污染指数t１t２t３ 为过滤时间s

２　结果与讨论

２１　添加剂对聚砜膜亲水性能的影响

２１１　接触角的测试结果分析

膜表面的接触角数值是反映膜亲水性能的重要

参数接触角小于９０deg的材料为亲水材料接触角大

于９０deg的材料为疏水性材料图１是聚砜膜接触角

随各种添加剂质量分数的变化折线图

图１　聚砜膜接触角与各添加剂质量分数的关系

由图１可知聚砜膜在未加添加剂时接触角为

９５１２deg表现为疏水性随着添加剂的加入聚砜膜

的接触角下降到９０deg以下即膜的亲水性增强由

1048944７1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为

水溶性高分子添加剂在成膜过程中会富集在膜表

面其自身的亲水特性使得水渗入膜内的速率增加膜表现的亲水能力增强膜的接触角降低

对于同一种质量分数的添加剂PEG对聚砜膜

亲水性能的改善能力高于PVPＧK３０这是因为对于

相同质量分数的两种添加剂PEG所含的亲水基团

多于PVPＧK３０故其表现的亲水能力更强对于同

一质量分数的３种PEG添加剂其对聚砜膜亲水性

能的改善能力随着相对分子质量的升高而增大这是由于相对分子质量大的PEG 内所含的亲水基团

羟基个数更多亲水能力增大对于相同种类的添

加剂聚砜膜的水接触角随着添加剂质量分数的增

大而降低表示聚砜膜的亲水性随添加剂质量分数

的增大而增大这是由于添加剂含的总亲水基团个

数增多膜的吸水能力增大亲水增强

２１２　平衡水含量的测试结果分析

高分子添加剂会影响溶剂的溶解能力改变铸膜

液中聚合物的热力学和动力学行为改变膜的沉淀速

率形成不同大小和数量的孔隙这些孔相当于空心

的球或圆柱有着较大的比表面积可以吸附更多的

水因此影响着聚砜膜的平衡水含量经过测试各种添加剂对聚砜膜的平衡水含量的影响如图２所示

图２　聚砜膜的平衡水含量与各添加剂质量分数的关系

对于添加剂PVP聚砜膜的平衡水含量随其质

量分数的增加而增加对于同一相对分子质量的添

加剂PEG聚砜膜的平衡水含量随着其质量分数的

增加先升高后降低升高是由于 PEG 起着致孔作

用随着其质量分数的升高膜内孔的数量和孔径均

会有所增大此时吸附的水含量也增多因此平衡水

含量也增大但进一步升高PEG质量分数会使得

铸膜液体系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速

率减少了孔的形成因而其平衡水含量降低

对于同一质量分数的添加剂PEG聚砜膜的平

衡水含量随着 PEG 相对分子质量的升高而增大这是由于PEG相对分子质量的增大使得聚合物胶

束聚集体的尺寸增大加快了膜的沉淀速率使得孔

隙率增多因此膜的平衡水含量增大

２２　添加剂对聚砜膜过滤性能的影响

水通量和截留率是表征聚砜膜过滤性能的两个

重要参数通常情况下高水通量和高截留率体现出

膜优异的过滤性能图３和图４分别是不同添加剂

聚砜膜的水通量和截留率与添加剂质量分数的关系

图３　聚砜膜的水通量与添加剂质量分数的关系

图４　聚砜膜的截留率与添加剂质量分数的关系

由图３图４可以看出对于相同种类的添加剂聚砜膜的水通量随着添加剂质量分数的增大呈总体上升

的趋势截留率则相反这是由于添加剂 PVPＧK３０

PEG均促进了膜的多孔结构的形成且随着添加剂质

量分数的升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此

水通量升高截留率降低但当添加剂PEG的相对分

子质量为６０００时随着质量分数进一步的升高水通

量反而下降这是由于随着相对分子质量的增加铸膜

液粘度增大降低了铸膜液的沉淀速率故使得膜的皮

层增厚孔隙率下降水通量下降对于同一质量分数的添加剂添加剂PEG的聚

1048944８1048944

　材料工程 第２６卷

砜膜水通量较PVPＧK３０的高截留率较其小理论

上来讲PVPＧK３０利于聚砜膜形成长的指状结构的

孔而 PEG 利 于 聚 砜 膜 形 成 海 绵 状 结 构 的 孔

PVPＧK３０应具有更高的水通量较低截留率但实际

上相反这可能与其较易形成闭合性孔有关对于

同一质量分数的添加剂PEG随着其相对分子质量

的增加聚砜膜的水通量升高截留率降低尤其是

相对分子质量为６０００的PEG这是由于相对分子

质量的增加使得孔隙率的增大孔径也有所增大

２３　添加剂对聚砜膜耐污染性的影响

对各组膜进行污染指数的测量结果如图５所示

图５　聚砜膜的污染指数与添加剂质量分数的关系

　　一般来说膜的污染指数越大膜的堵孔率增

大则膜的抗污性能越差反之污染指数越小膜的

抗污染性能越好从图５中可以看出添加剂PVP改善抗污性能力不如添加剂 PEG 的好且增大

PEG的相对分子质量会使膜的污染指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着其质量分数的

增加膜的污染指数下降抗污性能增强

２４　添加剂对聚砜膜结构的影响

聚砜超滤膜是由表面皮层和多孔底层两部分组

成的非对称结构皮层靠近空气一侧膜溶剂会蒸

发形成孔径较小致密的孔隙结构皮层厚度与在空

气中蒸发时间相关而贴近玻璃板一侧为多孔底

层液态膜在浸入水凝固浴后水溶性溶剂 DMAc会立马溶于水凝固浴中此时便发生相分离液态膜

变成固态膜而膜内会形成诸多的孔隙这是因为分

散在液态膜中的强亲水添加剂极易溶于水从而形

成大大小小的孔隙不同的添加剂所制得的聚砜膜具有不同的表面

结构和断面结构由于多孔底层相较于皮层更能清

晰地反映出膜孔隙分布及孔径大小的信息因此选

用膜的多孔底层结构进行表面结构的对比图６为

不同膜的表面结构和断面结构

图６　不同添加剂的聚砜超滤膜的表面和断面结构

　　图６a１b１的表面结构均在５００放大倍数下观

察的可以看出随着PVP的质量分数增加膜的孔

数量增加孔径大小并无很大差异图６c１d１和图６e２的表面结构均在３０００放大

倍数下观察的可以看出随着PEG相对分子质量的

增加膜的孔径增大特别是 PEGＧ６０００的表面结

构中出现了个别极大孔这也是后来测得水通量急

剧上升的原因孔隙率并无明显的差别

1048944９1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

图６a１图６b１图６e１的表面结构在５００放大

倍数下比较相似图６a２图６b２图６e３断面结构均

为指状结构其中添加剂为 PEGＧ６０００的孔最为

密集图６a２图６b２的断面结构均在１０００放大倍数

下观察的可以看出添加剂为PVP时断面结构均

为指状PVP的分子结构决定了PVP是一种水溶

性的高分子添加剂PVP一旦接触到水便立即溶

于水形成的水溶液以非溶剂的角色进入膜内部的

通道其在膜内形成的路径便形成了指状孔当添加

剂PVP质量分数为２时其指状孔与PVP质量分

数为６时的小且有较厚皮层由图６e３可知添加剂质量分数为６的PEGＧ６０００所制得的聚砜膜

断面结构也为指状且较前两者的皮层薄孔径更大

且孔更长图６c２图６d２图６e３的断面结构均在１０００放

大倍数下观察的可以看出在添加剂PEG相对分子

质量小于６０００时所制得的聚砜膜的断面结构均

为海绵状在相对分子质量为６０００时断面结构为

指状

３　结　论

a)聚砜膜在未加入添加剂时的接触角为９５１２deg其表现为疏水性随着各种添加剂的加入聚砜膜的

接触角均小于９０deg即膜的亲水性增强由PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为水溶性高分子

添加剂在成膜过程中会富集在膜表面其自身的亲

水特性会使得水渗入膜内的速率增加因此膜表现出

的亲水能力增强膜的接触角降低

b)对于同一相对分子质量添加剂PEG聚砜膜

的平衡含水率随着其质量分数的增加先升高后降

低进一步增加PEG的质量分数会使得铸膜液体

系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速率减少了

孔的形成导致其平衡含水量降低

c)对于同一种添加剂聚砜膜的水通量随着添

加剂质量分数的升高呈总体上升的趋势截留率则

相反原因是添加剂 PVPＧK３０PEG 均可以促进

膜表面多孔结构的形成且随着添加剂质量分数的

升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此水通量

升高截留率降低

d)添加剂 PVP 改善抗污性能力不如添加剂

PEG好增大PEG的相对分子质量会使膜的污染

指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着

其质量分数的增加膜的污染指数下降抗污性能

增强

e)以膜的海绵状结构高孔隙率高水通量高截留率低污染指数作为基准经过对比可以确定

添加剂为PEGＧ２０００６时膜的综合性能最佳在此

配比下聚砜膜的表面孔隙率高且断面结构为海绵

状水通量达到７３６L(m２1048944h)截留率为７３５

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1048944０１1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００３

玄武岩长丝可编织性能的试验研究

贾　崇孟　琳高翼强

(河北科技大学纺织服装学院石家庄　０５００３１)

　　摘　要对玄武岩长丝的可编织性能及编织参数与制品性能之间的变化关系进行了试验研究首先利用

玄武岩长丝通过采用不同的编织纱根数和纱线排列位置变化设计试验方案然后在编织机上进行编织得到

不同的编织制品并利用万能强力机对不同编织参数下的制品进行了强伸性能测试和分析结果表明利用

编织机对玄武岩长丝进行编织切实可行编织节距对编织制品的断裂强度影响显著最大值与最小值相差

６０以上编织速度对玄武岩长丝的编织品性能有较大影响随着编织速度的增大编织制品的断裂强度呈现

下降趋势且５００~１０００rmin之间的降幅最大降幅达３０左右

关键词玄武岩长丝编织机工艺参数强伸性能

中图分类号TS１８１８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１１－０５

ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilamentJIAChongMENGLinGAOYiqiang

(CollegeofTextileandGarmentHebeiUniversityofScienceandTechnologyShijiazhuang０５００３１China)

AbstractThispaperconductstheexperimentalstudyontherelationshipamongweavingpropertyweavingparametersandproductperformanceofbasaltfilamentFirstlytheexperimentalschemewasdesignedthroughdifferentnumberofbraidingyarnsandyarnarrangementThentheyarnswerewovenonthemachinetogaindifferentproductsNextthetensilemechanicalpropertiesoftheproductsunderdifferentbraidingparametersweretestedandanalyzedbyuniversalpowermachineTheresultshowsthatitisfeasibletobraidbasaltfiberbythebraidingmachineandthebraidingpitchplaysagreatroleonthebreakingstrengthofbraidedproductsThedifferencebetweenthemaximumandtheminimumisabove６０BesidesthebraidingspeedalsohasabigimpactontheperformanceofbraidedproductsWiththeincreaseofbraidingspeedthebreakingstrengthofwovenproductsshowsadecreasingtrendandthereductionscopeisbetween５００rminand１０００rminwiththereductionrangeofabout３０Keywordsbasaltfilamentbraidingmachinetechnologicalparameterstensileproperty

收稿日期２０１７－０５－１５

基金项目河北科技大学平台开放重点课题(２０１４PT０７)

作者简介贾　崇(１９９１－)男河北邯郸人硕士研究生主

要从事玄武岩纤维制品开发与应用方面的研究

通信作者高翼强EＧmailgao_yiqiang１６３com

　　近年来绿色环保的高性能纤维和功能性纤维材

料得到了快速发展应用的领域越来越广泛优异

的工程性质使玄武岩纤维可掺入到混凝土等工程

材料中能有效地改善材料的力学性能使材料的抗

压强度抗折强度抗拉强度抗渗性能抗震性能等

得到更加显著的提高[１Ｇ３]独特的耐高温性能使得

它可以在高温过滤材料领域发挥巨大优势另外也

可以在冶金钢铁水泥等行业中用作耐高温的防护

服装或者是传送带等产品石材作为主要的建筑材

料之一与水泥有着极佳的结合特性所以也决定了

玄武岩纤维制品可以在建筑和土木工程领域拓展出

广泛的使用空间用于各种住宅基础设施工程等项

目当中总之玄武岩纤维及其制品的应用领域是

1048944１１1048944

非常广泛的产品的应用形式也是多种多样的它可

以是以纤维的形态使用也可以是以产品的形式使

用产品的形式又可以是一维的产品两维的产品和

三维立体结构的产品[４Ｇ５]玄武岩纤维的优良性能

毋庸置疑但纤维本身也有不足之处如纤维的脆性

较大编织和织造时困难较大故本论文主要就玄武

岩长丝的可编织性能进行了试验研究

１　试验原料

本试验所用玄武岩长丝为东莞俄金玄武岩纤维

有限公司和江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司

生产单丝直径为１３μm线密度为８００tex测试拉

伸断裂强度分别为４９３cNtex和３５４cNtex

２　设备测试仪器及测试条件

设备KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机(徐州恒辉编织机械

有限公司)２个头每头２４个锭子拨盘直径９０mm编织原理为二维二轴１times１编织[６Ｇ１１]L３０双头全自动

并丝机(徐州恒辉编织机械有限公司)测试仪器UTM５３０５电子万能强力机(深圳三

思纵横公司生产)实验测试条件温度２２相对湿度６０测试标准参照 FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用

绳带物理机械性能测试方法raquo

３　试验研究与分析

在本试验中首先使用 L３０双头全自动并丝

机将玄武岩长丝缠绕在编织机配套的专用纱管上再将缠绕好的２４个管纱按编织机操作规定装在

KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机上准备进行编织

３１　玄武岩长丝可编织性

鉴于在普通的小样机上织造玄武岩机织物时纤维有脆性大易断布面毛糙高低不平等问题本次拟利用编织设备对玄武岩长丝先进行编织改善

其脆性然后再利用所得线性材料去织造为厚重型

玄武岩纤维制品开发打基础该编织机共有２４个

锭子红绿两组各１２个锭子以下为设计的试验方案方案１利用２４根玄武岩无捻粗纱进行编织方案２利用２０根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列情况如图１所示方案３利用１６根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列有２种情况如图２中的(a)和(b)所示

方案４利用１２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图３中的(a)(b)和(c)所示

图１　２０根纱编织

图２　１６根纱编织

图３　１２根纱编织

1048944２１1048944

　材料工程 第２６卷

方案５利用８根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列分２种情况如下图４中的(a)和(b)所示

方案６利用４根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图５中的(a)(b)和(c)所示

方案７利用２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管的放置位置如图６所示

图４　８根纱编织

图５　４根纱编织

图６　２根纱编织

试验结果表明

a)利用玄武岩长丝在编织机上进行编织是可

行的纤维只有少部分断裂本次实验(从方案１到

方案７)从２根粗纱到２４根粗纱通过不同的编织

纱根数变化和纱线放置位置变化得到了１２种不同

粗细和结构的玄武岩线性制品如图７所示

图７　玄武岩线性编织制品实物照片

b)为了得到外观粗细均匀组织结构紧凑的玄

武岩编织绳编织节距参数必须与参与编织的纱线

根数相对应否则随着纱线数量的减少产品会越来

越松散影响外观和内在性能表１是此次试验的纱线根数和相对应的编织

节距

表１　编织参数及参与编织纱根数

纱线根数根 编织速度(r1048944min－１) 编织节距mm

２４ ５００ ５０

２０ ５００ ４０

１６ ５００ ３０

１２ ５００ ３０

８ ５００ １５

４ ５００ １０

２ ５００ ５

c)当参与编织的纱线为２根时所编织出的产

品只是简单的交织类似于股线的加捻而且纱线会

出现自身扭转编织出的绳会出现较大的结点建

议编织时最少使用４根纱进行编织

３２　编织参数与制品性能的关系

３２１　节距与制品断裂强度间的关系

本试验分别用广东和江苏产的单丝直径为

1048944３１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

１３μm线密度为８００tex的玄武岩长丝进行编织编织速度恒定为５００rmin编织节距从３５mm 到

５５mm分５个不同数据进行编织用这两组试验

进行 研 究以 保 证 结 论 的 准 确 性 然 后 参 照

FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用绳带物理机械性能测

试方法raquo利用 UTM５３０５电子万能强力机进行拉伸

断裂强度测试测试数据如表２所示

表２　编织节距与制品断裂强度间的关系

编织节距mm断裂强度(cN1048944tex－１)

广东 江苏

３５ ２９２９３ ２７１２６

４０ ２７９５３ ３５７０７

４５ ３５４２５ ３８０３９

５０ ５０５７７ ４２４７１

５５ ４６７５０ ４５０８９

由表２中数据得出编织节距与制品断裂强度之

间的变化规律曲线如图８所示从图８中两组曲线

可以明显看出在编织速度一定时随着编织节距的

增加断裂强度也相应增加且断裂强度的最大值和

最小值相差高达６０以上

图８　编织节距与制品断裂强度之间变化曲线

３２２　编织速度对制品断裂强度影响

同样进行两组试验使用两种不同产地生产的

玄武岩长丝编织节距都为 ５０ mm编织速度从

２５０rmin到１２５０rmin之间依次提高分别进行

编织然后利用万能强力机对所得试样进行强伸性

能测试所得试验数据如表３所示

表３　编织速度与制品断裂强度的关系

编织速度(r1048944min－１)断裂强度(cN1048944tex－１)广东 江苏

２５０ ５２１７０ ３８０３９５００ ５０５７７ ３７９６９７５０ ４３８６３ ３４２６１

１０００ ３８９１０ ２９７８５１２５０ ４２１８０ ２８７５３

根据表３中试验数据得出编织速度与制品的断

裂强度的变化关系曲线如图９所示从两组曲线中

可以明显看出当编织节距一定时随着编织速度的

增大断裂强度呈下降趋势而且两组试验的编织速

度从５００rmin提高到１０００rmin时断裂强度的

降幅最大下降了３０左右可见编织速度对玄武

岩长丝的编织品性能有较大的影响之前本课题组

的学生曾用涤棉混纺纱进行过编织得出编织速度

与断裂强度无必然联系的结论

图９　编织速度与制品断裂强度之间关系

经过分析笔者认为本次实验所用的玄武岩长

丝是抗弯折性很弱的纤维在卷绕和编织过程中会出

现飞丝甚至断线且编织速度越快玄武岩纤维受损

越严重从而导致编织速度大的时候断裂强度明显

变小而柔韧性好的纤维在编织时没有这种现象

４　结　论

本试验主要对玄武岩长丝的可编织性以及编织

参数与产品的强伸性能关系进行了试验研究通过

方案的设计上机编织性能的测试以及数据的分

析得出以下几点结论

a)玄武岩长丝粗纱尽管脆性很大但在编织机

上是可以编织的且根据不同的参与编织纱数量和

不同的纱线排列方式可以得到不同结构和性能的

1048944４１1048944

　材料工程 第２６卷

线性编织制品

b)当参与编织的纱线根数改变时编织节距必

须相应改变否则随着纱线数量的减少制品会越

来越松散影响外观和内在性能

c)在编织速度一定时随着编织节距的增加断裂强度显著增加断裂强度的最大值和最小值相

差高达６０以上

d)编织速度对玄武岩长丝编织品的断裂强度

有明显影响速度从５００rmin提升到１０００rmin之

间断裂强度的降幅最大下降了３０左右

参考文献

[１]高磊胡国辉徐楠等玄武岩纤维工程性质研究进展

[J]地下空间与工程学报２０１４１０(S２)１７４９－１７５３[２]林希宁张凤林周玉梅玄武岩纤维及其复合材料的研

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弯曲性能[J]复合材料学报２０１３(４)２３３－２３９[１１]李丹曦高晓平四轴向经编复合材料力学性能实验研

究[J]现代纺织技术２０１６(５)２０－２４

10508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880(上接第４页)

　　c)紫外吸收测试表明PETQE纤维在紫外及

可见光波段均有一定的吸收相较于常规PET纤维

其 UVA波段的反射率下降了２５~３０可见光

波段则由８０下降至６０左右因此经 QE粉改

性的PETQE纤维也具有一定的紫外吸收性能综上所述QE粉的引入可以提高PET的吸湿

性改善纤维的静电和紫外吸收性能在提高织物的

加工性能的同时可以满足对织物穿着舒适性及日常

防护的需求

参考文献

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polyesterfiberharnessingcatalyticceramicpowdercombinedwith heatＧgeneratingsuper microorganisms[J]TextileResearchJournal２０１４８４(１１)１２２０－１２３０

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propertiesof ldquoQuantum Energy1049023 Radiating Materialrdquo

producedfromnaturalclaymineralsofSouthKorea[J]MaterialsFocus２０１４３(６)４９１－４９５

1048944５１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００４

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰ab刘梅城ab邢洪莉a唐晓辉a魏　优a

(江苏工程职业技术学院a纺染工程学院b江苏省先进纺织工程技术中心江苏南通　２２６００１)

　　摘　要为设计开发一种具有吸声特性的纺织新产品利用中空尼龙长丝作为芯丝纺制了棉中空尼龙长

丝包芯纱再制取为织物对织物的吸声性能及撕破透气热阻弯曲性能进行了研究结果表明采用低捻

度的棉中空尼龙长丝包芯纱其松散的纱线结构可以很好的保持纤维中空特性所制取的织物吸声性能良

好撕破弯曲性能较优热阻较低有利于改善织物的吸声性能但织物透气性较差

关键词中空尼龙长丝包芯纱吸声性能热阻透气性

中图分类号TS１５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１６－０３

DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilamentCoreＧspunYarnFabric

HONGJieabLIUMeichengabXINGHongliaTANGXiaohuiaWEIYoua

(aCollegeofTextileandDyingEngineeringbJiangsuAdvancedTextileEngineeringTechnologyCenterJiangsuCollegeofEngineeringandTechnologyNantong２２６００１China)

AbstractInordertodesignanddevelopakindofnewtextileproductswithsoundabsorptionpropertythehollownylonfilamentwasusedasthecoreyarntoproducecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnandthenitwasmadeintofabricMeanwhilethesoundabsorptiontearingairpermeabilitythermalresistanceandbendingpropertiesofthisfabricwereinvestigatedTheresultsindicatethatforthecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnwithlowtwisttheunconsolidatedyarnstructurecankeephollowfeatureofthefiberwellThefabrichasgoodsoundabsorptionpropertyInadditionthetearingandbendingpropertiesarealsogoodLowerthermalresistancecanbenefitforsoundabsorptionpropertyofthefabricbutthefabrichaspoorairpermeabilityKeywordshollow nylonfilamentcoreＧspunyarnsoundabsorptionpropertythermalresistanceairpermeability

收稿日期２０１６－１２－２３

基金项目江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY２０１５A０９３)

２０１７年江苏高校ldquo青蓝工程rdquo优秀青年骨干教师资助项目(苏教师

[２０１７]１５号)２０１７年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项

目(２０１７１０９５８００１Y)江苏工程职业技术学院２０１６年优秀青年科技

人才培养项目(苏工院[２０１６]８０号)

作者简介洪　杰(１９８１－)男浙江开化人副教授主要从

事纺织检测纺织新产品开发方面的研究

　　尼龙长丝在纺织产品开发中已有很多应用有加工为凉感尼龙长丝制取针织物[１]有单独使用尼

龙长丝制取轻质高密织物[２]有与棉竹节纱交织制

取府绸[３]也有以其做芯丝外包短纤纺成包芯纱制

取织物[４Ｇ５]但是将中空尼龙长丝作为芯丝纺制棉

中空尼龙长丝包芯纱再进行产品开发并对性能进

行研究的报道较少基于开发一种具有吸声特性复合型纺织新产品

的需要设计纺制了线密度１４５tex捻系数３００的

棉中空尼龙长丝包芯纱以该纱为基础制取了一种

机织物对机织物的吸声性能以及影响织物实际使

用的透气弯曲撕破热阻等性能进行了测试和分

析为后续进一步深入进行系列化产品开发和性能

研究奠定基础

１　纱线基本性能

纺制棉中空尼龙长丝包芯纱(下文简称包芯

纱)所用的中空尼龙长丝牌号为２８T１２Ｇ２H９B中空

1048944６１1048944

度２５由日本东丽株式会社生产规格为２８tex

１２根其断裂强度经测试为４６３cNtex断裂伸长

率为３１９图１和图２分别为所用长丝和包芯

纱的横截面形态在研究中为了对比同期纺制了

设计线密度１４５tex捻系数为３４０的纯棉纱表１为所纺两种纱的基本性能

图１　中空尼龙长丝横截面切片(times１０００)

图２　包芯纱横截面切片(times１０００)

表１　两种纱的基本性能

项目１４５tex包芯

纱(织物１)１４５tex纯棉

纱(织物２)实际线密度tex １５１５ １４６４

单纱断裂强度(cN1048944tex－１) １３０ １３６单纱断裂伸长率 ６２ ５１

实际捻度(捻1048944(１０cm)－１) ７４６ ８６２实际捻系数 ２９０ ３３０

２　织物设计与试织

织物采用平纹组织经纬密度３９４times３１５根

１０cm幅宽４０cm在南通三思机电科技有限公司

生产的 Y３００S型自动剑杆织样机上织造而成分别

织造了经纬纱均采用包芯纱的织物１和经纬纱均采

用纯棉纱用以对比的织物２下机后的织物１实际

经纬密度为３８２times３４５根１０cm织物２实际经纬密

度为３８８times３４６根１０cm

３　测试与分析

３１　织物性能测试

图３为吸声性能测试示意图测试所用SW２３０系列阻抗管为北京声望声电技术有限公司生产对

所制取的织物进行了吸声性能测试依据标准 GB

T１８６９６２mdash２００２laquo声学 阻抗管中吸声系数和声阻

抗的测量 第２部分 传递函数法raquo进行测试时将织

物裁剪为直径８cm的圆形试样

图３　阻抗管测试吸声系数示意

表２为织物撕破透气弯曲热阻性能测试依据

的标准所用测试设备及裁剪尺寸此外还测试了织

物的平方米质量纯棉织物为１２４３gm２中空织物

为１２８６gm２

表２　织物性能测试要求

测试项目 依据标准 测试仪器 测试样裁剪尺寸

撕破GBT３９１７１mdash２００９laquo纺织品 织物撕破性能 第

１部分冲击摆锤法撕破强力的测定raquo莱州市电子仪器有限公司YG０３３D数字式织

物撕裂仪１００mmtimes７５mm

透气 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo温州市大荣纺织仪器有限公司YG(B)４６１D数字式织物透气量仪

圆形试样２０cm２

弯曲GBT１８３１８１mdash２００９laquo纺织品 弯曲性能的测定

第１部分斜面法raquo莱州市电子仪器有限公司LLYＧ０１型 电子

硬挺度仪２５０mmtimes２５mm

热阻GBT１１０４８mdash２００８laquo纺织品 生理舒适性 稳态条

件下热阻和湿阻的测定raquo南通宏大实验仪器有限公司YG６０６N 平板

式织物保暖仪３００mmtimes３００mm

1048944７１1048944

　第５期 洪　杰 等棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究 纺织工程

３２　结果分析

３２１　吸声性能分析

图４为织物的吸声性能测试结果从图４中可以

看出由纯棉纱制取的织物２具有一定的吸声性能吸声系 数 大 于 ０２ 的 有 效 频 率 范 围 为 ２３００~２５００Hz[６]在该范围内各点的平均吸 声 系 数 为

０２４１并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０２８６这是由于棉纤维本身为中空结构含有一定静止空

气因此织物２基于所含静止空气的摩擦和黏滞作用空气与纤维之间的振动摩擦作用以及纱线之间纤维

之间的振动摩擦作用耗能而具有一定的吸声性能由包芯纱制取的织物１其吸声性能自１０００Hz

起开 始 优 于 织 物 ２有 效 频 率 范 围 为 １９００~２５００Hz在该范围内各点的平均吸声系数为０２６２并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０３３９表明织

物１相比织物２具有更优的吸声特性

图４　织物吸声性能

对于图４中织物１呈现出优于织物２的吸声性

能结合图１图２横截面切片以及表１中纱线的实际

加捻情况认为这是由于采取较低捻度设计使得作为

包芯纱芯丝的中空尼龙长丝其中空结构很好的保持因此所含静止空气多于纯棉纱同时包芯纱的结构相

对纯棉纱松散使得纱线本身纤维相互之间存有较多

的空隙也含有更多的静止空气在入射声波的激发

作用下织物１所含静止空气总体更多空气的摩擦粘滞作用及空气与纤维之间的振动摩擦作用更强能耗散更多声波能量且相对松散的纱线结构也有利于

更好的引起振动摩擦而耗能吸声由此将入射声波能

量更多的耗散转换为热能同时织物１中尼龙长丝的

导热系数高能很好的将热能传导耗散综合之下织

物１的吸声性能相比织物２有很大的改善[７Ｇ８]３２２　其他性能分析

表３为织物的撕破弯曲透气及热阻性能通

过表３中的数据可知织物１的撕破强力优于织物

２根据上文对织物设计与试织的描述结合表１中

的纱线数据认为这可能是由于织物１所用的包芯纱

断裂伸长率大于纯棉纱加之包芯纱中的中空尼龙

长丝弹性好表面光滑使得纱线之间摩擦阻力减小在受到摆锤冲击时瞬时承受外力作用的纱线根数

相对越多同时所用包芯纱的芯丝断裂强度高达

４６３cNtex因此虽然包芯纱的拉伸断裂强度略低

于纯 棉 纱但 织 物 １ 的 撕 破 强 力 反 而 高 于 织 物

２[９Ｇ１０]对于织物１的撕破强力也有待于在后续进

一步做系统性的研究和分析

表３　织物的撕破弯曲透气的热阻性能

　　　性能 织物１ 织物２

撕破强力N经 １５９ １１２纬 １３３ ７９

弯曲长度cm 经纬 ３９２３６６ ４２１４０７抗弯刚度(mN1048944cm－１) 经纬 ０５０４０４７１ ０５２３０５０６

透气率(mm1048944s－１) ９４８ １４１６７热阻(m２1048944K1048944W－１) ００１３８ ００１９５

从表３中的织物弯曲性能数据可知织物１的

经纬向弯曲长度抗弯刚度均小于织物２这是织物

１纱线芯丝为柔软的中空尼龙的缘故其弯曲刚度

小于棉纤维再结合表１中纱线的加捻数据纯棉纱

实际加捻的程度也大于包芯纱由此纯棉纱的刚度

大于包芯纱促使织物２的硬挺度也有增加织物１相比更加柔软[１１Ｇ１３]

表３中织物透气性能数据表明织物２透气性优

于织物１根据前述吸声性能的分析虽然包芯纱的

纱线结构相比纯棉纱更为松散然而这两种织物组织

结构设计相同根据实际的经纬密度及纱线线密度计

算织物１的总紧度为７９２２织物２的总紧度为

７７０１因此织物１的紧度更大使得织物空隙相对

较小同时根据图２纱线横截面切片织物１中的中

空尼龙长丝相比棉纤维的腰圆形其横截面结构更为

规整综合之下导致织物１的透气性相比更差[１３Ｇ１５]从表３中的织物热阻数据可以看出织物１小于

织物２虽然织物１中纤维中空结构及松散纱线结

构所含的静止空气有助于织物热阻值增加但是所

用的包芯纱芯丝为中空尼龙长丝其导热系数高因此总体上织物１热阻还低于织物２进而能更好的

将耗能吸声转换的热能消散也佐证了前述分析中

织物１导热性能更好有助于改善织物的吸声性能(下转第５８页)

1048944８１1048944

　纺织工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００５

３D绳绣鞋面设计与生产

陈绍芳

(成都纺织高等专科学校纺织工程学院成都　６１１７３１)

　　摘　要为使用电脑缠绕绣花机刺绣３D绳绣鞋面采用贴楦展平法设计出３D绳绣鞋面平面样板应用

田岛电脑刺绣花样设计软件设计３D绳绣鞋面刺绣花样给出了鞋面的后整理方法该３D绳绣鞋面成型度

高轻薄透气造型美观制作工艺简洁低碳环保为３D绳绣鞋面提供设计和生产依据

关键词绳绣鞋面样板设计电脑缠绕绣花机

中图分类号TS９４３６　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１９－０３

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang

(SchoolofTextileEngineeringChengduTextileCollegeChengdu６１１７３１China)

AbstractInthispapercomputerizedcordingembroiderymachinewasusedtoembroider３Dcordingembroideryshoeupperandpostshoelastmodelmethodwasusedtodesignthe３DcordingembroideryshoeupperflatpatternfirstlyFurthermoreTajimaDGMLdesignsoftwarewasappliedtodesign３DcordingembroideryshoeupperpatternFinallythefinishingmethodoftheshoeupper wasgivenTheresultsshowthatthe３D cordingembroideryshoeupperpresentsfineshapingeffectlightnessairpermeabilitybeautifulappearancesimpletechnologiesandlowＧcarbonenvironmentThispaperalsoprovidesthedesignandproductionbasisfor３DcordingembroideryshoeupperKeywordscordingembroideryshoeupperpatterndesigncomputerizedcordingembroiderymachine

收稿日期２０１７－０２－１６

作者简介陈绍芳(１９８３－)男江西赣州人讲师主要从事

针织新产品方面的研究

　　鞋主要由鞋面和鞋底两大部分组成鞋面又称

为鞋帮目前休闲鞋的鞋面主要是皮革布等材

料制成需要下料裁断和车帮缝制无法一次成型后整理需要冲边包边拼接等复杂工序并使用一

些配件浪费材料整个生产过程中还依赖大量人

工此外皮革鞋面等产品污染较大透气性差[１Ｇ２]

３D绳绣鞋面使用电脑缠绕绣花机将涤纶包缠纱刺

绣加工成一片式３D绳绣鞋面无需裁剪缝合即一

次成型颠覆了传统的鞋面制造技术生产过程环保

省料自动化程度高生产出的鞋面具有轻薄透气舒适合脚可定制等特点

１　刺绣原理

缠绕绣属于特种绣的一种是以绳子为主导元

素以绣线为辅助利用绣线将绳子按特定的针法刺

绣在底料上形成花样的刺绣在电脑缠绕绣花机的

电控系统中预存有６种特定的锯齿绣针法分别为

Z１绣Z２绣Z３绣Z４绣Z５绣和Z６绣其刺绣图

标分别如图１所示

图１　锯齿绣针法

６种锯齿绣针法都可以将绳子固定在织物上只是刺绣动作和绣线缠绕在绳子上的分布形状不一

1048944９１1048944

样Z１绣是每两针摆杠摆动一次Z２绣是每一针

摆杠摆动一次和每两针摆杠摆动一次交替进行Z３绣是每一针摆杠摆动一次Z４绣是每一针摆杠摆动

一次但摆杠摆动方向和 Z３绣相反Z５绣特点同

Z４但适合于粗绳的绣作Z６绣是同一针上落三针每一针摆杠摆动一次常用的绣法为Z１绣Z３Z４绣Z５绣Z６绣其绣法效果如图２所示在３D绳

绣鞋面刺绣生产中因绳子较粗故选用Z５绣

图２　锯齿绣效果

２　刺绣设备

使用禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机刺

绣３D绳绣鞋面该机器安装有绳绣装置具有缠绕

绣锯齿绣(亦称Z绣)羽状绣等多种绣作方式可通过离合气阀实现单头补绣和隔头绣功能绣作平

绣缠绕绣等多种绣作方式其绣品形象美观层次

丰富被广泛应用于服装服饰及工艺品等行业禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机平绣头

数１２个缠绕绣头数１２个平绣针数９枚缠绕绣

针数３枚刺绣范围７５０mmtimes８５０mm平绣转速

２５０~１０００rmin缠绕绣转速２５０~７００rmin

３　３D绳绣鞋面平面样板设计

采用实际生产广泛运用的贴楦展平法设计鞋面

平面样板贴楦展平法是将美纹纸平服地贴在休闲

鞋鞋楦的表面画出帮样线后将所贴美纹纸剥下并

展平得到展平样板３D绳绣鞋面样板的设计以脚

长２５５mm对应的休闲鞋鞋楦为例采用外踝半面

板贴楦法制作平面样板将制作的外踝样板旋转修正并考虑上底工艺及材料性能得到内踝平面样

板最终设计出由内外踝样板组成的３D 绳绣鞋面

平面样板[３Ｇ４]如图３所示在３D绳绣鞋面平面样

板中口门宽度１５mm足踝高度６５mm后帮高度

４０mm鞋帮高度１００mm楦面长３０５mm

图３　３D绳绣鞋面平面样板

４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

４１　刺绣设计

将３D绳绣鞋面平面样板装入到田岛电脑刺绣

花样设计软件(版本 V７０)使用平针工具设计出两

色三层结构的３D绳绣鞋面花样[５]如图４所示

４２　设计要点

a)在 平 针 属 性 设 置 中将 平 针 长 度 设 置

２５０mm最小针步０８０mm弦高００７mm

b)将实际尺寸的３D 鞋面平面样板装入软件装入后不能改变样板尺寸大小否则设计出尺寸不

符的鞋面花样

1048944０２1048944

　纺织工程 第２６卷

图４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

c)在实际刺绣生产中因电脑缠绕绣花机刺绣

绳绣时不具备自动剪绳功能因此在刺绣花样设计

时平针从头至尾尽量一次性设计完中间不要断开否则将增加人工剪绳次数

d)设计鞋面刺绣花样的相邻两层时平针方向

不能平行否则两根绳子会嵌入重叠上层和下层绳

子之间最好交叉以形成稳定牢固的结构

e)通常在平绣花样设计中都需要打开对象前锁

针和对象后停针功能以避免起头和结尾绣线松散但是在绳绣花样设计中一定要关闭对象前锁针和

对象后停针功能否则绳子将在刺绣的前几针和后

几针往回重叠

f)鞋面的前帮和后帮设计为三层结构是为提

高鞋面的耐磨拉力和耐折度等多项性能指标以延

长鞋面的使用寿命

g)为识别鞋子品牌可以在鞋面后帮两侧采用

平绣方式设计鞋子品牌的商标logo刺绣后醒目

４３　刺绣材料

a)面线１５３tex(１３７３D)涤纶丝(亦称鱼丝线)

b)底线８３tex(７５D)涤纶丝

c)绳子２９２tex涤纶包涤纶包缠纱

d)衬纸０１５mm热熔衬

４４　刺绣事项

a)在刺绣生产中需调节好面线张力和底线张

力以防止鞋面上露出底线面线颜色和底线颜色

最好为同色以防止刺绣中张力波动引起露底

b)刺绣生产中面线涤纶丝断线后需及时拉杆

停车并进行回退补绣

c)刺绣开始和结束时要及时停车剪断绳子避免绣框移动拉断绳子

d)热熔衬的颜色需和鞋面底层颜色同色避免不同

色的热熔衬在后整理溶解后粘附在鞋面上造成疵点

e)面线和底线需有足够的强力以防止鞋面在

使用过程中磨损断线致鞋面脱散

５　３D绳绣鞋面后整理

对刺绣生产后的３D绳绣鞋面进行热熔衬溶解

和定型整理以溶解热熔衬并保证３D鞋面后续使

用不易变形采用DZＧ１１００热熔胶机对３D鞋面进

行后整理定型温度１９０时间２０s热熔衬溶解

充分定型效果好经过后整理后的３D 绳绣鞋面

如图５所示３D绳绣鞋面经缝制上鞋舌和后跟再经贴里后与鞋底粘合得到３D绳绣鞋如图６所示

图５　３D绳绣鞋面 图６　３D绳绣鞋

６　结　语

在电脑缠绕绣花机上刺绣３D 绳绣鞋面产品

成型程度高鞋面无拼缝缩短了制鞋流程减少了

人工降低了成本３D绳绣鞋面轻便柔软颜色丰

富款式多变外观美观时尚符合消费者时尚个性

的需求具有低碳环保的特点同时保证了休闲鞋的

透气性舒适性和轻便柔软性等粘合鞋底后即可成

鞋具有独特的优势和广阔的市场前景

参考文献

[１]田正崔同赞鞋靴样板设计与制作[M]北京高等教

育出版社２００９[２]高士刚现代制鞋工艺[M]北京中国轻工业出版社

２００８[３]楚玉松丛洪莲万爱兰等纬编提花鞋面材料的样板

设计与开发[J]针织工业２０１６(２)５－９[４]卢致文蒋高明丛洪莲等基于人体足部特征的鞋面

样板设计及横编成形方法[J]纺织学报２０１５３６(４)

６５－７０[５]张志刚电脑绣花花样设计系统应用教程[M]北京中

国纺织出版社２０１０

1048944１２1048944

　第５期 陈绍芳３D绳绣鞋面设计与生产 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００６

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发

周方颖a杨立志b

(江阴职业技术学院a化学纺织工程系b计算机科学系江苏江阴　２１４４０５)

　　摘　要为了使羊毛纤维的检测结果更好地服务于生产及贸易活动对采撷卡捕获的图像采用SVM 方

法进行分析同时滤波降噪开发羊毛纤维显微镜下纵向形态参数测试软件结果表明该软件不仅获得羊毛

纤维细度的系列指标同时可以获得髓质层指标并根据不同的羊毛品质获得其细度分类统计指标从而为

生产和贸易提供有效的依据

关键词羊毛髓质层纵向形态参数软件

中图分类号TS１０２３　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２２－０４

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingaYANGLizhib

(aChemistryamp TextileEngineeringDepartmentbComputerScienceDepartment

JiangyinPolytechnicCollegeJiangyin２１４４３３China)

AbstractInordertomakethetestresultsmorebetterserveforproductionandtradeofwoolSVMwasusedtoanalyzethecapturedimaginesandnoisereductionwereconductedTheverticalmorphologicalparametertestsoftwareforwoolfiberunderthemicroscopewasdevelopedTheresultindicatesthatthesoftwarenotonlygetsthefinenessindexesofwoolbutalsoobtainsmedullalayerindexesAtthesametimetheclassificationindexesofwoolaregainedaccordingtodifferentwoolqualitysoastoprovidemoreeffectiveevidenceforproductionandtradeKeywordswoolmedullalayerverticalmorphologicalparametersoftware

收稿日期２０１７－０７－１１

作者简介周方颖(１９７０－)女浙江奉化人副教授主要从

事纺织生产与质量控制方面的研究

　　从羊毛本身看其最重要的性状特征就是粗细羊毛的细度直接决定它的性能加工及价格因此羊毛细度检测方法显得尤为重要目前检测方法

主要分为两类mdashmdashmdash直接检测和间接检测比较常见

的有 OFDA(光学纤维直径分析仪)Laserscan(激光细度仪)显微镜投影仪等这些方法能够比较快

速准确地获得羊毛直径指标[１]目前大多数厂家及检测机构采用软件技术检测

羊毛纤维的细度但是也发现一些问题如图１和

图２所示虽然都是羊毛纤维但在内部结构上却有

着较大的差异图２中的羊毛纤维含有髓质层这种

结构形成羊毛的弱节使羊毛脆而易断不易染

色[２Ｇ３]但目前使用的软件所提交的指标中没有包

含有髓质层羊毛的结构参数软件获得的指标参数

不能涵盖羊毛的所有性状特征为此从实际需求出

发自行设计开发适合教学及检测使用的指标比较

完备的测试软件

图１　羊毛纤维

1048944２２1048944

图２　含髓质层的毛纤维

１　软件总体设计

１１　软件的功能设计

按照软件的开发目标设计软件功能如图３所

示包括图像采撷图像处理和结果报表３部分

图３　软件的功能设计

１２　软件设计流程

软件设计流程如图４所示

图４　软件设计流程

１３　软件设计关键点

１３１　分时处理与并发处理的协调

软件开发过程中由于采用了图像采撷卡在图

像采撷与图像处理之间需要协调因为采撷图像和

处理图像都需要由 CPU 处理涉及到共享资源访

问既要让两者并发工作以提高效率又不能让两

者无限制地并发而影响效果因此要进行分时处理也就是要让分时处理机制和并发处理机制协调好保证工作有条不稳的正确运行既能使采集工作有

效又能使分析工作受到的干扰尽可能的小

１３２　图像处理

软件设计中建立特征向量和滤波降噪的处理方式

a)以羊毛直径边界亮度(v１)边界平行度(p)边界之间区域亮度(v２)为特征值建立羊毛直径特

征向量[４]如式(１)所示

V ＝ [W１timesEX(v１Δ1048944max(p(v１)))W２timesEX(p)W３timesEX(v２Δ1048944max(p(v２)))] (１)

式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v的均值EX(p)表

示羊毛直径边界平行度的均值Wn(n＝１２３)表

示该特征值的权重以羊毛髓质层的亮度(v)长度(l)宽度(w)

边界偏移量(off)作为特征值建立髓质层特征向

量如式(２)所示

V ＝ [W１timesEX(vΔ1048944max(p(v)))W２timesEX(l)

W３timesEX(w)W４timesEX(off)] (２)式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v 的均值EX(l)

EX(w)EX(off)分别表示髓质层长度宽度边

界偏移量的均值Wn(n＝１２３４)表示该特征值

1048944３２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

的权重软件必须首先勾勒出视野内羊毛和髓质层的轮

廓因此首先将羊毛的边界亮度和平行度作为特征

向量同时为了防止将平行的两根羊毛误判为一根

羊毛的边界加入边界之间的区域亮度作为特征值这样可以勾勒出羊毛直径对于髓质层主要考虑它

在羊毛直径的位置即边界偏移量通过这个特征向

量既可以勾画出髓质层的位置又可以剔除满足其

他条件但偏移量ldquo失真rdquo的污点信息测量时采用摄像头采撷卡捕获图像信息通

过 VC６０中嵌入的 OpenCV 读取采撷卡缓存的图

像数据并进行处理最终在显示器上获取图像为了标定获取的图像的尺寸需要首先借助标准尺(图

５)占据的像素点数计算出每个像素点代表的长度而后获得羊毛纤维直径及髓质层长度和宽度指标

图５　２０μm标准尺

通过式(１)和式(２)获得羊毛直径及髓质层的

特征向量对每一根羊毛纤维直径特征向量必备但髓质层特征向量则视每一根羊毛而不同在此基

础上采用SVM[５] 方法对有限样本进行训练得到

划分目标的支持向量根据支持向量对样本集之外

的特征进行类别确认[６]

b)由于纤维试样容易被灰尘污点干扰影响

图像的效果致使图像出现噪声干扰清晰度下降等

问题为了能有效地处理这类图像在提取特征值之

前首先采用高斯滤波方法对图像进行降噪处理高斯滤波有利于图像平滑消除随机噪声的影响对图

像细节也具有较好的保护作用为了避免在降噪过

程中造成信息损失将图像按式(３)进行量化处理

f(xy)＝ttimesfloor f(xy)８

aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide (３)

式中f(xy)表示坐标为xy处的图像像素值t是

每个量化级的期望值按照将像素值划分为３２个等

级的设定取

t＝２５６３２ ＝８

将t值代入式(３)中可以得出当像素值为０~７时f(xy)为０当像素值为８~１５时f(xy)为

t即为８10490181049018当像素值为２４８~２５５时f(xy)为

３１t即为２４８通过式(３)将像素值划分为[０８１６

２４1049018２４０２４８]３２个等级可以更加有效地提取主

要信息实现降噪的目的图６是采撷到的羊毛纤维图像图７是经处理

在后台得到的结果可以看出经过处理的羊毛纤

维周围的污点杂质等已被有效滤除只保留纤维

直径轮廓和髓质层轮廓

图６　采撷到的羊毛纤维

图７　分析得出的完整图像

１３３　不同种类羊毛结构参数的纳入

不同种类的羊毛品质不同其细度指标不同将这些结构参数纳入软件系统以便针对不同的测

试对象给出相应的结果表１是国毛和澳毛的细度

分类

２　软件运行结果

图８图９以及图１０分别是软件主界面和数据

结果图９为软件测试得到的羊毛细度指标图１０

1048944４２1048944

　纺织工程 第２６卷

是针对本次测试对象mdashmdashmdash国毛按照其细度分类统 计的结果髓质层毛指标包含在ldquo两型毛含量rdquo中

表１　国毛和澳毛的细度分类

国毛 澳毛

细羊毛品质支数在６０S以上毛纤维平均直径在２５μm以下的同质毛

粗毛毛纤维直径在５２５μm以上的羊毛

腔毛髓腔连续长达２５mm以上宽为直径的１３以上的为腔毛

两型毛具有不连续髓腔的羊毛为两型毛

超细羊毛小于等于１２５μm的羊毛为超细羊毛

细毛小于等于２００μm的羊毛为细毛

中支毛２０１~２４０μm的羊毛为中支毛

粗毛２４１μm及以上的羊毛为粗毛

图８　软件主界面

图９　软件测试得到的细度指标

图１０　国毛试样细度分类统计结果

　　图１０的结果包含ldquo细羊毛rdquoldquo两型毛rdquoldquo其他rdquo三项数据ldquo粗毛rdquoldquo腔毛rdquo两种含量没检出用ldquo－－－－rdquo表示各指标均遵照表１的规定ldquo其他rdquo是除

去已测出的各类型羊毛含量余下部分的羊毛含量

３　结论与讨论

以羊毛纤维的边界线亮度边界线平行度边界

之间区域亮度为特征值建立羊毛纵向轮廓特征向

量以髓质层的亮度长度宽度边界偏移量为特征

值建立髓质层特征向量运用SVM 方法对羊毛轮

廓及其髓质层进行标定并进行滤波降噪同时纳入

不同品种羊毛细度指标通过 VC６０ 中嵌入的

OpenCV读取采撷卡缓存的图像数据并进行图像

处理开发羊毛纵向形态参数测试软件可以获得比

较准确详细的纤维细度及其他纵向结构参数指标为生产及贸易提供可靠的依据结合软件的使用效

果尚有需要完善的工作

a)结合市场调研结果目前国内使用的羊毛除

了澳毛国毛还有数量较多的新西兰毛乌拉圭毛

等它们在品质上又区别于澳毛和国毛因此有必

要针对不同品种的羊毛纳入不同的羊毛细度指标

体系进一步完善软件系统

b)软件是与显微镜配合使用的使用时为了

获得载玻片上多根羊毛的纵向形态参数信息旋转

载物台旋钮造成羊毛纤维被重复测试的可能性目前主要依靠人为主观的方式按一定方式转动旋

钮尽量避免重复测试这是下一步软件需要努力改

进的方向

c)进一步提高滤波降噪的精准性避免在髓质

层分析中对髓质层附近的试样污点产生误判和漏

判影响最终结果

参考文献

[１]邹友明于伟东国外羊毛细度检测的基础方法[J]中

国纤检２００６(７)３９－４３[２]姚穆周锦芳黄淑珍等纺织材料学[M]２版北京

中国纺织出版社１９９０[３]于伟东羊毛纤维的形态弱节及特征[J]东华大学学报

(自然科学版)２００３２９(１)６５－７０[４]杨卫珍张毅管瑜兔毛纤维的髓质结构特征[J]天津

工业大学学报２０１４(２)３２－３５[５]刘江华程君实陈佳品支持向量机训练算法综述[J]

信息与控制２００２３１(１)４５－５０[６]马淑艳基于支持向量机的高炉铁水硅含量预测[D]杭

州浙江大学２０１６

1048944５２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００７

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮１许凡菲１卢业虎１２戴宏钦１２

(１苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５１２３

２苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州　２１５１２３)

　　摘　要防护手套的防寒性能对于户外工作人员抵御寒冷环境伤害尤为重要研制了一款较为轻便可持续保暖的温控电热防护手套在人工气候室模拟的冷环境中(温度２５相对湿度６０)通过真人试穿

实验评价其调温和保暖性能分别实时采集６０min内５个手指和手背的皮肤温度变化和主观热感觉其次

探讨了有风(０５ms)和无风(０１７ms)条件下温控电热手套加热与不加热时的防寒性能结果表明加热时

的手背和手指皮肤温度热感觉等级均有大幅度提升与不加热条件下的手部皮肤温度均存在显著性差异较之

无风条件０５ms风速会降低手套的防寒性能加热与不加热条件下皮肤温度的差异更显著

关键词防护手套智能电加热防寒性能局部热感觉

中图分类号TS９４１７３　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２６－０８

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANini１XUFanfei１LUYehu１２DAIHongqin１２

(１CollegeofTextileandClothingEngineeringSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China

２NationalEngineeringLaboratoryforModernSilkSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China)

AbstractColdＧproofperformanceofprotectiveglovesplaysanimportantroleinavoidingcoldinjuryfortheoutdoorworkstaffApairoflightweightandelectricallyheatedgloves (EHG)withthermoregulationfunctionwhichcankeepwarmcontinuouslyhasbeendevelopedToevaluatethethermalinsulationandthermoregulationpropertiesofEHGhumantrialexperimentswereconductedinaclimatechamberwiththeairtemperatureof２５andrelativehumidityof６０Thechangesinskintemperatureatsixparts(ie５fingersandbackofthehand)andsubjectivethermalsensationwererecordedrespectivelyin６０minBesidesthecoldＧproofperformanceofEHGundertheconditionsofwind(０５ms)nowind(０１７ms)heatingandnoheatingwasdiscussedResultsindicatethattheskintemperatureandthethermalsensationofthebackofthehandandfingersimprovealotunderheatingconditionandthereissignificantdifferencewithhandskintemperatureundernoheatingconditionComparedwithnowindconditionthewindvelocityof０５mswillgreatlyreducethecoldＧproofperformanceoftheglovesandthedifferencebetweenheatingandnoheatingconditionsismoresignificantKeywordsprotectiveglovesintelligentelectricallyheatingcoldＧproofperformancelocalthermalsensation

收稿日期２０１７－１０－２４

基金项目国家自然科学基金青年基金(５１５０６１３７)江苏省自

然科学基金(BK２０１６１２５５)

作者简介马妮妮(１９８８－)女山东临沂人硕士研究生主

要从事智能与防护服装方面的研究

通信作者卢业虎EＧmailyhlusudaeducnn

　　户外工作人员在严寒环境中作业时尤其是极

地高峰或太空深海等极端环境极易引起手部冻伤冻僵当手指皮肤温度低于１５６时[１]手部灵敏

度将大幅度降低阻碍工人作业精度和效率严重增

1048944６２1048944

加事故发生率低于４４时[２]手指精细作业能力

几乎全部丧失因此佩戴防寒手套对于保证工人

健康和安全尤为重要传统多层增厚手套虽能抵御

严寒但是不利于手工操作相比之下电加热手套

不仅具有优越的防寒保暖性能有效减少手部向周

围环境中的热量损失同时较为轻薄对手指灵活性

影响较小可满足人们手部对于工效性防寒保暖性

的要求即使是在－３２的寒冷环境中电加热产

品可有效保持手部皮肤温度[３]目前市场上电热手套的加热方式分为持续加热

和控温加热持续加热手套结构简单控温电路设计

不完善普遍出现加热不均匀的现象易引起手部局

部温度过高产生不适且一般无过热保护装置存在

极大安全隐患[１]对于市场上已有的可调温和控温

的加热手套加热档位固定且可选范围小既不能实

现智能加热也无法调节加热区间满足个人对温度

舒适度的要求另一方面一些电热手套的加热材料

选用的金属材料易折断[４Ｇ５]且难以贴合手部曲线电热膜或涂层材料不透气容易引起手部出汗闷热以致水分凝结降低手套保暖效果[６]此外导电布的高电

阻以及加热片的偏移都会影响加热效率或加热面积针对以上问题本研究研制一款较为轻便可持

续保暖的温控电热防护手套可根据人体以及外界

温度变化自行启动和停止加热功能调节手部热量

平衡提高手套的使用时间[７]通过真人实验基于

手部实时皮肤温度变化以及真人主观手部热感觉评

价评价其防寒效果和舒适性能

１　温控电热手套研发

１1049008温控装置２1049008调温按钮３1049008手套

４1049008触头５1049008导线６1049008接口７1049008加热片

图１　智能电加热手套构成

１１　手套设计

为使手套更贴合人体手部增强保暖效果整体

采用立体设计便于手指弯曲增加动作灵活性如

图１所示温控电热防护手套包括手套本体加热元

件和智能调温装置手套本体共四层包括手套外

层防水透气层隔热层和内里外层面料采用防风

织物防水透气层采用 PTFE膜层压材料材料表

面分布均匀的凸点手套隔热层采用抓绒面料内里采用锦纶里料

１２　加热元件

加热元件由五指型加热片和连接头组成由于

手背温度低于内部因此加热片位于手套背部隔热

层和手套内里之间[８]如图１(b)所示考虑到小拇

指易寒冷情况增加小拇指加热面积加热元件采

用ldquo三明治rdquo结构的复合材料硅胶外皮碳纤维束导

电材料被夹在PET薄膜之间发热片温度范围为

３５~４５ 以保证加热中手部的安全性和热舒

适性

１３　智能温控装置

将长宽为２cm的微型智能温控装置安置在手

套背部感温触头固定在内部虎口位置以检测的手

套内部微环境的温度调节加热片的工作方式调温

按钮设定温度(２６~３５)手套内温度低于下阈值

加热片开始加热工作超过上阈值加热片停止工作从而保持微环境温度的相对稳定防止升温过快过

高手部过热出汗从而解决加热效率和手部舒适性

问题同时可满足不同人群的舒适温度要求智能电加热手套电源可以由几种方式提供a)

连接电动车电源可直接用于骑行电瓶车时穿戴

b)连接小型便携式可充电锂电池将导线通过袖子

穿出电池可放在服装或背包等用于登山长时间

外出等

２　真人实验

６名志愿者(男３名女３名)自愿参加穿戴试验其特征如表１所示要求受试者在实验之前２４h内

不可饮酒不可做剧烈运动２h内不可进食不可吸

烟喝茶或咖啡

表１　受试者信息

性别 年龄y 身高cm 体重kg BMI(kg1048944m－２)男 ２０plusmn１ １７１plusmn５ ５８plusmn４ ２００plusmn２５女 ２０plusmn１ １５９plusmn４ ５１６plusmn３８ ２０５plusmn１１

试验在人工气候室进行试验中受试者保持着

装一致均穿着同一套服装即纯棉内衣和内裤羽绒上衣羽绒裤防寒靴受试者需穿戴手套在无风

1048944７２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

(０１７ms)和有风(０５ms)两种工况下分别进行

两次试验(手套加热和不加热)两次试验至少间隔

一天以排除受试者对冷环境适应性的影响

图２　手部皮肤温度测量

试验前要求志愿者在室内环境(２８)中贴好

皮肤温湿度传感器见图２静坐１５~３０min达到正

常体温并保持稳定之后戴上手套进入预先设定好温

湿度(２５６０)风速(０１７ms或０５ms)的人

工气候室静坐在桌前双手半握放在桌上风自左

向右吹向人体试验时长６０min每隔１０min询问

受试者手部主观热感觉主观热感觉分为９个等级

(－４非常冷－３冷－２凉－１有点凉０适中１有

点暖２暖３热４非常热)

３　结果与分析

３１　各部位皮肤温度变化

３１１　大拇指温度

不同条件下大拇指皮肤温度变化曲线如图３所

示在无风环境中大拇指皮肤温度在不加热的条件

下６０min内持续快速下降了１７１最终温度是

１４４加热状态下大拇指皮肤温度下降速度变

缓其间温度略有上升６０min内共下降了９８最终温度为２２３

当风速为０５ms不加热状态下的大拇指皮

肤温度先快速下降之后缓慢下降６０min内温度

共下降１７６最终温度为１２４加热状态下大拇指皮肤温度先是快速下降后速度变缓平稳之

后温度缓慢上升最后略有下降试验过程中温度共

下降１２４最终温度为１８４统计分析表明无风条件下的大拇指皮肤温度在加热和不加热两种

情况下第４５min之后存在显著性差异有风条件下

的大拇指皮肤温度自试验开始后的第１０min后存

在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图３　无风和有风环境下大拇指皮肤温度变化曲线

３１２　食指温度

图４描述了无风有风环境中食指皮肤温度的

变化趋势即在无风环境中不加热条件下６０min内食指皮肤温度持续快速下降了１８６最终温度

为１３１加热状态下食指皮肤温度在前１５min略有下降之后逐渐趋于平稳６０min内温度共下

降５８最终温度为２５４风速为０５ms时在不加热条件下食指皮肤

温度先急剧下降之后下降速度变缓６０min内温

度共下降１９５ 最终温度为１１７ 加热状态

下食指温度在短暂快速下降后趋于平稳第３０~５０min内温度缓慢上升后略下降试验过程中共下

降８６最终温度为２２０统计分析表明在无

风环境食指在加热与不加热两种情况下的皮肤温度

自第２５min后存显著性差异在有风环境中自第

１５min后存在显著性差异

1048944８２1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图４　无风和有风环境下食指皮肤温度变化曲线

３１３　中指温度

中指皮肤温度随时间变化曲线如图５所示无

风环境中中指在不加热的条件下温度持续快速下

降６０min内中指温度共下降１７９最终温度为

１４５加热条件下温度略微下降后保持稳定之后略下降６０min内中指皮肤温度共下降８０ 最终温度为２４８

风速为０５ms试验中中指在不加热的条件

下温度先是急速下降之后速度变缓６０min内共

下降１９６最终温度为１１３加热状态下中指温度在快速下降后趋于稳定第６０min时中指皮

肤温度共下降１０１最终温度为２１０统计

分析表明在无风环境中加热和不加热条件下的中

指皮肤温度变化在第２５min后存在显著性差异在有风环境中加热和不加热两种条件下中指皮肤温

度变化在第１５min之后出现显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图５　无风和有风环境下中指皮肤温度变化曲线

３１４　无名指温度

图６描述了无风有风环境中无名指皮肤温度

的变化趋势如图６所示在无风环境中无名指皮

肤温度在不加热条件下快速下降６０min内温度共

下降１６７最终温度为１４４加热条件下无名指皮肤温度略有下降后稍有停滞之后缓慢下降

６０min内温度共下降８１最终温度为２３７风速为０５ms手套不加热条件下６０min内

无名皮肤指温度先是迅速下降之后下降速度变缓共计下降了１９７最终温度是１１１加热状态

下无名指皮肤温度平缓下降至趋于稳定试验过程

中共下降９５最终温度为２１６统计分析表

明在无风环境中无名指在加热和不加热两种情况

下的温度变化在３５~６０min内出现显著性差异在有风环境中无名指温度变化自第２０min开始出

现显著性差异

1048944９２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图６　无风和有风环境下无名指皮肤温度变化曲线

３１５　小拇指温度

不同条件下小拇指皮肤温度随时间变化曲线见

图７由 图 ７ 可 见在 无 风不 加 热 的 条 件 下

６０min小拇指皮肤温度快速下降了１７３最终温

度为１４７加热条件下小拇指皮肤温度略微下

降后趋于平稳６０min内温度共下降７８ 最终

温度为２３６风速为０５ms不加热的条件下小拇指温度

先是迅速下降之后下降速度较为缓慢并逐渐趋于

稳定６０min内温度共下降１９１第６０min时小

拇指皮肤温度为１０８加热状态下小拇指皮肤温

度在迅速下降后变缓２０min后略微上升后趋于平

稳６０min内温度共下降１０５最终温度是２０３统计分析表明在无风环境中２５~６０min内

加热和不加热两种情况下的小拇指皮肤温度变化存

在显著性差异有风环境中１５~６０min内加热和

不加热两种状态下的小拇指皮肤温度变化存在显著

性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图７　无风和有风环境下小拇指皮肤温度变化曲线

　　图８描述了有风无风环境中手背皮肤温度的

变化趋势即在无风不加热条件下前５min内手

背皮肤温度快速下降之后缓慢下降６０min内手

背皮肤温度共下降１４０最终温度是１７７加热状态下手背皮肤温度略下降后逐渐平稳６０min内手背温度共下降６８最终温度为２５５

风速为０５ms不加热的条件下手背皮肤温

度先快速下降第１０min后缓慢下降试验过程中

温度共下降了１５０最终温度１６５加热状态

下手背皮肤温度短暂下降之后缓慢上升一段时间

的平稳之后略下降最终温度共下降 ８１ 第

６０min时的温度为２２９统计分析表明无风环

境中自第２５min后加热与不加热条件下的皮肤温

度存在显著性差异有风环境中手背在加热和不加

热条件下的皮肤温度变化在１５~６０min内存在显

著性差异

1048944０３1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图８　无风和有风环境下手背皮肤温度变化曲线

３１７　手部平均皮肤温度

图９描述了有风无风环境中手部(五指和手背)的平均皮肤温度的变化趋势在无风不加热条件

下６０min内手部平均皮肤温度持续下降了１７０最终温度是１４８加热状态下手部平均皮肤温度

在短暂下降之后变缓至逐渐平稳６０min内手部平均

皮肤温度共下降７７最终温度为２４２风速为０５ms不加热的条件下手部平均皮

肤温度先快速下降第３５min后缓慢下降试验过

程中温度共下降了１８４最终温度１２３加热

状态下手部平均皮肤温度在前１０min内快速下降

之后保持平稳最后略下降最终共下降９８第

６０min时的温度为２１０ 统计分析表明无风

环境中在１０~６０min加热与不加热条件存在显著

性差异有风环境中手背在加热和不加热条件下的

皮肤温度变化自第５min之后存在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图９　无风和有风环境下手部平均皮肤温度变化曲线

　　综上所述两种风速环境中无论加热与否五指和手背的皮肤温度和平均皮肤温度均随着时间增

长而下降但是加热组温度在最初下降后最终保持

相对稳定风速为０１７ms时加热条件下的手指

和手背在第６０min时的平均皮肤温度相比于对照

组(手套不加热)高了９４０５ms时相比于对

照组最终温度提升了８６１５被认为是手动

作业工效不受影响的临界温度[２９]对照组中所有

部位的局部皮肤温度均低于１５即手工操作能力

受到明显影响灵活性降低相比之下加热状态下

的手部局部温度均高于１５也就是说在寒冷的

环境中加热状态下手套保暖效果更好有利于降低

五指和手背部位热量的散失能更好维持手部的皮

肤温度保证手部的作业工效研究表明嵌入式加

热元件可以提高手套的防寒效果这与之前的研究

结果是一致的[１０Ｇ１１]

1048944１３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

在加热条件下手指各部位的皮肤温度均出现

小幅增加的动态波动这可能与智能调温装置有关试验的前几分钟由于手部温度仍处于设定温度范

围内(２６~３５ )因此加热装置处于不工作状态随着温度下降到低于下阈值加热装置开始启动手部皮肤温度出现轻微上升因此不会出现手部局部

温度过高状况或因环境变化时频繁调整温控器的

不便不同部位的皮肤温度变化情况不同相比于其

它部位加热状态下大拇指的最终温度最低这可能

是因为大拇指部位特殊加热片与该部位皮肤贴合

度不够加热效果不理想仍需改进研究两种风速

下无论是否加热第６０min时的手背皮肤温度均

是最高一方面这可能是因为手背比手指更接近人

体另一方面可能是因为电热片更接近贴合手背皮

肤表面增加了之间的接触面积和热量传递这进

一步证明了较大的加热面积可以增加加热效果这与Song等[１１]Wang等[１２]的研究结果一致然而由于小手指空隙较大试验最开始时手到周围环境

的对流散热很大所以０５ms环境中加热状态下

前２０min小拇指的温度曲线明显下降之后温度略

有增加且第６０min时的最终温度高于２０ 这同样证明了加热片提高了手套的保暖性能

此外同一部位的皮肤温度在高风速环境中

的下降速度更快这与空气速度会降低防寒性能

的研究结果一致[１０１３]空气流速对有效加热功率

的影响较小但可以降低手套热阻增加了向周围

环境的热量损失大大降低了保暖效果从图３到图９可以看到尽管高风速条件下(０５ms)的手部最终温度低于低风速环境(０１７ms)但是

在加热与对照组的统计差异出现的更早这表明

０５ms风速下温控电热手套对于手部局部加热

的效果更明显这可能与人体生理和心理变化有

关需进行进一步探究

３２　主观评价

不同条件下的手部热感觉评价结果分别如图

１０(a)图１０(b)所示从图１０中可以看出两种风

速环境中手套加热和不加热时受试者的手部总体

热感觉均呈下降趋势即感觉手部越来越冷无风环境不加热状态下受试者手部热感觉自

进入人工气候室的０５(微暖)逐渐下降到－２(凉)加热状态下受试者的手部热感觉从进入气候室的

第１０min开始下降由０５(微暖)缓慢降至－０７(微凉)风速为０５ms不加热条件下受试者的

手部热感觉由起初进入气候室的０５(微暖)开始下

降最终达到－２５(较凉)的状态加热状态下受试

者的手部热感觉在气候室的前１０min几乎无变化

１０min后从０５(微暖)缓慢下降最终达到－１(有点凉)统计分析表明无风环境中在加热和不加

热下的热感觉等级在第２０min后存在显著性差异有风环境中手部主观热感觉在第１０~６０min存在

显著性差异综上分析可得两种风速环境中不论手套加热

与否手部热感觉均随时间增长呈下降趋势但加热

状态下手部热感觉下降的起点较晚且下降速度更

缓慢最终热感觉等级较高在一定程度上说明加热

手套的保暖效果更好相比于无风环境有风环境中

的加热手套最终热感觉较低说明０５ms的风速

会降低加热手套的防寒性能这与手套加热时手指

和手背的皮肤温度变化规律相同证明实验结果的

可靠性

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图１０　无风和有风环境下手部整体热感觉评价

1048944２３1048944

　纺织工程 第２６卷

４　结　论

本研究采用智能温控装置研制了一款较为轻

便并且可持续保暖的温控电热防护手套通过真

人实验基于手指和手背的皮肤温度变化以及真人

主观热感觉得到结论如下

a)在 寒 冷 环 境 中无 风 (０１７ ms)和 有 风

(０５ms)条件下的手指和手背皮肤温度均随时间

增长会下降但电热手套均能提供较好的保暖性能在６０min内使皮肤温度维持相对稳定无风环境

中手套不加热较加热时的手部最终平均皮肤温度

相差９３有风情况下手套不加热较加热时的手

部最终平均皮肤温度相差８６

b)在寒冷环境中手部热感觉呈现下降趋势加热状态相对于不加热状态时的手指和手背热感觉

等级有大幅度提升不加热状态下的热感觉下降起

点更早最终评价等级也略低

c)智能温控系统加热后的手套保暖性能更好有利于降低手指和手背部位的热量散失更好维持

手指和手背皮肤温度保证手部精细作业能力风速

影响电热手套保暖效果０５ms的风速会降低智

能温控电热手套的防寒性能

参考文献

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properties of handwear at varying altitudes [J]AviationSpace amp EnvironmentalMedicine２００１７２(６)５７６－５７８

1048944３３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００８

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇１蒋　彬１邓继勇１刘日平２胡灿辉３

(１湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室湖南湘潭　４１１１０４２苏州大学

纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５００６３广东德美精细化工股份有限公司广东顺德　５２８３０５)

　　摘　要采用盐酸对膨润土进行改性将改性后的膨润土作为双氧水稳定剂用于纯棉织物碱氧一浴法前

处理并与传统双氧水稳定剂进行了效果对比结果表明改性膨润土可用于纯棉织物碱氧一浴法前处理在优化工艺条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９与传统双氧水稳定剂进行

对比效果基本相近但原料更安全环保

关键词膨润土改性前处理碱氧一浴法棉织物

中图分类号TS１９２２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３４－０５

ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCottonFabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcess

CHENZhen１JIANGBin１DENGJiyong１LIURiping２HUCanhui３

(１KeyLaboratoryofEcologicalTextileMaterialsamp NovelDyeingandFinishingTechnologyHunanProvincialEducationDepartmentHunanInstituteofEngineeringXiangtan４１１１０４China

２CollegeofTextileandClothingEngineeringofSoochowUniversitySuzhou２１５００６China３DymaticChemicalsIncShunde５２８３０５China)

AbstractThebentonitewasmodifiedbyhydrochloricacidfirstlyandthenitwasappliedashydrogenperoxidestabilizerinpretreatmentofcottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessThepretreatmenteffectwascomparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizerinthispaperTheresultsshowthatthemodifiedbentonitecanbeusedforpretreatmentofpurecottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessUndertheoptimizedprocessconditionsthewhitenessoftreatedfabricis８１４thecapillaryeffectis１２１cm３０minandthestrengthlossis９９ComparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizertheireffectisbasicallysimilarbutbentoniteissaferandmoreenvironmentallyfriendlyKeywordsbentonitemodificationpretreatmentalkaliＧoxideonebathprocesscottonfabric

收稿日期２０１７－０７－０２

基金项目湖南省教育厅创新平台开放基金项目(１７K０２６)

作者简介陈　镇(１９８１－)男湖南湘潭人讲师主要从事

环境友好型染整技术及印染废水处理方面的研究

　　H２O２ 是最常用的前处理漂白剂其主要作用

机理为H２O２ 在碱性条件下分解出 HOO1048944与棉

纤维天然色素中的共轭双键发生加成反应破坏其

发色体系而消色漂白H２O２ 在放置过程中会逐渐

分解在碱性条件下稳定性更差同时溶液中的铜铁锰镍等金属离子杂质会催化加速双氧水的分

解[１Ｇ２]因此在使用 H２O２ 漂白时需配合双氧水稳

定剂使用[３]本世纪初粘土矿物开始在印染助剂行业中崭

露头角如德国拜耳公司及先邦化学(上海)公司研

制的漂白助剂 TannexRENATannexGEO上海

德 桑 精 细 化 工 有 限 公 司 研 制 的 前 处 理 剂

GreenStoneG 等[４Ｇ５]对粘土矿物的研究和应用表

明其协同作用机理为[６Ｇ７]a)粘土矿物所特有的离

子交换吸附功能及晶体结构使其能吸附溶液中的重

金属离子降低 H２O２ 的分解速率b)粘土矿物本身

1048944４３1048944

的富镁性使其所携带的 Mg２＋ 能与 HOO1048944结合起到缓释的作用c)粘土矿物的特殊空间结构还能起

到固载保护双氧水的功能膨润土作为一种绿色安全环保的代表性层状

硅酸盐粘土矿物结构单元层是中间为 O 层两边

为 T层其中O层为八面体层由 Al３＋ Mg２＋ 等阳

离子占据[８Ｇ９]作为一种含镁粘土矿物本研究将对

其通过酸改性纯化其空间结构强化其交换及吸附

性能考察其作为氧漂稳定剂用于纯棉织物前处理

的性能

１　实验部分

１１　实验药品及仪器

１１１　材　料

纯棉毛巾坯布(平方米质量３５０gm２益阳龙

源纺织有限公司)膨润土(细度２５０~３００目辽宁

建平县润营矿业有限公司)

１１２　药　品

氢氧化钠过氧化氢盐酸硅酸钠(分析纯天津科密欧化学试剂有限公司)非离子渗透剂 DMＧ１２３０精练剂DMＧ１３６１氧漂稳定剂 DMＧ１４０３(工业

级广东德美精细化工有限公司)

１１３　仪　器

毛细效应测定仪 TG８７１(上海美谱达仪器有限

公司)YG０２６H 型多功能电子织物强力机(宁波纺

织仪器厂)WSDＧⅢ全自动型白度仪(上海通显机

电设备有限公司)JJＧ１型电热恒温水浴锅(上海普

瑞赛斯仪器有限公司)XY 系列精密电子天平(常州市幸运电子设备有限公司)

１２　实验内容

１２１　膨润土的酸改性实验

选用盐酸对膨润土进行浸泡法改性设计L４４ 正

交试验进行改性条件研究影响因素及水平选择见

表１

表１　膨润土改性正交实验设计

因素

A B C D改性时间

h

改性温度

液固比

盐酸浓度

(mol1048944L－１)

水平

２ ７０ ２∶１ １４ ８０ ３∶１ ２６ ９０ ４∶１ ３８ １００ ５∶１ ４

１２２　改性膨润土在碱氧一浴法前处理中的应用

实验

　　将表１中L４４ 正交试验设计的１６个改性样品用

于纯棉毛巾坯布碱氧一浴法前处理实验工艺流程配前处理液rarr润湿坯布入液rarr保温前处理(９０times９０min)rarr出布rarr热水洗(９５times５min)rarr冷水洗

(２０times５min)rarr热水洗(９５times３min)rarr冷水洗

(２０times３min)rarr烘干rarr测试前处理液初始配方

NaOH(gL)　　　　　　　　　３０H２O２(gL) １５非离子渗透剂DMＧ１２３０(gL) １精练剂DMＧ１３６１(gL) ０５改性膨润土(gL) ２浴比 １∶５０

１２３　前处理液配方及工艺优化实验

继续以正交试验来优化前处理工艺做L５４ 正交

试验因素及水平选择如表２

表２　前处理正交试验设计

因素

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)膨润土用量

(g1048944L－１)保温时

间min

保温温

度

水平

３０ １５ ４ ９０ ９０２８ １４ ３ ８０ ８５２６ １３ ２ ７０ ８０２４ １２ １ ６０ ７５

１２４　横向对比实验

采用１２３优化后的前处理液配方及工艺对坯

布进行碱氧一浴前处理对比改性膨润土与常用的

双氧水稳定剂硅酸钠DMＧ１４０３及未改性膨润土不加双氧水稳定剂的前处理效果

１３　分析与测试

a)毛效参照 FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细

效应测试方法raquo测定

b)白度参照 GBT８４２４２mdash２００１laquo纺织品色

牢度试验相对白度的仪器评定方法raquo测定

c)强 力 损 失用 强 降 率 来 表 示参 照 GBT３９２３mdash１９９７laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分断裂

强力和断裂伸长率的测定 条样法raquo测定织物的初

始经向断裂强力F０ 和处理后的经向断裂强力F１则

1048944５３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

强降率＝F０－F１

F０times１００

d)手感采用５级评价法将织物放在暗箱内通过ldquo搓捏摸抓rdquo等评定织物的滑爽软糯丰满弹性等手感特征１级最差５级最好

２　结果与讨论

２１　膨润土的改性实验结果

根据１２１酸改性实验设计及１２２改性膨润土

的应用实验结果见表３结果分析见表４表５表６

表３　改性膨润土正交试验结果

实验号A B C D

改性时间h 改性温度 液固比 盐酸浓度(mol1048944L－１)前处理效果

白度 毛效cm 强力损失１ ２ ７０ ２∶１ １ ７３５ １０２ ９８２ ２ ８０ ３∶１ ２ ７５２ １０５ ８９３ ２ ９０ ４∶１ ３ ７６８ １０３ １２２４ ２ １００ ５∶１ ４ ７７１ １２５ １９０５ ４ ７０ ３∶１ ３ ７５９ ９９ １０１６ ４ ８０ ２∶１ ４ ７５９ １３０ １６１７ ４ ９０ ５∶１ １ ７４１ １２２ １２８８ ４ １００ ４∶１ ２ ７４９ １１５ １３７９ ６ ７０ ４∶１ ４ ７５０ １１６ １７７１０ ６ ８０ ５∶１ ３ ７７７ １２８ １１２１１ ６ ９０ ２∶１ ２ ７４０ ８５ ９５１２ ６ １００ ３∶１ １ ７２１ １０２ １６９１３ ８ ７０ ５∶１ ２ ７３５ ９６ １４３１４ ８ ８０ ４∶１ １ ７２６ １０１ １５２１５ ８ ９０ ３∶１ ４ ７２６ ９５ １０４１６ ８ １００ ２∶１ ３ ６４９ １０３ １８２

表４　白度正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ ７５６５０ ７４４７５ ７２０７５ ７３０７５K２ ７５２００ ７５３５０ ７３９５０ ７４４００K３ ７４７００ ７４３７５ ７４８２５ ７３８２５K４ ７０９００ ７２２５０ ７５６００ ７５１５０R ４７５０ ３１００ ３５２５ ２０７５

主次因素 A＞C＞B＞D最佳工艺 A１B２C４D４

从表４按照极差大小得到影响白度的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为改性温度盐酸浓度影响最小最佳工艺

为A１B２C４D４

表５　毛效正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ １０８７５ １０３２５ １０５００ １０６７５K２ １１６５０ １１６００ １００２５ １００２５K３ １０７７５ １０１２５ １０８７５ １０８２５K４ ９８７５ １１１２５ １１７７５ １１６５０R １７７５ １４７５ １７５０ １６２５

主次因素 A＞C＞D＞B最佳工艺 A２B２C４D４

　　从表５按照极差大小得到影响毛效的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为盐酸浓度改性温度影响最小最佳工艺

为A２B２C４D４

表６　强力损失正交结果分析

极差分析因素

A B C D

K１ １２９７５ １３４００ １３６７５ １１２７５

K２ １２８５０ １１５７５ １１６００ １４４００

K３ １１２２５ １４７００ １２９２５ １４８７５

K４ １６９５０ １４３２５ １５８００ １３４５０

R ５７２５ ３１２５ ４２００ ３６００

主次因素 A＞C＞D＞B

最佳工艺 A３B２C２D１

从表６按照极差大小得到影响强力损失的主次

因素及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液

固比再次为盐酸浓度改性温度影响最小与毛效

的影响主次因素相同最佳工艺为A３B２C２D１综合毛效白度和强力损失确定膨润土改性的

1048944６３1048944

　染化工程 第２６卷

优化条件为A２B２C４D４即改性时间４h改性温度

８０液固比５∶１盐酸浓度４molL在该条件下

的改性膨润土用于前处理的效果白度７６５毛效

１２２cm强力损失１２６

２２　碱氧一浴法前处理液及工艺优化

根据１２３碱氧一浴前处理液配方及工艺优化

实验设计结果见表７结果分析见表８９１０

表７　正交实验

实验号

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)改性膨润土用量

(g1048944L－１)保温时间

min

保温温度

前处理效果

白度 毛效cm 强力损失

１ ３０ １５ ４ ９０ ９０ ７５８ １１５ １２２２ ３０ １４ ３ ８０ ８５ ７３０ １２０ １０７３ ３０ １３ ２ ７０ ８０ ７３５ １３０ ８９４ ３０ １２ １ ６０ ７５ ７８３ １１３ １０６５ ２８ １５ ３ ７０ ７５ ７３７ １１０ １１９６ ２８ １４ ４ ６０ ８０ ７２９ １１７ ８６７ ２８ １３ １ ９０ ８５ ７７５ １２５ ９８８ ２８ １２ ２ ８０ ９０ ７７６ １３１ １１２９ ２６ １５ ２ ６０ ８５ ７６７ １３７ ８５１０ ２６ １４ １ ７０ ９０ ７８７ １２３ １０５１１ ２６ １３ ４ ８０ ７５ ７２４ １１８ ９２１２ ２６ １２ ３ ９０ ８０ ７２４ １１７ １１７１３ ２４ １５ １ ８０ ８０ ７３８ １２０ ９６１４ ２４ １４ ２ ９０ ７５ ７５０ １２８ ９３１５ ２４ １３ ３ ６０ ９０ ７５４ １２４ １２８１６ ２４ １２ ４ ７０ ８５ ７３５ １３０ ９７

表８　白度正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ ７５１５ ７５００ ７３６５ ７５１８ ７６８８K２ ７５４３ ７４９０ ７３６３ ７４２０ ７５１８K３ ７５０５ ７４７０ ７５７０ ７４８５ ７３１５K４ ７４４３ ７５４５ ７７０８ ７５８３ ７４８５R １ ０７５ ３４５ １６３ ３７３

主次因素 I＞G＞H＞E＞F最佳工艺 E２F４G４H４I１

根据表８按照极差大小得到影响白度的主次因

素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润土用量

的影响最大前处理时间次之烧碱用量和双氧水用

量的影响相对小最佳工艺为E２F４G４H４I１

表９　毛效正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １１９５ １２０５ １２ １２１３ １２３３K２ １２０８ １２２０ １１７８ １２２３ １２８０K３ １２３８ １２４３ １３１５ １２３３ １２１０K４ １２５５ １２２８ １２０３ １２２８ １１７３R ０６ ０３８ １３７ ０２ １０８

主次因素 G＞I＞E＞F＞H最佳工艺 E４F３G３H３I２

　　根据表１０按照极差大小得到影响毛效的主次

因素及优化工艺组合改性膨润土影响最大前处理

温度影响次之再烧碱用量双氧水用量和前处理时

间影响较小最佳工艺为E４F３G３H３I２

表１０　强力损失正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １０６００ １０５５０ ９６７５ １０７５０ １１６７５K２ １０３７５ ９７７５ １１７７５ ９９２５ ９６７５K３ ９７２５ ９９２５ ９４７５ １０２５０ ９７００K４ １０３５０ １０８００ １０１２５ １０１２５ １００００R ０８７５ １０２５ ２３ ０８２５ ２

主次因素 G＞I＞F＞E＞H最佳工艺 E３F２G３H２I２

根据表１０按照极差大小得到影响强力损失的

主次因素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润

土用量影响最大双氧水次之烧碱用量与前处理时

间影响接近前处理时间影响更小与毛效的影响主

次因素比较相似最佳工艺为E３F２G３H２I２综合考虑毛效白度和强力确定前处理的优化

配方及工艺是E３F２G３H３I２即烧碱２６gL双氧水

1048944７３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

１４gL改性膨润土２gL前处理时间７０min前处理温度８５ 在该条件下的前处理效果白度

８１４毛效１２１cm强力损失９９

２３　与其他双氧水稳定剂的对比

根据１２４实验设计硅酸钠DMＧ１４０３改性

膨润土未改性膨润土及不加任何氧漂稳定剂的对

比实验结果如表１１所示

表１１　与其他双氧水稳定剂的对比

序号 产品 白度毛效

cm

强力损失

手感

级

１ 未处理坯布 ３９９ １４ － １~２２ 改性膨润土 ８１４ １２１ ９９ ４~５３ 硅酸钠 ８１５ １２７ １００ ４~５４ DMＧ１４０３ ８２０ １２７ １１７ ４~５５ 未改性膨润土 ７６９ ９２ １１９ ３~４６ 不加氧漂稳定剂 ７４２ ８４ １２７ ３

从表１１可以看出改性后的膨润土与硅酸钠

DMＧ１４０３相比较手感相似白度毛效基本接近强力损失更小同时与未改性膨润土对比其性能

均有显著提升说明通过盐酸改性作用优化了膨润

土的空间结构增大了层间距提高了其离子交换性

能有效抑制了溶液中重金属离子的催化分解破坏并通过对 H２O２HOO1048944的固载与缓释等协同作用保证了 H２O２ 的分解稳定性提升了漂白效果

３　结　论

a)改性膨润土粘土矿物可作为双氧水稳定剂

用于纯棉织物碱氧一浴法前处理

b)在本研究中盐酸膨润土改性的优化工艺

为改性时间４h改性温度８０液固比５∶１盐酸浓度４molL该工艺下的膨润土效果为白度

７６５毛效１２２cm３０min强力损失１２６

c)采用改性膨润土进行碱氧一浴法前处理的优

化配方及工艺为烧碱２６gL双氧水１４gL非离子

渗透剂 DMＧ１２３０１gL精炼剂 DMＧ１３６１０５gL改性膨润土２gL浴比１∶５０前处理温度８５前处

理时间７０min该条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９

d)与其他双氧水稳定剂相比改性膨润土的应

用效果基本相近并具有安全环保等优点

参考文献

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phosphateions from aqueous solution by modified

bentonitewith magnesium hydroxide Mg(OH)２ [J]

AppliedClayScience２０１７１４０(５)１５７－１６４

1048944８３1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００９

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂１叶　挺１蒋　静１王少飞２３

(１河南工程学院材料与化学工程学院郑州　４５０００７２江南大学生态纺织教育部重点实验室

江苏无锡　２１４１２２３江南大学纺织服装学院江苏无锡　２１４１２２)

　　摘　要针对天然染料直接法染棉织物过程中的上染率低染色牢度差问题采用硫酸铁和硫酸铜作为媒

染剂通过单因素实验与正交设计实验探讨了橘皮色素媒染棉织物染色工艺效果结果表明最佳染色方法

为预媒法染色硫酸铁作为媒染剂时橘皮色素染棉的工艺较佳最优染色工艺为橘皮色素质量分数３硫酸铁质量分数１５媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色７０min染色浴

比１∶４０经橘皮色素染色后织物各项牢度均能达到服用要求

关键词棉织物橘皮色素金属媒染剂预媒法

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３９－０６

StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabricDyeingwithOrangePigment

LIKe１YETing１JIANGJing１WANGShaofei２３

(１DepartmentofMaterialsandChemicalEngineeringHenanInstituteofEngineering

Zhengzhou４５０００７China２KeyLaboratoryofEcoＧTextiles(JiangnanUniversity)

MinistryofEducationWuxi２１４１２２China３SchoolofTextileandClothing

MinistryofEducationJiangnanUniversityWuxi２１４１２２China)

AbstractBecauseoflowdyeＧuptakeandpoorcolorfastnessofthecottondyedwithnaturaldyebyusingdirectdyeingmethodtheferricsulfateandcoppersulfatewereusedasthemordantandthedyeingeffectoforangepeelpigment wasdiscussedbysinglefactorexperimentandorthogonalexperimentTheresultsindicatethattheoptimumdyeingmethodispreＧmordantdyeingmethodWhenferricsulfateisusedasamordanttheorangepeelpigmenthastheoptimumdyeingprocessasfollowsthedosageoforangepeelpigment３(owf)themassfractionofferricsulfate１５(owf)mordantdyeingbathratio１５０mordantdyeingtemperature７０mordantdyeingtime６０mindyeingtemperature９０dyeingtime７０mindyeingbathratio１４０ThefastnessofdyedfabricisuptotherequirementofwearabilityKeywordscottonfabricorangepeelpigmentmetalmordantpreＧmordantmethod

收稿日期２０１７－０７－２１

基金项目河南工程学院博士基金资助项目(D２０１４０１９)

作者简介李　珂(１９８３－)男河南许昌人讲师主要从事

纺织品清洁染整及纺织品材料功能化方面的研究

　　橘皮又名陈皮为芸香科植物橘及其栽培变种

的成熟果皮具有抗菌消炎抗病毒和抗氧化等作

用是一种可再生的优异生物资源[１]但在中国大部分橘皮没有得到有效利用而被废弃不仅造成很

大的浪费还给环境带来了污染[２]橘子黄皮层约

占果实质量的１０含有精油和橘皮色素[３]橘皮

色素是一种应用广泛的天然色素它主要存在于橘

子柚子柑枸橼甜橙酸橙金橘等植物的果皮

中[４]目前研究人员对橘皮色素的提取已经进行广

泛的研究[５Ｇ８]但橘皮色素的应用主要在食品等行业

中[９Ｇ１０]橘皮色素作为天然染料也仅仅应用在蚕丝

等蛋白质纤维[１１]对在棉织物方面的相关文献还甚

1048944９３1048944

少本文以橘皮色素作为天然染料尝试对棉织物

进行染色天然染料对棉织物染色存在亲和力低染色牢度差等问题为提高染色织物色深度和染色

牢度金 属 离 子 常 作 为 天 然 染 料 染 色 时 的 媒 染

剂[１２Ｇ１４]因此本文拟采用铁离子作为媒染剂探讨橘

皮色素在棉织物上的染色效果为橘皮色素作为天

然染料染色提供更多理论依据

１　实　验

１１　实验材料试剂及仪器

织物棉针织物(１５１５２gm２)材料橘皮(市售)药品硫酸铁硫酸铜乙醇(分析纯天津市恒

兴化学试剂制造有限公司)仪器RE５２CS旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器

厂)CE７００A电脑测色配色仪(美国 XＧRite爱色丽

有限公司)DGF３００２２B电热鼓风干燥箱(中国重庆

银河实验仪器有限公司)RCＧIR２４S红外线高温染

色机(上海一派印染有限公司)

１２　实验方法

１２１　橘皮色素提取工艺

称取适量橘皮粉碎后浸于７５乙醇溶液其中

料液比为１∶４在温度７０ 条件下于旋转蒸发仪

中处理９０min重复浸提３次后浓缩干燥得到凝胶

状色素最后配置成橘皮色素母液１０gL

１２２　预媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂溶液

中在一定温度下媒染一定时间然后浸渍于含有天

然染料的染浴中以１min升温至一定温度染色

一定时间水洗烘干

１２３　同媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂和天然

染料的染浴中在一定温度下染色一定的时间水洗烘干

１２４　后媒染色工艺

将织物润湿浸渍于含有天然染料的染浴中在一定的温度处理一定时间再投入含有一定浓度的

媒染剂染浴中而后以１min缓慢降温至一定的

媒染温度下处理一定时间水洗烘干

１３　测试方法

１３１　KS值及颜色特征值测定

使用CE７００A(美国 XＧRite爱色丽有限公司)电脑测色配色仪测定染色后织物的表观深度 KS

值以及织物的颜色特征值Llowast alowast blowast Clowast 和hdeg

１３２　染色牢度测定

按照 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品色牢度试验耐

摩擦牢度raquo测定耐摩擦色牢度和 GBT５７１３mdash２０１３laquo纺织品色牢度试验耐水牢度raquo测定耐水洗色色牢

度使用灰色样卡评定耐摩擦色牢度和耐水洗色牢

度等级

２　结果与讨论

２１　媒染方式的选择

取橘皮色素质量分数 ３媒染剂质量分数

４浴比１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色温度８０染色时间３０min按照１２染色工

艺探讨不同媒染法对橘皮色素上染棉织物染色KS值的影响分析最佳媒染方式结果如表１所示

表１　不同媒染方法对织物染色KS值的影响

媒染剂KS值

前媒法 同媒法 后媒法

硫酸铁 ６１ ５５ ５１硫酸铜 ４２ ３９ ３３

由表１可知对比分析以硫酸铁硫酸铜为媒染

剂时采用不同媒染方法染色织物 KS 值为前媒

法＞同媒法＞后媒法分析原因可能为前媒染时

媒染剂先于橘皮色素染料分子吸附在棉织物上而后在棉织物上与橘皮色素分子发生染料Ｇ媒染剂Ｇ棉

织物结合形成配位键在棉织物吸附染料分子的同

时媒染剂分子也会与橘皮色素分子发生结合同媒

染时染料分子与媒染剂分子易在染液中形成不溶

性沉淀导致染浴中染料分子浓度下降而后媒染

时棉织物先与橘皮色素分子结合再与媒染剂分子

形成配位键由于天然染料缺少与棉织物结合的基

团故棉织物吸附天然染料分子较少故在３种媒染

方式中前媒法染色织物KS值最高硫酸铜会对织物造成一定程度损伤且铜离子

不符合生态纺织品标准要求故在实验过程中不考

虑硫酸铜作为媒染剂仅选择硫酸铁作为媒染剂探讨其对染色效果的影响

２２　媒染因素对染色性能的影响

２２１　媒染剂硫酸铁质量分数

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

1048944０４1048944

　染化工程 第２６卷

量分数分别为３６９１２１５媒染浴比

为１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色浴

比１∶５０染色温度９０ 染色时间３０min按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同硫酸铁的质量

分数对棉织物染色性能影响结果见图１和表２

图１　媒染剂硫酸铁用量对织物KS值的影响

表２　染色织物颜色特征值

硫酸铁质量分数

Llowast alowast blowast Clowast hdeg

３ ７３６ ８８ ２６７ ２８０ ７１７６ ７２２ １１０ ３２４ ３４２ ７１２９ ６９３ １２７ ３５６ ３７７ ７０３１２ ６８０ １４２ ４０１ ４２６ ７０５１５ ６７２ １４４ ４１７ ４４１ ７１０

由图１可知随着媒染剂用量的增加染色织物

KS值也不断增加主要原因为a)媒染剂用量的

增加使能与橘皮色素和棉纤维络合的金属铁离子

的浓度增加有利于染出深色b)经过硫酸铁媒染

后的织物具有一定的颜色硫酸铁用量越大颜色越

深在一定程度上影响了织物的色深导致随着媒染

剂用量增加KS值增加由表２可知明度(Llowast )降低饱和度(Clowast )不断

增加表明增加媒染剂用量织物颜色越深色光纯度

越高红光(alowast )黄光(blowast )呈现上升趋势

２２２　媒染温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比为１∶５０媒染温度为４０５０６０７０８０媒染时间３０min染色温度９０染色时间３０min其他按照１２２染

色工艺染色棉织物考察不同媒染温度对棉织物染

色性能影响结果如图２和表３所示

图２　媒染温度对织物KS值的影响

表３　染色织物颜色特征值

媒染温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１２ ６５ ２２９ ２３８ ７４２５０ ６８０ ９０ ２９０ ３０４ ７２８６０ ６５８ １０４ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６２８ １２９ ３６７ ３８９ ７０７８０ ６９３ ９２ ３１３ ３２６ ７３６

由图２可知在７０之前随着媒染温度增加染色织物表观表观色深(值)增加媒染温度在７０之后染色织物 KS 值下降主要原因为升高媒

染温度可以使媒染液中的金属离子运动加剧与棉

纤维发生碰撞产生配位反应的几率增加可以形成

染料Ｇ金属离子Ｇ纤维络合结构的数量也增多色深

增加但继续升高媒染温度金属离子运动进一步加

剧金属离子自身电荷比较大所产生的斥力也比较

大阻碍了它与棉纤维的结合所以色深会降低由表３可知Llowast 在７０时最低表明７０时织

物颜色最深Clowast 在７０时最高alowast blowast 在７０达到

最大值综上所述最佳媒染温度为７０

２２３　媒染时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０硫酸

铁媒染温度７０媒染时间分别为４０５０６０７０

８０min染色温度８０染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同媒染时间对

棉织物染色性能影响结果如图３和表４所示由图３可知随着媒染时间增加染色织物KS

值也不断增加在媒染时间为６０min时染色织物

KS值达到最大继续延长媒染时间染色织物的

KS值下降主要原因为长时间在铁离子和高温

的条件下棉纤维受到一定的损伤形成染料Ｇ金属

1048944１４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

离子Ｇ纤维这种配位结合的性能减弱导致织物KS值降低

图３　媒染时间对织物表观色深的影响

表４　染色织物颜色特征值

媒染时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ６６８ １０６ ２８４ ２９６ ７１８５０ ６５８ ８６ ３２４ ３４１ ７３２６０ ６５８ ８５ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６７４ ８８ ２９８ ３１５ ７２５８０ ６９２ １０１ ２７９ ２９３ ７１３

由表４可知织物Llowast Clowast 在６０min时分别达到

最小值和最大值表明此时织物颜色最深色光纯度

最高综上最佳媒染时间为６０min

２３　染色因素对染色性能的影响

２３１　染色温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染

温度７０媒染时间６０min染色温度分别为９０

１００１１０１２０１３０ 染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色温度对

棉织物染色性能影响结果如图４表５所示

图４　染色温度对织物KS值的影响

表５　染色织物颜色特征值

染色温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg９０ ６５７ １４４ ４１９ ４４３ ７１０１００ ６７８ １３１ ３９６ ４１７ ７１６１１０ ６８０ １１７ ３６６ ３８４ ７２３１２０ ７０５ １１５ ３０６ ３３１ ６７８１３０ ７２５ １０６ ２４４ ２６６ ６６５

由图４可知随着染色温度上升染色织物KS值下降较为明显在１３０时染色织物不仅色深下

降而且织物强力受到很大的损伤主要原因为a)三价铁离子在水中会发生水解且反应为吸热反应升高温度会大大的促进水解反应导致纤维表面可

与染料形成配位结合的 Fe３＋ 减少使织物 KS 值

变少同时在高温条件下Fe３＋ 的氧化性会对织物纤

维造成严重的损伤b)随着温度的上升橘皮色素

耐热稳定性变差部分橘皮色素染料分解[１５]所以

导致被染织物的KS值下降尤为明显由表５可知Llowast 不断增加即织物色深降低

alowast blowast Clowast 呈现降低趋势

２３２　染色时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数为６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色时间 分 别 为 ４０５０６０７０８０ min其 他 按 照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色时间对棉

织物染色性能影响结果如图５和表６所示

图５　染色时间对织物KS值的影响

表６　染色织物颜色特征值

染色时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１０ １２０ ３５４ ３７３ ７１４５０ ７０１ １２９ ３６５ ３８７ ７０５６０ ６７１ １４０ ３８８ ４１２ ７０１７０ ７０４ １２１ ３５９ ３７９ ７１４８０ ７２３ １０９ ３３５ ３５２ ７２０

1048944２４1048944

　染化工程 第２６卷

　　由图５可知随着染色时间增加织物KS值也

逐渐增加染色时间为６０min时达到最大值继续延

长染色时间织物KS值不断降低可能原因为染液中的橘皮色素在长时间的高温环境中会使染料分

子本身的稳定性下降且橘皮色素的分子结构可能会

发生氧化变性所以会影响到染色织物KS值由表６可知染色织物明度(Llowast )饱和角(Clowast )

在染色时间为６０min时分别达到最小值和最大值即此时织物颜色最深纯度最好

２３３　染色浴比

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质量

分数６媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间

６０min染色温度９０染色时间６０min染色浴比

分别为１∶３０１∶５０１∶６０１∶７０１∶８０其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色浴比对棉

织物染色性能影响结果如图６和表７所示

图６　染色时间对织物KS值的影响

表７　染色织物颜色特征值

浴比 Llowast alowast blowast Clowast hdeg

１∶３０ ６８５ １４０ ３９０ ４１４ ６９９

１∶４０ ６８９ １３９ ３８８ ４１０ ７０４

１∶５０ ６９２ １３４ ３８３ ４０６ ７０７

１∶６０ ７１３ １３０ ３８１ ４０５ ７１４

１∶７０ ７２０ １１３ ３６０ ３７８ ７２５

由图６可知随着染色浴比增大织物KS值降

低可能原因为随着染色时浴比的增大导致染液

中染料分子浓度降低使染料分子与织物上通过前

媒处理所附着的金属离子发生配位结合的概率降

低[１６]导致织物的表观色深降低由表７可知Llowast 不断增加即织物的色深不断

降低Clowast 不断降低表明色彩纯度下降

２４　正交试验

通过前面的单因素试验发现媒染温度在６０附近染色织物KS值达到最大其中硫酸铁做媒

染剂时媒染温度为７０时KS值达到最大但此

时的 匀 染 性 远 不 如 ６０ 时一 般 媒 染 时 间 在

６０min时织物的KS值达到最大所以在正交试

验中确定媒染时间为６０min媒染温度为６０以(A)浴比(B)染色时间(C)染色温度(D)媒染剂

用量４个因素及水平来筛选出较佳的橘皮色素对棉

织物的染色工艺

表８　硫酸铁做媒染剂时橘皮色素染棉正交试验

实验序号 (A)浴比 (B)时间min (C)温度 (D)媒染剂质量分数 KS值

１ １∶３０ ５０ ９０ ９ １４３２ １∶３０ ６０ １００ １２ １４２３ １∶３０ ７０ １１０ １５ １３２４ １∶４０ ５０ １００ １５ １４５５ １∶４０ ６０ １１０ ９ １１１６ １∶４０ ７０ ９０ １２ １６９７ １∶５０ ５０ １１０ １２ １１８８ １∶５０ ６０ ９０ １５ １６２９ １∶５０ ７０ １００ ９ １２７

均值１ １３９ １３５ １５８ １２７ －均值２ １４２ １３８ １３８ １４３ －均值３ １３５ １４３ １２０ １４６ －极差 ０７ ０８ ３８ １９ －

　　由表８中的各因素极差可知硫酸铁做媒染剂时

对于橘皮色素上染棉织物受各因素影响大小顺序依

次为染色温度＞媒染剂质量分数＞染色时间＞浴

比通过表８可知各因素较优组合为A２B３C１D３即得出最优工艺为浴比为１∶４０时间７０min温度

９０媒染剂质量分数为１５

1048944３４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

２５　染色牢度分析

在单因素实验和正交设计实验基础之上用最

佳染色工艺对棉织物预媒染色并对染色织物进行

染色牢度测试结果如表９所示

表９　最佳工艺下橘皮色素染色棉织物色牢度

媒染剂耐摩擦色牢度级

干摩 湿摩

耐水洗色牢度级

沾棉 沾毛 褪色

硫酸铁 ３~４ ３ ３~４ ３~４ ３

由表９可知利用最优染色工艺染色棉织物染色后棉织物色牢度普遍达到３~４级满足纺织品服

装性能要求

３　结　论

a)采用预媒法硫酸铁做媒染剂橘皮色素对

棉织物染色最佳工艺为橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁质量分数１５媒染时间６０min媒染

温度７０媒染浴比１∶５０然后以１min缓慢

升温至９０染色７０min染色浴比１∶４０

b)在天然染料橘皮色素染棉织物中硫酸铁做

媒染剂染色后织物色牢度满足纺织品服用要求

参考文献

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展[J]化工科技市场２０１０３３(６)５－７[５]汪洪涛橘皮色素提取方法的研究[J]江苏农业科学

２０１１３９(６)４６４－４６６[６]王芳淡小艳乔璐等橘皮色素提取的响应面优化及

其稳定性研究[J]湖南农业科学２０１２(３)９０－９３[７]刘晓红李建敏章小明橘皮中色素的提取与精制[J]

食品研究与开发２０１２３３(２)１１８－１２２[８]黄梅桂张静橘皮黄色素的超声波辅助提取工艺及稳

定性研究[J]中国调味品２０１４(１２)９７－１００[９]周秀琴橘皮在食品中的开发应用[J]食品工业１９９０

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技２０１０３８(６)１８－２０[１２]蔡苏英曹红梅金属离子媒染对天然染料色光的影响

[J]针织工业２００９(７)５３－５５[１３]曹红梅四种金属离子媒染性能的研究和在天然染料

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大学２０１０[１６]刘文晶潘力隋燕玲等天然染料银杏叶上染棉织物

的媒染工艺研究[J]大连工业大学学报２０１１３０(３)

２３２－２３４

1048944４４1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１０

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民１王淑颖１薄士振１刘　娜１陈德红１贾艳梅１２

(１辽东学院化学工程学院辽宁丹东　１１８００３２辽宁省功能纺织材料重点实验室辽宁丹东　１１８００３)

　　摘　要从姜黄中提取天然染料研究姜黄染料对柞蚕丝绸的染色性能及功能性探讨染色工艺参数如

染色温度染色时间染浴pH 值对染色织物KS值的影响研究了媒染剂硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁对试样

KS值及色泽的影响测试了染色柞蚕丝织物的染色牢度及其抗紫外线抗菌性能结果表明天然姜黄染

料对柞蚕丝织物的上染性能良好媒染剂显著影响试样的色泽及染色深度姜黄染色柞蚕丝织物具有优良的

紫外线防护性能及抗菌性能

关键词姜黄染料柞蚕丝织物染色紫外线防护性能

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００４５－０５

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZhemin１WANGShuying１BOShizhen１

LIUNa１CHENDehong１JIAYanmei１２

(１SchololofChemicalEngineeringEasternLiaoningUniversityDandong１１８００３China

２LiaoningProvincialKeyLaboratoryofFunctionalTextileMaterialsDandong１１８００３China)

AbstractNaturaldyeswereextractedfromturmericandthedyeingpropertiesandfunctionsofthedyesontussahsilkwerestudiedTheinfluenceofdyeingprocessparameterssuchasdyeingtemperaturedyeingtimeanddyebathpHvalueontheKSvalueofdyedsilkwerediscussedTheinfluenceofmordants(zincsulfatealuminumsulfateandferroussulfate)onKSvalueandcolorlusterofdyedsampleswerealsostudiedFurthermorethecolorfastnessantiＧultravioletpropertyandantibacterialactivityofthedyedtussahsilk weretestedTheresultsshowthatthenaturalcurcumindyeisgoodforsilkdyeingandthecolorlusterandcolorstrengthofthesamplearesignificantlyinfluencedbymordantsTussahsilkfabricsdyedwithturmericextractshaveexcellentUVprotectionpropertiesandantibacterialactivityKeywordsturmericdyetussahsilkfabricdyeingUVprotectionperformance

收稿日期２０１７－０７－０７

基金项目辽东学院科研基金(２０１６YY００５)辽东学院大学生

创新训练项目(２０１７１３８)

作者简介任哲民(１９９６－)女辽宁沈阳人２０１４级本科生

轻化工程专业

通信作者贾艳梅EＧmailjiayanmei１９６７１６３com

　　姜黄是一种多年生有香味的草本植物既有药

用价值又可以作食品调料作为一种传统中药姜黄具有破血行气通经止痛抗癌抗炎抗氧化等诸

多药理功能用作调味品姜黄具有辛香轻淡带有

胡椒麝香甜橙与姜之混合味道作为天然食用色

素其着色力强色泽鲜艳安全无毒性热稳定性良

好[１Ｇ２]姜黄素作为姜黄中主要的功效成分及天然

着色物质是姜黄发挥药理及食用作用的主要活性

成分[３]目前姜黄染料用于纺织品染色工艺的研

究主要集中在桑蚕丝羊毛及改性纤维素等织物

上[４Ｇ７]天然染料在染色过程中其中的功能性成分

被纤维吸收可以赋予纺织品一定的功能[８]本文

在研究天然染料姜黄在柞蚕丝织物上的染色性能的

同时测试了染色柞蚕丝织物的颜色特性及抗菌抗紫外线性能为姜黄在纺织品天然染色及功能整理

中的应用提供理论参考

1048944５４1048944

１　试　验

１１　试验材料

材料柞蚕丝平纹织物(４２gm２)中药姜黄

(购于药房)冰醋酸氢氧化钠结晶硫酸锌硫酸

铝硫酸亚铁(均为分析纯购自沈阳化学试剂有限

公司)仪器HL型染色小样机(靖江市海澜装备厂)

雷磁pHSＧ３C型酸度计(上海仪电科学仪器有限公

司)ColorＧEye７０００A 型电脑测色配色仪(XＧRite

USA)UVＧ２４５０ 紫 外Ｇ可 见 分 光 光 度 计 (日 本 岛

津)UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪(LabsphereIncUSA)YG(B)０２６D 型织物强力仪(温州大

荣纺织仪器公司)

１２　试验方法

１２１　姜黄染料的制备

称取中 药 姜 黄 １００g粉 碎加 入 ７５ 乙 醇

８００mL于６０回流提取２h经过滤后滤除残

渣得到姜黄色素的乙醇溶液该溶液经减压蒸馏得到浓缩的姜黄染料该浓缩物加入到１L热水

中加入０５g分散剂 NNO后制成姜黄染料水分

散液以此作为该实验的染液

１２２　染色工艺

a)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH 值)选取

５０７０９０３个温度参数分别染色６０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升温

至指定温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

b)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH值)选取上述获

得的适宜温度染色分别调整染色时间为２０~８０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升至

适宜温度rarr保温２０~８０minrarr水洗rarr晾干

c)以上述获得的适宜温度及时间条件染色浴比选取１∶５０pH 值分别为３５７进行染色实验

步骤配置不同pH 值染液(pH３~７)rarr织物

４０入染rarr升至适宜温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

d)媒染染色是在不同pH 值条件下进行染色然后分别采用硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁作为媒染

剂对染色柞蚕丝进行后媒染色媒染剂质量浓度

３gL浴 比 １∶５０媒 染 温 度 ５０ 恒 温 处 理

３０min之后取出试样经水洗皂洗晾干

１２３　测试方法

紫外光谱以无水乙醇作空白样将试样用无水

乙醇稀释至一定浓度对其进行紫外Ｇ可见光谱扫描

KS值测试染色柞蚕 丝 织 物 的 KS 值 及

CIELAB色度值采用电脑测色配色仪进行测定试

样折叠４层不同部位测定３次取平均值色牢度测试染色柞蚕丝织物的皂洗色牢度按

GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢

度raquo标准采用SWＧ１２型皂洗牢度仪进行测定干湿摩擦色牢度按 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品 色牢度

试验 耐摩擦色牢度raquo标准采用YＧ５７１B型摩擦色牢

度仪进行测定耐光色牢度按 GBT８４２７－２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度氙弧raquo标准采用 YG８１１日晒色牢度仪进行测定

功能性测试试样的紫外线防护性能采用 UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪测试以紫外线透过

率(T)及 UPF指数进行评价试样的抗菌性能

按 GBT２０９４４３mdash２００８laquo纺织品抗菌性能的评价

第３部分震荡法raquo进行测试测试菌种为革兰氏阳

性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌试

样抑菌率按式(１)计算

Y ＝ (Wt－Qt)Wttimes１００ (１)式中Ymdash 试样的抑菌率Wtmdash 空白样１８h振荡

接触后烧瓶内的活菌浓度CFUmLQtmdash 待测织

物试 样 １８h 振 荡 接 触 后 烧 瓶 内 的 活 菌 浓 度

CFUmL

２　结果与讨论

２１　姜黄染料的紫外Ｇ可见光谱

制备的姜黄色素紫外Ｇ可见吸收光谱如图 １所示

图１　姜黄染料乙醇溶液的紫外Ｇ可见光谱

1048944６４1048944

　染化工程 第２６卷

由图１ 可知姜黄染料在紫外波段的 ２２０~２５０nm有强吸收它们归因于苯环中 C10512691051269C共轭双

键体系的π－πlowast跃迁在可见光波段其最大吸收

峰出现在４２６nm该吸收峰对应于姜黄素分子中的

n－πlowast跃迁

２２　染色温度对KS值的影响

采用常规pH 值(提取姜黄染料的pH 值约为

６)分别在５０７０９０条件下以姜黄染料对柞蚕

丝织物恒温染色６０min不同染色温度下试样的

KS值曲线见图２

图２　不同温度下染色柞蚕丝的KS值曲线

姜黄染料上染柞蚕丝具有良好的染色深度得色为较鲜艳的黄色所试的不同温度条件下以

７０时KS值最高织物得色量最大故以７０进行后续染色实验

２３　染色时间对染色的影响

采用姜 黄 染 料 对 柞 蚕 丝 织 物 染 色在 温 度

７０常规pH 值下调整染色时间为２０~８０min染色时间对染色柞蚕丝织物 KS 值及黄蓝值b 的

影响见图３

图３　染色时间对试样KS值及b值的影响

　　图３可以看出染色初始阶段染色织物的KS值及黄蓝值b 均随时间的延长而提高说明试样的

颜色 随 时 间 延 长 而 逐 渐 加 深当 染 色 时 间 达 到

５０min时KS值及b 值趋于稳定不再继续增加此时染色过程达到了动态平衡即染料在纤维上的

吸附与解吸数量相当再继续增加染色时间对染色

无明显效果所以姜黄上染柞蚕丝织物的适宜时

间为５０min

２４　染色pH值对KS值的影响

天然染料染色往往适宜在酸性条件下进行测试当染色温度为７０ 染色时间为５０min染色

pH 值分别为３５７时姜黄染料染色柞蚕丝的

KS曲线结果如图４所示

图４　pH 值对染色柞蚕丝织物KS值曲线的影响

图４可知pH 值对试样的KS值影响显著随着染色pH 值升高试样的 KS 值呈降低趋势酸性条件有利于染料上染柞蚕丝纤维同时为考查

染色pH 值对试样强力的影响对不同pH 值染色

柞蚕丝绸的断裂强力进行测定染色前及染色pH值分别为３５７时柞蚕丝织物的经向断裂强力依

次为２７１２６６２６８２６８N这说明染色pH 值为３时试样的强力稍有降低但幅度极小pH＝３可作

为柞蚕丝染色的适宜条件

２５　媒染剂对染色性能的影响

为评价不同pH 值下的姜黄染料对柞蚕丝绸的

媒染性能分别采用硫酸锌硫酸铝及硫酸亚铁作为

媒染剂分别对染色pH 值为３５７的染色织物进

行后媒染色媒染剂及染色pH 值对染色织物 KS值及颜色特征值的影响见表１

1048944７４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

表１　不同pH 值及媒染剂下染色柞蚕丝的色度值

试样 pH 值 Llowast alowast blowast Clowast KS值 λmax 色泽

硫酸锌

３ ７１６１１ ６０２８ ７７４０４ ７７６３９ １６６１６ ４００ 黄色

５ ６９７５３ ８６７６ ７４９９４ ７５４９４ １５４８４ ４２０ 黄色

７ ７３０１５ ６２４８ ６１１６３ ６１４８１ ８８７７ ４００ 暗黄色

硫酸铝

３ ６９７９７ ５２１３ ７４３２１ ７４５０４ １７５８０ ４２０ 黄色

５ ７３２３２ ２４５１ ７８３０１ ７８３３９ １７２５５ ４２０ 黄色

７ ６６９０２ ８８７６ ４４９５３ ４５８２１ ８９６８ ４００ 暗黄色

硫酸亚铁

３ ５１６４８ １０５５２ ４８９８８ ５０１１２ １８１５５ ４２０ 棕黄色

５ ４８６３５ １２２７２ ４３４２２ ４５１２３ １５９１８ ４２０ 棕黄色

７ ５４４２０ ９３１７ ４３６９７ ４４６７９ １１１３６ ４００ 黄色

无媒

３ ５３８１７ ８３３８ ５０５５６ ５１２３９ １５６０７ ４３０ 黄色

５ ５６７４３ ７３１８ ５０７０７ ５１２３２ １２６１３ ４３０ 黄色

７ ５７９８０ ９９３１ ４６０６０ ４７１１９ ８１１３ ４３０ 黄色

　　表１表明染色pH 值对直接及媒染试样的染

色性能影响很大随pH 值的提高织物的表观色

深值降低以pH＝３时的KS值最高酸性有利于

姜黄色素上染柞蚕丝直接染色时不同pH 值下染色试样的KS 曲线形态及最大吸收波长未发生

变化表明pH 值对织物的色调无影响得色均为较

鲜艳的黄色媒染剂对染色试样的色深值及颜色值

有显著影响与无媒染色相比较媒染试样的最大吸

收波长均发生变化且媒染时不同pH 值下染色试

样的最大波长也不同这表明媒染剂在影响色深值

的同时还对试样的色调产生影响３种媒染剂染

色后KS值均明显高于直接染色样品这是因为

姜黄色素中含有羟基它可以与媒染剂中的金属离

子及柞蚕丝纤维之间形成配位键提高了染料的上

染强度及上染率３种媒染剂比较硫酸亚铁媒染

对色调的影响较大硫酸铝及硫酸锌媒染对色调影

响相对较小

２６　牢度特性

实验测试了当染色 pH＝３温度７０ 时间

５０min３种媒染剂染样及直接染色样品的染色牢

度结果见表２

表２　姜黄染色柞蚕丝织物的色牢度

试样皂洗色牢度级

褪色 沾棉 沾绸

摩擦色牢度级

干 湿耐光色牢度级

直接染色 ２ ３ ３ ３ ２~３ １~２硫酸锌媒染 ２~３ ３~４ ３ ４ ３ ２硫酸铝媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~４ ３ ２~３

硫酸亚铁媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~５ ３ ２~３

　　表２表明姜黄染料染色柞蚕丝绸染色牢度较

低经媒染后所测各项牢度有所提高摩擦牢度提

高到３级以上皂洗色牢度以硫酸铝及硫酸亚铁较

好可达到３级但是耐光色牢度仍然不佳这一点

可能与天然的姜黄素的分子结构有关[７]预测可以

通过进一步的固色处理或对色素结构进行一定的改

性等方法进行改进将在后续工作中研究

２７　染色柞蚕丝的抗菌性能

鉴于姜黄素具有很好的抗菌性能实验测试了

染色柞蚕丝对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性

能结果见表３

表３　染色柞蚕丝织物的抗菌活性

试样抑菌率

金黄色葡萄球菌 大肠杆菌

空白样 ０ ０直接染色 ８７９ ８０２

硫酸锌媒染 ９５８ ８５６硫酸铝媒染 ９６７ ８９２

硫酸亚铁媒染 ９６３ ８８６

1048944８４1048944

　染化工程 第２６卷

表３可知空白试样无抗菌活性经姜黄染料染

色后试样均显示出明显抗菌活性对金黄色葡萄球

菌和 大 肠 杆 菌 的 抑 菌 率 均 高 于 ７０按 GBT２０９４４３mdash２００８该染色柞蚕丝符合抗菌纺织品的

要求

２８　抗紫外性能

姜黄色素具有紫外线吸收的性能实样测试了

染色前后柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指

数结果见图５

图５　柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指数

　　图５可以看出未染色柞蚕丝紫外线透过率高经姜黄染色后其紫外线透射率显著降低由原来的

紫外线透射率１０以上降低到２以下测试结果

表明未染色的柞蚕丝织物的UPF 值为１０姜黄染

色后其UPF 值显著提升其中硫酸亚铁媒染试样

的UPF 值最高为１８５显示了极佳的紫外线防护性

能这是因为柞蚕丝纤维吸附了具有良好紫外线吸

收性能的姜黄染料的结果

３　结　论

a)姜黄染料对柞蚕丝具有良好的上染性能其适宜的染色工艺参数为温度７０ 时间５０min

pH 值为３

b)所试用３种媒染剂会对柞蚕丝织物的色泽

及得色深度产生较大影响与直接染色比较媒染后

织物KS值提高颜色发生变化姜黄染色柞蚕丝

的色牢度一般经硫酸铝及硫酸亚铁媒染后染色牢

度得以改善但耐日晒牢度提升有限

c)经姜黄染料染色后柞蚕丝织物具有明显的

抗菌活性织物的紫外线防护性能提高UPF 值最

高达到１８５姜黄适于作为柞蚕丝的天然染料及抗

　

菌抗紫外线功能整理剂

参考文献

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reactive UV absorberandits dyeing andfunctional

propertiesforsilk[J]Dyesamp Pigments２０１６(１３４)

２０３－２１１

1048944９４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１１

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋a张　艳b余志成a

(浙江理工大学a教育部工程研究中心b材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要以真丝织物与三醋酯织物模拟真丝三醋酯交织物研究高温高压真丝织物脱胶和三醋酯织物分

散染料染色一浴法工艺探究染色温度pH 值时间高温匀染剂等对真丝织物练减率以及三醋酯织物染色

KS值的影响结果表明最佳一浴法工艺为温度１２０pH 值７５时间５０min高温分散匀染剂２１２ W质量浓度３gL三醋酯织物染色KS值较高真丝织物练减率达到２３６毛效为９１cm

关键词真丝三醋酯脱胶分散染料一浴法

中图分类号TS１９０５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５０－０５

StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetateIntertextureANZidongaZHANGYanbYUZhichenga

(aMinistryofEducationEngineeringResearchCenterbCollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThesimulatedintertexturemadeofthesilkfiberandthetriacetatewasusedtostudytheonebathprocessofsilkdegumminganddispersedyeingoftriacetateunderhightemperatureandhighpressureTheeffectsofdyeingtemperaturepHdyeingtimeandhightemperaturelevelingagentondegumminglossrateofsilkfabricandKSvalueoftriacetateＧdyedfabricwerediscussedTheresultsshowthattheoptimalparametersofonebathprocessareasfollowstemperature１２０pHvalue７５time５０minandthedosageofhightemperaturelevelingagent２１２W３gLTheKSvalueoftriacetatefibersishigh

thedegummingrateofsilkfabricisupto２３６andthecapillaryeffectis９１cmKeywordssilktriacetatedegummingdispersedyesonebathprocess

收稿日期２０１７－０４－２２

作者简介安子栋(１９９０－)男河北辛集人硕士研究生主

要从事生态染整技术方面的研究

通信作者余志成EＧmailyuzhicheng８aliyuncom

　　 真丝具有柔软舒适等特点吸湿透气性良

好[１]对人体肌肤有保健作用素有ldquo纤维皇后rdquo之称但真丝湿弹性较差容易泛黄并且价格较高导致其优良性能不能得到广泛利用

三醋酯纤维兼有合成纤维和天然纤维的优

点[２]有良好的光学性和平滑性[３]其悬垂性优异回弹性良好且比重强力与真丝接近[４Ｇ６]

将真丝与三醋酯纤维交织使得两种纤维实现

优势互补织成的织物不易泛黄有良好的服用性

能降低了成本不仅可以用在睡衣旗袍等高档产

品上还可以应用在家纺装饰等领域[７Ｇ９]具有较好

的市场前景但在真丝三醋酯交织物加工流程中真丝脱胶

及分散染料染色分两步进行[１０Ｇ１１]耗时较长且能源

消耗大加工过程真丝易受损本文采用高温高压

一浴法真丝织物脱胶与三醋酯织物染色同时进行在真丝织物达到适宜练减率的同时三醋酯织物获

得较好的染色效果为真丝三醋酯交织物脱胶染色

一浴法提供了指导

１　试　验

１１　材料药品和仪器

试验材料１６电力纺生坯三醋酯织物(绍兴喜

能纺织科技有限公司)

1048944０５1048944

试验药品碳酸钠冰乙酸连二亚硫酸钠为分

析纯耐碱型分散红 SXF２００分散蓝 SXF２００等(浙 江 闰 土 股 份 有 限 公 司)耐 碱 型 分 散 橙

ALD１５０分散红玉 ALD１５０等(浙江吉化集团

有限公司)高温分散匀染剂 ２１２W还原清洗剂

TFＧ１１０B(浙江传化股份有限公司)仪器和设备高温高压染色机 DYEＧ２４(上海千

立自动化设备有限公司)电子天平 ARA５２０(奥豪

斯仪器上海有限公司)恒温振荡器SHAＧB(国华企

业)电热恒温鼓风干燥箱 DHGＧ９１４０A(上海一恒

科技有限公司)计算机测色配色仪SF６００X(美国

DataColor公司)

１２　试验方法

１２１　脱胶与分散染料染色一浴法工艺

分散染料质量分数为１(owf)调节pH 值

(５５~８５)升温至３０按１∶１比例投入１６电

力纺生坯和三醋酯织物以２min升至所需温度

(９０~１３０)保温一段时间浴比为１∶５０升温

曲线如图１所示

图１　升温曲线

１２２　还原清洗工艺

碱性还原清洗保险粉１gL纯碱１gL８５保温２０min

酸性还原清洗还原清洗剂 TFＧ１１０B１gL调节pH 值为４５８５保温２０min

１３　织物性能测试

１３１　KS值的测试

采用DatacolorSF６００X型电脑测配色仪(D６５光源４５deg)对织物的染色表观色深值(KS 值)进行

测定

１３２　练减率的测试

将缝边处理后的１６电力纺生坯与三醋酯织物

按１∶１比例一同投入染浴处理后测试真丝练减

率采用称重法按下式计算

练减率＝W０－W１

W０times１００

式中W０ 为处理前织物干重W１ 为处理后织物干重

１３３　毛效的测试

根据FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细效应试验

方法raquo当垂直悬挂的纺织材料一端被液体浸湿时计

时测定３０min时沿纺织材料上升的高度

１３４　色牢度测试

参照 GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验

耐皂洗色牢度raquo标准测试试样的皂洗色牢度以三醋

酯织物和粘胶织物为贴衬在６０标准皂洗液(皂片５gL碳 酸 钠 ２gL)中处 理３０min浴 比

１∶５０充分水洗干燥后用灰色样卡评定试样的变色

和贴衬织物的沾色牢度级别

２　结果与讨论

２１　温度对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用吉华 ALD系列三原色(分散红玉 ALD分散橙 ALD分散深蓝 ALD)及分散黑 ALD４种染

料研究温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色

KS值的影响结果如图２所示由图２可知随着温度的升高真丝织物的练减

率逐渐增大这是因为丝胶的溶解度随温度的升高

而增加当温度为 １２０ 时真丝织物练减率为

２３左右当温度达到１３０时真丝织物的练减率

高于２４对丝素造成损伤分散红玉 ALD分散橙 ALD等４种染料对三

醋酯织物的染色KS值随温度的提高而逐渐增大这是因为当染液温度较高时三醋酯大分子链段运动

加快形成的空穴有利于染料从纤维表面向纤维内

部扩散温度越高染色 KS 值越大当温度达到

１１０时三醋酯织物的染色KS值达到或接近最

大值进一步提高温度三醋酯织物的染色 KS 值

趋向稳定因此综合真丝织物脱胶与三醋酯织物染色情

况最佳温度选为１２０

２２　pH值对织物练减率及染色KS值的

影响

　　考虑一般分散染料染色pH 值为５５左右在碱性环境中染料结构容易被破坏因此选用耐碱型

分散染料(吉华 ALD系列分散染料闰土SXF系列

分散染料)研究不同pH 值对真丝织物练减率及三

醋酯织物染色KS值的影响结果如表１所示

1048944１５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

图２　温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

表１　pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

染料真丝织物练减率

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５

三醋酯织物染色KS值

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５分散红SXF ２１４２ ２２３０ ２３５１ ２３７２ ２３３９ ３３３５ ３６０７ ３４９８分散黄SXF ２１８１ ２２８２ ２３２０ ２３７０ ２１２２ ２３３９ １１８２ １０４１分散蓝SXF ２１４３ ２２６０ ２３６０ ２３９４ １８１９ １７９９ １６０４ １３９３

分散红玉 ALD ２１６０ ２２１０ ２３２０ ２３６０ １４２７ １４７３ １４９０ １２３６分散黑 ALD ２２００ ２２２１ ２３１０ ２３５４ ５１８ ５１９ ４７３ ４６５

分散深蓝 ALD ２０３０ ２１５０ ２３７１ ２４１０ ８１７ ７３３ ７２９ ７２２分散橙 ALD ２１３０ ２２４０ ２３５０ ２３７０ １９５７ １５１２ １５１０ １４１７

　　注分散染料１(owf)温度１２０时间５０min浴比１∶５０

　　由表１可知真丝织物的练减率随着pH 增大

而增大这是因为丝胶的溶解度随pH 值增大而提

高当pH 值达到７５左右时真丝织物练减率达到

２３５左右基本可以脱尽丝胶进一步提高pH 值

可能会造成丝素损伤由表１还可知大部分耐碱型分散染料对三醋

酯织物染色KS值随pH 值增加变化较小能够在

碱性条件下保持结构稳定pH 值为６５~７５时染

色效果较好

　　综合考虑pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织

物染色KS值的影响适宜pH 值为７５且染料应

选择耐碱性分散染料如分散红 SXF分散深蓝

ALD等

２３　时间对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用耐碱型染料分散红SXF等研究不同时间

对真丝织物练减率及三醋酯织物染色 KS 值的影

响结果如表２所示

1048944２５1048944

　染化工程 第２６卷

表２　时间对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

分散染料真丝织物练减率

３０min ４０min ５０min ６０min

三醋酯织物染色KS值

３０min ４０min ５０min ６０min分散红SXF ２２４０ ２３４０ ２３７０ ２４２１ ３２３０ ３５６９ ３６０７ ３６１０分散黄SXF ２２６７ ２３１０ ２３２５ ２３９４ ８４５ １０９２ １１８２ １１８５分散蓝SXF ２２８０ ２３４０ ２３６０ ２４１８ １３６９ １５３８ １６０４ １６１１

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值为７５浴比为１∶５０

　　由表２可知当时间为３０min时真丝织物练

减率偏低时间为４０min或５０min时真丝织物练

减率在２３５左右真丝织物脱胶效果较好时间

为６０min时真丝织物练减率偏高导致丝素受损由表２还可知在时间为５０min时三醋酯织物染

色KS值较大因此综合真丝织物练减率及三醋

酯织物 KS 值的情况温度１２０ pH 值为７５时时间选择５０min

２４　高温分散匀染剂２１２W 用量对织物毛

效的影响

　　脱胶染色一浴法工艺中加入高温匀染剂具有

匀染作用的同时还可以有效去除油脂蜡质等杂质提高织物毛效有利于后续加工因此选用高温分

散匀染剂２１２W研究其用量对真丝织物毛效的影

响结果如图３所示

分散红SXF１(owf)温度１２０

pH 值７５时间５０min浴比１∶５０

图３　高温分散匀染剂２１２W 的用量对真丝毛效的影响

由图３可知随着２１２W 用量增加真丝织物毛

效逐渐提高这是因为随着高温匀染剂用量的增加其润湿乳化能力增强去除油脂蜡质等杂质更为充

分当高温匀染剂２１２W 质量浓度为３gL时真丝

织物的毛效达到９１cm基本达到精练要求

２５　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

将经过脱胶染色一浴法工艺处理的真丝织物沾

色情况与常规方法(先脱胶后染色)处理的真丝织物

沾色对比其结果如表３所示

表３　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

染料常规方法真丝沾色

KS值

一浴法真丝沾色

KS值

分散红SXF １０９ ０６３分散黄SXF ０９６ ０６５分散蓝SXF １２１ ０７０

分散红玉 ALD ０８８ ０５１分散橙 ALD １３９ ０９７

分散深蓝 ALD ０７５ ０６１分散黑 ALD ０５４ ０３８

由表３可以看出使用脱胶染色一浴法工艺真丝织物的沾色情况要比常规方法轻主要原因是一

浴法工艺在真丝织物脱胶的同时沾在真丝织物表

面的分散染料会随着丝胶的脱去而去除相比先脱

胶后染色的常规方法可以有效减少真丝织物沾色由此可见一浴法工艺对减小真丝织物沾色有一定

帮助

２６　还原清洗

分散染料染色后一般均需要进行还原清洗以去除织物表面的浮色提高色牢度同时还原清洗

还可减轻分散染料对真丝织物的沾色分别进行碱

性还原清洗与酸性还原清洗通过比较还原清洗前

后织物KS的变化研究两种还原清洗的效果结果如表４所示

由表４可以看出两种不同的还原清洗方法对三

醋酯织物的染色KS值影响不大减小真丝织物沾

色的效果也较为接近在还原清洗时纤维表面的

浮色以及在真丝织物上的沾色染料在碱性或酸性

还原条件下都会发生化学反应被去除从而达到减

轻真丝织物沾色的效果对两种还原清洗处理的三

醋酯织物进行皂洗色牢度测试结果如表５所示

1048944３５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

表４　还原清洗工艺对三醋酯及真丝织物KS值的影响

染料 织物织物KS值

还原清洗前 碱性还原清洗后 酸性还原清洗后

分散红SXF三醋酯 ３６３２ ３６０７ ３６１０真丝 ５２３ ０６３ ０７２

分散黄SXF三醋酯 １２０７ １１８２ １１９６真丝 ２５６ ０６５ ０８１

分散蓝SXF三醋酯 １６３８ １６１４ １６２２真丝 ３０１ ０７１ ０８２

　　注碱性还原清洗工艺保险粉１gL碳酸钠１gL温度８５时间２０min酸性还原清洗工艺还原清洗剂TFＧ１１０B１gLpH 值４５

温度８５时间２０min

表５　三醋酯织物皂洗色牢度测试 级

分散染料

碱性还原清洗 酸性还原清洗

原样变色牢度沾色牢度

三醋酯 粘胶原样变色牢度

沾色牢度

三醋酯 粘胶

分散红SXF ４ ４ ４ ４~５ ４ ４分散黄SXF ４ ４ ４ ４ ４ ４分散蓝SXF ４~５ ４ ４~５ ４ ４ ４

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值７５时间５０min高温匀染剂２１２W 质量浓度３gL浴比为１∶５０

３　结　论

本文以真丝织物三醋酯织物(１∶１)模拟真丝三醋酯交织物研究了高温高压脱胶染色一浴法工

艺优化了工艺参数使真丝织物脱胶分散染料上

染三醋酯织物同时完成取得了良好的效果

a)一浴法最佳工艺为温度１２０ pH 值为

７５时间为５０min高温分散匀染剂２１２W 质量浓

度为３gL且染料应选择耐碱性分散染料此时三

醋酯织物染色KS值较高且真丝织物练减率达到

较好水平为２３６毛效达到９１cm

b)采用一浴法脱胶染色工艺一部分浮色随脱

胶过程被去除对减小真丝织物沾色有一定帮助

c)碱性或酸性还原清洗均可有效去除真丝织

物沾色碱性还原清洗工艺条件为保险粉１gL碳酸钠１gL８５下处理２０min酸性还原清洗工

艺条件为还原清洗剂 TFＧ１１０B１gLpH 值为

４５温度８５ 时间２０min还原清洗后三醋酯

织物的皂洗色牢度(变色和沾色)均可达到４级

参考文献

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印染２００１２７(１)１４－１６[１１]朱善长醋纤织物应用分散性染料染色的技术探讨

[J]印染２００１２７(１０)１７－２２

1048944４５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１２

泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟１张超民２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２莱美科技股份有限公司浙江湖州　３１３１００)

　　摘　要采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选出癸基葡糖苷(APGＧ１０)为发泡剂与相应的抗皱整理剂复

配制备了泡沫整理液 AFＧ４研究了发泡剂用量酸度和温度对 AFＧ４的泡沫性能的影响并测试棉织物泡

沫抗皱整理后的性能结果表明发泡剂质量浓度为６~８gL时AFＧ４的泡沫特性符合泡沫整理工艺的要

求AFＧ４耐酸性好适合应用温度为２５~３５经 AFＧ４整理后的棉织物折皱回复角断裂强力保留率与浸

轧抗皱相比均有所提高

关键词泡沫抗皱棉织物癸基葡糖苷(APGＧ１０)折皱回复角

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５５－０４

StudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishingLiquidAFＧ４ZHANGJianjuan１ZHANGChaomin２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２LaiMeiTechnologyCoLtdHuzhou３１３１００China)

AbstractDecylglucoside(APGＧ１０)wasscreenedoutasthefoamingagentby DFA１００dynamicfoamanalyzeranditwascombinedwithantiＧwrinklefinishingagentaccordinglytopreparefoamfinishingliquidAFＧ４TheeffectsofdosageoffoamingagentacidityandtemperatureontheperformanceofAFＧ４werestudiedandthentheperformanceofcottonfabricafterfoamantiＧwrinklefinishingwastestedTheresultsindicatethatwhenthemassconcentrationoffoamingagentis６~８gLthefoam propertiesofAFＧ４can meettherequirementsoffoamfinishingprocessAFＧ４isacidＧproofanditsavailabletemperatureis２５~３５ ThecreaserecoveryangleandbreakingstrengthretentionofcottonfabricafterAFＧ４finishingareallbetterthanthoseofpaddingantiＧwrinklefinishingKeywordsfoamantiＧwrinklecottonfabricdecylglucoside(APGＧ１０)creaserecoveryangle

收稿日期２０１６－０９－２３　网络出版日期２０１７－１２－０５

作者简介张建娟(１９９０－)女浙江嘉兴人硕士研究生主

要从事生态纺织品染整加工方面的研究

　　随着科学技术的发展新型纺织纤维[１]层出不

穷纺织品整理技术也日新月异棉织物浸轧抗皱

常存在带液率高高耗能抗皱效果不佳等问题[２]泡沫整理技术具有低带液率高节能少污染等优

点在纺织品整理行业有很大的发展空间[３]李永

庚等[４]采用罗氏Ｇ迈尔斯(RossＧMiles)泡沫仪和搅

拌法相结合的方法研究了柔软树脂防水等泡沫整

理液的组成和性能提出在生产中为确保系统相容

性应根据整理剂的性质合理选择发泡剂类型杨振

等[５]通过对阴阳离子表面活性剂进行复配发现两

者复配反而会降低体系的起泡性金国标等[６]研究

发现抗 皱 整 理 剂 的 加 入 会 降 低 椰 油 基 葡 糖 苷

(APGＧ０８１４)的泡沫性能本文实验采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选

出一款比椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)更高效的表面

活性剂作为发泡剂制备泡沫抗皱整理液 AFＧ４通

过 Autofoam 发泡机发泡可以对棉织物进行抗皱

整理达到抗皱节水节能的目的

１　实　验

１１　材料与仪器

材料精练纯棉织物(１１０times１１０根１０cm市购)抗皱剂 TFＧ６５０催化剂 TFＧ６５１(工业级浙江

传化股份有限公司)十二烷基硫酸钠(SDS)十二

烷基硫酸铵(ALSA)椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)

1048944５５1048944

癸基葡糖苷 (APGＧ１０)十二烷基三甲基氯化 铵

(１２３１)十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２)十二烷基

二甲基胺乙内酯(BSＧ１２)月桂基醋酸钠(LADＧ５０)(工业级临沂绿森化工有限公司)冰乙酸(分析纯杭州高晶精细化工有限公司)

仪器DFA１００动态泡沫分析仪(德国 Kruss公

司)Autofoam发泡机(DTC科技(香港)有限公司)

RJＧ３５０Ⅲ轧车(上海双翼实业公司)MＧ６型连续式焙

烘机(杭州三锦纺织科技有限公司)YG５４１E全自动激

光织物折皱弹性测试仪(宁波纺织仪器厂)YG０６５H电子式织物强力机(莱州市电子仪器有限公司)

１２　实验方法

１２１　泡沫性能测试方法

在２５下将４０mL发泡液置于 DFA１００动

态泡沫分析仪的容杯中控制转速４０００rmin剪切发泡２０s后测定发泡液的泡沫性能

１２２　织物抗皱整理方法

a)泡沫抗皱整理工艺

工艺配方发泡剂７gL抗皱剂TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL

工 艺 流 程制 备 泡 沫 抗 皱 整 理 液 AFＧ４rarrAutofoam 发泡机发泡rarr泡沫施加(带液率４０左

右)rarr焙烘(１６０９０s)

b)浸轧抗皱整理工艺

工艺配方抗皱剂 TFＧ６５０８０gL催化剂 TFＧ６５１１２gL

工艺流程制备浸轧抗皱整理液rarr浸轧(带液率

７０左右)rarr焙烘(１６０１８０s)

１３　测试方法

１３１　泡沫性能测试

发泡比SV发泡液质量与发泡后同体积的泡

沫质量之比其数值达到５以上可以认为起泡速

度快起泡性好泡沫半衰期D５０ 剪切发泡２０s后析出泡沫中

总含液量１２所需时间其数值越大表示泡沫稳

定性越好

１３２　织物性能测试

折皱回复角根据 GBT３８１９mdash１９９７laquo纺织品

织物折痕回复性的测定raquo测定经纬向各测５次取各自平均值相加

断裂强力保留率R根据 GBT３９２３１mdash２０１３laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分 断裂强力和断裂

伸长率的测定(条样法)raquo测定经纬向各测３次取各自平均值相加织物断裂强力保留率R 按下式

计算

R＝FF０

times１００

式中F 为整理后织物的断裂强力F０ 为整理前织

物的断裂强力

２　结果与讨论

２１　泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备

根据文献[７]可知泡沫整理工艺所需发泡剂和

泡沫应满足一定的条件a)用量少起泡快b)与整

理剂有很好的相容性c)较宽的pH 值适应范围d)泡沫在输送到织物的过程中足够稳定

２１１　发泡剂的筛选

表面活性剂是一类能在界面形成吸附具有特

殊双亲结构的化合物实验分别对阴离子非离子阳离子两性型表面活性剂进行性能测试比较各自

的泡沫性能从中筛选出适合泡沫抗皱整理用的发

泡剂结果如表１所示

表１　不同表面活性剂的泡沫性能比较

表面活性剂 质量浓度(g1048944L－１) 发泡比SV 起泡速度 半衰期D５０s十二烷基硫酸钠(SDS) ５０ ６３ 快 １２１６

十二烷基硫酸铵(ALSA) ５０ ６５ 快 １２５３椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４) ５０ ５４ 快 ９７５

癸基葡糖苷(APGＧ１０) ５０ ５９ 快 １０７８十二烷基三甲基氯化铵(１２３１) ５０ ３３ 慢 ２９４

十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２) ５０ ４０ 慢 ２８３月桂基醋酸钠(LADＧ５０) ５０ ４２ 慢 ６５７

十二烷基二甲基胺乙内酯(BSＧ１２) ５０ ３３ 慢 ４７１

　　由表１可知同一条件下阴离子型表面活性剂

的发泡比起泡速度和半衰期明显优于非离子阳离

子两性型表面活性剂但由于 AFＧ４中含有催化

剂TFＧ６５１(主要为 MgCl２1048944６H２O)金属 Mg２＋ 离子

的存在会在不同程度上影响离子型表面活性剂极

性头基之间的静电斥力影响 AFＧ４的系统相容性

1048944６５1048944

　染化工程 第２６卷

故需要选择非离子型表面活性剂作为 AFＧ４中的发

泡剂同一条件下癸基葡糖苷(APGＧ１０)的泡沫性

能优于椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)故选择癸基葡糖

苷(APGＧ１０)作为 AFＧ４中的发泡剂为使泡沫整理与浸轧整理织物上整理剂用量相

同泡沫整理中整理剂的质量浓度等于浸轧整理中整

理剂的质量浓度与两者带液率比值的乘积[８]浸轧

抗皱整理液中抗皱剂 TFＧ６５０８０gL故泡沫抗皱整

理液AFＧ４中抗皱剂TFＧ６５０的质量浓度为１４０gL催化剂 TFＧ６５１２０gL(一般为抗皱剂 TFＧ６５０的

１０~２０)

２１２　发泡剂质量浓度对AFＧ４泡沫性能的影响

整理液的泡沫性能主要受发泡剂质量浓度的影

响故实验研究发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能

的影响结果如图１所示

图１　发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能的影响

由图 １ 可知随着发泡剂质量浓度的增大

AFＧ４的发泡比和半衰期均先增大后趋于稳定这

是因为随着 AFＧ４中发泡剂质量浓度的增大更多

的表面活性剂分子吸附于界面降低表面张力提高

AFＧ４的泡沫性能当发泡剂质量浓度为６gL时发泡比达到７２起泡速度快半衰期达到２００５s泡沫细腻稳定满足泡沫整理工艺所需泡沫特性当发泡剂质量浓度为８gL后AFＧ４的泡沫性能几

乎不变产生这种现象的原因是整理液表面吸附达

到饱和表面性能趋于稳定故发泡剂的最佳质量

浓度为６~８gL

２２　酸度温度对AFＧ４泡沫性能的影响

泡沫抗皱整理液 AFＧ４发泡剂７gL抗皱剂

TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL织物抗皱

整理一般在酸性环境中进行且生产过程中温度会

发生一定波动故研究酸度和温度对其性能的影响

２２１　酸　度

酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响曲线如图２所

示由图２可知泡沫抗皱整理液 AFＧ４在酸性环

境下(pH 为２~７)随酸性增强即pH 值减小发泡比和半衰期均减小但整体受pH 值变化影响不

大具有较宽的pH 值适应范围

图２　酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２２２　温　度

温度对泡沫稳定性影响极大[９]故实验研究

AFＧ４对温度的敏感性温度对 AFＧ４泡沫性能的

影响曲线如图３所示由图３可知随着温度的升

高AFＧ４泡沫性能下降当温度在２５~３５ 时

AFＧ４的发泡比和半衰期波动不大大致处于７６

２５６２s当温度高于３５ 后发泡比尤其是半衰

期迅速下降这可能是因为温度升高使发泡剂在气

液界面的吸附量减少液膜表观粘度减小泡沫稳定

性下降也可能是因为温度升高使得 AFＧ４本身粘

度降低即流体性增强排液速度加快泡沫易破裂半衰期减小故 AFＧ４适合在２５~３５下使用

图３　温度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２３　棉织物抗皱整理效果比较

本文对不同抗皱整理工艺对棉织物整理效果的

影响进行了比较结果见表２由表２可知棉织物

分别经泡沫抗皱和浸轧抗皱整理后折皱回复角提

1048944７５1048944

　第５期 张建娟 等泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究 染化工程

高断裂强力保留率减小这是因为抗皱剂 TFＧ６５０与棉纤维发生物理化学反应导致纤维微观结构发

生变化改变了织物的弯曲性能[１０]弹性回复性提

高拉伸断裂强力减小经 AFＧ４整理后的棉织物

折皱回复角断裂强力保留率分别达到２５７deg６８与浸轧抗皱相比具有一定的优势说明泡沫整理技

术较为先进可为纺织品整理提供一个新的途径

表２　棉织物抗皱整理效果比较

整理工艺 折皱回复角(deg) 断裂强力保留率空白 １３６ １００

泡沫抗皱 ２５７ ６８浸轧抗皱 ２４０ ６３

３　结　论

采用DFA１００动态泡沫分析仪制备的泡沫抗皱整

理液AFＧ４不仅有较佳的起泡性泡沫稳定性而且有

较宽的pH值适应范围适合在２５~３５环境下使用泡沫整理的棉织物折皱回复角断裂强力保留率均优

于浸轧抗皱整理效果泡沫整理过程中带液率降低焙烘时间缩短因而可达到节能减排的目的

参考文献

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４　结　论

相比由纯棉纱制取的织物２以中空尼龙长丝为

芯丝制取的棉中空尼龙长丝包芯纱制取的织物１具

有更优的吸声性能在２５００Hz处的吸声系数达到

峰值为０３３９其有效频率范围在１９００~２５００Hz此范围内平均吸声系数为０２６２同时织物１撕破性

能弯曲性能更优且相对更低的热阻对改善织物吸

声性能有益透气性相对较差

参考文献

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术２０１３４１(４)５７－５８[３]卢士艳闫红彬棉竹节纱与锦纶长丝交织府绸的生产

[J]棉纺织技术２００９３７(１０)５５－５７[４]梁蓉林建华影响锦纶丝包芯纱包覆效果的主要因素

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制[J]棉纺织技术２００８３６(１)３１－３４

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４１－４４[１５]张华秦雅伟周永凯锦纶棉混纺织物的热湿舒适性

研究[J]棉纺织技术２０１６４４(８)２７－３０

1048944８５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１３

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响

杨　陈

(江西服装学院纺织教研室南昌　３３０２０１)

　　摘　要利用超声波对棉织物进行预处理制备镀银棉织物并对其性能进行测试分析超声波预处理对镀

银棉织物的性能影响研究表明棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能随着超声波预处理时间的增加

而增加而其服用性能则随随着超声波预处理时间的增加而下降其中相比仅经超声波预处理的棉织物而言

在相同的超声波预处理时间点上镀银处理对织物的力学性能有所提升

关键词超声波棉织物镀银电磁屏蔽服用性能

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５９－０３

InfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabricYANGChen

(TextileOfficeJiangxiInstituteofFashionTechnologyNanchang３３０２０１China)

AbstractCottonfabricwaspretreatedwithultrasoundwavetopreparesilverＧplatedcottonfabricandthepropertiesweretestedBesidestheinfluenceofultrasonicpretreatmentonsilverＧplatedcottonfabricwasinvestigatedTheresearchshowsthatsilverionadsorptionpropertiesandelectromagneticshieldingpropertiesofcottonfabricsareincreasewiththeriseofultrasonicpretreatmenttimewhilethewearabilitydeclineswiththeriseofultrasonicpretreatmenttimeMeanwhilethemechanicalpropertiesofcottonfabricsareimprovedbytheprocessingofsilverplatingcomparedwithcottonfabricsonlypretreatedbyultrasonicunderthesameultrasonicpretreatmenttimeKeywordsultrasoundcottonfabricsilverplatingelectromagneticshieldingwearability

收稿日期２０１６－０９－３０

基金项目江西省教育厅科技计划项目(GJJ１５１２３０)江西省

文化艺术科学重点研究基地中华服饰文化研究中心资助(赣文厅字

[２０１５]１３４号)

作者简介杨　陈(１９８０－)男重庆人副教授主要从事功

能性纺织材料开发方面的研究

　　棉织物不仅具有优异的吸湿导汗柔软舒适性还具有齐全的色谱历来是高档服饰面料与家居饰

品的首选材料随着人们生活水平的提高人们对

棉织物的服用性能也提出了更高的要求其中就有

棉织物的防辐射性能这是由于科技的进步电子产

品的使用也愈加频繁长期的电磁辐射不仅导致正

常人头晕脑胀失眠身体机能紊乱对孕妇而言电磁辐射甚至能够导致胎儿畸形或流产[１Ｇ４]目前对棉织物的防电磁辐射整理多集中在多离子电磁整

理不锈钢纤维混纺电磁防护织造与金属离子涂层

整理３种方式３种方式各有利弊目前通过金属离

子涂层整理制备防辐射织物的材料主要为涤纶织

物对棉织物进行金属涂层的研究鲜有报道[５Ｇ７]本

文通过利用超声波辅助对棉织物进行镀银处理为开发抗辐射性能良好的棉织物提供一定的参考

１　试　验

１１　材料与仪器

材料棉织物(１００棉平纹经纬密度４２０times３６０根１０cm平方米质量２００gm２经纬纱线的细

度均为１８４５tex的合股纱)硝酸银(太仓市兴隆

化工贸易有限公司)氨水(杭州萧山天一化工有限

公司)蔗糖(郑州瑞恒化工产品有限公司)氯化亚

锡(温州海盛化工材料有限公司)氯化钯(日照力德

1048944９５1048944

士化工有限公司)氢氧化钾(青州市奥星化工有限

公司)盐酸(广萍化工有限责任公司)次磷酸钠(浙江增新化学有限公司)无水乙醇(东光鑫源化工有

限公司)以上所列化学试剂均为分析纯仪器FA１６０４精密电子分析天平(上海楚定分

析仪器有限责任公司)１０１B型电热鼓风干燥箱(吴江市新盛电热设备科技有限公司)ICH２５６恒温恒

湿试 验 箱 (美 墨 尔 特 (上 海)贸 易 有 限 公 司)

NETANALYZERFY８００网络分析仪(温州方圆仪

器有限公司)KQＧ６００VDY医用三频数控超声波清

洗器(昆山市超声仪器有限公司)INSTRON５５９０万能材料试验机(美国INSTRON 公司)YG４６１E数字式织物透气量仪(宁波纺织仪器厂)YG８１１D型全电脑织物悬垂仪(宁波市江东璟瑞仪器仪表有

限公司)

１２　镀银棉织物的制备

去浆棉织物于１０５ 的干燥箱中干燥至恒重

后剪成６０cmtimes６０cm 的正方形称重记作 M０取干燥后棉织物４块放入６５的超声波清洗器中

(频率４０kHz)分别超声处理２４６８h后取出再于１０５的温度下干燥至恒重称重记作M１

取超声波处理前后的棉织物依次按照如下工艺

进行处理浸没在０１５gL的氯化钯与１６gL的

氯化锡混合溶液中敏化处理２h后去离子水冲洗按照浴比１∶５投入到１００mLL的盐酸溶液中进

行解胶处理６０s去离子水冲洗按照浴比１∶５投入

到１２gL的次磷酸钠溶液与１００mLL的无水乙

醇中还原５min水洗后１０５下干燥至恒重配

制镀银溶液[８]硝酸银５１gL氨水２６mLL蔗糖８gL氢氧化钾３５gL按照浴比１∶１０将棉

织物投入到 ２５ 镀银溶液中在超声波频率为

１５kHz功率为２００W 的条件下进行镀银处理后水洗１０５下干燥至恒重称重记作M２

１３　测　试

１３１　棉织物的质量变化

用式(１)式(２)计算超声波处理后棉织物的损

失率与棉织物镀银后的质量增重率重复试验５次取５次质量变化的平均值

W１ ＝ M０－M１

M０times１００ (１)

W２ ＝ M２－M１

M１times１００ (２)

式中M０ 为超声波预处理前棉织物的质量gM１ 为

超声波预处理后棉织物的质量gM２ 为棉织物镀银

后的质量gW１ 为超声波预处理后棉织物的质量损

失率W２ 为棉织物镀银后的质量增重率

１３２　 镀银棉织物电磁屏蔽性能

使用网络分析仪在频率３０~３０００MHz范围

对镀银棉织物试样的电磁屏蔽性能进行测定利用

式(３)计算屏蔽效能的平均值SE重复５次

SE ＝２０timeslg H０

H１＝２０timeslg E０

E１＝１０timeslg P０

P１

(３)式中H０ 为未镀银棉织物磁场强度TH１ 为镀银

棉织物磁场强度TE０ 为未镀银棉织物电场强度

NCE１ 为镀银棉织物电场强度NCP０ 为未镀银

棉织物功率WP１ 为镀银棉织物功率W

１３３　镀银棉织物的服用性能

将干燥至恒重的镀银棉织物在温度为２０相对湿度为６５的环境中预调湿２４h后依据 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo使用织物

透气量仪对镀银棉织物的透气性能进行测试依据

FZT０１０４５mdash１９９６laquo织物悬重性试验方法raquo使用织

物悬垂仪对镀银棉织物的悬垂性能进行测试透气

性能与悬垂性能均测试１０次取平均值另将布样

裁剪成经纱方向长度２５０mm纬纱方向长度５０mm的布样使用万能材料试验机对镀银棉织物的断裂

强力进行测试其中拉伸预加张力２００cN拉伸速

度１００mmminCRE拉伸该试验重复测试２０次取平均值同理裁剪纬纱方向长度２５０mm经纱方

向长度５０mm的布样进行力学性能测试其他测试

参数不变

２　结果与讨论

２１　质量变化

棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银

过后的质量增重率测试结果如１表所示从表１的

测试数据可以看出棉织物的质量损失率随着超声

波预处理时间的增加而升高这是由于超声波的空

化作用使得棉纤维表面出现了不同程度的孔穴造成棉织物的质量损失而棉织物镀银处理后的质量

增重率却随着超声波预处理时间的增加而增加这是由于超声波空化作用产生的孔穴更有利于银离子

的吸附提高棉织物镀银的效果

1048944０６1048944

　染化工程 第２６卷

表１　棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银后的质量增重率测试结果

指标超声波预处理时间h

０ ２ ４ ６ ８超声波预处理棉织物的质量变化g ７２００００ ６９６８５２ ６４３４２６ ６０４３６１ ５３９５３５

棉织物镀银后的质量变化g ９２４６９６ ９２３４６８ ８７８３４１ ８４３５６７ ７７４９８８超声波预处理棉织物的质量损失率 ０ ３２２ １０６４ １６０６ ２５０６棉织物镀银处理后的质量增重率 ２８４３ ３２５２ ３６５１ ３９５８ ４３６４

２２　电磁屏蔽性能

镀银棉织物的电磁屏蔽性能测试结果如图１所

示从图１可以看出镀银棉织物的电磁屏蔽性能

随着超声波预处理时间的增加而增加也即是与镀

银质量变化呈正相关同时从图１中还可以看出

图１　超声波预处理不同时间的镀银棉织物

电磁屏蔽效果随频率变化曲线

超声波预处理８h与６h的电磁屏蔽性能非常接

近在３０~３０００MHz的电磁波屏蔽效果均值均在

４０dB以上达到了很好的电磁屏蔽效果而超声波预

处理４h与２h均与其有一定的差距同时镀银棉

织物 对 不 同 频 率 的 屏 蔽 性 能 也 不 完 全 相 同

１５００MHz左 右 的 电 磁 波 屏 蔽 效 果 最 佳而

２４００MHz左右电磁波屏蔽效果最差

２３　服用性能

镀银棉织物的服用性能测试结果如表２所示从表２可以看出棉织物的透气率随着超声波预处理

时间的增加而增加超声波预处理提高了棉织物的透

气率而镀银棉织物的透气率随着超声波预处理时间

的增加而下降且该过程与银离子的增重率呈正相

关单独超声波预处理改善了织物的悬垂性但镀

银棉织物的悬垂系数随着超声波预处理时间的增加

而不断增大说明随着吸附银离子的增加棉织物的

悬垂性变差至于镀银棉织物的力学性能无论是经

向还是纬向的断裂强力均随着超声波预处理时间的

增加而减小且这种变化趋势并未因为镀银而改变但在相同的超声波预处理时间条件下镀银后棉织物

的经向与纬向断裂强力高于相对应的仅经超声波预

处理的棉织物说明镀银处理对棉织物的力学性能有

一定程度的改善但低于超声波预处理对棉织物力学

性能的损害由此可知镀银棉织物的服用性能随着

处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银

处理对织物的力学性能有所改善

表２　镀银棉织物的服用性能测试结果

超声波

预处理

时间h

透气率(mm1048944s－１)

镀银前 镀银后

悬垂系数

镀银前 镀银后

断裂强力N经

镀银前 镀银后

纬

镀银前 镀银后

０ ２８３５ ２６１２ ４８４３ ４９６４ ９７２６５ ９８３５４ ４２３３２ ４３８４５２ ３０４１ ２５４２ ４７７６ ４７９７ ９５４３１ ９６４５３ ４０１７６ ４１３５６４ ３４３２ ２３６３ ４５２６ ５３２２ ９２１４３ ９３７４７ ３７４６２ ３９２８７

３　结　论

通过超声波辅助制备镀银棉织物并对其性能

进行分析表明随着超声波预处理时间的增加棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能均有一

定程度的改善在超声波预处理６~８h的时间段

内镀银棉织物获得很好的电磁屏蔽性能而镀银

棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银处理对织物的力学性

能有所改善(下转第６５页)

1048944１６1048944

　第５期 杨　陈超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１４

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究

程田田徐英莲

(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室杭州　３１００１８)

　　摘　要天然彩棉具有天然颜色可以简化后整理工艺实现绿色生产为探究绿棉色素在后整理工艺中

颜色的稳定性从分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉混纺纱编织成平纹织物并参考常规的

精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性的影响结果表

明绿棉白棉混纺织物经过精练碱缩工艺处理其颜色有加深并向蓝绿色改变的趋势且碱液质量浓度越大

对织物颜色的影响更大

关键词绿棉精练碱缩Lab值颜色稳定性

中图分类号TS１４３２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６２－０４

StudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabricsCHENGTiantianXUYinglian

(KeyLaboratoryforAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology

MinistryofEducationZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractNaturalcoloredcottonisprovidedwithnaturalcolorandthefinishingprocesscanbesimplifiedtorealizegreenproductionInordertoprobeintothecolorstabilityofgreencottoninthepostＧfinishingprocessthispaperstartsfromtheanalysisofthemicrostructureofgreencottonandwhitecottonandusestheblendedyarnsofgreencottonandwhitecottontoweaveintoplainweavefabricsByreferencingtotheconditionsofconventionalscouringandalkalishrinkageprocesstheinfluenceoflyeconcentrationandtemperatureoncolorstabilityofgreencottonwhitecottonblendedfabricswasdiscussedTheresultsofthestudyshowthatthecolorofgreencottonwhitecottonblendedfabricsgetsdarkerandtendstoblueandgreenafterscouringandalkalishrinkageprocessthebiggerofthelyeconcentrationthegreateroftheimpactonthecolorofthefabricsKeywordsgreencottonscouringalkalishrinkagevalueofLabcolorstability

收稿日期２０１７－０１－２０

作者简介程田田(１９９３－)女河南驻马店人硕士研究生

主要从事现代纺织技术及新产品方面的研究

通信作者徐英莲EＧmailXYL６０００１２６com

　　天然彩棉具有天然颜色其产品的生产过程中无

需染色符合开发生态纺织品的趋势但是天然彩棉

色系单调纤维的成熟度较差[１]为丰富产品颜色提高产品质量常常采用彩棉与白棉混纺的方式

彩棉纤维的主要成分包括纤维素和果胶物质脂肪灰分和蜡状物质等杂质[２]这些杂质影响纤维

的服用性能在生产过程中需要经过精练碱缩等工

艺过程为了探究绿棉色素遇碱和高温的变化本文从

分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉

混纺的方式纺制５８３tex的混纺纱编织成织物并参考常规的精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液

质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定

性的影响

１　实　验

１１　绿棉与白棉结构形态观测

白棉绿棉纤维经四氧化锇染色固定切片采用

1048944２６1048944

JEMＧ１２００EX透射电镜放大后观察获得白棉和绿

棉纤维的横截面视图

１２　绿棉白棉混纺纱线与织物制备

１２１　纱线纺制

选用山东寿光生产的绿棉和白棉纤维为原料设计绿棉白棉质量比５０５０在小样纺纱机上纺制

环锭纱线纱线的线密度５８３tex捻度６４捻

１０cm

１２２　织物小样织造

使用１０针英寸的电脑横机采用２根纱并线

方式进线选用合适的密度编织纬编平纹组织织物

若干用于后整理实验下机平衡后测试织物横密

为１２列５cm纵密为１６行５cm

１３　织物颜色测试

采用SFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织

物的颜色变化SFＧ６００测色光谱仪直接测试织物

的Lab变化值[３]通过计算可以得到衡量颜色变化

的色差值DEDL表示颜色明度的变化实验测试

结果中DL 值为正说明试样颜色比标样浅相反

DL值为负颜色比标样深DaDb描述色向的变

化趋势实验测试结果中Da为正值表示织物红色

调加深Da为负值表示绿色调增加实验测试结

果中Db为正值表示黄色调加深Db为负值表示

蓝色调增加色差值DE 用于衡量颜色的总变化

DE 在０~０５表示两种织物颜色变化不大[４]选用生坯织物作为标准样处理过的织物作为

测试样通过织物的DLDaDbDE 值来研究精练

和碱缩工艺对绿棉白棉混纺织物的颜色稳定性的

影响每一种实验方案制作测试３块试样取平均

值作为分析依据

１４　精练与碱缩实验

１４１　精练实验

织物精练的目的是去除棉纤维中的天然杂质采用氢氧化钠为主练剂表面活性剂硅酸钠为助练

剂改变精练碱液质量浓度和精练温度按下列工艺

条件对织物进行单因子实验共１５组

a)工艺处方

氢氧化钠５１０１５２０２５gL硅酸钠１耐碱渗透剂１

b)工艺条件

浴比１∶３０精练温度７０８０９０ 精练时

间１h

c)工艺过程

织物质量称量rarr计算氢氧化钠硅酸钠和耐碱

渗透剂的用量配置相应的煮练液rarr水浴锅加热至

４０放入织物rarr继续加热至相应温度保温煮练

１hrarr取出织物热冷水交替洗３次rarr烘箱烘干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织物的颜色变化

１４２　碱缩实验

碱缩是棉织物在松弛状态下用浓氢氧化钠溶

液处理使织物紧密碱缩通常在常温(２０)下进

行在配置碱液过程中氢氧化钠吸水放热碱液温

度为５０本文做了２０５０条件下的碱缩实验

a)工艺条件

氢氧化钠２００gL碱缩温度２０５０ 浸渍

时间１０min

b)工艺过程

将生坯织物放入２００gL氢氧化钠溶液中浸渍

１０minrarr热冷水洗涤３次去除氢氧化钠rarr烘箱烘

干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定

彩棉白棉混纺织物的颜色变化

２　结果与讨论

２１　绿棉与白棉结构形态比较

图１为实验用白棉绿棉纤维的横截面视图绿棉和白棉的横截面均呈腰圆形白棉中腔小而圆绿棉中腔呈干瘪状可推知白棉成熟度较高纤维品

质更好绿棉纤维品质较差[５]因此采用白棉绿棉

混纺的方式白棉几乎不含色素绿棉含有大量的色

素色素分布不均匀主要分布在靠近中腔的次生细

胞壁内[６]

图１　棉纤维横截面视图

２２　精练对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　通过改变精练碱液质量浓度温度进行单因子

1048944３６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

实验以生坯织物作为标准样得到１５组测试结果见表１所示

精练过程用J表示下标表示精练实验碱液质

量浓度上标表示精练实验温度如精练碱液质量

浓度５gL温度７０处理的测试样品表示为J７０５

表１　精练前后试样的Lab值

测试样 J７０５ J７０

１０ J７０１５ J７０

２０ J７０２５ J８０

５ J８０１０ J８０

１５ J８０２０ J８０

２５ J９０５ J９０

１０ J９０１５ J９０

２０ J９０２５

DL －０２６－０２８－０４２－０６３ －１１ －０７２－０７５－０７８ －１２ －１４６ －０９８－１１３－１３２－１３５－１５９Da －０５８－０６７－０７４－０８７ －０９１－１３１－１４４－１５１ －１５６－１６５ －１３６－１４７－１５８－１６２－１８４Db －０６７－０８ －０９１－１０９ －１１１－０７ －０９ －０９８ －１０９－１５９ －０９１－１１７－１４９－１６２－１６５DE １１ １２３ １２９ １５４ ２０３ １８６ ２１ ２２３ ２３ ２３５ １９８ ２１６ ２２６ ２６３ ２６７

　　为分析精练中碱液质量浓度温度对试样颜色

的影响得到图２mdash图５

图２　精练碱液质量浓度对DL值的影响

图２表明绿棉白棉混纺织物经过精练处理其DL值均为负值即经过精练试样颜色加深随着碱液浓度的增加DL 值明显下降随着温度的增

加DL值呈下降趋势经过精练工艺织物DL 值

的下降范围在－０２６~－１５９绿棉白棉混纺织物经过精练处理除去棉纤维

中的果胶脂类糖类等杂质织物的明度有增加的

趋势

图３　精练碱液质量浓度对Da值的影响

图４　精练碱液质量浓度对Db值的影响

由图３和图４可知绿棉白棉混纺织物经过精

练处理其DaDb值均为负值即经过精练试样颜

色向绿色调蓝色调加深随着碱液质量浓度的增加

DaDb值下降随着温度的增加DaDb值呈下降趋

势经过精练工艺织物Da值的下降范围在－０５８~－１８４Db值的下降范围在－０６７~－１６５

棉纤维颜色不纯经过精练后一些色素因色牢

度低被减弱使得织物颜色更蓝更绿

图５　精练碱液质量浓度对DE值的影响

根据图５可知绿棉白棉混纺织物经过精练处

理其DE 值均大于０５即经过精练试样有色差

变化随着碱液浓度的增加DE 值变大随着温度

的增加DE 值呈上升趋势经过精练工艺织物DE值的变化范围在１１~２６７

总之精练碱质量液浓度的增加温度的上升均

1048944４６1048944

　染化工程 第２６卷

使绿棉白棉混纺织物的颜色变深且向蓝绿色变化

２３　碱缩对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　调整碱缩温度生坯织物直接进行碱缩处理以生坯织物作为标准样得到２组测试结果见表２

５０碱液进行碱缩处理的样品表示为S５０２０碱

液进行碱缩处理的样品表示为S２０

表２　碱缩对织物颜色影响

品种 DL Da Db DES５０ －５８２ －１０７ －１１９ ６１３S２０ －４７８ －０８８ －１１９ ５０４

经过碱缩处理织物颜色变深颜色鲜艳度变

高其颜色向蓝绿色调变化碱缩最小色差值为５０４而精练的最大色差值

为２６７所以碱缩处理使绿棉白棉混纺织物变化

更大说明浓碱的处理比温度对绿棉白棉混纺织

物颜色稳定性影响更大这是因为通过碱缩成熟的棉纤维在浓碱的作

用下横向上发生剧烈的溶胀反应由腰圆形变成柱

形同时浓碱会使纤维内的胞腔和纤维内的天然捻

度消失棉织物的色泽鲜艳度也会发生改变结合绿棉结构分析绿棉色素中含有大量羰基

羧基和酚羟基等吸电子基团和羟基甲氧基等供电子

基团[７]碱性基团为供电子基团在碱性浴中绿棉

色素中吸电子基团与碱性基团(供电子基团)结合使绿棉颜色向蓝绿色变化结果表明绿棉颜色变化趋

势大小与碱性基团浓度有一定关系随着碱液质量浓

度的增加绿棉颜色向蓝绿色变化趋势增大

３　结　论

a)根据单因子变量精练工艺实验结果精练碱

液质量浓度的增加温度的上升均使绿棉白棉混纺

织物颜色变深且向偏蓝偏绿变化DE 值变化幅度

在１１~２６７变化幅度较小

b)碱缩工艺后绿棉白棉混纺织物的颜色加深

且向蓝绿色改变其色差值DE 为５０４６１３

c)相同的绿棉白棉混纺织物精练处理后色差

最大值为 ２６７碱缩处 理 后 最 小 色 差 值 DE 为

５０４碱缩工艺后的色差值远大于精练工艺后的色

差值说明浓碱对绿棉织物颜色的稳定性影响更大

参考文献

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装学院２００８

10508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882(上接第６１页)

参考文献

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防电磁波性能[J]材料工程２００７(５)３１－３５

1048944５６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１５

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵

(广东省东莞市质量监督检测中心广东东莞　５２３８０８)

　　摘　要为了验证甲酸氯化锌溶液储存一定时间后试剂的有效性用不同时间配制的甲酸氯化锌溶液

对４种质控样进行重复测试验证在不同时间相同试验条件下质控样的稳定性然后用同次制备储存使用

的甲酸氯化锌溶液每间隔一定时间对４种质控样进行重复测试分析甲酸氯化锌溶液储存时间对纤维定量

结果准确性的影响程度结果表明甲酸氯化锌溶液在２０条件下储存３０d内不同时间的测试结果差异

很小试验结果用t检验分析后无显著差异３０d储存时间对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数据

完全符合标准要求

关键词甲酸氯化锌储存时间纤维成分准确性

中图分类号TS１０７６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６６－０４

EffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitativeAccuracyofFiber

FANGFangDAIYingyiZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenterDongguan５２３８０８China)

AbstractInordertoverifythereagenteffectafterthestorageofformicacidzincchloridesolutionforcertainperiodfourkindsofqualitycontrolsamplesweretestedwiththeformicacidzincchloridesolutionwhichwerepreparedatdifferenttimetoverifythestabilityofthequalitycontrolsamplesunderdifferenttimeandsametestconditionsThenthefoursamplesweretestedbyformicacidzincchloridesolutionwithdifferentstoragetimetodeterminetheeffectofthestoragetimeonthequantitativeaccuracyofthefiberTheresultsshowthatthereisnoobviousdifferenceinthetestresultsofformicacidzincchloridesolutionstoredfor３０dunder２０TtestresultshowsthereisnoobviousdifferenceThe３０dstoragetimehasnosignificanteffectonthequantitativetestaccuracyofthefibercontentThetestdatacompletelymeetthestandardrequirementsKeywordsformicacidzincchloridestoragetimefibercompositionaccuracy

收稿日期２０１７－０６－２１

基金项目广东省质监局科技项目(２０１６CZ０３)

作者简介方　方(１９８０－)男陕西洛南人工程师主要从

事纺织品检测及新检测技术方面的研究

　　化学试剂在纺织纤维成分的定性和定量过程中

有着非常重要的作用试剂不同储存时间和储存方

法也存在差异一般纤维成分定量所用试剂按配制

方式可分为现配现用和可储存使用两种现配现用

的试剂储存易分解变质对检测时效性要求较高对于对储存时间无明确要求的试剂一次配制可分

多次使用有利于检验人员批量操作节约人力成

本检测效率相对较高但是对于储存期限无明确

说明的试剂可能存在因储存时间超出有效期而失

效进而影响检测结果的可能如甲酸氯化锌溶液甲酸氯化锌溶液在纤维成分检测中常用于棉和再

生纤维素纤维麻和再生纤维素纤维羊毛和蚕丝混

纺产品的定量分析试剂用量相对较大但是在相应

方法标准[１Ｇ３]中对甲酸氯化锌溶液的储存时间无明

确说明现配现用除试剂配制工作量大外还易导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解一次配制多次使用因储

1048944６６1048944

存时间无明确说明若储存不当容易导致试验误差行业中对甲酸氯化锌溶液储存时间方面研究较少多集中在该试剂的定量溶解方法的研究上[４Ｇ１０]本

文主要针对甲酸氯化锌溶液的储存时间进行研究用４种质控样对储存不同时间的甲酸氯化锌溶液

试剂进行重复测试验证甲酸氯化锌溶液储存时间

对纤维定量结果准确性的影响探讨甲酸氯化锌溶

液的合理储存时间提高检测效率和准确性

１　试　验

１１　试验设备

CUＧ６纤维细度分析仪(北京和众视野科技有

限公司)UF１１０ 型烘箱 (德国 Memmert公司)

SPHＧ１１０times１２往复式恒温振荡水浴摇床(上海世平

实验设备有限公司)TBＧ２１４型电子天平(德国赛多

利斯精度为０１mg)GMＧ１０A隔膜真空泵(天津

市津腾试验设备有限公司)玻璃砂芯坩埚(容量

３０mL微孔直径９０~１５０μm)干燥器(装有变色

硅胶)具塞三角烧瓶(容量２５０mL)

１２　试验原理

在溶解温度为(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)

min的试验条件下用甲酸氯化锌溶液将其中一组

分从已知干燥质量的混合物中溶解去除收集残留

物清洗烘干和称重用修正后的质量计算其占混

合物干燥质量的质量分数再由差值得出混合物中

各组分的质量分数

１３　试样样品

准备４块质控样品分别标记为１２３和４其中１为１９６tex棉莫代尔５０５０白色

针织平纹布２为２９５tex亚麻粘纤５５４５浅灰

色针织平纹布３为１８４tex羊毛桑蚕丝８５１５浅蓝针织平纹布４为１９８tex棉粘纤１０９０粉

色针织平纹布

１４　试验试剂

甲酸氯化锌溶液２０g无水氯化锌(质量分数

＞９８)和６８g无水甲酸加水至１００g本试验中一次配制１０L甲酸氯化锌溶液储存于棕色瓶内密闭存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中

稀氨水溶液取氨水２０mL(密度为０８８０gmL)用水稀释至１L

１５　试验方法

选用溶解温度(７０plusmn２)溶解时间(２０plusmn１)min

的试验条件试样和试剂按照１g∶１００mL的比例进

行配比试验将配制好的试剂从当天开始试验第一

天相当于现配试剂以后每隔若干天分别取４种试样

进行一次平行试验借助显微镜观察不溶解纤维形

态判定是否完全溶解每次每种试样结果取平均值保留１位小数根据试验结果分析甲酸氯化锌随着

时间变化对检验结果的影响程度推算甲酸氯化锌

合理储存期限

１６　计算公式

P１ ＝m１dm０

times１００ (１)

P２ ＝１００－P１ (２)式中P１mdash 不溶解纤维的净干含量百分率P２mdash溶解纤维净干含量百分率P２mdash 溶解纤维净干

含量百分率m０mdash 溶解处理前试样干质量g

m１mdash 剩余的不溶纤维干质量gdmdash 不溶纤维在试

剂处理时的质量修正系数其中棉１０３亚麻１０７羊毛１００

２　结果与讨论

２１　质控样稳定性测试

为了验证质控样在特定实验室测试条件下的稳

定性选用现配甲酸氯化锌溶液在(７０plusmn２)溶解

时间为(２０plusmn１)min的条件下分别进行测试各质控

样每天进行１次平行样测试共测试１０次按照式

(１)和式(２)计算结果取平均值计算１０次试验的平

均值X测试结果见表１

表１　不同时间用现配试剂测试质控样的结果

次数质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

第１次 ４９６ ５５６ ８４３ １０４第２次 ４９８ ５４８ ８５６ １０１第３次 ５０４ ５４９ ８５２ ９７第４次 ４９９ ５４６ ８５４ １０５第５次 ５００ ５５４ ８５４ ９９第６次 ５０６ ５５３ ８４８ １００第７次 ５０４ ５５１ ８５１ ９７第８次 ４９５ ５４７ ８４６ ９８第９次 ５０６ ５５０ ８５３ ９７第１０次 ４９５ ５４９ ８４７ １０３平均值X ５００ ５５０ ８５０ １００

从表１可以看出在选定试验条件下经过多次

重复测量１质控样的棉含量范围在４９５~

1048944７６1048944

　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

５０６最大差值为１１２质控样的亚麻含量

范围在５４６~５５６最大差值为１０３质

控样的棉含量范围在８４３~８５６最大差值为

１３４质控样的棉含量范围在９７~１０５最大差值为０８从试验数据可以看出甲酸氯

化锌溶液现配现用定量４个质控样试验数据稳定符合质控样稳定性的要求

１７　准确性测试

纤维成分实验室一次配制储存使用的化学试剂

一般保存１个月比较合适超过１个月有效期建议及

时调整试剂配置量本试验一次配置１０L甲酸氯化

锌溶液因氯化锌在常温的甲酸中较难溶解建议将

试剂置于水浴锅中加热不停搅拌加速溶解同时防

止试剂挥发影响溶液浓度将配制好的试剂储存于

棕色容量瓶中存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中按照试验方法中试验条件对４种质控样分别进行首

次平行样测试以后每隔几天按照相同试验条件进行

重复测试按照式(１)和式(２)计算结果若平行样间

测试值差值超过１０则用号标注否则取平行试

验结果的平均值并将测试结果进行分析分别计算

４种质控样的平均值X和标准偏差s(x)并对检测结

果采用t分布进行检验判定测试值与期望值的差异

情况测试结果见表２

表２　不同储存时间的甲酸氯化锌对

１~４质控样的测试结果

时间d质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

１ ５０４ ５４６ ８５５ １０２３ ４９９ ５４３ ８４８ ９８５ ５０６ ５４８ ８５２ １０４７ ５０１ ５５１ ８５０ １０４１０ ５０６ ５４７ ８５３ １００１３ ５０７ ５４７ ８４６ １０６１５ ４９８ ５５５ ８４９ ９７１８ ５０２ ５５１ ８５０ ９８２０ ５０３ ５５３ ８５３ ９７２３ ４９６ ５５０ ８５２ １０３２５ ５０４ ５４６ ８４９ １０１２７ ５００ ５５３ ８４８ ９７３０ ４９８ ５４４ ８５４ １０６

平均值X ５０２ ５４９ ８５１ １０１标准偏差s(x) ０３５ ０３７ ０２７ ０３３

从表２中试验数据可以看出不同储存时间测

试的结果存在小幅波动但都在方法标准允差范围

内其中１质控样棉纤维测试含量范围为４９６~５０７之间最大相差１１２质控样亚麻测

试含量范围为 ５４３ ~５５５ 之间最 大 相 差

１２３质控样羊毛测试含量范围为８４６~８５５之间最大相差０９４质控样棉纤维测试

含量范围为９７~１０６之间最大相差０９为了判定测试值与真实值的差异情况对试验

数据采用t分布进行检验查t分布表可知t０００１(１２)＝４３１８计算得

t１棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|５０２－５００|

０３５ １３

＝２０６０＜t０００１(１２)＝４３１８

t２亚麻 ＝|X－X０|s(x) n＝|５４９－５５０|

０３７ １３

＝０９７４＜t０００１(１２)＝４３１８

t３羊毛 ＝|X－X０|s(x) n＝|８５１－８５０|

０２７ １３

＝１３３５＜t０００１(１２)＝４３１８

t４棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|１０１－１００|

０３３ １３

＝１０８＜t０００１(１２)＝４３１８根据t分布可判定４个质控样的测试值与真实

值之间无显著差异即甲酸氯化锌溶液储存３０d内对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数

据完全符合标准要求

３　结　论

a)按规定方法配制的甲酸氯化锌溶液阴凉

储存在(２０plusmn２)恒温避光环境３０d内在(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)min的条件下定量测试

棉莫代尔亚麻粘纤羊毛桑蚕丝棉粘纤４种

混纺织物测试值与真实值之间无显著差异即两种

试剂配制方式对检测结果无明显影响

b)甲酸氯化锌溶液的配制和储存注意规范操

作一次配制多次使用可防止因多次配制试剂导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解提高试剂配制精确度

c)甲酸氯化锌溶液储存时间超过３０d后或用

其他方法储存是否继续有效有待进一步研究

参考文献

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化学分析　第６部分粘胶纤维某些铜氨纤维莫代尔

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　染化工程 第２６卷

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10509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904

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　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１６

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀１２胡克勤２王　静２胡金莲３吕　晶３

(１浙江工业职业技术学院鉴湖分院浙江绍兴　３１２０００２浙江省现代纺织工业研究院

浙江绍兴　３１２０８１３香港理工大学纺织及服装学系中国香港　９９９０７７)

　　摘　要为研究压烫工艺对聚氨酯形状记忆纤维(SMF)棉机织物的折痕保持性能采用不同的压烫温

度和压烫时间制备了２５个试样并进行折痕保持性(CR值)的测试结果表明在压烫时间不变的情况下随着压烫温度的提高织物的CR值呈上升态势只有当外界作用温度高于形状记忆纤维定型温度一定幅度时

织物的CR值才达到最高值(５级)最佳压烫工艺为温度１９０时间５０s对６个CR值达到５级的试样进

行形变固定率形状回复率缩水率和平整度的测试结果显示经过压烫定型整理后的SMF棉机织物具有较

高的形变固定率和形状回复率以及优于纯棉织物的布面平整度和尺寸稳定性

关键词聚氨酯形状记忆纤维棉机织物折痕保持性

中图分类号TS１９５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７０－０５

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabric

JINGuanxiu１２HUKeqin２WANGJing２HUJinlian３LU10489441048944

Jing３

(１JianhuBranchZhejiangIndustryPolytechnicCollegeShaoxing３１２０００China２ZhejiangInstituteofModernTextileIndustryShaoxing３１２０８１China３InstituteofTextilesandClothing

TheHongKongPolytechnicUniversityHongKong９９９０７７China)

AbstractTostudytheinfluenceofhotpressingprocessoncreaseretentionofSMFcottonwovenfabrictwentyＧfivesampleswereproducedunderdifferenthotpressingtemperatureandhotpressingtimeThevaluesofcreaseretention(CR)ofthesesamplesweretestedTheresultsshowthatwhenthehotpressingtimekeepsunchangedtheCRvalueincreaseswiththeincreaseofhotpressingtemperatureOnly whentheexternaltemperatureishigherthantheshapesettingtemperatureofshapememoryfiberandthedifferencereachescertainextenttheCRvalueofthefabricreachesthehighest(Class５)Theoptimizedhotpressingtemperatureis１９０ andtheoptimizedhotpressingtimeis５０secondsThedeformationfixityratioshaperecoveryratio

shrinkageandsmoothnessofthefabricswhoseCRvaluesreachedClass５weretestedTheresultsshowthatboththedeformationfixityratioandtheshaperecoveryratioofhotＧpressedSMFcottonfabricarequitehighInadditionthesmoothnessanddimensionalstabilityofhotＧpressedSMF

cottonfabricarebetterthanthoseofpurecottonfabricKeywordspolyurethaneshapememoryfibercottonwovenfabriccreaseretention

收稿日期２０１７－０５－１４

作者简介金关秀(１９６２－)男浙江萧山人教授博士主要

从事纺织染整技术方面的研究

　　形状记忆聚合物(SMP)属于智能材料具有受

到外部刺激(热化学机械光磁或电等)时改变形

状的能力[１]形状记忆聚氨酯(PUs)是一种温敏形

状记忆材料可通过湿法纺或熔融纺工艺纺制聚氨

酯形状记忆纤维(SMF)[２]含SMF纺织品具有各

种形状记忆功能[３Ｇ４]纺织面料的服用性能包括织物的基本性能和舒

适性能广义的织物舒适性能包括心理感觉即美学

功能作为一种造型艺术服饰美总是以一定的几

何形状来表现的[５Ｇ６]如用于正式场合穿着的西裤

1048944０７1048944

为体现出挺括的质感而对裤线(裤腿前片正中从上

到下熨成的褶子)的要求非常高[７]然而用常规面料

裁制成的西裤经过洗涤后其裤线保持性差一般须

重新熨烫不但费时费力其美观性也不尽人意具

有良好折痕保持性的织物非常适合于制作需要裤

线褶皱层叠等造型的服饰产品因此研究SMF棉机织物折痕的保持性对提升服饰的美观度和服用

性能具有现实意义事实上含SMF的织物可以根

据需要进行压烫成型整理包括折皱压烫成型或平

整压 烫 成 型可 达 到 永 久 保 型 效 果[８]本 文 对

SMF棉机织物进行压烫成型整理探讨压烫工艺

对折痕保持性能的影响

１　机理分析

作为温 敏 形 状 记 忆 材 料形 状 记 忆 聚 氨 酯

(PUs)的记忆性能与两个关键温度密切相关即形

状恢复温度TR 和定型温度TS[９]图１所示为形状记

忆聚氨酯的记忆原理

图１　 形状记忆聚氨酯记忆原理

形状记忆聚氨酯由固定相和可逆相两个部分组

成前者能够记忆材料的初始形状而后者随温度变

化能可逆地固化和软化SMF在第一次成型时(外界作用温度须高于TS)将外界赋予的初始形状记

忆下来但纤维仍可发生形变并在较低的温度下将

此形变加以固定(二次成型)当将上述已形变纤维

的温度升高至超过TR 时材料能恢复至一次成型时

的形状但如果在作用温度高于TS 的条件下对其

施加外力使其发生形变则材料的初始形状就发生

了变化如果此后作用于材料的温度不超过TS其初始形状就不会再改变这就是形状记忆织物能够

永久保持折痕的机理

２　试验方法

２１　材料与设备

SMF棉机织物２７８tex(CJ＋５６texSMF)包

芯纱２７８tex(CJ＋５６texSMF)包芯纱２８５根

１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cmSMF含量１７SMF的定型温度１８５形状恢复温度

６５为减少包芯纱外包棉纤维之问的抱合因形

状记忆纤维芯丝的存在而受影响的程度本研究中

包芯纱捻系数的设计较相同规格纯棉纱偏高１５左右即捻度为７４捻１０cm经测试包芯纱断裂强

力为１２８cNtex断裂强力变异系数为７５能够满足织染工序生产的要求

纯棉机织物(对照样)CJ２７８texCJ２７８tex

２８５根１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cm设备WascatorFOM７１ CLS 洗 衣 机 (瑞 典

Electrolux公司)Y７４３N 翻滚式烘干机(温州际高

检测仪器有限公司)YPＧR１８０Ｇ１６００型滚筒热压机

(有利机械工业(无锡)有限公司)YG０２６PC型电子

织物强力测试仪(宁波纺织仪器厂)Instron５５６６万

能材料试验机(美国Instron公司)

２２　织物压烫定型

聚氨酯形状记忆材料的形状恢复温度TR 和定

型温度TS 都是由合成配方所确定的其中定型温

度TS 在１８０以上然而在较高温度区间对材料

进行处理时应注意控制处理的时间否则有可能对

聚氨酯材料造成损伤实际操作中应通过相关实验

来确定最终的处理工艺方案本研究的压烫定型实验是在 YPＧR１８０Ｇ１６００型滚

筒热压机上进行的实验中通过改变温度和时间这２个参数共制备２５个试样实验方案如表１所示

表１　试样制备实验方案

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s１ １７５ ４０ １４ １９０ ５０

２ １８０ ４０ １５ １９５ ５０

３ １８５ ４０ １６ １７５ ５５

４ １９０ ４０ １７ １８０ ５５

５ １９５ ４０ １８ １８５ ５５

６ １７５ ４５ １９ １９０ ５５

７ １８０ ４５ ２０ １９５ ５５

８ １８５ ４５ ２１ １７５ ６０

９ １９０ ４５ ２２ １８０ ６０

１０ １９５ ４５ ２３ １８５ ６０

１１ １７５ ５０ ２４ １９０ ６０

１２ １８０ ５０ ２５ １９５ ６０

１３ １８５ ５０ mdash mdash mdash

1048944１７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

２３　性能测试

２３１　折痕保持性能

按照ISO７７６９mdash２００９laquo纺织品 经清洗后织物褶

裥外观评价试验方法raquo进行测定这一方法可用于

评价经反复家庭洗涤后织物折痕的保持性能图

２为该方法的评价示意图将水洗烘干后织物的折

痕保持状态与标准样品折痕对比即可评价出织物

折痕的耐水洗性和形状记忆特征标准样品折痕分

５个等级将最接近试样外观的标准样照的级数作

为评价结果如试样折痕外观介于整数标准样照之

间则确定为中间级(半级)

２３２　形变固定率和形状回复率

形变固定率和形状回复率是除了折痕保持性能

之外表征形状记忆性能的两个主要技术参数形变固定率是表征织物固定瞬时形变能力的指

标将织物在一定温度下实施形变释负后织物发

生部分回缩这部分形变系普通形变未回缩的形变

则为固定形变计算如式(１)[９]

形变固定率＝一定温度下固定的形变

总形变 times１００

(１)形状回复率是描述织物在经历一系列的热机械

变形后恢复其原来形状的能力的指标计算如式

(２)[９]

形状回复率＝恢复形变总形变 times１００ (２)

图２　折痕保持性评价示意

　　在Instron５５６６试验机上采用热循环拉伸法对织

物进行形变固定率和形状回复率的测试具体步骤如

下将试样紧固在夹持器内预加张力为０１N升温

至７０开启拉伸使试样伸长１５然后将其冷却

至室温(２１)夹头回复至起始位置得到拉伸Ｇ回复

曲线和数据重复上述测试循环３次根据式(１)和式(２)分别计算形变固定率和形状回复率每个试样

测试５次求取平均值通常认为织物的形变固定率和形状回复率的

数值均超过８０时具有优良的形状记忆性能２３３　缩水率

按照ISO５０７７mdash２００７laquo纺织品 洗涤和干燥后尺

寸变化的测定raquo进行测定２３４　平整度

按照ISO７７６８mdash２００９laquo纺织品 评定织物经洗涤

后外观平整度的试验方法raquo进行测定

３　结果与讨论

由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉

机织物能够保留纯棉织物吸湿好静电少不易起毛

起球穿 着 舒 适 等 优 点以 下 讨 论 压 烫 工 艺 对

SMF棉机织物形状记忆性能以及其它相关性能的

影响

３１　压烫定型工艺对折痕保持性的影响

表２所示为经受压烫定型整理的SMF棉机织

物经水洗烘干后其折痕保持性测试结果由表１和表２可见在压烫时间不变的情况下

随着压烫温度的提高SMF棉机织物的折痕保持

性能(CR 值)呈上升态势但无论对于哪一个压烫

时间织 物 的 CR 值 均 未 在 压 烫 温 度 等 于 TS

(１８５)时达到最高值(５级)而是升至１９０ 才

达到的此外在压烫温度低于TS 尚有一定幅度时

1048944２７1048944

　染化工程 第２６卷

(１８０)织物的CR 值已有不同程度的上升其上

升幅度取决于压烫的时间压烫时间越长上升幅度

就越大分析认为聚氨酯形状记忆材料的TS 值实

际上表现为一个温度区间在压烫温度低于名义TS

尚有一定幅度时织物的折痕保持性能就趋于上升而只有当外界作用温度高于其名义 TS 一定幅度

时织物的折痕保持性能才达到理想的水平

表２　折痕保持性测试结果

试样编号折痕保持性

(CR)级试样编号

折痕保持性

(CR)级

１ １ １４ ５２ １５ １５ ５３ ３５ １６ １４ ４ １７ ２５５ ４５ １８ ４５６ １ １９ ５７ ２５ ２０ ５８ ４ ２１ １９ ４５ ２２ ２５１０ ４５ ２３ ４５１１ １ ２４ ５１２ ２５ ２５ ５１３ ４５ mdash mdash

　　由于实验结果显示只有当压烫温度ge１９０ 且压烫时间ge５０s时织物的折痕保持性才能达到

５级因此对于SMF棉机织物的压烫定型来说最佳工艺应设定为压烫温度１９０压烫时间５０s压烫温度低于１９０或压烫时间少于５０s会使得

织物的折痕保持性能达不到理想的水准但压烫温

度过高或压烫时间过长时一方面织物的力学性能

会受影响另一方面也会增加不必要的加工成本

３２　织物形变固定率与形状回复率分析

对６个折痕保持性达到５级的织物试样(１４

１５１９２０２４２５)以及对照样压烫定型

前后的形变固定率和形状回复率进行测试表３所

示为测试结果由表３可见一方面在总共４８个形变固定率和形

状回复率的指标值(不含对照样的指标值)上有４５个

数值(占总数９３７５)达到８０以上表明加入SMF后的棉织物在具有良好的折痕保持性能的同时也具

有较高的形变固定率和形状回复率相比较之下对照

样(纯棉织物)的指标值仅为３９４~６１３另一方

面实验结果显示压烫定型前后形变固定率和形状回复

率的指标值未表现出明显的下降趋势表明研究中所

选择的压烫工艺没有对聚氨酯材料造成损伤

表３　织物形变固定率与形状回复率测试结果

试样

编号

形变固定率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

形状回复率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

１４ ８４３ ８３０ ８２５ ８３１ ７８４ ８０７ ８０２ ８１６１５ ８６８ ９１９ ８４３ ８４０ ８４９ ８３２ ８３１ ８４１１９ ８３３ ８１７ ８２６ ８３５ ８０６ ７９０ ８１４ ８１２２０ ８４４ ８５３ ８５２ ８３８ ９０１ ８５５ ８６９ ８６５２４ ８０８ ８１５ ８３４ ８１１ ８５０ ８３９ ８７７ ８８２２５ ８０２ ８１６ ７９７ ８０４ ８０９ ８１５ ８２１ ８０３

对照样 ６１３ ５８６ ５９７ ６０１ ４３９ ３９４ ４５８ ４２０

３３　织物相关性能分析

同样对６个折痕保持性达到５级的织物试样

(１４１５１９２０２４２５)以及对照样进

行其它相关性能测试包括缩水率和平整度测试结

果见表４所示由表 ４ 可 见所 有 试 样 的 缩 水 率 均 未 超 过

３５其中经向缩水率的平均值为３１纬向缩

水率的平均值为２８分别小于对照样的４１和

３３分析其原因一方面包芯纱中棉纤维含量仅

为８３(其余为SMF)从而因棉纤维溶胀引起纱线

直径增粗进而使得织物缩水率增大的程度较纯棉织

物要小但另一方面包芯纱捻系数比纯棉纱要高出

１５则因棉纤维溶胀而激发纱线退捻进而使得织

物缩水率增大的程度较纯棉织物要大此外具有形

状记忆性能的SMF芯丝可产生ldquo骨架效应rdquo能在

一定程度上阻碍纱线沿长度方向的收缩(因织物中

经纬纱交织原因纱线不可能自由退捻而导致其长

度缩短)分析认为上述３种效应叠加的结果使得

1048944３７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

SMF棉机织物的缩水率小于纯棉机织物此外所

有试样的平整度均达到４级以上在较大程度上优

于普通纯棉织物(表４显示对照样的平整度仅为

２５级)分析认为其机理在于实验中在对试样折

痕部位的SMF进行折皱压烫定型的同时也对试

样其余部位的SMF进行了平整压烫定型从而使

得织物获得了良好的平整性上述结果表明通过压

烫定型整理后的SMF棉机织物在具备优异的形状

记忆性能的同时其尺寸稳定性和布面平整度均处

于较好的水准

表４　织物相关性能测试结果

试样编号缩水率

经向 纬向平整度(SA)级

１４ ３３ ３０ ４１５ ３２ ２６ ４１９ ３５ ３２ ４２０ ３１ ２９ ４２４ ２７ ２７ ４５２５ ２８ ２４ ４

对照样 ４１ ３３ ２５

４　结　论

a)通过实验探索压烫工艺对SMF棉机织物折

痕保持性能的影响规律得出最佳压烫定型工艺即温度１９０时间５０s此外实验结果表明SMF的

TS 值实际上表现为一个温度区间在压烫温度低于

TS 尚有一定幅度时织物的CR值已有不同程度的

上升压烫时间越长上升幅度越大要使织物的折

痕保持性能达到理想的水平必须使外界作用温度

高于其名义TS 一定的幅度

b)由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉机织物在保留纯棉织物固有的风格性能的同时也具有良好的形状记忆性能(除了折痕保持性能外还包括形变固定率和形状回复率)此外经压烫成型

整理后的SMF棉机织物具有优于纯棉织物的布面

平整度和尺寸稳定性

参考文献

[１]金关秀胡金莲吕晶等形状记忆包芯纱织物的生产

[J]棉纺织技术２０１７４５(１)７１－７４[２]全琼英胡金莲吕晶高紧度形状记忆纤维棉机织物

的记忆性能[J]纺织学报２０１３３４(７)５７－６１[３]刘岩胡金莲形状记忆纺织品的制备及其发展前景

[J]纺织科技进展２００５(５)７－９[４]全琼英胡金莲吕晶等纺织用形状记忆材料的应用

开发[J]纺织导报２０１２(４)９９－１０１[５]韩冷论西装的审美文化内涵[J]集宁师范学院学报

２０１２３４(１)８０－８６[６]金晨服装流行中款式细节变化的研究[D]西安西安

工程大学２０１２[７]王霞影响西裤裤线不正的另一关键因素分析[J]黑龙

江纺织２０１６(２)２５－２６[８]金关秀莫穷胡金莲等聚氨酯形状记忆纤维棉机织

物的染整[J]印染２０１２(１５)２７－２９[９]胡金莲形状记忆纺织材料[M]北京中国纺织出版

社２００６８－１２

1048944４７1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１７

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼１沈　来１时景龙２金　晶１黄行舟１董岳龙１张　云１鲍国芳１

(１绍兴市质量技术监督检测院浙江绍兴　３１２０７１２绍兴柯润纺织品有限公司浙江绍兴　３１２０３０)

　　摘　要介绍了国内外标准对室内装饰织物燃烧性能的要求采集了１００批次窗帘织物进行燃烧性能风

险监测结果显示２７０的样品符合B１ 级要求７０的样品仅符合B２ 级要求其中３１批次明示阻燃的样

品中有１９４的样品不符合明示等级(均明示为B１ 级)主要是续燃时间不达标采用比利时风险评估矩阵

评估窗帘织物的燃烧性能风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险并从标准制修订产品标识标签完成等方面提出

了应对措施与建议

关键词燃烧性能装饰织物风险监测风险评估矩阵

中图分类号TS１０１９　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７５－０５

RisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabricsYEQiong１SHENLai１SHIJinglong２JINjing１HUANGXingzhou１

DONGYuelong１ZHANGYun１BAOGuofang１

(１ShaoxingTestingInstituteofQualityandTechnicalSupervisionShaoxing３１２０７１China

２ShaoxingKerunTextileCoLtdShaoxing３１２０３０China)

AbstractRequirementsofdomesticandforeignstandardstoflammabilityofinteriordecorativefabricswereintroducedOnehundredbatchesofcurtainsanddrapeswerecollectedforflammabilitytestTheresultsshowedthat２７０ofsamplesmettherequirementsofClassB１and７０ofsamplesmettherequirementsofClassB２Among３１batchesofsamplesretardingflame１９４ofthem (declaringClassB１)didn1049011tmeettherequirementsofdeclaringClassmainlybecauseofthedissatisfactionofafterＧflametimeBelgiumriskassessmentmatrixwasadoptedtoassesstheriskgradeofflammabilityofcurtainsanddrapesasldquohighrdquowhichindicatedthatitwasrequiredtoreducerisksMeanwhilecountermeasuresandsuggestionswerepresentedtoreducerisksfromstandardformationmodificationproductidentificationandlabelKeywordsflammabilitydecorativefabricriskmonitoringriskassessmentmatrix

收稿日期２０１７－０１－１７

作者简介叶　琼(１９８３－)女浙江绍兴人工程师主要从

事纺织染化料检测方面的研究

　　室内装饰织物包括窗帘帷幕墙布等具有款

式丰富肌理鲜明质感柔和清洗方便等优点通过

精心设计可以适应各种环境场所的需要营造出豪

华温馨舒适的环境满足现代人群的审美观[１Ｇ３]随着房地产项目的大量建设室内装饰织物的

需求量直线上升但目前窗帘帷幔墙布等的监督

抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺织产品

基本安全技术规范raquo检验并不涉及燃烧性能GB

５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范(２００１年

版)raquo对室内装饰用纺织品的燃烧性能是有明确要求

的室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰随着装饰织物蔓延同时释放出大量烟雾和

有毒有害气体危害人体健康甚至产生灾难性的后

果１９９４年１２月８日克拉玛依市友谊馆举办迎

专场文艺演出活动时舞台帷幕被光柱灯烤燃火势

迅速蔓延至剧厅酿成３２５人死亡２０１４年１月１１日云南省香格里拉县独克宗古城因为经营者用电不

慎导致窗帘起火引发火灾事故过火面积约１平方

公里(近２３的古城)直接损失近亿元

1048944５７1048944

１　相关法规标准

１１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的

要求

　　美国早在１９５３年就通过了laquo易燃织物法案raquo(FFA)对儿童睡衣服装床垫地毯薄膜材料等

纺织品内部装饰物和相关材料等都提出了燃烧性

能要求由美国消费者产品安全委员会(CPSC)负责

制定和修改纺织产品易燃性相关标准CPSC 将

FFA编入了CFR第１６卷中包括服用纺织品可燃

性标准(１６CFR１６１０)乙烯基塑料膜可燃性标准

(１６CFR１６１１)儿童睡衣可燃性标准(１６CFR１６１５１６CFR１６１６)和地毯类产品表面可燃性能

标准(１６CFR１６３０１６CFR１６３１)等日本消

防法对多数商业性建筑物内的地毯和窗帘等装饰

织物规定了阻燃要求[４Ｇ５]英国等欧洲国家对装饰

织物 的 燃 烧 性 能 亦 都 有 自 己 的 要 求如 表 １所示

FZT３４０１０mdash２０１４laquo亚麻装饰织物raquo等产品标

准对燃烧性能并无明确要求GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo虽然对燃烧性能指标要求做了明确规

定但仅限于明示阻燃的织物国标 GB１７９５１mdash

２００６laquo阻燃机织物raquo对阻燃机织物的阻燃性能等级划

分及其判定作了规定但并未规定何种产品要求何

种阻燃性能目前窗帘帷幔等室内装饰用纺织品

的监督抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺

织产品基本安全技术规范raquo检测并不涉及燃烧

性能

表１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的要求

标准法规 要求

CPSC１６CFR１６１１ 平均燃烧速率le３０５cm(１２in)s

NFPA７０１mdash２０１５laquo纺织品和胶片的火焰蔓延

的燃烧试验raquo

平方米质量le７００gm２滴落物燃烧时间不得超过２s平均燃烧失重le４０平方米质量＞７００gm２单个试样续燃时间不得超过２s折叠试样烧焦长度不得超过４３５~１０５０mm(依试样种类而定)滴落碎片燃烧时间不得超过２s

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１０s

GB２０２８６mdash２００６laquo公共场所阻燃制品及

组件燃烧性能要求和标识raquo

阻燃１级氧指数ge３２０损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５s燃烧滴落物

未引起脱脂棉燃烧或阴燃烟密度等级le１５产烟毒性等级不低于ZA２ 级阻燃２级损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s燃烧滴落物未引起脱脂棉

燃烧或阴燃产烟毒性等级不低于ZA３ 级

GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s

日本消防法[５] 续燃时间３~５s以下阴燃时间５~２０s以下损毁面积３０~４０cm２ 以下

BS５８６７mdash２２００８laquo窗帘及帘用织物规范

第２部分可燃性要求raquo

A第一条标记线没有被烧断或穿孔两条垂直边缘没有都被烧断穿孔B没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘C没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘没有燃烧的滴落物若平均

续燃或阴燃时间超过２５s则认为不符合C类要求

１２　不同场所室内织物燃烧性能要求

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范

(２００１年版)raquo对不同场所的室内装饰用纺织品都有

不同的燃烧性能要求具体如表２所示不同场所特别是公共场所的室内装饰用纺织品燃烧性能至少

达到B２ 级甚至B１ 级单层多层公共场所商业

楼饭店旅馆住宅等众多场所都要求窗帘的燃烧性

能至少达到B２ 级甚至B１ 级而不少高层建筑的要

求又要高于单层多层建筑对窗帘燃烧性能都要求

达到B１ 级即使是普通住宅最低也应达到B２ 级

表２　不同场所室内装饰织物燃烧性能要求

建筑物及场所 单多层要求 高层要求

候机楼 B１ 或B２ 汽车站火车站等 B２

影院礼堂剧院音乐厅等 B１ 饭店旅馆 B２ 高级旅馆B１

歌舞厅餐馆等娱乐餐饮建筑 B１ 或B２ 幼儿园医院病房疗养院养老院 B１ B１

高级住宅 B２ B１

普通住宅 － B２

商业楼综合楼商住楼等 B１ 或B２

　　注ldquordquo表示标准未提及该类场所ldquo－rdquo表示标准对该类场所装

饰织物燃烧性能无要求

1048944６７1048944

　染化工程 第２６卷

２　窗帘面料燃烧性能检测情况

２１　采样情况

本次风险监测对象主要为在浙江省生产及销售

的窗帘织物通过生产领域和流通领域随机采样的

模式样品覆盖不同价格档次不确保明示阻燃样品

不低于３０浙江省的窗帘织物生产企业主要集

中在绍兴杭州嘉兴等地流通领域则基本集中在

绍兴柯桥轻纺市场嘉兴海宁许村市场等地实际

共采样１００批次其中明示阻燃功能的样品３１批

次具体如表３所示

表３　窗帘织物采样情况 批

地区 总批次 明示阻燃样品来源

流通领域 生产领域

价格档次(元1048944m－１)

le３０ ３０~７０ ge７０ 不详

杭州 ２４ １４ １３ １１ １４ ７ ３ ０绍兴 ５４ １２ ２５ ２９ ２５ ６ ０ ２３嘉兴 ２２ ５ １７ ５ ２２ ０ ０ ０总计 １００ ３１ ５５ ４５ ６１ １３ ３ ２３

　　注单价不详的样品均为生产企业抽样主要为企业样品出货后的尾单

２２　检测方法和评价依据

仪器设备HD８１５A 型织物阻燃性能测试仪

(南通宏大实验仪器有限公司)检测方法采用 GBT５４５５mdash２０１４laquo纺织品 燃

烧性能 垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测

定raquo条件 A 进行试验从代表性样品中取尺寸为

３００mmtimes８９mm的样布经纬向各取５块置于标

准大气压条件下调湿[６]调湿完的样品装入试样

夹进行点火试验点火时间１２s观察燃烧现象记录试样续燃和阴燃时间测量损毁长度计算平

均值评价依据以 GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修

设计防火规范raquo为评价依据确定技术指标和要求具体见表４

表４　窗帘面料燃烧性能检测方法与评价依据

检测

项目检测方法

技术要求

B１ 级 B２ 级

燃烧

性能

GBT５４５５mdash

２０１４(条件A)

损毁长度le１５０mm 损毁长度le２００mm续燃时间le５s 续燃时间le１５s阴燃时间le５s 阴燃时间le１０s

２３　检测结果

２３１　总体检测结果

１００批次样品中具有阻燃功能有３４批次其中

符合B１ 级要求的２７批占７９４仅符合B２ 级要

求的有７批次占２０６３１批次明示阻燃功能

(均明示为B１ 级)样品中有１批次不具备阻燃功能

５批次仅符合B２ 级要求不符合率为１９４主要

是续燃时间不达标６９批次未申明具有阻燃功能

的样品中有４批次具有阻燃功能占５８其中B１

级和B２ 级各２批次

２３２　单项指标分析

燃烧性能单项指标符合情况如图１所示单项

指标中最好的是阴燃时间有９７０的样品符合阻燃

要求且全部为B１ 级其次是损毁长度有４３０的

样品符合阻燃要求续燃时间有３４０的样品符合

阻燃要求聚酯织物点火后快速燃烧伴随融缩或熔融火

焰下滴含棉等天然纤维的织物不但快速燃烧蔓延还能长时间阴燃传统的窗帘织物一般为聚酯纤

维仅小部分产品采用聚酯纤维和少量棉纤维交织故９７０的样品阴燃时间符合要求绝大部分不阴

燃而损毁长度和续燃时间一般需经过阻燃处理才

能达到要求做过阻燃处理的样品在离开点火源后

能立即或稍许后停止燃烧其续燃时间和损毁长度

都要远远小于未经阻燃处理的样品

图１　燃烧性能单项指标检测情况

1048944７７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

２３３　样品来源分析

流通领域采集的５５批次样品中仅７３的样

品具有阻燃功能３批次明示具有阻燃功能的样品

都具有阻燃功能生产领域采集的４５批次样品中有６６７的样品具有阻燃功能２８批次明示具阻燃

功能的样品中有２１４不符合明示要求具体如

图２图３所示

图２　流通领域样品阻燃情况

图３　生产领域样品阻燃情况

目前流通领域特别是零售市场的窗帘织物绝大

多数为未明示阻燃产品生产企业生产的阻燃窗帘

织物多为定制或出口产品一般来说生产厂家根

据其产品的销售市场工程项目地域等因素决定是

否对其产品进行阻燃处理北京上海等大城市和

大工程及定制产品要求产品具有阻燃功能小城市

和小工程及家用产品都不要求产品经过阻燃处理出口欧美等地的窗帘织物都会进行阻燃处理因为

欧美等地对室内装饰材料有阻燃要求部分买家还

要认证验厂等

２３４　价格档次分析

单价低于３０元m 的样品中仅１４８具有阻

燃功能其中１批次占１１１的样品不符合明示燃

烧性能等级要求单价３０~７０元m 的样品全部具

有阻燃功能其中２批次为B２ 级占１５４的样品

不符合明示燃烧性能等级要求单价高于７０元m的样品燃烧性能等级全部为 B１ 级均符合明示要

求具体如表５产品价格与其阻燃性能息息相关单价越高阻

燃等级总体越好通常B２ 级产品要比不具有阻燃

功能的普通产品贵至少８~１０元m而B１ 级要比

普通产品贵至少２０元m由于价格因素再加上

部分消费者对防火规范不了解及监管难度大实际

选择还是以不具备阻燃功能的产品为主这也促成

了目前流通领域产品基本以非阻燃产品为主

表５　不同价格档次样品燃烧性能检测结果

价格分类

(元1048944m－１)采样

批次

明示阻

燃批次

具阻燃功能批

次(占比)不符合明示B１ 级

批次(占比)le３０ ６１ ９ ９(１４８) １(１１１)

３０~７０ １３ １３ １３(１０００) ２(１５４)

ge７０ ３ ３ ３(１０００) ０(０００)不详 ２３ ６ ６(２６１) ３(５００)总计 １００ ３１ ３１(３１０) ６(１９４)

　　注单价le３０元m的样品中有１批次未明示具有阻燃功能实

际检测为B２ 级单价不详的样品中有３批次样品未明示具有 B１ 级

阻燃功能实际检测２批为B１ 级１批为B２ 级

３　燃烧性能安全风险分析

燃烧性能安全风险评估主要采用比利时风险评

估矩阵[７]进行分析包含３个要素伤害的严重程

度伤害发生的可能性危害暴露的可能性３个要

素的等级与取值情况如表６所示风险值R＝E(伤害严重程度)timesW (伤害发生

可能性)timesB(危害暴露可能性)根据公式计算出风险值依据风险值的大小划

分出风险等级

表６　风险评估各要素等级与分值划分

伤害严重程度(E)危害发生的

可能性(W)危害暴露的

可能性(B)等级 分值 等级 分值 等级 分值

惨重性后果 １００ 一定发生 １０ 很经常 １０严重的灾难 ８０ 非常可能 ６ 经常 ６多人死亡 ４０ 很可能 ３ 时常 ３一人死亡 １５ 可能 １ 偶尔 ２

重伤 ７ 可推知的 ０ 很少 １切割伤等 ３ 几乎不可能 ０ 非常少 ０５

微小的伤害 １ 非常不可能 ０ 从不 ０不可能 ０

３１　伤害的严重程度

室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰会随着装饰织物蔓延引发火灾同时织物持

续燃烧释放出大量烟雾和有毒有害气体影响人身

安全危害财产安全严重时甚至酿成灾难性后果如１９９４年新疆克拉玛依大火２０１４年云南香格里

1048944８７1048944

　染化工程 第２６卷

拉县独克宗古城大火本次风险监测综合评定燃烧

性能伤害程度为ldquo多人死亡rdquoE 取４０

３２　伤害发生的可能性

窗帘织物起火引发火灾的可能性较小但确实

存在亦有不少实际案例故本次风险监测评定伤害

发生的可能性为ldquo可能rdquoE 取１

３３　危害暴露的可能性

本次风险监测的１００批次样品中具有阻燃功

能的占３４０流通领域仅７３的样品具有阻燃

功能明示阻燃的样品中有１９４的样品燃烧不符

合明示阻燃等级目前大城市大工程中所使用的

窗帘多是定制产品而普通住宅办公楼民营餐饮

旅馆等场所用的窗帘一般都是在工程通过验收后由

消费者自行在流通市场上采购普通消费者并不了

解 GB５０２２２mdash１９９５对室内装饰用织物的防火要

求且流通领域中具备阻燃功能的窗帘产品比例很

小再加上价格因素消费者实际选择时多为非阻燃

产品故认为危害暴露的可能性是比较大的依据

表３取危害暴露的可能性等级为ldquo时常rdquo即B＝３

３４　风险等级划分

风险值R＝EtimesW timesB＝４０times１times３＝１２０依据

表７风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险

表７　风险等级划分及处理措施

风险值 风险等级 处理措施

＞３２０ 非常高 停止出售

１６０~３２０ 高 立即整改

７０~１６０ 较高 需要降低风险

２０~７０ 一般 注意关注

＜２０ 较低 也许可接受

４　风险应对措施及建议

a)加强监管和标准宣贯燃烧性能安全性普

及GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规

范raquo对住宅办公楼商场餐饮宾馆等诸多场所的

室内装饰用纺织品都有燃烧性能要求而普通消费

者对此并不了解部分企业认为仅工程用装饰织物

才需阻燃功能家用产品则无此要求建议加强

GB５０２２２mdash１９９５等标准宣贯和室内装饰织物燃烧

性能安全性普及鼓励普通消费者更多地选择具阻

燃功能的产品鼓励生产企业更多的生产阻燃产品

供消费者选择以减小危害暴露的可能性同时对

办公楼餐饮宾馆等场所所使用的装饰织物加强

监管

b)建议对现行室内装饰织物产品标准和评价

规则进行制修订增加燃烧性能要求

c)完善阻燃产品标签标识目前流通领域中

有少部分产品具备阻燃功能而未明示通常具阻燃

功能的产品价格要明显高于未经阻燃处理的产品建议生产企业和销售单位对具有阻燃功能的产品在

标签标识上进行明示申明燃烧性能等级一则利于

提高产品竞争力二则便于消费者根据使用场所合

理选购

d)开发研究新型阻燃剂改进生产工艺本次

风险监测明示燃烧性能B１ 级的样品中有１９４的

样品不符合明示要求部分企业也表示B１ 级燃烧性

能要求较高成本较大现有阻燃剂和生产工艺难以

做到B１ 级建议政府鼓励企业进行新型生态高效

阻燃剂的开发研究并改进生产工艺同时对高效经济的阻燃剂和生产工艺进行大力推广提高产品质

量降低生产成本提高产品市场竞争力为消费者

选购优质低价的装饰织物提供更多选择

参考文献

[１]苏淼纺织品在现代室内空间环境中的应用初探[J]丝绸２００６(７)１５－１７

[２]张丹室内软装饰审美情感研究[J]艺术与设计理论

２００９(２)８８－９０[３]赵艺探析室内装饰织物在现代室内环境设计中的运用

[J]建材发展导向２０１１９(７)１４１－１４２[４]王悦中纺织品燃烧性能技术法规标准和测试方法

[J]中外缝制设备２００９(９)７８－８１[５]金美菊洪武勇纺织品燃烧性能技术法规与标准研究

[J]上海纺织科技２００９３７(９)４２－４４[６]中国纺织工业协会GBT６５２９mdash２００８纺织品调湿和试

验用标准大气[S]北京中国标准出版社２００８[７]刘霞罗红旗汤万金等欧盟消费品安全风险管理现

状及对我国的启示[J]标准科学２０１１(１２)６９－７４

1048944９７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１８

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全１何旭平２张承瑞１

(１山东大学机械工程学院济南　２５００６１２山东日发纺织机械有限公司山东聊城　２５２０００)

　　摘　要针对现阶段喷气织机车间生产的网络化需求和现存喷气织机监测系统缺乏统一数据接口这一

现状研究借助 MTConnect协议实现设备联网的方法建立喷气织机设备的 MTConnect模型设计了基于

MTConnect的喷气织机远程监控系统系统为喷气织机控制系统设计了 MTConnect接口实现数据的标准

输出至于远程控制指令的下发则借助自定义数据协议完成经测试该系统能够远程监测喷气织机的各

项信息同时能够通过远程控制实现对车间喷气织机的加密解密操作系统能够提高喷气织机车间网络化

水平增强设备之间的互联互通特性

关键词喷气织机MTConnect协议监控系统网络化

中图分类号TS１０４２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８０－０７

RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnectWANGQuan１HEXuping２ZHANGChengrui１

(１CollegeofMechanicalEngineeringShandongUniversityJinan２５００６１China

２ShandongRIFATextileMachineryCoLtdLiaocheng２５２０００China)

AbstractInview ofthepresentstateofnetworkedproductiondemandofairＧjetloomworkshopandthelackofuniform datainterfaceintheexistingairＧjetloom monitoringsystemthispaperstudiesthemethodofequipmentnetworkingwiththehelpofMTConnectprotocolestablishestheMTConnectmodelofairＧjetloomequipmentanddesignsaremotemonitoringsystem basedon MTConnectThe MTConnectinterfaceisdesignedforthecontrolsystemofairＧjetloomtoobtainstandardoutputdataTheremotecontrolinstructionisissuedwiththehelpofcustomizeddataprotocolAftertestingthesystemcanmonitortheinformationofairＧjetloomandrealizetheencryptiondecryptionoperationoftheairjetloombyremotecontrolInbriefthesystemcanimprovethenetworklevelofairＧjetloomworkshopandenhancetheinteroperabilityofequipmentKeywordsairＧjetloomMTConnectprotocolmonitoringsystemnetworking

收稿日期２０１７－０７－０３

基金 项 目山 东 省 科 学 技 术 厅 自 主 创 新 专 项 基 金

(２０１３CXB４０１０１)

作者简介王　全(１９８９－)安徽亳州人男硕士研究生主

要从事机械电子方面的研究

通信作者张承瑞EＧmail１３９６９０７６９１０１２６com

　　当前国产喷气织机产业发展迅速各种新型喷

气织机被先后推出对织机远程监控系统的研究已

经成为各高校企业研究机构关注的热点之一相应也取得了一定研究成果董卿霞[１]借助局域网开

发了一套CS架构的织机监测系统能够在局域网

内部完成对车间织机的监测邓玉文[２]研发了一套

基于 Web 技术的喷气织机网络管控系统借助

CAN网关监控程序与服务器进行信息交互对喷气

织机生产车间进行网络管控罗东升[３]开发了一套

织机实时织造信息管理系统采用硬件采集卡采集

织机数据选用 TCPIP协议组建信息管理系统实现远程监测北京经纬纺机针对棉纺设备开发了经

纬E系统[４Ｇ６]能够监视纺织设备的运行信息并统

计监视的信息无锡丝普兰公司为喷气织机配备有

1048944０８1048944

SPR１０００喷气织机网络监控系统[７]系统不仅能够

采集监视喷气织机的实时状态还具有部分生产管

理功能以上织机远程监测系统虽然在一定程度上

实现了对喷气织机的远程监控但各系统之间缺乏

统一的数据接口限制了不同设备系统的互联互通针对这一现状本文研究了 MTConnect协议为喷气

织机控制系统添加了标准数据输出接口并完成了基

于BS架构的喷气织机远程监控系统设计

１　喷气织机控制系统 MTConnect接口设计

图１　MTConnect应用示例

１１　MTConnect分析

MTConnect[８Ｇ１０]是美国机械制造技术协会提出

的一种基于开放式协议的数控设备互联通信协议其目的是提高设备的数据采集功能增强设备的互

操作性创造一种ldquo即插即用rdquo的应用环境虽然

MTConnect协议最初是针对数控机床提出的但是

其具有超强的设备描述能力[１１]且用户可根据需要

添加描述元素因此其适用于喷气织机监测信息的

描述图１所示为 MTConnect在实际应用中主要

包括４种模型概念设备适配器代理和客户端其中设备是所要监测的目标单位也是监测数据

源适配器是一种数据格式转化器用于将设备原始

数据 转 化 为 代 理 能 够 识 别 的 数 据 格 式代 理 是

MTConnect的核心负责采集存储设备数据并响

应客户端 HTTP请求与客户端进行数据交互客户端是监测数据的最终使用者可以是应用分析软

件或是其他处理系统本文借助 MTConnect协

议为喷气织机控制系统设计标准数据输出接口远程监控服务器作为 MTConnect客户端与各喷气织

机控制系统 MTConnect接口通信完成分散织机

数据的采集在 MTConnect协议中XML语言被用于描述设

备的各项监测信息MTConnect协议采用４种类型的

XML文件对设备进行描述即 MTConnectDevices

MTConnectStreamsMTConnectErrors和 MTConnectＧAssetsMTConnectDevices是设备描述文件在完

整的设备描述文件中包含设备集(Devices)组件

集(Components)等其中设备集可以包含多个设

备在本文中设备即喷气织机组件集是组件的集

合组件指的是轴(Axes)传感器(Sensors)控制器

(Controller)等每个组件可以包含多个数据项

(DataItems)用 于 描 述 组 件 的 各 个 属 性

MTConnectStreams是数据流文件设备和组件的

具体数据通过此文件描述MTConnectErrors是

错误文件当客户端请求出现错误时则通过此文件

将错误报告返回给客户端MTConnectAssets是

资产描述文件主要和机床加工刀具相关在喷气织

机设备描述中忽略此文件

１２　基于 MTConnect的喷气织机监测信息

建模

　　对喷气织机监测信息进行基于 MTConnect的

建模需要明确喷气织机的机械结构和所需监测的信

息喷气织机主要包括３个平行传动轴和布面张力

传感器３个平行传动轴分别是织机主轴送经轴和

卷取轴其中送经轴和卷取轴同步运行将其简化为

一个进给运动轴喷气织机所需监测内容主要包

括织机主轴转速工作效率布面张力及报警信息

等织机状态信息织机系统参数工艺参数张力参

数等配置信息报表统计等历史信息本文主要针

对织机状态信息完成基于 MTConnect的喷气织机

远程监控系统设计与验证图２所示为基于 MTConnect的喷气织机状态

信息结构图图２描述了喷气织机的供电系统张力

传感器织机主轴和进给运动轴根据喷气织机状

态信息结构图可使用 XML文件对喷气织机运行

状态信息进行描述图３所示为喷气织机的状态信

息描述文件文件中除了图２中的基本信息还增

加了运行效率当前状态挡车工等数据项并根据

MTConnect协 议 规 定 为 各 数 据 项 的 idtype

category等属性进行了赋值

1048944１８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

图２　基于 MTConnect的喷气织机状态信息结构

图３　喷气织机状态信息描述文件

１３　MTConnect接口设计

喷气织机控制系统 MTConnect接口负责读取喷

气织机控制系统内部数据将数据统一整合为符合

MTConnect标准协议的数据格式并将其存储于临时

存储 区当 接 收 到 客 户 端 发 送 的 HTTP 请 求

MTConnect接口做出响应返回符合标准协议的织机

数据在 MTConnect协议中客户端主要有４种

HTTP请求即 ProbeSampleCurrent和 Asset其

中Probe请求用于查询设备的组件和数据项代理返

回 MTConnectDevices文档Sample请求用于查询某

一 段 数 据代 理 返 回 MTConnectStreams 文 档

Current请求用于查询设备组件的当前状态代理返

回 MTConnectStreams文档Asset请求用于获取设备

资产信息本文不涉及此类请求

MTConnect接口的设计重点是代理的设计美国

制造技术协议为方便用户开发代理端程序提供了代

理软件开发工具该开发工具提供了一系列函数接

口用户可直接以 DLL类库的形式调用如图４所

示为喷气织机控制系统 MTConnect接口工作原理

图MTConnect接口主要包括４个模块即数据读取

模块XML解析器数据存储模块和 HTTPServer

a)数据读取模块从喷气织机控制系统的配置

文件Sqlite数据库以及共享内存中获取监测数据并借助开发工具提供的IData函数接口将数据存储

入数据存储模块

b)XML解析器负责解析设备描述文件和代理

配置文件并根据 XSD 定义文件校验设备描述文

件在XSD文件中对设备描述文件中的组件属性

1048944２８1048944

　纺织设备 第２６卷

等均有定义用户可根据需要添加定义

c)数据存储模块按照 MTConnect协议整合

ProbeCurrentError请求的响应数据包并将数据包

存储在临时存储区当客户端有 HTTP请求进入时

利用NETLINQ技术[１２]从存储区内获得相应数据包

d)HTTPServer侦听 HTTP请求进而从数

据存储模块中得到响应数据包并做出响应

图４　喷气织机控制系统 MTConnect接口原理

２　喷气织机远程监控系统设计

２１　数据传输模型设计

喷气织机远程监控系统的数据传输模型包含两

层含义喷气织机监测信息的上传和远程控制指令

的下发喷气织机监测信息通过 MTConnect接口

即可获得然而由于 MTConnect协议尚不支持控

制指令下发因此自定义数据协议传输加密解密控

制指令图５所示为自定义数据包结构数据包由

前导符数据属性数据长度组包数据加密码以及

CRC校验码组成其中前导符占据６个字节位

用于对数据包做第一道校验检测其是不是本系统

内部定义数据属性占据１个字节位用于标识数据

包的类型数据长度占据２个字节位用于记录组包

数据的字节数组包数据可以包含多个数据节点分别存储不同数据加密码占据 ６ 个字节位基于

MD５加密算法[１３]获得是保证加密解密控制指令

安全性的又一道保障CRC校验码占据４个字节用于校验数据包传输过程中是否出现错误喷气织

机监测信息符合 MTConnect协议标准为提高监

测信息的安全性防止信息泄露MTConnect数据

包同样按照图５的数据包结构再次组包

图５　自定义数据包结构

1048944３８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

　　如图６所示在喷气织机控制系统软件上层设

计有 MTConnect接口和协议解析模块协议解析

模块负责解析控制指令数据包为统一管理在

MTConnect接口和协议解析模块上层设计有请求

过滤模块该模块对接收到的数据包按照自定义的

数据结构进行过滤将 HTTP请求数据包传递给

MTConnect接口处理而控制指令数据包交由协议

解析模块处理

图６　喷气织机控制系统软件上层模块示意

２２　系统整体设计

如图７所示喷气织机远程监控系统在硬件上

主要需要以下设备带有通用串口的工业控制计算

机串口转 WiＧFi模块工业路由器云服务器远程

客户端工业控制计算机作为喷气织机控制系统的上位

机主控制器其上运行有喷气织机控制系统上位机

软件和与喷气织机远程监控系统相关的各功能模

块喷气织机工业控制计算机通过串口通信线与串

口转 WiＧFi模块相连接串口转 WiＧFi模块负责透明转发串口与服务器

之间的数据本系统中的串口转 WiＧFi模块选择的

是济南有人物联网公司开发的工业级产品该模块

能够实现串口与 WiＧFi之间数据的双向透明传输串口转 WiＧFi模块既可以作为 TCPServer存在也可以作为 TCPClient工作在本系统该模块作为

TCPClient存在串口转 WiＧFi模块与远程服务器

的通信是采用Socket通信的方式完成的该模块相

当于Socket通信的 TCPClient而布置在云服务器

图７　喷气织机远程监控系统整体方案

上的 数 据 处 理 模 块 相 当 于 Socket通 信 的 TCPServer

工业路由器负责提供网络接入服务通过工业

路由器车间织机与云服务器完成信息交互云服务器是喷气织机远程监控系统的核心其

上运行有数据处理模块和远程监控服务器远程监

控服务器包括数据库服务模块和 Web服务模块数据处理模块作为车间织机与服务器Socket通信

的 TCPServer与车间各织机的串口转 WiＧFi模块

建立连接系统正常运行时数据处理模块主动向

1048944４８1048944

　纺织设备 第２６卷

喷气织机控制系统 MTConnect接口发送 HTTP请

求获取各织机信息并将织机监测信息分类存储到

数据库服务模块另外数据处理模块定时检测数

据库服务模块中的织机加密解密控制信息并将该

控制指令按照前文的自定义数据协议打包下发给车

间织机上位机主控制器实现远程控制数据库服

务模块是车间织机与远程用户进行数据交互的媒

介车间喷气织机需要远程监视的数据被上传到数

据库服务模块以备查看远程用户借助于 Web服务

模块将加密解密等控制指令写入数据库服务模块以备数据处理模块检测Web服务模块用于提供

监控信息浏览服务其响应用户的 HTTP请求与数据库服务模块完成数据交互

３　实验验证

喷气织机远程监控系统开发完成后需要对系

统进行系统功能测试和现场车间试验以检测系统

的可行性

３１　系统功能测试

图８所示为喷气织机远程监控系统功能测试环

境系统功能测试是在实验室内部搭建起喷气织机

远程监控系统进行的测试服务器客户端均接入内

部局域网喷气织机通过串口转 WiＧFi模块接入同

一局域网由于内部测试过程中喷气织机控制系

统未实际控制喷气织机机械结构运动因此编写测

试文件按照测试文件手动操作喷气织机控制系统

软件模拟喷气织机正常工作

图８　系统功能测试环境

系统功能测试主要测试喷气织机远程监控系统

的逻辑功能Web服务器的兼容性等内容如图９所示

图９　喷气织机远程监控系统织机列表页面

为喷气织机远程监控系统功能测试过程截图图９显示了配备有喷气织机远程监控系统的织机列

表通过该列表可选择查看某一特定喷气织机的具

体监测信息(图１０)经测试基于 MTConnect的

喷气织机远程监控系统方案可行

图１０　喷气织机运行状态页面

３２　现场车间试验

在本系统中喷气织机采用无线连接的方式与

服务器通信由于无线连接的抗干扰能力相对较弱因此系统功能测试完成后还需进行现场车间试验进一步验证喷气织机远程监控系统在车间复杂环境

下的稳定性和远程控制对车间喷气织机的影响图

１１所示为该系统被配备在新疆某纺织企业现场图服务器布置在云服务器中客户端通过公共网络访

问服务器图１２所示为车间喷气织机控制系统上

图１１　车间试验现场

1048944５８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

位机软件显示的喷气织机运行信息图１３所示为喷

气织机远程监控系统监测到的该喷气织机的运行信

息对比后发现远程监测的信息与喷气织机控制系

统上位机软件显示的一致通过喷气织机远程监控

系统对车间织机进行远程加密解密操作车间织机

运行正常远程加密解密操作不会影响车间喷气织

机的安全性

图１２　喷气织机控制系统上位机软件显示界面

图１３　喷气织机远程监控系统显示页面

４　结　语

本文针对现存织机远程监控系统缺乏统一数据

接口这一问题研究了 MTConnect协议为喷气织机

控制系统设计了 MTConnect接口实现了监测信息

的标准输出对于远程加密解密等控制指令的下

发则通过自定义数据协议完成系统基于BS架构

　

设计完成服务器布置在云服务器上远程用户不

受地理位置限制可实时对车间喷气织机进行远

程监控最后分别对喷气织机远程监控系统进行

了系统功能测试和现场车间试验经测试系统方

案可行

参考文献

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究[J]小型微型计算机系统２０１５(３)６２１－６２６[１１]李杰诚基于 MTConnect的机器人制造单元系统研究

与实现[D]广州广东工业大学２０１６[１２]李婷妤卢华灯基于NET多层架构的信息系统开发

实践[J]信息系统工程２０１５(７)７８－７８[１３]KUMARRMKBSecuringbigdataovernetworkusing

MD５algorithm technique[J]InternationalJournalofComputerApplications２０１５１２３(１５)１４－１７

1048944６８1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１９

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇１２３方欣蓓３虞美雅３吴文丹３陈建勇１胡英杰２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２浙江华孚色纺有限公司浙江绍兴

３１２３００３绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴　３１２０００)

　　摘　要为深入研究与推广低扭矩环锭纺技术首先从纱线加工过程出发基于罗拉单龙带双皮带假捻

方式的低扭矩环锭纺加工设备分析了各自的假捻原理与设备优缺点然后就市场上三大设备商提供的较为

成熟的低扭矩纺纱设备的投资成本与效益进行了比较分析最后对低扭矩环锭纺技术的发展方向进行了展

望研究表明不同类型的低扭矩纱加工设备优缺点主要由纱线加工过程不同假捻方式决定影响设备投资

维护保养成本假捻效率成纱过程与品质稳定性及便捷操作性

关键词低扭矩技术加工设备投资效益发展分析

中图分类号TS１１１８　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８７－０４

收稿日期２０１７－１１－２８

作者简介邹专勇(１９８３－)男重庆人博士主要从事新型纺纱技术理论与产品开发方面的研究

通信作者陈建勇EＧmailcjyzstueducn

AnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcessEquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarn

ZOUZhuanyong１２３FANGXinbei３YUMeiya３

WU Wendan３CHENGJianyong１HUYingjie２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２ProductionR amp DCenterZhejiangHuafuMelangeYarnSpinningCoLtdShaoxing３１２３００China３CollegeofTextilesampFashionShaoxingUniversityShaoxing３１２０００China)

AbstractLowtorsionringspinningtechnologyisanewtechnologywhichmakestheyarnbealowertorsionmomentbycontrollingyarnformationInthispaperforthesakeofdeepstudyandextensiveapplicationofthistechnologytheprocessingadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentsoflowtorsionringspinningwhicharebasedonthemethodsoffalsetwistbyrollerssingletangentialbeltanddoubletangentialbeltswereanalyzedfromtheviewofyarnformationAndthenenterprisesinvestmentcostsandbenefitsofrelativelyprovenprocessingequipmentofringspinningusedforalowertorsionmomentyarnprovidedbythreeequipmentmanufacturersuppliersonthemarketwerecomparedandanalyzedFinallyanoutlookofthedevelopmentdirectionofringspinningtechnologyusedforalowertorsionmomentyarnwasdone

whichwillhelppeopleconcernedaboutthisyarnprocesstechnologyinordertoenrichexistingyarncategoriesTheresearchshowsthatadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentoflowtorsionringspinningaredecidedbythefalsetwistingmethodsintheyarnprocessingwhichaffectsthecostsofinvestmentandmaintainingfalsetwistingefficiencystabilityofyarnformationandyarnqualityandconvenientoperabilityKeywordstechnologywithalowertorsionmomentprocessequipmentinvestmentcostsandbenefitsdevelopmentanalysis

1048944７８1048944

　　低扭矩环锭纺纱是指在普通环锭细纱机上加装

假捻装置使加捻中的纱条获得一定假捻并成纱的

一种纺纱技术其核心技术是假捻装置即利用假捻

装置改变纱线内部纤维的排列使纱线在较低的捻

度和扭矩条件下获得较好的强力和柔软性[１Ｇ３]低

扭矩纺纱技术的应用可显著改善纱线的残余扭矩提高织物手感柔软度与织物表面平整光洁度给予

消费者更加舒适的穿着体验同时该技术可有效降

低生产过程中的能耗并通过纱线捻系数的降低获

得产 量 的 提 高能 够 满 足 工 业 大 规 模 生 产 的 需

求[４Ｇ５]因而该纺纱技术的研发与推广具有较高的

产业应用价值市场前景可观香港理工大学最早将低扭矩纱技术成果推向市

场为实现该技术在国内市场的拓展成立了渡茂纺

织技术有限公司但因专利技术壁垒问题该技术未

能在棉纺企业大面积推广[４６]如今低扭矩环锭纺

纱技术经过了十几年的研究和发展山星纺机实业

有限公司德昌精密纺织机械有限公司等也相继推

出了低扭矩纺纱技术因此本文将对目前各不同低

扭矩环锭纺纱设备的开发现状进行分析比较分析

相应设备的投资成本并就低扭矩技术推广与应用

提出努力方向这有助于提升低扭矩环锭纺在纱线

加工领域的市场份额

１　低扭矩环锭纺加工设备应用现状

１１　基于罗拉式假捻的低扭矩纱加工

基于罗拉式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指利

用罗拉的回转导致纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而使纱条获得相应假捻最终降低纱线扭矩的一

种纺纱技术其设备装置见图１该设备通过轮盘

转动带动罗拉回转而使纱线与罗拉表面产生摩擦纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而获得假捻[７]罗拉假捻装置位于前罗拉与原导纱钩之间位置可安装在目前各类细纱机上单锭独立驱动结构简

单占用空间小制造成本低并将叶子板上下翻转

功能应用到加捻装置的开关上在接头落纱等方面

操作较快捷同时采用 V 型槽导向瓷代替导纱钩利用 V型槽的两侧挡板来防止纱线产生圆周跳动从而保持绕纱张力稳定假捻装置的回转缩小了加

捻三角区面积减少了纱线毛羽数量也增强了纺纱

过程纱线张力稳定性减少细纱断头数量相应纱线

扭应力在一定程度上得到降低但降低效果并不够

显著且存在扭应力下降纱线强力相应幅度下降的

问题这限制了其在色纺纱加工领域的应用因此配制紧密器解决上述弊端是未来重要的发展方向此外该设备的假捻装置采用单锭驱动涉及相应的

零配件较多增加了后续设备维护强度且对各锭间

纱线加工过程稳定性造成影响不利于成纱质量

稳定

图１　基于罗拉式假捻的低扭矩装置

１２　基于单龙带式假捻的低扭矩纱加工

基于单龙带式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指

利用单龙带传动使纱条回转并获得假捻最终使纱

线扭矩降低的一种纱线加工技术其设备装置如图

２所示该设备在前罗拉与导纱钩之间引入单龙带

假捻器控制龙带朝某一方向运动给须条一个强假

捻增加须条的抱合力使机器高速运转成为可能同时使前罗拉到导丝钩之间的纱线断头率大大减

小最后须条经导纱钩在钢丝圈的带动下加捻卷绕

形成管纱假捻器龙带拥有大抗拉强度极小伸长高耐磨低静电良好曲挠性大传动功率等特点要适应线速度为２５ms的环锭细纱机必须要求龙

带接头光洁且具有高的接头强度[８]若接头不良会对机件和龙带造成损坏基于单龙带式假捻的低

扭矩技术常与紧密纺技术(如紧密赛络纺)相结合以确保纱线品质稳定在正常织造用强力下采用

精梳棉纺纱与常规针织纱捻系数相比该设备可使

纱线捻系数下降２２~３５捻线数下降幅度随纱

线线密度增加而增加对５８３tex纱线最低捻系

数可降至１８０纱线加工过程低捻高速生产将使

纱线产量增加且有利于吨纱单位产量的功耗降低但随纱线线密度减小纱线的断头率也快速增加(如

１４６tex纱线断头率是普通环锭纺的１２~１５倍

１１７tex纱线断头率是普通环锭纺的１４~２０倍)对纱线加工效率提升产生负面影响

1048944８８1048944

　纺织设备 第２６卷

图２　基于单龙带式假捻的低扭矩装置

１３　基于双皮带假捻的低扭矩纱加工

基于双皮带假捻的低扭矩纺纱加工技术是指在

传统环锭细纱机前罗拉和导纱器之间安装一个采用

上下两条皮带的假捻装置对纱线进行假捻其加工

过程如图３所示该技术最早由香港理工大学陶晓

明教授提出纱线从前罗拉出来穿过导纱器经过

上皮带的外表面以及下皮带的内表面分别与其相

互作用产生摩擦力上下两条皮带以相同的速率反

向运行形成两个假捻点由此对纱线产生扭矩使其获得假捻皮带与纱线输送之间的速率比纱线

与皮带间的接触角(即纱线与上皮带和下皮带表面

之间的摩擦力)是影响假捻效率的主要因素通过这

两因素的控制可调节不同的纱线残余扭矩以获得

不同性能的低扭矩纱

图３　基于双龙带假捻的低扭矩纱加工过程示意

该装置采用两个假捻点假捻效率明显高于仅

有一个假捻点的单龙带假捻装置生产效率高能够

提高纺纱三角区纤维束的强度降低普通原料的纺

纱断头率保证较低捻系数下正常纺纱能够满足纺

织工业中大规模生产的商业需求目前渡茂纺织

技术有限公司着手推广该技术该技术可实现比环

锭纱正常捻度低２５~４０捻度的５８~８３３tex单纱规模生产相应实现２５~４０的产量提高生产的纱线拥有羊绒般手感且具有低捻高强毛羽少织物蓬松歪斜少等优点但因采用上下两皮

带为纱线接头和落纱带来不便且装置功耗较大实行技术封锁如５万纱锭规模以内的１０年授权总

费用高达２００万元人民币的投资成本较高使其推

广应用受到阻碍

２　低扭矩环锭纺加工设备投资成本分析

低扭矩设备的投资成本主要包括设备折旧成

本设备保养专利及维护成本生产功耗成本等假定设备年运行时间３５０d每天实际运行２２h且国产设备的折旧年限按 １０ 年折旧年折旧率为

１０残值设备按１０计算以每年每万锭为基准就山星纺机实业有限公司(简称山星纺机)[７]德昌

精密纺织机械有限公司(简称德昌纺机)渡茂纺织

技术有限公司(简称渡茂纺织)[９]的低扭矩纺纱设备

运行维护费用及投资成本作分析比较见表 １所示

表１　低扭矩纺纱装置投资成本对比分析

费用项目 山星纺机 德昌纺机 渡茂纺织

投资总额(万元万锭) ２００ ２１０ ３００折旧成本(万元万锭) １８ １８９ ２７万锭功率(kW万锭) ３０ １５５ ３８１装置功耗(万元万锭) １８４８ ９５５０３ ２３４６９６

设备保养费(万元万锭) ２ ６８３３３ １３７１４２专利及维护费(万元万锭) ０ ０ ２０

投资成本(万元万锭) ３８４８ ３５２８３６ ８４１８３８棉纱(１８２tex)年产量t １５８０ １５８０ １５８０

低扭矩装置引入的

估计产量提升率１０ １０ ２０

低扭矩装置引入的

产量提升量t１５８ １５８ ３１６

吨纱增值元 ２５００ ２５００ ２５００产量提升总收益万元 ３９５ ３９５ ７９０仅考虑产量提升带来的

净利润万元１０２ ４２１６４ －５１８３８

山星纺机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在紧密器胶圈轴承传送带等相关部件上德昌纺

机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现在龙带更

1048944９８1048944

　第５期 邹专勇 等低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析 纺织设备

换渡茂纺织低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在皮带更换由表１可知渡茂纺织的低扭矩纺纱

设备投资成本是国内三家投资生产低扭矩纱中最高

的是山星纺机投资成本的２１９倍德昌纺机投资

成本的２６４倍专利及维护费独有此外其投资总

额装置功耗设备保养费都远高于其余两家因

此尽管低扭矩设备能带来一定产量增值但不菲的

低扭矩纺纱装置投资成本包括专利使用费仍是阻碍

低扭矩纺纱技术在国内推广的一大因素

３　低扭矩环锭纺纱加工技术的发展思考

　　低扭矩纺纱技术也称作假捻纺纱技术与普通

纺纱技术相比具有低捻度低扭矩低能耗高产能高柔软性等优点因而逐渐被棉纺企业重视但其在

国内的产业化推广仍然受到设备技术生产质量及

市场需求等方面限制就目前来讲棉纺企业就低

扭矩纺纱设备的前期投入资金相对较大且生产过

程还需要持续对假捻元器件等增加机构进行维护保

养这将增加吨纱生产成本而其投资效益主要来

源于生产中产量增产能耗节省以及所得产品对外

销售的附加值增量目前因低扭矩纱生产过程质量

控制不够稳定消费者对低扭矩纱终端产品认可度

不高导致产品附加值增幅不明显假捻元器件损坏

维护的持续投入等因素使得投资回报不可控最终

导致企业投资热情下降如何进一步通过假捻原理的探索改进与完善

现有假捻装置合理配置假捻工艺参数降低设备损

耗提升低扭矩纱的加工过程稳定性拓展假捻技术

在本色与色纺纱领域的应用实现纱线的低捻高速

生产降低设备投入与运行成本降低纱线加工过程

能耗并提升纱线产能同时强化低扭矩纱线品种开

发与后道特色产品应用研究充分发挥低扭矩纱线

的性能特点实现低扭矩纱线的附加值提升最终达

到降低低扭矩纺纱技术的投资成本提高加工过程

与产品效益实现低扭矩纺纱技术繁荣发展

４　结　语

目前国内引进或自主研发低扭矩纺纱加工技术

的厂家相对较少其加工设备的规模化产业应用还

处于起步阶段技术推广主要受到设备投资成本专利技术壁垒生产质量以及市场需求等限制未来

降低低扭矩纺纱的投资成本提高产品质量与加工

效益将会是低扭矩纺纱技术的重要发展方向随着

人们消费观念的转变及对服装柔软舒适性的追求不可否认低扭矩纺纱的发展具有较大潜力空间同时随着技术的逐步成熟发展低扭矩纺纱的投资

成本也会相应的下降柔软织物的生产会获得进一

步的扩大和发展从而实现在国内的产业化快速

推广

参考文献

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的结构与性能[J]纺织学报２０１３３４(６)１２０－１２５

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探讨[J]纺织器材２０１２３９(５)４４９mdash４５２[５]黄建明赵培倪远环锭假捻纺纱技术应用效应与发展

展望[J]纺织导报２０１２(１１)６２－６５[６]陶肖明华涛徐宾刚等用于在环锭纱线上产生弯折

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２０１５－６－２６－８９８７５html２０１５－０６－２６[８]李学成龙带粘接技术和张力调整的探讨[J]纺织器

材２０１０３７(１)３０－３１[９]中国纱线网环锭纺技术ldquo新成员rdquomdash低扭矩纺纱技术

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２０１３－４－１－７２１７６html２０１３－０４－０１

1048944０９1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０２０

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超１２赵连英１３潘　梁１２章友鹤１

(１浙江省新型纺织品研发重点实验室杭州　３１０００９２浙江纺织服装科技有限公司杭州　３１０００９

３浙江理工大学材料与纺织学院丝绸学院杭州　３１００１８)

　　摘　要分析了传统纺纱装备存在着工序多设备运行效率低用工多等弊端及进行改造升级的必要性

从第十八届上海国际纺织工业展览会展示的纺纱设备向自动化连续化智能化发展的特点为传统纺纱装备

进行改造升级指明了方向提高装备运行效率缩短纺纱工序采用机器换人减少劳动用工是传统纺纱业改

造升级的重点随着智能化与信息网络化技术的广泛应用彻底改变了纺纱业的原有生产和管理模式跨入

智能化与互联网新时代使纺纱业从劳动密集型向技术密集型迈进

关键词环锭纺技术升级智能化网络化

中图分类号TS１０４　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００９１－０６

NewWaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieveIntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８th

SessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustryZHAOShuchao１２ZHAOLianying１３PANLiang１２ZHANGYouhe１

(１ZhejiangKeyLaboratoryofNewTextileResearchandDevelopmentHangzhou３１０００９China

２ZhejiangTextileandGarmentTechnologyCoLtdHangzhou３１０００９China３CollegeofMaterialsandTextilesandCollegeofSilkinZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１０００９China)

AbstractThedefectsoftraditionalspinningequipmentsuchas multipleprocesseslowequipmentoperationefficiencyandmanylaborersandthenecessityofreformandupgradingwereanalyzedinthispaperThespinningequipmentexhibitedinthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustrydevelopstoautomationserializationandintelligentization which indicates the direction for transforming and upgradingtraditionalspinningequipmentThekeypointoftraditionalspinningtransformationandupgradingistoimproveequipmentoperationefficiencyshortenspinningprocessesadoptrobotsand reducelaborers With the extensive application ofintelligentization andinformationnetworktechnologytheoriginalproductionandmanagementmodeoftextileindustryischangedthoroughlyThereforethetextileindustrystepsintotheneweraofintelligentizationandinternetandadvancestotechnologyintensivetypefromlaborintensivetypeKeywordsringspinningtechnologyupgradingintelligentizationnetworking

收稿日期２０１７－１２－２６

作者简介赵树超(１９８６－)男黑龙江克山人工程师硕士

主要从事纺纱工艺与数字化纺纱设备方面的研究

　　纺纱是纺织产业链的首道工序选配好纺纱工 艺技术装备对提高纺纱的生产效率与产品质量节约劳动用工与降低加工成本等关系十分密切近年

来国内重点纺纱企业尤其是大中型企业通过设备

更新与改造采用了先进的技术装备使生产的自动

化[１]智能化及网络监控技术有了显著提升在提高

1048944１９1048944

产品质量减少劳动用工等方面已取得一定效果[２]但多数中小型的纺纱企业目前仍以传统纺纱技术装

备作为生产主体约占纺纱产能的８０左右从纺

纱技术进步与发展分析传统纺纱工艺设备与当前

形势发展要求存在三大弊端a)纺纱连续化程度较

低[３]经过的工序较多b)单机生产效率较低设备

配台多能耗高如以１万纱锭从前纺到细纱络筒

工序至少需经过６~７道工序要配备８０多台主机

设备c)设备自动化程度较低手工操作仍占较大

比重由于纺纱工序设备配台多自动化程度较低故用工较多目前以传统纺纱工艺装备企业生产

１９４tex纱为例每万锭用工仍需１００人左右(三班

制生产)如生产色纺纱及半精纺纱企业由于设备

效率更低经过的纺纱道数更多故其用工更多故

传统纺纱企业的劳动密集型态势仍未显著改变当

前随着纺纱加工成本的逐年提高用工多招工难的

矛盾又十分突出要改变传统纺纱工艺装备落后的

面貌必须要加快装备的更新改造步伐采用自动

化连续化智能化纺纱装备实现技术提升笔者参观了第十八届上海国际纺织工业展览

会来自国内外多家纺机制造商集中展示了智能制

造的成果有智能化设备应用及智能化纺织工厂的

建立破解了劳动成本大幅上升与招工难的困局也缩小了中国与东南亚国家纺纱人力成本的差距

从展会展出智能化纺纱装备分析[４]其最大亮

点是机器换人节约劳动用工与节能降耗主要优

势有三点采用智能化技术实现纺纱连续化使纺纱

工序缩短如清梳联粗细联细络联的采用可使

纺纱工序从６~７道缩短到３~４道采用自动化技

术如梳棉并条机的自动换筒粗纱机与细纱机的

自动落纱既减少了繁重的手工操作又显著节省了

劳动用工缓解了纺纱企业用工多招工难的困境广泛采用智能化网络化数控技术如原料中的异

纤检控半制品质量在线检控成纱中的疵点在自动

络筒机上自动监控与切除技术等应用从而使成纱

质量处于稳定与质优状态满足国内外用户对纱线

高品质的需求总之用自动化数字化[５]智能化的工艺技术

装备来改造传统纺纱设备是使劳动密集型向技术

密集型转变的重要举措也是传统纺纱企业跨入智

能化网络化的重要标志现将第十八届上海国际

纺织工业展会上展示的各工序采用智能化纺纱工艺

装备简析如下

１　智能化技术装备在纺纱各工序应用情况

１１　清梳联工序

清梳联工序即采用智能化联接成ldquo清梳联合

机rdquo清棉和梳棉是纺纱的前道准备工序其作用是

将纤维从块状或束状通过开清棉的开松与梳棉机的

梳理成单纤维状态并清除原料中的大部分杂质疵

点与棉结后制成梳棉条(又称生条)目前在国内大

中型纺纱企业通过技术改造与升级已普遍采用了

这项技术但这次展会上展出的清梳工序实现智能

化联接是针对目前中小纺纱企业仍在使用的传统

开清棉机和梳棉机而推出的ldquo简易化清梳联rdquo系统将现有的开清棉大部分设备与梳棉机连接在一起组

成ldquo清梳联合机rdquo展会上展出的联接形式有两种一种是用于棉纺生产另一种是用于半精纺生产用于棉纺生产的保留大部分开清棉设备在梳棉机

上加装智能控制的喂棉箱用于半精纺生产的是在

梳棉机上加装自动控制的喂毛斗使通过开毛机与

和毛机开松的原料直接装入喂毛斗上经过梳棉机

制成梳棉条这两个智能化联接方法都取消了成卷

工序及运卷与梳棉机的换卷工种实现连续化生产同时也改变了传统纺纱工序中先开松纤维再在成

卷中压紧纤维在梳棉机上又要开松纤维的重复不

合理工艺对减轻梳棉机的梳理负荷提高梳棉机的

生产效率与梳棉条质量均有积极效果但实现清梳

工序智能化联速必须在棉流输送过程中对风机实

现变频控制确保棉流均衡输送在梳棉机上要加装

自调匀整装置以控制好输出梳棉条的质量差异为后工序提供质量好质量差异小的梳棉条据会展

上青岛东昌纺机制造有限公司江阴百田机械制造

有限公司及北京大图科技公司展出简易式清梳联

单位的负责人介绍将传统清梳工序用智能化技术

联接成简易式清梳联深受国内外中小企业欢迎这是因为改造时可充分利用现有的开清棉与梳棉设

备改造投入费用较少同时可以根据生产批量大小

灵活组合有利于小批量多品种生产此外通过改

造取消了成卷运卷与梳棉机后换卷等工种可节约

劳动用工５０左右清梳工序除了采取智能化联接外为了节约用

工减轻劳动强度还采用了智能化的自动换筒技术尤其是展出的德国特吕茨勒公司生产的梳棉机采用

了全新换筒装置 TＧMOVE通过水平移动的圈条头

进行瞬间换筒且换筒时出条速度保持不变避免了

1048944２９1048944

　纺织设备 第２６卷

出条速度变化导致生条质量的波动在圈条头移动

的同时棉条会在精确的定位点被拉断此外该自

动换筒系统还采用了１２００mm 大直径条筒在更

少占地面积下增加棉条容量达４３可减少棉条

筒的运输次数和下一道并条机的接头次数有利于

挡车工扩大看台数

１２　并条工序

并条在纺纱中处于承上启下的重要地位通过

并条机的并合与牵伸使生条中的弯曲纤维消失条子的分离度伸直度平行度提高同时通过并条机

的多次合并可使各种原料混合均匀条子的质量差

异减少由于并条工序后纺纱没有再并合机会(除赛络纺外)故控制好末道并条的条子质量差异将直

接影响成纱的长片段的质量差异(即成纱的百米重

量变异系数)因此并条工序除要提高条子的ldquo三度rdquo(分离伸直平行)外更重要的是要控制好末道

并条输出的条子质量差异传统并条机是靠人工通

过调换牵伸变换齿轮来调整耗工费时且有时间差故国外生产的并条机早就采用自调匀整在线智能控

制技术来自动调整输出条的质量差异目前国内

很多纺纱厂都采用引进国外带自调匀整的末道并条

机作为控制好成纱质量的关键设备但投入费用较

高这次展会上国内陕西宝成精密制造公司展出

了自主研发的带自调匀整功能的数字化在线检控的

新一代并条机同时传动系统采用电子传动模式消除了原机械齿轮传动的许多弊病传动精度提高在高速７００mmin条子输出时运转稳定噪音小此外湖北天门纺机公司展出的三款并条机都配置

了自 调 匀 整 与 在 线 检 控 系 统其 中 最 新 研 发 的

TM３８０Y型并条机上配置了国际最先进的 UQA短

片段自调匀整系统可实现双眼单用一台机器上可

同时生产两个不同品种该机采用三上三下加压棒

曲线牵伸装置与自动生头机构和罗拉轴承储油装

置既方便挡车工操作又能有效延长加油周期机

上的上下圈条采用伺服电机独立传动可使圈条张

力无级调整并设置多个备筒的自动换筒装置与直

径为６００times１２００mm条筒及电子断条系统能延长

换筒时间为扩大看台数量减轻操作工劳动强度创

造了有利条件从展会上展出的国产并条机技术发展分析已

广泛应用了多项数字化自动化智能化新技术与

国外并条机的技术性能接近可广泛应用于对传统

并条机更新与改造替代进口节省改造费用

１３　粗纱工序

粗纱是纺纱最后准备的一道工序其任务是将

并条工序生产的条子(又称熟条)通过再牵伸拉细成

粗纱并经适当加捻后卷绕在粗纱管上供细纱机纺

纱经粗纱工序加工的半制品直接影响成纱的质量

与生产效率传统纺纱的 A 系列与 FA 系列粗纱

机都采用人工落纱传动方式是用机械(铁砲)传动

来实现加捻与卷绕机构较复杂故障率较高且维

护成本也较高这次展会上国内青岛环球集团纺织

机械有限公司河北太行机械工业有限公司江苏中

晖纺织机械有限公司及太平洋机电(集团)有限公司

展出的多台粗纱机普遍采用了自动化智能化及连

续化等新技术使粗纱工序的装备显著改观主要

反映在三方面

a)取消了落后的机械传动模式采用多电机直

接驱动粗纱机的锭子龙筋升降及卷绕成型控制实现了光电一体化技术提高了传动效率与各关键部

件的同步性实现粗纱恒张力卷绕消除了传统粗纱

机开关车的细节疵点产生使粗纱机质量显著提高同时由于传动方式的改变使粗纱机的生产效率比

传统FA系列粗纱机提高３０左右从原１０００rmin提高到１２００~１３００rmin相应万锭粗纱机的配台

可以从原４台减少至２５~３台既节省了能耗又可

减少用工

b)将原人工落纱改为自动落纱技术取得了既减

轻人工劳动强度节约用工又提高设备生产效率的效

果如青岛环球纺机展出的EMT１８００型自动落纱粗

纱机最快可在两分钟以内完成落纱与抽管工作同时随着自动落纱技术的采用还可加大粗纱卷装容量

与增加粗纱锭数卷绕尺寸为１７５times５００mm比原卷

装增加了２５可减少接头及换批时间每台粗纱机

最多可配２０４锭比常规１２０锭台增加了近８０减少了设备投资提高了纺纱效率

c)在粗纱机自动落纱基础上实现粗纱与细纱智

能化自动联接系统这次展会上青岛环球纺机集团

与天津宏大纺机公司都展示了粗细联接特点和运行

情况如天津宏大公司展示的自动落纱粗纱机及粗

细联输送系统由三个部分组成有以下几个特点分组传动克服传动系统轴传动扭振实现高速多锭数

(１９２锭)每节由一台电机直接驱动锭与锭节与

节之间通过齿形带串联起来保证每节纺纱的一致

性并提高了机器的稳定性降低了能耗空满管交换

无空载每分钟可交换４个纱管射频识别即 RFID技术首次实现在粗细联输送系统上应用应用忠旺

1048944３９1048944

　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

铝型材轨道降低了轨道内滑轮的磨损使轨道水平

不变形直线不变形开口不变形TWFT５６２A 轨

道系统采用德国进口系统运行稳定具有国内首家

粗纱立体加湿库可控制不同地区的气候条件以及

用户对粗纱张力毛羽等不同要求并在粗细联纱库

中采用独有的加湿功能总之粗纱和细纱二工序

实现智能化联接输送与信息化管理不但取消了粗

纱搬运工种且取消了粗纱与纱管储备空间节约了

厂房面积实现了智能化的运送系统

１４　细纱工序

是纺纱的主要工序也是目前用工最多的工序

之一选配好细纱工序的主机及相应的配套设备对提高纺纱技术水平与节约劳动用工都有积极的作

用故国内外纺机织造企业都十分重视细纱工序技

术装备的研究与创新从这次展会上展示的细纱技

术装备分析有３个显著特点围绕节约劳动用工与

减轻工人劳动强度采用了多种智能化与连续化装

备围绕提高纱线质量档次推出了多种智能化的在

线控制技术围绕开发新型纱线增加纱线花色品种

推出了智能化多用途的新型细纱机实现了一机多

用现分析如下展会上展出的针对节约劳动用工减轻劳动强

度的智能化设备有４类

a)智能落纱小机一是针对传统细纱机的人工

落纱改为小机自动落纱实现机器换人展出智能

落纱机企业较多安徽铜陵松宝智能装备股份有限

公司展示的SD９型智能落纱机器人最受参观者的

关注也是目前国内纺纱企业使用量最多的一种智

能化落纱机据介绍这次展示的是经过多次改进后

的第４代智能落纱小机其特点是落纱机能自动运

行拔管落纱与插管动作解决了原靠人工操作的难

题二是采用了更耐久的抓管器改变了原来气囊

式抓管器使用寿命提高４~８倍三是采用了创新

的防拔锭杆与锭杆设计确保落纱过程中不会拔出

锭杆此外采用松宝智能落纱机落纱停台时间也

比原人工落纱缩短每台落纱工可从原６人减少到

４人节约劳动用工１３改造费用投入可在３年左

右收回

b)智能化自动理管机采用智能落纱机必须

与自动理管机配套因落纱机的插管必须要将空管

整理有序排列才能减少漏插现象展会上江阴市凯

业纺织机械制造有限公司展出的 LGJＧ２００全自动

络筒理管机应用了智能相机检测系统高效简洁不会发生死机感染丢失程序等电脑问题该机可以

与各种型号络筒机连接使用对多种颜色细纱管的

分离收集分拣分辨率可在９９以上检测精度较

高此外该自动理管机可以处理１８０１９０２０５

２３０mm等不同规格细纱管并可适用于不同纱支

的要求自动理管机的采用可以减少用工与减轻劳

动强度也是机器换人的一种方式

c)智能化集体落纱细纱机这次展会上国外德

国青泽公司印度朗维公司国内经纬纺机上海二

纺机江苏同和纺机等都展示了集体自动落纱的细

纱机(１０００锭以上)由于采用带集体自动落纱机

比原人工落纱可减少落纱工１２~２３并可提高落

纱留头率与减少落纱停台时间故正在国内逐步扩

大使用但目前仍有８０常规细纱机未采用自动

集体落纱技术尤其是纺中粗号的纺纱企业由于落

纱次数频率高落纱工劳动强度高用工又多故将人

工落纱改为自动集体落纱是生产企业的要求针对

企业的需求这次展会上盐城市海马纺织机械有限

公司浙江凯灵纺机山西经纬纺机等细纱机制造公

司也展出了在常规细纱机上改智能化自动集体落纱

机技术它与采用智能落纱小机是两种不同改造模

式常规细纱机改集体自动落纱采用的机电气仪

设备与集体自动落纱长机基本相同各项动作具有

高度的自动化与智能化故其改造费用要高于采用

智能落纱小机但节约劳动用工可达５０以上且其落纱的可靠性和稳定性要优于采用智能小机落

纱由于其落纱次数不受限制故其适用于生产纱

支号数较粗落纱次数较多的企业改造采用

d)细络联机这是节约用工最多的一项新技

术它是将细纱机与络筒机通过多项智能化与自动

化技术联接在一起将细纱机落下的管纱通过智能

化的纱管输送系统直接运送到托盘式自动络筒机上

卷绕成筒纱省去了管纱运输及细纱管搬到络筒机

等工作节约劳动用工优势明显细纱工序采用细

络联在国外推广应用已有十多年时间主要是国外

工人工资昂贵要少用工人细络联机在国内尚处

于试验起步阶段经纬纺机在其无锡试验基地建立

了一个１万锭试验生产线但要扩大应用细络联技

术必须具备两个基本条件一是生产品种要相对稳

定二是要用托盘式自动络筒机配套由于国内多数

纺纱企业尚不具备上述条件制约了推广应用围绕提高纱线质量与档次在展会上展出的有

三项智能化控制技术

a)单锭检测与控制技术国内外制造企业均有

展出它是在纺纱加捻卷绕部分安装了一个传感器

1048944４９1048944

　纺织设备 第２６卷

来跟踪每锭运行情况发现断头或运行异常能及时

在互联网的视频上反映出来使挡车工能及时接好

断头检修工及时修复运转异常锭子同时可及时对

断头原因进行统计分析做好修复消除疵点确保纱

线质量稳定

b)变频调整技术变频调整也是一项智能化

纺纱技术目前国内外生产与使用的新一代细纱机

都采用了变频调整技术根据纺纱卷绕直径从小到

大的变化分１０档速变频调速使纺纱张力变化得

到有效控制基本实现恒张力纺纱使纺纱断头降低

到最少断头少人工接头次数少产生纱疵的几率

也减少既利于纱线质量提高也可适当扩大工人的

看台能力

c)集聚纺纱技术集聚纺纱也是一项智能化纺

纱技术[６]在展出的国内外细纱机均已普遍采用它是在纺纱牵伸区加装一套负压系统使牵伸中的

运动纤维集聚在一起在前罗拉中输出由于缩小了

加捻三角区使经加捻卷绕的纱线更紧密能显著减

少毛羽并提高纱线强力目前集聚纺纱技术不但在

纯棉纱生产中应用在混纺纱及化纤纺纱中也在扩

大应用多年来生产实践证明这是一项提升纱线

质量与档次的纺纱技术围绕开发环锭纺新型纱线用智能化技术改造

传统细纱机实现功能多样化环锭细纱机较长时

间来以生产纯棉纱化纤及混纺平纱为主功能较单

一当前随着人们对穿着要求的不断提高对服饰

要求有时尚化个性化多样化的特点而用常规环

锭细纱机纺纱难以达到上述要求故必须对现有环

锭细纱机进行改造与升级使之能适应多样化新型

纱线开发与生产从这次展会显示近几年来国内

外纺机制造业都围绕这个需求运用多种智能化数

控技术在环锭细纱机上加装多功能花色纱装置来生产竹节纱段彩纱竹节＋段彩纱等新型花色纱经纬纺机的分公司与国内多家高校合作在展会上

展出了一台JWF１５１１型三元色细纱样机无锡恒久

科技公司也展出了一台多功能环纺细纱样机受到

参观者高度关注JWF１５１１型三元色细纱机采用

了３根不同颜色粗纱喂入通过智能数控牵伸改

变三基色成分配比实现了纱线色泽及支数变化可纺出多种形态和色泽的纱线使环锭细纱机具备了

纺纱与智能化配色的双重功能而恒久科技公司研

发的多功能花色细纱机也采用数码控制技术在一

台设备上只要变更一个控制系统就可生产多种如段

彩纱波浪纱竹节纱等各种新型纱线实现了一机

多功能此外山东裕华纺机公司与意大利 Pinter公司合作开发的多种花色装置也在展会上以实物

或演示方式作了介绍有马泰克花色纱装置双包芯

与单包芯纱装置及３D 包芯纱装置等将这些装置

安装在环锭细纱机上也可生产出形态各异色彩多

样的纱线

１５　成品工序

成品工序是纺纱工序的最后加工工序有络筒

机与倍捻机两种设备络筒机与细纱机一样原是

纺纱中用工最多的一种设备也是用智能化的数控

技术实现机器换人的重点工序从这次展会上国内

外展出的络筒机分析已全面采用全自动化的第三

代托盘式自动络筒机展示设备有卓郎赐来福公司

生产的奥拓康诺 ACＧ６型意大利沙维奥公司生产

的EcoPlus型日本村田公司生产的 QPROPLUS优宝络型及青岛宏大纺机公司的SMORＧ１型这

几种新一代托盘式自动络筒机与目前多数企业使用

的纱库型自动络筒机相比智能化与自动化程度更

高从纱管自动运送自动退解纱尾自动络筒自动

运送筒纱等都采用智能化机器人操作来完成而

目前使用的纱库型自动络筒机尚需人工插纱管络筒满筒时仍需人工换筒等辅助操作由于第三代托

盘式自动络筒机全部实现自动化操作不但进一步

减轻了工人劳动强度且使用工进一步节省从原纱

库型络筒机每人挡１台增加到挡３~４台按目前

每万锭配备３台络筒机为例则只需一个工人使络

筒工序从用工最多成为用工最少的工种此外在自动络筒机还采用电子清纱器智能化技术它用在

线监控技术将纱线中的各类疵点设置多个通道在纱线通过时将疵点切除从而使经过络筒加工并卷

绕成筒纱上的疵点降到最少或无纱疵为后加工用

户提供品优质良的纱线倍捻机是加工细号或特细号纱的配套设备它

将２根或３根单纱通过并合倍捻成股线对提高成

纱强力与改善条干均匀度有积极作用尤其是生产

半精纺纱线及９８tex(６０s以上)特细号纱线都需

要通过倍捻机加工这次展会上除福克曼公司展出

一台短纤倍捻机外国内也有多家制造企业展示采

用智能化技术研发生产的倍捻机如浙江东星纺机

公司展出的两款倍捻机 DX２６８９型短纤倍捻机与

DX３２１FＧ５００型长丝倍捻机都吸收采用了国外倍

捻机的优点整个纱线成型机构都由伺服电机驱动与

在线控制代替了传统倍捻机上的往复导丝机构机构简单操作方便噪音低成形工艺可无极变换能

1048944５９1048944

　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

适应 多 品 种 生 产倍 捻 锭 速 度 可 在 ８０００~１００００rmin范 围 内 无 极 调 速 在 现 场 演 示

１００００rmin高速运行时纱线成型和运转稳定性良

好各项性能指标已接近国际先进水平可取代进口

倍捻机

１６　辅助设备

这次展会中除纺纱主要工序设备上都广泛采用

了智能化在线监控技术外在部分辅助设备中也采

用了智能化控制技术[７]青岛环球集团展示的筒纱

智能物流系统是一项成功的范例该系统整个流程

从络筒机上自动取纱输送品种识别机器人卸纱

堆垛称重筛选到自动包装套袋编织布无人自动

成包自动打包整包自动称重自动贴标自动码

垛自动入库到自动出库止全部实现了机器人自动

化操作据介绍用该智能化自动运送包装系统可节

约原工种劳动用工的８０此外江苏凯宫纺机也展示了一套精梳工序采

用智能化技术该技术是将条并卷机与精梳机有机

联接 TSFA０１６０智能棉卷搬运系统将条并卷机

落下的小卷通过满卷存储平台自动输送到精梳机吊

装运输区域备用换卷并将精梳机用完的条卷空管

通过存储平台码齐逐一喂入条并卷机的备管箱内实现了条并卷机与精梳小卷喂入端的连续生产对改善质量及节约运输工人均有积极作用

２　互联网信息化技术在纺纱生产中的应用

　　纺纱生产是一种多工序多机台与三班连续运

转一环扣一环的生产模式一个工序一台设备发生

故障或出现异常都会影响整个生产系统故对每台

设备的运行状态都有严格要求互联网技术的采用

可将每道工序中每台设备的运转情况进行实时监

控并及时作出相应处理和调整目前互联网技术

不仅在细纱机单锭监控技术上应用在其他工序纺

纱设备中也已开始应用如这次展会上展出的陕西

宝成公司生产的并条机上设置了与互联网联接端使管理人员可以从视频或智能手机上掌握每台设备

的运行情况并可对各种工艺参数实时作出调整彻底改变了传统生产管理模式使纺纱生产与管理

进入了一个智能化与信息化的新时代[８]

　　传统纺纱企业采用智能化与信息化技术后能取得节能降耗与减少劳动用工等显著效果据对浙

江省内一些纺纱企业了解采用清梳联合机粗细联

合技术及新一代托盘式络筒机等技术后不但缩短

了纺纱工序同时可使生产一线劳动用工从原来

５００人万锭减少至５０~６０人万锭如果传统细

纱机更新为带自动落纱细纱长机或改造成集体落纱

细纱机不但使工人劳动强度显著降低且每万锭又

可节约劳动用工１０人左右仅从节约劳动用工一

项每万锭可减少工费支出２５０万元左右且可以缓

解当前纺纱企业招工难的压力经济效益是十分明

显的

３　结　语

纺纱业是纺织产业链的首道工序纺纱生产历

史悠久曾为中国纺织业发展与解决人民穿衣问题

做出过重要贡献但随着科学技术的发展尤其是自

动化连续化智能化与信息化等技术的广泛采用传统的纺纱技术与管理模式已与现代化生产与管理不

相适应必须要进行改造与升级要围绕ldquo机器换人减人增效提升产品质量与档次rdquo为目标采用自动

化智能化网络化等手段来彻底改变传统生产与管

理模式使纺纱生产跨入智能化与信息化的新时代

参考文献

[１]朱丹萍寿弘毅章友鹤等纺纱设备和技术的进步与发

展[J]浙江纺织服装职业技术学院２０１７(１)１－７[２]潘梁朱丹萍寿弘毅等国外纺纱机械与纺纱器材技

术的进步与发展[J]纺织导报２０１７(４)５６－６０[３]章友鹤朱丹萍赵树超等纺纱装备的自动化连续

化智能化与高速化[J]纺织导报２０１７(６)２４－３２[４]赵阳陈新鹤宋均燕智能纺纱新模式的探索与实践

[J]棉纺织技术２０１７(８)１４－１８[５]马晓辉陈建数字化纺纱车间的智能化技术特点及效

果分析[J]棉纺织技术２０１７(８)１０－１３[６]章友鹤周建迪赵连英等紧密纺纱技术的发展[J]

纺织导报２０１６(６)５３－６０[７]章友鹤赵连英毕大明等对第１７届上海国际纺织工

业展展出的纺纱机械与纺纱器材技术创新的评析[J]现代纺织技术２０１６(２)４６－５０

[８]胡广敏智能纺模式助力传统纺织企业提升盈利能力

[J]棉纺织技术２０１７(８)１９－２２

1048944６９1048944

　纺织设备 第２６卷

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(双月刊)

XIANDAIFANGZHIJISHU(１９８５年创刊) ２０１８５

第２６卷　(总第１３３期)

主管单位　浙江理工大学主办单位　浙江理工大学

　浙江省纺织工程学会编委会主任　陈建勇编委会委员(以姓氏笔画为序)　马廷方　王　瑞　王永进

　牛建设　毛志平　刘丽妍

　孙润军　吴俭俭　邹奉元

　汪亚明　张　毅　张会巍

　张尚勇　陈文兴　陈国强

　陈建勇　陈南梁　陈韶娟

　郑今欢　范雪荣　易洪雷

　胡旭东　祝成炎　奚柏君

　高卫东　傅雅琴　虞树荣

　FrankKKo(加拿大)　倪庆清(日本)　王训该(澳大利亚)　陈晓钢(英国)主　编　陈建勇副主编　张会巍杂志社社长　郑今欢全国中文核心期刊

中国科技核心期刊

科学引文数据库源期刊

中国核心期刊(遴选)数据库

中国学术期刊全文数据库文献源

中国学术期刊数据库文献源

中文科技期刊数据库文献源

中国科技论文在线来源期刊

中国科技期刊开放获取平台收录

目　次

材 料 工 程

架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究

林启松张顺花汪　凯(１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭(５)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

玄武岩长丝可编织性能的试验研究 贾　崇孟　琳高翼强(１１)helliphelliphelliphellip

纺 织 工 程

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰刘梅城邢洪莉唐晓辉魏　优(１６)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

３D绳绣鞋面设计与生产 陈绍芳(１９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 周方颖杨立志(２２)helliphelliphelliphelliphelliphellip

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮许凡菲卢业虎戴宏钦(２６)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

染 化 工 程

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇蒋　彬邓继勇刘日平胡灿辉(３４)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂叶　挺蒋　静王少飞(３９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民王淑颖薄士振刘　娜陈德红贾艳梅(４５)helliphelliphelliphelliphelliphellip

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋张　艳余志成(５０)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟张超民(５５)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 杨　陈(５９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 程田田徐英莲(６２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵(６６)helliphelliphelliphelliphelliphellip

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀胡克勤王　静胡金莲吕　晶(７０)helliphelliphelliphelliphelliphellip

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼沈　来时景龙金　晶黄行舟helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

董岳龙张　云鲍国芳(７５)

纺 织 设 备

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全何旭平张承瑞(８０)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇方欣蓓虞美雅吴文丹陈建勇胡英杰(８７)helliphelliphellip

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径

mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超赵连英潘　梁章友鹤(９１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

广 告 索 引

浙江锦峰纺织机械有限公司 封面helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

陕西宝成航空精密制造股份有限公司 封二helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

江苏精亚集团 前插１helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

无锡市恒久电器技术有限公司 前插２helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

中国人民解放军第四八零六厂 前插３helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

浙江美格机械股份有限公司 前插４helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

传化智联股份有限公司 前插５helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

福建广文科技股份有限公司 前插６helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

嘉兴学院材料与纺织工程学院 前插７helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

闽江学院服装与艺术工程学院 前插８helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

铜陵松宝智能装备股份有限公司 前插９helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

laquo现代纺织技术raquo理事会 前插１０前插１１helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

无锡二橡胶股份有限公司 封三helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

无锡万宝纺织机电有限公司 封底helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

出　版

　浙江理工大学杂志社

编　辑

　laquo现代纺织技术raquo编辑部

发　行

　浙江省报刊发行局

订　阅

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邮发代号３２Ｇ１１８地　址

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　ISSN１００９Ｇ２６５XCN３３Ｇ１２４９TS

广告经营许可证号

　３３０１００４００００９０出版日期

　２０１８年９月１０日

定　价　８1049008００元

AdvancedTextileTechnology(Bimonthly)Foundedin１９８５　　　２０１８Vol1049008２６　No1049008５(SumNo１３３)

Responsible　ZhejiangSciＧTechUniversitySponsor　ZhejiangSciＧTechUniversity　ZhejiangTextileEngineeringSociety

ChairmanofEditorialCommittee　ChenJianyong

EditorＧinＧchief　ChenJianyong

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Printedby　YuhangPeoples　PrintingCoLtd

CSSNISSN１００９Ｇ２６５XCN３３Ｇ１２４９TS

Publicationdate　Sep１０２０１８

Contents1048944MaterialsEngineering1048944StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwith

QuantumEnergy1049023 PowderLINQisongZHANGShunhuaWANGKai(１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane CAOChenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

QIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(５)ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilament

JIAChongMENGLinGAOYiqiang(１１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1048944TextileEngineering1048944DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilament

CoreＧspunYarnFabric HONGJieLIUMeichenghelliphelliphelliphelliphelliphellipXINGHongliTANGXiaohuiWEIYou(１６)

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang(１９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingYANGLizhi(２２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANiniXUFanfeiLUYehuDAIHongqin(２６)helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1048944DyeingandFinishingampChemicalEngineering1048944ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCotton

FabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcessCHENZhenJIANGBinDENGJiyonghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

LIURipingHUCanhuid(３４)StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabric

DyeingwithOrangePigment LIKeYETinghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipJIANGJingWANGShaofei(３９)

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZheminWANGShuyingBOShizhenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

LIUNaCHENDehongJIAYanmei(４５)StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetate

Intertexture ANZidongZHANGYanYUZhicheng(５０)helliphelliphelliphelliphellipStudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishing

LiquidAF４ ZHANGJianjuanZHANGChaomin(５５)helliphelliphelliphelliphelliphelliphellipInfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabric

YANGChen(５９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipStudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabrics

CHENGTiantianXUYinglian(６２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipEffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitative

AccuracyofFiber FANGFangDAIYingyihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(６６)

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabricJINGuanxiuHUKeqinWANGJingHUJinlianLU

10489441048944

Jing(７０)helliphelliphellipRisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabrics

YEQiongSHENLaiSHIJinglongJINjinghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipHUANGXingzhouDONGYuelongZHANGYunBAOGuofang(７５)

1048944TextileEquipment1048944RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnect

WANGQuanHEXupingZHANGChengrui(８０)helliphelliphelliphelliphelliphellipAnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcess

EquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarnZOUZhuanyongFANGXinbeiYUMeiyahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

WU WendanCHENGJianyongHUYingjie(８７)New WaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieve

IntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustry

ZHAOShuchaoZHAOLianyingPANLiangZHANGYouhe(９１)helliphellip

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００１

架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究

林启松张顺花汪　凯

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要通过共混改性添加新型多功能架状硅酸盐材料量子能粉末1049023 (简称 QE粉)到聚对苯二甲酸乙二

醇酯(PET)中采用纺牵一步法制得 QE粉改性PET纤维测试分析了 QE粉的添加对 PET纤维形貌及力

学吸湿和紫外吸收等性能的影响结果表明PETQE纤维表面均匀分布有大量改性粉体QE粉的引入明

显提高了PET的吸湿抗静电性能PETQE纤维回潮率达１２３表现出了更为优异的芯吸高度及液态水

扩散速度纤维比电阻也下降了３２PETQE纤维织物的感应静电电压峰值和半衰时间则下降了１０７V和

０４７s紫外吸收测试表明PETQE纤维对紫外及可见光均有一定的吸收

关键词聚对苯二甲酸乙二醇酯量子能粉末1049023 共混改性吸湿性能紫外吸收性能

中图分类号TS１９５６４４　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００１－０４

StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwithQuantumEnergy1049023 Powder

LINQisongZHANGShunhuaWANGKai(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThenovelmultiＧfunctionalframeworksilicate Quantum Energy1049023 powder (QEpowder)wasaddedtopolyethyleneterephthalate(PET)byblendingmodificationtopreparethePETfibermodifiedbyQEpowderviaspinningＧdraftingoneＧstepmethodTheeffectsofQEpowderon PET fiber morphologyits mechanicalpropertymoistureabsorption

antistaticandultravioletabsorptionpropertieswerestudiedTheresultsindicatethatthenumerousmodifiedparticlesareuniformlydistributedonthesurfaceofPETQEfiberTheadditionofQEpowderelevatessignificantlythemoistureabsorptionandantistaticpropertiesofPETThemoistureregainrateofPETQEfiberreaches１２３ andthePETQEfibershowsbetterwickingheightand waterspreadingspeedanditsspecificresistancealsodecreasesby３２Moreoveritsinductionelectrostaticvoltagepeakvaluesandthehalfdecaytimedecreasesby１０７Vand０４７srespectivelyTheultravioletabsorptionmeasurementimpliesthatPETQEfibershowscertainabsorptionofbothultravioletandvisiblelightKeywordspolyethyleneterephthalateQuantumEnergy1049023 powderblendingmodification

moistureabsorptionpropertyultravioletabsorptionproperty

收稿日期２０１７－１２－１９

作者简介林启松(１９９３－)男浙江温州人硕士研究生主

要从事新纤维材料及功能性纤维材料方面的研究

通信作者张顺花EＧmailzshhzj１６３com

　　强度大加工性能优异且耐化学腐蚀的聚酯

(PET)纤维在中国的民用纤维市场占有重要地位在各类服装面料中均有大量应用近年来随着人民

生活水平的提高人们对PET纤维织物的舒适性提

出了更高的要求凉爽吸湿透气抗紫外等差别化

纤维织物受到市场青睐[１Ｇ４]近期韩国(株)量子能

技 术 研 究 所 利 用 韩 国 产 天 然 长 石 类 黏 土 矿 物

(Osaekhyulto)为原料制备得到了粒径在几十到几

百纳米不等的新型架状硅酸盐复合材料其商品名

1048944１1048944

为量子能粉末1049023 (简称 QE粉)[５]QE粉具有抗氧

化吸湿以及紫外吸收和红外辐射等许多独特的性

能在新型聚合物材料领域表现出了良好的应用前

景[６Ｇ８]本文关注到 QE粉具有较强的吸湿性且对

紫外光存在一定的吸收因此将其作为新型改性剂

引入到PET纤维中用以开发兼具吸湿和抗紫外性

能的新型多功能聚酯纤维采用纺牵一步法制备得

到PETQE纤维研究了 QE粉的添加对 PET 纤

维的表面形貌力学性能以及吸湿抗静电性能的影

响并讨论了PETQE纤维的紫外吸收性能

１　实　验

１１　实验原料

工业丝用 PET 切片(特性黏度０９５dLg上海石化有限公司)纤维级 PET 切片(特性黏度

０６４dLg浙江恒逸聚合物有限公司)量子能粉

(粒径为４０~２００nm韩国(株)量子能技术研究

所)上述原料使用前均在真空度为－００９５MPa干燥温度为１０５的条件下干燥１２h

１２　PETQE改性纤维的制备

将干燥的 QE粉与工业丝用 PET 切片混合均

匀得到 QE粉质量分数为２０的 PETQE混合

料采用TSEＧ３０A型双螺杆挤出机对其进行挤出造粒得到 QE粉改性的 PET 母粒共混物熔融温

度为２８０挤出温度为２６５在高速纺丝机上采用纺牵一步法工艺制备

PETQE纤维熔融纺丝温度为２８８~２８０热辊温度为８５~１６０牵伸比为１６０倍纺丝工艺

流程自制母粒与纤维级PET切片的共混熔融rarr熔

体过滤rarr计量rarr纺丝细流rarr拉伸及吹风冷却rarr初生

纤维上油rarr热牵伸rarr卷绕rarrFDY 丝制得的PET

QE改 性 纤 维 所 含 的 QE 粉 质 量 分 数 理 论 值 为

０６取部分 PETQE 改性纤维在 KU４８２A 型

染色试验编织机上摇制袜筒以用于后续的测试

１３　PETQE改性纤维的测试

１３１　表面形貌

PETQE纤维经乙醇洗涤除去表面灰尘后用

JSMＧ５６１０型扫描电子显微镜(SEM)对纤维的表面

形貌进行观察加速电压为５kV放大倍数为１５００倍并通过X射线能谱仪(EDS)对改性剂 QE粉的

成分组成进行分析采用LeicaDMLP型偏光显微

镜(POM)对纤维截面形貌进行观察放大倍数为

５００倍

１３２　纤度测试

用 YG０８６型缕纱测长仪卷绕１００mPETQE纤维并用电子天平称得绞丝质量然后换算成纤维

线密度试样测试３次并取平均值纤维预加张力

为００５cNdtex

１３３　力学性能测试

采用XLＧ２型纱线强伸度仪测试PETQE纤维

的力学性能试样测试１０次并取平均值夹具间距

２５０mm预加张力为００５cNdtex拉伸速度为

２５０mmmin

１３４　吸湿性能测试

纤维回潮率将PETQE纤维在２０相对湿

度６５的环境下调湿４８h称取一定量纤维记录质

量后将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒重后再

次记录纤维质量根据烘前与烘后质量计算纤维回

潮率

QE粉的吸湿曲线称取一定质量 QE粉并置

于称量瓶内将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒

重后置于２０相对湿度６５的环境中每５min称量样品的质量并记录

纤维的吸湿爬杆曲线PETQE纤维经长尺卷

绕１０次后得３０cm的纤维束给纤维施加适当捻度

以使纤维抱合后得到测试样条将测试纤维悬垂于

蓝色染料中每３min记录染料的爬升高度

１３５　抗静电性能测试

纤维体积比电阻采用 YG３２１型纤维比电阻仪

对PETQE纤维的体积比电阻进行测试试样测试

３次并取平均值织物静电性能采用 YG４０１型织物感应式静电

测试仪对PETQE改性织物的静电性能进行测试测试模式采用定压法放电电压设置为１０kV试样

测试３次并取平均值

１３６　紫外吸收性能测试

采用 UH４１５０型紫外可见近红外分光光度计对

QE粉和 PETQE织物的紫外吸收性能进行测试测试采用漫反射模式测试区间为８００~２００nm

２　结果与讨论

２１　改性剂的X射线能谱分析

新型架状硅酸盐改性剂 QE粉的制备工艺如下将天然长石类矿物原料粉碎至粒径小于３２０目rarr筛

除原料中的重金属等有害物质rarr经筛选后的原料在

1048944２1048944

　材料工程 第２６卷

８５０下煅烧１０hrarr煅烧产物与植物浸出液混合后

在－１０~２００下熟成１０~９０d[５]制得的QE粉微

观下呈片层状层间距约０８９８nm利用 X射线能

谱(EDS)对QE粉的组成元素及含量进行分析结果

如图１所示可以看到 QE粉的成分与其他常见长

石类硅酸盐相似即 Al元素Si元素和 O元素占主

要成分摩尔比nAl∶nSi∶nO＝１∶３∶１０５０可以看

到除 Al３＋ 外QE 粉中还含有 Na＋ Ca２＋ Fe３＋

Ti４＋ K＋ 和 Mg２＋ 等金属阳离子属于纳米硅酸盐

复合材料

图１　改性剂 QE粉的EDS谱图

２２　纤维形态结构

利用自制 QE粉母粒改性PET得到的PETQE纤维的线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex其纤维形态结

构如图２所示图２(a)为PETQE纤维的截面形貌

的POM图像可以看到纤维的截面呈圆形且尺寸均

匀改性剂颗粒均匀分布在纤维中图２(b)为PET

QE纤维表面的SEM 图像可以看出纤维表面均匀

分布有数目众多尺寸不一的明显颗粒证明改性纤

维表面成功负载了改性剂 QE粉粉体自身出现了团

聚导致部分颗粒尺寸较大此外改性剂的添加也使

纤维表面变得粗糙增大了纤维的比表面积这有益

于纤维吸湿及抗紫外性能的提高

２３　纤维性能分析

２３１　吸湿性能

图３ 为 干 燥 的 改 性 剂 QE 粉 在 标 准 条 件 下

(２０相对湿度６５)的吸湿曲线从图３中可以看

到QE粉在５min内就吸湿增重了２０４４h内最

高增重可达３３２左右具有很高的吸湿速率和能

力表明 QE粉具备用于PET纤维吸湿改性的潜力改性后PET纤维的回潮率达１２３

图２　PETQE改性纤维的形态结构

图３　改性剂 QE粉的吸湿曲线

　　图４为经 QE粉改性的 PETQE纤维和常规

PET纤维的吸湿爬杆曲线可以看到 PETQE 纤

维的吸湿能力明显优于常规PET纤维纤维悬垂于

蓝色染料内３min时PETQE纤维蓝色部分高度

为６５cm而常规PET纤维为４５cm经过６min后随着时间的增长两者的芯吸高度始终相差约

１cmQE粉不仅能够改善PET的吸湿性能其在

环境中短时间的强吸湿能力也会在加工过程中造成

PET熔体降解的问题因此尽量避免生产过程中干

燥 QE粉暴露在高湿环境下是维持 PETQE熔体

的纺丝细流稳定性的重要措施之一

1048944３1048944

　第５期 林启松 等架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究 材料工程

图４　PETQE改性纤维和常规PET纤维的吸湿爬杆曲线

２３２　抗静电性能

表２为PETQE纤维的回潮率纤维比电阻和

织物静电性能QE粉的添加增强了 PET 的吸湿

性能使得 PETQE纤维的回潮率较常规 PET 纤

维增加了０８３纤维回潮率的增加也使纤维的

抗静电性能得到加强PETQE纤维的纤维比电阻

较常规PET纤维下降了３２显著改善了纤维加工

过程中的静电效应提高了纤维的可纺性利用定压

法进一步测试了PETQE织物的静电性能其结果

也列于表２可以看到PETQE织物的静电电压峰

值和半衰时间分别为１１１V和０４９s较常规PET织

物均下降了４９左右说明经QE粉改性的PETQE织物同样具有较好的抗静电性能静电荷在PETQE织物的表面不易积累且逸散速度较快

表２　PETQE改性纤维的回潮率纤维比电阻和织物静电性能

样品回潮率

纤维比电阻

(times１０８ Ω1048944cm)织物静电性能

峰电压V 半衰时间sPETQE １２３ ４６９ １１１ ０４９常规PET ０４０ ６９０ ２１８ ０９６

２３３　紫外吸收性能

图５为QE粉PETQE纤维和常规PET纤维

的固体紫外漫反射曲线由图５(a)可见QE粉对

紫外线具有一定的吸收能力其对波长４００nm 以

下的紫外线反射率低于４０且对波长２４５nm 左

右的吸收效果最好将 QE粉与PET复合后纤维

的紫外吸收性能如图５(b)所示可以看到 QE粉的

添加提高了PET的紫外吸收能力PETQE纤维在

UVA 波段(３２０~４００nm)的反射率相较于常规PET纤维下降了２５~３０在可见光波段PETQE纤

维同样拥有更低的反射率表明PETQE纤维对可见

光也有一定的吸收作用除 QE粉对紫外的吸收作

用外PETQE纤维粗糙的表面也使其拥有较大的比

表面积加强了对紫外线的吸收

图５　QE粉PETQE纤维和常规PET纤维的固体紫外漫反射曲线

３　结　论

a)利用自制 QE粉母粒成功制备了 PETQE纤维纤维表面及截面都均匀分布有大量改性粉体纤维线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex

b)吸湿性能测试表明PETQE纤维的吸湿能

力明显提高其芯吸高度及液态水扩散速率均优于

常规PET 纤维纤维回潮率也达到了１２３吸

湿性能的提高使改性纤维的静电性能也得到了改

善相较于常规 PETPETQE纤维的纤维比电阻

下降了３２其纤维织物的感应静电电压峰值和半

衰时间较常规 PET 织物也分别下降了１０７V 和

０４７s说明 PETQE 纤维具有较好的抗静电性

能表面电荷不易积累且逸散速度较快提高了纤维

的可纺性(下转第１５页)

1048944４1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００２

收稿日期２０１７－０２－２２

基金项目浙江理工大学优秀青年人才培养基金项目(２０１３YXQN０９)

作者简介曹　晨(１９９２－)男江苏徐州人硕士研究生主要从事新型纺织材料方面的研究

通信作者钱建华EＧmailqianjianhuazstueducn

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要采用浸没相转变沉淀法制备聚砜超滤膜探究添加剂对聚砜超滤膜亲水性能以及过滤性能的影

响以聚砜为原料以 NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液溶剂通过添加不同种类的添加剂聚乙烯吡咯烷

酮(PVP)和聚乙二醇PEG制得不同结构和性能的聚砜超滤膜应用扫描电子显微镜观察膜的表面微观结

构测试超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率并通过接触角和平衡水含量结果来表征膜的亲水性

能以水通量和截留率来表征膜的过滤性能结果表明对于同一种添加剂随着PVPＧK３０质量分数的增加

聚砜膜的亲水性能得到明显改善水通量上升过滤性能增加对于同一质量分数的 PEG随其相对分子质

量的增加其亲水性过滤性及抗污性显著提高当PEG相对分子质量为２０００质量分数为６时得到的膜

具有最佳的亲水性和过滤性能

关键词聚砜超滤膜添加剂亲水性聚乙二醇过滤性能

中图分类号TQ０２８８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００５－０６

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane

CAOChenQIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractInthispaperimmersionprecipitation method wasusedtopreparethepolysulfoneultrafiltrationmembraneTheeffectsofadditivesonhydrophilicpropertiesandfiltrationpropertiesofpolysulfoneultrafiltrationmembraneareexploredPolysulfoneultrafiltrationmembraneswithdifferentstructuresandpropertieswerepreparedbytakingpolysulfoneasrawmaterialandNNＧdimethylacetamide (DMAc) as the solvent and adding different kinds of additivesPolyvinylpyrrolidone(PVP)andPolyethyleneglycol(PEG)ThesurfacemicrostructureofthefilmwasobservedbyscanningelectronmicroscopyThecontactangleequilibriumwatercontentwaterfluxandrejectionrate weretestedAndthehydrophilicperformanceofthe membrane wascharacterizedthroughtheresultsofcontactangletestandequilibrium watercontenttestThefiltrationperformanceofthemembranewascharacterizedthroughthewaterfluxandretentionrateTheexperimentalresultshowsforthesamekindofadditivethehydrophilicityofpolysulfonemembraneimprovesobviously withtheincreaseofPVPＧK３０concentrationandthefiltrationperformanceincreaseswiththeriseofwaterfluxForPEGwiththesameconcentrationwiththeincreaseofitsrelative molecular weightitshydrophilicityfilterabilityandstainresistance

1048944５1048944

significantlyimproveWhentherelativemolecularweightofPEGis２０００andtheconcentrationis６theresultingfilmhasoptimumhydrophilicityandfiltrationperformanceKeywordsPSF ultrafiltration membraneadditivehydrophilicitypolyethyleneglycol

filtrationperformance

　　随着科学的不断进步聚合物膜已经广泛的应

用到超滤微滤反渗透气体分离等方面[１Ｇ２]其中

超滤膜作为分离膜的主要形式已在污水净化处理食品生产等领域有着广泛的应用聚砜具有成本低

廉力学性能优异化学稳定性及耐热性好的优点已成为国内研究最多的超滤膜材料之一但是聚砜

膜的本身有着疏水性所以需要改性处理目前的主

要方法是加入添加剂来改善聚砜膜的亲水性能添

加剂共分为３种有机大分子有机小分子以及无机

盐在现有的研究中添加剂已经从单一材料逐渐

扩展到多种材料共同混合使用从而来改善聚砜膜

的亲水性能[３Ｇ６]本文主要探究不同种类的添加剂

聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚乙二醇PEG以及不同相

对分子质量的PEG对聚砜超滤膜的亲水性能过滤

性能膜的微观结构和抗污性能之间的影响分析聚

砜超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率的

测试结果并确定最佳的制膜方案

１　实　验

１１　实验原料和仪器

实验原料聚砜树脂(PSF)(化学纯美国苏威

集团)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(化学纯杭州蓝博工

业)聚乙二醇(PEGＧ４００２０００６０００)(分析纯海安石油化工)NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)(化学

纯上海金山经纬化工有限公司)实验仪器HANGPINGFA２００４电子天平(梅

特勒Ｇ托利多仪器(上海)有限公司)电热鼓风干燥

箱(上海市实验仪器总厂)GGＧ１７５００mL三口烧瓶

(四川蜀牛玻璃仪器有限公司)搅拌机(常州国华电

器有限公司)DZKWＧ４电子恒温不锈钢水浴锅(杭州蓝天化验仪器厂)HLK GM３１２５C台式刮膜机

(苏州圣恳自动化科技有限公司)JSMＧ５６１０LV 扫

描电子显微镜(日本株式会社)JYＧ８２B视频接触角

测定仪(承德鼎盛试验机检测设备有限公司)SHZＧ３(Ⅲ)循环水多用真空泵(巩义市英峪华中仪器厂)

UVＧPROB岛津紫外可见光光度计(梅特勒Ｇ托利多

仪器(上海)有限公司)

１２　PSF平板膜的制备

采用浸没相转变法制备聚砜膜将聚砜树脂在

８０的烘箱内干燥２h然后称取一定量的聚砜放

入到三口烧瓶中再分别称量相应的添加剂 PVP

PEG于三口烧瓶中最后加入溶剂 DMAc在８０的恒温水浴下以１５００Hz左右的频率搅拌溶解直至聚合物的溶液变得均一稳定透明接着静置脱

泡２４h在９０的恒温水浴锅里静置留作后续实

验使用在温度２５ 相对湿度为７０左右的条

件下进行实验首先打开刮膜机的电源调整预刮

膜厚度(约为７５μm)再将静置脱泡后的铸膜液倒

在干燥洁净的玻璃板上刮刀速度设为４０mms利用刮刀将铸膜液刮成厚度均匀的液态膜令初生膜

在空气中蒸发１０s至２０s后将其迅速地放进纯水

凝固浴当中待膜从玻璃板上自动脱落后[７Ｇ９]将固

态膜移至装有去离子水的大烧杯中浸泡每２h换

一次去离子水这样浸泡大致２天左右直到膜表面

不再有气泡便可将聚砜膜在室内晾干以备测试用各铸膜液配比及编号见表１其中铸膜液的总重量

为５０g

表１　铸膜液配比

膜编号PSF质量

分数

添加剂质量

分数DMAc质量

分数P１ １４ PVPＧK３０２ ８４P２ １４ PVPＧK３０４ ８２P３ １４ PVPＧK３０６ ８０P４ １４ PVPＧK３０８ ７８P５ １４ PVPＧK３０１０ ７６

１－１ １４ PEGＧ４００２ ８４１－２ １４ PEGＧ４００４ ８２１－３ １４ PEGＧ４００６ ８０１－４ １４ PEGＧ４００８ ７８１－５ １４ PEGＧ４００１０ ７６２－１ １４ PEGＧ２０００２ ８４２－２ １４ PEGＧ２０００４ ８２２－３ １４ PEGＧ２０００６ ８０２－４ １４ PEGＧ２０００８ ７８２－５ １４ PEGＧ２０００１０ ７６３－１ １４ PEGＧ６０００２ ８４３－２ １４ PEGＧ６０００４ ８２３－３ １４ PEGＧ６０００６ ８０３－４ １４ PEGＧ６０００８ ７８３－５ １４ PEGＧ６０００１０ ７６

1048944６1048944

　材料工程 第２６卷

１３　聚砜膜性能测试

１３１　水通量测试

用水通量测试仪测量膜的水通量从每块膜上

选取６个均匀且表面光滑的位置剪成直径为２５cm的圆形试样用于水通量的测定将进水管放入盛有

去离子水的桶中出水口处用量筒接过滤后的水开始进行测试时先预压２５min预压结束后读出

１０min内通过膜的水的体积每组膜测试６组数据并计算平均值按式(１)计算膜的水通量

J＝ VAtimesT

(１)

式中J为膜的纯水通量L(m２1048944h)V 为透过液体

积LA 为膜的有效面积m２T 为测试时间h

１３２　截留率测试

截留率也常用于表征膜的过滤性能与水通量

相反表达的是截留某种物质的能力首先称取一

定量的 NaHPO４1048944１２H２O 和 KH２PO４ 并用纯水将

其溶解直至完全溶解后同１０００mL容量瓶定容

即为PBS溶液留作待用将牛血清蛋白溶于PBS溶液后制得 BSA 溶液按要求配成一系列质量分

数采用紫外分光光度计测定不同浓度的BSA溶液

在２８０nm 处的紫外吸光度此时便可得到一条关

于BSA溶液质量分数吸光度的标准曲线用于后续

查询将配制好的１０mgmL的BSA溶液在测水

通量的装置中过滤得到滤液用紫外分光光度计测定

滤液在２８０nm 处的紫外吸光度从标准曲线上读

出此时所对应的质量分数Cf并用式(２)计算

R ＝ (１－CdCf)times１００ (２)式中R 为膜的截留率Cd 为１０mgmLCf 为

滤液的质量分数

１３３　接触角测试

用接触角测定仪测试膜的接触角用来反应膜的

亲水性能[１０]将膜剪成合适长条并贴在载玻片上放在针管对准的平台上调节物镜使研究者能够清

晰观察液滴滴落的行为通过调节螺旋器使针尖出

现小液滴最后让其在自重作用下滴落在膜上通过

鼠标控制并使捕捉液体滴落在膜时的瞬时状态后保

存最后利用量高法测出接触角并做好相应记录

１３４　平衡水含量测试

平衡水含量是间接反映膜的亲水性或疏水性又

一参数[１１]用干燥的滤纸将浸泡在水中的聚砜膜表

面的水分擦干选取一定大小的膜称重放在玻璃培

养皿上去皮称重记为W再将其置于５０的烘箱中

干燥５h后称重记为W１按式(３)计算平衡水含量

EWC ＝ (W －W１)W times１００ (３)式中W 为聚砜膜的湿质量gW１ 为聚砜膜的干质

量g

１３５　膜的样貌观察

选取样品表面均匀且光滑的部分剪取２cmtimes５cm的小长条在装有液氮的保温碗中冷冻１０min(观察膜表面无需冷冻)之后用镊子迅速将其脆断然后用导电胶固定于载物台上经真空喷金处理后

在扫描电镜下观察膜的表面及截面样貌选择清晰

图片进行分析对比

１３６　膜的抗污染性能表征

随着过滤的进行聚砜膜内的孔会产生不同程

度的堵塞即产生膜污染[１２]通常采用膜污染指数

FI或者衰减率来表征其抗污性能[１３Ｇ１４]本次实验

测试了膜的污染指数在一定操作压力下用自制的

水通量测试装置进行水过滤实验与水通量操作不

同的是此次是要测定过滤一定量的水(５０mL)所需要的时间t１过滤一段时间t２ 的水后再测定过

滤５０mL的水所需要的时间t３最后根据式(４)计算最终的污染指数

FI＝(１－t１t２)t３times１００ (４)式中FI为膜污染指数t１t２t３ 为过滤时间s

２　结果与讨论

２１　添加剂对聚砜膜亲水性能的影响

２１１　接触角的测试结果分析

膜表面的接触角数值是反映膜亲水性能的重要

参数接触角小于９０deg的材料为亲水材料接触角大

于９０deg的材料为疏水性材料图１是聚砜膜接触角

随各种添加剂质量分数的变化折线图

图１　聚砜膜接触角与各添加剂质量分数的关系

由图１可知聚砜膜在未加添加剂时接触角为

９５１２deg表现为疏水性随着添加剂的加入聚砜膜

的接触角下降到９０deg以下即膜的亲水性增强由

1048944７1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为

水溶性高分子添加剂在成膜过程中会富集在膜表

面其自身的亲水特性使得水渗入膜内的速率增加膜表现的亲水能力增强膜的接触角降低

对于同一种质量分数的添加剂PEG对聚砜膜

亲水性能的改善能力高于PVPＧK３０这是因为对于

相同质量分数的两种添加剂PEG所含的亲水基团

多于PVPＧK３０故其表现的亲水能力更强对于同

一质量分数的３种PEG添加剂其对聚砜膜亲水性

能的改善能力随着相对分子质量的升高而增大这是由于相对分子质量大的PEG 内所含的亲水基团

羟基个数更多亲水能力增大对于相同种类的添

加剂聚砜膜的水接触角随着添加剂质量分数的增

大而降低表示聚砜膜的亲水性随添加剂质量分数

的增大而增大这是由于添加剂含的总亲水基团个

数增多膜的吸水能力增大亲水增强

２１２　平衡水含量的测试结果分析

高分子添加剂会影响溶剂的溶解能力改变铸膜

液中聚合物的热力学和动力学行为改变膜的沉淀速

率形成不同大小和数量的孔隙这些孔相当于空心

的球或圆柱有着较大的比表面积可以吸附更多的

水因此影响着聚砜膜的平衡水含量经过测试各种添加剂对聚砜膜的平衡水含量的影响如图２所示

图２　聚砜膜的平衡水含量与各添加剂质量分数的关系

对于添加剂PVP聚砜膜的平衡水含量随其质

量分数的增加而增加对于同一相对分子质量的添

加剂PEG聚砜膜的平衡水含量随着其质量分数的

增加先升高后降低升高是由于 PEG 起着致孔作

用随着其质量分数的升高膜内孔的数量和孔径均

会有所增大此时吸附的水含量也增多因此平衡水

含量也增大但进一步升高PEG质量分数会使得

铸膜液体系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速

率减少了孔的形成因而其平衡水含量降低

对于同一质量分数的添加剂PEG聚砜膜的平

衡水含量随着 PEG 相对分子质量的升高而增大这是由于PEG相对分子质量的增大使得聚合物胶

束聚集体的尺寸增大加快了膜的沉淀速率使得孔

隙率增多因此膜的平衡水含量增大

２２　添加剂对聚砜膜过滤性能的影响

水通量和截留率是表征聚砜膜过滤性能的两个

重要参数通常情况下高水通量和高截留率体现出

膜优异的过滤性能图３和图４分别是不同添加剂

聚砜膜的水通量和截留率与添加剂质量分数的关系

图３　聚砜膜的水通量与添加剂质量分数的关系

图４　聚砜膜的截留率与添加剂质量分数的关系

由图３图４可以看出对于相同种类的添加剂聚砜膜的水通量随着添加剂质量分数的增大呈总体上升

的趋势截留率则相反这是由于添加剂 PVPＧK３０

PEG均促进了膜的多孔结构的形成且随着添加剂质

量分数的升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此

水通量升高截留率降低但当添加剂PEG的相对分

子质量为６０００时随着质量分数进一步的升高水通

量反而下降这是由于随着相对分子质量的增加铸膜

液粘度增大降低了铸膜液的沉淀速率故使得膜的皮

层增厚孔隙率下降水通量下降对于同一质量分数的添加剂添加剂PEG的聚

1048944８1048944

　材料工程 第２６卷

砜膜水通量较PVPＧK３０的高截留率较其小理论

上来讲PVPＧK３０利于聚砜膜形成长的指状结构的

孔而 PEG 利 于 聚 砜 膜 形 成 海 绵 状 结 构 的 孔

PVPＧK３０应具有更高的水通量较低截留率但实际

上相反这可能与其较易形成闭合性孔有关对于

同一质量分数的添加剂PEG随着其相对分子质量

的增加聚砜膜的水通量升高截留率降低尤其是

相对分子质量为６０００的PEG这是由于相对分子

质量的增加使得孔隙率的增大孔径也有所增大

２３　添加剂对聚砜膜耐污染性的影响

对各组膜进行污染指数的测量结果如图５所示

图５　聚砜膜的污染指数与添加剂质量分数的关系

　　一般来说膜的污染指数越大膜的堵孔率增

大则膜的抗污性能越差反之污染指数越小膜的

抗污染性能越好从图５中可以看出添加剂PVP改善抗污性能力不如添加剂 PEG 的好且增大

PEG的相对分子质量会使膜的污染指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着其质量分数的

增加膜的污染指数下降抗污性能增强

２４　添加剂对聚砜膜结构的影响

聚砜超滤膜是由表面皮层和多孔底层两部分组

成的非对称结构皮层靠近空气一侧膜溶剂会蒸

发形成孔径较小致密的孔隙结构皮层厚度与在空

气中蒸发时间相关而贴近玻璃板一侧为多孔底

层液态膜在浸入水凝固浴后水溶性溶剂 DMAc会立马溶于水凝固浴中此时便发生相分离液态膜

变成固态膜而膜内会形成诸多的孔隙这是因为分

散在液态膜中的强亲水添加剂极易溶于水从而形

成大大小小的孔隙不同的添加剂所制得的聚砜膜具有不同的表面

结构和断面结构由于多孔底层相较于皮层更能清

晰地反映出膜孔隙分布及孔径大小的信息因此选

用膜的多孔底层结构进行表面结构的对比图６为

不同膜的表面结构和断面结构

图６　不同添加剂的聚砜超滤膜的表面和断面结构

　　图６a１b１的表面结构均在５００放大倍数下观

察的可以看出随着PVP的质量分数增加膜的孔

数量增加孔径大小并无很大差异图６c１d１和图６e２的表面结构均在３０００放大

倍数下观察的可以看出随着PEG相对分子质量的

增加膜的孔径增大特别是 PEGＧ６０００的表面结

构中出现了个别极大孔这也是后来测得水通量急

剧上升的原因孔隙率并无明显的差别

1048944９1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

图６a１图６b１图６e１的表面结构在５００放大

倍数下比较相似图６a２图６b２图６e３断面结构均

为指状结构其中添加剂为 PEGＧ６０００的孔最为

密集图６a２图６b２的断面结构均在１０００放大倍数

下观察的可以看出添加剂为PVP时断面结构均

为指状PVP的分子结构决定了PVP是一种水溶

性的高分子添加剂PVP一旦接触到水便立即溶

于水形成的水溶液以非溶剂的角色进入膜内部的

通道其在膜内形成的路径便形成了指状孔当添加

剂PVP质量分数为２时其指状孔与PVP质量分

数为６时的小且有较厚皮层由图６e３可知添加剂质量分数为６的PEGＧ６０００所制得的聚砜膜

断面结构也为指状且较前两者的皮层薄孔径更大

且孔更长图６c２图６d２图６e３的断面结构均在１０００放

大倍数下观察的可以看出在添加剂PEG相对分子

质量小于６０００时所制得的聚砜膜的断面结构均

为海绵状在相对分子质量为６０００时断面结构为

指状

３　结　论

a)聚砜膜在未加入添加剂时的接触角为９５１２deg其表现为疏水性随着各种添加剂的加入聚砜膜的

接触角均小于９０deg即膜的亲水性增强由PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为水溶性高分子

添加剂在成膜过程中会富集在膜表面其自身的亲

水特性会使得水渗入膜内的速率增加因此膜表现出

的亲水能力增强膜的接触角降低

b)对于同一相对分子质量添加剂PEG聚砜膜

的平衡含水率随着其质量分数的增加先升高后降

低进一步增加PEG的质量分数会使得铸膜液体

系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速率减少了

孔的形成导致其平衡含水量降低

c)对于同一种添加剂聚砜膜的水通量随着添

加剂质量分数的升高呈总体上升的趋势截留率则

相反原因是添加剂 PVPＧK３０PEG 均可以促进

膜表面多孔结构的形成且随着添加剂质量分数的

升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此水通量

升高截留率降低

d)添加剂 PVP 改善抗污性能力不如添加剂

PEG好增大PEG的相对分子质量会使膜的污染

指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着

其质量分数的增加膜的污染指数下降抗污性能

增强

e)以膜的海绵状结构高孔隙率高水通量高截留率低污染指数作为基准经过对比可以确定

添加剂为PEGＧ２０００６时膜的综合性能最佳在此

配比下聚砜膜的表面孔隙率高且断面结构为海绵

状水通量达到７３６L(m２1048944h)截留率为７３５

参考文献

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[D]哈尔滨哈尔滨工业大学２００６[２]QIN JJWONG F SLI YetalA highflux

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技术１９９５２１(３)１３７－１４１[１２]申利国聚醚砜(PES)膜改性及抗污染性能研究[D]

上海中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)

２０１４[１３]周庆祥肖军平汪卫东等碳纳米管应用研究进展

[J]化工进展２００６２５(７)７５０－７５４[１４]刘梅红姜坪膜法染料废水处理工艺研究[J]膜科学

与技术２００１２１(３)５０－５２

1048944０１1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００３

玄武岩长丝可编织性能的试验研究

贾　崇孟　琳高翼强

(河北科技大学纺织服装学院石家庄　０５００３１)

　　摘　要对玄武岩长丝的可编织性能及编织参数与制品性能之间的变化关系进行了试验研究首先利用

玄武岩长丝通过采用不同的编织纱根数和纱线排列位置变化设计试验方案然后在编织机上进行编织得到

不同的编织制品并利用万能强力机对不同编织参数下的制品进行了强伸性能测试和分析结果表明利用

编织机对玄武岩长丝进行编织切实可行编织节距对编织制品的断裂强度影响显著最大值与最小值相差

６０以上编织速度对玄武岩长丝的编织品性能有较大影响随着编织速度的增大编织制品的断裂强度呈现

下降趋势且５００~１０００rmin之间的降幅最大降幅达３０左右

关键词玄武岩长丝编织机工艺参数强伸性能

中图分类号TS１８１８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１１－０５

ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilamentJIAChongMENGLinGAOYiqiang

(CollegeofTextileandGarmentHebeiUniversityofScienceandTechnologyShijiazhuang０５００３１China)

AbstractThispaperconductstheexperimentalstudyontherelationshipamongweavingpropertyweavingparametersandproductperformanceofbasaltfilamentFirstlytheexperimentalschemewasdesignedthroughdifferentnumberofbraidingyarnsandyarnarrangementThentheyarnswerewovenonthemachinetogaindifferentproductsNextthetensilemechanicalpropertiesoftheproductsunderdifferentbraidingparametersweretestedandanalyzedbyuniversalpowermachineTheresultshowsthatitisfeasibletobraidbasaltfiberbythebraidingmachineandthebraidingpitchplaysagreatroleonthebreakingstrengthofbraidedproductsThedifferencebetweenthemaximumandtheminimumisabove６０BesidesthebraidingspeedalsohasabigimpactontheperformanceofbraidedproductsWiththeincreaseofbraidingspeedthebreakingstrengthofwovenproductsshowsadecreasingtrendandthereductionscopeisbetween５００rminand１０００rminwiththereductionrangeofabout３０Keywordsbasaltfilamentbraidingmachinetechnologicalparameterstensileproperty

收稿日期２０１７－０５－１５

基金项目河北科技大学平台开放重点课题(２０１４PT０７)

作者简介贾　崇(１９９１－)男河北邯郸人硕士研究生主

要从事玄武岩纤维制品开发与应用方面的研究

通信作者高翼强EＧmailgao_yiqiang１６３com

　　近年来绿色环保的高性能纤维和功能性纤维材

料得到了快速发展应用的领域越来越广泛优异

的工程性质使玄武岩纤维可掺入到混凝土等工程

材料中能有效地改善材料的力学性能使材料的抗

压强度抗折强度抗拉强度抗渗性能抗震性能等

得到更加显著的提高[１Ｇ３]独特的耐高温性能使得

它可以在高温过滤材料领域发挥巨大优势另外也

可以在冶金钢铁水泥等行业中用作耐高温的防护

服装或者是传送带等产品石材作为主要的建筑材

料之一与水泥有着极佳的结合特性所以也决定了

玄武岩纤维制品可以在建筑和土木工程领域拓展出

广泛的使用空间用于各种住宅基础设施工程等项

目当中总之玄武岩纤维及其制品的应用领域是

1048944１１1048944

非常广泛的产品的应用形式也是多种多样的它可

以是以纤维的形态使用也可以是以产品的形式使

用产品的形式又可以是一维的产品两维的产品和

三维立体结构的产品[４Ｇ５]玄武岩纤维的优良性能

毋庸置疑但纤维本身也有不足之处如纤维的脆性

较大编织和织造时困难较大故本论文主要就玄武

岩长丝的可编织性能进行了试验研究

１　试验原料

本试验所用玄武岩长丝为东莞俄金玄武岩纤维

有限公司和江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司

生产单丝直径为１３μm线密度为８００tex测试拉

伸断裂强度分别为４９３cNtex和３５４cNtex

２　设备测试仪器及测试条件

设备KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机(徐州恒辉编织机械

有限公司)２个头每头２４个锭子拨盘直径９０mm编织原理为二维二轴１times１编织[６Ｇ１１]L３０双头全自动

并丝机(徐州恒辉编织机械有限公司)测试仪器UTM５３０５电子万能强力机(深圳三

思纵横公司生产)实验测试条件温度２２相对湿度６０测试标准参照 FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用

绳带物理机械性能测试方法raquo

３　试验研究与分析

在本试验中首先使用 L３０双头全自动并丝

机将玄武岩长丝缠绕在编织机配套的专用纱管上再将缠绕好的２４个管纱按编织机操作规定装在

KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机上准备进行编织

３１　玄武岩长丝可编织性

鉴于在普通的小样机上织造玄武岩机织物时纤维有脆性大易断布面毛糙高低不平等问题本次拟利用编织设备对玄武岩长丝先进行编织改善

其脆性然后再利用所得线性材料去织造为厚重型

玄武岩纤维制品开发打基础该编织机共有２４个

锭子红绿两组各１２个锭子以下为设计的试验方案方案１利用２４根玄武岩无捻粗纱进行编织方案２利用２０根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列情况如图１所示方案３利用１６根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列有２种情况如图２中的(a)和(b)所示

方案４利用１２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图３中的(a)(b)和(c)所示

图１　２０根纱编织

图２　１６根纱编织

图３　１２根纱编织

1048944２１1048944

　材料工程 第２６卷

方案５利用８根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列分２种情况如下图４中的(a)和(b)所示

方案６利用４根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图５中的(a)(b)和(c)所示

方案７利用２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管的放置位置如图６所示

图４　８根纱编织

图５　４根纱编织

图６　２根纱编织

试验结果表明

a)利用玄武岩长丝在编织机上进行编织是可

行的纤维只有少部分断裂本次实验(从方案１到

方案７)从２根粗纱到２４根粗纱通过不同的编织

纱根数变化和纱线放置位置变化得到了１２种不同

粗细和结构的玄武岩线性制品如图７所示

图７　玄武岩线性编织制品实物照片

b)为了得到外观粗细均匀组织结构紧凑的玄

武岩编织绳编织节距参数必须与参与编织的纱线

根数相对应否则随着纱线数量的减少产品会越来

越松散影响外观和内在性能表１是此次试验的纱线根数和相对应的编织

节距

表１　编织参数及参与编织纱根数

纱线根数根 编织速度(r1048944min－１) 编织节距mm

２４ ５００ ５０

２０ ５００ ４０

１６ ５００ ３０

１２ ５００ ３０

８ ５００ １５

４ ５００ １０

２ ５００ ５

c)当参与编织的纱线为２根时所编织出的产

品只是简单的交织类似于股线的加捻而且纱线会

出现自身扭转编织出的绳会出现较大的结点建

议编织时最少使用４根纱进行编织

３２　编织参数与制品性能的关系

３２１　节距与制品断裂强度间的关系

本试验分别用广东和江苏产的单丝直径为

1048944３１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

１３μm线密度为８００tex的玄武岩长丝进行编织编织速度恒定为５００rmin编织节距从３５mm 到

５５mm分５个不同数据进行编织用这两组试验

进行 研 究以 保 证 结 论 的 准 确 性 然 后 参 照

FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用绳带物理机械性能测

试方法raquo利用 UTM５３０５电子万能强力机进行拉伸

断裂强度测试测试数据如表２所示

表２　编织节距与制品断裂强度间的关系

编织节距mm断裂强度(cN1048944tex－１)

广东 江苏

３５ ２９２９３ ２７１２６

４０ ２７９５３ ３５７０７

４５ ３５４２５ ３８０３９

５０ ５０５７７ ４２４７１

５５ ４６７５０ ４５０８９

由表２中数据得出编织节距与制品断裂强度之

间的变化规律曲线如图８所示从图８中两组曲线

可以明显看出在编织速度一定时随着编织节距的

增加断裂强度也相应增加且断裂强度的最大值和

最小值相差高达６０以上

图８　编织节距与制品断裂强度之间变化曲线

３２２　编织速度对制品断裂强度影响

同样进行两组试验使用两种不同产地生产的

玄武岩长丝编织节距都为 ５０ mm编织速度从

２５０rmin到１２５０rmin之间依次提高分别进行

编织然后利用万能强力机对所得试样进行强伸性

能测试所得试验数据如表３所示

表３　编织速度与制品断裂强度的关系

编织速度(r1048944min－１)断裂强度(cN1048944tex－１)广东 江苏

２５０ ５２１７０ ３８０３９５００ ５０５７７ ３７９６９７５０ ４３８６３ ３４２６１

１０００ ３８９１０ ２９７８５１２５０ ４２１８０ ２８７５３

根据表３中试验数据得出编织速度与制品的断

裂强度的变化关系曲线如图９所示从两组曲线中

可以明显看出当编织节距一定时随着编织速度的

增大断裂强度呈下降趋势而且两组试验的编织速

度从５００rmin提高到１０００rmin时断裂强度的

降幅最大下降了３０左右可见编织速度对玄武

岩长丝的编织品性能有较大的影响之前本课题组

的学生曾用涤棉混纺纱进行过编织得出编织速度

与断裂强度无必然联系的结论

图９　编织速度与制品断裂强度之间关系

经过分析笔者认为本次实验所用的玄武岩长

丝是抗弯折性很弱的纤维在卷绕和编织过程中会出

现飞丝甚至断线且编织速度越快玄武岩纤维受损

越严重从而导致编织速度大的时候断裂强度明显

变小而柔韧性好的纤维在编织时没有这种现象

４　结　论

本试验主要对玄武岩长丝的可编织性以及编织

参数与产品的强伸性能关系进行了试验研究通过

方案的设计上机编织性能的测试以及数据的分

析得出以下几点结论

a)玄武岩长丝粗纱尽管脆性很大但在编织机

上是可以编织的且根据不同的参与编织纱数量和

不同的纱线排列方式可以得到不同结构和性能的

1048944４１1048944

　材料工程 第２６卷

线性编织制品

b)当参与编织的纱线根数改变时编织节距必

须相应改变否则随着纱线数量的减少制品会越

来越松散影响外观和内在性能

c)在编织速度一定时随着编织节距的增加断裂强度显著增加断裂强度的最大值和最小值相

差高达６０以上

d)编织速度对玄武岩长丝编织品的断裂强度

有明显影响速度从５００rmin提升到１０００rmin之

间断裂强度的降幅最大下降了３０左右

参考文献

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10508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880(上接第４页)

　　c)紫外吸收测试表明PETQE纤维在紫外及

可见光波段均有一定的吸收相较于常规PET纤维

其 UVA波段的反射率下降了２５~３０可见光

波段则由８０下降至６０左右因此经 QE粉改

性的PETQE纤维也具有一定的紫外吸收性能综上所述QE粉的引入可以提高PET的吸湿

性改善纤维的静电和紫外吸收性能在提高织物的

加工性能的同时可以满足对织物穿着舒适性及日常

防护的需求

参考文献

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producedfromnaturalclaymineralsofSouthKorea[J]MaterialsFocus２０１４３(６)４９１－４９５

1048944５１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００４

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰ab刘梅城ab邢洪莉a唐晓辉a魏　优a

(江苏工程职业技术学院a纺染工程学院b江苏省先进纺织工程技术中心江苏南通　２２６００１)

　　摘　要为设计开发一种具有吸声特性的纺织新产品利用中空尼龙长丝作为芯丝纺制了棉中空尼龙长

丝包芯纱再制取为织物对织物的吸声性能及撕破透气热阻弯曲性能进行了研究结果表明采用低捻

度的棉中空尼龙长丝包芯纱其松散的纱线结构可以很好的保持纤维中空特性所制取的织物吸声性能良

好撕破弯曲性能较优热阻较低有利于改善织物的吸声性能但织物透气性较差

关键词中空尼龙长丝包芯纱吸声性能热阻透气性

中图分类号TS１５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１６－０３

DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilamentCoreＧspunYarnFabric

HONGJieabLIUMeichengabXINGHongliaTANGXiaohuiaWEIYoua

(aCollegeofTextileandDyingEngineeringbJiangsuAdvancedTextileEngineeringTechnologyCenterJiangsuCollegeofEngineeringandTechnologyNantong２２６００１China)

AbstractInordertodesignanddevelopakindofnewtextileproductswithsoundabsorptionpropertythehollownylonfilamentwasusedasthecoreyarntoproducecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnandthenitwasmadeintofabricMeanwhilethesoundabsorptiontearingairpermeabilitythermalresistanceandbendingpropertiesofthisfabricwereinvestigatedTheresultsindicatethatforthecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnwithlowtwisttheunconsolidatedyarnstructurecankeephollowfeatureofthefiberwellThefabrichasgoodsoundabsorptionpropertyInadditionthetearingandbendingpropertiesarealsogoodLowerthermalresistancecanbenefitforsoundabsorptionpropertyofthefabricbutthefabrichaspoorairpermeabilityKeywordshollow nylonfilamentcoreＧspunyarnsoundabsorptionpropertythermalresistanceairpermeability

收稿日期２０１６－１２－２３

基金项目江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY２０１５A０９３)

２０１７年江苏高校ldquo青蓝工程rdquo优秀青年骨干教师资助项目(苏教师

[２０１７]１５号)２０１７年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项

目(２０１７１０９５８００１Y)江苏工程职业技术学院２０１６年优秀青年科技

人才培养项目(苏工院[２０１６]８０号)

作者简介洪　杰(１９８１－)男浙江开化人副教授主要从

事纺织检测纺织新产品开发方面的研究

　　尼龙长丝在纺织产品开发中已有很多应用有加工为凉感尼龙长丝制取针织物[１]有单独使用尼

龙长丝制取轻质高密织物[２]有与棉竹节纱交织制

取府绸[３]也有以其做芯丝外包短纤纺成包芯纱制

取织物[４Ｇ５]但是将中空尼龙长丝作为芯丝纺制棉

中空尼龙长丝包芯纱再进行产品开发并对性能进

行研究的报道较少基于开发一种具有吸声特性复合型纺织新产品

的需要设计纺制了线密度１４５tex捻系数３００的

棉中空尼龙长丝包芯纱以该纱为基础制取了一种

机织物对机织物的吸声性能以及影响织物实际使

用的透气弯曲撕破热阻等性能进行了测试和分

析为后续进一步深入进行系列化产品开发和性能

研究奠定基础

１　纱线基本性能

纺制棉中空尼龙长丝包芯纱(下文简称包芯

纱)所用的中空尼龙长丝牌号为２８T１２Ｇ２H９B中空

1048944６１1048944

度２５由日本东丽株式会社生产规格为２８tex

１２根其断裂强度经测试为４６３cNtex断裂伸长

率为３１９图１和图２分别为所用长丝和包芯

纱的横截面形态在研究中为了对比同期纺制了

设计线密度１４５tex捻系数为３４０的纯棉纱表１为所纺两种纱的基本性能

图１　中空尼龙长丝横截面切片(times１０００)

图２　包芯纱横截面切片(times１０００)

表１　两种纱的基本性能

项目１４５tex包芯

纱(织物１)１４５tex纯棉

纱(织物２)实际线密度tex １５１５ １４６４

单纱断裂强度(cN1048944tex－１) １３０ １３６单纱断裂伸长率 ６２ ５１

实际捻度(捻1048944(１０cm)－１) ７４６ ８６２实际捻系数 ２９０ ３３０

２　织物设计与试织

织物采用平纹组织经纬密度３９４times３１５根

１０cm幅宽４０cm在南通三思机电科技有限公司

生产的 Y３００S型自动剑杆织样机上织造而成分别

织造了经纬纱均采用包芯纱的织物１和经纬纱均采

用纯棉纱用以对比的织物２下机后的织物１实际

经纬密度为３８２times３４５根１０cm织物２实际经纬密

度为３８８times３４６根１０cm

３　测试与分析

３１　织物性能测试

图３为吸声性能测试示意图测试所用SW２３０系列阻抗管为北京声望声电技术有限公司生产对

所制取的织物进行了吸声性能测试依据标准 GB

T１８６９６２mdash２００２laquo声学 阻抗管中吸声系数和声阻

抗的测量 第２部分 传递函数法raquo进行测试时将织

物裁剪为直径８cm的圆形试样

图３　阻抗管测试吸声系数示意

表２为织物撕破透气弯曲热阻性能测试依据

的标准所用测试设备及裁剪尺寸此外还测试了织

物的平方米质量纯棉织物为１２４３gm２中空织物

为１２８６gm２

表２　织物性能测试要求

测试项目 依据标准 测试仪器 测试样裁剪尺寸

撕破GBT３９１７１mdash２００９laquo纺织品 织物撕破性能 第

１部分冲击摆锤法撕破强力的测定raquo莱州市电子仪器有限公司YG０３３D数字式织

物撕裂仪１００mmtimes７５mm

透气 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo温州市大荣纺织仪器有限公司YG(B)４６１D数字式织物透气量仪

圆形试样２０cm２

弯曲GBT１８３１８１mdash２００９laquo纺织品 弯曲性能的测定

第１部分斜面法raquo莱州市电子仪器有限公司LLYＧ０１型 电子

硬挺度仪２５０mmtimes２５mm

热阻GBT１１０４８mdash２００８laquo纺织品 生理舒适性 稳态条

件下热阻和湿阻的测定raquo南通宏大实验仪器有限公司YG６０６N 平板

式织物保暖仪３００mmtimes３００mm

1048944７１1048944

　第５期 洪　杰 等棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究 纺织工程

３２　结果分析

３２１　吸声性能分析

图４为织物的吸声性能测试结果从图４中可以

看出由纯棉纱制取的织物２具有一定的吸声性能吸声系 数 大 于 ０２ 的 有 效 频 率 范 围 为 ２３００~２５００Hz[６]在该范围内各点的平均吸 声 系 数 为

０２４１并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０２８６这是由于棉纤维本身为中空结构含有一定静止空

气因此织物２基于所含静止空气的摩擦和黏滞作用空气与纤维之间的振动摩擦作用以及纱线之间纤维

之间的振动摩擦作用耗能而具有一定的吸声性能由包芯纱制取的织物１其吸声性能自１０００Hz

起开 始 优 于 织 物 ２有 效 频 率 范 围 为 １９００~２５００Hz在该范围内各点的平均吸声系数为０２６２并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０３３９表明织

物１相比织物２具有更优的吸声特性

图４　织物吸声性能

对于图４中织物１呈现出优于织物２的吸声性

能结合图１图２横截面切片以及表１中纱线的实际

加捻情况认为这是由于采取较低捻度设计使得作为

包芯纱芯丝的中空尼龙长丝其中空结构很好的保持因此所含静止空气多于纯棉纱同时包芯纱的结构相

对纯棉纱松散使得纱线本身纤维相互之间存有较多

的空隙也含有更多的静止空气在入射声波的激发

作用下织物１所含静止空气总体更多空气的摩擦粘滞作用及空气与纤维之间的振动摩擦作用更强能耗散更多声波能量且相对松散的纱线结构也有利于

更好的引起振动摩擦而耗能吸声由此将入射声波能

量更多的耗散转换为热能同时织物１中尼龙长丝的

导热系数高能很好的将热能传导耗散综合之下织

物１的吸声性能相比织物２有很大的改善[７Ｇ８]３２２　其他性能分析

表３为织物的撕破弯曲透气及热阻性能通

过表３中的数据可知织物１的撕破强力优于织物

２根据上文对织物设计与试织的描述结合表１中

的纱线数据认为这可能是由于织物１所用的包芯纱

断裂伸长率大于纯棉纱加之包芯纱中的中空尼龙

长丝弹性好表面光滑使得纱线之间摩擦阻力减小在受到摆锤冲击时瞬时承受外力作用的纱线根数

相对越多同时所用包芯纱的芯丝断裂强度高达

４６３cNtex因此虽然包芯纱的拉伸断裂强度略低

于纯 棉 纱但 织 物 １ 的 撕 破 强 力 反 而 高 于 织 物

２[９Ｇ１０]对于织物１的撕破强力也有待于在后续进

一步做系统性的研究和分析

表３　织物的撕破弯曲透气的热阻性能

　　　性能 织物１ 织物２

撕破强力N经 １５９ １１２纬 １３３ ７９

弯曲长度cm 经纬 ３９２３６６ ４２１４０７抗弯刚度(mN1048944cm－１) 经纬 ０５０４０４７１ ０５２３０５０６

透气率(mm1048944s－１) ９４８ １４１６７热阻(m２1048944K1048944W－１) ００１３８ ００１９５

从表３中的织物弯曲性能数据可知织物１的

经纬向弯曲长度抗弯刚度均小于织物２这是织物

１纱线芯丝为柔软的中空尼龙的缘故其弯曲刚度

小于棉纤维再结合表１中纱线的加捻数据纯棉纱

实际加捻的程度也大于包芯纱由此纯棉纱的刚度

大于包芯纱促使织物２的硬挺度也有增加织物１相比更加柔软[１１Ｇ１３]

表３中织物透气性能数据表明织物２透气性优

于织物１根据前述吸声性能的分析虽然包芯纱的

纱线结构相比纯棉纱更为松散然而这两种织物组织

结构设计相同根据实际的经纬密度及纱线线密度计

算织物１的总紧度为７９２２织物２的总紧度为

７７０１因此织物１的紧度更大使得织物空隙相对

较小同时根据图２纱线横截面切片织物１中的中

空尼龙长丝相比棉纤维的腰圆形其横截面结构更为

规整综合之下导致织物１的透气性相比更差[１３Ｇ１５]从表３中的织物热阻数据可以看出织物１小于

织物２虽然织物１中纤维中空结构及松散纱线结

构所含的静止空气有助于织物热阻值增加但是所

用的包芯纱芯丝为中空尼龙长丝其导热系数高因此总体上织物１热阻还低于织物２进而能更好的

将耗能吸声转换的热能消散也佐证了前述分析中

织物１导热性能更好有助于改善织物的吸声性能(下转第５８页)

1048944８１1048944

　纺织工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００５

３D绳绣鞋面设计与生产

陈绍芳

(成都纺织高等专科学校纺织工程学院成都　６１１７３１)

　　摘　要为使用电脑缠绕绣花机刺绣３D绳绣鞋面采用贴楦展平法设计出３D绳绣鞋面平面样板应用

田岛电脑刺绣花样设计软件设计３D绳绣鞋面刺绣花样给出了鞋面的后整理方法该３D绳绣鞋面成型度

高轻薄透气造型美观制作工艺简洁低碳环保为３D绳绣鞋面提供设计和生产依据

关键词绳绣鞋面样板设计电脑缠绕绣花机

中图分类号TS９４３６　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１９－０３

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang

(SchoolofTextileEngineeringChengduTextileCollegeChengdu６１１７３１China)

AbstractInthispapercomputerizedcordingembroiderymachinewasusedtoembroider３Dcordingembroideryshoeupperandpostshoelastmodelmethodwasusedtodesignthe３DcordingembroideryshoeupperflatpatternfirstlyFurthermoreTajimaDGMLdesignsoftwarewasappliedtodesign３DcordingembroideryshoeupperpatternFinallythefinishingmethodoftheshoeupper wasgivenTheresultsshowthatthe３D cordingembroideryshoeupperpresentsfineshapingeffectlightnessairpermeabilitybeautifulappearancesimpletechnologiesandlowＧcarbonenvironmentThispaperalsoprovidesthedesignandproductionbasisfor３DcordingembroideryshoeupperKeywordscordingembroideryshoeupperpatterndesigncomputerizedcordingembroiderymachine

收稿日期２０１７－０２－１６

作者简介陈绍芳(１９８３－)男江西赣州人讲师主要从事

针织新产品方面的研究

　　鞋主要由鞋面和鞋底两大部分组成鞋面又称

为鞋帮目前休闲鞋的鞋面主要是皮革布等材

料制成需要下料裁断和车帮缝制无法一次成型后整理需要冲边包边拼接等复杂工序并使用一

些配件浪费材料整个生产过程中还依赖大量人

工此外皮革鞋面等产品污染较大透气性差[１Ｇ２]

３D绳绣鞋面使用电脑缠绕绣花机将涤纶包缠纱刺

绣加工成一片式３D绳绣鞋面无需裁剪缝合即一

次成型颠覆了传统的鞋面制造技术生产过程环保

省料自动化程度高生产出的鞋面具有轻薄透气舒适合脚可定制等特点

１　刺绣原理

缠绕绣属于特种绣的一种是以绳子为主导元

素以绣线为辅助利用绣线将绳子按特定的针法刺

绣在底料上形成花样的刺绣在电脑缠绕绣花机的

电控系统中预存有６种特定的锯齿绣针法分别为

Z１绣Z２绣Z３绣Z４绣Z５绣和Z６绣其刺绣图

标分别如图１所示

图１　锯齿绣针法

６种锯齿绣针法都可以将绳子固定在织物上只是刺绣动作和绣线缠绕在绳子上的分布形状不一

1048944９１1048944

样Z１绣是每两针摆杠摆动一次Z２绣是每一针

摆杠摆动一次和每两针摆杠摆动一次交替进行Z３绣是每一针摆杠摆动一次Z４绣是每一针摆杠摆动

一次但摆杠摆动方向和 Z３绣相反Z５绣特点同

Z４但适合于粗绳的绣作Z６绣是同一针上落三针每一针摆杠摆动一次常用的绣法为Z１绣Z３Z４绣Z５绣Z６绣其绣法效果如图２所示在３D绳

绣鞋面刺绣生产中因绳子较粗故选用Z５绣

图２　锯齿绣效果

２　刺绣设备

使用禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机刺

绣３D绳绣鞋面该机器安装有绳绣装置具有缠绕

绣锯齿绣(亦称Z绣)羽状绣等多种绣作方式可通过离合气阀实现单头补绣和隔头绣功能绣作平

绣缠绕绣等多种绣作方式其绣品形象美观层次

丰富被广泛应用于服装服饰及工艺品等行业禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机平绣头

数１２个缠绕绣头数１２个平绣针数９枚缠绕绣

针数３枚刺绣范围７５０mmtimes８５０mm平绣转速

２５０~１０００rmin缠绕绣转速２５０~７００rmin

３　３D绳绣鞋面平面样板设计

采用实际生产广泛运用的贴楦展平法设计鞋面

平面样板贴楦展平法是将美纹纸平服地贴在休闲

鞋鞋楦的表面画出帮样线后将所贴美纹纸剥下并

展平得到展平样板３D绳绣鞋面样板的设计以脚

长２５５mm对应的休闲鞋鞋楦为例采用外踝半面

板贴楦法制作平面样板将制作的外踝样板旋转修正并考虑上底工艺及材料性能得到内踝平面样

板最终设计出由内外踝样板组成的３D 绳绣鞋面

平面样板[３Ｇ４]如图３所示在３D绳绣鞋面平面样

板中口门宽度１５mm足踝高度６５mm后帮高度

４０mm鞋帮高度１００mm楦面长３０５mm

图３　３D绳绣鞋面平面样板

４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

４１　刺绣设计

将３D绳绣鞋面平面样板装入到田岛电脑刺绣

花样设计软件(版本 V７０)使用平针工具设计出两

色三层结构的３D绳绣鞋面花样[５]如图４所示

４２　设计要点

a)在 平 针 属 性 设 置 中将 平 针 长 度 设 置

２５０mm最小针步０８０mm弦高００７mm

b)将实际尺寸的３D 鞋面平面样板装入软件装入后不能改变样板尺寸大小否则设计出尺寸不

符的鞋面花样

1048944０２1048944

　纺织工程 第２６卷

图４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

c)在实际刺绣生产中因电脑缠绕绣花机刺绣

绳绣时不具备自动剪绳功能因此在刺绣花样设计

时平针从头至尾尽量一次性设计完中间不要断开否则将增加人工剪绳次数

d)设计鞋面刺绣花样的相邻两层时平针方向

不能平行否则两根绳子会嵌入重叠上层和下层绳

子之间最好交叉以形成稳定牢固的结构

e)通常在平绣花样设计中都需要打开对象前锁

针和对象后停针功能以避免起头和结尾绣线松散但是在绳绣花样设计中一定要关闭对象前锁针和

对象后停针功能否则绳子将在刺绣的前几针和后

几针往回重叠

f)鞋面的前帮和后帮设计为三层结构是为提

高鞋面的耐磨拉力和耐折度等多项性能指标以延

长鞋面的使用寿命

g)为识别鞋子品牌可以在鞋面后帮两侧采用

平绣方式设计鞋子品牌的商标logo刺绣后醒目

４３　刺绣材料

a)面线１５３tex(１３７３D)涤纶丝(亦称鱼丝线)

b)底线８３tex(７５D)涤纶丝

c)绳子２９２tex涤纶包涤纶包缠纱

d)衬纸０１５mm热熔衬

４４　刺绣事项

a)在刺绣生产中需调节好面线张力和底线张

力以防止鞋面上露出底线面线颜色和底线颜色

最好为同色以防止刺绣中张力波动引起露底

b)刺绣生产中面线涤纶丝断线后需及时拉杆

停车并进行回退补绣

c)刺绣开始和结束时要及时停车剪断绳子避免绣框移动拉断绳子

d)热熔衬的颜色需和鞋面底层颜色同色避免不同

色的热熔衬在后整理溶解后粘附在鞋面上造成疵点

e)面线和底线需有足够的强力以防止鞋面在

使用过程中磨损断线致鞋面脱散

５　３D绳绣鞋面后整理

对刺绣生产后的３D绳绣鞋面进行热熔衬溶解

和定型整理以溶解热熔衬并保证３D鞋面后续使

用不易变形采用DZＧ１１００热熔胶机对３D鞋面进

行后整理定型温度１９０时间２０s热熔衬溶解

充分定型效果好经过后整理后的３D 绳绣鞋面

如图５所示３D绳绣鞋面经缝制上鞋舌和后跟再经贴里后与鞋底粘合得到３D绳绣鞋如图６所示

图５　３D绳绣鞋面 图６　３D绳绣鞋

６　结　语

在电脑缠绕绣花机上刺绣３D 绳绣鞋面产品

成型程度高鞋面无拼缝缩短了制鞋流程减少了

人工降低了成本３D绳绣鞋面轻便柔软颜色丰

富款式多变外观美观时尚符合消费者时尚个性

的需求具有低碳环保的特点同时保证了休闲鞋的

透气性舒适性和轻便柔软性等粘合鞋底后即可成

鞋具有独特的优势和广阔的市场前景

参考文献

[１]田正崔同赞鞋靴样板设计与制作[M]北京高等教

育出版社２００９[２]高士刚现代制鞋工艺[M]北京中国轻工业出版社

２００８[３]楚玉松丛洪莲万爱兰等纬编提花鞋面材料的样板

设计与开发[J]针织工业２０１６(２)５－９[４]卢致文蒋高明丛洪莲等基于人体足部特征的鞋面

样板设计及横编成形方法[J]纺织学报２０１５３６(４)

６５－７０[５]张志刚电脑绣花花样设计系统应用教程[M]北京中

国纺织出版社２０１０

1048944１２1048944

　第５期 陈绍芳３D绳绣鞋面设计与生产 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００６

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发

周方颖a杨立志b

(江阴职业技术学院a化学纺织工程系b计算机科学系江苏江阴　２１４４０５)

　　摘　要为了使羊毛纤维的检测结果更好地服务于生产及贸易活动对采撷卡捕获的图像采用SVM 方

法进行分析同时滤波降噪开发羊毛纤维显微镜下纵向形态参数测试软件结果表明该软件不仅获得羊毛

纤维细度的系列指标同时可以获得髓质层指标并根据不同的羊毛品质获得其细度分类统计指标从而为

生产和贸易提供有效的依据

关键词羊毛髓质层纵向形态参数软件

中图分类号TS１０２３　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２２－０４

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingaYANGLizhib

(aChemistryamp TextileEngineeringDepartmentbComputerScienceDepartment

JiangyinPolytechnicCollegeJiangyin２１４４３３China)

AbstractInordertomakethetestresultsmorebetterserveforproductionandtradeofwoolSVMwasusedtoanalyzethecapturedimaginesandnoisereductionwereconductedTheverticalmorphologicalparametertestsoftwareforwoolfiberunderthemicroscopewasdevelopedTheresultindicatesthatthesoftwarenotonlygetsthefinenessindexesofwoolbutalsoobtainsmedullalayerindexesAtthesametimetheclassificationindexesofwoolaregainedaccordingtodifferentwoolqualitysoastoprovidemoreeffectiveevidenceforproductionandtradeKeywordswoolmedullalayerverticalmorphologicalparametersoftware

收稿日期２０１７－０７－１１

作者简介周方颖(１９７０－)女浙江奉化人副教授主要从

事纺织生产与质量控制方面的研究

　　从羊毛本身看其最重要的性状特征就是粗细羊毛的细度直接决定它的性能加工及价格因此羊毛细度检测方法显得尤为重要目前检测方法

主要分为两类mdashmdashmdash直接检测和间接检测比较常见

的有 OFDA(光学纤维直径分析仪)Laserscan(激光细度仪)显微镜投影仪等这些方法能够比较快

速准确地获得羊毛直径指标[１]目前大多数厂家及检测机构采用软件技术检测

羊毛纤维的细度但是也发现一些问题如图１和

图２所示虽然都是羊毛纤维但在内部结构上却有

着较大的差异图２中的羊毛纤维含有髓质层这种

结构形成羊毛的弱节使羊毛脆而易断不易染

色[２Ｇ３]但目前使用的软件所提交的指标中没有包

含有髓质层羊毛的结构参数软件获得的指标参数

不能涵盖羊毛的所有性状特征为此从实际需求出

发自行设计开发适合教学及检测使用的指标比较

完备的测试软件

图１　羊毛纤维

1048944２２1048944

图２　含髓质层的毛纤维

１　软件总体设计

１１　软件的功能设计

按照软件的开发目标设计软件功能如图３所

示包括图像采撷图像处理和结果报表３部分

图３　软件的功能设计

１２　软件设计流程

软件设计流程如图４所示

图４　软件设计流程

１３　软件设计关键点

１３１　分时处理与并发处理的协调

软件开发过程中由于采用了图像采撷卡在图

像采撷与图像处理之间需要协调因为采撷图像和

处理图像都需要由 CPU 处理涉及到共享资源访

问既要让两者并发工作以提高效率又不能让两

者无限制地并发而影响效果因此要进行分时处理也就是要让分时处理机制和并发处理机制协调好保证工作有条不稳的正确运行既能使采集工作有

效又能使分析工作受到的干扰尽可能的小

１３２　图像处理

软件设计中建立特征向量和滤波降噪的处理方式

a)以羊毛直径边界亮度(v１)边界平行度(p)边界之间区域亮度(v２)为特征值建立羊毛直径特

征向量[４]如式(１)所示

V ＝ [W１timesEX(v１Δ1048944max(p(v１)))W２timesEX(p)W３timesEX(v２Δ1048944max(p(v２)))] (１)

式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v的均值EX(p)表

示羊毛直径边界平行度的均值Wn(n＝１２３)表

示该特征值的权重以羊毛髓质层的亮度(v)长度(l)宽度(w)

边界偏移量(off)作为特征值建立髓质层特征向

量如式(２)所示

V ＝ [W１timesEX(vΔ1048944max(p(v)))W２timesEX(l)

W３timesEX(w)W４timesEX(off)] (２)式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v 的均值EX(l)

EX(w)EX(off)分别表示髓质层长度宽度边

界偏移量的均值Wn(n＝１２３４)表示该特征值

1048944３２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

的权重软件必须首先勾勒出视野内羊毛和髓质层的轮

廓因此首先将羊毛的边界亮度和平行度作为特征

向量同时为了防止将平行的两根羊毛误判为一根

羊毛的边界加入边界之间的区域亮度作为特征值这样可以勾勒出羊毛直径对于髓质层主要考虑它

在羊毛直径的位置即边界偏移量通过这个特征向

量既可以勾画出髓质层的位置又可以剔除满足其

他条件但偏移量ldquo失真rdquo的污点信息测量时采用摄像头采撷卡捕获图像信息通

过 VC６０中嵌入的 OpenCV 读取采撷卡缓存的图

像数据并进行处理最终在显示器上获取图像为了标定获取的图像的尺寸需要首先借助标准尺(图

５)占据的像素点数计算出每个像素点代表的长度而后获得羊毛纤维直径及髓质层长度和宽度指标

图５　２０μm标准尺

通过式(１)和式(２)获得羊毛直径及髓质层的

特征向量对每一根羊毛纤维直径特征向量必备但髓质层特征向量则视每一根羊毛而不同在此基

础上采用SVM[５] 方法对有限样本进行训练得到

划分目标的支持向量根据支持向量对样本集之外

的特征进行类别确认[６]

b)由于纤维试样容易被灰尘污点干扰影响

图像的效果致使图像出现噪声干扰清晰度下降等

问题为了能有效地处理这类图像在提取特征值之

前首先采用高斯滤波方法对图像进行降噪处理高斯滤波有利于图像平滑消除随机噪声的影响对图

像细节也具有较好的保护作用为了避免在降噪过

程中造成信息损失将图像按式(３)进行量化处理

f(xy)＝ttimesfloor f(xy)８

aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide (３)

式中f(xy)表示坐标为xy处的图像像素值t是

每个量化级的期望值按照将像素值划分为３２个等

级的设定取

t＝２５６３２ ＝８

将t值代入式(３)中可以得出当像素值为０~７时f(xy)为０当像素值为８~１５时f(xy)为

t即为８10490181049018当像素值为２４８~２５５时f(xy)为

３１t即为２４８通过式(３)将像素值划分为[０８１６

２４1049018２４０２４８]３２个等级可以更加有效地提取主

要信息实现降噪的目的图６是采撷到的羊毛纤维图像图７是经处理

在后台得到的结果可以看出经过处理的羊毛纤

维周围的污点杂质等已被有效滤除只保留纤维

直径轮廓和髓质层轮廓

图６　采撷到的羊毛纤维

图７　分析得出的完整图像

１３３　不同种类羊毛结构参数的纳入

不同种类的羊毛品质不同其细度指标不同将这些结构参数纳入软件系统以便针对不同的测

试对象给出相应的结果表１是国毛和澳毛的细度

分类

２　软件运行结果

图８图９以及图１０分别是软件主界面和数据

结果图９为软件测试得到的羊毛细度指标图１０

1048944４２1048944

　纺织工程 第２６卷

是针对本次测试对象mdashmdashmdash国毛按照其细度分类统 计的结果髓质层毛指标包含在ldquo两型毛含量rdquo中

表１　国毛和澳毛的细度分类

国毛 澳毛

细羊毛品质支数在６０S以上毛纤维平均直径在２５μm以下的同质毛

粗毛毛纤维直径在５２５μm以上的羊毛

腔毛髓腔连续长达２５mm以上宽为直径的１３以上的为腔毛

两型毛具有不连续髓腔的羊毛为两型毛

超细羊毛小于等于１２５μm的羊毛为超细羊毛

细毛小于等于２００μm的羊毛为细毛

中支毛２０１~２４０μm的羊毛为中支毛

粗毛２４１μm及以上的羊毛为粗毛

图８　软件主界面

图９　软件测试得到的细度指标

图１０　国毛试样细度分类统计结果

　　图１０的结果包含ldquo细羊毛rdquoldquo两型毛rdquoldquo其他rdquo三项数据ldquo粗毛rdquoldquo腔毛rdquo两种含量没检出用ldquo－－－－rdquo表示各指标均遵照表１的规定ldquo其他rdquo是除

去已测出的各类型羊毛含量余下部分的羊毛含量

３　结论与讨论

以羊毛纤维的边界线亮度边界线平行度边界

之间区域亮度为特征值建立羊毛纵向轮廓特征向

量以髓质层的亮度长度宽度边界偏移量为特征

值建立髓质层特征向量运用SVM 方法对羊毛轮

廓及其髓质层进行标定并进行滤波降噪同时纳入

不同品种羊毛细度指标通过 VC６０ 中嵌入的

OpenCV读取采撷卡缓存的图像数据并进行图像

处理开发羊毛纵向形态参数测试软件可以获得比

较准确详细的纤维细度及其他纵向结构参数指标为生产及贸易提供可靠的依据结合软件的使用效

果尚有需要完善的工作

a)结合市场调研结果目前国内使用的羊毛除

了澳毛国毛还有数量较多的新西兰毛乌拉圭毛

等它们在品质上又区别于澳毛和国毛因此有必

要针对不同品种的羊毛纳入不同的羊毛细度指标

体系进一步完善软件系统

b)软件是与显微镜配合使用的使用时为了

获得载玻片上多根羊毛的纵向形态参数信息旋转

载物台旋钮造成羊毛纤维被重复测试的可能性目前主要依靠人为主观的方式按一定方式转动旋

钮尽量避免重复测试这是下一步软件需要努力改

进的方向

c)进一步提高滤波降噪的精准性避免在髓质

层分析中对髓质层附近的试样污点产生误判和漏

判影响最终结果

参考文献

[１]邹友明于伟东国外羊毛细度检测的基础方法[J]中

国纤检２００６(７)３９－４３[２]姚穆周锦芳黄淑珍等纺织材料学[M]２版北京

中国纺织出版社１９９０[３]于伟东羊毛纤维的形态弱节及特征[J]东华大学学报

(自然科学版)２００３２９(１)６５－７０[４]杨卫珍张毅管瑜兔毛纤维的髓质结构特征[J]天津

工业大学学报２０１４(２)３２－３５[５]刘江华程君实陈佳品支持向量机训练算法综述[J]

信息与控制２００２３１(１)４５－５０[６]马淑艳基于支持向量机的高炉铁水硅含量预测[D]杭

州浙江大学２０１６

1048944５２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００７

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮１许凡菲１卢业虎１２戴宏钦１２

(１苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５１２３

２苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州　２１５１２３)

　　摘　要防护手套的防寒性能对于户外工作人员抵御寒冷环境伤害尤为重要研制了一款较为轻便可持续保暖的温控电热防护手套在人工气候室模拟的冷环境中(温度２５相对湿度６０)通过真人试穿

实验评价其调温和保暖性能分别实时采集６０min内５个手指和手背的皮肤温度变化和主观热感觉其次

探讨了有风(０５ms)和无风(０１７ms)条件下温控电热手套加热与不加热时的防寒性能结果表明加热时

的手背和手指皮肤温度热感觉等级均有大幅度提升与不加热条件下的手部皮肤温度均存在显著性差异较之

无风条件０５ms风速会降低手套的防寒性能加热与不加热条件下皮肤温度的差异更显著

关键词防护手套智能电加热防寒性能局部热感觉

中图分类号TS９４１７３　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２６－０８

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANini１XUFanfei１LUYehu１２DAIHongqin１２

(１CollegeofTextileandClothingEngineeringSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China

２NationalEngineeringLaboratoryforModernSilkSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China)

AbstractColdＧproofperformanceofprotectiveglovesplaysanimportantroleinavoidingcoldinjuryfortheoutdoorworkstaffApairoflightweightandelectricallyheatedgloves (EHG)withthermoregulationfunctionwhichcankeepwarmcontinuouslyhasbeendevelopedToevaluatethethermalinsulationandthermoregulationpropertiesofEHGhumantrialexperimentswereconductedinaclimatechamberwiththeairtemperatureof２５andrelativehumidityof６０Thechangesinskintemperatureatsixparts(ie５fingersandbackofthehand)andsubjectivethermalsensationwererecordedrespectivelyin６０minBesidesthecoldＧproofperformanceofEHGundertheconditionsofwind(０５ms)nowind(０１７ms)heatingandnoheatingwasdiscussedResultsindicatethattheskintemperatureandthethermalsensationofthebackofthehandandfingersimprovealotunderheatingconditionandthereissignificantdifferencewithhandskintemperatureundernoheatingconditionComparedwithnowindconditionthewindvelocityof０５mswillgreatlyreducethecoldＧproofperformanceoftheglovesandthedifferencebetweenheatingandnoheatingconditionsismoresignificantKeywordsprotectiveglovesintelligentelectricallyheatingcoldＧproofperformancelocalthermalsensation

收稿日期２０１７－１０－２４

基金项目国家自然科学基金青年基金(５１５０６１３７)江苏省自

然科学基金(BK２０１６１２５５)

作者简介马妮妮(１９８８－)女山东临沂人硕士研究生主

要从事智能与防护服装方面的研究

通信作者卢业虎EＧmailyhlusudaeducnn

　　户外工作人员在严寒环境中作业时尤其是极

地高峰或太空深海等极端环境极易引起手部冻伤冻僵当手指皮肤温度低于１５６时[１]手部灵敏

度将大幅度降低阻碍工人作业精度和效率严重增

1048944６２1048944

加事故发生率低于４４时[２]手指精细作业能力

几乎全部丧失因此佩戴防寒手套对于保证工人

健康和安全尤为重要传统多层增厚手套虽能抵御

严寒但是不利于手工操作相比之下电加热手套

不仅具有优越的防寒保暖性能有效减少手部向周

围环境中的热量损失同时较为轻薄对手指灵活性

影响较小可满足人们手部对于工效性防寒保暖性

的要求即使是在－３２的寒冷环境中电加热产

品可有效保持手部皮肤温度[３]目前市场上电热手套的加热方式分为持续加热

和控温加热持续加热手套结构简单控温电路设计

不完善普遍出现加热不均匀的现象易引起手部局

部温度过高产生不适且一般无过热保护装置存在

极大安全隐患[１]对于市场上已有的可调温和控温

的加热手套加热档位固定且可选范围小既不能实

现智能加热也无法调节加热区间满足个人对温度

舒适度的要求另一方面一些电热手套的加热材料

选用的金属材料易折断[４Ｇ５]且难以贴合手部曲线电热膜或涂层材料不透气容易引起手部出汗闷热以致水分凝结降低手套保暖效果[６]此外导电布的高电

阻以及加热片的偏移都会影响加热效率或加热面积针对以上问题本研究研制一款较为轻便可持

续保暖的温控电热防护手套可根据人体以及外界

温度变化自行启动和停止加热功能调节手部热量

平衡提高手套的使用时间[７]通过真人实验基于

手部实时皮肤温度变化以及真人主观手部热感觉评

价评价其防寒效果和舒适性能

１　温控电热手套研发

１1049008温控装置２1049008调温按钮３1049008手套

４1049008触头５1049008导线６1049008接口７1049008加热片

图１　智能电加热手套构成

１１　手套设计

为使手套更贴合人体手部增强保暖效果整体

采用立体设计便于手指弯曲增加动作灵活性如

图１所示温控电热防护手套包括手套本体加热元

件和智能调温装置手套本体共四层包括手套外

层防水透气层隔热层和内里外层面料采用防风

织物防水透气层采用 PTFE膜层压材料材料表

面分布均匀的凸点手套隔热层采用抓绒面料内里采用锦纶里料

１２　加热元件

加热元件由五指型加热片和连接头组成由于

手背温度低于内部因此加热片位于手套背部隔热

层和手套内里之间[８]如图１(b)所示考虑到小拇

指易寒冷情况增加小拇指加热面积加热元件采

用ldquo三明治rdquo结构的复合材料硅胶外皮碳纤维束导

电材料被夹在PET薄膜之间发热片温度范围为

３５~４５ 以保证加热中手部的安全性和热舒

适性

１３　智能温控装置

将长宽为２cm的微型智能温控装置安置在手

套背部感温触头固定在内部虎口位置以检测的手

套内部微环境的温度调节加热片的工作方式调温

按钮设定温度(２６~３５)手套内温度低于下阈值

加热片开始加热工作超过上阈值加热片停止工作从而保持微环境温度的相对稳定防止升温过快过

高手部过热出汗从而解决加热效率和手部舒适性

问题同时可满足不同人群的舒适温度要求智能电加热手套电源可以由几种方式提供a)

连接电动车电源可直接用于骑行电瓶车时穿戴

b)连接小型便携式可充电锂电池将导线通过袖子

穿出电池可放在服装或背包等用于登山长时间

外出等

２　真人实验

６名志愿者(男３名女３名)自愿参加穿戴试验其特征如表１所示要求受试者在实验之前２４h内

不可饮酒不可做剧烈运动２h内不可进食不可吸

烟喝茶或咖啡

表１　受试者信息

性别 年龄y 身高cm 体重kg BMI(kg1048944m－２)男 ２０plusmn１ １７１plusmn５ ５８plusmn４ ２００plusmn２５女 ２０plusmn１ １５９plusmn４ ５１６plusmn３８ ２０５plusmn１１

试验在人工气候室进行试验中受试者保持着

装一致均穿着同一套服装即纯棉内衣和内裤羽绒上衣羽绒裤防寒靴受试者需穿戴手套在无风

1048944７２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

(０１７ms)和有风(０５ms)两种工况下分别进行

两次试验(手套加热和不加热)两次试验至少间隔

一天以排除受试者对冷环境适应性的影响

图２　手部皮肤温度测量

试验前要求志愿者在室内环境(２８)中贴好

皮肤温湿度传感器见图２静坐１５~３０min达到正

常体温并保持稳定之后戴上手套进入预先设定好温

湿度(２５６０)风速(０１７ms或０５ms)的人

工气候室静坐在桌前双手半握放在桌上风自左

向右吹向人体试验时长６０min每隔１０min询问

受试者手部主观热感觉主观热感觉分为９个等级

(－４非常冷－３冷－２凉－１有点凉０适中１有

点暖２暖３热４非常热)

３　结果与分析

３１　各部位皮肤温度变化

３１１　大拇指温度

不同条件下大拇指皮肤温度变化曲线如图３所

示在无风环境中大拇指皮肤温度在不加热的条件

下６０min内持续快速下降了１７１最终温度是

１４４加热状态下大拇指皮肤温度下降速度变

缓其间温度略有上升６０min内共下降了９８最终温度为２２３

当风速为０５ms不加热状态下的大拇指皮

肤温度先快速下降之后缓慢下降６０min内温度

共下降１７６最终温度为１２４加热状态下大拇指皮肤温度先是快速下降后速度变缓平稳之

后温度缓慢上升最后略有下降试验过程中温度共

下降１２４最终温度为１８４统计分析表明无风条件下的大拇指皮肤温度在加热和不加热两种

情况下第４５min之后存在显著性差异有风条件下

的大拇指皮肤温度自试验开始后的第１０min后存

在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图３　无风和有风环境下大拇指皮肤温度变化曲线

３１２　食指温度

图４描述了无风有风环境中食指皮肤温度的

变化趋势即在无风环境中不加热条件下６０min内食指皮肤温度持续快速下降了１８６最终温度

为１３１加热状态下食指皮肤温度在前１５min略有下降之后逐渐趋于平稳６０min内温度共下

降５８最终温度为２５４风速为０５ms时在不加热条件下食指皮肤

温度先急剧下降之后下降速度变缓６０min内温

度共下降１９５ 最终温度为１１７ 加热状态

下食指温度在短暂快速下降后趋于平稳第３０~５０min内温度缓慢上升后略下降试验过程中共下

降８６最终温度为２２０统计分析表明在无

风环境食指在加热与不加热两种情况下的皮肤温度

自第２５min后存显著性差异在有风环境中自第

１５min后存在显著性差异

1048944８２1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图４　无风和有风环境下食指皮肤温度变化曲线

３１３　中指温度

中指皮肤温度随时间变化曲线如图５所示无

风环境中中指在不加热的条件下温度持续快速下

降６０min内中指温度共下降１７９最终温度为

１４５加热条件下温度略微下降后保持稳定之后略下降６０min内中指皮肤温度共下降８０ 最终温度为２４８

风速为０５ms试验中中指在不加热的条件

下温度先是急速下降之后速度变缓６０min内共

下降１９６最终温度为１１３加热状态下中指温度在快速下降后趋于稳定第６０min时中指皮

肤温度共下降１０１最终温度为２１０统计

分析表明在无风环境中加热和不加热条件下的中

指皮肤温度变化在第２５min后存在显著性差异在有风环境中加热和不加热两种条件下中指皮肤温

度变化在第１５min之后出现显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图５　无风和有风环境下中指皮肤温度变化曲线

３１４　无名指温度

图６描述了无风有风环境中无名指皮肤温度

的变化趋势如图６所示在无风环境中无名指皮

肤温度在不加热条件下快速下降６０min内温度共

下降１６７最终温度为１４４加热条件下无名指皮肤温度略有下降后稍有停滞之后缓慢下降

６０min内温度共下降８１最终温度为２３７风速为０５ms手套不加热条件下６０min内

无名皮肤指温度先是迅速下降之后下降速度变缓共计下降了１９７最终温度是１１１加热状态

下无名指皮肤温度平缓下降至趋于稳定试验过程

中共下降９５最终温度为２１６统计分析表

明在无风环境中无名指在加热和不加热两种情况

下的温度变化在３５~６０min内出现显著性差异在有风环境中无名指温度变化自第２０min开始出

现显著性差异

1048944９２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图６　无风和有风环境下无名指皮肤温度变化曲线

３１５　小拇指温度

不同条件下小拇指皮肤温度随时间变化曲线见

图７由 图 ７ 可 见在 无 风不 加 热 的 条 件 下

６０min小拇指皮肤温度快速下降了１７３最终温

度为１４７加热条件下小拇指皮肤温度略微下

降后趋于平稳６０min内温度共下降７８ 最终

温度为２３６风速为０５ms不加热的条件下小拇指温度

先是迅速下降之后下降速度较为缓慢并逐渐趋于

稳定６０min内温度共下降１９１第６０min时小

拇指皮肤温度为１０８加热状态下小拇指皮肤温

度在迅速下降后变缓２０min后略微上升后趋于平

稳６０min内温度共下降１０５最终温度是２０３统计分析表明在无风环境中２５~６０min内

加热和不加热两种情况下的小拇指皮肤温度变化存

在显著性差异有风环境中１５~６０min内加热和

不加热两种状态下的小拇指皮肤温度变化存在显著

性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图７　无风和有风环境下小拇指皮肤温度变化曲线

　　图８描述了有风无风环境中手背皮肤温度的

变化趋势即在无风不加热条件下前５min内手

背皮肤温度快速下降之后缓慢下降６０min内手

背皮肤温度共下降１４０最终温度是１７７加热状态下手背皮肤温度略下降后逐渐平稳６０min内手背温度共下降６８最终温度为２５５

风速为０５ms不加热的条件下手背皮肤温

度先快速下降第１０min后缓慢下降试验过程中

温度共下降了１５０最终温度１６５加热状态

下手背皮肤温度短暂下降之后缓慢上升一段时间

的平稳之后略下降最终温度共下降 ８１ 第

６０min时的温度为２２９统计分析表明无风环

境中自第２５min后加热与不加热条件下的皮肤温

度存在显著性差异有风环境中手背在加热和不加

热条件下的皮肤温度变化在１５~６０min内存在显

著性差异

1048944０３1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图８　无风和有风环境下手背皮肤温度变化曲线

３１７　手部平均皮肤温度

图９描述了有风无风环境中手部(五指和手背)的平均皮肤温度的变化趋势在无风不加热条件

下６０min内手部平均皮肤温度持续下降了１７０最终温度是１４８加热状态下手部平均皮肤温度

在短暂下降之后变缓至逐渐平稳６０min内手部平均

皮肤温度共下降７７最终温度为２４２风速为０５ms不加热的条件下手部平均皮

肤温度先快速下降第３５min后缓慢下降试验过

程中温度共下降了１８４最终温度１２３加热

状态下手部平均皮肤温度在前１０min内快速下降

之后保持平稳最后略下降最终共下降９８第

６０min时的温度为２１０ 统计分析表明无风

环境中在１０~６０min加热与不加热条件存在显著

性差异有风环境中手背在加热和不加热条件下的

皮肤温度变化自第５min之后存在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图９　无风和有风环境下手部平均皮肤温度变化曲线

　　综上所述两种风速环境中无论加热与否五指和手背的皮肤温度和平均皮肤温度均随着时间增

长而下降但是加热组温度在最初下降后最终保持

相对稳定风速为０１７ms时加热条件下的手指

和手背在第６０min时的平均皮肤温度相比于对照

组(手套不加热)高了９４０５ms时相比于对

照组最终温度提升了８６１５被认为是手动

作业工效不受影响的临界温度[２９]对照组中所有

部位的局部皮肤温度均低于１５即手工操作能力

受到明显影响灵活性降低相比之下加热状态下

的手部局部温度均高于１５也就是说在寒冷的

环境中加热状态下手套保暖效果更好有利于降低

五指和手背部位热量的散失能更好维持手部的皮

肤温度保证手部的作业工效研究表明嵌入式加

热元件可以提高手套的防寒效果这与之前的研究

结果是一致的[１０Ｇ１１]

1048944１３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

在加热条件下手指各部位的皮肤温度均出现

小幅增加的动态波动这可能与智能调温装置有关试验的前几分钟由于手部温度仍处于设定温度范

围内(２６~３５ )因此加热装置处于不工作状态随着温度下降到低于下阈值加热装置开始启动手部皮肤温度出现轻微上升因此不会出现手部局部

温度过高状况或因环境变化时频繁调整温控器的

不便不同部位的皮肤温度变化情况不同相比于其

它部位加热状态下大拇指的最终温度最低这可能

是因为大拇指部位特殊加热片与该部位皮肤贴合

度不够加热效果不理想仍需改进研究两种风速

下无论是否加热第６０min时的手背皮肤温度均

是最高一方面这可能是因为手背比手指更接近人

体另一方面可能是因为电热片更接近贴合手背皮

肤表面增加了之间的接触面积和热量传递这进

一步证明了较大的加热面积可以增加加热效果这与Song等[１１]Wang等[１２]的研究结果一致然而由于小手指空隙较大试验最开始时手到周围环境

的对流散热很大所以０５ms环境中加热状态下

前２０min小拇指的温度曲线明显下降之后温度略

有增加且第６０min时的最终温度高于２０ 这同样证明了加热片提高了手套的保暖性能

此外同一部位的皮肤温度在高风速环境中

的下降速度更快这与空气速度会降低防寒性能

的研究结果一致[１０１３]空气流速对有效加热功率

的影响较小但可以降低手套热阻增加了向周围

环境的热量损失大大降低了保暖效果从图３到图９可以看到尽管高风速条件下(０５ms)的手部最终温度低于低风速环境(０１７ms)但是

在加热与对照组的统计差异出现的更早这表明

０５ms风速下温控电热手套对于手部局部加热

的效果更明显这可能与人体生理和心理变化有

关需进行进一步探究

３２　主观评价

不同条件下的手部热感觉评价结果分别如图

１０(a)图１０(b)所示从图１０中可以看出两种风

速环境中手套加热和不加热时受试者的手部总体

热感觉均呈下降趋势即感觉手部越来越冷无风环境不加热状态下受试者手部热感觉自

进入人工气候室的０５(微暖)逐渐下降到－２(凉)加热状态下受试者的手部热感觉从进入气候室的

第１０min开始下降由０５(微暖)缓慢降至－０７(微凉)风速为０５ms不加热条件下受试者的

手部热感觉由起初进入气候室的０５(微暖)开始下

降最终达到－２５(较凉)的状态加热状态下受试

者的手部热感觉在气候室的前１０min几乎无变化

１０min后从０５(微暖)缓慢下降最终达到－１(有点凉)统计分析表明无风环境中在加热和不加

热下的热感觉等级在第２０min后存在显著性差异有风环境中手部主观热感觉在第１０~６０min存在

显著性差异综上分析可得两种风速环境中不论手套加热

与否手部热感觉均随时间增长呈下降趋势但加热

状态下手部热感觉下降的起点较晚且下降速度更

缓慢最终热感觉等级较高在一定程度上说明加热

手套的保暖效果更好相比于无风环境有风环境中

的加热手套最终热感觉较低说明０５ms的风速

会降低加热手套的防寒性能这与手套加热时手指

和手背的皮肤温度变化规律相同证明实验结果的

可靠性

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图１０　无风和有风环境下手部整体热感觉评价

1048944２３1048944

　纺织工程 第２６卷

４　结　论

本研究采用智能温控装置研制了一款较为轻

便并且可持续保暖的温控电热防护手套通过真

人实验基于手指和手背的皮肤温度变化以及真人

主观热感觉得到结论如下

a)在 寒 冷 环 境 中无 风 (０１７ ms)和 有 风

(０５ms)条件下的手指和手背皮肤温度均随时间

增长会下降但电热手套均能提供较好的保暖性能在６０min内使皮肤温度维持相对稳定无风环境

中手套不加热较加热时的手部最终平均皮肤温度

相差９３有风情况下手套不加热较加热时的手

部最终平均皮肤温度相差８６

b)在寒冷环境中手部热感觉呈现下降趋势加热状态相对于不加热状态时的手指和手背热感觉

等级有大幅度提升不加热状态下的热感觉下降起

点更早最终评价等级也略低

c)智能温控系统加热后的手套保暖性能更好有利于降低手指和手背部位的热量散失更好维持

手指和手背皮肤温度保证手部精细作业能力风速

影响电热手套保暖效果０５ms的风速会降低智

能温控电热手套的防寒性能

参考文献

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究[J]中国个体防护装备２００８(２)１６－１８[２]DINGLYUAN XLEIQetalTheresearchof

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properties of handwear at varying altitudes [J]AviationSpace amp EnvironmentalMedicine２００１７２(６)５７６－５７８

1048944３３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００８

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇１蒋　彬１邓继勇１刘日平２胡灿辉３

(１湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室湖南湘潭　４１１１０４２苏州大学

纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５００６３广东德美精细化工股份有限公司广东顺德　５２８３０５)

　　摘　要采用盐酸对膨润土进行改性将改性后的膨润土作为双氧水稳定剂用于纯棉织物碱氧一浴法前

处理并与传统双氧水稳定剂进行了效果对比结果表明改性膨润土可用于纯棉织物碱氧一浴法前处理在优化工艺条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９与传统双氧水稳定剂进行

对比效果基本相近但原料更安全环保

关键词膨润土改性前处理碱氧一浴法棉织物

中图分类号TS１９２２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３４－０５

ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCottonFabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcess

CHENZhen１JIANGBin１DENGJiyong１LIURiping２HUCanhui３

(１KeyLaboratoryofEcologicalTextileMaterialsamp NovelDyeingandFinishingTechnologyHunanProvincialEducationDepartmentHunanInstituteofEngineeringXiangtan４１１１０４China

２CollegeofTextileandClothingEngineeringofSoochowUniversitySuzhou２１５００６China３DymaticChemicalsIncShunde５２８３０５China)

AbstractThebentonitewasmodifiedbyhydrochloricacidfirstlyandthenitwasappliedashydrogenperoxidestabilizerinpretreatmentofcottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessThepretreatmenteffectwascomparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizerinthispaperTheresultsshowthatthemodifiedbentonitecanbeusedforpretreatmentofpurecottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessUndertheoptimizedprocessconditionsthewhitenessoftreatedfabricis８１４thecapillaryeffectis１２１cm３０minandthestrengthlossis９９ComparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizertheireffectisbasicallysimilarbutbentoniteissaferandmoreenvironmentallyfriendlyKeywordsbentonitemodificationpretreatmentalkaliＧoxideonebathprocesscottonfabric

收稿日期２０１７－０７－０２

基金项目湖南省教育厅创新平台开放基金项目(１７K０２６)

作者简介陈　镇(１９８１－)男湖南湘潭人讲师主要从事

环境友好型染整技术及印染废水处理方面的研究

　　H２O２ 是最常用的前处理漂白剂其主要作用

机理为H２O２ 在碱性条件下分解出 HOO1048944与棉

纤维天然色素中的共轭双键发生加成反应破坏其

发色体系而消色漂白H２O２ 在放置过程中会逐渐

分解在碱性条件下稳定性更差同时溶液中的铜铁锰镍等金属离子杂质会催化加速双氧水的分

解[１Ｇ２]因此在使用 H２O２ 漂白时需配合双氧水稳

定剂使用[３]本世纪初粘土矿物开始在印染助剂行业中崭

露头角如德国拜耳公司及先邦化学(上海)公司研

制的漂白助剂 TannexRENATannexGEO上海

德 桑 精 细 化 工 有 限 公 司 研 制 的 前 处 理 剂

GreenStoneG 等[４Ｇ５]对粘土矿物的研究和应用表

明其协同作用机理为[６Ｇ７]a)粘土矿物所特有的离

子交换吸附功能及晶体结构使其能吸附溶液中的重

金属离子降低 H２O２ 的分解速率b)粘土矿物本身

1048944４３1048944

的富镁性使其所携带的 Mg２＋ 能与 HOO1048944结合起到缓释的作用c)粘土矿物的特殊空间结构还能起

到固载保护双氧水的功能膨润土作为一种绿色安全环保的代表性层状

硅酸盐粘土矿物结构单元层是中间为 O 层两边

为 T层其中O层为八面体层由 Al３＋ Mg２＋ 等阳

离子占据[８Ｇ９]作为一种含镁粘土矿物本研究将对

其通过酸改性纯化其空间结构强化其交换及吸附

性能考察其作为氧漂稳定剂用于纯棉织物前处理

的性能

１　实验部分

１１　实验药品及仪器

１１１　材　料

纯棉毛巾坯布(平方米质量３５０gm２益阳龙

源纺织有限公司)膨润土(细度２５０~３００目辽宁

建平县润营矿业有限公司)

１１２　药　品

氢氧化钠过氧化氢盐酸硅酸钠(分析纯天津科密欧化学试剂有限公司)非离子渗透剂 DMＧ１２３０精练剂DMＧ１３６１氧漂稳定剂 DMＧ１４０３(工业

级广东德美精细化工有限公司)

１１３　仪　器

毛细效应测定仪 TG８７１(上海美谱达仪器有限

公司)YG０２６H 型多功能电子织物强力机(宁波纺

织仪器厂)WSDＧⅢ全自动型白度仪(上海通显机

电设备有限公司)JJＧ１型电热恒温水浴锅(上海普

瑞赛斯仪器有限公司)XY 系列精密电子天平(常州市幸运电子设备有限公司)

１２　实验内容

１２１　膨润土的酸改性实验

选用盐酸对膨润土进行浸泡法改性设计L４４ 正

交试验进行改性条件研究影响因素及水平选择见

表１

表１　膨润土改性正交实验设计

因素

A B C D改性时间

h

改性温度

液固比

盐酸浓度

(mol1048944L－１)

水平

２ ７０ ２∶１ １４ ８０ ３∶１ ２６ ９０ ４∶１ ３８ １００ ５∶１ ４

１２２　改性膨润土在碱氧一浴法前处理中的应用

实验

　　将表１中L４４ 正交试验设计的１６个改性样品用

于纯棉毛巾坯布碱氧一浴法前处理实验工艺流程配前处理液rarr润湿坯布入液rarr保温前处理(９０times９０min)rarr出布rarr热水洗(９５times５min)rarr冷水洗

(２０times５min)rarr热水洗(９５times３min)rarr冷水洗

(２０times３min)rarr烘干rarr测试前处理液初始配方

NaOH(gL)　　　　　　　　　３０H２O２(gL) １５非离子渗透剂DMＧ１２３０(gL) １精练剂DMＧ１３６１(gL) ０５改性膨润土(gL) ２浴比 １∶５０

１２３　前处理液配方及工艺优化实验

继续以正交试验来优化前处理工艺做L５４ 正交

试验因素及水平选择如表２

表２　前处理正交试验设计

因素

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)膨润土用量

(g1048944L－１)保温时

间min

保温温

度

水平

３０ １５ ４ ９０ ９０２８ １４ ３ ８０ ８５２６ １３ ２ ７０ ８０２４ １２ １ ６０ ７５

１２４　横向对比实验

采用１２３优化后的前处理液配方及工艺对坯

布进行碱氧一浴前处理对比改性膨润土与常用的

双氧水稳定剂硅酸钠DMＧ１４０３及未改性膨润土不加双氧水稳定剂的前处理效果

１３　分析与测试

a)毛效参照 FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细

效应测试方法raquo测定

b)白度参照 GBT８４２４２mdash２００１laquo纺织品色

牢度试验相对白度的仪器评定方法raquo测定

c)强 力 损 失用 强 降 率 来 表 示参 照 GBT３９２３mdash１９９７laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分断裂

强力和断裂伸长率的测定 条样法raquo测定织物的初

始经向断裂强力F０ 和处理后的经向断裂强力F１则

1048944５３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

强降率＝F０－F１

F０times１００

d)手感采用５级评价法将织物放在暗箱内通过ldquo搓捏摸抓rdquo等评定织物的滑爽软糯丰满弹性等手感特征１级最差５级最好

２　结果与讨论

２１　膨润土的改性实验结果

根据１２１酸改性实验设计及１２２改性膨润土

的应用实验结果见表３结果分析见表４表５表６

表３　改性膨润土正交试验结果

实验号A B C D

改性时间h 改性温度 液固比 盐酸浓度(mol1048944L－１)前处理效果

白度 毛效cm 强力损失１ ２ ７０ ２∶１ １ ７３５ １０２ ９８２ ２ ８０ ３∶１ ２ ７５２ １０５ ８９３ ２ ９０ ４∶１ ３ ７６８ １０３ １２２４ ２ １００ ５∶１ ４ ７７１ １２５ １９０５ ４ ７０ ３∶１ ３ ７５９ ９９ １０１６ ４ ８０ ２∶１ ４ ７５９ １３０ １６１７ ４ ９０ ５∶１ １ ７４１ １２２ １２８８ ４ １００ ４∶１ ２ ７４９ １１５ １３７９ ６ ７０ ４∶１ ４ ７５０ １１６ １７７１０ ６ ８０ ５∶１ ３ ７７７ １２８ １１２１１ ６ ９０ ２∶１ ２ ７４０ ８５ ９５１２ ６ １００ ３∶１ １ ７２１ １０２ １６９１３ ８ ７０ ５∶１ ２ ７３５ ９６ １４３１４ ８ ８０ ４∶１ １ ７２６ １０１ １５２１５ ８ ９０ ３∶１ ４ ７２６ ９５ １０４１６ ８ １００ ２∶１ ３ ６４９ １０３ １８２

表４　白度正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ ７５６５０ ７４４７５ ７２０７５ ７３０７５K２ ７５２００ ７５３５０ ７３９５０ ７４４００K３ ７４７００ ７４３７５ ７４８２５ ７３８２５K４ ７０９００ ７２２５０ ７５６００ ７５１５０R ４７５０ ３１００ ３５２５ ２０７５

主次因素 A＞C＞B＞D最佳工艺 A１B２C４D４

从表４按照极差大小得到影响白度的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为改性温度盐酸浓度影响最小最佳工艺

为A１B２C４D４

表５　毛效正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ １０８７５ １０３２５ １０５００ １０６７５K２ １１６５０ １１６００ １００２５ １００２５K３ １０７７５ １０１２５ １０８７５ １０８２５K４ ９８７５ １１１２５ １１７７５ １１６５０R １７７５ １４７５ １７５０ １６２５

主次因素 A＞C＞D＞B最佳工艺 A２B２C４D４

　　从表５按照极差大小得到影响毛效的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为盐酸浓度改性温度影响最小最佳工艺

为A２B２C４D４

表６　强力损失正交结果分析

极差分析因素

A B C D

K１ １２９７５ １３４００ １３６７５ １１２７５

K２ １２８５０ １１５７５ １１６００ １４４００

K３ １１２２５ １４７００ １２９２５ １４８７５

K４ １６９５０ １４３２５ １５８００ １３４５０

R ５７２５ ３１２５ ４２００ ３６００

主次因素 A＞C＞D＞B

最佳工艺 A３B２C２D１

从表６按照极差大小得到影响强力损失的主次

因素及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液

固比再次为盐酸浓度改性温度影响最小与毛效

的影响主次因素相同最佳工艺为A３B２C２D１综合毛效白度和强力损失确定膨润土改性的

1048944６３1048944

　染化工程 第２６卷

优化条件为A２B２C４D４即改性时间４h改性温度

８０液固比５∶１盐酸浓度４molL在该条件下

的改性膨润土用于前处理的效果白度７６５毛效

１２２cm强力损失１２６

２２　碱氧一浴法前处理液及工艺优化

根据１２３碱氧一浴前处理液配方及工艺优化

实验设计结果见表７结果分析见表８９１０

表７　正交实验

实验号

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)改性膨润土用量

(g1048944L－１)保温时间

min

保温温度

前处理效果

白度 毛效cm 强力损失

１ ３０ １５ ４ ９０ ９０ ７５８ １１５ １２２２ ３０ １４ ３ ８０ ８５ ７３０ １２０ １０７３ ３０ １３ ２ ７０ ８０ ７３５ １３０ ８９４ ３０ １２ １ ６０ ７５ ７８３ １１３ １０６５ ２８ １５ ３ ７０ ７５ ７３７ １１０ １１９６ ２８ １４ ４ ６０ ８０ ７２９ １１７ ８６７ ２８ １３ １ ９０ ８５ ７７５ １２５ ９８８ ２８ １２ ２ ８０ ９０ ７７６ １３１ １１２９ ２６ １５ ２ ６０ ８５ ７６７ １３７ ８５１０ ２６ １４ １ ７０ ９０ ７８７ １２３ １０５１１ ２６ １３ ４ ８０ ７５ ７２４ １１８ ９２１２ ２６ １２ ３ ９０ ８０ ７２４ １１７ １１７１３ ２４ １５ １ ８０ ８０ ７３８ １２０ ９６１４ ２４ １４ ２ ９０ ７５ ７５０ １２８ ９３１５ ２４ １３ ３ ６０ ９０ ７５４ １２４ １２８１６ ２４ １２ ４ ７０ ８５ ７３５ １３０ ９７

表８　白度正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ ７５１５ ７５００ ７３６５ ７５１８ ７６８８K２ ７５４３ ７４９０ ７３６３ ７４２０ ７５１８K３ ７５０５ ７４７０ ７５７０ ７４８５ ７３１５K４ ７４４３ ７５４５ ７７０８ ７５８３ ７４８５R １ ０７５ ３４５ １６３ ３７３

主次因素 I＞G＞H＞E＞F最佳工艺 E２F４G４H４I１

根据表８按照极差大小得到影响白度的主次因

素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润土用量

的影响最大前处理时间次之烧碱用量和双氧水用

量的影响相对小最佳工艺为E２F４G４H４I１

表９　毛效正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １１９５ １２０５ １２ １２１３ １２３３K２ １２０８ １２２０ １１７８ １２２３ １２８０K３ １２３８ １２４３ １３１５ １２３３ １２１０K４ １２５５ １２２８ １２０３ １２２８ １１７３R ０６ ０３８ １３７ ０２ １０８

主次因素 G＞I＞E＞F＞H最佳工艺 E４F３G３H３I２

　　根据表１０按照极差大小得到影响毛效的主次

因素及优化工艺组合改性膨润土影响最大前处理

温度影响次之再烧碱用量双氧水用量和前处理时

间影响较小最佳工艺为E４F３G３H３I２

表１０　强力损失正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １０６００ １０５５０ ９６７５ １０７５０ １１６７５K２ １０３７５ ９７７５ １１７７５ ９９２５ ９６７５K３ ９７２５ ９９２５ ９４７５ １０２５０ ９７００K４ １０３５０ １０８００ １０１２５ １０１２５ １００００R ０８７５ １０２５ ２３ ０８２５ ２

主次因素 G＞I＞F＞E＞H最佳工艺 E３F２G３H２I２

根据表１０按照极差大小得到影响强力损失的

主次因素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润

土用量影响最大双氧水次之烧碱用量与前处理时

间影响接近前处理时间影响更小与毛效的影响主

次因素比较相似最佳工艺为E３F２G３H２I２综合考虑毛效白度和强力确定前处理的优化

配方及工艺是E３F２G３H３I２即烧碱２６gL双氧水

1048944７３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

１４gL改性膨润土２gL前处理时间７０min前处理温度８５ 在该条件下的前处理效果白度

８１４毛效１２１cm强力损失９９

２３　与其他双氧水稳定剂的对比

根据１２４实验设计硅酸钠DMＧ１４０３改性

膨润土未改性膨润土及不加任何氧漂稳定剂的对

比实验结果如表１１所示

表１１　与其他双氧水稳定剂的对比

序号 产品 白度毛效

cm

强力损失

手感

级

１ 未处理坯布 ３９９ １４ － １~２２ 改性膨润土 ８１４ １２１ ９９ ４~５３ 硅酸钠 ８１５ １２７ １００ ４~５４ DMＧ１４０３ ８２０ １２７ １１７ ４~５５ 未改性膨润土 ７６９ ９２ １１９ ３~４６ 不加氧漂稳定剂 ７４２ ８４ １２７ ３

从表１１可以看出改性后的膨润土与硅酸钠

DMＧ１４０３相比较手感相似白度毛效基本接近强力损失更小同时与未改性膨润土对比其性能

均有显著提升说明通过盐酸改性作用优化了膨润

土的空间结构增大了层间距提高了其离子交换性

能有效抑制了溶液中重金属离子的催化分解破坏并通过对 H２O２HOO1048944的固载与缓释等协同作用保证了 H２O２ 的分解稳定性提升了漂白效果

３　结　论

a)改性膨润土粘土矿物可作为双氧水稳定剂

用于纯棉织物碱氧一浴法前处理

b)在本研究中盐酸膨润土改性的优化工艺

为改性时间４h改性温度８０液固比５∶１盐酸浓度４molL该工艺下的膨润土效果为白度

７６５毛效１２２cm３０min强力损失１２６

c)采用改性膨润土进行碱氧一浴法前处理的优

化配方及工艺为烧碱２６gL双氧水１４gL非离子

渗透剂 DMＧ１２３０１gL精炼剂 DMＧ１３６１０５gL改性膨润土２gL浴比１∶５０前处理温度８５前处

理时间７０min该条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９

d)与其他双氧水稳定剂相比改性膨润土的应

用效果基本相近并具有安全环保等优点

参考文献

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FibersampPolymers２０１５１６(１１)２４０９－２４１５[２]徐长绘纳米双氧水稳定剂用于棉织物漂白效果的研究

[J]棉纺织技术２０１４４２(９)３１－３４[３]陈辉丰周秋宝非硅型氧漂稳定剂 DM－１４０４的性能

及应用[J]现代纺织技术２０１１１９(６)１８－２０[４]姚永丽膨润土的改性及其在纺织品加工中的应用[D]

上海东华大学２００６[５]吕家华拜耳的绿色纺织化学品概念及其产品[J]印

染２００２２８(１)４８－５０[６]刘伟伟新型双氧水漂白活化剂的研究[D]石家庄河

北科技大学２０１０[７]查贝利吕家华氧漂稳定剂 TannexGEO 的氧漂工艺

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Production２０１７１６１(１０)２６７－２７６[９]BOURAIE M E MASOUD A A Adsorption of

phosphateions from aqueous solution by modified

bentonitewith magnesium hydroxide Mg(OH)２ [J]

AppliedClayScience２０１７１４０(５)１５７－１６４

1048944８３1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００９

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂１叶　挺１蒋　静１王少飞２３

(１河南工程学院材料与化学工程学院郑州　４５０００７２江南大学生态纺织教育部重点实验室

江苏无锡　２１４１２２３江南大学纺织服装学院江苏无锡　２１４１２２)

　　摘　要针对天然染料直接法染棉织物过程中的上染率低染色牢度差问题采用硫酸铁和硫酸铜作为媒

染剂通过单因素实验与正交设计实验探讨了橘皮色素媒染棉织物染色工艺效果结果表明最佳染色方法

为预媒法染色硫酸铁作为媒染剂时橘皮色素染棉的工艺较佳最优染色工艺为橘皮色素质量分数３硫酸铁质量分数１５媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色７０min染色浴

比１∶４０经橘皮色素染色后织物各项牢度均能达到服用要求

关键词棉织物橘皮色素金属媒染剂预媒法

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３９－０６

StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabricDyeingwithOrangePigment

LIKe１YETing１JIANGJing１WANGShaofei２３

(１DepartmentofMaterialsandChemicalEngineeringHenanInstituteofEngineering

Zhengzhou４５０００７China２KeyLaboratoryofEcoＧTextiles(JiangnanUniversity)

MinistryofEducationWuxi２１４１２２China３SchoolofTextileandClothing

MinistryofEducationJiangnanUniversityWuxi２１４１２２China)

AbstractBecauseoflowdyeＧuptakeandpoorcolorfastnessofthecottondyedwithnaturaldyebyusingdirectdyeingmethodtheferricsulfateandcoppersulfatewereusedasthemordantandthedyeingeffectoforangepeelpigment wasdiscussedbysinglefactorexperimentandorthogonalexperimentTheresultsindicatethattheoptimumdyeingmethodispreＧmordantdyeingmethodWhenferricsulfateisusedasamordanttheorangepeelpigmenthastheoptimumdyeingprocessasfollowsthedosageoforangepeelpigment３(owf)themassfractionofferricsulfate１５(owf)mordantdyeingbathratio１５０mordantdyeingtemperature７０mordantdyeingtime６０mindyeingtemperature９０dyeingtime７０mindyeingbathratio１４０ThefastnessofdyedfabricisuptotherequirementofwearabilityKeywordscottonfabricorangepeelpigmentmetalmordantpreＧmordantmethod

收稿日期２０１７－０７－２１

基金项目河南工程学院博士基金资助项目(D２０１４０１９)

作者简介李　珂(１９８３－)男河南许昌人讲师主要从事

纺织品清洁染整及纺织品材料功能化方面的研究

　　橘皮又名陈皮为芸香科植物橘及其栽培变种

的成熟果皮具有抗菌消炎抗病毒和抗氧化等作

用是一种可再生的优异生物资源[１]但在中国大部分橘皮没有得到有效利用而被废弃不仅造成很

大的浪费还给环境带来了污染[２]橘子黄皮层约

占果实质量的１０含有精油和橘皮色素[３]橘皮

色素是一种应用广泛的天然色素它主要存在于橘

子柚子柑枸橼甜橙酸橙金橘等植物的果皮

中[４]目前研究人员对橘皮色素的提取已经进行广

泛的研究[５Ｇ８]但橘皮色素的应用主要在食品等行业

中[９Ｇ１０]橘皮色素作为天然染料也仅仅应用在蚕丝

等蛋白质纤维[１１]对在棉织物方面的相关文献还甚

1048944９３1048944

少本文以橘皮色素作为天然染料尝试对棉织物

进行染色天然染料对棉织物染色存在亲和力低染色牢度差等问题为提高染色织物色深度和染色

牢度金 属 离 子 常 作 为 天 然 染 料 染 色 时 的 媒 染

剂[１２Ｇ１４]因此本文拟采用铁离子作为媒染剂探讨橘

皮色素在棉织物上的染色效果为橘皮色素作为天

然染料染色提供更多理论依据

１　实　验

１１　实验材料试剂及仪器

织物棉针织物(１５１５２gm２)材料橘皮(市售)药品硫酸铁硫酸铜乙醇(分析纯天津市恒

兴化学试剂制造有限公司)仪器RE５２CS旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器

厂)CE７００A电脑测色配色仪(美国 XＧRite爱色丽

有限公司)DGF３００２２B电热鼓风干燥箱(中国重庆

银河实验仪器有限公司)RCＧIR２４S红外线高温染

色机(上海一派印染有限公司)

１２　实验方法

１２１　橘皮色素提取工艺

称取适量橘皮粉碎后浸于７５乙醇溶液其中

料液比为１∶４在温度７０ 条件下于旋转蒸发仪

中处理９０min重复浸提３次后浓缩干燥得到凝胶

状色素最后配置成橘皮色素母液１０gL

１２２　预媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂溶液

中在一定温度下媒染一定时间然后浸渍于含有天

然染料的染浴中以１min升温至一定温度染色

一定时间水洗烘干

１２３　同媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂和天然

染料的染浴中在一定温度下染色一定的时间水洗烘干

１２４　后媒染色工艺

将织物润湿浸渍于含有天然染料的染浴中在一定的温度处理一定时间再投入含有一定浓度的

媒染剂染浴中而后以１min缓慢降温至一定的

媒染温度下处理一定时间水洗烘干

１３　测试方法

１３１　KS值及颜色特征值测定

使用CE７００A(美国 XＧRite爱色丽有限公司)电脑测色配色仪测定染色后织物的表观深度 KS

值以及织物的颜色特征值Llowast alowast blowast Clowast 和hdeg

１３２　染色牢度测定

按照 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品色牢度试验耐

摩擦牢度raquo测定耐摩擦色牢度和 GBT５７１３mdash２０１３laquo纺织品色牢度试验耐水牢度raquo测定耐水洗色色牢

度使用灰色样卡评定耐摩擦色牢度和耐水洗色牢

度等级

２　结果与讨论

２１　媒染方式的选择

取橘皮色素质量分数 ３媒染剂质量分数

４浴比１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色温度８０染色时间３０min按照１２染色工

艺探讨不同媒染法对橘皮色素上染棉织物染色KS值的影响分析最佳媒染方式结果如表１所示

表１　不同媒染方法对织物染色KS值的影响

媒染剂KS值

前媒法 同媒法 后媒法

硫酸铁 ６１ ５５ ５１硫酸铜 ４２ ３９ ３３

由表１可知对比分析以硫酸铁硫酸铜为媒染

剂时采用不同媒染方法染色织物 KS 值为前媒

法＞同媒法＞后媒法分析原因可能为前媒染时

媒染剂先于橘皮色素染料分子吸附在棉织物上而后在棉织物上与橘皮色素分子发生染料Ｇ媒染剂Ｇ棉

织物结合形成配位键在棉织物吸附染料分子的同

时媒染剂分子也会与橘皮色素分子发生结合同媒

染时染料分子与媒染剂分子易在染液中形成不溶

性沉淀导致染浴中染料分子浓度下降而后媒染

时棉织物先与橘皮色素分子结合再与媒染剂分子

形成配位键由于天然染料缺少与棉织物结合的基

团故棉织物吸附天然染料分子较少故在３种媒染

方式中前媒法染色织物KS值最高硫酸铜会对织物造成一定程度损伤且铜离子

不符合生态纺织品标准要求故在实验过程中不考

虑硫酸铜作为媒染剂仅选择硫酸铁作为媒染剂探讨其对染色效果的影响

２２　媒染因素对染色性能的影响

２２１　媒染剂硫酸铁质量分数

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

1048944０４1048944

　染化工程 第２６卷

量分数分别为３６９１２１５媒染浴比

为１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色浴

比１∶５０染色温度９０ 染色时间３０min按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同硫酸铁的质量

分数对棉织物染色性能影响结果见图１和表２

图１　媒染剂硫酸铁用量对织物KS值的影响

表２　染色织物颜色特征值

硫酸铁质量分数

Llowast alowast blowast Clowast hdeg

３ ７３６ ８８ ２６７ ２８０ ７１７６ ７２２ １１０ ３２４ ３４２ ７１２９ ６９３ １２７ ３５６ ３７７ ７０３１２ ６８０ １４２ ４０１ ４２６ ７０５１５ ６７２ １４４ ４１７ ４４１ ７１０

由图１可知随着媒染剂用量的增加染色织物

KS值也不断增加主要原因为a)媒染剂用量的

增加使能与橘皮色素和棉纤维络合的金属铁离子

的浓度增加有利于染出深色b)经过硫酸铁媒染

后的织物具有一定的颜色硫酸铁用量越大颜色越

深在一定程度上影响了织物的色深导致随着媒染

剂用量增加KS值增加由表２可知明度(Llowast )降低饱和度(Clowast )不断

增加表明增加媒染剂用量织物颜色越深色光纯度

越高红光(alowast )黄光(blowast )呈现上升趋势

２２２　媒染温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比为１∶５０媒染温度为４０５０６０７０８０媒染时间３０min染色温度９０染色时间３０min其他按照１２２染

色工艺染色棉织物考察不同媒染温度对棉织物染

色性能影响结果如图２和表３所示

图２　媒染温度对织物KS值的影响

表３　染色织物颜色特征值

媒染温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１２ ６５ ２２９ ２３８ ７４２５０ ６８０ ９０ ２９０ ３０４ ７２８６０ ６５８ １０４ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６２８ １２９ ３６７ ３８９ ７０７８０ ６９３ ９２ ３１３ ３２６ ７３６

由图２可知在７０之前随着媒染温度增加染色织物表观表观色深(值)增加媒染温度在７０之后染色织物 KS 值下降主要原因为升高媒

染温度可以使媒染液中的金属离子运动加剧与棉

纤维发生碰撞产生配位反应的几率增加可以形成

染料Ｇ金属离子Ｇ纤维络合结构的数量也增多色深

增加但继续升高媒染温度金属离子运动进一步加

剧金属离子自身电荷比较大所产生的斥力也比较

大阻碍了它与棉纤维的结合所以色深会降低由表３可知Llowast 在７０时最低表明７０时织

物颜色最深Clowast 在７０时最高alowast blowast 在７０达到

最大值综上所述最佳媒染温度为７０

２２３　媒染时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０硫酸

铁媒染温度７０媒染时间分别为４０５０６０７０

８０min染色温度８０染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同媒染时间对

棉织物染色性能影响结果如图３和表４所示由图３可知随着媒染时间增加染色织物KS

值也不断增加在媒染时间为６０min时染色织物

KS值达到最大继续延长媒染时间染色织物的

KS值下降主要原因为长时间在铁离子和高温

的条件下棉纤维受到一定的损伤形成染料Ｇ金属

1048944１４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

离子Ｇ纤维这种配位结合的性能减弱导致织物KS值降低

图３　媒染时间对织物表观色深的影响

表４　染色织物颜色特征值

媒染时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ６６８ １０６ ２８４ ２９６ ７１８５０ ６５８ ８６ ３２４ ３４１ ７３２６０ ６５８ ８５ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６７４ ８８ ２９８ ３１５ ７２５８０ ６９２ １０１ ２７９ ２９３ ７１３

由表４可知织物Llowast Clowast 在６０min时分别达到

最小值和最大值表明此时织物颜色最深色光纯度

最高综上最佳媒染时间为６０min

２３　染色因素对染色性能的影响

２３１　染色温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染

温度７０媒染时间６０min染色温度分别为９０

１００１１０１２０１３０ 染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色温度对

棉织物染色性能影响结果如图４表５所示

图４　染色温度对织物KS值的影响

表５　染色织物颜色特征值

染色温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg９０ ６５７ １４４ ４１９ ４４３ ７１０１００ ６７８ １３１ ３９６ ４１７ ７１６１１０ ６８０ １１７ ３６６ ３８４ ７２３１２０ ７０５ １１５ ３０６ ３３１ ６７８１３０ ７２５ １０６ ２４４ ２６６ ６６５

由图４可知随着染色温度上升染色织物KS值下降较为明显在１３０时染色织物不仅色深下

降而且织物强力受到很大的损伤主要原因为a)三价铁离子在水中会发生水解且反应为吸热反应升高温度会大大的促进水解反应导致纤维表面可

与染料形成配位结合的 Fe３＋ 减少使织物 KS 值

变少同时在高温条件下Fe３＋ 的氧化性会对织物纤

维造成严重的损伤b)随着温度的上升橘皮色素

耐热稳定性变差部分橘皮色素染料分解[１５]所以

导致被染织物的KS值下降尤为明显由表５可知Llowast 不断增加即织物色深降低

alowast blowast Clowast 呈现降低趋势

２３２　染色时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数为６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色时间 分 别 为 ４０５０６０７０８０ min其 他 按 照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色时间对棉

织物染色性能影响结果如图５和表６所示

图５　染色时间对织物KS值的影响

表６　染色织物颜色特征值

染色时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１０ １２０ ３５４ ３７３ ７１４５０ ７０１ １２９ ３６５ ３８７ ７０５６０ ６７１ １４０ ３８８ ４１２ ７０１７０ ７０４ １２１ ３５９ ３７９ ７１４８０ ７２３ １０９ ３３５ ３５２ ７２０

1048944２４1048944

　染化工程 第２６卷

　　由图５可知随着染色时间增加织物KS值也

逐渐增加染色时间为６０min时达到最大值继续延

长染色时间织物KS值不断降低可能原因为染液中的橘皮色素在长时间的高温环境中会使染料分

子本身的稳定性下降且橘皮色素的分子结构可能会

发生氧化变性所以会影响到染色织物KS值由表６可知染色织物明度(Llowast )饱和角(Clowast )

在染色时间为６０min时分别达到最小值和最大值即此时织物颜色最深纯度最好

２３３　染色浴比

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质量

分数６媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间

６０min染色温度９０染色时间６０min染色浴比

分别为１∶３０１∶５０１∶６０１∶７０１∶８０其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色浴比对棉

织物染色性能影响结果如图６和表７所示

图６　染色时间对织物KS值的影响

表７　染色织物颜色特征值

浴比 Llowast alowast blowast Clowast hdeg

１∶３０ ６８５ １４０ ３９０ ４１４ ６９９

１∶４０ ６８９ １３９ ３８８ ４１０ ７０４

１∶５０ ６９２ １３４ ３８３ ４０６ ７０７

１∶６０ ７１３ １３０ ３８１ ４０５ ７１４

１∶７０ ７２０ １１３ ３６０ ３７８ ７２５

由图６可知随着染色浴比增大织物KS值降

低可能原因为随着染色时浴比的增大导致染液

中染料分子浓度降低使染料分子与织物上通过前

媒处理所附着的金属离子发生配位结合的概率降

低[１６]导致织物的表观色深降低由表７可知Llowast 不断增加即织物的色深不断

降低Clowast 不断降低表明色彩纯度下降

２４　正交试验

通过前面的单因素试验发现媒染温度在６０附近染色织物KS值达到最大其中硫酸铁做媒

染剂时媒染温度为７０时KS值达到最大但此

时的 匀 染 性 远 不 如 ６０ 时一 般 媒 染 时 间 在

６０min时织物的KS值达到最大所以在正交试

验中确定媒染时间为６０min媒染温度为６０以(A)浴比(B)染色时间(C)染色温度(D)媒染剂

用量４个因素及水平来筛选出较佳的橘皮色素对棉

织物的染色工艺

表８　硫酸铁做媒染剂时橘皮色素染棉正交试验

实验序号 (A)浴比 (B)时间min (C)温度 (D)媒染剂质量分数 KS值

１ １∶３０ ５０ ９０ ９ １４３２ １∶３０ ６０ １００ １２ １４２３ １∶３０ ７０ １１０ １５ １３２４ １∶４０ ５０ １００ １５ １４５５ １∶４０ ６０ １１０ ９ １１１６ １∶４０ ７０ ９０ １２ １６９７ １∶５０ ５０ １１０ １２ １１８８ １∶５０ ６０ ９０ １５ １６２９ １∶５０ ７０ １００ ９ １２７

均值１ １３９ １３５ １５８ １２７ －均值２ １４２ １３８ １３８ １４３ －均值３ １３５ １４３ １２０ １４６ －极差 ０７ ０８ ３８ １９ －

　　由表８中的各因素极差可知硫酸铁做媒染剂时

对于橘皮色素上染棉织物受各因素影响大小顺序依

次为染色温度＞媒染剂质量分数＞染色时间＞浴

比通过表８可知各因素较优组合为A２B３C１D３即得出最优工艺为浴比为１∶４０时间７０min温度

９０媒染剂质量分数为１５

1048944３４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

２５　染色牢度分析

在单因素实验和正交设计实验基础之上用最

佳染色工艺对棉织物预媒染色并对染色织物进行

染色牢度测试结果如表９所示

表９　最佳工艺下橘皮色素染色棉织物色牢度

媒染剂耐摩擦色牢度级

干摩 湿摩

耐水洗色牢度级

沾棉 沾毛 褪色

硫酸铁 ３~４ ３ ３~４ ３~４ ３

由表９可知利用最优染色工艺染色棉织物染色后棉织物色牢度普遍达到３~４级满足纺织品服

装性能要求

３　结　论

a)采用预媒法硫酸铁做媒染剂橘皮色素对

棉织物染色最佳工艺为橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁质量分数１５媒染时间６０min媒染

温度７０媒染浴比１∶５０然后以１min缓慢

升温至９０染色７０min染色浴比１∶４０

b)在天然染料橘皮色素染棉织物中硫酸铁做

媒染剂染色后织物色牢度满足纺织品服用要求

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２３２－２３４

1048944４４1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１０

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民１王淑颖１薄士振１刘　娜１陈德红１贾艳梅１２

(１辽东学院化学工程学院辽宁丹东　１１８００３２辽宁省功能纺织材料重点实验室辽宁丹东　１１８００３)

　　摘　要从姜黄中提取天然染料研究姜黄染料对柞蚕丝绸的染色性能及功能性探讨染色工艺参数如

染色温度染色时间染浴pH 值对染色织物KS值的影响研究了媒染剂硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁对试样

KS值及色泽的影响测试了染色柞蚕丝织物的染色牢度及其抗紫外线抗菌性能结果表明天然姜黄染

料对柞蚕丝织物的上染性能良好媒染剂显著影响试样的色泽及染色深度姜黄染色柞蚕丝织物具有优良的

紫外线防护性能及抗菌性能

关键词姜黄染料柞蚕丝织物染色紫外线防护性能

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００４５－０５

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZhemin１WANGShuying１BOShizhen１

LIUNa１CHENDehong１JIAYanmei１２

(１SchololofChemicalEngineeringEasternLiaoningUniversityDandong１１８００３China

２LiaoningProvincialKeyLaboratoryofFunctionalTextileMaterialsDandong１１８００３China)

AbstractNaturaldyeswereextractedfromturmericandthedyeingpropertiesandfunctionsofthedyesontussahsilkwerestudiedTheinfluenceofdyeingprocessparameterssuchasdyeingtemperaturedyeingtimeanddyebathpHvalueontheKSvalueofdyedsilkwerediscussedTheinfluenceofmordants(zincsulfatealuminumsulfateandferroussulfate)onKSvalueandcolorlusterofdyedsampleswerealsostudiedFurthermorethecolorfastnessantiＧultravioletpropertyandantibacterialactivityofthedyedtussahsilk weretestedTheresultsshowthatthenaturalcurcumindyeisgoodforsilkdyeingandthecolorlusterandcolorstrengthofthesamplearesignificantlyinfluencedbymordantsTussahsilkfabricsdyedwithturmericextractshaveexcellentUVprotectionpropertiesandantibacterialactivityKeywordsturmericdyetussahsilkfabricdyeingUVprotectionperformance

收稿日期２０１７－０７－０７

基金项目辽东学院科研基金(２０１６YY００５)辽东学院大学生

创新训练项目(２０１７１３８)

作者简介任哲民(１９９６－)女辽宁沈阳人２０１４级本科生

轻化工程专业

通信作者贾艳梅EＧmailjiayanmei１９６７１６３com

　　姜黄是一种多年生有香味的草本植物既有药

用价值又可以作食品调料作为一种传统中药姜黄具有破血行气通经止痛抗癌抗炎抗氧化等诸

多药理功能用作调味品姜黄具有辛香轻淡带有

胡椒麝香甜橙与姜之混合味道作为天然食用色

素其着色力强色泽鲜艳安全无毒性热稳定性良

好[１Ｇ２]姜黄素作为姜黄中主要的功效成分及天然

着色物质是姜黄发挥药理及食用作用的主要活性

成分[３]目前姜黄染料用于纺织品染色工艺的研

究主要集中在桑蚕丝羊毛及改性纤维素等织物

上[４Ｇ７]天然染料在染色过程中其中的功能性成分

被纤维吸收可以赋予纺织品一定的功能[８]本文

在研究天然染料姜黄在柞蚕丝织物上的染色性能的

同时测试了染色柞蚕丝织物的颜色特性及抗菌抗紫外线性能为姜黄在纺织品天然染色及功能整理

中的应用提供理论参考

1048944５４1048944

１　试　验

１１　试验材料

材料柞蚕丝平纹织物(４２gm２)中药姜黄

(购于药房)冰醋酸氢氧化钠结晶硫酸锌硫酸

铝硫酸亚铁(均为分析纯购自沈阳化学试剂有限

公司)仪器HL型染色小样机(靖江市海澜装备厂)

雷磁pHSＧ３C型酸度计(上海仪电科学仪器有限公

司)ColorＧEye７０００A 型电脑测色配色仪(XＧRite

USA)UVＧ２４５０ 紫 外Ｇ可 见 分 光 光 度 计 (日 本 岛

津)UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪(LabsphereIncUSA)YG(B)０２６D 型织物强力仪(温州大

荣纺织仪器公司)

１２　试验方法

１２１　姜黄染料的制备

称取中 药 姜 黄 １００g粉 碎加 入 ７５ 乙 醇

８００mL于６０回流提取２h经过滤后滤除残

渣得到姜黄色素的乙醇溶液该溶液经减压蒸馏得到浓缩的姜黄染料该浓缩物加入到１L热水

中加入０５g分散剂 NNO后制成姜黄染料水分

散液以此作为该实验的染液

１２２　染色工艺

a)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH 值)选取

５０７０９０３个温度参数分别染色６０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升温

至指定温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

b)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH值)选取上述获

得的适宜温度染色分别调整染色时间为２０~８０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升至

适宜温度rarr保温２０~８０minrarr水洗rarr晾干

c)以上述获得的适宜温度及时间条件染色浴比选取１∶５０pH 值分别为３５７进行染色实验

步骤配置不同pH 值染液(pH３~７)rarr织物

４０入染rarr升至适宜温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

d)媒染染色是在不同pH 值条件下进行染色然后分别采用硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁作为媒染

剂对染色柞蚕丝进行后媒染色媒染剂质量浓度

３gL浴 比 １∶５０媒 染 温 度 ５０ 恒 温 处 理

３０min之后取出试样经水洗皂洗晾干

１２３　测试方法

紫外光谱以无水乙醇作空白样将试样用无水

乙醇稀释至一定浓度对其进行紫外Ｇ可见光谱扫描

KS值测试染色柞蚕 丝 织 物 的 KS 值 及

CIELAB色度值采用电脑测色配色仪进行测定试

样折叠４层不同部位测定３次取平均值色牢度测试染色柞蚕丝织物的皂洗色牢度按

GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢

度raquo标准采用SWＧ１２型皂洗牢度仪进行测定干湿摩擦色牢度按 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品 色牢度

试验 耐摩擦色牢度raquo标准采用YＧ５７１B型摩擦色牢

度仪进行测定耐光色牢度按 GBT８４２７－２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度氙弧raquo标准采用 YG８１１日晒色牢度仪进行测定

功能性测试试样的紫外线防护性能采用 UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪测试以紫外线透过

率(T)及 UPF指数进行评价试样的抗菌性能

按 GBT２０９４４３mdash２００８laquo纺织品抗菌性能的评价

第３部分震荡法raquo进行测试测试菌种为革兰氏阳

性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌试

样抑菌率按式(１)计算

Y ＝ (Wt－Qt)Wttimes１００ (１)式中Ymdash 试样的抑菌率Wtmdash 空白样１８h振荡

接触后烧瓶内的活菌浓度CFUmLQtmdash 待测织

物试 样 １８h 振 荡 接 触 后 烧 瓶 内 的 活 菌 浓 度

CFUmL

２　结果与讨论

２１　姜黄染料的紫外Ｇ可见光谱

制备的姜黄色素紫外Ｇ可见吸收光谱如图 １所示

图１　姜黄染料乙醇溶液的紫外Ｇ可见光谱

1048944６４1048944

　染化工程 第２６卷

由图１ 可知姜黄染料在紫外波段的 ２２０~２５０nm有强吸收它们归因于苯环中 C10512691051269C共轭双

键体系的π－πlowast跃迁在可见光波段其最大吸收

峰出现在４２６nm该吸收峰对应于姜黄素分子中的

n－πlowast跃迁

２２　染色温度对KS值的影响

采用常规pH 值(提取姜黄染料的pH 值约为

６)分别在５０７０９０条件下以姜黄染料对柞蚕

丝织物恒温染色６０min不同染色温度下试样的

KS值曲线见图２

图２　不同温度下染色柞蚕丝的KS值曲线

姜黄染料上染柞蚕丝具有良好的染色深度得色为较鲜艳的黄色所试的不同温度条件下以

７０时KS值最高织物得色量最大故以７０进行后续染色实验

２３　染色时间对染色的影响

采用姜 黄 染 料 对 柞 蚕 丝 织 物 染 色在 温 度

７０常规pH 值下调整染色时间为２０~８０min染色时间对染色柞蚕丝织物 KS 值及黄蓝值b 的

影响见图３

图３　染色时间对试样KS值及b值的影响

　　图３可以看出染色初始阶段染色织物的KS值及黄蓝值b 均随时间的延长而提高说明试样的

颜色 随 时 间 延 长 而 逐 渐 加 深当 染 色 时 间 达 到

５０min时KS值及b 值趋于稳定不再继续增加此时染色过程达到了动态平衡即染料在纤维上的

吸附与解吸数量相当再继续增加染色时间对染色

无明显效果所以姜黄上染柞蚕丝织物的适宜时

间为５０min

２４　染色pH值对KS值的影响

天然染料染色往往适宜在酸性条件下进行测试当染色温度为７０ 染色时间为５０min染色

pH 值分别为３５７时姜黄染料染色柞蚕丝的

KS曲线结果如图４所示

图４　pH 值对染色柞蚕丝织物KS值曲线的影响

图４可知pH 值对试样的KS值影响显著随着染色pH 值升高试样的 KS 值呈降低趋势酸性条件有利于染料上染柞蚕丝纤维同时为考查

染色pH 值对试样强力的影响对不同pH 值染色

柞蚕丝绸的断裂强力进行测定染色前及染色pH值分别为３５７时柞蚕丝织物的经向断裂强力依

次为２７１２６６２６８２６８N这说明染色pH 值为３时试样的强力稍有降低但幅度极小pH＝３可作

为柞蚕丝染色的适宜条件

２５　媒染剂对染色性能的影响

为评价不同pH 值下的姜黄染料对柞蚕丝绸的

媒染性能分别采用硫酸锌硫酸铝及硫酸亚铁作为

媒染剂分别对染色pH 值为３５７的染色织物进

行后媒染色媒染剂及染色pH 值对染色织物 KS值及颜色特征值的影响见表１

1048944７４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

表１　不同pH 值及媒染剂下染色柞蚕丝的色度值

试样 pH 值 Llowast alowast blowast Clowast KS值 λmax 色泽

硫酸锌

３ ７１６１１ ６０２８ ７７４０４ ７７６３９ １６６１６ ４００ 黄色

５ ６９７５３ ８６７６ ７４９９４ ７５４９４ １５４８４ ４２０ 黄色

７ ７３０１５ ６２４８ ６１１６３ ６１４８１ ８８７７ ４００ 暗黄色

硫酸铝

３ ６９７９７ ５２１３ ７４３２１ ７４５０４ １７５８０ ４２０ 黄色

５ ７３２３２ ２４５１ ７８３０１ ７８３３９ １７２５５ ４２０ 黄色

７ ６６９０２ ８８７６ ４４９５３ ４５８２１ ８９６８ ４００ 暗黄色

硫酸亚铁

３ ５１６４８ １０５５２ ４８９８８ ５０１１２ １８１５５ ４２０ 棕黄色

５ ４８６３５ １２２７２ ４３４２２ ４５１２３ １５９１８ ４２０ 棕黄色

７ ５４４２０ ９３１７ ４３６９７ ４４６７９ １１１３６ ４００ 黄色

无媒

３ ５３８１７ ８３３８ ５０５５６ ５１２３９ １５６０７ ４３０ 黄色

５ ５６７４３ ７３１８ ５０７０７ ５１２３２ １２６１３ ４３０ 黄色

７ ５７９８０ ９９３１ ４６０６０ ４７１１９ ８１１３ ４３０ 黄色

　　表１表明染色pH 值对直接及媒染试样的染

色性能影响很大随pH 值的提高织物的表观色

深值降低以pH＝３时的KS值最高酸性有利于

姜黄色素上染柞蚕丝直接染色时不同pH 值下染色试样的KS 曲线形态及最大吸收波长未发生

变化表明pH 值对织物的色调无影响得色均为较

鲜艳的黄色媒染剂对染色试样的色深值及颜色值

有显著影响与无媒染色相比较媒染试样的最大吸

收波长均发生变化且媒染时不同pH 值下染色试

样的最大波长也不同这表明媒染剂在影响色深值

的同时还对试样的色调产生影响３种媒染剂染

色后KS值均明显高于直接染色样品这是因为

姜黄色素中含有羟基它可以与媒染剂中的金属离

子及柞蚕丝纤维之间形成配位键提高了染料的上

染强度及上染率３种媒染剂比较硫酸亚铁媒染

对色调的影响较大硫酸铝及硫酸锌媒染对色调影

响相对较小

２６　牢度特性

实验测试了当染色 pH＝３温度７０ 时间

５０min３种媒染剂染样及直接染色样品的染色牢

度结果见表２

表２　姜黄染色柞蚕丝织物的色牢度

试样皂洗色牢度级

褪色 沾棉 沾绸

摩擦色牢度级

干 湿耐光色牢度级

直接染色 ２ ３ ３ ３ ２~３ １~２硫酸锌媒染 ２~３ ３~４ ３ ４ ３ ２硫酸铝媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~４ ３ ２~３

硫酸亚铁媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~５ ３ ２~３

　　表２表明姜黄染料染色柞蚕丝绸染色牢度较

低经媒染后所测各项牢度有所提高摩擦牢度提

高到３级以上皂洗色牢度以硫酸铝及硫酸亚铁较

好可达到３级但是耐光色牢度仍然不佳这一点

可能与天然的姜黄素的分子结构有关[７]预测可以

通过进一步的固色处理或对色素结构进行一定的改

性等方法进行改进将在后续工作中研究

２７　染色柞蚕丝的抗菌性能

鉴于姜黄素具有很好的抗菌性能实验测试了

染色柞蚕丝对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性

能结果见表３

表３　染色柞蚕丝织物的抗菌活性

试样抑菌率

金黄色葡萄球菌 大肠杆菌

空白样 ０ ０直接染色 ８７９ ８０２

硫酸锌媒染 ９５８ ８５６硫酸铝媒染 ９６７ ８９２

硫酸亚铁媒染 ９６３ ８８６

1048944８４1048944

　染化工程 第２６卷

表３可知空白试样无抗菌活性经姜黄染料染

色后试样均显示出明显抗菌活性对金黄色葡萄球

菌和 大 肠 杆 菌 的 抑 菌 率 均 高 于 ７０按 GBT２０９４４３mdash２００８该染色柞蚕丝符合抗菌纺织品的

要求

２８　抗紫外性能

姜黄色素具有紫外线吸收的性能实样测试了

染色前后柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指

数结果见图５

图５　柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指数

　　图５可以看出未染色柞蚕丝紫外线透过率高经姜黄染色后其紫外线透射率显著降低由原来的

紫外线透射率１０以上降低到２以下测试结果

表明未染色的柞蚕丝织物的UPF 值为１０姜黄染

色后其UPF 值显著提升其中硫酸亚铁媒染试样

的UPF 值最高为１８５显示了极佳的紫外线防护性

能这是因为柞蚕丝纤维吸附了具有良好紫外线吸

收性能的姜黄染料的结果

３　结　论

a)姜黄染料对柞蚕丝具有良好的上染性能其适宜的染色工艺参数为温度７０ 时间５０min

pH 值为３

b)所试用３种媒染剂会对柞蚕丝织物的色泽

及得色深度产生较大影响与直接染色比较媒染后

织物KS值提高颜色发生变化姜黄染色柞蚕丝

的色牢度一般经硫酸铝及硫酸亚铁媒染后染色牢

度得以改善但耐日晒牢度提升有限

c)经姜黄染料染色后柞蚕丝织物具有明显的

抗菌活性织物的紫外线防护性能提高UPF 值最

高达到１８５姜黄适于作为柞蚕丝的天然染料及抗

　

菌抗紫外线功能整理剂

参考文献

[１]苏菁徐宗佩姜黄素药理作用研究进展[J]江西中医

药２０１０４１(８)７８－８０[２]袁利佳刘黎红姜福佳等食品添加剂姜黄生物活性

研究进展[J]农产食品科技２０１２(１)３４－３７[３]刘春艳姜黄的化学成分研究[D]沈阳沈阳药科大学

２００８[４]王辉陈学遂陆伟等水溶性姜黄色素对真丝染色工

艺的研究[J]印染助剂２００９２６(５)２４－２５[５]周秋宝余志成姜黄染料在毛织物染色中的应用[J]

毛纺科技２００３(４)２５－２８[６]吕丽华吴坚叶方姜黄染料用于阳离子改性纤维素纤

维织物的染色性能研究[J]印染助剂２００５２２(６)２１

－２４[７]李萍棉织物改性及其姜黄天然染料染色性能[J]天津

纺织科技２０１１(２)２１－２５[８]ZHOUYTANGRCModificationofcurcuminwitha

reactive UV absorberandits dyeing andfunctional

propertiesforsilk[J]Dyesamp Pigments２０１６(１３４)

２０３－２１１

1048944９４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１１

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋a张　艳b余志成a

(浙江理工大学a教育部工程研究中心b材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要以真丝织物与三醋酯织物模拟真丝三醋酯交织物研究高温高压真丝织物脱胶和三醋酯织物分

散染料染色一浴法工艺探究染色温度pH 值时间高温匀染剂等对真丝织物练减率以及三醋酯织物染色

KS值的影响结果表明最佳一浴法工艺为温度１２０pH 值７５时间５０min高温分散匀染剂２１２ W质量浓度３gL三醋酯织物染色KS值较高真丝织物练减率达到２３６毛效为９１cm

关键词真丝三醋酯脱胶分散染料一浴法

中图分类号TS１９０５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５０－０５

StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetateIntertextureANZidongaZHANGYanbYUZhichenga

(aMinistryofEducationEngineeringResearchCenterbCollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThesimulatedintertexturemadeofthesilkfiberandthetriacetatewasusedtostudytheonebathprocessofsilkdegumminganddispersedyeingoftriacetateunderhightemperatureandhighpressureTheeffectsofdyeingtemperaturepHdyeingtimeandhightemperaturelevelingagentondegumminglossrateofsilkfabricandKSvalueoftriacetateＧdyedfabricwerediscussedTheresultsshowthattheoptimalparametersofonebathprocessareasfollowstemperature１２０pHvalue７５time５０minandthedosageofhightemperaturelevelingagent２１２W３gLTheKSvalueoftriacetatefibersishigh

thedegummingrateofsilkfabricisupto２３６andthecapillaryeffectis９１cmKeywordssilktriacetatedegummingdispersedyesonebathprocess

收稿日期２０１７－０４－２２

作者简介安子栋(１９９０－)男河北辛集人硕士研究生主

要从事生态染整技术方面的研究

通信作者余志成EＧmailyuzhicheng８aliyuncom

　　 真丝具有柔软舒适等特点吸湿透气性良

好[１]对人体肌肤有保健作用素有ldquo纤维皇后rdquo之称但真丝湿弹性较差容易泛黄并且价格较高导致其优良性能不能得到广泛利用

三醋酯纤维兼有合成纤维和天然纤维的优

点[２]有良好的光学性和平滑性[３]其悬垂性优异回弹性良好且比重强力与真丝接近[４Ｇ６]

将真丝与三醋酯纤维交织使得两种纤维实现

优势互补织成的织物不易泛黄有良好的服用性

能降低了成本不仅可以用在睡衣旗袍等高档产

品上还可以应用在家纺装饰等领域[７Ｇ９]具有较好

的市场前景但在真丝三醋酯交织物加工流程中真丝脱胶

及分散染料染色分两步进行[１０Ｇ１１]耗时较长且能源

消耗大加工过程真丝易受损本文采用高温高压

一浴法真丝织物脱胶与三醋酯织物染色同时进行在真丝织物达到适宜练减率的同时三醋酯织物获

得较好的染色效果为真丝三醋酯交织物脱胶染色

一浴法提供了指导

１　试　验

１１　材料药品和仪器

试验材料１６电力纺生坯三醋酯织物(绍兴喜

能纺织科技有限公司)

1048944０５1048944

试验药品碳酸钠冰乙酸连二亚硫酸钠为分

析纯耐碱型分散红 SXF２００分散蓝 SXF２００等(浙 江 闰 土 股 份 有 限 公 司)耐 碱 型 分 散 橙

ALD１５０分散红玉 ALD１５０等(浙江吉化集团

有限公司)高温分散匀染剂 ２１２W还原清洗剂

TFＧ１１０B(浙江传化股份有限公司)仪器和设备高温高压染色机 DYEＧ２４(上海千

立自动化设备有限公司)电子天平 ARA５２０(奥豪

斯仪器上海有限公司)恒温振荡器SHAＧB(国华企

业)电热恒温鼓风干燥箱 DHGＧ９１４０A(上海一恒

科技有限公司)计算机测色配色仪SF６００X(美国

DataColor公司)

１２　试验方法

１２１　脱胶与分散染料染色一浴法工艺

分散染料质量分数为１(owf)调节pH 值

(５５~８５)升温至３０按１∶１比例投入１６电

力纺生坯和三醋酯织物以２min升至所需温度

(９０~１３０)保温一段时间浴比为１∶５０升温

曲线如图１所示

图１　升温曲线

１２２　还原清洗工艺

碱性还原清洗保险粉１gL纯碱１gL８５保温２０min

酸性还原清洗还原清洗剂 TFＧ１１０B１gL调节pH 值为４５８５保温２０min

１３　织物性能测试

１３１　KS值的测试

采用DatacolorSF６００X型电脑测配色仪(D６５光源４５deg)对织物的染色表观色深值(KS 值)进行

测定

１３２　练减率的测试

将缝边处理后的１６电力纺生坯与三醋酯织物

按１∶１比例一同投入染浴处理后测试真丝练减

率采用称重法按下式计算

练减率＝W０－W１

W０times１００

式中W０ 为处理前织物干重W１ 为处理后织物干重

１３３　毛效的测试

根据FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细效应试验

方法raquo当垂直悬挂的纺织材料一端被液体浸湿时计

时测定３０min时沿纺织材料上升的高度

１３４　色牢度测试

参照 GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验

耐皂洗色牢度raquo标准测试试样的皂洗色牢度以三醋

酯织物和粘胶织物为贴衬在６０标准皂洗液(皂片５gL碳 酸 钠 ２gL)中处 理３０min浴 比

１∶５０充分水洗干燥后用灰色样卡评定试样的变色

和贴衬织物的沾色牢度级别

２　结果与讨论

２１　温度对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用吉华 ALD系列三原色(分散红玉 ALD分散橙 ALD分散深蓝 ALD)及分散黑 ALD４种染

料研究温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色

KS值的影响结果如图２所示由图２可知随着温度的升高真丝织物的练减

率逐渐增大这是因为丝胶的溶解度随温度的升高

而增加当温度为 １２０ 时真丝织物练减率为

２３左右当温度达到１３０时真丝织物的练减率

高于２４对丝素造成损伤分散红玉 ALD分散橙 ALD等４种染料对三

醋酯织物的染色KS值随温度的提高而逐渐增大这是因为当染液温度较高时三醋酯大分子链段运动

加快形成的空穴有利于染料从纤维表面向纤维内

部扩散温度越高染色 KS 值越大当温度达到

１１０时三醋酯织物的染色KS值达到或接近最

大值进一步提高温度三醋酯织物的染色 KS 值

趋向稳定因此综合真丝织物脱胶与三醋酯织物染色情

况最佳温度选为１２０

２２　pH值对织物练减率及染色KS值的

影响

　　考虑一般分散染料染色pH 值为５５左右在碱性环境中染料结构容易被破坏因此选用耐碱型

分散染料(吉华 ALD系列分散染料闰土SXF系列

分散染料)研究不同pH 值对真丝织物练减率及三

醋酯织物染色KS值的影响结果如表１所示

1048944１５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

图２　温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

表１　pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

染料真丝织物练减率

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５

三醋酯织物染色KS值

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５分散红SXF ２１４２ ２２３０ ２３５１ ２３７２ ２３３９ ３３３５ ３６０７ ３４９８分散黄SXF ２１８１ ２２８２ ２３２０ ２３７０ ２１２２ ２３３９ １１８２ １０４１分散蓝SXF ２１４３ ２２６０ ２３６０ ２３９４ １８１９ １７９９ １６０４ １３９３

分散红玉 ALD ２１６０ ２２１０ ２３２０ ２３６０ １４２７ １４７３ １４９０ １２３６分散黑 ALD ２２００ ２２２１ ２３１０ ２３５４ ５１８ ５１９ ４７３ ４６５

分散深蓝 ALD ２０３０ ２１５０ ２３７１ ２４１０ ８１７ ７３３ ７２９ ７２２分散橙 ALD ２１３０ ２２４０ ２３５０ ２３７０ １９５７ １５１２ １５１０ １４１７

　　注分散染料１(owf)温度１２０时间５０min浴比１∶５０

　　由表１可知真丝织物的练减率随着pH 增大

而增大这是因为丝胶的溶解度随pH 值增大而提

高当pH 值达到７５左右时真丝织物练减率达到

２３５左右基本可以脱尽丝胶进一步提高pH 值

可能会造成丝素损伤由表１还可知大部分耐碱型分散染料对三醋

酯织物染色KS值随pH 值增加变化较小能够在

碱性条件下保持结构稳定pH 值为６５~７５时染

色效果较好

　　综合考虑pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织

物染色KS值的影响适宜pH 值为７５且染料应

选择耐碱性分散染料如分散红 SXF分散深蓝

ALD等

２３　时间对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用耐碱型染料分散红SXF等研究不同时间

对真丝织物练减率及三醋酯织物染色 KS 值的影

响结果如表２所示

1048944２５1048944

　染化工程 第２６卷

表２　时间对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

分散染料真丝织物练减率

３０min ４０min ５０min ６０min

三醋酯织物染色KS值

３０min ４０min ５０min ６０min分散红SXF ２２４０ ２３４０ ２３７０ ２４２１ ３２３０ ３５６９ ３６０７ ３６１０分散黄SXF ２２６７ ２３１０ ２３２５ ２３９４ ８４５ １０９２ １１８２ １１８５分散蓝SXF ２２８０ ２３４０ ２３６０ ２４１８ １３６９ １５３８ １６０４ １６１１

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值为７５浴比为１∶５０

　　由表２可知当时间为３０min时真丝织物练

减率偏低时间为４０min或５０min时真丝织物练

减率在２３５左右真丝织物脱胶效果较好时间

为６０min时真丝织物练减率偏高导致丝素受损由表２还可知在时间为５０min时三醋酯织物染

色KS值较大因此综合真丝织物练减率及三醋

酯织物 KS 值的情况温度１２０ pH 值为７５时时间选择５０min

２４　高温分散匀染剂２１２W 用量对织物毛

效的影响

　　脱胶染色一浴法工艺中加入高温匀染剂具有

匀染作用的同时还可以有效去除油脂蜡质等杂质提高织物毛效有利于后续加工因此选用高温分

散匀染剂２１２W研究其用量对真丝织物毛效的影

响结果如图３所示

分散红SXF１(owf)温度１２０

pH 值７５时间５０min浴比１∶５０

图３　高温分散匀染剂２１２W 的用量对真丝毛效的影响

由图３可知随着２１２W 用量增加真丝织物毛

效逐渐提高这是因为随着高温匀染剂用量的增加其润湿乳化能力增强去除油脂蜡质等杂质更为充

分当高温匀染剂２１２W 质量浓度为３gL时真丝

织物的毛效达到９１cm基本达到精练要求

２５　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

将经过脱胶染色一浴法工艺处理的真丝织物沾

色情况与常规方法(先脱胶后染色)处理的真丝织物

沾色对比其结果如表３所示

表３　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

染料常规方法真丝沾色

KS值

一浴法真丝沾色

KS值

分散红SXF １０９ ０６３分散黄SXF ０９６ ０６５分散蓝SXF １２１ ０７０

分散红玉 ALD ０８８ ０５１分散橙 ALD １３９ ０９７

分散深蓝 ALD ０７５ ０６１分散黑 ALD ０５４ ０３８

由表３可以看出使用脱胶染色一浴法工艺真丝织物的沾色情况要比常规方法轻主要原因是一

浴法工艺在真丝织物脱胶的同时沾在真丝织物表

面的分散染料会随着丝胶的脱去而去除相比先脱

胶后染色的常规方法可以有效减少真丝织物沾色由此可见一浴法工艺对减小真丝织物沾色有一定

帮助

２６　还原清洗

分散染料染色后一般均需要进行还原清洗以去除织物表面的浮色提高色牢度同时还原清洗

还可减轻分散染料对真丝织物的沾色分别进行碱

性还原清洗与酸性还原清洗通过比较还原清洗前

后织物KS的变化研究两种还原清洗的效果结果如表４所示

由表４可以看出两种不同的还原清洗方法对三

醋酯织物的染色KS值影响不大减小真丝织物沾

色的效果也较为接近在还原清洗时纤维表面的

浮色以及在真丝织物上的沾色染料在碱性或酸性

还原条件下都会发生化学反应被去除从而达到减

轻真丝织物沾色的效果对两种还原清洗处理的三

醋酯织物进行皂洗色牢度测试结果如表５所示

1048944３５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

表４　还原清洗工艺对三醋酯及真丝织物KS值的影响

染料 织物织物KS值

还原清洗前 碱性还原清洗后 酸性还原清洗后

分散红SXF三醋酯 ３６３２ ３６０７ ３６１０真丝 ５２３ ０６３ ０７２

分散黄SXF三醋酯 １２０７ １１８２ １１９６真丝 ２５６ ０６５ ０８１

分散蓝SXF三醋酯 １６３８ １６１４ １６２２真丝 ３０１ ０７１ ０８２

　　注碱性还原清洗工艺保险粉１gL碳酸钠１gL温度８５时间２０min酸性还原清洗工艺还原清洗剂TFＧ１１０B１gLpH 值４５

温度８５时间２０min

表５　三醋酯织物皂洗色牢度测试 级

分散染料

碱性还原清洗 酸性还原清洗

原样变色牢度沾色牢度

三醋酯 粘胶原样变色牢度

沾色牢度

三醋酯 粘胶

分散红SXF ４ ４ ４ ４~５ ４ ４分散黄SXF ４ ４ ４ ４ ４ ４分散蓝SXF ４~５ ４ ４~５ ４ ４ ４

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值７５时间５０min高温匀染剂２１２W 质量浓度３gL浴比为１∶５０

３　结　论

本文以真丝织物三醋酯织物(１∶１)模拟真丝三醋酯交织物研究了高温高压脱胶染色一浴法工

艺优化了工艺参数使真丝织物脱胶分散染料上

染三醋酯织物同时完成取得了良好的效果

a)一浴法最佳工艺为温度１２０ pH 值为

７５时间为５０min高温分散匀染剂２１２W 质量浓

度为３gL且染料应选择耐碱性分散染料此时三

醋酯织物染色KS值较高且真丝织物练减率达到

较好水平为２３６毛效达到９１cm

b)采用一浴法脱胶染色工艺一部分浮色随脱

胶过程被去除对减小真丝织物沾色有一定帮助

c)碱性或酸性还原清洗均可有效去除真丝织

物沾色碱性还原清洗工艺条件为保险粉１gL碳酸钠１gL８５下处理２０min酸性还原清洗工

艺条件为还原清洗剂 TFＧ１１０B１gLpH 值为

４５温度８５ 时间２０min还原清洗后三醋酯

织物的皂洗色牢度(变色和沾色)均可达到４级

参考文献

[１]梅士英唐人成新型多组分纤维纺织品及染整关键技

　

术[C]高技术纤维及其面料开发应用论坛论文集２０１０[２]王玉仙李德娴醋酯丝绸的织造与染整[M]北京中

国纺织出版社１９８８３－２２[３]王石磊张建波董朝红等醋酸纤维的结构及理化性

能[J]印染助剂２０１０２７(９)２４－２８[４]石刚蒋付良孙世元等三醋酯与聚酯纤维混纺及交

织物定量方法研究[J]针织工业２０１５(８)６８－７０[５]贺宝元张海燕介于粘胶纤维与桑蚕丝之间的半合成

纤维mdashmdashmdash醋酯纤维[J]天津纺织科技２００４４２(４)２３

－２５[６]王石磊张建波张林醋酸纤维在纺织中的应用[J]染

整技术２００９３１(９)７－１０[７]吴岚翁艳芳王晓芳等真丝PLA织物的染整工艺研

究[J]丝绸２０１２４９(２)１－６[８]芦长椿醋酯纤维技术开发及市场分析[J]纺织科技进

展２００６(３)８－９[９]王石磊张建波张林等醋酸纤维的染色性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１１)１５－１９[１０]汪澜周秋宝真丝涤纶交织物的练染技术探讨[J]

印染２００１２７(１)１４－１６[１１]朱善长醋纤织物应用分散性染料染色的技术探讨

[J]印染２００１２７(１０)１７－２２

1048944４５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１２

泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟１张超民２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２莱美科技股份有限公司浙江湖州　３１３１００)

　　摘　要采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选出癸基葡糖苷(APGＧ１０)为发泡剂与相应的抗皱整理剂复

配制备了泡沫整理液 AFＧ４研究了发泡剂用量酸度和温度对 AFＧ４的泡沫性能的影响并测试棉织物泡

沫抗皱整理后的性能结果表明发泡剂质量浓度为６~８gL时AFＧ４的泡沫特性符合泡沫整理工艺的要

求AFＧ４耐酸性好适合应用温度为２５~３５经 AFＧ４整理后的棉织物折皱回复角断裂强力保留率与浸

轧抗皱相比均有所提高

关键词泡沫抗皱棉织物癸基葡糖苷(APGＧ１０)折皱回复角

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５５－０４

StudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishingLiquidAFＧ４ZHANGJianjuan１ZHANGChaomin２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２LaiMeiTechnologyCoLtdHuzhou３１３１００China)

AbstractDecylglucoside(APGＧ１０)wasscreenedoutasthefoamingagentby DFA１００dynamicfoamanalyzeranditwascombinedwithantiＧwrinklefinishingagentaccordinglytopreparefoamfinishingliquidAFＧ４TheeffectsofdosageoffoamingagentacidityandtemperatureontheperformanceofAFＧ４werestudiedandthentheperformanceofcottonfabricafterfoamantiＧwrinklefinishingwastestedTheresultsindicatethatwhenthemassconcentrationoffoamingagentis６~８gLthefoam propertiesofAFＧ４can meettherequirementsoffoamfinishingprocessAFＧ４isacidＧproofanditsavailabletemperatureis２５~３５ ThecreaserecoveryangleandbreakingstrengthretentionofcottonfabricafterAFＧ４finishingareallbetterthanthoseofpaddingantiＧwrinklefinishingKeywordsfoamantiＧwrinklecottonfabricdecylglucoside(APGＧ１０)creaserecoveryangle

收稿日期２０１６－０９－２３　网络出版日期２０１７－１２－０５

作者简介张建娟(１９９０－)女浙江嘉兴人硕士研究生主

要从事生态纺织品染整加工方面的研究

　　随着科学技术的发展新型纺织纤维[１]层出不

穷纺织品整理技术也日新月异棉织物浸轧抗皱

常存在带液率高高耗能抗皱效果不佳等问题[２]泡沫整理技术具有低带液率高节能少污染等优

点在纺织品整理行业有很大的发展空间[３]李永

庚等[４]采用罗氏Ｇ迈尔斯(RossＧMiles)泡沫仪和搅

拌法相结合的方法研究了柔软树脂防水等泡沫整

理液的组成和性能提出在生产中为确保系统相容

性应根据整理剂的性质合理选择发泡剂类型杨振

等[５]通过对阴阳离子表面活性剂进行复配发现两

者复配反而会降低体系的起泡性金国标等[６]研究

发现抗 皱 整 理 剂 的 加 入 会 降 低 椰 油 基 葡 糖 苷

(APGＧ０８１４)的泡沫性能本文实验采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选

出一款比椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)更高效的表面

活性剂作为发泡剂制备泡沫抗皱整理液 AFＧ４通

过 Autofoam 发泡机发泡可以对棉织物进行抗皱

整理达到抗皱节水节能的目的

１　实　验

１１　材料与仪器

材料精练纯棉织物(１１０times１１０根１０cm市购)抗皱剂 TFＧ６５０催化剂 TFＧ６５１(工业级浙江

传化股份有限公司)十二烷基硫酸钠(SDS)十二

烷基硫酸铵(ALSA)椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)

1048944５５1048944

癸基葡糖苷 (APGＧ１０)十二烷基三甲基氯化 铵

(１２３１)十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２)十二烷基

二甲基胺乙内酯(BSＧ１２)月桂基醋酸钠(LADＧ５０)(工业级临沂绿森化工有限公司)冰乙酸(分析纯杭州高晶精细化工有限公司)

仪器DFA１００动态泡沫分析仪(德国 Kruss公

司)Autofoam发泡机(DTC科技(香港)有限公司)

RJＧ３５０Ⅲ轧车(上海双翼实业公司)MＧ６型连续式焙

烘机(杭州三锦纺织科技有限公司)YG５４１E全自动激

光织物折皱弹性测试仪(宁波纺织仪器厂)YG０６５H电子式织物强力机(莱州市电子仪器有限公司)

１２　实验方法

１２１　泡沫性能测试方法

在２５下将４０mL发泡液置于 DFA１００动

态泡沫分析仪的容杯中控制转速４０００rmin剪切发泡２０s后测定发泡液的泡沫性能

１２２　织物抗皱整理方法

a)泡沫抗皱整理工艺

工艺配方发泡剂７gL抗皱剂TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL

工 艺 流 程制 备 泡 沫 抗 皱 整 理 液 AFＧ４rarrAutofoam 发泡机发泡rarr泡沫施加(带液率４０左

右)rarr焙烘(１６０９０s)

b)浸轧抗皱整理工艺

工艺配方抗皱剂 TFＧ６５０８０gL催化剂 TFＧ６５１１２gL

工艺流程制备浸轧抗皱整理液rarr浸轧(带液率

７０左右)rarr焙烘(１６０１８０s)

１３　测试方法

１３１　泡沫性能测试

发泡比SV发泡液质量与发泡后同体积的泡

沫质量之比其数值达到５以上可以认为起泡速

度快起泡性好泡沫半衰期D５０ 剪切发泡２０s后析出泡沫中

总含液量１２所需时间其数值越大表示泡沫稳

定性越好

１３２　织物性能测试

折皱回复角根据 GBT３８１９mdash１９９７laquo纺织品

织物折痕回复性的测定raquo测定经纬向各测５次取各自平均值相加

断裂强力保留率R根据 GBT３９２３１mdash２０１３laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分 断裂强力和断裂

伸长率的测定(条样法)raquo测定经纬向各测３次取各自平均值相加织物断裂强力保留率R 按下式

计算

R＝FF０

times１００

式中F 为整理后织物的断裂强力F０ 为整理前织

物的断裂强力

２　结果与讨论

２１　泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备

根据文献[７]可知泡沫整理工艺所需发泡剂和

泡沫应满足一定的条件a)用量少起泡快b)与整

理剂有很好的相容性c)较宽的pH 值适应范围d)泡沫在输送到织物的过程中足够稳定

２１１　发泡剂的筛选

表面活性剂是一类能在界面形成吸附具有特

殊双亲结构的化合物实验分别对阴离子非离子阳离子两性型表面活性剂进行性能测试比较各自

的泡沫性能从中筛选出适合泡沫抗皱整理用的发

泡剂结果如表１所示

表１　不同表面活性剂的泡沫性能比较

表面活性剂 质量浓度(g1048944L－１) 发泡比SV 起泡速度 半衰期D５０s十二烷基硫酸钠(SDS) ５０ ６３ 快 １２１６

十二烷基硫酸铵(ALSA) ５０ ６５ 快 １２５３椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４) ５０ ５４ 快 ９７５

癸基葡糖苷(APGＧ１０) ５０ ５９ 快 １０７８十二烷基三甲基氯化铵(１２３１) ５０ ３３ 慢 ２９４

十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２) ５０ ４０ 慢 ２８３月桂基醋酸钠(LADＧ５０) ５０ ４２ 慢 ６５７

十二烷基二甲基胺乙内酯(BSＧ１２) ５０ ３３ 慢 ４７１

　　由表１可知同一条件下阴离子型表面活性剂

的发泡比起泡速度和半衰期明显优于非离子阳离

子两性型表面活性剂但由于 AFＧ４中含有催化

剂TFＧ６５１(主要为 MgCl２1048944６H２O)金属 Mg２＋ 离子

的存在会在不同程度上影响离子型表面活性剂极

性头基之间的静电斥力影响 AFＧ４的系统相容性

1048944６５1048944

　染化工程 第２６卷

故需要选择非离子型表面活性剂作为 AFＧ４中的发

泡剂同一条件下癸基葡糖苷(APGＧ１０)的泡沫性

能优于椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)故选择癸基葡糖

苷(APGＧ１０)作为 AFＧ４中的发泡剂为使泡沫整理与浸轧整理织物上整理剂用量相

同泡沫整理中整理剂的质量浓度等于浸轧整理中整

理剂的质量浓度与两者带液率比值的乘积[８]浸轧

抗皱整理液中抗皱剂 TFＧ６５０８０gL故泡沫抗皱整

理液AFＧ４中抗皱剂TFＧ６５０的质量浓度为１４０gL催化剂 TFＧ６５１２０gL(一般为抗皱剂 TFＧ６５０的

１０~２０)

２１２　发泡剂质量浓度对AFＧ４泡沫性能的影响

整理液的泡沫性能主要受发泡剂质量浓度的影

响故实验研究发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能

的影响结果如图１所示

图１　发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能的影响

由图 １ 可知随着发泡剂质量浓度的增大

AFＧ４的发泡比和半衰期均先增大后趋于稳定这

是因为随着 AFＧ４中发泡剂质量浓度的增大更多

的表面活性剂分子吸附于界面降低表面张力提高

AFＧ４的泡沫性能当发泡剂质量浓度为６gL时发泡比达到７２起泡速度快半衰期达到２００５s泡沫细腻稳定满足泡沫整理工艺所需泡沫特性当发泡剂质量浓度为８gL后AFＧ４的泡沫性能几

乎不变产生这种现象的原因是整理液表面吸附达

到饱和表面性能趋于稳定故发泡剂的最佳质量

浓度为６~８gL

２２　酸度温度对AFＧ４泡沫性能的影响

泡沫抗皱整理液 AFＧ４发泡剂７gL抗皱剂

TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL织物抗皱

整理一般在酸性环境中进行且生产过程中温度会

发生一定波动故研究酸度和温度对其性能的影响

２２１　酸　度

酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响曲线如图２所

示由图２可知泡沫抗皱整理液 AFＧ４在酸性环

境下(pH 为２~７)随酸性增强即pH 值减小发泡比和半衰期均减小但整体受pH 值变化影响不

大具有较宽的pH 值适应范围

图２　酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２２２　温　度

温度对泡沫稳定性影响极大[９]故实验研究

AFＧ４对温度的敏感性温度对 AFＧ４泡沫性能的

影响曲线如图３所示由图３可知随着温度的升

高AFＧ４泡沫性能下降当温度在２５~３５ 时

AFＧ４的发泡比和半衰期波动不大大致处于７６

２５６２s当温度高于３５ 后发泡比尤其是半衰

期迅速下降这可能是因为温度升高使发泡剂在气

液界面的吸附量减少液膜表观粘度减小泡沫稳定

性下降也可能是因为温度升高使得 AFＧ４本身粘

度降低即流体性增强排液速度加快泡沫易破裂半衰期减小故 AFＧ４适合在２５~３５下使用

图３　温度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２３　棉织物抗皱整理效果比较

本文对不同抗皱整理工艺对棉织物整理效果的

影响进行了比较结果见表２由表２可知棉织物

分别经泡沫抗皱和浸轧抗皱整理后折皱回复角提

1048944７５1048944

　第５期 张建娟 等泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究 染化工程

高断裂强力保留率减小这是因为抗皱剂 TFＧ６５０与棉纤维发生物理化学反应导致纤维微观结构发

生变化改变了织物的弯曲性能[１０]弹性回复性提

高拉伸断裂强力减小经 AFＧ４整理后的棉织物

折皱回复角断裂强力保留率分别达到２５７deg６８与浸轧抗皱相比具有一定的优势说明泡沫整理技

术较为先进可为纺织品整理提供一个新的途径

表２　棉织物抗皱整理效果比较

整理工艺 折皱回复角(deg) 断裂强力保留率空白 １３６ １００

泡沫抗皱 ２５７ ６８浸轧抗皱 ２４０ ６３

３　结　论

采用DFA１００动态泡沫分析仪制备的泡沫抗皱整

理液AFＧ４不仅有较佳的起泡性泡沫稳定性而且有

较宽的pH值适应范围适合在２５~３５环境下使用泡沫整理的棉织物折皱回复角断裂强力保留率均优

于浸轧抗皱整理效果泡沫整理过程中带液率降低焙烘时间缩短因而可达到节能减排的目的

参考文献

[１]杨振吴明华新型纺织纤维及其染整特性[J]现代纺

织技术２００７１５(４)５０－５４[２]姚金龙顾义师纯棉织物的免烫整理工艺优化[J]印

染２０１６(８)３８－４０[３]陈英车迪张倩洁纺织品泡沫染理的发展与应用现状

[J]纺织导报２０１３(１０)３４－３８[４]李永庚许海育泡沫整理发泡原液的组成及性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１)２３－２４[５]杨振吴明华阴阳离子二元表面活性剂复配体系的发泡

性能研究[J]浙江理工大学学报２００７２４(２)１４３－１４６[６]金国标刘建华椰油基葡萄苷及在织物抗皱整理中的

泡沫性能研究[J]现代纺织技术２０１６２４(２)２２－２５[７]WALTER A TBRYANT G MREADSHAW RL

FoamsfortreatingfabricsUS４０９９９１３[P]１９７８－０７－１１

[８]李永庚泡沫整理发泡原液及其泡沫性能的研究和在生

产中的应用[D]上海东华大学２００８５１－５２[９]刘德生陈小榆温度对泡沫稳定性的影响研究[J]中

国海洋平台２００６２１(４)１９－２２[１０]阿里漫棉纤维微观结构及与纤维性能的关系[J]中

国纤检２０１０(１３)８０－８２

10508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881(上接第１８页)

４　结　论

相比由纯棉纱制取的织物２以中空尼龙长丝为

芯丝制取的棉中空尼龙长丝包芯纱制取的织物１具

有更优的吸声性能在２５００Hz处的吸声系数达到

峰值为０３３９其有效频率范围在１９００~２５００Hz此范围内平均吸声系数为０２６２同时织物１撕破性

能弯曲性能更优且相对更低的热阻对改善织物吸

声性能有益透气性相对较差

参考文献

[１]王干张佩华凉感尼龙长丝针织物热湿舒适性能测试

与分析[J]国际纺织导报２０１５４３(２)３８－４２[２]鲁宏伟马芹高密锦纶长丝织物的生产[J]棉纺织技

术２０１３４１(４)５７－５８[３]卢士艳闫红彬棉竹节纱与锦纶长丝交织府绸的生产

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[J]上海纺织科技２００６３４(２)１５－１７[５]梁蓉林建华于艳芳棉 Modal锦纶赛络纺包芯纱的纺

制[J]棉纺织技术２００８３６(１)３１－３４

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声性能的影响[J]天津工业大学学报２００９２８(３)３４－３６[７]张辉徐凡张新安大麻织物吸声性能研究[J]青岛大

学学报(工程技术版)２００９２４(１)６６－７０[８]SOLTANI P ZERREBINI M The analysis of

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[９]白刚吴坚刘艳春机织物破坏形式及其影响因素[J]大连工业大学学报２００１２０(４)２９７－３００

[１０]庄浩王增喜李焰织物组织结构对衬衫面料撕破强

力的影响[J]国际纺织导报２０１３４１(８)５５－５６[１１]吕丽华吴坚叶方织物结构对折皱弹性和硬挺度的

影响[J]纺织学报２００４２５(５)９９－１０１[１２]中国国家标准化管理委员会GBT１８３１８１－２００９纺

织品 弯曲性能的测定 第１部分斜面法[S]北京中国标准出版社２００９

[１３]于伟东纺织材料学[M]北京中国纺织出版社２００６[１４]赵领航蔡普宁贾哲昆等金属纤维及其混纺纱线直

径系数的计算及测试[J]产业用纺织品２０１５３３(８)

４１－４４[１５]张华秦雅伟周永凯锦纶棉混纺织物的热湿舒适性

研究[J]棉纺织技术２０１６４４(８)２７－３０

1048944８５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１３

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响

杨　陈

(江西服装学院纺织教研室南昌　３３０２０１)

　　摘　要利用超声波对棉织物进行预处理制备镀银棉织物并对其性能进行测试分析超声波预处理对镀

银棉织物的性能影响研究表明棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能随着超声波预处理时间的增加

而增加而其服用性能则随随着超声波预处理时间的增加而下降其中相比仅经超声波预处理的棉织物而言

在相同的超声波预处理时间点上镀银处理对织物的力学性能有所提升

关键词超声波棉织物镀银电磁屏蔽服用性能

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５９－０３

InfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabricYANGChen

(TextileOfficeJiangxiInstituteofFashionTechnologyNanchang３３０２０１China)

AbstractCottonfabricwaspretreatedwithultrasoundwavetopreparesilverＧplatedcottonfabricandthepropertiesweretestedBesidestheinfluenceofultrasonicpretreatmentonsilverＧplatedcottonfabricwasinvestigatedTheresearchshowsthatsilverionadsorptionpropertiesandelectromagneticshieldingpropertiesofcottonfabricsareincreasewiththeriseofultrasonicpretreatmenttimewhilethewearabilitydeclineswiththeriseofultrasonicpretreatmenttimeMeanwhilethemechanicalpropertiesofcottonfabricsareimprovedbytheprocessingofsilverplatingcomparedwithcottonfabricsonlypretreatedbyultrasonicunderthesameultrasonicpretreatmenttimeKeywordsultrasoundcottonfabricsilverplatingelectromagneticshieldingwearability

收稿日期２０１６－０９－３０

基金项目江西省教育厅科技计划项目(GJJ１５１２３０)江西省

文化艺术科学重点研究基地中华服饰文化研究中心资助(赣文厅字

[２０１５]１３４号)

作者简介杨　陈(１９８０－)男重庆人副教授主要从事功

能性纺织材料开发方面的研究

　　棉织物不仅具有优异的吸湿导汗柔软舒适性还具有齐全的色谱历来是高档服饰面料与家居饰

品的首选材料随着人们生活水平的提高人们对

棉织物的服用性能也提出了更高的要求其中就有

棉织物的防辐射性能这是由于科技的进步电子产

品的使用也愈加频繁长期的电磁辐射不仅导致正

常人头晕脑胀失眠身体机能紊乱对孕妇而言电磁辐射甚至能够导致胎儿畸形或流产[１Ｇ４]目前对棉织物的防电磁辐射整理多集中在多离子电磁整

理不锈钢纤维混纺电磁防护织造与金属离子涂层

整理３种方式３种方式各有利弊目前通过金属离

子涂层整理制备防辐射织物的材料主要为涤纶织

物对棉织物进行金属涂层的研究鲜有报道[５Ｇ７]本

文通过利用超声波辅助对棉织物进行镀银处理为开发抗辐射性能良好的棉织物提供一定的参考

１　试　验

１１　材料与仪器

材料棉织物(１００棉平纹经纬密度４２０times３６０根１０cm平方米质量２００gm２经纬纱线的细

度均为１８４５tex的合股纱)硝酸银(太仓市兴隆

化工贸易有限公司)氨水(杭州萧山天一化工有限

公司)蔗糖(郑州瑞恒化工产品有限公司)氯化亚

锡(温州海盛化工材料有限公司)氯化钯(日照力德

1048944９５1048944

士化工有限公司)氢氧化钾(青州市奥星化工有限

公司)盐酸(广萍化工有限责任公司)次磷酸钠(浙江增新化学有限公司)无水乙醇(东光鑫源化工有

限公司)以上所列化学试剂均为分析纯仪器FA１６０４精密电子分析天平(上海楚定分

析仪器有限责任公司)１０１B型电热鼓风干燥箱(吴江市新盛电热设备科技有限公司)ICH２５６恒温恒

湿试 验 箱 (美 墨 尔 特 (上 海)贸 易 有 限 公 司)

NETANALYZERFY８００网络分析仪(温州方圆仪

器有限公司)KQＧ６００VDY医用三频数控超声波清

洗器(昆山市超声仪器有限公司)INSTRON５５９０万能材料试验机(美国INSTRON 公司)YG４６１E数字式织物透气量仪(宁波纺织仪器厂)YG８１１D型全电脑织物悬垂仪(宁波市江东璟瑞仪器仪表有

限公司)

１２　镀银棉织物的制备

去浆棉织物于１０５ 的干燥箱中干燥至恒重

后剪成６０cmtimes６０cm 的正方形称重记作 M０取干燥后棉织物４块放入６５的超声波清洗器中

(频率４０kHz)分别超声处理２４６８h后取出再于１０５的温度下干燥至恒重称重记作M１

取超声波处理前后的棉织物依次按照如下工艺

进行处理浸没在０１５gL的氯化钯与１６gL的

氯化锡混合溶液中敏化处理２h后去离子水冲洗按照浴比１∶５投入到１００mLL的盐酸溶液中进

行解胶处理６０s去离子水冲洗按照浴比１∶５投入

到１２gL的次磷酸钠溶液与１００mLL的无水乙

醇中还原５min水洗后１０５下干燥至恒重配

制镀银溶液[８]硝酸银５１gL氨水２６mLL蔗糖８gL氢氧化钾３５gL按照浴比１∶１０将棉

织物投入到 ２５ 镀银溶液中在超声波频率为

１５kHz功率为２００W 的条件下进行镀银处理后水洗１０５下干燥至恒重称重记作M２

１３　测　试

１３１　棉织物的质量变化

用式(１)式(２)计算超声波处理后棉织物的损

失率与棉织物镀银后的质量增重率重复试验５次取５次质量变化的平均值

W１ ＝ M０－M１

M０times１００ (１)

W２ ＝ M２－M１

M１times１００ (２)

式中M０ 为超声波预处理前棉织物的质量gM１ 为

超声波预处理后棉织物的质量gM２ 为棉织物镀银

后的质量gW１ 为超声波预处理后棉织物的质量损

失率W２ 为棉织物镀银后的质量增重率

１３２　 镀银棉织物电磁屏蔽性能

使用网络分析仪在频率３０~３０００MHz范围

对镀银棉织物试样的电磁屏蔽性能进行测定利用

式(３)计算屏蔽效能的平均值SE重复５次

SE ＝２０timeslg H０

H１＝２０timeslg E０

E１＝１０timeslg P０

P１

(３)式中H０ 为未镀银棉织物磁场强度TH１ 为镀银

棉织物磁场强度TE０ 为未镀银棉织物电场强度

NCE１ 为镀银棉织物电场强度NCP０ 为未镀银

棉织物功率WP１ 为镀银棉织物功率W

１３３　镀银棉织物的服用性能

将干燥至恒重的镀银棉织物在温度为２０相对湿度为６５的环境中预调湿２４h后依据 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo使用织物

透气量仪对镀银棉织物的透气性能进行测试依据

FZT０１０４５mdash１９９６laquo织物悬重性试验方法raquo使用织

物悬垂仪对镀银棉织物的悬垂性能进行测试透气

性能与悬垂性能均测试１０次取平均值另将布样

裁剪成经纱方向长度２５０mm纬纱方向长度５０mm的布样使用万能材料试验机对镀银棉织物的断裂

强力进行测试其中拉伸预加张力２００cN拉伸速

度１００mmminCRE拉伸该试验重复测试２０次取平均值同理裁剪纬纱方向长度２５０mm经纱方

向长度５０mm的布样进行力学性能测试其他测试

参数不变

２　结果与讨论

２１　质量变化

棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银

过后的质量增重率测试结果如１表所示从表１的

测试数据可以看出棉织物的质量损失率随着超声

波预处理时间的增加而升高这是由于超声波的空

化作用使得棉纤维表面出现了不同程度的孔穴造成棉织物的质量损失而棉织物镀银处理后的质量

增重率却随着超声波预处理时间的增加而增加这是由于超声波空化作用产生的孔穴更有利于银离子

的吸附提高棉织物镀银的效果

1048944０６1048944

　染化工程 第２６卷

表１　棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银后的质量增重率测试结果

指标超声波预处理时间h

０ ２ ４ ６ ８超声波预处理棉织物的质量变化g ７２００００ ６９６８５２ ６４３４２６ ６０４３６１ ５３９５３５

棉织物镀银后的质量变化g ９２４６９６ ９２３４６８ ８７８３４１ ８４３５６７ ７７４９８８超声波预处理棉织物的质量损失率 ０ ３２２ １０６４ １６０６ ２５０６棉织物镀银处理后的质量增重率 ２８４３ ３２５２ ３６５１ ３９５８ ４３６４

２２　电磁屏蔽性能

镀银棉织物的电磁屏蔽性能测试结果如图１所

示从图１可以看出镀银棉织物的电磁屏蔽性能

随着超声波预处理时间的增加而增加也即是与镀

银质量变化呈正相关同时从图１中还可以看出

图１　超声波预处理不同时间的镀银棉织物

电磁屏蔽效果随频率变化曲线

超声波预处理８h与６h的电磁屏蔽性能非常接

近在３０~３０００MHz的电磁波屏蔽效果均值均在

４０dB以上达到了很好的电磁屏蔽效果而超声波预

处理４h与２h均与其有一定的差距同时镀银棉

织物 对 不 同 频 率 的 屏 蔽 性 能 也 不 完 全 相 同

１５００MHz左 右 的 电 磁 波 屏 蔽 效 果 最 佳而

２４００MHz左右电磁波屏蔽效果最差

２３　服用性能

镀银棉织物的服用性能测试结果如表２所示从表２可以看出棉织物的透气率随着超声波预处理

时间的增加而增加超声波预处理提高了棉织物的透

气率而镀银棉织物的透气率随着超声波预处理时间

的增加而下降且该过程与银离子的增重率呈正相

关单独超声波预处理改善了织物的悬垂性但镀

银棉织物的悬垂系数随着超声波预处理时间的增加

而不断增大说明随着吸附银离子的增加棉织物的

悬垂性变差至于镀银棉织物的力学性能无论是经

向还是纬向的断裂强力均随着超声波预处理时间的

增加而减小且这种变化趋势并未因为镀银而改变但在相同的超声波预处理时间条件下镀银后棉织物

的经向与纬向断裂强力高于相对应的仅经超声波预

处理的棉织物说明镀银处理对棉织物的力学性能有

一定程度的改善但低于超声波预处理对棉织物力学

性能的损害由此可知镀银棉织物的服用性能随着

处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银

处理对织物的力学性能有所改善

表２　镀银棉织物的服用性能测试结果

超声波

预处理

时间h

透气率(mm1048944s－１)

镀银前 镀银后

悬垂系数

镀银前 镀银后

断裂强力N经

镀银前 镀银后

纬

镀银前 镀银后

０ ２８３５ ２６１２ ４８４３ ４９６４ ９７２６５ ９８３５４ ４２３３２ ４３８４５２ ３０４１ ２５４２ ４７７６ ４７９７ ９５４３１ ９６４５３ ４０１７６ ４１３５６４ ３４３２ ２３６３ ４５２６ ５３２２ ９２１４３ ９３７４７ ３７４６２ ３９２８７

３　结　论

通过超声波辅助制备镀银棉织物并对其性能

进行分析表明随着超声波预处理时间的增加棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能均有一

定程度的改善在超声波预处理６~８h的时间段

内镀银棉织物获得很好的电磁屏蔽性能而镀银

棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银处理对织物的力学性

能有所改善(下转第６５页)

1048944１６1048944

　第５期 杨　陈超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１４

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究

程田田徐英莲

(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室杭州　３１００１８)

　　摘　要天然彩棉具有天然颜色可以简化后整理工艺实现绿色生产为探究绿棉色素在后整理工艺中

颜色的稳定性从分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉混纺纱编织成平纹织物并参考常规的

精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性的影响结果表

明绿棉白棉混纺织物经过精练碱缩工艺处理其颜色有加深并向蓝绿色改变的趋势且碱液质量浓度越大

对织物颜色的影响更大

关键词绿棉精练碱缩Lab值颜色稳定性

中图分类号TS１４３２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６２－０４

StudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabricsCHENGTiantianXUYinglian

(KeyLaboratoryforAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology

MinistryofEducationZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractNaturalcoloredcottonisprovidedwithnaturalcolorandthefinishingprocesscanbesimplifiedtorealizegreenproductionInordertoprobeintothecolorstabilityofgreencottoninthepostＧfinishingprocessthispaperstartsfromtheanalysisofthemicrostructureofgreencottonandwhitecottonandusestheblendedyarnsofgreencottonandwhitecottontoweaveintoplainweavefabricsByreferencingtotheconditionsofconventionalscouringandalkalishrinkageprocesstheinfluenceoflyeconcentrationandtemperatureoncolorstabilityofgreencottonwhitecottonblendedfabricswasdiscussedTheresultsofthestudyshowthatthecolorofgreencottonwhitecottonblendedfabricsgetsdarkerandtendstoblueandgreenafterscouringandalkalishrinkageprocessthebiggerofthelyeconcentrationthegreateroftheimpactonthecolorofthefabricsKeywordsgreencottonscouringalkalishrinkagevalueofLabcolorstability

收稿日期２０１７－０１－２０

作者简介程田田(１９９３－)女河南驻马店人硕士研究生

主要从事现代纺织技术及新产品方面的研究

通信作者徐英莲EＧmailXYL６０００１２６com

　　天然彩棉具有天然颜色其产品的生产过程中无

需染色符合开发生态纺织品的趋势但是天然彩棉

色系单调纤维的成熟度较差[１]为丰富产品颜色提高产品质量常常采用彩棉与白棉混纺的方式

彩棉纤维的主要成分包括纤维素和果胶物质脂肪灰分和蜡状物质等杂质[２]这些杂质影响纤维

的服用性能在生产过程中需要经过精练碱缩等工

艺过程为了探究绿棉色素遇碱和高温的变化本文从

分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉

混纺的方式纺制５８３tex的混纺纱编织成织物并参考常规的精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液

质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定

性的影响

１　实　验

１１　绿棉与白棉结构形态观测

白棉绿棉纤维经四氧化锇染色固定切片采用

1048944２６1048944

JEMＧ１２００EX透射电镜放大后观察获得白棉和绿

棉纤维的横截面视图

１２　绿棉白棉混纺纱线与织物制备

１２１　纱线纺制

选用山东寿光生产的绿棉和白棉纤维为原料设计绿棉白棉质量比５０５０在小样纺纱机上纺制

环锭纱线纱线的线密度５８３tex捻度６４捻

１０cm

１２２　织物小样织造

使用１０针英寸的电脑横机采用２根纱并线

方式进线选用合适的密度编织纬编平纹组织织物

若干用于后整理实验下机平衡后测试织物横密

为１２列５cm纵密为１６行５cm

１３　织物颜色测试

采用SFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织

物的颜色变化SFＧ６００测色光谱仪直接测试织物

的Lab变化值[３]通过计算可以得到衡量颜色变化

的色差值DEDL表示颜色明度的变化实验测试

结果中DL 值为正说明试样颜色比标样浅相反

DL值为负颜色比标样深DaDb描述色向的变

化趋势实验测试结果中Da为正值表示织物红色

调加深Da为负值表示绿色调增加实验测试结

果中Db为正值表示黄色调加深Db为负值表示

蓝色调增加色差值DE 用于衡量颜色的总变化

DE 在０~０５表示两种织物颜色变化不大[４]选用生坯织物作为标准样处理过的织物作为

测试样通过织物的DLDaDbDE 值来研究精练

和碱缩工艺对绿棉白棉混纺织物的颜色稳定性的

影响每一种实验方案制作测试３块试样取平均

值作为分析依据

１４　精练与碱缩实验

１４１　精练实验

织物精练的目的是去除棉纤维中的天然杂质采用氢氧化钠为主练剂表面活性剂硅酸钠为助练

剂改变精练碱液质量浓度和精练温度按下列工艺

条件对织物进行单因子实验共１５组

a)工艺处方

氢氧化钠５１０１５２０２５gL硅酸钠１耐碱渗透剂１

b)工艺条件

浴比１∶３０精练温度７０８０９０ 精练时

间１h

c)工艺过程

织物质量称量rarr计算氢氧化钠硅酸钠和耐碱

渗透剂的用量配置相应的煮练液rarr水浴锅加热至

４０放入织物rarr继续加热至相应温度保温煮练

１hrarr取出织物热冷水交替洗３次rarr烘箱烘干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织物的颜色变化

１４２　碱缩实验

碱缩是棉织物在松弛状态下用浓氢氧化钠溶

液处理使织物紧密碱缩通常在常温(２０)下进

行在配置碱液过程中氢氧化钠吸水放热碱液温

度为５０本文做了２０５０条件下的碱缩实验

a)工艺条件

氢氧化钠２００gL碱缩温度２０５０ 浸渍

时间１０min

b)工艺过程

将生坯织物放入２００gL氢氧化钠溶液中浸渍

１０minrarr热冷水洗涤３次去除氢氧化钠rarr烘箱烘

干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定

彩棉白棉混纺织物的颜色变化

２　结果与讨论

２１　绿棉与白棉结构形态比较

图１为实验用白棉绿棉纤维的横截面视图绿棉和白棉的横截面均呈腰圆形白棉中腔小而圆绿棉中腔呈干瘪状可推知白棉成熟度较高纤维品

质更好绿棉纤维品质较差[５]因此采用白棉绿棉

混纺的方式白棉几乎不含色素绿棉含有大量的色

素色素分布不均匀主要分布在靠近中腔的次生细

胞壁内[６]

图１　棉纤维横截面视图

２２　精练对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　通过改变精练碱液质量浓度温度进行单因子

1048944３６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

实验以生坯织物作为标准样得到１５组测试结果见表１所示

精练过程用J表示下标表示精练实验碱液质

量浓度上标表示精练实验温度如精练碱液质量

浓度５gL温度７０处理的测试样品表示为J７０５

表１　精练前后试样的Lab值

测试样 J７０５ J７０

１０ J７０１５ J７０

２０ J７０２５ J８０

５ J８０１０ J８０

１５ J８０２０ J８０

２５ J９０５ J９０

１０ J９０１５ J９０

２０ J９０２５

DL －０２６－０２８－０４２－０６３ －１１ －０７２－０７５－０７８ －１２ －１４６ －０９８－１１３－１３２－１３５－１５９Da －０５８－０６７－０７４－０８７ －０９１－１３１－１４４－１５１ －１５６－１６５ －１３６－１４７－１５８－１６２－１８４Db －０６７－０８ －０９１－１０９ －１１１－０７ －０９ －０９８ －１０９－１５９ －０９１－１１７－１４９－１６２－１６５DE １１ １２３ １２９ １５４ ２０３ １８６ ２１ ２２３ ２３ ２３５ １９８ ２１６ ２２６ ２６３ ２６７

　　为分析精练中碱液质量浓度温度对试样颜色

的影响得到图２mdash图５

图２　精练碱液质量浓度对DL值的影响

图２表明绿棉白棉混纺织物经过精练处理其DL值均为负值即经过精练试样颜色加深随着碱液浓度的增加DL 值明显下降随着温度的增

加DL值呈下降趋势经过精练工艺织物DL 值

的下降范围在－０２６~－１５９绿棉白棉混纺织物经过精练处理除去棉纤维

中的果胶脂类糖类等杂质织物的明度有增加的

趋势

图３　精练碱液质量浓度对Da值的影响

图４　精练碱液质量浓度对Db值的影响

由图３和图４可知绿棉白棉混纺织物经过精

练处理其DaDb值均为负值即经过精练试样颜

色向绿色调蓝色调加深随着碱液质量浓度的增加

DaDb值下降随着温度的增加DaDb值呈下降趋

势经过精练工艺织物Da值的下降范围在－０５８~－１８４Db值的下降范围在－０６７~－１６５

棉纤维颜色不纯经过精练后一些色素因色牢

度低被减弱使得织物颜色更蓝更绿

图５　精练碱液质量浓度对DE值的影响

根据图５可知绿棉白棉混纺织物经过精练处

理其DE 值均大于０５即经过精练试样有色差

变化随着碱液浓度的增加DE 值变大随着温度

的增加DE 值呈上升趋势经过精练工艺织物DE值的变化范围在１１~２６７

总之精练碱质量液浓度的增加温度的上升均

1048944４６1048944

　染化工程 第２６卷

使绿棉白棉混纺织物的颜色变深且向蓝绿色变化

２３　碱缩对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　调整碱缩温度生坯织物直接进行碱缩处理以生坯织物作为标准样得到２组测试结果见表２

５０碱液进行碱缩处理的样品表示为S５０２０碱

液进行碱缩处理的样品表示为S２０

表２　碱缩对织物颜色影响

品种 DL Da Db DES５０ －５８２ －１０７ －１１９ ６１３S２０ －４７８ －０８８ －１１９ ５０４

经过碱缩处理织物颜色变深颜色鲜艳度变

高其颜色向蓝绿色调变化碱缩最小色差值为５０４而精练的最大色差值

为２６７所以碱缩处理使绿棉白棉混纺织物变化

更大说明浓碱的处理比温度对绿棉白棉混纺织

物颜色稳定性影响更大这是因为通过碱缩成熟的棉纤维在浓碱的作

用下横向上发生剧烈的溶胀反应由腰圆形变成柱

形同时浓碱会使纤维内的胞腔和纤维内的天然捻

度消失棉织物的色泽鲜艳度也会发生改变结合绿棉结构分析绿棉色素中含有大量羰基

羧基和酚羟基等吸电子基团和羟基甲氧基等供电子

基团[７]碱性基团为供电子基团在碱性浴中绿棉

色素中吸电子基团与碱性基团(供电子基团)结合使绿棉颜色向蓝绿色变化结果表明绿棉颜色变化趋

势大小与碱性基团浓度有一定关系随着碱液质量浓

度的增加绿棉颜色向蓝绿色变化趋势增大

３　结　论

a)根据单因子变量精练工艺实验结果精练碱

液质量浓度的增加温度的上升均使绿棉白棉混纺

织物颜色变深且向偏蓝偏绿变化DE 值变化幅度

在１１~２６７变化幅度较小

b)碱缩工艺后绿棉白棉混纺织物的颜色加深

且向蓝绿色改变其色差值DE 为５０４６１３

c)相同的绿棉白棉混纺织物精练处理后色差

最大值为 ２６７碱缩处 理 后 最 小 色 差 值 DE 为

５０４碱缩工艺后的色差值远大于精练工艺后的色

差值说明浓碱对绿棉织物颜色的稳定性影响更大

参考文献

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1048944５６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１５

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵

(广东省东莞市质量监督检测中心广东东莞　５２３８０８)

　　摘　要为了验证甲酸氯化锌溶液储存一定时间后试剂的有效性用不同时间配制的甲酸氯化锌溶液

对４种质控样进行重复测试验证在不同时间相同试验条件下质控样的稳定性然后用同次制备储存使用

的甲酸氯化锌溶液每间隔一定时间对４种质控样进行重复测试分析甲酸氯化锌溶液储存时间对纤维定量

结果准确性的影响程度结果表明甲酸氯化锌溶液在２０条件下储存３０d内不同时间的测试结果差异

很小试验结果用t检验分析后无显著差异３０d储存时间对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数据

完全符合标准要求

关键词甲酸氯化锌储存时间纤维成分准确性

中图分类号TS１０７６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６６－０４

EffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitativeAccuracyofFiber

FANGFangDAIYingyiZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenterDongguan５２３８０８China)

AbstractInordertoverifythereagenteffectafterthestorageofformicacidzincchloridesolutionforcertainperiodfourkindsofqualitycontrolsamplesweretestedwiththeformicacidzincchloridesolutionwhichwerepreparedatdifferenttimetoverifythestabilityofthequalitycontrolsamplesunderdifferenttimeandsametestconditionsThenthefoursamplesweretestedbyformicacidzincchloridesolutionwithdifferentstoragetimetodeterminetheeffectofthestoragetimeonthequantitativeaccuracyofthefiberTheresultsshowthatthereisnoobviousdifferenceinthetestresultsofformicacidzincchloridesolutionstoredfor３０dunder２０TtestresultshowsthereisnoobviousdifferenceThe３０dstoragetimehasnosignificanteffectonthequantitativetestaccuracyofthefibercontentThetestdatacompletelymeetthestandardrequirementsKeywordsformicacidzincchloridestoragetimefibercompositionaccuracy

收稿日期２０１７－０６－２１

基金项目广东省质监局科技项目(２０１６CZ０３)

作者简介方　方(１９８０－)男陕西洛南人工程师主要从

事纺织品检测及新检测技术方面的研究

　　化学试剂在纺织纤维成分的定性和定量过程中

有着非常重要的作用试剂不同储存时间和储存方

法也存在差异一般纤维成分定量所用试剂按配制

方式可分为现配现用和可储存使用两种现配现用

的试剂储存易分解变质对检测时效性要求较高对于对储存时间无明确要求的试剂一次配制可分

多次使用有利于检验人员批量操作节约人力成

本检测效率相对较高但是对于储存期限无明确

说明的试剂可能存在因储存时间超出有效期而失

效进而影响检测结果的可能如甲酸氯化锌溶液甲酸氯化锌溶液在纤维成分检测中常用于棉和再

生纤维素纤维麻和再生纤维素纤维羊毛和蚕丝混

纺产品的定量分析试剂用量相对较大但是在相应

方法标准[１Ｇ３]中对甲酸氯化锌溶液的储存时间无明

确说明现配现用除试剂配制工作量大外还易导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解一次配制多次使用因储

1048944６６1048944

存时间无明确说明若储存不当容易导致试验误差行业中对甲酸氯化锌溶液储存时间方面研究较少多集中在该试剂的定量溶解方法的研究上[４Ｇ１０]本

文主要针对甲酸氯化锌溶液的储存时间进行研究用４种质控样对储存不同时间的甲酸氯化锌溶液

试剂进行重复测试验证甲酸氯化锌溶液储存时间

对纤维定量结果准确性的影响探讨甲酸氯化锌溶

液的合理储存时间提高检测效率和准确性

１　试　验

１１　试验设备

CUＧ６纤维细度分析仪(北京和众视野科技有

限公司)UF１１０ 型烘箱 (德国 Memmert公司)

SPHＧ１１０times１２往复式恒温振荡水浴摇床(上海世平

实验设备有限公司)TBＧ２１４型电子天平(德国赛多

利斯精度为０１mg)GMＧ１０A隔膜真空泵(天津

市津腾试验设备有限公司)玻璃砂芯坩埚(容量

３０mL微孔直径９０~１５０μm)干燥器(装有变色

硅胶)具塞三角烧瓶(容量２５０mL)

１２　试验原理

在溶解温度为(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)

min的试验条件下用甲酸氯化锌溶液将其中一组

分从已知干燥质量的混合物中溶解去除收集残留

物清洗烘干和称重用修正后的质量计算其占混

合物干燥质量的质量分数再由差值得出混合物中

各组分的质量分数

１３　试样样品

准备４块质控样品分别标记为１２３和４其中１为１９６tex棉莫代尔５０５０白色

针织平纹布２为２９５tex亚麻粘纤５５４５浅灰

色针织平纹布３为１８４tex羊毛桑蚕丝８５１５浅蓝针织平纹布４为１９８tex棉粘纤１０９０粉

色针织平纹布

１４　试验试剂

甲酸氯化锌溶液２０g无水氯化锌(质量分数

＞９８)和６８g无水甲酸加水至１００g本试验中一次配制１０L甲酸氯化锌溶液储存于棕色瓶内密闭存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中

稀氨水溶液取氨水２０mL(密度为０８８０gmL)用水稀释至１L

１５　试验方法

选用溶解温度(７０plusmn２)溶解时间(２０plusmn１)min

的试验条件试样和试剂按照１g∶１００mL的比例进

行配比试验将配制好的试剂从当天开始试验第一

天相当于现配试剂以后每隔若干天分别取４种试样

进行一次平行试验借助显微镜观察不溶解纤维形

态判定是否完全溶解每次每种试样结果取平均值保留１位小数根据试验结果分析甲酸氯化锌随着

时间变化对检验结果的影响程度推算甲酸氯化锌

合理储存期限

１６　计算公式

P１ ＝m１dm０

times１００ (１)

P２ ＝１００－P１ (２)式中P１mdash 不溶解纤维的净干含量百分率P２mdash溶解纤维净干含量百分率P２mdash 溶解纤维净干

含量百分率m０mdash 溶解处理前试样干质量g

m１mdash 剩余的不溶纤维干质量gdmdash 不溶纤维在试

剂处理时的质量修正系数其中棉１０３亚麻１０７羊毛１００

２　结果与讨论

２１　质控样稳定性测试

为了验证质控样在特定实验室测试条件下的稳

定性选用现配甲酸氯化锌溶液在(７０plusmn２)溶解

时间为(２０plusmn１)min的条件下分别进行测试各质控

样每天进行１次平行样测试共测试１０次按照式

(１)和式(２)计算结果取平均值计算１０次试验的平

均值X测试结果见表１

表１　不同时间用现配试剂测试质控样的结果

次数质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

第１次 ４９６ ５５６ ８４３ １０４第２次 ４９８ ５４８ ８５６ １０１第３次 ５０４ ５４９ ８５２ ９７第４次 ４９９ ５４６ ８５４ １０５第５次 ５００ ５５４ ８５４ ９９第６次 ５０６ ５５３ ８４８ １００第７次 ５０４ ５５１ ８５１ ９７第８次 ４９５ ５４７ ８４６ ９８第９次 ５０６ ５５０ ８５３ ９７第１０次 ４９５ ５４９ ８４７ １０３平均值X ５００ ５５０ ８５０ １００

从表１可以看出在选定试验条件下经过多次

重复测量１质控样的棉含量范围在４９５~

1048944７６1048944

　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

５０６最大差值为１１２质控样的亚麻含量

范围在５４６~５５６最大差值为１０３质

控样的棉含量范围在８４３~８５６最大差值为

１３４质控样的棉含量范围在９７~１０５最大差值为０８从试验数据可以看出甲酸氯

化锌溶液现配现用定量４个质控样试验数据稳定符合质控样稳定性的要求

１７　准确性测试

纤维成分实验室一次配制储存使用的化学试剂

一般保存１个月比较合适超过１个月有效期建议及

时调整试剂配置量本试验一次配置１０L甲酸氯化

锌溶液因氯化锌在常温的甲酸中较难溶解建议将

试剂置于水浴锅中加热不停搅拌加速溶解同时防

止试剂挥发影响溶液浓度将配制好的试剂储存于

棕色容量瓶中存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中按照试验方法中试验条件对４种质控样分别进行首

次平行样测试以后每隔几天按照相同试验条件进行

重复测试按照式(１)和式(２)计算结果若平行样间

测试值差值超过１０则用号标注否则取平行试

验结果的平均值并将测试结果进行分析分别计算

４种质控样的平均值X和标准偏差s(x)并对检测结

果采用t分布进行检验判定测试值与期望值的差异

情况测试结果见表２

表２　不同储存时间的甲酸氯化锌对

１~４质控样的测试结果

时间d质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

１ ５０４ ５４６ ８５５ １０２３ ４９９ ５４３ ８４８ ９８５ ５０６ ５４８ ８５２ １０４７ ５０１ ５５１ ８５０ １０４１０ ５０６ ５４７ ８５３ １００１３ ５０７ ５４７ ８４６ １０６１５ ４９８ ５５５ ８４９ ９７１８ ５０２ ５５１ ８５０ ９８２０ ５０３ ５５３ ８５３ ９７２３ ４９６ ５５０ ８５２ １０３２５ ５０４ ５４６ ８４９ １０１２７ ５００ ５５３ ８４８ ９７３０ ４９８ ５４４ ８５４ １０６

平均值X ５０２ ５４９ ８５１ １０１标准偏差s(x) ０３５ ０３７ ０２７ ０３３

从表２中试验数据可以看出不同储存时间测

试的结果存在小幅波动但都在方法标准允差范围

内其中１质控样棉纤维测试含量范围为４９６~５０７之间最大相差１１２质控样亚麻测

试含量范围为 ５４３ ~５５５ 之间最 大 相 差

１２３质控样羊毛测试含量范围为８４６~８５５之间最大相差０９４质控样棉纤维测试

含量范围为９７~１０６之间最大相差０９为了判定测试值与真实值的差异情况对试验

数据采用t分布进行检验查t分布表可知t０００１(１２)＝４３１８计算得

t１棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|５０２－５００|

０３５ １３

＝２０６０＜t０００１(１２)＝４３１８

t２亚麻 ＝|X－X０|s(x) n＝|５４９－５５０|

０３７ １３

＝０９７４＜t０００１(１２)＝４３１８

t３羊毛 ＝|X－X０|s(x) n＝|８５１－８５０|

０２７ １３

＝１３３５＜t０００１(１２)＝４３１８

t４棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|１０１－１００|

０３３ １３

＝１０８＜t０００１(１２)＝４３１８根据t分布可判定４个质控样的测试值与真实

值之间无显著差异即甲酸氯化锌溶液储存３０d内对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数

据完全符合标准要求

３　结　论

a)按规定方法配制的甲酸氯化锌溶液阴凉

储存在(２０plusmn２)恒温避光环境３０d内在(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)min的条件下定量测试

棉莫代尔亚麻粘纤羊毛桑蚕丝棉粘纤４种

混纺织物测试值与真实值之间无显著差异即两种

试剂配制方式对检测结果无明显影响

b)甲酸氯化锌溶液的配制和储存注意规范操

作一次配制多次使用可防止因多次配制试剂导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解提高试剂配制精确度

c)甲酸氯化锌溶液储存时间超过３０d后或用

其他方法储存是否继续有效有待进一步研究

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究[J]针织工业２０１６(４)６８－７０[１０]胡凇月葛晓青羊毛与桑蚕丝混纺织物定量分析方法

的研究[J]针织工业２０１６(５)７１－７４

10509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904

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1048944９６1048944

　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１６

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀１２胡克勤２王　静２胡金莲３吕　晶３

(１浙江工业职业技术学院鉴湖分院浙江绍兴　３１２０００２浙江省现代纺织工业研究院

浙江绍兴　３１２０８１３香港理工大学纺织及服装学系中国香港　９９９０７７)

　　摘　要为研究压烫工艺对聚氨酯形状记忆纤维(SMF)棉机织物的折痕保持性能采用不同的压烫温

度和压烫时间制备了２５个试样并进行折痕保持性(CR值)的测试结果表明在压烫时间不变的情况下随着压烫温度的提高织物的CR值呈上升态势只有当外界作用温度高于形状记忆纤维定型温度一定幅度时

织物的CR值才达到最高值(５级)最佳压烫工艺为温度１９０时间５０s对６个CR值达到５级的试样进

行形变固定率形状回复率缩水率和平整度的测试结果显示经过压烫定型整理后的SMF棉机织物具有较

高的形变固定率和形状回复率以及优于纯棉织物的布面平整度和尺寸稳定性

关键词聚氨酯形状记忆纤维棉机织物折痕保持性

中图分类号TS１９５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７０－０５

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabric

JINGuanxiu１２HUKeqin２WANGJing２HUJinlian３LU10489441048944

Jing３

(１JianhuBranchZhejiangIndustryPolytechnicCollegeShaoxing３１２０００China２ZhejiangInstituteofModernTextileIndustryShaoxing３１２０８１China３InstituteofTextilesandClothing

TheHongKongPolytechnicUniversityHongKong９９９０７７China)

AbstractTostudytheinfluenceofhotpressingprocessoncreaseretentionofSMFcottonwovenfabrictwentyＧfivesampleswereproducedunderdifferenthotpressingtemperatureandhotpressingtimeThevaluesofcreaseretention(CR)ofthesesamplesweretestedTheresultsshowthatwhenthehotpressingtimekeepsunchangedtheCRvalueincreaseswiththeincreaseofhotpressingtemperatureOnly whentheexternaltemperatureishigherthantheshapesettingtemperatureofshapememoryfiberandthedifferencereachescertainextenttheCRvalueofthefabricreachesthehighest(Class５)Theoptimizedhotpressingtemperatureis１９０ andtheoptimizedhotpressingtimeis５０secondsThedeformationfixityratioshaperecoveryratio

shrinkageandsmoothnessofthefabricswhoseCRvaluesreachedClass５weretestedTheresultsshowthatboththedeformationfixityratioandtheshaperecoveryratioofhotＧpressedSMFcottonfabricarequitehighInadditionthesmoothnessanddimensionalstabilityofhotＧpressedSMF

cottonfabricarebetterthanthoseofpurecottonfabricKeywordspolyurethaneshapememoryfibercottonwovenfabriccreaseretention

收稿日期２０１７－０５－１４

作者简介金关秀(１９６２－)男浙江萧山人教授博士主要

从事纺织染整技术方面的研究

　　形状记忆聚合物(SMP)属于智能材料具有受

到外部刺激(热化学机械光磁或电等)时改变形

状的能力[１]形状记忆聚氨酯(PUs)是一种温敏形

状记忆材料可通过湿法纺或熔融纺工艺纺制聚氨

酯形状记忆纤维(SMF)[２]含SMF纺织品具有各

种形状记忆功能[３Ｇ４]纺织面料的服用性能包括织物的基本性能和舒

适性能广义的织物舒适性能包括心理感觉即美学

功能作为一种造型艺术服饰美总是以一定的几

何形状来表现的[５Ｇ６]如用于正式场合穿着的西裤

1048944０７1048944

为体现出挺括的质感而对裤线(裤腿前片正中从上

到下熨成的褶子)的要求非常高[７]然而用常规面料

裁制成的西裤经过洗涤后其裤线保持性差一般须

重新熨烫不但费时费力其美观性也不尽人意具

有良好折痕保持性的织物非常适合于制作需要裤

线褶皱层叠等造型的服饰产品因此研究SMF棉机织物折痕的保持性对提升服饰的美观度和服用

性能具有现实意义事实上含SMF的织物可以根

据需要进行压烫成型整理包括折皱压烫成型或平

整压 烫 成 型可 达 到 永 久 保 型 效 果[８]本 文 对

SMF棉机织物进行压烫成型整理探讨压烫工艺

对折痕保持性能的影响

１　机理分析

作为温 敏 形 状 记 忆 材 料形 状 记 忆 聚 氨 酯

(PUs)的记忆性能与两个关键温度密切相关即形

状恢复温度TR 和定型温度TS[９]图１所示为形状记

忆聚氨酯的记忆原理

图１　 形状记忆聚氨酯记忆原理

形状记忆聚氨酯由固定相和可逆相两个部分组

成前者能够记忆材料的初始形状而后者随温度变

化能可逆地固化和软化SMF在第一次成型时(外界作用温度须高于TS)将外界赋予的初始形状记

忆下来但纤维仍可发生形变并在较低的温度下将

此形变加以固定(二次成型)当将上述已形变纤维

的温度升高至超过TR 时材料能恢复至一次成型时

的形状但如果在作用温度高于TS 的条件下对其

施加外力使其发生形变则材料的初始形状就发生

了变化如果此后作用于材料的温度不超过TS其初始形状就不会再改变这就是形状记忆织物能够

永久保持折痕的机理

２　试验方法

２１　材料与设备

SMF棉机织物２７８tex(CJ＋５６texSMF)包

芯纱２７８tex(CJ＋５６texSMF)包芯纱２８５根

１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cmSMF含量１７SMF的定型温度１８５形状恢复温度

６５为减少包芯纱外包棉纤维之问的抱合因形

状记忆纤维芯丝的存在而受影响的程度本研究中

包芯纱捻系数的设计较相同规格纯棉纱偏高１５左右即捻度为７４捻１０cm经测试包芯纱断裂强

力为１２８cNtex断裂强力变异系数为７５能够满足织染工序生产的要求

纯棉机织物(对照样)CJ２７８texCJ２７８tex

２８５根１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cm设备WascatorFOM７１ CLS 洗 衣 机 (瑞 典

Electrolux公司)Y７４３N 翻滚式烘干机(温州际高

检测仪器有限公司)YPＧR１８０Ｇ１６００型滚筒热压机

(有利机械工业(无锡)有限公司)YG０２６PC型电子

织物强力测试仪(宁波纺织仪器厂)Instron５５６６万

能材料试验机(美国Instron公司)

２２　织物压烫定型

聚氨酯形状记忆材料的形状恢复温度TR 和定

型温度TS 都是由合成配方所确定的其中定型温

度TS 在１８０以上然而在较高温度区间对材料

进行处理时应注意控制处理的时间否则有可能对

聚氨酯材料造成损伤实际操作中应通过相关实验

来确定最终的处理工艺方案本研究的压烫定型实验是在 YPＧR１８０Ｇ１６００型滚

筒热压机上进行的实验中通过改变温度和时间这２个参数共制备２５个试样实验方案如表１所示

表１　试样制备实验方案

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s１ １７５ ４０ １４ １９０ ５０

２ １８０ ４０ １５ １９５ ５０

３ １８５ ４０ １６ １７５ ５５

４ １９０ ４０ １７ １８０ ５５

５ １９５ ４０ １８ １８５ ５５

６ １７５ ４５ １９ １９０ ５５

７ １８０ ４５ ２０ １９５ ５５

８ １８５ ４５ ２１ １７５ ６０

９ １９０ ４５ ２２ １８０ ６０

１０ １９５ ４５ ２３ １８５ ６０

１１ １７５ ５０ ２４ １９０ ６０

１２ １８０ ５０ ２５ １９５ ６０

１３ １８５ ５０ mdash mdash mdash

1048944１７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

２３　性能测试

２３１　折痕保持性能

按照ISO７７６９mdash２００９laquo纺织品 经清洗后织物褶

裥外观评价试验方法raquo进行测定这一方法可用于

评价经反复家庭洗涤后织物折痕的保持性能图

２为该方法的评价示意图将水洗烘干后织物的折

痕保持状态与标准样品折痕对比即可评价出织物

折痕的耐水洗性和形状记忆特征标准样品折痕分

５个等级将最接近试样外观的标准样照的级数作

为评价结果如试样折痕外观介于整数标准样照之

间则确定为中间级(半级)

２３２　形变固定率和形状回复率

形变固定率和形状回复率是除了折痕保持性能

之外表征形状记忆性能的两个主要技术参数形变固定率是表征织物固定瞬时形变能力的指

标将织物在一定温度下实施形变释负后织物发

生部分回缩这部分形变系普通形变未回缩的形变

则为固定形变计算如式(１)[９]

形变固定率＝一定温度下固定的形变

总形变 times１００

(１)形状回复率是描述织物在经历一系列的热机械

变形后恢复其原来形状的能力的指标计算如式

(２)[９]

形状回复率＝恢复形变总形变 times１００ (２)

图２　折痕保持性评价示意

　　在Instron５５６６试验机上采用热循环拉伸法对织

物进行形变固定率和形状回复率的测试具体步骤如

下将试样紧固在夹持器内预加张力为０１N升温

至７０开启拉伸使试样伸长１５然后将其冷却

至室温(２１)夹头回复至起始位置得到拉伸Ｇ回复

曲线和数据重复上述测试循环３次根据式(１)和式(２)分别计算形变固定率和形状回复率每个试样

测试５次求取平均值通常认为织物的形变固定率和形状回复率的

数值均超过８０时具有优良的形状记忆性能２３３　缩水率

按照ISO５０７７mdash２００７laquo纺织品 洗涤和干燥后尺

寸变化的测定raquo进行测定２３４　平整度

按照ISO７７６８mdash２００９laquo纺织品 评定织物经洗涤

后外观平整度的试验方法raquo进行测定

３　结果与讨论

由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉

机织物能够保留纯棉织物吸湿好静电少不易起毛

起球穿 着 舒 适 等 优 点以 下 讨 论 压 烫 工 艺 对

SMF棉机织物形状记忆性能以及其它相关性能的

影响

３１　压烫定型工艺对折痕保持性的影响

表２所示为经受压烫定型整理的SMF棉机织

物经水洗烘干后其折痕保持性测试结果由表１和表２可见在压烫时间不变的情况下

随着压烫温度的提高SMF棉机织物的折痕保持

性能(CR 值)呈上升态势但无论对于哪一个压烫

时间织 物 的 CR 值 均 未 在 压 烫 温 度 等 于 TS

(１８５)时达到最高值(５级)而是升至１９０ 才

达到的此外在压烫温度低于TS 尚有一定幅度时

1048944２７1048944

　染化工程 第２６卷

(１８０)织物的CR 值已有不同程度的上升其上

升幅度取决于压烫的时间压烫时间越长上升幅度

就越大分析认为聚氨酯形状记忆材料的TS 值实

际上表现为一个温度区间在压烫温度低于名义TS

尚有一定幅度时织物的折痕保持性能就趋于上升而只有当外界作用温度高于其名义 TS 一定幅度

时织物的折痕保持性能才达到理想的水平

表２　折痕保持性测试结果

试样编号折痕保持性

(CR)级试样编号

折痕保持性

(CR)级

１ １ １４ ５２ １５ １５ ５３ ３５ １６ １４ ４ １７ ２５５ ４５ １８ ４５６ １ １９ ５７ ２５ ２０ ５８ ４ ２１ １９ ４５ ２２ ２５１０ ４５ ２３ ４５１１ １ ２４ ５１２ ２５ ２５ ５１３ ４５ mdash mdash

　　由于实验结果显示只有当压烫温度ge１９０ 且压烫时间ge５０s时织物的折痕保持性才能达到

５级因此对于SMF棉机织物的压烫定型来说最佳工艺应设定为压烫温度１９０压烫时间５０s压烫温度低于１９０或压烫时间少于５０s会使得

织物的折痕保持性能达不到理想的水准但压烫温

度过高或压烫时间过长时一方面织物的力学性能

会受影响另一方面也会增加不必要的加工成本

３２　织物形变固定率与形状回复率分析

对６个折痕保持性达到５级的织物试样(１４

１５１９２０２４２５)以及对照样压烫定型

前后的形变固定率和形状回复率进行测试表３所

示为测试结果由表３可见一方面在总共４８个形变固定率和形

状回复率的指标值(不含对照样的指标值)上有４５个

数值(占总数９３７５)达到８０以上表明加入SMF后的棉织物在具有良好的折痕保持性能的同时也具

有较高的形变固定率和形状回复率相比较之下对照

样(纯棉织物)的指标值仅为３９４~６１３另一方

面实验结果显示压烫定型前后形变固定率和形状回复

率的指标值未表现出明显的下降趋势表明研究中所

选择的压烫工艺没有对聚氨酯材料造成损伤

表３　织物形变固定率与形状回复率测试结果

试样

编号

形变固定率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

形状回复率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

１４ ８４３ ８３０ ８２５ ８３１ ７８４ ８０７ ８０２ ８１６１５ ８６８ ９１９ ８４３ ８４０ ８４９ ８３２ ８３１ ８４１１９ ８３３ ８１７ ８２６ ８３５ ８０６ ７９０ ８１４ ８１２２０ ８４４ ８５３ ８５２ ８３８ ９０１ ８５５ ８６９ ８６５２４ ８０８ ８１５ ８３４ ８１１ ８５０ ８３９ ８７７ ８８２２５ ８０２ ８１６ ７９７ ８０４ ８０９ ８１５ ８２１ ８０３

对照样 ６１３ ５８６ ５９７ ６０１ ４３９ ３９４ ４５８ ４２０

３３　织物相关性能分析

同样对６个折痕保持性达到５级的织物试样

(１４１５１９２０２４２５)以及对照样进

行其它相关性能测试包括缩水率和平整度测试结

果见表４所示由表 ４ 可 见所 有 试 样 的 缩 水 率 均 未 超 过

３５其中经向缩水率的平均值为３１纬向缩

水率的平均值为２８分别小于对照样的４１和

３３分析其原因一方面包芯纱中棉纤维含量仅

为８３(其余为SMF)从而因棉纤维溶胀引起纱线

直径增粗进而使得织物缩水率增大的程度较纯棉织

物要小但另一方面包芯纱捻系数比纯棉纱要高出

１５则因棉纤维溶胀而激发纱线退捻进而使得织

物缩水率增大的程度较纯棉织物要大此外具有形

状记忆性能的SMF芯丝可产生ldquo骨架效应rdquo能在

一定程度上阻碍纱线沿长度方向的收缩(因织物中

经纬纱交织原因纱线不可能自由退捻而导致其长

度缩短)分析认为上述３种效应叠加的结果使得

1048944３７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

SMF棉机织物的缩水率小于纯棉机织物此外所

有试样的平整度均达到４级以上在较大程度上优

于普通纯棉织物(表４显示对照样的平整度仅为

２５级)分析认为其机理在于实验中在对试样折

痕部位的SMF进行折皱压烫定型的同时也对试

样其余部位的SMF进行了平整压烫定型从而使

得织物获得了良好的平整性上述结果表明通过压

烫定型整理后的SMF棉机织物在具备优异的形状

记忆性能的同时其尺寸稳定性和布面平整度均处

于较好的水准

表４　织物相关性能测试结果

试样编号缩水率

经向 纬向平整度(SA)级

１４ ３３ ３０ ４１５ ３２ ２６ ４１９ ３５ ３２ ４２０ ３１ ２９ ４２４ ２７ ２７ ４５２５ ２８ ２４ ４

对照样 ４１ ３３ ２５

４　结　论

a)通过实验探索压烫工艺对SMF棉机织物折

痕保持性能的影响规律得出最佳压烫定型工艺即温度１９０时间５０s此外实验结果表明SMF的

TS 值实际上表现为一个温度区间在压烫温度低于

TS 尚有一定幅度时织物的CR值已有不同程度的

上升压烫时间越长上升幅度越大要使织物的折

痕保持性能达到理想的水平必须使外界作用温度

高于其名义TS 一定的幅度

b)由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉机织物在保留纯棉织物固有的风格性能的同时也具有良好的形状记忆性能(除了折痕保持性能外还包括形变固定率和形状回复率)此外经压烫成型

整理后的SMF棉机织物具有优于纯棉织物的布面

平整度和尺寸稳定性

参考文献

[１]金关秀胡金莲吕晶等形状记忆包芯纱织物的生产

[J]棉纺织技术２０１７４５(１)７１－７４[２]全琼英胡金莲吕晶高紧度形状记忆纤维棉机织物

的记忆性能[J]纺织学报２０１３３４(７)５７－６１[３]刘岩胡金莲形状记忆纺织品的制备及其发展前景

[J]纺织科技进展２００５(５)７－９[４]全琼英胡金莲吕晶等纺织用形状记忆材料的应用

开发[J]纺织导报２０１２(４)９９－１０１[５]韩冷论西装的审美文化内涵[J]集宁师范学院学报

２０１２３４(１)８０－８６[６]金晨服装流行中款式细节变化的研究[D]西安西安

工程大学２０１２[７]王霞影响西裤裤线不正的另一关键因素分析[J]黑龙

江纺织２０１６(２)２５－２６[８]金关秀莫穷胡金莲等聚氨酯形状记忆纤维棉机织

物的染整[J]印染２０１２(１５)２７－２９[９]胡金莲形状记忆纺织材料[M]北京中国纺织出版

社２００６８－１２

1048944４７1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１７

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼１沈　来１时景龙２金　晶１黄行舟１董岳龙１张　云１鲍国芳１

(１绍兴市质量技术监督检测院浙江绍兴　３１２０７１２绍兴柯润纺织品有限公司浙江绍兴　３１２０３０)

　　摘　要介绍了国内外标准对室内装饰织物燃烧性能的要求采集了１００批次窗帘织物进行燃烧性能风

险监测结果显示２７０的样品符合B１ 级要求７０的样品仅符合B２ 级要求其中３１批次明示阻燃的样

品中有１９４的样品不符合明示等级(均明示为B１ 级)主要是续燃时间不达标采用比利时风险评估矩阵

评估窗帘织物的燃烧性能风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险并从标准制修订产品标识标签完成等方面提出

了应对措施与建议

关键词燃烧性能装饰织物风险监测风险评估矩阵

中图分类号TS１０１９　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７５－０５

RisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabricsYEQiong１SHENLai１SHIJinglong２JINjing１HUANGXingzhou１

DONGYuelong１ZHANGYun１BAOGuofang１

(１ShaoxingTestingInstituteofQualityandTechnicalSupervisionShaoxing３１２０７１China

２ShaoxingKerunTextileCoLtdShaoxing３１２０３０China)

AbstractRequirementsofdomesticandforeignstandardstoflammabilityofinteriordecorativefabricswereintroducedOnehundredbatchesofcurtainsanddrapeswerecollectedforflammabilitytestTheresultsshowedthat２７０ofsamplesmettherequirementsofClassB１and７０ofsamplesmettherequirementsofClassB２Among３１batchesofsamplesretardingflame１９４ofthem (declaringClassB１)didn1049011tmeettherequirementsofdeclaringClassmainlybecauseofthedissatisfactionofafterＧflametimeBelgiumriskassessmentmatrixwasadoptedtoassesstheriskgradeofflammabilityofcurtainsanddrapesasldquohighrdquowhichindicatedthatitwasrequiredtoreducerisksMeanwhilecountermeasuresandsuggestionswerepresentedtoreducerisksfromstandardformationmodificationproductidentificationandlabelKeywordsflammabilitydecorativefabricriskmonitoringriskassessmentmatrix

收稿日期２０１７－０１－１７

作者简介叶　琼(１９８３－)女浙江绍兴人工程师主要从

事纺织染化料检测方面的研究

　　室内装饰织物包括窗帘帷幕墙布等具有款

式丰富肌理鲜明质感柔和清洗方便等优点通过

精心设计可以适应各种环境场所的需要营造出豪

华温馨舒适的环境满足现代人群的审美观[１Ｇ３]随着房地产项目的大量建设室内装饰织物的

需求量直线上升但目前窗帘帷幔墙布等的监督

抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺织产品

基本安全技术规范raquo检验并不涉及燃烧性能GB

５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范(２００１年

版)raquo对室内装饰用纺织品的燃烧性能是有明确要求

的室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰随着装饰织物蔓延同时释放出大量烟雾和

有毒有害气体危害人体健康甚至产生灾难性的后

果１９９４年１２月８日克拉玛依市友谊馆举办迎

专场文艺演出活动时舞台帷幕被光柱灯烤燃火势

迅速蔓延至剧厅酿成３２５人死亡２０１４年１月１１日云南省香格里拉县独克宗古城因为经营者用电不

慎导致窗帘起火引发火灾事故过火面积约１平方

公里(近２３的古城)直接损失近亿元

1048944５７1048944

１　相关法规标准

１１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的

要求

　　美国早在１９５３年就通过了laquo易燃织物法案raquo(FFA)对儿童睡衣服装床垫地毯薄膜材料等

纺织品内部装饰物和相关材料等都提出了燃烧性

能要求由美国消费者产品安全委员会(CPSC)负责

制定和修改纺织产品易燃性相关标准CPSC 将

FFA编入了CFR第１６卷中包括服用纺织品可燃

性标准(１６CFR１６１０)乙烯基塑料膜可燃性标准

(１６CFR１６１１)儿童睡衣可燃性标准(１６CFR１６１５１６CFR１６１６)和地毯类产品表面可燃性能

标准(１６CFR１６３０１６CFR１６３１)等日本消

防法对多数商业性建筑物内的地毯和窗帘等装饰

织物规定了阻燃要求[４Ｇ５]英国等欧洲国家对装饰

织物 的 燃 烧 性 能 亦 都 有 自 己 的 要 求如 表 １所示

FZT３４０１０mdash２０１４laquo亚麻装饰织物raquo等产品标

准对燃烧性能并无明确要求GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo虽然对燃烧性能指标要求做了明确规

定但仅限于明示阻燃的织物国标 GB１７９５１mdash

２００６laquo阻燃机织物raquo对阻燃机织物的阻燃性能等级划

分及其判定作了规定但并未规定何种产品要求何

种阻燃性能目前窗帘帷幔等室内装饰用纺织品

的监督抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺

织产品基本安全技术规范raquo检测并不涉及燃烧

性能

表１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的要求

标准法规 要求

CPSC１６CFR１６１１ 平均燃烧速率le３０５cm(１２in)s

NFPA７０１mdash２０１５laquo纺织品和胶片的火焰蔓延

的燃烧试验raquo

平方米质量le７００gm２滴落物燃烧时间不得超过２s平均燃烧失重le４０平方米质量＞７００gm２单个试样续燃时间不得超过２s折叠试样烧焦长度不得超过４３５~１０５０mm(依试样种类而定)滴落碎片燃烧时间不得超过２s

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１０s

GB２０２８６mdash２００６laquo公共场所阻燃制品及

组件燃烧性能要求和标识raquo

阻燃１级氧指数ge３２０损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５s燃烧滴落物

未引起脱脂棉燃烧或阴燃烟密度等级le１５产烟毒性等级不低于ZA２ 级阻燃２级损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s燃烧滴落物未引起脱脂棉

燃烧或阴燃产烟毒性等级不低于ZA３ 级

GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s

日本消防法[５] 续燃时间３~５s以下阴燃时间５~２０s以下损毁面积３０~４０cm２ 以下

BS５８６７mdash２２００８laquo窗帘及帘用织物规范

第２部分可燃性要求raquo

A第一条标记线没有被烧断或穿孔两条垂直边缘没有都被烧断穿孔B没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘C没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘没有燃烧的滴落物若平均

续燃或阴燃时间超过２５s则认为不符合C类要求

１２　不同场所室内织物燃烧性能要求

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范

(２００１年版)raquo对不同场所的室内装饰用纺织品都有

不同的燃烧性能要求具体如表２所示不同场所特别是公共场所的室内装饰用纺织品燃烧性能至少

达到B２ 级甚至B１ 级单层多层公共场所商业

楼饭店旅馆住宅等众多场所都要求窗帘的燃烧性

能至少达到B２ 级甚至B１ 级而不少高层建筑的要

求又要高于单层多层建筑对窗帘燃烧性能都要求

达到B１ 级即使是普通住宅最低也应达到B２ 级

表２　不同场所室内装饰织物燃烧性能要求

建筑物及场所 单多层要求 高层要求

候机楼 B１ 或B２ 汽车站火车站等 B２

影院礼堂剧院音乐厅等 B１ 饭店旅馆 B２ 高级旅馆B１

歌舞厅餐馆等娱乐餐饮建筑 B１ 或B２ 幼儿园医院病房疗养院养老院 B１ B１

高级住宅 B２ B１

普通住宅 － B２

商业楼综合楼商住楼等 B１ 或B２

　　注ldquordquo表示标准未提及该类场所ldquo－rdquo表示标准对该类场所装

饰织物燃烧性能无要求

1048944６７1048944

　染化工程 第２６卷

２　窗帘面料燃烧性能检测情况

２１　采样情况

本次风险监测对象主要为在浙江省生产及销售

的窗帘织物通过生产领域和流通领域随机采样的

模式样品覆盖不同价格档次不确保明示阻燃样品

不低于３０浙江省的窗帘织物生产企业主要集

中在绍兴杭州嘉兴等地流通领域则基本集中在

绍兴柯桥轻纺市场嘉兴海宁许村市场等地实际

共采样１００批次其中明示阻燃功能的样品３１批

次具体如表３所示

表３　窗帘织物采样情况 批

地区 总批次 明示阻燃样品来源

流通领域 生产领域

价格档次(元1048944m－１)

le３０ ３０~７０ ge７０ 不详

杭州 ２４ １４ １３ １１ １４ ７ ３ ０绍兴 ５４ １２ ２５ ２９ ２５ ６ ０ ２３嘉兴 ２２ ５ １７ ５ ２２ ０ ０ ０总计 １００ ３１ ５５ ４５ ６１ １３ ３ ２３

　　注单价不详的样品均为生产企业抽样主要为企业样品出货后的尾单

２２　检测方法和评价依据

仪器设备HD８１５A 型织物阻燃性能测试仪

(南通宏大实验仪器有限公司)检测方法采用 GBT５４５５mdash２０１４laquo纺织品 燃

烧性能 垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测

定raquo条件 A 进行试验从代表性样品中取尺寸为

３００mmtimes８９mm的样布经纬向各取５块置于标

准大气压条件下调湿[６]调湿完的样品装入试样

夹进行点火试验点火时间１２s观察燃烧现象记录试样续燃和阴燃时间测量损毁长度计算平

均值评价依据以 GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修

设计防火规范raquo为评价依据确定技术指标和要求具体见表４

表４　窗帘面料燃烧性能检测方法与评价依据

检测

项目检测方法

技术要求

B１ 级 B２ 级

燃烧

性能

GBT５４５５mdash

２０１４(条件A)

损毁长度le１５０mm 损毁长度le２００mm续燃时间le５s 续燃时间le１５s阴燃时间le５s 阴燃时间le１０s

２３　检测结果

２３１　总体检测结果

１００批次样品中具有阻燃功能有３４批次其中

符合B１ 级要求的２７批占７９４仅符合B２ 级要

求的有７批次占２０６３１批次明示阻燃功能

(均明示为B１ 级)样品中有１批次不具备阻燃功能

５批次仅符合B２ 级要求不符合率为１９４主要

是续燃时间不达标６９批次未申明具有阻燃功能

的样品中有４批次具有阻燃功能占５８其中B１

级和B２ 级各２批次

２３２　单项指标分析

燃烧性能单项指标符合情况如图１所示单项

指标中最好的是阴燃时间有９７０的样品符合阻燃

要求且全部为B１ 级其次是损毁长度有４３０的

样品符合阻燃要求续燃时间有３４０的样品符合

阻燃要求聚酯织物点火后快速燃烧伴随融缩或熔融火

焰下滴含棉等天然纤维的织物不但快速燃烧蔓延还能长时间阴燃传统的窗帘织物一般为聚酯纤

维仅小部分产品采用聚酯纤维和少量棉纤维交织故９７０的样品阴燃时间符合要求绝大部分不阴

燃而损毁长度和续燃时间一般需经过阻燃处理才

能达到要求做过阻燃处理的样品在离开点火源后

能立即或稍许后停止燃烧其续燃时间和损毁长度

都要远远小于未经阻燃处理的样品

图１　燃烧性能单项指标检测情况

1048944７７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

２３３　样品来源分析

流通领域采集的５５批次样品中仅７３的样

品具有阻燃功能３批次明示具有阻燃功能的样品

都具有阻燃功能生产领域采集的４５批次样品中有６６７的样品具有阻燃功能２８批次明示具阻燃

功能的样品中有２１４不符合明示要求具体如

图２图３所示

图２　流通领域样品阻燃情况

图３　生产领域样品阻燃情况

目前流通领域特别是零售市场的窗帘织物绝大

多数为未明示阻燃产品生产企业生产的阻燃窗帘

织物多为定制或出口产品一般来说生产厂家根

据其产品的销售市场工程项目地域等因素决定是

否对其产品进行阻燃处理北京上海等大城市和

大工程及定制产品要求产品具有阻燃功能小城市

和小工程及家用产品都不要求产品经过阻燃处理出口欧美等地的窗帘织物都会进行阻燃处理因为

欧美等地对室内装饰材料有阻燃要求部分买家还

要认证验厂等

２３４　价格档次分析

单价低于３０元m 的样品中仅１４８具有阻

燃功能其中１批次占１１１的样品不符合明示燃

烧性能等级要求单价３０~７０元m 的样品全部具

有阻燃功能其中２批次为B２ 级占１５４的样品

不符合明示燃烧性能等级要求单价高于７０元m的样品燃烧性能等级全部为 B１ 级均符合明示要

求具体如表５产品价格与其阻燃性能息息相关单价越高阻

燃等级总体越好通常B２ 级产品要比不具有阻燃

功能的普通产品贵至少８~１０元m而B１ 级要比

普通产品贵至少２０元m由于价格因素再加上

部分消费者对防火规范不了解及监管难度大实际

选择还是以不具备阻燃功能的产品为主这也促成

了目前流通领域产品基本以非阻燃产品为主

表５　不同价格档次样品燃烧性能检测结果

价格分类

(元1048944m－１)采样

批次

明示阻

燃批次

具阻燃功能批

次(占比)不符合明示B１ 级

批次(占比)le３０ ６１ ９ ９(１４８) １(１１１)

３０~７０ １３ １３ １３(１０００) ２(１５４)

ge７０ ３ ３ ３(１０００) ０(０００)不详 ２３ ６ ６(２６１) ３(５００)总计 １００ ３１ ３１(３１０) ６(１９４)

　　注单价le３０元m的样品中有１批次未明示具有阻燃功能实

际检测为B２ 级单价不详的样品中有３批次样品未明示具有 B１ 级

阻燃功能实际检测２批为B１ 级１批为B２ 级

３　燃烧性能安全风险分析

燃烧性能安全风险评估主要采用比利时风险评

估矩阵[７]进行分析包含３个要素伤害的严重程

度伤害发生的可能性危害暴露的可能性３个要

素的等级与取值情况如表６所示风险值R＝E(伤害严重程度)timesW (伤害发生

可能性)timesB(危害暴露可能性)根据公式计算出风险值依据风险值的大小划

分出风险等级

表６　风险评估各要素等级与分值划分

伤害严重程度(E)危害发生的

可能性(W)危害暴露的

可能性(B)等级 分值 等级 分值 等级 分值

惨重性后果 １００ 一定发生 １０ 很经常 １０严重的灾难 ８０ 非常可能 ６ 经常 ６多人死亡 ４０ 很可能 ３ 时常 ３一人死亡 １５ 可能 １ 偶尔 ２

重伤 ７ 可推知的 ０ 很少 １切割伤等 ３ 几乎不可能 ０ 非常少 ０５

微小的伤害 １ 非常不可能 ０ 从不 ０不可能 ０

３１　伤害的严重程度

室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰会随着装饰织物蔓延引发火灾同时织物持

续燃烧释放出大量烟雾和有毒有害气体影响人身

安全危害财产安全严重时甚至酿成灾难性后果如１９９４年新疆克拉玛依大火２０１４年云南香格里

1048944８７1048944

　染化工程 第２６卷

拉县独克宗古城大火本次风险监测综合评定燃烧

性能伤害程度为ldquo多人死亡rdquoE 取４０

３２　伤害发生的可能性

窗帘织物起火引发火灾的可能性较小但确实

存在亦有不少实际案例故本次风险监测评定伤害

发生的可能性为ldquo可能rdquoE 取１

３３　危害暴露的可能性

本次风险监测的１００批次样品中具有阻燃功

能的占３４０流通领域仅７３的样品具有阻燃

功能明示阻燃的样品中有１９４的样品燃烧不符

合明示阻燃等级目前大城市大工程中所使用的

窗帘多是定制产品而普通住宅办公楼民营餐饮

旅馆等场所用的窗帘一般都是在工程通过验收后由

消费者自行在流通市场上采购普通消费者并不了

解 GB５０２２２mdash１９９５对室内装饰用织物的防火要

求且流通领域中具备阻燃功能的窗帘产品比例很

小再加上价格因素消费者实际选择时多为非阻燃

产品故认为危害暴露的可能性是比较大的依据

表３取危害暴露的可能性等级为ldquo时常rdquo即B＝３

３４　风险等级划分

风险值R＝EtimesW timesB＝４０times１times３＝１２０依据

表７风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险

表７　风险等级划分及处理措施

风险值 风险等级 处理措施

＞３２０ 非常高 停止出售

１６０~３２０ 高 立即整改

７０~１６０ 较高 需要降低风险

２０~７０ 一般 注意关注

＜２０ 较低 也许可接受

４　风险应对措施及建议

a)加强监管和标准宣贯燃烧性能安全性普

及GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规

范raquo对住宅办公楼商场餐饮宾馆等诸多场所的

室内装饰用纺织品都有燃烧性能要求而普通消费

者对此并不了解部分企业认为仅工程用装饰织物

才需阻燃功能家用产品则无此要求建议加强

GB５０２２２mdash１９９５等标准宣贯和室内装饰织物燃烧

性能安全性普及鼓励普通消费者更多地选择具阻

燃功能的产品鼓励生产企业更多的生产阻燃产品

供消费者选择以减小危害暴露的可能性同时对

办公楼餐饮宾馆等场所所使用的装饰织物加强

监管

b)建议对现行室内装饰织物产品标准和评价

规则进行制修订增加燃烧性能要求

c)完善阻燃产品标签标识目前流通领域中

有少部分产品具备阻燃功能而未明示通常具阻燃

功能的产品价格要明显高于未经阻燃处理的产品建议生产企业和销售单位对具有阻燃功能的产品在

标签标识上进行明示申明燃烧性能等级一则利于

提高产品竞争力二则便于消费者根据使用场所合

理选购

d)开发研究新型阻燃剂改进生产工艺本次

风险监测明示燃烧性能B１ 级的样品中有１９４的

样品不符合明示要求部分企业也表示B１ 级燃烧性

能要求较高成本较大现有阻燃剂和生产工艺难以

做到B１ 级建议政府鼓励企业进行新型生态高效

阻燃剂的开发研究并改进生产工艺同时对高效经济的阻燃剂和生产工艺进行大力推广提高产品质

量降低生产成本提高产品市场竞争力为消费者

选购优质低价的装饰织物提供更多选择

参考文献

[１]苏淼纺织品在现代室内空间环境中的应用初探[J]丝绸２００６(７)１５－１７

[２]张丹室内软装饰审美情感研究[J]艺术与设计理论

２００９(２)８８－９０[３]赵艺探析室内装饰织物在现代室内环境设计中的运用

[J]建材发展导向２０１１９(７)１４１－１４２[４]王悦中纺织品燃烧性能技术法规标准和测试方法

[J]中外缝制设备２００９(９)７８－８１[５]金美菊洪武勇纺织品燃烧性能技术法规与标准研究

[J]上海纺织科技２００９３７(９)４２－４４[６]中国纺织工业协会GBT６５２９mdash２００８纺织品调湿和试

验用标准大气[S]北京中国标准出版社２００８[７]刘霞罗红旗汤万金等欧盟消费品安全风险管理现

状及对我国的启示[J]标准科学２０１１(１２)６９－７４

1048944９７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１８

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全１何旭平２张承瑞１

(１山东大学机械工程学院济南　２５００６１２山东日发纺织机械有限公司山东聊城　２５２０００)

　　摘　要针对现阶段喷气织机车间生产的网络化需求和现存喷气织机监测系统缺乏统一数据接口这一

现状研究借助 MTConnect协议实现设备联网的方法建立喷气织机设备的 MTConnect模型设计了基于

MTConnect的喷气织机远程监控系统系统为喷气织机控制系统设计了 MTConnect接口实现数据的标准

输出至于远程控制指令的下发则借助自定义数据协议完成经测试该系统能够远程监测喷气织机的各

项信息同时能够通过远程控制实现对车间喷气织机的加密解密操作系统能够提高喷气织机车间网络化

水平增强设备之间的互联互通特性

关键词喷气织机MTConnect协议监控系统网络化

中图分类号TS１０４２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８０－０７

RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnectWANGQuan１HEXuping２ZHANGChengrui１

(１CollegeofMechanicalEngineeringShandongUniversityJinan２５００６１China

２ShandongRIFATextileMachineryCoLtdLiaocheng２５２０００China)

AbstractInview ofthepresentstateofnetworkedproductiondemandofairＧjetloomworkshopandthelackofuniform datainterfaceintheexistingairＧjetloom monitoringsystemthispaperstudiesthemethodofequipmentnetworkingwiththehelpofMTConnectprotocolestablishestheMTConnectmodelofairＧjetloomequipmentanddesignsaremotemonitoringsystem basedon MTConnectThe MTConnectinterfaceisdesignedforthecontrolsystemofairＧjetloomtoobtainstandardoutputdataTheremotecontrolinstructionisissuedwiththehelpofcustomizeddataprotocolAftertestingthesystemcanmonitortheinformationofairＧjetloomandrealizetheencryptiondecryptionoperationoftheairjetloombyremotecontrolInbriefthesystemcanimprovethenetworklevelofairＧjetloomworkshopandenhancetheinteroperabilityofequipmentKeywordsairＧjetloomMTConnectprotocolmonitoringsystemnetworking

收稿日期２０１７－０７－０３

基金 项 目山 东 省 科 学 技 术 厅 自 主 创 新 专 项 基 金

(２０１３CXB４０１０１)

作者简介王　全(１９８９－)安徽亳州人男硕士研究生主

要从事机械电子方面的研究

通信作者张承瑞EＧmail１３９６９０７６９１０１２６com

　　当前国产喷气织机产业发展迅速各种新型喷

气织机被先后推出对织机远程监控系统的研究已

经成为各高校企业研究机构关注的热点之一相应也取得了一定研究成果董卿霞[１]借助局域网开

发了一套CS架构的织机监测系统能够在局域网

内部完成对车间织机的监测邓玉文[２]研发了一套

基于 Web 技术的喷气织机网络管控系统借助

CAN网关监控程序与服务器进行信息交互对喷气

织机生产车间进行网络管控罗东升[３]开发了一套

织机实时织造信息管理系统采用硬件采集卡采集

织机数据选用 TCPIP协议组建信息管理系统实现远程监测北京经纬纺机针对棉纺设备开发了经

纬E系统[４Ｇ６]能够监视纺织设备的运行信息并统

计监视的信息无锡丝普兰公司为喷气织机配备有

1048944０８1048944

SPR１０００喷气织机网络监控系统[７]系统不仅能够

采集监视喷气织机的实时状态还具有部分生产管

理功能以上织机远程监测系统虽然在一定程度上

实现了对喷气织机的远程监控但各系统之间缺乏

统一的数据接口限制了不同设备系统的互联互通针对这一现状本文研究了 MTConnect协议为喷气

织机控制系统添加了标准数据输出接口并完成了基

于BS架构的喷气织机远程监控系统设计

１　喷气织机控制系统 MTConnect接口设计

图１　MTConnect应用示例

１１　MTConnect分析

MTConnect[８Ｇ１０]是美国机械制造技术协会提出

的一种基于开放式协议的数控设备互联通信协议其目的是提高设备的数据采集功能增强设备的互

操作性创造一种ldquo即插即用rdquo的应用环境虽然

MTConnect协议最初是针对数控机床提出的但是

其具有超强的设备描述能力[１１]且用户可根据需要

添加描述元素因此其适用于喷气织机监测信息的

描述图１所示为 MTConnect在实际应用中主要

包括４种模型概念设备适配器代理和客户端其中设备是所要监测的目标单位也是监测数据

源适配器是一种数据格式转化器用于将设备原始

数据 转 化 为 代 理 能 够 识 别 的 数 据 格 式代 理 是

MTConnect的核心负责采集存储设备数据并响

应客户端 HTTP请求与客户端进行数据交互客户端是监测数据的最终使用者可以是应用分析软

件或是其他处理系统本文借助 MTConnect协

议为喷气织机控制系统设计标准数据输出接口远程监控服务器作为 MTConnect客户端与各喷气织

机控制系统 MTConnect接口通信完成分散织机

数据的采集在 MTConnect协议中XML语言被用于描述设

备的各项监测信息MTConnect协议采用４种类型的

XML文件对设备进行描述即 MTConnectDevices

MTConnectStreamsMTConnectErrors和 MTConnectＧAssetsMTConnectDevices是设备描述文件在完

整的设备描述文件中包含设备集(Devices)组件

集(Components)等其中设备集可以包含多个设

备在本文中设备即喷气织机组件集是组件的集

合组件指的是轴(Axes)传感器(Sensors)控制器

(Controller)等每个组件可以包含多个数据项

(DataItems)用 于 描 述 组 件 的 各 个 属 性

MTConnectStreams是数据流文件设备和组件的

具体数据通过此文件描述MTConnectErrors是

错误文件当客户端请求出现错误时则通过此文件

将错误报告返回给客户端MTConnectAssets是

资产描述文件主要和机床加工刀具相关在喷气织

机设备描述中忽略此文件

１２　基于 MTConnect的喷气织机监测信息

建模

　　对喷气织机监测信息进行基于 MTConnect的

建模需要明确喷气织机的机械结构和所需监测的信

息喷气织机主要包括３个平行传动轴和布面张力

传感器３个平行传动轴分别是织机主轴送经轴和

卷取轴其中送经轴和卷取轴同步运行将其简化为

一个进给运动轴喷气织机所需监测内容主要包

括织机主轴转速工作效率布面张力及报警信息

等织机状态信息织机系统参数工艺参数张力参

数等配置信息报表统计等历史信息本文主要针

对织机状态信息完成基于 MTConnect的喷气织机

远程监控系统设计与验证图２所示为基于 MTConnect的喷气织机状态

信息结构图图２描述了喷气织机的供电系统张力

传感器织机主轴和进给运动轴根据喷气织机状

态信息结构图可使用 XML文件对喷气织机运行

状态信息进行描述图３所示为喷气织机的状态信

息描述文件文件中除了图２中的基本信息还增

加了运行效率当前状态挡车工等数据项并根据

MTConnect协 议 规 定 为 各 数 据 项 的 idtype

category等属性进行了赋值

1048944１８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

图２　基于 MTConnect的喷气织机状态信息结构

图３　喷气织机状态信息描述文件

１３　MTConnect接口设计

喷气织机控制系统 MTConnect接口负责读取喷

气织机控制系统内部数据将数据统一整合为符合

MTConnect标准协议的数据格式并将其存储于临时

存储 区当 接 收 到 客 户 端 发 送 的 HTTP 请 求

MTConnect接口做出响应返回符合标准协议的织机

数据在 MTConnect协议中客户端主要有４种

HTTP请求即 ProbeSampleCurrent和 Asset其

中Probe请求用于查询设备的组件和数据项代理返

回 MTConnectDevices文档Sample请求用于查询某

一 段 数 据代 理 返 回 MTConnectStreams 文 档

Current请求用于查询设备组件的当前状态代理返

回 MTConnectStreams文档Asset请求用于获取设备

资产信息本文不涉及此类请求

MTConnect接口的设计重点是代理的设计美国

制造技术协议为方便用户开发代理端程序提供了代

理软件开发工具该开发工具提供了一系列函数接

口用户可直接以 DLL类库的形式调用如图４所

示为喷气织机控制系统 MTConnect接口工作原理

图MTConnect接口主要包括４个模块即数据读取

模块XML解析器数据存储模块和 HTTPServer

a)数据读取模块从喷气织机控制系统的配置

文件Sqlite数据库以及共享内存中获取监测数据并借助开发工具提供的IData函数接口将数据存储

入数据存储模块

b)XML解析器负责解析设备描述文件和代理

配置文件并根据 XSD 定义文件校验设备描述文

件在XSD文件中对设备描述文件中的组件属性

1048944２８1048944

　纺织设备 第２６卷

等均有定义用户可根据需要添加定义

c)数据存储模块按照 MTConnect协议整合

ProbeCurrentError请求的响应数据包并将数据包

存储在临时存储区当客户端有 HTTP请求进入时

利用NETLINQ技术[１２]从存储区内获得相应数据包

d)HTTPServer侦听 HTTP请求进而从数

据存储模块中得到响应数据包并做出响应

图４　喷气织机控制系统 MTConnect接口原理

２　喷气织机远程监控系统设计

２１　数据传输模型设计

喷气织机远程监控系统的数据传输模型包含两

层含义喷气织机监测信息的上传和远程控制指令

的下发喷气织机监测信息通过 MTConnect接口

即可获得然而由于 MTConnect协议尚不支持控

制指令下发因此自定义数据协议传输加密解密控

制指令图５所示为自定义数据包结构数据包由

前导符数据属性数据长度组包数据加密码以及

CRC校验码组成其中前导符占据６个字节位

用于对数据包做第一道校验检测其是不是本系统

内部定义数据属性占据１个字节位用于标识数据

包的类型数据长度占据２个字节位用于记录组包

数据的字节数组包数据可以包含多个数据节点分别存储不同数据加密码占据 ６ 个字节位基于

MD５加密算法[１３]获得是保证加密解密控制指令

安全性的又一道保障CRC校验码占据４个字节用于校验数据包传输过程中是否出现错误喷气织

机监测信息符合 MTConnect协议标准为提高监

测信息的安全性防止信息泄露MTConnect数据

包同样按照图５的数据包结构再次组包

图５　自定义数据包结构

1048944３８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

　　如图６所示在喷气织机控制系统软件上层设

计有 MTConnect接口和协议解析模块协议解析

模块负责解析控制指令数据包为统一管理在

MTConnect接口和协议解析模块上层设计有请求

过滤模块该模块对接收到的数据包按照自定义的

数据结构进行过滤将 HTTP请求数据包传递给

MTConnect接口处理而控制指令数据包交由协议

解析模块处理

图６　喷气织机控制系统软件上层模块示意

２２　系统整体设计

如图７所示喷气织机远程监控系统在硬件上

主要需要以下设备带有通用串口的工业控制计算

机串口转 WiＧFi模块工业路由器云服务器远程

客户端工业控制计算机作为喷气织机控制系统的上位

机主控制器其上运行有喷气织机控制系统上位机

软件和与喷气织机远程监控系统相关的各功能模

块喷气织机工业控制计算机通过串口通信线与串

口转 WiＧFi模块相连接串口转 WiＧFi模块负责透明转发串口与服务器

之间的数据本系统中的串口转 WiＧFi模块选择的

是济南有人物联网公司开发的工业级产品该模块

能够实现串口与 WiＧFi之间数据的双向透明传输串口转 WiＧFi模块既可以作为 TCPServer存在也可以作为 TCPClient工作在本系统该模块作为

TCPClient存在串口转 WiＧFi模块与远程服务器

的通信是采用Socket通信的方式完成的该模块相

当于Socket通信的 TCPClient而布置在云服务器

图７　喷气织机远程监控系统整体方案

上的 数 据 处 理 模 块 相 当 于 Socket通 信 的 TCPServer

工业路由器负责提供网络接入服务通过工业

路由器车间织机与云服务器完成信息交互云服务器是喷气织机远程监控系统的核心其

上运行有数据处理模块和远程监控服务器远程监

控服务器包括数据库服务模块和 Web服务模块数据处理模块作为车间织机与服务器Socket通信

的 TCPServer与车间各织机的串口转 WiＧFi模块

建立连接系统正常运行时数据处理模块主动向

1048944４８1048944

　纺织设备 第２６卷

喷气织机控制系统 MTConnect接口发送 HTTP请

求获取各织机信息并将织机监测信息分类存储到

数据库服务模块另外数据处理模块定时检测数

据库服务模块中的织机加密解密控制信息并将该

控制指令按照前文的自定义数据协议打包下发给车

间织机上位机主控制器实现远程控制数据库服

务模块是车间织机与远程用户进行数据交互的媒

介车间喷气织机需要远程监视的数据被上传到数

据库服务模块以备查看远程用户借助于 Web服务

模块将加密解密等控制指令写入数据库服务模块以备数据处理模块检测Web服务模块用于提供

监控信息浏览服务其响应用户的 HTTP请求与数据库服务模块完成数据交互

３　实验验证

喷气织机远程监控系统开发完成后需要对系

统进行系统功能测试和现场车间试验以检测系统

的可行性

３１　系统功能测试

图８所示为喷气织机远程监控系统功能测试环

境系统功能测试是在实验室内部搭建起喷气织机

远程监控系统进行的测试服务器客户端均接入内

部局域网喷气织机通过串口转 WiＧFi模块接入同

一局域网由于内部测试过程中喷气织机控制系

统未实际控制喷气织机机械结构运动因此编写测

试文件按照测试文件手动操作喷气织机控制系统

软件模拟喷气织机正常工作

图８　系统功能测试环境

系统功能测试主要测试喷气织机远程监控系统

的逻辑功能Web服务器的兼容性等内容如图９所示

图９　喷气织机远程监控系统织机列表页面

为喷气织机远程监控系统功能测试过程截图图９显示了配备有喷气织机远程监控系统的织机列

表通过该列表可选择查看某一特定喷气织机的具

体监测信息(图１０)经测试基于 MTConnect的

喷气织机远程监控系统方案可行

图１０　喷气织机运行状态页面

３２　现场车间试验

在本系统中喷气织机采用无线连接的方式与

服务器通信由于无线连接的抗干扰能力相对较弱因此系统功能测试完成后还需进行现场车间试验进一步验证喷气织机远程监控系统在车间复杂环境

下的稳定性和远程控制对车间喷气织机的影响图

１１所示为该系统被配备在新疆某纺织企业现场图服务器布置在云服务器中客户端通过公共网络访

问服务器图１２所示为车间喷气织机控制系统上

图１１　车间试验现场

1048944５８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

位机软件显示的喷气织机运行信息图１３所示为喷

气织机远程监控系统监测到的该喷气织机的运行信

息对比后发现远程监测的信息与喷气织机控制系

统上位机软件显示的一致通过喷气织机远程监控

系统对车间织机进行远程加密解密操作车间织机

运行正常远程加密解密操作不会影响车间喷气织

机的安全性

图１２　喷气织机控制系统上位机软件显示界面

图１３　喷气织机远程监控系统显示页面

４　结　语

本文针对现存织机远程监控系统缺乏统一数据

接口这一问题研究了 MTConnect协议为喷气织机

控制系统设计了 MTConnect接口实现了监测信息

的标准输出对于远程加密解密等控制指令的下

发则通过自定义数据协议完成系统基于BS架构

　

设计完成服务器布置在云服务器上远程用户不

受地理位置限制可实时对车间喷气织机进行远

程监控最后分别对喷气织机远程监控系统进行

了系统功能测试和现场车间试验经测试系统方

案可行

参考文献

[１]董卿霞基于CS模式的织机监测系统设计[D]天津

天津工业大学２００８[２]邓玉文基于CAN总线和 Web技术的智能喷气织机网

络管控系统的研发[D]青岛青岛大学２０１４[３]罗东升织机实时织造信息管理系统的研发与应用[D]

杭州浙江工业大学２０１４[４]刘兰生经纬 E 系统提升企业竞争力[J]纺织机械

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纺织技术２０１６４４(１０)８０－８４[７]洪海沧综观２０１４年中国纺机展暨ITMA亚洲纺机展

谈新型织机的技术进步[C]全国织造新产品开发学术

研讨会暨２０１４织造年会论文集２０１４[８]EDRINGTON B ZHAO B HANSEL Aet al

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[９]刘日良张承瑞姜宇等基于 MTConnect的数控机床

网络化监控技术[J]计算机集成制造系统２０１３１９(５)１０７８－１０８４

[１０]卢林于东胡毅等开放式数控系统网络接口技术研

究[J]小型微型计算机系统２０１５(３)６２１－６２６[１１]李杰诚基于 MTConnect的机器人制造单元系统研究

与实现[D]广州广东工业大学２０１６[１２]李婷妤卢华灯基于NET多层架构的信息系统开发

实践[J]信息系统工程２０１５(７)７８－７８[１３]KUMARRMKBSecuringbigdataovernetworkusing

MD５algorithm technique[J]InternationalJournalofComputerApplications２０１５１２３(１５)１４－１７

1048944６８1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１９

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇１２３方欣蓓３虞美雅３吴文丹３陈建勇１胡英杰２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２浙江华孚色纺有限公司浙江绍兴

３１２３００３绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴　３１２０００)

　　摘　要为深入研究与推广低扭矩环锭纺技术首先从纱线加工过程出发基于罗拉单龙带双皮带假捻

方式的低扭矩环锭纺加工设备分析了各自的假捻原理与设备优缺点然后就市场上三大设备商提供的较为

成熟的低扭矩纺纱设备的投资成本与效益进行了比较分析最后对低扭矩环锭纺技术的发展方向进行了展

望研究表明不同类型的低扭矩纱加工设备优缺点主要由纱线加工过程不同假捻方式决定影响设备投资

维护保养成本假捻效率成纱过程与品质稳定性及便捷操作性

关键词低扭矩技术加工设备投资效益发展分析

中图分类号TS１１１８　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８７－０４

收稿日期２０１７－１１－２８

作者简介邹专勇(１９８３－)男重庆人博士主要从事新型纺纱技术理论与产品开发方面的研究

通信作者陈建勇EＧmailcjyzstueducn

AnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcessEquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarn

ZOUZhuanyong１２３FANGXinbei３YUMeiya３

WU Wendan３CHENGJianyong１HUYingjie２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２ProductionR amp DCenterZhejiangHuafuMelangeYarnSpinningCoLtdShaoxing３１２３００China３CollegeofTextilesampFashionShaoxingUniversityShaoxing３１２０００China)

AbstractLowtorsionringspinningtechnologyisanewtechnologywhichmakestheyarnbealowertorsionmomentbycontrollingyarnformationInthispaperforthesakeofdeepstudyandextensiveapplicationofthistechnologytheprocessingadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentsoflowtorsionringspinningwhicharebasedonthemethodsoffalsetwistbyrollerssingletangentialbeltanddoubletangentialbeltswereanalyzedfromtheviewofyarnformationAndthenenterprisesinvestmentcostsandbenefitsofrelativelyprovenprocessingequipmentofringspinningusedforalowertorsionmomentyarnprovidedbythreeequipmentmanufacturersuppliersonthemarketwerecomparedandanalyzedFinallyanoutlookofthedevelopmentdirectionofringspinningtechnologyusedforalowertorsionmomentyarnwasdone

whichwillhelppeopleconcernedaboutthisyarnprocesstechnologyinordertoenrichexistingyarncategoriesTheresearchshowsthatadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentoflowtorsionringspinningaredecidedbythefalsetwistingmethodsintheyarnprocessingwhichaffectsthecostsofinvestmentandmaintainingfalsetwistingefficiencystabilityofyarnformationandyarnqualityandconvenientoperabilityKeywordstechnologywithalowertorsionmomentprocessequipmentinvestmentcostsandbenefitsdevelopmentanalysis

1048944７８1048944

　　低扭矩环锭纺纱是指在普通环锭细纱机上加装

假捻装置使加捻中的纱条获得一定假捻并成纱的

一种纺纱技术其核心技术是假捻装置即利用假捻

装置改变纱线内部纤维的排列使纱线在较低的捻

度和扭矩条件下获得较好的强力和柔软性[１Ｇ３]低

扭矩纺纱技术的应用可显著改善纱线的残余扭矩提高织物手感柔软度与织物表面平整光洁度给予

消费者更加舒适的穿着体验同时该技术可有效降

低生产过程中的能耗并通过纱线捻系数的降低获

得产 量 的 提 高能 够 满 足 工 业 大 规 模 生 产 的 需

求[４Ｇ５]因而该纺纱技术的研发与推广具有较高的

产业应用价值市场前景可观香港理工大学最早将低扭矩纱技术成果推向市

场为实现该技术在国内市场的拓展成立了渡茂纺

织技术有限公司但因专利技术壁垒问题该技术未

能在棉纺企业大面积推广[４６]如今低扭矩环锭纺

纱技术经过了十几年的研究和发展山星纺机实业

有限公司德昌精密纺织机械有限公司等也相继推

出了低扭矩纺纱技术因此本文将对目前各不同低

扭矩环锭纺纱设备的开发现状进行分析比较分析

相应设备的投资成本并就低扭矩技术推广与应用

提出努力方向这有助于提升低扭矩环锭纺在纱线

加工领域的市场份额

１　低扭矩环锭纺加工设备应用现状

１１　基于罗拉式假捻的低扭矩纱加工

基于罗拉式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指利

用罗拉的回转导致纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而使纱条获得相应假捻最终降低纱线扭矩的一

种纺纱技术其设备装置见图１该设备通过轮盘

转动带动罗拉回转而使纱线与罗拉表面产生摩擦纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而获得假捻[７]罗拉假捻装置位于前罗拉与原导纱钩之间位置可安装在目前各类细纱机上单锭独立驱动结构简

单占用空间小制造成本低并将叶子板上下翻转

功能应用到加捻装置的开关上在接头落纱等方面

操作较快捷同时采用 V 型槽导向瓷代替导纱钩利用 V型槽的两侧挡板来防止纱线产生圆周跳动从而保持绕纱张力稳定假捻装置的回转缩小了加

捻三角区面积减少了纱线毛羽数量也增强了纺纱

过程纱线张力稳定性减少细纱断头数量相应纱线

扭应力在一定程度上得到降低但降低效果并不够

显著且存在扭应力下降纱线强力相应幅度下降的

问题这限制了其在色纺纱加工领域的应用因此配制紧密器解决上述弊端是未来重要的发展方向此外该设备的假捻装置采用单锭驱动涉及相应的

零配件较多增加了后续设备维护强度且对各锭间

纱线加工过程稳定性造成影响不利于成纱质量

稳定

图１　基于罗拉式假捻的低扭矩装置

１２　基于单龙带式假捻的低扭矩纱加工

基于单龙带式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指

利用单龙带传动使纱条回转并获得假捻最终使纱

线扭矩降低的一种纱线加工技术其设备装置如图

２所示该设备在前罗拉与导纱钩之间引入单龙带

假捻器控制龙带朝某一方向运动给须条一个强假

捻增加须条的抱合力使机器高速运转成为可能同时使前罗拉到导丝钩之间的纱线断头率大大减

小最后须条经导纱钩在钢丝圈的带动下加捻卷绕

形成管纱假捻器龙带拥有大抗拉强度极小伸长高耐磨低静电良好曲挠性大传动功率等特点要适应线速度为２５ms的环锭细纱机必须要求龙

带接头光洁且具有高的接头强度[８]若接头不良会对机件和龙带造成损坏基于单龙带式假捻的低

扭矩技术常与紧密纺技术(如紧密赛络纺)相结合以确保纱线品质稳定在正常织造用强力下采用

精梳棉纺纱与常规针织纱捻系数相比该设备可使

纱线捻系数下降２２~３５捻线数下降幅度随纱

线线密度增加而增加对５８３tex纱线最低捻系

数可降至１８０纱线加工过程低捻高速生产将使

纱线产量增加且有利于吨纱单位产量的功耗降低但随纱线线密度减小纱线的断头率也快速增加(如

１４６tex纱线断头率是普通环锭纺的１２~１５倍

１１７tex纱线断头率是普通环锭纺的１４~２０倍)对纱线加工效率提升产生负面影响

1048944８８1048944

　纺织设备 第２６卷

图２　基于单龙带式假捻的低扭矩装置

１３　基于双皮带假捻的低扭矩纱加工

基于双皮带假捻的低扭矩纺纱加工技术是指在

传统环锭细纱机前罗拉和导纱器之间安装一个采用

上下两条皮带的假捻装置对纱线进行假捻其加工

过程如图３所示该技术最早由香港理工大学陶晓

明教授提出纱线从前罗拉出来穿过导纱器经过

上皮带的外表面以及下皮带的内表面分别与其相

互作用产生摩擦力上下两条皮带以相同的速率反

向运行形成两个假捻点由此对纱线产生扭矩使其获得假捻皮带与纱线输送之间的速率比纱线

与皮带间的接触角(即纱线与上皮带和下皮带表面

之间的摩擦力)是影响假捻效率的主要因素通过这

两因素的控制可调节不同的纱线残余扭矩以获得

不同性能的低扭矩纱

图３　基于双龙带假捻的低扭矩纱加工过程示意

该装置采用两个假捻点假捻效率明显高于仅

有一个假捻点的单龙带假捻装置生产效率高能够

提高纺纱三角区纤维束的强度降低普通原料的纺

纱断头率保证较低捻系数下正常纺纱能够满足纺

织工业中大规模生产的商业需求目前渡茂纺织

技术有限公司着手推广该技术该技术可实现比环

锭纱正常捻度低２５~４０捻度的５８~８３３tex单纱规模生产相应实现２５~４０的产量提高生产的纱线拥有羊绒般手感且具有低捻高强毛羽少织物蓬松歪斜少等优点但因采用上下两皮

带为纱线接头和落纱带来不便且装置功耗较大实行技术封锁如５万纱锭规模以内的１０年授权总

费用高达２００万元人民币的投资成本较高使其推

广应用受到阻碍

２　低扭矩环锭纺加工设备投资成本分析

低扭矩设备的投资成本主要包括设备折旧成

本设备保养专利及维护成本生产功耗成本等假定设备年运行时间３５０d每天实际运行２２h且国产设备的折旧年限按 １０ 年折旧年折旧率为

１０残值设备按１０计算以每年每万锭为基准就山星纺机实业有限公司(简称山星纺机)[７]德昌

精密纺织机械有限公司(简称德昌纺机)渡茂纺织

技术有限公司(简称渡茂纺织)[９]的低扭矩纺纱设备

运行维护费用及投资成本作分析比较见表 １所示

表１　低扭矩纺纱装置投资成本对比分析

费用项目 山星纺机 德昌纺机 渡茂纺织

投资总额(万元万锭) ２００ ２１０ ３００折旧成本(万元万锭) １８ １８９ ２７万锭功率(kW万锭) ３０ １５５ ３８１装置功耗(万元万锭) １８４８ ９５５０３ ２３４６９６

设备保养费(万元万锭) ２ ６８３３３ １３７１４２专利及维护费(万元万锭) ０ ０ ２０

投资成本(万元万锭) ３８４８ ３５２８３６ ８４１８３８棉纱(１８２tex)年产量t １５８０ １５８０ １５８０

低扭矩装置引入的

估计产量提升率１０ １０ ２０

低扭矩装置引入的

产量提升量t１５８ １５８ ３１６

吨纱增值元 ２５００ ２５００ ２５００产量提升总收益万元 ３９５ ３９５ ７９０仅考虑产量提升带来的

净利润万元１０２ ４２１６４ －５１８３８

山星纺机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在紧密器胶圈轴承传送带等相关部件上德昌纺

机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现在龙带更

1048944９８1048944

　第５期 邹专勇 等低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析 纺织设备

换渡茂纺织低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在皮带更换由表１可知渡茂纺织的低扭矩纺纱

设备投资成本是国内三家投资生产低扭矩纱中最高

的是山星纺机投资成本的２１９倍德昌纺机投资

成本的２６４倍专利及维护费独有此外其投资总

额装置功耗设备保养费都远高于其余两家因

此尽管低扭矩设备能带来一定产量增值但不菲的

低扭矩纺纱装置投资成本包括专利使用费仍是阻碍

低扭矩纺纱技术在国内推广的一大因素

３　低扭矩环锭纺纱加工技术的发展思考

　　低扭矩纺纱技术也称作假捻纺纱技术与普通

纺纱技术相比具有低捻度低扭矩低能耗高产能高柔软性等优点因而逐渐被棉纺企业重视但其在

国内的产业化推广仍然受到设备技术生产质量及

市场需求等方面限制就目前来讲棉纺企业就低

扭矩纺纱设备的前期投入资金相对较大且生产过

程还需要持续对假捻元器件等增加机构进行维护保

养这将增加吨纱生产成本而其投资效益主要来

源于生产中产量增产能耗节省以及所得产品对外

销售的附加值增量目前因低扭矩纱生产过程质量

控制不够稳定消费者对低扭矩纱终端产品认可度

不高导致产品附加值增幅不明显假捻元器件损坏

维护的持续投入等因素使得投资回报不可控最终

导致企业投资热情下降如何进一步通过假捻原理的探索改进与完善

现有假捻装置合理配置假捻工艺参数降低设备损

耗提升低扭矩纱的加工过程稳定性拓展假捻技术

在本色与色纺纱领域的应用实现纱线的低捻高速

生产降低设备投入与运行成本降低纱线加工过程

能耗并提升纱线产能同时强化低扭矩纱线品种开

发与后道特色产品应用研究充分发挥低扭矩纱线

的性能特点实现低扭矩纱线的附加值提升最终达

到降低低扭矩纺纱技术的投资成本提高加工过程

与产品效益实现低扭矩纺纱技术繁荣发展

４　结　语

目前国内引进或自主研发低扭矩纺纱加工技术

的厂家相对较少其加工设备的规模化产业应用还

处于起步阶段技术推广主要受到设备投资成本专利技术壁垒生产质量以及市场需求等限制未来

降低低扭矩纺纱的投资成本提高产品质量与加工

效益将会是低扭矩纺纱技术的重要发展方向随着

人们消费观念的转变及对服装柔软舒适性的追求不可否认低扭矩纺纱的发展具有较大潜力空间同时随着技术的逐步成熟发展低扭矩纺纱的投资

成本也会相应的下降柔软织物的生产会获得进一

步的扩大和发展从而实现在国内的产业化快速

推广

参考文献

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学２０１１[４]赵培黄建民倪远假捻纺纱技术推广应用现状的疑虑

探讨[J]纺织器材２０１２３９(５)４４９mdash４５２[５]黄建明赵培倪远环锭假捻纺纱技术应用效应与发展

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２０１５－６－２６－８９８７５html２０１５－０６－２６[８]李学成龙带粘接技术和张力调整的探讨[J]纺织器

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２０１３－４－１－７２１７６html２０１３－０４－０１

1048944０９1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０２０

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超１２赵连英１３潘　梁１２章友鹤１

(１浙江省新型纺织品研发重点实验室杭州　３１０００９２浙江纺织服装科技有限公司杭州　３１０００９

３浙江理工大学材料与纺织学院丝绸学院杭州　３１００１８)

　　摘　要分析了传统纺纱装备存在着工序多设备运行效率低用工多等弊端及进行改造升级的必要性

从第十八届上海国际纺织工业展览会展示的纺纱设备向自动化连续化智能化发展的特点为传统纺纱装备

进行改造升级指明了方向提高装备运行效率缩短纺纱工序采用机器换人减少劳动用工是传统纺纱业改

造升级的重点随着智能化与信息网络化技术的广泛应用彻底改变了纺纱业的原有生产和管理模式跨入

智能化与互联网新时代使纺纱业从劳动密集型向技术密集型迈进

关键词环锭纺技术升级智能化网络化

中图分类号TS１０４　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００９１－０６

NewWaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieveIntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８th

SessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustryZHAOShuchao１２ZHAOLianying１３PANLiang１２ZHANGYouhe１

(１ZhejiangKeyLaboratoryofNewTextileResearchandDevelopmentHangzhou３１０００９China

２ZhejiangTextileandGarmentTechnologyCoLtdHangzhou３１０００９China３CollegeofMaterialsandTextilesandCollegeofSilkinZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１０００９China)

AbstractThedefectsoftraditionalspinningequipmentsuchas multipleprocesseslowequipmentoperationefficiencyandmanylaborersandthenecessityofreformandupgradingwereanalyzedinthispaperThespinningequipmentexhibitedinthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustrydevelopstoautomationserializationandintelligentization which indicates the direction for transforming and upgradingtraditionalspinningequipmentThekeypointoftraditionalspinningtransformationandupgradingistoimproveequipmentoperationefficiencyshortenspinningprocessesadoptrobotsand reducelaborers With the extensive application ofintelligentization andinformationnetworktechnologytheoriginalproductionandmanagementmodeoftextileindustryischangedthoroughlyThereforethetextileindustrystepsintotheneweraofintelligentizationandinternetandadvancestotechnologyintensivetypefromlaborintensivetypeKeywordsringspinningtechnologyupgradingintelligentizationnetworking

收稿日期２０１７－１２－２６

作者简介赵树超(１９８６－)男黑龙江克山人工程师硕士

主要从事纺纱工艺与数字化纺纱设备方面的研究

　　纺纱是纺织产业链的首道工序选配好纺纱工 艺技术装备对提高纺纱的生产效率与产品质量节约劳动用工与降低加工成本等关系十分密切近年

来国内重点纺纱企业尤其是大中型企业通过设备

更新与改造采用了先进的技术装备使生产的自动

化[１]智能化及网络监控技术有了显著提升在提高

1048944１９1048944

产品质量减少劳动用工等方面已取得一定效果[２]但多数中小型的纺纱企业目前仍以传统纺纱技术装

备作为生产主体约占纺纱产能的８０左右从纺

纱技术进步与发展分析传统纺纱工艺设备与当前

形势发展要求存在三大弊端a)纺纱连续化程度较

低[３]经过的工序较多b)单机生产效率较低设备

配台多能耗高如以１万纱锭从前纺到细纱络筒

工序至少需经过６~７道工序要配备８０多台主机

设备c)设备自动化程度较低手工操作仍占较大

比重由于纺纱工序设备配台多自动化程度较低故用工较多目前以传统纺纱工艺装备企业生产

１９４tex纱为例每万锭用工仍需１００人左右(三班

制生产)如生产色纺纱及半精纺纱企业由于设备

效率更低经过的纺纱道数更多故其用工更多故

传统纺纱企业的劳动密集型态势仍未显著改变当

前随着纺纱加工成本的逐年提高用工多招工难的

矛盾又十分突出要改变传统纺纱工艺装备落后的

面貌必须要加快装备的更新改造步伐采用自动

化连续化智能化纺纱装备实现技术提升笔者参观了第十八届上海国际纺织工业展览

会来自国内外多家纺机制造商集中展示了智能制

造的成果有智能化设备应用及智能化纺织工厂的

建立破解了劳动成本大幅上升与招工难的困局也缩小了中国与东南亚国家纺纱人力成本的差距

从展会展出智能化纺纱装备分析[４]其最大亮

点是机器换人节约劳动用工与节能降耗主要优

势有三点采用智能化技术实现纺纱连续化使纺纱

工序缩短如清梳联粗细联细络联的采用可使

纺纱工序从６~７道缩短到３~４道采用自动化技

术如梳棉并条机的自动换筒粗纱机与细纱机的

自动落纱既减少了繁重的手工操作又显著节省了

劳动用工缓解了纺纱企业用工多招工难的困境广泛采用智能化网络化数控技术如原料中的异

纤检控半制品质量在线检控成纱中的疵点在自动

络筒机上自动监控与切除技术等应用从而使成纱

质量处于稳定与质优状态满足国内外用户对纱线

高品质的需求总之用自动化数字化[５]智能化的工艺技术

装备来改造传统纺纱设备是使劳动密集型向技术

密集型转变的重要举措也是传统纺纱企业跨入智

能化网络化的重要标志现将第十八届上海国际

纺织工业展会上展示的各工序采用智能化纺纱工艺

装备简析如下

１　智能化技术装备在纺纱各工序应用情况

１１　清梳联工序

清梳联工序即采用智能化联接成ldquo清梳联合

机rdquo清棉和梳棉是纺纱的前道准备工序其作用是

将纤维从块状或束状通过开清棉的开松与梳棉机的

梳理成单纤维状态并清除原料中的大部分杂质疵

点与棉结后制成梳棉条(又称生条)目前在国内大

中型纺纱企业通过技术改造与升级已普遍采用了

这项技术但这次展会上展出的清梳工序实现智能

化联接是针对目前中小纺纱企业仍在使用的传统

开清棉机和梳棉机而推出的ldquo简易化清梳联rdquo系统将现有的开清棉大部分设备与梳棉机连接在一起组

成ldquo清梳联合机rdquo展会上展出的联接形式有两种一种是用于棉纺生产另一种是用于半精纺生产用于棉纺生产的保留大部分开清棉设备在梳棉机

上加装智能控制的喂棉箱用于半精纺生产的是在

梳棉机上加装自动控制的喂毛斗使通过开毛机与

和毛机开松的原料直接装入喂毛斗上经过梳棉机

制成梳棉条这两个智能化联接方法都取消了成卷

工序及运卷与梳棉机的换卷工种实现连续化生产同时也改变了传统纺纱工序中先开松纤维再在成

卷中压紧纤维在梳棉机上又要开松纤维的重复不

合理工艺对减轻梳棉机的梳理负荷提高梳棉机的

生产效率与梳棉条质量均有积极效果但实现清梳

工序智能化联速必须在棉流输送过程中对风机实

现变频控制确保棉流均衡输送在梳棉机上要加装

自调匀整装置以控制好输出梳棉条的质量差异为后工序提供质量好质量差异小的梳棉条据会展

上青岛东昌纺机制造有限公司江阴百田机械制造

有限公司及北京大图科技公司展出简易式清梳联

单位的负责人介绍将传统清梳工序用智能化技术

联接成简易式清梳联深受国内外中小企业欢迎这是因为改造时可充分利用现有的开清棉与梳棉设

备改造投入费用较少同时可以根据生产批量大小

灵活组合有利于小批量多品种生产此外通过改

造取消了成卷运卷与梳棉机后换卷等工种可节约

劳动用工５０左右清梳工序除了采取智能化联接外为了节约用

工减轻劳动强度还采用了智能化的自动换筒技术尤其是展出的德国特吕茨勒公司生产的梳棉机采用

了全新换筒装置 TＧMOVE通过水平移动的圈条头

进行瞬间换筒且换筒时出条速度保持不变避免了

1048944２９1048944

　纺织设备 第２６卷

出条速度变化导致生条质量的波动在圈条头移动

的同时棉条会在精确的定位点被拉断此外该自

动换筒系统还采用了１２００mm 大直径条筒在更

少占地面积下增加棉条容量达４３可减少棉条

筒的运输次数和下一道并条机的接头次数有利于

挡车工扩大看台数

１２　并条工序

并条在纺纱中处于承上启下的重要地位通过

并条机的并合与牵伸使生条中的弯曲纤维消失条子的分离度伸直度平行度提高同时通过并条机

的多次合并可使各种原料混合均匀条子的质量差

异减少由于并条工序后纺纱没有再并合机会(除赛络纺外)故控制好末道并条的条子质量差异将直

接影响成纱的长片段的质量差异(即成纱的百米重

量变异系数)因此并条工序除要提高条子的ldquo三度rdquo(分离伸直平行)外更重要的是要控制好末道

并条输出的条子质量差异传统并条机是靠人工通

过调换牵伸变换齿轮来调整耗工费时且有时间差故国外生产的并条机早就采用自调匀整在线智能控

制技术来自动调整输出条的质量差异目前国内

很多纺纱厂都采用引进国外带自调匀整的末道并条

机作为控制好成纱质量的关键设备但投入费用较

高这次展会上国内陕西宝成精密制造公司展出

了自主研发的带自调匀整功能的数字化在线检控的

新一代并条机同时传动系统采用电子传动模式消除了原机械齿轮传动的许多弊病传动精度提高在高速７００mmin条子输出时运转稳定噪音小此外湖北天门纺机公司展出的三款并条机都配置

了自 调 匀 整 与 在 线 检 控 系 统其 中 最 新 研 发 的

TM３８０Y型并条机上配置了国际最先进的 UQA短

片段自调匀整系统可实现双眼单用一台机器上可

同时生产两个不同品种该机采用三上三下加压棒

曲线牵伸装置与自动生头机构和罗拉轴承储油装

置既方便挡车工操作又能有效延长加油周期机

上的上下圈条采用伺服电机独立传动可使圈条张

力无级调整并设置多个备筒的自动换筒装置与直

径为６００times１２００mm条筒及电子断条系统能延长

换筒时间为扩大看台数量减轻操作工劳动强度创

造了有利条件从展会上展出的国产并条机技术发展分析已

广泛应用了多项数字化自动化智能化新技术与

国外并条机的技术性能接近可广泛应用于对传统

并条机更新与改造替代进口节省改造费用

１３　粗纱工序

粗纱是纺纱最后准备的一道工序其任务是将

并条工序生产的条子(又称熟条)通过再牵伸拉细成

粗纱并经适当加捻后卷绕在粗纱管上供细纱机纺

纱经粗纱工序加工的半制品直接影响成纱的质量

与生产效率传统纺纱的 A 系列与 FA 系列粗纱

机都采用人工落纱传动方式是用机械(铁砲)传动

来实现加捻与卷绕机构较复杂故障率较高且维

护成本也较高这次展会上国内青岛环球集团纺织

机械有限公司河北太行机械工业有限公司江苏中

晖纺织机械有限公司及太平洋机电(集团)有限公司

展出的多台粗纱机普遍采用了自动化智能化及连

续化等新技术使粗纱工序的装备显著改观主要

反映在三方面

a)取消了落后的机械传动模式采用多电机直

接驱动粗纱机的锭子龙筋升降及卷绕成型控制实现了光电一体化技术提高了传动效率与各关键部

件的同步性实现粗纱恒张力卷绕消除了传统粗纱

机开关车的细节疵点产生使粗纱机质量显著提高同时由于传动方式的改变使粗纱机的生产效率比

传统FA系列粗纱机提高３０左右从原１０００rmin提高到１２００~１３００rmin相应万锭粗纱机的配台

可以从原４台减少至２５~３台既节省了能耗又可

减少用工

b)将原人工落纱改为自动落纱技术取得了既减

轻人工劳动强度节约用工又提高设备生产效率的效

果如青岛环球纺机展出的EMT１８００型自动落纱粗

纱机最快可在两分钟以内完成落纱与抽管工作同时随着自动落纱技术的采用还可加大粗纱卷装容量

与增加粗纱锭数卷绕尺寸为１７５times５００mm比原卷

装增加了２５可减少接头及换批时间每台粗纱机

最多可配２０４锭比常规１２０锭台增加了近８０减少了设备投资提高了纺纱效率

c)在粗纱机自动落纱基础上实现粗纱与细纱智

能化自动联接系统这次展会上青岛环球纺机集团

与天津宏大纺机公司都展示了粗细联接特点和运行

情况如天津宏大公司展示的自动落纱粗纱机及粗

细联输送系统由三个部分组成有以下几个特点分组传动克服传动系统轴传动扭振实现高速多锭数

(１９２锭)每节由一台电机直接驱动锭与锭节与

节之间通过齿形带串联起来保证每节纺纱的一致

性并提高了机器的稳定性降低了能耗空满管交换

无空载每分钟可交换４个纱管射频识别即 RFID技术首次实现在粗细联输送系统上应用应用忠旺

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　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

铝型材轨道降低了轨道内滑轮的磨损使轨道水平

不变形直线不变形开口不变形TWFT５６２A 轨

道系统采用德国进口系统运行稳定具有国内首家

粗纱立体加湿库可控制不同地区的气候条件以及

用户对粗纱张力毛羽等不同要求并在粗细联纱库

中采用独有的加湿功能总之粗纱和细纱二工序

实现智能化联接输送与信息化管理不但取消了粗

纱搬运工种且取消了粗纱与纱管储备空间节约了

厂房面积实现了智能化的运送系统

１４　细纱工序

是纺纱的主要工序也是目前用工最多的工序

之一选配好细纱工序的主机及相应的配套设备对提高纺纱技术水平与节约劳动用工都有积极的作

用故国内外纺机织造企业都十分重视细纱工序技

术装备的研究与创新从这次展会上展示的细纱技

术装备分析有３个显著特点围绕节约劳动用工与

减轻工人劳动强度采用了多种智能化与连续化装

备围绕提高纱线质量档次推出了多种智能化的在

线控制技术围绕开发新型纱线增加纱线花色品种

推出了智能化多用途的新型细纱机实现了一机多

用现分析如下展会上展出的针对节约劳动用工减轻劳动强

度的智能化设备有４类

a)智能落纱小机一是针对传统细纱机的人工

落纱改为小机自动落纱实现机器换人展出智能

落纱机企业较多安徽铜陵松宝智能装备股份有限

公司展示的SD９型智能落纱机器人最受参观者的

关注也是目前国内纺纱企业使用量最多的一种智

能化落纱机据介绍这次展示的是经过多次改进后

的第４代智能落纱小机其特点是落纱机能自动运

行拔管落纱与插管动作解决了原靠人工操作的难

题二是采用了更耐久的抓管器改变了原来气囊

式抓管器使用寿命提高４~８倍三是采用了创新

的防拔锭杆与锭杆设计确保落纱过程中不会拔出

锭杆此外采用松宝智能落纱机落纱停台时间也

比原人工落纱缩短每台落纱工可从原６人减少到

４人节约劳动用工１３改造费用投入可在３年左

右收回

b)智能化自动理管机采用智能落纱机必须

与自动理管机配套因落纱机的插管必须要将空管

整理有序排列才能减少漏插现象展会上江阴市凯

业纺织机械制造有限公司展出的 LGJＧ２００全自动

络筒理管机应用了智能相机检测系统高效简洁不会发生死机感染丢失程序等电脑问题该机可以

与各种型号络筒机连接使用对多种颜色细纱管的

分离收集分拣分辨率可在９９以上检测精度较

高此外该自动理管机可以处理１８０１９０２０５

２３０mm等不同规格细纱管并可适用于不同纱支

的要求自动理管机的采用可以减少用工与减轻劳

动强度也是机器换人的一种方式

c)智能化集体落纱细纱机这次展会上国外德

国青泽公司印度朗维公司国内经纬纺机上海二

纺机江苏同和纺机等都展示了集体自动落纱的细

纱机(１０００锭以上)由于采用带集体自动落纱机

比原人工落纱可减少落纱工１２~２３并可提高落

纱留头率与减少落纱停台时间故正在国内逐步扩

大使用但目前仍有８０常规细纱机未采用自动

集体落纱技术尤其是纺中粗号的纺纱企业由于落

纱次数频率高落纱工劳动强度高用工又多故将人

工落纱改为自动集体落纱是生产企业的要求针对

企业的需求这次展会上盐城市海马纺织机械有限

公司浙江凯灵纺机山西经纬纺机等细纱机制造公

司也展出了在常规细纱机上改智能化自动集体落纱

机技术它与采用智能落纱小机是两种不同改造模

式常规细纱机改集体自动落纱采用的机电气仪

设备与集体自动落纱长机基本相同各项动作具有

高度的自动化与智能化故其改造费用要高于采用

智能落纱小机但节约劳动用工可达５０以上且其落纱的可靠性和稳定性要优于采用智能小机落

纱由于其落纱次数不受限制故其适用于生产纱

支号数较粗落纱次数较多的企业改造采用

d)细络联机这是节约用工最多的一项新技

术它是将细纱机与络筒机通过多项智能化与自动

化技术联接在一起将细纱机落下的管纱通过智能

化的纱管输送系统直接运送到托盘式自动络筒机上

卷绕成筒纱省去了管纱运输及细纱管搬到络筒机

等工作节约劳动用工优势明显细纱工序采用细

络联在国外推广应用已有十多年时间主要是国外

工人工资昂贵要少用工人细络联机在国内尚处

于试验起步阶段经纬纺机在其无锡试验基地建立

了一个１万锭试验生产线但要扩大应用细络联技

术必须具备两个基本条件一是生产品种要相对稳

定二是要用托盘式自动络筒机配套由于国内多数

纺纱企业尚不具备上述条件制约了推广应用围绕提高纱线质量与档次在展会上展出的有

三项智能化控制技术

a)单锭检测与控制技术国内外制造企业均有

展出它是在纺纱加捻卷绕部分安装了一个传感器

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　纺织设备 第２６卷

来跟踪每锭运行情况发现断头或运行异常能及时

在互联网的视频上反映出来使挡车工能及时接好

断头检修工及时修复运转异常锭子同时可及时对

断头原因进行统计分析做好修复消除疵点确保纱

线质量稳定

b)变频调整技术变频调整也是一项智能化

纺纱技术目前国内外生产与使用的新一代细纱机

都采用了变频调整技术根据纺纱卷绕直径从小到

大的变化分１０档速变频调速使纺纱张力变化得

到有效控制基本实现恒张力纺纱使纺纱断头降低

到最少断头少人工接头次数少产生纱疵的几率

也减少既利于纱线质量提高也可适当扩大工人的

看台能力

c)集聚纺纱技术集聚纺纱也是一项智能化纺

纱技术[６]在展出的国内外细纱机均已普遍采用它是在纺纱牵伸区加装一套负压系统使牵伸中的

运动纤维集聚在一起在前罗拉中输出由于缩小了

加捻三角区使经加捻卷绕的纱线更紧密能显著减

少毛羽并提高纱线强力目前集聚纺纱技术不但在

纯棉纱生产中应用在混纺纱及化纤纺纱中也在扩

大应用多年来生产实践证明这是一项提升纱线

质量与档次的纺纱技术围绕开发环锭纺新型纱线用智能化技术改造

传统细纱机实现功能多样化环锭细纱机较长时

间来以生产纯棉纱化纤及混纺平纱为主功能较单

一当前随着人们对穿着要求的不断提高对服饰

要求有时尚化个性化多样化的特点而用常规环

锭细纱机纺纱难以达到上述要求故必须对现有环

锭细纱机进行改造与升级使之能适应多样化新型

纱线开发与生产从这次展会显示近几年来国内

外纺机制造业都围绕这个需求运用多种智能化数

控技术在环锭细纱机上加装多功能花色纱装置来生产竹节纱段彩纱竹节＋段彩纱等新型花色纱经纬纺机的分公司与国内多家高校合作在展会上

展出了一台JWF１５１１型三元色细纱样机无锡恒久

科技公司也展出了一台多功能环纺细纱样机受到

参观者高度关注JWF１５１１型三元色细纱机采用

了３根不同颜色粗纱喂入通过智能数控牵伸改

变三基色成分配比实现了纱线色泽及支数变化可纺出多种形态和色泽的纱线使环锭细纱机具备了

纺纱与智能化配色的双重功能而恒久科技公司研

发的多功能花色细纱机也采用数码控制技术在一

台设备上只要变更一个控制系统就可生产多种如段

彩纱波浪纱竹节纱等各种新型纱线实现了一机

多功能此外山东裕华纺机公司与意大利 Pinter公司合作开发的多种花色装置也在展会上以实物

或演示方式作了介绍有马泰克花色纱装置双包芯

与单包芯纱装置及３D 包芯纱装置等将这些装置

安装在环锭细纱机上也可生产出形态各异色彩多

样的纱线

１５　成品工序

成品工序是纺纱工序的最后加工工序有络筒

机与倍捻机两种设备络筒机与细纱机一样原是

纺纱中用工最多的一种设备也是用智能化的数控

技术实现机器换人的重点工序从这次展会上国内

外展出的络筒机分析已全面采用全自动化的第三

代托盘式自动络筒机展示设备有卓郎赐来福公司

生产的奥拓康诺 ACＧ６型意大利沙维奥公司生产

的EcoPlus型日本村田公司生产的 QPROPLUS优宝络型及青岛宏大纺机公司的SMORＧ１型这

几种新一代托盘式自动络筒机与目前多数企业使用

的纱库型自动络筒机相比智能化与自动化程度更

高从纱管自动运送自动退解纱尾自动络筒自动

运送筒纱等都采用智能化机器人操作来完成而

目前使用的纱库型自动络筒机尚需人工插纱管络筒满筒时仍需人工换筒等辅助操作由于第三代托

盘式自动络筒机全部实现自动化操作不但进一步

减轻了工人劳动强度且使用工进一步节省从原纱

库型络筒机每人挡１台增加到挡３~４台按目前

每万锭配备３台络筒机为例则只需一个工人使络

筒工序从用工最多成为用工最少的工种此外在自动络筒机还采用电子清纱器智能化技术它用在

线监控技术将纱线中的各类疵点设置多个通道在纱线通过时将疵点切除从而使经过络筒加工并卷

绕成筒纱上的疵点降到最少或无纱疵为后加工用

户提供品优质良的纱线倍捻机是加工细号或特细号纱的配套设备它

将２根或３根单纱通过并合倍捻成股线对提高成

纱强力与改善条干均匀度有积极作用尤其是生产

半精纺纱线及９８tex(６０s以上)特细号纱线都需

要通过倍捻机加工这次展会上除福克曼公司展出

一台短纤倍捻机外国内也有多家制造企业展示采

用智能化技术研发生产的倍捻机如浙江东星纺机

公司展出的两款倍捻机 DX２６８９型短纤倍捻机与

DX３２１FＧ５００型长丝倍捻机都吸收采用了国外倍

捻机的优点整个纱线成型机构都由伺服电机驱动与

在线控制代替了传统倍捻机上的往复导丝机构机构简单操作方便噪音低成形工艺可无极变换能

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　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

适应 多 品 种 生 产倍 捻 锭 速 度 可 在 ８０００~１００００rmin范 围 内 无 极 调 速 在 现 场 演 示

１００００rmin高速运行时纱线成型和运转稳定性良

好各项性能指标已接近国际先进水平可取代进口

倍捻机

１６　辅助设备

这次展会中除纺纱主要工序设备上都广泛采用

了智能化在线监控技术外在部分辅助设备中也采

用了智能化控制技术[７]青岛环球集团展示的筒纱

智能物流系统是一项成功的范例该系统整个流程

从络筒机上自动取纱输送品种识别机器人卸纱

堆垛称重筛选到自动包装套袋编织布无人自动

成包自动打包整包自动称重自动贴标自动码

垛自动入库到自动出库止全部实现了机器人自动

化操作据介绍用该智能化自动运送包装系统可节

约原工种劳动用工的８０此外江苏凯宫纺机也展示了一套精梳工序采

用智能化技术该技术是将条并卷机与精梳机有机

联接 TSFA０１６０智能棉卷搬运系统将条并卷机

落下的小卷通过满卷存储平台自动输送到精梳机吊

装运输区域备用换卷并将精梳机用完的条卷空管

通过存储平台码齐逐一喂入条并卷机的备管箱内实现了条并卷机与精梳小卷喂入端的连续生产对改善质量及节约运输工人均有积极作用

２　互联网信息化技术在纺纱生产中的应用

　　纺纱生产是一种多工序多机台与三班连续运

转一环扣一环的生产模式一个工序一台设备发生

故障或出现异常都会影响整个生产系统故对每台

设备的运行状态都有严格要求互联网技术的采用

可将每道工序中每台设备的运转情况进行实时监

控并及时作出相应处理和调整目前互联网技术

不仅在细纱机单锭监控技术上应用在其他工序纺

纱设备中也已开始应用如这次展会上展出的陕西

宝成公司生产的并条机上设置了与互联网联接端使管理人员可以从视频或智能手机上掌握每台设备

的运行情况并可对各种工艺参数实时作出调整彻底改变了传统生产管理模式使纺纱生产与管理

进入了一个智能化与信息化的新时代[８]

　　传统纺纱企业采用智能化与信息化技术后能取得节能降耗与减少劳动用工等显著效果据对浙

江省内一些纺纱企业了解采用清梳联合机粗细联

合技术及新一代托盘式络筒机等技术后不但缩短

了纺纱工序同时可使生产一线劳动用工从原来

５００人万锭减少至５０~６０人万锭如果传统细

纱机更新为带自动落纱细纱长机或改造成集体落纱

细纱机不但使工人劳动强度显著降低且每万锭又

可节约劳动用工１０人左右仅从节约劳动用工一

项每万锭可减少工费支出２５０万元左右且可以缓

解当前纺纱企业招工难的压力经济效益是十分明

显的

３　结　语

纺纱业是纺织产业链的首道工序纺纱生产历

史悠久曾为中国纺织业发展与解决人民穿衣问题

做出过重要贡献但随着科学技术的发展尤其是自

动化连续化智能化与信息化等技术的广泛采用传统的纺纱技术与管理模式已与现代化生产与管理不

相适应必须要进行改造与升级要围绕ldquo机器换人减人增效提升产品质量与档次rdquo为目标采用自动

化智能化网络化等手段来彻底改变传统生产与管

理模式使纺纱生产跨入智能化与信息化的新时代

参考文献

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业展展出的纺纱机械与纺纱器材技术创新的评析[J]现代纺织技术２０１６(２)４６－５０

[８]胡广敏智能纺模式助力传统纺织企业提升盈利能力

[J]棉纺织技术２０１７(８)１９－２２

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　纺织设备 第２６卷

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出　版

　浙江理工大学杂志社

编　辑

　laquo现代纺织技术raquo编辑部

发　行

　浙江省报刊发行局

订　阅

　全国各地邮局

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杭州市下沙高教园区(２号大街

９２８号)浙江理工大学行政楼南楼５F

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　ISSN１００９Ｇ２６５XCN３３Ｇ１２４９TS

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　２０１８年９月１０日

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AdvancedTextileTechnology(Bimonthly)Foundedin１９８５　　　２０１８Vol1049008２６　No1049008５(SumNo１３３)

Responsible　ZhejiangSciＧTechUniversitySponsor　ZhejiangSciＧTechUniversity　ZhejiangTextileEngineeringSociety

ChairmanofEditorialCommittee　ChenJianyong

EditorＧinＧchief　ChenJianyong

AssociateEditorＧinＧchief　ZhangHuiwei

Proprieter　ZhengJinhuan

EditorandPublisher　EditorialDeptofATT

DistributionZhejiangBureauforDistribution

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Website　httpattzstueducn

Printedby　YuhangPeoples　PrintingCoLtd

CSSNISSN１００９Ｇ２６５XCN３３Ｇ１２４９TS

Publicationdate　Sep１０２０１８

Contents1048944MaterialsEngineering1048944StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwith

QuantumEnergy1049023 PowderLINQisongZHANGShunhuaWANGKai(１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane CAOChenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

QIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(５)ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilament

JIAChongMENGLinGAOYiqiang(１１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1048944TextileEngineering1048944DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilament

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LIURipingHUCanhuid(３４)StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabric

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Jing(７０)helliphelliphellipRisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabrics

YEQiongSHENLaiSHIJinglongJINjinghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipHUANGXingzhouDONGYuelongZHANGYunBAOGuofang(７５)

1048944TextileEquipment1048944RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnect

WANGQuanHEXupingZHANGChengrui(８０)helliphelliphelliphelliphelliphellipAnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcess

EquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarnZOUZhuanyongFANGXinbeiYUMeiyahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

WU WendanCHENGJianyongHUYingjie(８７)New WaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieve

IntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustry

ZHAOShuchaoZHAOLianyingPANLiangZHANGYouhe(９１)helliphellip

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００１

架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究

林启松张顺花汪　凯

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要通过共混改性添加新型多功能架状硅酸盐材料量子能粉末1049023 (简称 QE粉)到聚对苯二甲酸乙二

醇酯(PET)中采用纺牵一步法制得 QE粉改性PET纤维测试分析了 QE粉的添加对 PET纤维形貌及力

学吸湿和紫外吸收等性能的影响结果表明PETQE纤维表面均匀分布有大量改性粉体QE粉的引入明

显提高了PET的吸湿抗静电性能PETQE纤维回潮率达１２３表现出了更为优异的芯吸高度及液态水

扩散速度纤维比电阻也下降了３２PETQE纤维织物的感应静电电压峰值和半衰时间则下降了１０７V和

０４７s紫外吸收测试表明PETQE纤维对紫外及可见光均有一定的吸收

关键词聚对苯二甲酸乙二醇酯量子能粉末1049023 共混改性吸湿性能紫外吸收性能

中图分类号TS１９５６４４　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００１－０４

StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwithQuantumEnergy1049023 Powder

LINQisongZHANGShunhuaWANGKai(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThenovelmultiＧfunctionalframeworksilicate Quantum Energy1049023 powder (QEpowder)wasaddedtopolyethyleneterephthalate(PET)byblendingmodificationtopreparethePETfibermodifiedbyQEpowderviaspinningＧdraftingoneＧstepmethodTheeffectsofQEpowderon PET fiber morphologyits mechanicalpropertymoistureabsorption

antistaticandultravioletabsorptionpropertieswerestudiedTheresultsindicatethatthenumerousmodifiedparticlesareuniformlydistributedonthesurfaceofPETQEfiberTheadditionofQEpowderelevatessignificantlythemoistureabsorptionandantistaticpropertiesofPETThemoistureregainrateofPETQEfiberreaches１２３ andthePETQEfibershowsbetterwickingheightand waterspreadingspeedanditsspecificresistancealsodecreasesby３２Moreoveritsinductionelectrostaticvoltagepeakvaluesandthehalfdecaytimedecreasesby１０７Vand０４７srespectivelyTheultravioletabsorptionmeasurementimpliesthatPETQEfibershowscertainabsorptionofbothultravioletandvisiblelightKeywordspolyethyleneterephthalateQuantumEnergy1049023 powderblendingmodification

moistureabsorptionpropertyultravioletabsorptionproperty

收稿日期２０１７－１２－１９

作者简介林启松(１９９３－)男浙江温州人硕士研究生主

要从事新纤维材料及功能性纤维材料方面的研究

通信作者张顺花EＧmailzshhzj１６３com

　　强度大加工性能优异且耐化学腐蚀的聚酯

(PET)纤维在中国的民用纤维市场占有重要地位在各类服装面料中均有大量应用近年来随着人民

生活水平的提高人们对PET纤维织物的舒适性提

出了更高的要求凉爽吸湿透气抗紫外等差别化

纤维织物受到市场青睐[１Ｇ４]近期韩国(株)量子能

技 术 研 究 所 利 用 韩 国 产 天 然 长 石 类 黏 土 矿 物

(Osaekhyulto)为原料制备得到了粒径在几十到几

百纳米不等的新型架状硅酸盐复合材料其商品名

1048944１1048944

为量子能粉末1049023 (简称 QE粉)[５]QE粉具有抗氧

化吸湿以及紫外吸收和红外辐射等许多独特的性

能在新型聚合物材料领域表现出了良好的应用前

景[６Ｇ８]本文关注到 QE粉具有较强的吸湿性且对

紫外光存在一定的吸收因此将其作为新型改性剂

引入到PET纤维中用以开发兼具吸湿和抗紫外性

能的新型多功能聚酯纤维采用纺牵一步法制备得

到PETQE纤维研究了 QE粉的添加对 PET 纤

维的表面形貌力学性能以及吸湿抗静电性能的影

响并讨论了PETQE纤维的紫外吸收性能

１　实　验

１１　实验原料

工业丝用 PET 切片(特性黏度０９５dLg上海石化有限公司)纤维级 PET 切片(特性黏度

０６４dLg浙江恒逸聚合物有限公司)量子能粉

(粒径为４０~２００nm韩国(株)量子能技术研究

所)上述原料使用前均在真空度为－００９５MPa干燥温度为１０５的条件下干燥１２h

１２　PETQE改性纤维的制备

将干燥的 QE粉与工业丝用 PET 切片混合均

匀得到 QE粉质量分数为２０的 PETQE混合

料采用TSEＧ３０A型双螺杆挤出机对其进行挤出造粒得到 QE粉改性的 PET 母粒共混物熔融温

度为２８０挤出温度为２６５在高速纺丝机上采用纺牵一步法工艺制备

PETQE纤维熔融纺丝温度为２８８~２８０热辊温度为８５~１６０牵伸比为１６０倍纺丝工艺

流程自制母粒与纤维级PET切片的共混熔融rarr熔

体过滤rarr计量rarr纺丝细流rarr拉伸及吹风冷却rarr初生

纤维上油rarr热牵伸rarr卷绕rarrFDY 丝制得的PET

QE改 性 纤 维 所 含 的 QE 粉 质 量 分 数 理 论 值 为

０６取部分 PETQE 改性纤维在 KU４８２A 型

染色试验编织机上摇制袜筒以用于后续的测试

１３　PETQE改性纤维的测试

１３１　表面形貌

PETQE纤维经乙醇洗涤除去表面灰尘后用

JSMＧ５６１０型扫描电子显微镜(SEM)对纤维的表面

形貌进行观察加速电压为５kV放大倍数为１５００倍并通过X射线能谱仪(EDS)对改性剂 QE粉的

成分组成进行分析采用LeicaDMLP型偏光显微

镜(POM)对纤维截面形貌进行观察放大倍数为

５００倍

１３２　纤度测试

用 YG０８６型缕纱测长仪卷绕１００mPETQE纤维并用电子天平称得绞丝质量然后换算成纤维

线密度试样测试３次并取平均值纤维预加张力

为００５cNdtex

１３３　力学性能测试

采用XLＧ２型纱线强伸度仪测试PETQE纤维

的力学性能试样测试１０次并取平均值夹具间距

２５０mm预加张力为００５cNdtex拉伸速度为

２５０mmmin

１３４　吸湿性能测试

纤维回潮率将PETQE纤维在２０相对湿

度６５的环境下调湿４８h称取一定量纤维记录质

量后将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒重后再

次记录纤维质量根据烘前与烘后质量计算纤维回

潮率

QE粉的吸湿曲线称取一定质量 QE粉并置

于称量瓶内将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒

重后置于２０相对湿度６５的环境中每５min称量样品的质量并记录

纤维的吸湿爬杆曲线PETQE纤维经长尺卷

绕１０次后得３０cm的纤维束给纤维施加适当捻度

以使纤维抱合后得到测试样条将测试纤维悬垂于

蓝色染料中每３min记录染料的爬升高度

１３５　抗静电性能测试

纤维体积比电阻采用 YG３２１型纤维比电阻仪

对PETQE纤维的体积比电阻进行测试试样测试

３次并取平均值织物静电性能采用 YG４０１型织物感应式静电

测试仪对PETQE改性织物的静电性能进行测试测试模式采用定压法放电电压设置为１０kV试样

测试３次并取平均值

１３６　紫外吸收性能测试

采用 UH４１５０型紫外可见近红外分光光度计对

QE粉和 PETQE织物的紫外吸收性能进行测试测试采用漫反射模式测试区间为８００~２００nm

２　结果与讨论

２１　改性剂的X射线能谱分析

新型架状硅酸盐改性剂 QE粉的制备工艺如下将天然长石类矿物原料粉碎至粒径小于３２０目rarr筛

除原料中的重金属等有害物质rarr经筛选后的原料在

1048944２1048944

　材料工程 第２６卷

８５０下煅烧１０hrarr煅烧产物与植物浸出液混合后

在－１０~２００下熟成１０~９０d[５]制得的QE粉微

观下呈片层状层间距约０８９８nm利用 X射线能

谱(EDS)对QE粉的组成元素及含量进行分析结果

如图１所示可以看到 QE粉的成分与其他常见长

石类硅酸盐相似即 Al元素Si元素和 O元素占主

要成分摩尔比nAl∶nSi∶nO＝１∶３∶１０５０可以看

到除 Al３＋ 外QE 粉中还含有 Na＋ Ca２＋ Fe３＋

Ti４＋ K＋ 和 Mg２＋ 等金属阳离子属于纳米硅酸盐

复合材料

图１　改性剂 QE粉的EDS谱图

２２　纤维形态结构

利用自制 QE粉母粒改性PET得到的PETQE纤维的线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex其纤维形态结

构如图２所示图２(a)为PETQE纤维的截面形貌

的POM图像可以看到纤维的截面呈圆形且尺寸均

匀改性剂颗粒均匀分布在纤维中图２(b)为PET

QE纤维表面的SEM 图像可以看出纤维表面均匀

分布有数目众多尺寸不一的明显颗粒证明改性纤

维表面成功负载了改性剂 QE粉粉体自身出现了团

聚导致部分颗粒尺寸较大此外改性剂的添加也使

纤维表面变得粗糙增大了纤维的比表面积这有益

于纤维吸湿及抗紫外性能的提高

２３　纤维性能分析

２３１　吸湿性能

图３ 为 干 燥 的 改 性 剂 QE 粉 在 标 准 条 件 下

(２０相对湿度６５)的吸湿曲线从图３中可以看

到QE粉在５min内就吸湿增重了２０４４h内最

高增重可达３３２左右具有很高的吸湿速率和能

力表明 QE粉具备用于PET纤维吸湿改性的潜力改性后PET纤维的回潮率达１２３

图２　PETQE改性纤维的形态结构

图３　改性剂 QE粉的吸湿曲线

　　图４为经 QE粉改性的 PETQE纤维和常规

PET纤维的吸湿爬杆曲线可以看到 PETQE 纤

维的吸湿能力明显优于常规PET纤维纤维悬垂于

蓝色染料内３min时PETQE纤维蓝色部分高度

为６５cm而常规PET纤维为４５cm经过６min后随着时间的增长两者的芯吸高度始终相差约

１cmQE粉不仅能够改善PET的吸湿性能其在

环境中短时间的强吸湿能力也会在加工过程中造成

PET熔体降解的问题因此尽量避免生产过程中干

燥 QE粉暴露在高湿环境下是维持 PETQE熔体

的纺丝细流稳定性的重要措施之一

1048944３1048944

　第５期 林启松 等架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究 材料工程

图４　PETQE改性纤维和常规PET纤维的吸湿爬杆曲线

２３２　抗静电性能

表２为PETQE纤维的回潮率纤维比电阻和

织物静电性能QE粉的添加增强了 PET 的吸湿

性能使得 PETQE纤维的回潮率较常规 PET 纤

维增加了０８３纤维回潮率的增加也使纤维的

抗静电性能得到加强PETQE纤维的纤维比电阻

较常规PET纤维下降了３２显著改善了纤维加工

过程中的静电效应提高了纤维的可纺性利用定压

法进一步测试了PETQE织物的静电性能其结果

也列于表２可以看到PETQE织物的静电电压峰

值和半衰时间分别为１１１V和０４９s较常规PET织

物均下降了４９左右说明经QE粉改性的PETQE织物同样具有较好的抗静电性能静电荷在PETQE织物的表面不易积累且逸散速度较快

表２　PETQE改性纤维的回潮率纤维比电阻和织物静电性能

样品回潮率

纤维比电阻

(times１０８ Ω1048944cm)织物静电性能

峰电压V 半衰时间sPETQE １２３ ４６９ １１１ ０４９常规PET ０４０ ６９０ ２１８ ０９６

２３３　紫外吸收性能

图５为QE粉PETQE纤维和常规PET纤维

的固体紫外漫反射曲线由图５(a)可见QE粉对

紫外线具有一定的吸收能力其对波长４００nm 以

下的紫外线反射率低于４０且对波长２４５nm 左

右的吸收效果最好将 QE粉与PET复合后纤维

的紫外吸收性能如图５(b)所示可以看到 QE粉的

添加提高了PET的紫外吸收能力PETQE纤维在

UVA 波段(３２０~４００nm)的反射率相较于常规PET纤维下降了２５~３０在可见光波段PETQE纤

维同样拥有更低的反射率表明PETQE纤维对可见

光也有一定的吸收作用除 QE粉对紫外的吸收作

用外PETQE纤维粗糙的表面也使其拥有较大的比

表面积加强了对紫外线的吸收

图５　QE粉PETQE纤维和常规PET纤维的固体紫外漫反射曲线

３　结　论

a)利用自制 QE粉母粒成功制备了 PETQE纤维纤维表面及截面都均匀分布有大量改性粉体纤维线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex

b)吸湿性能测试表明PETQE纤维的吸湿能

力明显提高其芯吸高度及液态水扩散速率均优于

常规PET 纤维纤维回潮率也达到了１２３吸

湿性能的提高使改性纤维的静电性能也得到了改

善相较于常规 PETPETQE纤维的纤维比电阻

下降了３２其纤维织物的感应静电电压峰值和半

衰时间较常规 PET 织物也分别下降了１０７V 和

０４７s说明 PETQE 纤维具有较好的抗静电性

能表面电荷不易积累且逸散速度较快提高了纤维

的可纺性(下转第１５页)

1048944４1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００２

收稿日期２０１７－０２－２２

基金项目浙江理工大学优秀青年人才培养基金项目(２０１３YXQN０９)

作者简介曹　晨(１９９２－)男江苏徐州人硕士研究生主要从事新型纺织材料方面的研究

通信作者钱建华EＧmailqianjianhuazstueducn

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要采用浸没相转变沉淀法制备聚砜超滤膜探究添加剂对聚砜超滤膜亲水性能以及过滤性能的影

响以聚砜为原料以 NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液溶剂通过添加不同种类的添加剂聚乙烯吡咯烷

酮(PVP)和聚乙二醇PEG制得不同结构和性能的聚砜超滤膜应用扫描电子显微镜观察膜的表面微观结

构测试超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率并通过接触角和平衡水含量结果来表征膜的亲水性

能以水通量和截留率来表征膜的过滤性能结果表明对于同一种添加剂随着PVPＧK３０质量分数的增加

聚砜膜的亲水性能得到明显改善水通量上升过滤性能增加对于同一质量分数的 PEG随其相对分子质

量的增加其亲水性过滤性及抗污性显著提高当PEG相对分子质量为２０００质量分数为６时得到的膜

具有最佳的亲水性和过滤性能

关键词聚砜超滤膜添加剂亲水性聚乙二醇过滤性能

中图分类号TQ０２８８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００５－０６

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane

CAOChenQIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractInthispaperimmersionprecipitation method wasusedtopreparethepolysulfoneultrafiltrationmembraneTheeffectsofadditivesonhydrophilicpropertiesandfiltrationpropertiesofpolysulfoneultrafiltrationmembraneareexploredPolysulfoneultrafiltrationmembraneswithdifferentstructuresandpropertieswerepreparedbytakingpolysulfoneasrawmaterialandNNＧdimethylacetamide (DMAc) as the solvent and adding different kinds of additivesPolyvinylpyrrolidone(PVP)andPolyethyleneglycol(PEG)ThesurfacemicrostructureofthefilmwasobservedbyscanningelectronmicroscopyThecontactangleequilibriumwatercontentwaterfluxandrejectionrate weretestedAndthehydrophilicperformanceofthe membrane wascharacterizedthroughtheresultsofcontactangletestandequilibrium watercontenttestThefiltrationperformanceofthemembranewascharacterizedthroughthewaterfluxandretentionrateTheexperimentalresultshowsforthesamekindofadditivethehydrophilicityofpolysulfonemembraneimprovesobviously withtheincreaseofPVPＧK３０concentrationandthefiltrationperformanceincreaseswiththeriseofwaterfluxForPEGwiththesameconcentrationwiththeincreaseofitsrelative molecular weightitshydrophilicityfilterabilityandstainresistance

1048944５1048944

significantlyimproveWhentherelativemolecularweightofPEGis２０００andtheconcentrationis６theresultingfilmhasoptimumhydrophilicityandfiltrationperformanceKeywordsPSF ultrafiltration membraneadditivehydrophilicitypolyethyleneglycol

filtrationperformance

　　随着科学的不断进步聚合物膜已经广泛的应

用到超滤微滤反渗透气体分离等方面[１Ｇ２]其中

超滤膜作为分离膜的主要形式已在污水净化处理食品生产等领域有着广泛的应用聚砜具有成本低

廉力学性能优异化学稳定性及耐热性好的优点已成为国内研究最多的超滤膜材料之一但是聚砜

膜的本身有着疏水性所以需要改性处理目前的主

要方法是加入添加剂来改善聚砜膜的亲水性能添

加剂共分为３种有机大分子有机小分子以及无机

盐在现有的研究中添加剂已经从单一材料逐渐

扩展到多种材料共同混合使用从而来改善聚砜膜

的亲水性能[３Ｇ６]本文主要探究不同种类的添加剂

聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚乙二醇PEG以及不同相

对分子质量的PEG对聚砜超滤膜的亲水性能过滤

性能膜的微观结构和抗污性能之间的影响分析聚

砜超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率的

测试结果并确定最佳的制膜方案

１　实　验

１１　实验原料和仪器

实验原料聚砜树脂(PSF)(化学纯美国苏威

集团)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(化学纯杭州蓝博工

业)聚乙二醇(PEGＧ４００２０００６０００)(分析纯海安石油化工)NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)(化学

纯上海金山经纬化工有限公司)实验仪器HANGPINGFA２００４电子天平(梅

特勒Ｇ托利多仪器(上海)有限公司)电热鼓风干燥

箱(上海市实验仪器总厂)GGＧ１７５００mL三口烧瓶

(四川蜀牛玻璃仪器有限公司)搅拌机(常州国华电

器有限公司)DZKWＧ４电子恒温不锈钢水浴锅(杭州蓝天化验仪器厂)HLK GM３１２５C台式刮膜机

(苏州圣恳自动化科技有限公司)JSMＧ５６１０LV 扫

描电子显微镜(日本株式会社)JYＧ８２B视频接触角

测定仪(承德鼎盛试验机检测设备有限公司)SHZＧ３(Ⅲ)循环水多用真空泵(巩义市英峪华中仪器厂)

UVＧPROB岛津紫外可见光光度计(梅特勒Ｇ托利多

仪器(上海)有限公司)

１２　PSF平板膜的制备

采用浸没相转变法制备聚砜膜将聚砜树脂在

８０的烘箱内干燥２h然后称取一定量的聚砜放

入到三口烧瓶中再分别称量相应的添加剂 PVP

PEG于三口烧瓶中最后加入溶剂 DMAc在８０的恒温水浴下以１５００Hz左右的频率搅拌溶解直至聚合物的溶液变得均一稳定透明接着静置脱

泡２４h在９０的恒温水浴锅里静置留作后续实

验使用在温度２５ 相对湿度为７０左右的条

件下进行实验首先打开刮膜机的电源调整预刮

膜厚度(约为７５μm)再将静置脱泡后的铸膜液倒

在干燥洁净的玻璃板上刮刀速度设为４０mms利用刮刀将铸膜液刮成厚度均匀的液态膜令初生膜

在空气中蒸发１０s至２０s后将其迅速地放进纯水

凝固浴当中待膜从玻璃板上自动脱落后[７Ｇ９]将固

态膜移至装有去离子水的大烧杯中浸泡每２h换

一次去离子水这样浸泡大致２天左右直到膜表面

不再有气泡便可将聚砜膜在室内晾干以备测试用各铸膜液配比及编号见表１其中铸膜液的总重量

为５０g

表１　铸膜液配比

膜编号PSF质量

分数

添加剂质量

分数DMAc质量

分数P１ １４ PVPＧK３０２ ８４P２ １４ PVPＧK３０４ ８２P３ １４ PVPＧK３０６ ８０P４ １４ PVPＧK３０８ ７８P５ １４ PVPＧK３０１０ ７６

１－１ １４ PEGＧ４００２ ８４１－２ １４ PEGＧ４００４ ８２１－３ １４ PEGＧ４００６ ８０１－４ １４ PEGＧ４００８ ７８１－５ １４ PEGＧ４００１０ ７６２－１ １４ PEGＧ２０００２ ８４２－２ １４ PEGＧ２０００４ ８２２－３ １４ PEGＧ２０００６ ８０２－４ １４ PEGＧ２０００８ ７８２－５ １４ PEGＧ２０００１０ ７６３－１ １４ PEGＧ６０００２ ８４３－２ １４ PEGＧ６０００４ ８２３－３ １４ PEGＧ６０００６ ８０３－４ １４ PEGＧ６０００８ ７８３－５ １４ PEGＧ６０００１０ ７６

1048944６1048944

　材料工程 第２６卷

１３　聚砜膜性能测试

１３１　水通量测试

用水通量测试仪测量膜的水通量从每块膜上

选取６个均匀且表面光滑的位置剪成直径为２５cm的圆形试样用于水通量的测定将进水管放入盛有

去离子水的桶中出水口处用量筒接过滤后的水开始进行测试时先预压２５min预压结束后读出

１０min内通过膜的水的体积每组膜测试６组数据并计算平均值按式(１)计算膜的水通量

J＝ VAtimesT

(１)

式中J为膜的纯水通量L(m２1048944h)V 为透过液体

积LA 为膜的有效面积m２T 为测试时间h

１３２　截留率测试

截留率也常用于表征膜的过滤性能与水通量

相反表达的是截留某种物质的能力首先称取一

定量的 NaHPO４1048944１２H２O 和 KH２PO４ 并用纯水将

其溶解直至完全溶解后同１０００mL容量瓶定容

即为PBS溶液留作待用将牛血清蛋白溶于PBS溶液后制得 BSA 溶液按要求配成一系列质量分

数采用紫外分光光度计测定不同浓度的BSA溶液

在２８０nm 处的紫外吸光度此时便可得到一条关

于BSA溶液质量分数吸光度的标准曲线用于后续

查询将配制好的１０mgmL的BSA溶液在测水

通量的装置中过滤得到滤液用紫外分光光度计测定

滤液在２８０nm 处的紫外吸光度从标准曲线上读

出此时所对应的质量分数Cf并用式(２)计算

R ＝ (１－CdCf)times１００ (２)式中R 为膜的截留率Cd 为１０mgmLCf 为

滤液的质量分数

１３３　接触角测试

用接触角测定仪测试膜的接触角用来反应膜的

亲水性能[１０]将膜剪成合适长条并贴在载玻片上放在针管对准的平台上调节物镜使研究者能够清

晰观察液滴滴落的行为通过调节螺旋器使针尖出

现小液滴最后让其在自重作用下滴落在膜上通过

鼠标控制并使捕捉液体滴落在膜时的瞬时状态后保

存最后利用量高法测出接触角并做好相应记录

１３４　平衡水含量测试

平衡水含量是间接反映膜的亲水性或疏水性又

一参数[１１]用干燥的滤纸将浸泡在水中的聚砜膜表

面的水分擦干选取一定大小的膜称重放在玻璃培

养皿上去皮称重记为W再将其置于５０的烘箱中

干燥５h后称重记为W１按式(３)计算平衡水含量

EWC ＝ (W －W１)W times１００ (３)式中W 为聚砜膜的湿质量gW１ 为聚砜膜的干质

量g

１３５　膜的样貌观察

选取样品表面均匀且光滑的部分剪取２cmtimes５cm的小长条在装有液氮的保温碗中冷冻１０min(观察膜表面无需冷冻)之后用镊子迅速将其脆断然后用导电胶固定于载物台上经真空喷金处理后

在扫描电镜下观察膜的表面及截面样貌选择清晰

图片进行分析对比

１３６　膜的抗污染性能表征

随着过滤的进行聚砜膜内的孔会产生不同程

度的堵塞即产生膜污染[１２]通常采用膜污染指数

FI或者衰减率来表征其抗污性能[１３Ｇ１４]本次实验

测试了膜的污染指数在一定操作压力下用自制的

水通量测试装置进行水过滤实验与水通量操作不

同的是此次是要测定过滤一定量的水(５０mL)所需要的时间t１过滤一段时间t２ 的水后再测定过

滤５０mL的水所需要的时间t３最后根据式(４)计算最终的污染指数

FI＝(１－t１t２)t３times１００ (４)式中FI为膜污染指数t１t２t３ 为过滤时间s

２　结果与讨论

２１　添加剂对聚砜膜亲水性能的影响

２１１　接触角的测试结果分析

膜表面的接触角数值是反映膜亲水性能的重要

参数接触角小于９０deg的材料为亲水材料接触角大

于９０deg的材料为疏水性材料图１是聚砜膜接触角

随各种添加剂质量分数的变化折线图

图１　聚砜膜接触角与各添加剂质量分数的关系

由图１可知聚砜膜在未加添加剂时接触角为

９５１２deg表现为疏水性随着添加剂的加入聚砜膜

的接触角下降到９０deg以下即膜的亲水性增强由

1048944７1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为

水溶性高分子添加剂在成膜过程中会富集在膜表

面其自身的亲水特性使得水渗入膜内的速率增加膜表现的亲水能力增强膜的接触角降低

对于同一种质量分数的添加剂PEG对聚砜膜

亲水性能的改善能力高于PVPＧK３０这是因为对于

相同质量分数的两种添加剂PEG所含的亲水基团

多于PVPＧK３０故其表现的亲水能力更强对于同

一质量分数的３种PEG添加剂其对聚砜膜亲水性

能的改善能力随着相对分子质量的升高而增大这是由于相对分子质量大的PEG 内所含的亲水基团

羟基个数更多亲水能力增大对于相同种类的添

加剂聚砜膜的水接触角随着添加剂质量分数的增

大而降低表示聚砜膜的亲水性随添加剂质量分数

的增大而增大这是由于添加剂含的总亲水基团个

数增多膜的吸水能力增大亲水增强

２１２　平衡水含量的测试结果分析

高分子添加剂会影响溶剂的溶解能力改变铸膜

液中聚合物的热力学和动力学行为改变膜的沉淀速

率形成不同大小和数量的孔隙这些孔相当于空心

的球或圆柱有着较大的比表面积可以吸附更多的

水因此影响着聚砜膜的平衡水含量经过测试各种添加剂对聚砜膜的平衡水含量的影响如图２所示

图２　聚砜膜的平衡水含量与各添加剂质量分数的关系

对于添加剂PVP聚砜膜的平衡水含量随其质

量分数的增加而增加对于同一相对分子质量的添

加剂PEG聚砜膜的平衡水含量随着其质量分数的

增加先升高后降低升高是由于 PEG 起着致孔作

用随着其质量分数的升高膜内孔的数量和孔径均

会有所增大此时吸附的水含量也增多因此平衡水

含量也增大但进一步升高PEG质量分数会使得

铸膜液体系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速

率减少了孔的形成因而其平衡水含量降低

对于同一质量分数的添加剂PEG聚砜膜的平

衡水含量随着 PEG 相对分子质量的升高而增大这是由于PEG相对分子质量的增大使得聚合物胶

束聚集体的尺寸增大加快了膜的沉淀速率使得孔

隙率增多因此膜的平衡水含量增大

２２　添加剂对聚砜膜过滤性能的影响

水通量和截留率是表征聚砜膜过滤性能的两个

重要参数通常情况下高水通量和高截留率体现出

膜优异的过滤性能图３和图４分别是不同添加剂

聚砜膜的水通量和截留率与添加剂质量分数的关系

图３　聚砜膜的水通量与添加剂质量分数的关系

图４　聚砜膜的截留率与添加剂质量分数的关系

由图３图４可以看出对于相同种类的添加剂聚砜膜的水通量随着添加剂质量分数的增大呈总体上升

的趋势截留率则相反这是由于添加剂 PVPＧK３０

PEG均促进了膜的多孔结构的形成且随着添加剂质

量分数的升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此

水通量升高截留率降低但当添加剂PEG的相对分

子质量为６０００时随着质量分数进一步的升高水通

量反而下降这是由于随着相对分子质量的增加铸膜

液粘度增大降低了铸膜液的沉淀速率故使得膜的皮

层增厚孔隙率下降水通量下降对于同一质量分数的添加剂添加剂PEG的聚

1048944８1048944

　材料工程 第２６卷

砜膜水通量较PVPＧK３０的高截留率较其小理论

上来讲PVPＧK３０利于聚砜膜形成长的指状结构的

孔而 PEG 利 于 聚 砜 膜 形 成 海 绵 状 结 构 的 孔

PVPＧK３０应具有更高的水通量较低截留率但实际

上相反这可能与其较易形成闭合性孔有关对于

同一质量分数的添加剂PEG随着其相对分子质量

的增加聚砜膜的水通量升高截留率降低尤其是

相对分子质量为６０００的PEG这是由于相对分子

质量的增加使得孔隙率的增大孔径也有所增大

２３　添加剂对聚砜膜耐污染性的影响

对各组膜进行污染指数的测量结果如图５所示

图５　聚砜膜的污染指数与添加剂质量分数的关系

　　一般来说膜的污染指数越大膜的堵孔率增

大则膜的抗污性能越差反之污染指数越小膜的

抗污染性能越好从图５中可以看出添加剂PVP改善抗污性能力不如添加剂 PEG 的好且增大

PEG的相对分子质量会使膜的污染指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着其质量分数的

增加膜的污染指数下降抗污性能增强

２４　添加剂对聚砜膜结构的影响

聚砜超滤膜是由表面皮层和多孔底层两部分组

成的非对称结构皮层靠近空气一侧膜溶剂会蒸

发形成孔径较小致密的孔隙结构皮层厚度与在空

气中蒸发时间相关而贴近玻璃板一侧为多孔底

层液态膜在浸入水凝固浴后水溶性溶剂 DMAc会立马溶于水凝固浴中此时便发生相分离液态膜

变成固态膜而膜内会形成诸多的孔隙这是因为分

散在液态膜中的强亲水添加剂极易溶于水从而形

成大大小小的孔隙不同的添加剂所制得的聚砜膜具有不同的表面

结构和断面结构由于多孔底层相较于皮层更能清

晰地反映出膜孔隙分布及孔径大小的信息因此选

用膜的多孔底层结构进行表面结构的对比图６为

不同膜的表面结构和断面结构

图６　不同添加剂的聚砜超滤膜的表面和断面结构

　　图６a１b１的表面结构均在５００放大倍数下观

察的可以看出随着PVP的质量分数增加膜的孔

数量增加孔径大小并无很大差异图６c１d１和图６e２的表面结构均在３０００放大

倍数下观察的可以看出随着PEG相对分子质量的

增加膜的孔径增大特别是 PEGＧ６０００的表面结

构中出现了个别极大孔这也是后来测得水通量急

剧上升的原因孔隙率并无明显的差别

1048944９1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

图６a１图６b１图６e１的表面结构在５００放大

倍数下比较相似图６a２图６b２图６e３断面结构均

为指状结构其中添加剂为 PEGＧ６０００的孔最为

密集图６a２图６b２的断面结构均在１０００放大倍数

下观察的可以看出添加剂为PVP时断面结构均

为指状PVP的分子结构决定了PVP是一种水溶

性的高分子添加剂PVP一旦接触到水便立即溶

于水形成的水溶液以非溶剂的角色进入膜内部的

通道其在膜内形成的路径便形成了指状孔当添加

剂PVP质量分数为２时其指状孔与PVP质量分

数为６时的小且有较厚皮层由图６e３可知添加剂质量分数为６的PEGＧ６０００所制得的聚砜膜

断面结构也为指状且较前两者的皮层薄孔径更大

且孔更长图６c２图６d２图６e３的断面结构均在１０００放

大倍数下观察的可以看出在添加剂PEG相对分子

质量小于６０００时所制得的聚砜膜的断面结构均

为海绵状在相对分子质量为６０００时断面结构为

指状

３　结　论

a)聚砜膜在未加入添加剂时的接触角为９５１２deg其表现为疏水性随着各种添加剂的加入聚砜膜的

接触角均小于９０deg即膜的亲水性增强由PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为水溶性高分子

添加剂在成膜过程中会富集在膜表面其自身的亲

水特性会使得水渗入膜内的速率增加因此膜表现出

的亲水能力增强膜的接触角降低

b)对于同一相对分子质量添加剂PEG聚砜膜

的平衡含水率随着其质量分数的增加先升高后降

低进一步增加PEG的质量分数会使得铸膜液体

系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速率减少了

孔的形成导致其平衡含水量降低

c)对于同一种添加剂聚砜膜的水通量随着添

加剂质量分数的升高呈总体上升的趋势截留率则

相反原因是添加剂 PVPＧK３０PEG 均可以促进

膜表面多孔结构的形成且随着添加剂质量分数的

升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此水通量

升高截留率降低

d)添加剂 PVP 改善抗污性能力不如添加剂

PEG好增大PEG的相对分子质量会使膜的污染

指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着

其质量分数的增加膜的污染指数下降抗污性能

增强

e)以膜的海绵状结构高孔隙率高水通量高截留率低污染指数作为基准经过对比可以确定

添加剂为PEGＧ２０００６时膜的综合性能最佳在此

配比下聚砜膜的表面孔隙率高且断面结构为海绵

状水通量达到７３６L(m２1048944h)截留率为７３５

参考文献

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与技术２００１２１(３)５０－５２

1048944０１1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００３

玄武岩长丝可编织性能的试验研究

贾　崇孟　琳高翼强

(河北科技大学纺织服装学院石家庄　０５００３１)

　　摘　要对玄武岩长丝的可编织性能及编织参数与制品性能之间的变化关系进行了试验研究首先利用

玄武岩长丝通过采用不同的编织纱根数和纱线排列位置变化设计试验方案然后在编织机上进行编织得到

不同的编织制品并利用万能强力机对不同编织参数下的制品进行了强伸性能测试和分析结果表明利用

编织机对玄武岩长丝进行编织切实可行编织节距对编织制品的断裂强度影响显著最大值与最小值相差

６０以上编织速度对玄武岩长丝的编织品性能有较大影响随着编织速度的增大编织制品的断裂强度呈现

下降趋势且５００~１０００rmin之间的降幅最大降幅达３０左右

关键词玄武岩长丝编织机工艺参数强伸性能

中图分类号TS１８１８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１１－０５

ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilamentJIAChongMENGLinGAOYiqiang

(CollegeofTextileandGarmentHebeiUniversityofScienceandTechnologyShijiazhuang０５００３１China)

AbstractThispaperconductstheexperimentalstudyontherelationshipamongweavingpropertyweavingparametersandproductperformanceofbasaltfilamentFirstlytheexperimentalschemewasdesignedthroughdifferentnumberofbraidingyarnsandyarnarrangementThentheyarnswerewovenonthemachinetogaindifferentproductsNextthetensilemechanicalpropertiesoftheproductsunderdifferentbraidingparametersweretestedandanalyzedbyuniversalpowermachineTheresultshowsthatitisfeasibletobraidbasaltfiberbythebraidingmachineandthebraidingpitchplaysagreatroleonthebreakingstrengthofbraidedproductsThedifferencebetweenthemaximumandtheminimumisabove６０BesidesthebraidingspeedalsohasabigimpactontheperformanceofbraidedproductsWiththeincreaseofbraidingspeedthebreakingstrengthofwovenproductsshowsadecreasingtrendandthereductionscopeisbetween５００rminand１０００rminwiththereductionrangeofabout３０Keywordsbasaltfilamentbraidingmachinetechnologicalparameterstensileproperty

收稿日期２０１７－０５－１５

基金项目河北科技大学平台开放重点课题(２０１４PT０７)

作者简介贾　崇(１９９１－)男河北邯郸人硕士研究生主

要从事玄武岩纤维制品开发与应用方面的研究

通信作者高翼强EＧmailgao_yiqiang１６３com

　　近年来绿色环保的高性能纤维和功能性纤维材

料得到了快速发展应用的领域越来越广泛优异

的工程性质使玄武岩纤维可掺入到混凝土等工程

材料中能有效地改善材料的力学性能使材料的抗

压强度抗折强度抗拉强度抗渗性能抗震性能等

得到更加显著的提高[１Ｇ３]独特的耐高温性能使得

它可以在高温过滤材料领域发挥巨大优势另外也

可以在冶金钢铁水泥等行业中用作耐高温的防护

服装或者是传送带等产品石材作为主要的建筑材

料之一与水泥有着极佳的结合特性所以也决定了

玄武岩纤维制品可以在建筑和土木工程领域拓展出

广泛的使用空间用于各种住宅基础设施工程等项

目当中总之玄武岩纤维及其制品的应用领域是

1048944１１1048944

非常广泛的产品的应用形式也是多种多样的它可

以是以纤维的形态使用也可以是以产品的形式使

用产品的形式又可以是一维的产品两维的产品和

三维立体结构的产品[４Ｇ５]玄武岩纤维的优良性能

毋庸置疑但纤维本身也有不足之处如纤维的脆性

较大编织和织造时困难较大故本论文主要就玄武

岩长丝的可编织性能进行了试验研究

１　试验原料

本试验所用玄武岩长丝为东莞俄金玄武岩纤维

有限公司和江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司

生产单丝直径为１３μm线密度为８００tex测试拉

伸断裂强度分别为４９３cNtex和３５４cNtex

２　设备测试仪器及测试条件

设备KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机(徐州恒辉编织机械

有限公司)２个头每头２４个锭子拨盘直径９０mm编织原理为二维二轴１times１编织[６Ｇ１１]L３０双头全自动

并丝机(徐州恒辉编织机械有限公司)测试仪器UTM５３０５电子万能强力机(深圳三

思纵横公司生产)实验测试条件温度２２相对湿度６０测试标准参照 FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用

绳带物理机械性能测试方法raquo

３　试验研究与分析

在本试验中首先使用 L３０双头全自动并丝

机将玄武岩长丝缠绕在编织机配套的专用纱管上再将缠绕好的２４个管纱按编织机操作规定装在

KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机上准备进行编织

３１　玄武岩长丝可编织性

鉴于在普通的小样机上织造玄武岩机织物时纤维有脆性大易断布面毛糙高低不平等问题本次拟利用编织设备对玄武岩长丝先进行编织改善

其脆性然后再利用所得线性材料去织造为厚重型

玄武岩纤维制品开发打基础该编织机共有２４个

锭子红绿两组各１２个锭子以下为设计的试验方案方案１利用２４根玄武岩无捻粗纱进行编织方案２利用２０根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列情况如图１所示方案３利用１６根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列有２种情况如图２中的(a)和(b)所示

方案４利用１２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图３中的(a)(b)和(c)所示

图１　２０根纱编织

图２　１６根纱编织

图３　１２根纱编织

1048944２１1048944

　材料工程 第２６卷

方案５利用８根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列分２种情况如下图４中的(a)和(b)所示

方案６利用４根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图５中的(a)(b)和(c)所示

方案７利用２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管的放置位置如图６所示

图４　８根纱编织

图５　４根纱编织

图６　２根纱编织

试验结果表明

a)利用玄武岩长丝在编织机上进行编织是可

行的纤维只有少部分断裂本次实验(从方案１到

方案７)从２根粗纱到２４根粗纱通过不同的编织

纱根数变化和纱线放置位置变化得到了１２种不同

粗细和结构的玄武岩线性制品如图７所示

图７　玄武岩线性编织制品实物照片

b)为了得到外观粗细均匀组织结构紧凑的玄

武岩编织绳编织节距参数必须与参与编织的纱线

根数相对应否则随着纱线数量的减少产品会越来

越松散影响外观和内在性能表１是此次试验的纱线根数和相对应的编织

节距

表１　编织参数及参与编织纱根数

纱线根数根 编织速度(r1048944min－１) 编织节距mm

２４ ５００ ５０

２０ ５００ ４０

１６ ５００ ３０

１２ ５００ ３０

８ ５００ １５

４ ５００ １０

２ ５００ ５

c)当参与编织的纱线为２根时所编织出的产

品只是简单的交织类似于股线的加捻而且纱线会

出现自身扭转编织出的绳会出现较大的结点建

议编织时最少使用４根纱进行编织

３２　编织参数与制品性能的关系

３２１　节距与制品断裂强度间的关系

本试验分别用广东和江苏产的单丝直径为

1048944３１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

１３μm线密度为８００tex的玄武岩长丝进行编织编织速度恒定为５００rmin编织节距从３５mm 到

５５mm分５个不同数据进行编织用这两组试验

进行 研 究以 保 证 结 论 的 准 确 性 然 后 参 照

FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用绳带物理机械性能测

试方法raquo利用 UTM５３０５电子万能强力机进行拉伸

断裂强度测试测试数据如表２所示

表２　编织节距与制品断裂强度间的关系

编织节距mm断裂强度(cN1048944tex－１)

广东 江苏

３５ ２９２９３ ２７１２６

４０ ２７９５３ ３５７０７

４５ ３５４２５ ３８０３９

５０ ５０５７７ ４２４７１

５５ ４６７５０ ４５０８９

由表２中数据得出编织节距与制品断裂强度之

间的变化规律曲线如图８所示从图８中两组曲线

可以明显看出在编织速度一定时随着编织节距的

增加断裂强度也相应增加且断裂强度的最大值和

最小值相差高达６０以上

图８　编织节距与制品断裂强度之间变化曲线

３２２　编织速度对制品断裂强度影响

同样进行两组试验使用两种不同产地生产的

玄武岩长丝编织节距都为 ５０ mm编织速度从

２５０rmin到１２５０rmin之间依次提高分别进行

编织然后利用万能强力机对所得试样进行强伸性

能测试所得试验数据如表３所示

表３　编织速度与制品断裂强度的关系

编织速度(r1048944min－１)断裂强度(cN1048944tex－１)广东 江苏

２５０ ５２１７０ ３８０３９５００ ５０５７７ ３７９６９７５０ ４３８６３ ３４２６１

１０００ ３８９１０ ２９７８５１２５０ ４２１８０ ２８７５３

根据表３中试验数据得出编织速度与制品的断

裂强度的变化关系曲线如图９所示从两组曲线中

可以明显看出当编织节距一定时随着编织速度的

增大断裂强度呈下降趋势而且两组试验的编织速

度从５００rmin提高到１０００rmin时断裂强度的

降幅最大下降了３０左右可见编织速度对玄武

岩长丝的编织品性能有较大的影响之前本课题组

的学生曾用涤棉混纺纱进行过编织得出编织速度

与断裂强度无必然联系的结论

图９　编织速度与制品断裂强度之间关系

经过分析笔者认为本次实验所用的玄武岩长

丝是抗弯折性很弱的纤维在卷绕和编织过程中会出

现飞丝甚至断线且编织速度越快玄武岩纤维受损

越严重从而导致编织速度大的时候断裂强度明显

变小而柔韧性好的纤维在编织时没有这种现象

４　结　论

本试验主要对玄武岩长丝的可编织性以及编织

参数与产品的强伸性能关系进行了试验研究通过

方案的设计上机编织性能的测试以及数据的分

析得出以下几点结论

a)玄武岩长丝粗纱尽管脆性很大但在编织机

上是可以编织的且根据不同的参与编织纱数量和

不同的纱线排列方式可以得到不同结构和性能的

1048944４１1048944

　材料工程 第２６卷

线性编织制品

b)当参与编织的纱线根数改变时编织节距必

须相应改变否则随着纱线数量的减少制品会越

来越松散影响外观和内在性能

c)在编织速度一定时随着编织节距的增加断裂强度显著增加断裂强度的最大值和最小值相

差高达６０以上

d)编织速度对玄武岩长丝编织品的断裂强度

有明显影响速度从５００rmin提升到１０００rmin之

间断裂强度的降幅最大下降了３０左右

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10508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880(上接第４页)

　　c)紫外吸收测试表明PETQE纤维在紫外及

可见光波段均有一定的吸收相较于常规PET纤维

其 UVA波段的反射率下降了２５~３０可见光

波段则由８０下降至６０左右因此经 QE粉改

性的PETQE纤维也具有一定的紫外吸收性能综上所述QE粉的引入可以提高PET的吸湿

性改善纤维的静电和紫外吸收性能在提高织物的

加工性能的同时可以满足对织物穿着舒适性及日常

防护的需求

参考文献

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1048944５１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００４

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰ab刘梅城ab邢洪莉a唐晓辉a魏　优a

(江苏工程职业技术学院a纺染工程学院b江苏省先进纺织工程技术中心江苏南通　２２６００１)

　　摘　要为设计开发一种具有吸声特性的纺织新产品利用中空尼龙长丝作为芯丝纺制了棉中空尼龙长

丝包芯纱再制取为织物对织物的吸声性能及撕破透气热阻弯曲性能进行了研究结果表明采用低捻

度的棉中空尼龙长丝包芯纱其松散的纱线结构可以很好的保持纤维中空特性所制取的织物吸声性能良

好撕破弯曲性能较优热阻较低有利于改善织物的吸声性能但织物透气性较差

关键词中空尼龙长丝包芯纱吸声性能热阻透气性

中图分类号TS１５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１６－０３

DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilamentCoreＧspunYarnFabric

HONGJieabLIUMeichengabXINGHongliaTANGXiaohuiaWEIYoua

(aCollegeofTextileandDyingEngineeringbJiangsuAdvancedTextileEngineeringTechnologyCenterJiangsuCollegeofEngineeringandTechnologyNantong２２６００１China)

AbstractInordertodesignanddevelopakindofnewtextileproductswithsoundabsorptionpropertythehollownylonfilamentwasusedasthecoreyarntoproducecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnandthenitwasmadeintofabricMeanwhilethesoundabsorptiontearingairpermeabilitythermalresistanceandbendingpropertiesofthisfabricwereinvestigatedTheresultsindicatethatforthecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnwithlowtwisttheunconsolidatedyarnstructurecankeephollowfeatureofthefiberwellThefabrichasgoodsoundabsorptionpropertyInadditionthetearingandbendingpropertiesarealsogoodLowerthermalresistancecanbenefitforsoundabsorptionpropertyofthefabricbutthefabrichaspoorairpermeabilityKeywordshollow nylonfilamentcoreＧspunyarnsoundabsorptionpropertythermalresistanceairpermeability

收稿日期２０１６－１２－２３

基金项目江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY２０１５A０９３)

２０１７年江苏高校ldquo青蓝工程rdquo优秀青年骨干教师资助项目(苏教师

[２０１７]１５号)２０１７年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项

目(２０１７１０９５８００１Y)江苏工程职业技术学院２０１６年优秀青年科技

人才培养项目(苏工院[２０１６]８０号)

作者简介洪　杰(１９８１－)男浙江开化人副教授主要从

事纺织检测纺织新产品开发方面的研究

　　尼龙长丝在纺织产品开发中已有很多应用有加工为凉感尼龙长丝制取针织物[１]有单独使用尼

龙长丝制取轻质高密织物[２]有与棉竹节纱交织制

取府绸[３]也有以其做芯丝外包短纤纺成包芯纱制

取织物[４Ｇ５]但是将中空尼龙长丝作为芯丝纺制棉

中空尼龙长丝包芯纱再进行产品开发并对性能进

行研究的报道较少基于开发一种具有吸声特性复合型纺织新产品

的需要设计纺制了线密度１４５tex捻系数３００的

棉中空尼龙长丝包芯纱以该纱为基础制取了一种

机织物对机织物的吸声性能以及影响织物实际使

用的透气弯曲撕破热阻等性能进行了测试和分

析为后续进一步深入进行系列化产品开发和性能

研究奠定基础

１　纱线基本性能

纺制棉中空尼龙长丝包芯纱(下文简称包芯

纱)所用的中空尼龙长丝牌号为２８T１２Ｇ２H９B中空

1048944６１1048944

度２５由日本东丽株式会社生产规格为２８tex

１２根其断裂强度经测试为４６３cNtex断裂伸长

率为３１９图１和图２分别为所用长丝和包芯

纱的横截面形态在研究中为了对比同期纺制了

设计线密度１４５tex捻系数为３４０的纯棉纱表１为所纺两种纱的基本性能

图１　中空尼龙长丝横截面切片(times１０００)

图２　包芯纱横截面切片(times１０００)

表１　两种纱的基本性能

项目１４５tex包芯

纱(织物１)１４５tex纯棉

纱(织物２)实际线密度tex １５１５ １４６４

单纱断裂强度(cN1048944tex－１) １３０ １３６单纱断裂伸长率 ６２ ５１

实际捻度(捻1048944(１０cm)－１) ７４６ ８６２实际捻系数 ２９０ ３３０

２　织物设计与试织

织物采用平纹组织经纬密度３９４times３１５根

１０cm幅宽４０cm在南通三思机电科技有限公司

生产的 Y３００S型自动剑杆织样机上织造而成分别

织造了经纬纱均采用包芯纱的织物１和经纬纱均采

用纯棉纱用以对比的织物２下机后的织物１实际

经纬密度为３８２times３４５根１０cm织物２实际经纬密

度为３８８times３４６根１０cm

３　测试与分析

３１　织物性能测试

图３为吸声性能测试示意图测试所用SW２３０系列阻抗管为北京声望声电技术有限公司生产对

所制取的织物进行了吸声性能测试依据标准 GB

T１８６９６２mdash２００２laquo声学 阻抗管中吸声系数和声阻

抗的测量 第２部分 传递函数法raquo进行测试时将织

物裁剪为直径８cm的圆形试样

图３　阻抗管测试吸声系数示意

表２为织物撕破透气弯曲热阻性能测试依据

的标准所用测试设备及裁剪尺寸此外还测试了织

物的平方米质量纯棉织物为１２４３gm２中空织物

为１２８６gm２

表２　织物性能测试要求

测试项目 依据标准 测试仪器 测试样裁剪尺寸

撕破GBT３９１７１mdash２００９laquo纺织品 织物撕破性能 第

１部分冲击摆锤法撕破强力的测定raquo莱州市电子仪器有限公司YG０３３D数字式织

物撕裂仪１００mmtimes７５mm

透气 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo温州市大荣纺织仪器有限公司YG(B)４６１D数字式织物透气量仪

圆形试样２０cm２

弯曲GBT１８３１８１mdash２００９laquo纺织品 弯曲性能的测定

第１部分斜面法raquo莱州市电子仪器有限公司LLYＧ０１型 电子

硬挺度仪２５０mmtimes２５mm

热阻GBT１１０４８mdash２００８laquo纺织品 生理舒适性 稳态条

件下热阻和湿阻的测定raquo南通宏大实验仪器有限公司YG６０６N 平板

式织物保暖仪３００mmtimes３００mm

1048944７１1048944

　第５期 洪　杰 等棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究 纺织工程

３２　结果分析

３２１　吸声性能分析

图４为织物的吸声性能测试结果从图４中可以

看出由纯棉纱制取的织物２具有一定的吸声性能吸声系 数 大 于 ０２ 的 有 效 频 率 范 围 为 ２３００~２５００Hz[６]在该范围内各点的平均吸 声 系 数 为

０２４１并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０２８６这是由于棉纤维本身为中空结构含有一定静止空

气因此织物２基于所含静止空气的摩擦和黏滞作用空气与纤维之间的振动摩擦作用以及纱线之间纤维

之间的振动摩擦作用耗能而具有一定的吸声性能由包芯纱制取的织物１其吸声性能自１０００Hz

起开 始 优 于 织 物 ２有 效 频 率 范 围 为 １９００~２５００Hz在该范围内各点的平均吸声系数为０２６２并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０３３９表明织

物１相比织物２具有更优的吸声特性

图４　织物吸声性能

对于图４中织物１呈现出优于织物２的吸声性

能结合图１图２横截面切片以及表１中纱线的实际

加捻情况认为这是由于采取较低捻度设计使得作为

包芯纱芯丝的中空尼龙长丝其中空结构很好的保持因此所含静止空气多于纯棉纱同时包芯纱的结构相

对纯棉纱松散使得纱线本身纤维相互之间存有较多

的空隙也含有更多的静止空气在入射声波的激发

作用下织物１所含静止空气总体更多空气的摩擦粘滞作用及空气与纤维之间的振动摩擦作用更强能耗散更多声波能量且相对松散的纱线结构也有利于

更好的引起振动摩擦而耗能吸声由此将入射声波能

量更多的耗散转换为热能同时织物１中尼龙长丝的

导热系数高能很好的将热能传导耗散综合之下织

物１的吸声性能相比织物２有很大的改善[７Ｇ８]３２２　其他性能分析

表３为织物的撕破弯曲透气及热阻性能通

过表３中的数据可知织物１的撕破强力优于织物

２根据上文对织物设计与试织的描述结合表１中

的纱线数据认为这可能是由于织物１所用的包芯纱

断裂伸长率大于纯棉纱加之包芯纱中的中空尼龙

长丝弹性好表面光滑使得纱线之间摩擦阻力减小在受到摆锤冲击时瞬时承受外力作用的纱线根数

相对越多同时所用包芯纱的芯丝断裂强度高达

４６３cNtex因此虽然包芯纱的拉伸断裂强度略低

于纯 棉 纱但 织 物 １ 的 撕 破 强 力 反 而 高 于 织 物

２[９Ｇ１０]对于织物１的撕破强力也有待于在后续进

一步做系统性的研究和分析

表３　织物的撕破弯曲透气的热阻性能

　　　性能 织物１ 织物２

撕破强力N经 １５９ １１２纬 １３３ ７９

弯曲长度cm 经纬 ３９２３６６ ４２１４０７抗弯刚度(mN1048944cm－１) 经纬 ０５０４０４７１ ０５２３０５０６

透气率(mm1048944s－１) ９４８ １４１６７热阻(m２1048944K1048944W－１) ００１３８ ００１９５

从表３中的织物弯曲性能数据可知织物１的

经纬向弯曲长度抗弯刚度均小于织物２这是织物

１纱线芯丝为柔软的中空尼龙的缘故其弯曲刚度

小于棉纤维再结合表１中纱线的加捻数据纯棉纱

实际加捻的程度也大于包芯纱由此纯棉纱的刚度

大于包芯纱促使织物２的硬挺度也有增加织物１相比更加柔软[１１Ｇ１３]

表３中织物透气性能数据表明织物２透气性优

于织物１根据前述吸声性能的分析虽然包芯纱的

纱线结构相比纯棉纱更为松散然而这两种织物组织

结构设计相同根据实际的经纬密度及纱线线密度计

算织物１的总紧度为７９２２织物２的总紧度为

７７０１因此织物１的紧度更大使得织物空隙相对

较小同时根据图２纱线横截面切片织物１中的中

空尼龙长丝相比棉纤维的腰圆形其横截面结构更为

规整综合之下导致织物１的透气性相比更差[１３Ｇ１５]从表３中的织物热阻数据可以看出织物１小于

织物２虽然织物１中纤维中空结构及松散纱线结

构所含的静止空气有助于织物热阻值增加但是所

用的包芯纱芯丝为中空尼龙长丝其导热系数高因此总体上织物１热阻还低于织物２进而能更好的

将耗能吸声转换的热能消散也佐证了前述分析中

织物１导热性能更好有助于改善织物的吸声性能(下转第５８页)

1048944８１1048944

　纺织工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００５

３D绳绣鞋面设计与生产

陈绍芳

(成都纺织高等专科学校纺织工程学院成都　６１１７３１)

　　摘　要为使用电脑缠绕绣花机刺绣３D绳绣鞋面采用贴楦展平法设计出３D绳绣鞋面平面样板应用

田岛电脑刺绣花样设计软件设计３D绳绣鞋面刺绣花样给出了鞋面的后整理方法该３D绳绣鞋面成型度

高轻薄透气造型美观制作工艺简洁低碳环保为３D绳绣鞋面提供设计和生产依据

关键词绳绣鞋面样板设计电脑缠绕绣花机

中图分类号TS９４３６　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１９－０３

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang

(SchoolofTextileEngineeringChengduTextileCollegeChengdu６１１７３１China)

AbstractInthispapercomputerizedcordingembroiderymachinewasusedtoembroider３Dcordingembroideryshoeupperandpostshoelastmodelmethodwasusedtodesignthe３DcordingembroideryshoeupperflatpatternfirstlyFurthermoreTajimaDGMLdesignsoftwarewasappliedtodesign３DcordingembroideryshoeupperpatternFinallythefinishingmethodoftheshoeupper wasgivenTheresultsshowthatthe３D cordingembroideryshoeupperpresentsfineshapingeffectlightnessairpermeabilitybeautifulappearancesimpletechnologiesandlowＧcarbonenvironmentThispaperalsoprovidesthedesignandproductionbasisfor３DcordingembroideryshoeupperKeywordscordingembroideryshoeupperpatterndesigncomputerizedcordingembroiderymachine

收稿日期２０１７－０２－１６

作者简介陈绍芳(１９８３－)男江西赣州人讲师主要从事

针织新产品方面的研究

　　鞋主要由鞋面和鞋底两大部分组成鞋面又称

为鞋帮目前休闲鞋的鞋面主要是皮革布等材

料制成需要下料裁断和车帮缝制无法一次成型后整理需要冲边包边拼接等复杂工序并使用一

些配件浪费材料整个生产过程中还依赖大量人

工此外皮革鞋面等产品污染较大透气性差[１Ｇ２]

３D绳绣鞋面使用电脑缠绕绣花机将涤纶包缠纱刺

绣加工成一片式３D绳绣鞋面无需裁剪缝合即一

次成型颠覆了传统的鞋面制造技术生产过程环保

省料自动化程度高生产出的鞋面具有轻薄透气舒适合脚可定制等特点

１　刺绣原理

缠绕绣属于特种绣的一种是以绳子为主导元

素以绣线为辅助利用绣线将绳子按特定的针法刺

绣在底料上形成花样的刺绣在电脑缠绕绣花机的

电控系统中预存有６种特定的锯齿绣针法分别为

Z１绣Z２绣Z３绣Z４绣Z５绣和Z６绣其刺绣图

标分别如图１所示

图１　锯齿绣针法

６种锯齿绣针法都可以将绳子固定在织物上只是刺绣动作和绣线缠绕在绳子上的分布形状不一

1048944９１1048944

样Z１绣是每两针摆杠摆动一次Z２绣是每一针

摆杠摆动一次和每两针摆杠摆动一次交替进行Z３绣是每一针摆杠摆动一次Z４绣是每一针摆杠摆动

一次但摆杠摆动方向和 Z３绣相反Z５绣特点同

Z４但适合于粗绳的绣作Z６绣是同一针上落三针每一针摆杠摆动一次常用的绣法为Z１绣Z３Z４绣Z５绣Z６绣其绣法效果如图２所示在３D绳

绣鞋面刺绣生产中因绳子较粗故选用Z５绣

图２　锯齿绣效果

２　刺绣设备

使用禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机刺

绣３D绳绣鞋面该机器安装有绳绣装置具有缠绕

绣锯齿绣(亦称Z绣)羽状绣等多种绣作方式可通过离合气阀实现单头补绣和隔头绣功能绣作平

绣缠绕绣等多种绣作方式其绣品形象美观层次

丰富被广泛应用于服装服饰及工艺品等行业禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机平绣头

数１２个缠绕绣头数１２个平绣针数９枚缠绕绣

针数３枚刺绣范围７５０mmtimes８５０mm平绣转速

２５０~１０００rmin缠绕绣转速２５０~７００rmin

３　３D绳绣鞋面平面样板设计

采用实际生产广泛运用的贴楦展平法设计鞋面

平面样板贴楦展平法是将美纹纸平服地贴在休闲

鞋鞋楦的表面画出帮样线后将所贴美纹纸剥下并

展平得到展平样板３D绳绣鞋面样板的设计以脚

长２５５mm对应的休闲鞋鞋楦为例采用外踝半面

板贴楦法制作平面样板将制作的外踝样板旋转修正并考虑上底工艺及材料性能得到内踝平面样

板最终设计出由内外踝样板组成的３D 绳绣鞋面

平面样板[３Ｇ４]如图３所示在３D绳绣鞋面平面样

板中口门宽度１５mm足踝高度６５mm后帮高度

４０mm鞋帮高度１００mm楦面长３０５mm

图３　３D绳绣鞋面平面样板

４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

４１　刺绣设计

将３D绳绣鞋面平面样板装入到田岛电脑刺绣

花样设计软件(版本 V７０)使用平针工具设计出两

色三层结构的３D绳绣鞋面花样[５]如图４所示

４２　设计要点

a)在 平 针 属 性 设 置 中将 平 针 长 度 设 置

２５０mm最小针步０８０mm弦高００７mm

b)将实际尺寸的３D 鞋面平面样板装入软件装入后不能改变样板尺寸大小否则设计出尺寸不

符的鞋面花样

1048944０２1048944

　纺织工程 第２６卷

图４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

c)在实际刺绣生产中因电脑缠绕绣花机刺绣

绳绣时不具备自动剪绳功能因此在刺绣花样设计

时平针从头至尾尽量一次性设计完中间不要断开否则将增加人工剪绳次数

d)设计鞋面刺绣花样的相邻两层时平针方向

不能平行否则两根绳子会嵌入重叠上层和下层绳

子之间最好交叉以形成稳定牢固的结构

e)通常在平绣花样设计中都需要打开对象前锁

针和对象后停针功能以避免起头和结尾绣线松散但是在绳绣花样设计中一定要关闭对象前锁针和

对象后停针功能否则绳子将在刺绣的前几针和后

几针往回重叠

f)鞋面的前帮和后帮设计为三层结构是为提

高鞋面的耐磨拉力和耐折度等多项性能指标以延

长鞋面的使用寿命

g)为识别鞋子品牌可以在鞋面后帮两侧采用

平绣方式设计鞋子品牌的商标logo刺绣后醒目

４３　刺绣材料

a)面线１５３tex(１３７３D)涤纶丝(亦称鱼丝线)

b)底线８３tex(７５D)涤纶丝

c)绳子２９２tex涤纶包涤纶包缠纱

d)衬纸０１５mm热熔衬

４４　刺绣事项

a)在刺绣生产中需调节好面线张力和底线张

力以防止鞋面上露出底线面线颜色和底线颜色

最好为同色以防止刺绣中张力波动引起露底

b)刺绣生产中面线涤纶丝断线后需及时拉杆

停车并进行回退补绣

c)刺绣开始和结束时要及时停车剪断绳子避免绣框移动拉断绳子

d)热熔衬的颜色需和鞋面底层颜色同色避免不同

色的热熔衬在后整理溶解后粘附在鞋面上造成疵点

e)面线和底线需有足够的强力以防止鞋面在

使用过程中磨损断线致鞋面脱散

５　３D绳绣鞋面后整理

对刺绣生产后的３D绳绣鞋面进行热熔衬溶解

和定型整理以溶解热熔衬并保证３D鞋面后续使

用不易变形采用DZＧ１１００热熔胶机对３D鞋面进

行后整理定型温度１９０时间２０s热熔衬溶解

充分定型效果好经过后整理后的３D 绳绣鞋面

如图５所示３D绳绣鞋面经缝制上鞋舌和后跟再经贴里后与鞋底粘合得到３D绳绣鞋如图６所示

图５　３D绳绣鞋面 图６　３D绳绣鞋

６　结　语

在电脑缠绕绣花机上刺绣３D 绳绣鞋面产品

成型程度高鞋面无拼缝缩短了制鞋流程减少了

人工降低了成本３D绳绣鞋面轻便柔软颜色丰

富款式多变外观美观时尚符合消费者时尚个性

的需求具有低碳环保的特点同时保证了休闲鞋的

透气性舒适性和轻便柔软性等粘合鞋底后即可成

鞋具有独特的优势和广阔的市场前景

参考文献

[１]田正崔同赞鞋靴样板设计与制作[M]北京高等教

育出版社２００９[２]高士刚现代制鞋工艺[M]北京中国轻工业出版社

２００８[３]楚玉松丛洪莲万爱兰等纬编提花鞋面材料的样板

设计与开发[J]针织工业２０１６(２)５－９[４]卢致文蒋高明丛洪莲等基于人体足部特征的鞋面

样板设计及横编成形方法[J]纺织学报２０１５３６(４)

６５－７０[５]张志刚电脑绣花花样设计系统应用教程[M]北京中

国纺织出版社２０１０

1048944１２1048944

　第５期 陈绍芳３D绳绣鞋面设计与生产 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００６

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发

周方颖a杨立志b

(江阴职业技术学院a化学纺织工程系b计算机科学系江苏江阴　２１４４０５)

　　摘　要为了使羊毛纤维的检测结果更好地服务于生产及贸易活动对采撷卡捕获的图像采用SVM 方

法进行分析同时滤波降噪开发羊毛纤维显微镜下纵向形态参数测试软件结果表明该软件不仅获得羊毛

纤维细度的系列指标同时可以获得髓质层指标并根据不同的羊毛品质获得其细度分类统计指标从而为

生产和贸易提供有效的依据

关键词羊毛髓质层纵向形态参数软件

中图分类号TS１０２３　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２２－０４

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingaYANGLizhib

(aChemistryamp TextileEngineeringDepartmentbComputerScienceDepartment

JiangyinPolytechnicCollegeJiangyin２１４４３３China)

AbstractInordertomakethetestresultsmorebetterserveforproductionandtradeofwoolSVMwasusedtoanalyzethecapturedimaginesandnoisereductionwereconductedTheverticalmorphologicalparametertestsoftwareforwoolfiberunderthemicroscopewasdevelopedTheresultindicatesthatthesoftwarenotonlygetsthefinenessindexesofwoolbutalsoobtainsmedullalayerindexesAtthesametimetheclassificationindexesofwoolaregainedaccordingtodifferentwoolqualitysoastoprovidemoreeffectiveevidenceforproductionandtradeKeywordswoolmedullalayerverticalmorphologicalparametersoftware

收稿日期２０１７－０７－１１

作者简介周方颖(１９７０－)女浙江奉化人副教授主要从

事纺织生产与质量控制方面的研究

　　从羊毛本身看其最重要的性状特征就是粗细羊毛的细度直接决定它的性能加工及价格因此羊毛细度检测方法显得尤为重要目前检测方法

主要分为两类mdashmdashmdash直接检测和间接检测比较常见

的有 OFDA(光学纤维直径分析仪)Laserscan(激光细度仪)显微镜投影仪等这些方法能够比较快

速准确地获得羊毛直径指标[１]目前大多数厂家及检测机构采用软件技术检测

羊毛纤维的细度但是也发现一些问题如图１和

图２所示虽然都是羊毛纤维但在内部结构上却有

着较大的差异图２中的羊毛纤维含有髓质层这种

结构形成羊毛的弱节使羊毛脆而易断不易染

色[２Ｇ３]但目前使用的软件所提交的指标中没有包

含有髓质层羊毛的结构参数软件获得的指标参数

不能涵盖羊毛的所有性状特征为此从实际需求出

发自行设计开发适合教学及检测使用的指标比较

完备的测试软件

图１　羊毛纤维

1048944２２1048944

图２　含髓质层的毛纤维

１　软件总体设计

１１　软件的功能设计

按照软件的开发目标设计软件功能如图３所

示包括图像采撷图像处理和结果报表３部分

图３　软件的功能设计

１２　软件设计流程

软件设计流程如图４所示

图４　软件设计流程

１３　软件设计关键点

１３１　分时处理与并发处理的协调

软件开发过程中由于采用了图像采撷卡在图

像采撷与图像处理之间需要协调因为采撷图像和

处理图像都需要由 CPU 处理涉及到共享资源访

问既要让两者并发工作以提高效率又不能让两

者无限制地并发而影响效果因此要进行分时处理也就是要让分时处理机制和并发处理机制协调好保证工作有条不稳的正确运行既能使采集工作有

效又能使分析工作受到的干扰尽可能的小

１３２　图像处理

软件设计中建立特征向量和滤波降噪的处理方式

a)以羊毛直径边界亮度(v１)边界平行度(p)边界之间区域亮度(v２)为特征值建立羊毛直径特

征向量[４]如式(１)所示

V ＝ [W１timesEX(v１Δ1048944max(p(v１)))W２timesEX(p)W３timesEX(v２Δ1048944max(p(v２)))] (１)

式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v的均值EX(p)表

示羊毛直径边界平行度的均值Wn(n＝１２３)表

示该特征值的权重以羊毛髓质层的亮度(v)长度(l)宽度(w)

边界偏移量(off)作为特征值建立髓质层特征向

量如式(２)所示

V ＝ [W１timesEX(vΔ1048944max(p(v)))W２timesEX(l)

W３timesEX(w)W４timesEX(off)] (２)式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v 的均值EX(l)

EX(w)EX(off)分别表示髓质层长度宽度边

界偏移量的均值Wn(n＝１２３４)表示该特征值

1048944３２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

的权重软件必须首先勾勒出视野内羊毛和髓质层的轮

廓因此首先将羊毛的边界亮度和平行度作为特征

向量同时为了防止将平行的两根羊毛误判为一根

羊毛的边界加入边界之间的区域亮度作为特征值这样可以勾勒出羊毛直径对于髓质层主要考虑它

在羊毛直径的位置即边界偏移量通过这个特征向

量既可以勾画出髓质层的位置又可以剔除满足其

他条件但偏移量ldquo失真rdquo的污点信息测量时采用摄像头采撷卡捕获图像信息通

过 VC６０中嵌入的 OpenCV 读取采撷卡缓存的图

像数据并进行处理最终在显示器上获取图像为了标定获取的图像的尺寸需要首先借助标准尺(图

５)占据的像素点数计算出每个像素点代表的长度而后获得羊毛纤维直径及髓质层长度和宽度指标

图５　２０μm标准尺

通过式(１)和式(２)获得羊毛直径及髓质层的

特征向量对每一根羊毛纤维直径特征向量必备但髓质层特征向量则视每一根羊毛而不同在此基

础上采用SVM[５] 方法对有限样本进行训练得到

划分目标的支持向量根据支持向量对样本集之外

的特征进行类别确认[６]

b)由于纤维试样容易被灰尘污点干扰影响

图像的效果致使图像出现噪声干扰清晰度下降等

问题为了能有效地处理这类图像在提取特征值之

前首先采用高斯滤波方法对图像进行降噪处理高斯滤波有利于图像平滑消除随机噪声的影响对图

像细节也具有较好的保护作用为了避免在降噪过

程中造成信息损失将图像按式(３)进行量化处理

f(xy)＝ttimesfloor f(xy)８

aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide (３)

式中f(xy)表示坐标为xy处的图像像素值t是

每个量化级的期望值按照将像素值划分为３２个等

级的设定取

t＝２５６３２ ＝８

将t值代入式(３)中可以得出当像素值为０~７时f(xy)为０当像素值为８~１５时f(xy)为

t即为８10490181049018当像素值为２４８~２５５时f(xy)为

３１t即为２４８通过式(３)将像素值划分为[０８１６

２４1049018２４０２４８]３２个等级可以更加有效地提取主

要信息实现降噪的目的图６是采撷到的羊毛纤维图像图７是经处理

在后台得到的结果可以看出经过处理的羊毛纤

维周围的污点杂质等已被有效滤除只保留纤维

直径轮廓和髓质层轮廓

图６　采撷到的羊毛纤维

图７　分析得出的完整图像

１３３　不同种类羊毛结构参数的纳入

不同种类的羊毛品质不同其细度指标不同将这些结构参数纳入软件系统以便针对不同的测

试对象给出相应的结果表１是国毛和澳毛的细度

分类

２　软件运行结果

图８图９以及图１０分别是软件主界面和数据

结果图９为软件测试得到的羊毛细度指标图１０

1048944４２1048944

　纺织工程 第２６卷

是针对本次测试对象mdashmdashmdash国毛按照其细度分类统 计的结果髓质层毛指标包含在ldquo两型毛含量rdquo中

表１　国毛和澳毛的细度分类

国毛 澳毛

细羊毛品质支数在６０S以上毛纤维平均直径在２５μm以下的同质毛

粗毛毛纤维直径在５２５μm以上的羊毛

腔毛髓腔连续长达２５mm以上宽为直径的１３以上的为腔毛

两型毛具有不连续髓腔的羊毛为两型毛

超细羊毛小于等于１２５μm的羊毛为超细羊毛

细毛小于等于２００μm的羊毛为细毛

中支毛２０１~２４０μm的羊毛为中支毛

粗毛２４１μm及以上的羊毛为粗毛

图８　软件主界面

图９　软件测试得到的细度指标

图１０　国毛试样细度分类统计结果

　　图１０的结果包含ldquo细羊毛rdquoldquo两型毛rdquoldquo其他rdquo三项数据ldquo粗毛rdquoldquo腔毛rdquo两种含量没检出用ldquo－－－－rdquo表示各指标均遵照表１的规定ldquo其他rdquo是除

去已测出的各类型羊毛含量余下部分的羊毛含量

３　结论与讨论

以羊毛纤维的边界线亮度边界线平行度边界

之间区域亮度为特征值建立羊毛纵向轮廓特征向

量以髓质层的亮度长度宽度边界偏移量为特征

值建立髓质层特征向量运用SVM 方法对羊毛轮

廓及其髓质层进行标定并进行滤波降噪同时纳入

不同品种羊毛细度指标通过 VC６０ 中嵌入的

OpenCV读取采撷卡缓存的图像数据并进行图像

处理开发羊毛纵向形态参数测试软件可以获得比

较准确详细的纤维细度及其他纵向结构参数指标为生产及贸易提供可靠的依据结合软件的使用效

果尚有需要完善的工作

a)结合市场调研结果目前国内使用的羊毛除

了澳毛国毛还有数量较多的新西兰毛乌拉圭毛

等它们在品质上又区别于澳毛和国毛因此有必

要针对不同品种的羊毛纳入不同的羊毛细度指标

体系进一步完善软件系统

b)软件是与显微镜配合使用的使用时为了

获得载玻片上多根羊毛的纵向形态参数信息旋转

载物台旋钮造成羊毛纤维被重复测试的可能性目前主要依靠人为主观的方式按一定方式转动旋

钮尽量避免重复测试这是下一步软件需要努力改

进的方向

c)进一步提高滤波降噪的精准性避免在髓质

层分析中对髓质层附近的试样污点产生误判和漏

判影响最终结果

参考文献

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国纤检２００６(７)３９－４３[２]姚穆周锦芳黄淑珍等纺织材料学[M]２版北京

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信息与控制２００２３１(１)４５－５０[６]马淑艳基于支持向量机的高炉铁水硅含量预测[D]杭

州浙江大学２０１６

1048944５２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００７

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮１许凡菲１卢业虎１２戴宏钦１２

(１苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５１２３

２苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州　２１５１２３)

　　摘　要防护手套的防寒性能对于户外工作人员抵御寒冷环境伤害尤为重要研制了一款较为轻便可持续保暖的温控电热防护手套在人工气候室模拟的冷环境中(温度２５相对湿度６０)通过真人试穿

实验评价其调温和保暖性能分别实时采集６０min内５个手指和手背的皮肤温度变化和主观热感觉其次

探讨了有风(０５ms)和无风(０１７ms)条件下温控电热手套加热与不加热时的防寒性能结果表明加热时

的手背和手指皮肤温度热感觉等级均有大幅度提升与不加热条件下的手部皮肤温度均存在显著性差异较之

无风条件０５ms风速会降低手套的防寒性能加热与不加热条件下皮肤温度的差异更显著

关键词防护手套智能电加热防寒性能局部热感觉

中图分类号TS９４１７３　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２６－０８

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANini１XUFanfei１LUYehu１２DAIHongqin１２

(１CollegeofTextileandClothingEngineeringSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China

２NationalEngineeringLaboratoryforModernSilkSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China)

AbstractColdＧproofperformanceofprotectiveglovesplaysanimportantroleinavoidingcoldinjuryfortheoutdoorworkstaffApairoflightweightandelectricallyheatedgloves (EHG)withthermoregulationfunctionwhichcankeepwarmcontinuouslyhasbeendevelopedToevaluatethethermalinsulationandthermoregulationpropertiesofEHGhumantrialexperimentswereconductedinaclimatechamberwiththeairtemperatureof２５andrelativehumidityof６０Thechangesinskintemperatureatsixparts(ie５fingersandbackofthehand)andsubjectivethermalsensationwererecordedrespectivelyin６０minBesidesthecoldＧproofperformanceofEHGundertheconditionsofwind(０５ms)nowind(０１７ms)heatingandnoheatingwasdiscussedResultsindicatethattheskintemperatureandthethermalsensationofthebackofthehandandfingersimprovealotunderheatingconditionandthereissignificantdifferencewithhandskintemperatureundernoheatingconditionComparedwithnowindconditionthewindvelocityof０５mswillgreatlyreducethecoldＧproofperformanceoftheglovesandthedifferencebetweenheatingandnoheatingconditionsismoresignificantKeywordsprotectiveglovesintelligentelectricallyheatingcoldＧproofperformancelocalthermalsensation

收稿日期２０１７－１０－２４

基金项目国家自然科学基金青年基金(５１５０６１３７)江苏省自

然科学基金(BK２０１６１２５５)

作者简介马妮妮(１９８８－)女山东临沂人硕士研究生主

要从事智能与防护服装方面的研究

通信作者卢业虎EＧmailyhlusudaeducnn

　　户外工作人员在严寒环境中作业时尤其是极

地高峰或太空深海等极端环境极易引起手部冻伤冻僵当手指皮肤温度低于１５６时[１]手部灵敏

度将大幅度降低阻碍工人作业精度和效率严重增

1048944６２1048944

加事故发生率低于４４时[２]手指精细作业能力

几乎全部丧失因此佩戴防寒手套对于保证工人

健康和安全尤为重要传统多层增厚手套虽能抵御

严寒但是不利于手工操作相比之下电加热手套

不仅具有优越的防寒保暖性能有效减少手部向周

围环境中的热量损失同时较为轻薄对手指灵活性

影响较小可满足人们手部对于工效性防寒保暖性

的要求即使是在－３２的寒冷环境中电加热产

品可有效保持手部皮肤温度[３]目前市场上电热手套的加热方式分为持续加热

和控温加热持续加热手套结构简单控温电路设计

不完善普遍出现加热不均匀的现象易引起手部局

部温度过高产生不适且一般无过热保护装置存在

极大安全隐患[１]对于市场上已有的可调温和控温

的加热手套加热档位固定且可选范围小既不能实

现智能加热也无法调节加热区间满足个人对温度

舒适度的要求另一方面一些电热手套的加热材料

选用的金属材料易折断[４Ｇ５]且难以贴合手部曲线电热膜或涂层材料不透气容易引起手部出汗闷热以致水分凝结降低手套保暖效果[６]此外导电布的高电

阻以及加热片的偏移都会影响加热效率或加热面积针对以上问题本研究研制一款较为轻便可持

续保暖的温控电热防护手套可根据人体以及外界

温度变化自行启动和停止加热功能调节手部热量

平衡提高手套的使用时间[７]通过真人实验基于

手部实时皮肤温度变化以及真人主观手部热感觉评

价评价其防寒效果和舒适性能

１　温控电热手套研发

１1049008温控装置２1049008调温按钮３1049008手套

４1049008触头５1049008导线６1049008接口７1049008加热片

图１　智能电加热手套构成

１１　手套设计

为使手套更贴合人体手部增强保暖效果整体

采用立体设计便于手指弯曲增加动作灵活性如

图１所示温控电热防护手套包括手套本体加热元

件和智能调温装置手套本体共四层包括手套外

层防水透气层隔热层和内里外层面料采用防风

织物防水透气层采用 PTFE膜层压材料材料表

面分布均匀的凸点手套隔热层采用抓绒面料内里采用锦纶里料

１２　加热元件

加热元件由五指型加热片和连接头组成由于

手背温度低于内部因此加热片位于手套背部隔热

层和手套内里之间[８]如图１(b)所示考虑到小拇

指易寒冷情况增加小拇指加热面积加热元件采

用ldquo三明治rdquo结构的复合材料硅胶外皮碳纤维束导

电材料被夹在PET薄膜之间发热片温度范围为

３５~４５ 以保证加热中手部的安全性和热舒

适性

１３　智能温控装置

将长宽为２cm的微型智能温控装置安置在手

套背部感温触头固定在内部虎口位置以检测的手

套内部微环境的温度调节加热片的工作方式调温

按钮设定温度(２６~３５)手套内温度低于下阈值

加热片开始加热工作超过上阈值加热片停止工作从而保持微环境温度的相对稳定防止升温过快过

高手部过热出汗从而解决加热效率和手部舒适性

问题同时可满足不同人群的舒适温度要求智能电加热手套电源可以由几种方式提供a)

连接电动车电源可直接用于骑行电瓶车时穿戴

b)连接小型便携式可充电锂电池将导线通过袖子

穿出电池可放在服装或背包等用于登山长时间

外出等

２　真人实验

６名志愿者(男３名女３名)自愿参加穿戴试验其特征如表１所示要求受试者在实验之前２４h内

不可饮酒不可做剧烈运动２h内不可进食不可吸

烟喝茶或咖啡

表１　受试者信息

性别 年龄y 身高cm 体重kg BMI(kg1048944m－２)男 ２０plusmn１ １７１plusmn５ ５８plusmn４ ２００plusmn２５女 ２０plusmn１ １５９plusmn４ ５１６plusmn３８ ２０５plusmn１１

试验在人工气候室进行试验中受试者保持着

装一致均穿着同一套服装即纯棉内衣和内裤羽绒上衣羽绒裤防寒靴受试者需穿戴手套在无风

1048944７２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

(０１７ms)和有风(０５ms)两种工况下分别进行

两次试验(手套加热和不加热)两次试验至少间隔

一天以排除受试者对冷环境适应性的影响

图２　手部皮肤温度测量

试验前要求志愿者在室内环境(２８)中贴好

皮肤温湿度传感器见图２静坐１５~３０min达到正

常体温并保持稳定之后戴上手套进入预先设定好温

湿度(２５６０)风速(０１７ms或０５ms)的人

工气候室静坐在桌前双手半握放在桌上风自左

向右吹向人体试验时长６０min每隔１０min询问

受试者手部主观热感觉主观热感觉分为９个等级

(－４非常冷－３冷－２凉－１有点凉０适中１有

点暖２暖３热４非常热)

３　结果与分析

３１　各部位皮肤温度变化

３１１　大拇指温度

不同条件下大拇指皮肤温度变化曲线如图３所

示在无风环境中大拇指皮肤温度在不加热的条件

下６０min内持续快速下降了１７１最终温度是

１４４加热状态下大拇指皮肤温度下降速度变

缓其间温度略有上升６０min内共下降了９８最终温度为２２３

当风速为０５ms不加热状态下的大拇指皮

肤温度先快速下降之后缓慢下降６０min内温度

共下降１７６最终温度为１２４加热状态下大拇指皮肤温度先是快速下降后速度变缓平稳之

后温度缓慢上升最后略有下降试验过程中温度共

下降１２４最终温度为１８４统计分析表明无风条件下的大拇指皮肤温度在加热和不加热两种

情况下第４５min之后存在显著性差异有风条件下

的大拇指皮肤温度自试验开始后的第１０min后存

在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图３　无风和有风环境下大拇指皮肤温度变化曲线

３１２　食指温度

图４描述了无风有风环境中食指皮肤温度的

变化趋势即在无风环境中不加热条件下６０min内食指皮肤温度持续快速下降了１８６最终温度

为１３１加热状态下食指皮肤温度在前１５min略有下降之后逐渐趋于平稳６０min内温度共下

降５８最终温度为２５４风速为０５ms时在不加热条件下食指皮肤

温度先急剧下降之后下降速度变缓６０min内温

度共下降１９５ 最终温度为１１７ 加热状态

下食指温度在短暂快速下降后趋于平稳第３０~５０min内温度缓慢上升后略下降试验过程中共下

降８６最终温度为２２０统计分析表明在无

风环境食指在加热与不加热两种情况下的皮肤温度

自第２５min后存显著性差异在有风环境中自第

１５min后存在显著性差异

1048944８２1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图４　无风和有风环境下食指皮肤温度变化曲线

３１３　中指温度

中指皮肤温度随时间变化曲线如图５所示无

风环境中中指在不加热的条件下温度持续快速下

降６０min内中指温度共下降１７９最终温度为

１４５加热条件下温度略微下降后保持稳定之后略下降６０min内中指皮肤温度共下降８０ 最终温度为２４８

风速为０５ms试验中中指在不加热的条件

下温度先是急速下降之后速度变缓６０min内共

下降１９６最终温度为１１３加热状态下中指温度在快速下降后趋于稳定第６０min时中指皮

肤温度共下降１０１最终温度为２１０统计

分析表明在无风环境中加热和不加热条件下的中

指皮肤温度变化在第２５min后存在显著性差异在有风环境中加热和不加热两种条件下中指皮肤温

度变化在第１５min之后出现显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图５　无风和有风环境下中指皮肤温度变化曲线

３１４　无名指温度

图６描述了无风有风环境中无名指皮肤温度

的变化趋势如图６所示在无风环境中无名指皮

肤温度在不加热条件下快速下降６０min内温度共

下降１６７最终温度为１４４加热条件下无名指皮肤温度略有下降后稍有停滞之后缓慢下降

６０min内温度共下降８１最终温度为２３７风速为０５ms手套不加热条件下６０min内

无名皮肤指温度先是迅速下降之后下降速度变缓共计下降了１９７最终温度是１１１加热状态

下无名指皮肤温度平缓下降至趋于稳定试验过程

中共下降９５最终温度为２１６统计分析表

明在无风环境中无名指在加热和不加热两种情况

下的温度变化在３５~６０min内出现显著性差异在有风环境中无名指温度变化自第２０min开始出

现显著性差异

1048944９２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图６　无风和有风环境下无名指皮肤温度变化曲线

３１５　小拇指温度

不同条件下小拇指皮肤温度随时间变化曲线见

图７由 图 ７ 可 见在 无 风不 加 热 的 条 件 下

６０min小拇指皮肤温度快速下降了１７３最终温

度为１４７加热条件下小拇指皮肤温度略微下

降后趋于平稳６０min内温度共下降７８ 最终

温度为２３６风速为０５ms不加热的条件下小拇指温度

先是迅速下降之后下降速度较为缓慢并逐渐趋于

稳定６０min内温度共下降１９１第６０min时小

拇指皮肤温度为１０８加热状态下小拇指皮肤温

度在迅速下降后变缓２０min后略微上升后趋于平

稳６０min内温度共下降１０５最终温度是２０３统计分析表明在无风环境中２５~６０min内

加热和不加热两种情况下的小拇指皮肤温度变化存

在显著性差异有风环境中１５~６０min内加热和

不加热两种状态下的小拇指皮肤温度变化存在显著

性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图７　无风和有风环境下小拇指皮肤温度变化曲线

　　图８描述了有风无风环境中手背皮肤温度的

变化趋势即在无风不加热条件下前５min内手

背皮肤温度快速下降之后缓慢下降６０min内手

背皮肤温度共下降１４０最终温度是１７７加热状态下手背皮肤温度略下降后逐渐平稳６０min内手背温度共下降６８最终温度为２５５

风速为０５ms不加热的条件下手背皮肤温

度先快速下降第１０min后缓慢下降试验过程中

温度共下降了１５０最终温度１６５加热状态

下手背皮肤温度短暂下降之后缓慢上升一段时间

的平稳之后略下降最终温度共下降 ８１ 第

６０min时的温度为２２９统计分析表明无风环

境中自第２５min后加热与不加热条件下的皮肤温

度存在显著性差异有风环境中手背在加热和不加

热条件下的皮肤温度变化在１５~６０min内存在显

著性差异

1048944０３1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图８　无风和有风环境下手背皮肤温度变化曲线

３１７　手部平均皮肤温度

图９描述了有风无风环境中手部(五指和手背)的平均皮肤温度的变化趋势在无风不加热条件

下６０min内手部平均皮肤温度持续下降了１７０最终温度是１４８加热状态下手部平均皮肤温度

在短暂下降之后变缓至逐渐平稳６０min内手部平均

皮肤温度共下降７７最终温度为２４２风速为０５ms不加热的条件下手部平均皮

肤温度先快速下降第３５min后缓慢下降试验过

程中温度共下降了１８４最终温度１２３加热

状态下手部平均皮肤温度在前１０min内快速下降

之后保持平稳最后略下降最终共下降９８第

６０min时的温度为２１０ 统计分析表明无风

环境中在１０~６０min加热与不加热条件存在显著

性差异有风环境中手背在加热和不加热条件下的

皮肤温度变化自第５min之后存在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图９　无风和有风环境下手部平均皮肤温度变化曲线

　　综上所述两种风速环境中无论加热与否五指和手背的皮肤温度和平均皮肤温度均随着时间增

长而下降但是加热组温度在最初下降后最终保持

相对稳定风速为０１７ms时加热条件下的手指

和手背在第６０min时的平均皮肤温度相比于对照

组(手套不加热)高了９４０５ms时相比于对

照组最终温度提升了８６１５被认为是手动

作业工效不受影响的临界温度[２９]对照组中所有

部位的局部皮肤温度均低于１５即手工操作能力

受到明显影响灵活性降低相比之下加热状态下

的手部局部温度均高于１５也就是说在寒冷的

环境中加热状态下手套保暖效果更好有利于降低

五指和手背部位热量的散失能更好维持手部的皮

肤温度保证手部的作业工效研究表明嵌入式加

热元件可以提高手套的防寒效果这与之前的研究

结果是一致的[１０Ｇ１１]

1048944１３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

在加热条件下手指各部位的皮肤温度均出现

小幅增加的动态波动这可能与智能调温装置有关试验的前几分钟由于手部温度仍处于设定温度范

围内(２６~３５ )因此加热装置处于不工作状态随着温度下降到低于下阈值加热装置开始启动手部皮肤温度出现轻微上升因此不会出现手部局部

温度过高状况或因环境变化时频繁调整温控器的

不便不同部位的皮肤温度变化情况不同相比于其

它部位加热状态下大拇指的最终温度最低这可能

是因为大拇指部位特殊加热片与该部位皮肤贴合

度不够加热效果不理想仍需改进研究两种风速

下无论是否加热第６０min时的手背皮肤温度均

是最高一方面这可能是因为手背比手指更接近人

体另一方面可能是因为电热片更接近贴合手背皮

肤表面增加了之间的接触面积和热量传递这进

一步证明了较大的加热面积可以增加加热效果这与Song等[１１]Wang等[１２]的研究结果一致然而由于小手指空隙较大试验最开始时手到周围环境

的对流散热很大所以０５ms环境中加热状态下

前２０min小拇指的温度曲线明显下降之后温度略

有增加且第６０min时的最终温度高于２０ 这同样证明了加热片提高了手套的保暖性能

此外同一部位的皮肤温度在高风速环境中

的下降速度更快这与空气速度会降低防寒性能

的研究结果一致[１０１３]空气流速对有效加热功率

的影响较小但可以降低手套热阻增加了向周围

环境的热量损失大大降低了保暖效果从图３到图９可以看到尽管高风速条件下(０５ms)的手部最终温度低于低风速环境(０１７ms)但是

在加热与对照组的统计差异出现的更早这表明

０５ms风速下温控电热手套对于手部局部加热

的效果更明显这可能与人体生理和心理变化有

关需进行进一步探究

３２　主观评价

不同条件下的手部热感觉评价结果分别如图

１０(a)图１０(b)所示从图１０中可以看出两种风

速环境中手套加热和不加热时受试者的手部总体

热感觉均呈下降趋势即感觉手部越来越冷无风环境不加热状态下受试者手部热感觉自

进入人工气候室的０５(微暖)逐渐下降到－２(凉)加热状态下受试者的手部热感觉从进入气候室的

第１０min开始下降由０５(微暖)缓慢降至－０７(微凉)风速为０５ms不加热条件下受试者的

手部热感觉由起初进入气候室的０５(微暖)开始下

降最终达到－２５(较凉)的状态加热状态下受试

者的手部热感觉在气候室的前１０min几乎无变化

１０min后从０５(微暖)缓慢下降最终达到－１(有点凉)统计分析表明无风环境中在加热和不加

热下的热感觉等级在第２０min后存在显著性差异有风环境中手部主观热感觉在第１０~６０min存在

显著性差异综上分析可得两种风速环境中不论手套加热

与否手部热感觉均随时间增长呈下降趋势但加热

状态下手部热感觉下降的起点较晚且下降速度更

缓慢最终热感觉等级较高在一定程度上说明加热

手套的保暖效果更好相比于无风环境有风环境中

的加热手套最终热感觉较低说明０５ms的风速

会降低加热手套的防寒性能这与手套加热时手指

和手背的皮肤温度变化规律相同证明实验结果的

可靠性

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图１０　无风和有风环境下手部整体热感觉评价

1048944２３1048944

　纺织工程 第２６卷

４　结　论

本研究采用智能温控装置研制了一款较为轻

便并且可持续保暖的温控电热防护手套通过真

人实验基于手指和手背的皮肤温度变化以及真人

主观热感觉得到结论如下

a)在 寒 冷 环 境 中无 风 (０１７ ms)和 有 风

(０５ms)条件下的手指和手背皮肤温度均随时间

增长会下降但电热手套均能提供较好的保暖性能在６０min内使皮肤温度维持相对稳定无风环境

中手套不加热较加热时的手部最终平均皮肤温度

相差９３有风情况下手套不加热较加热时的手

部最终平均皮肤温度相差８６

b)在寒冷环境中手部热感觉呈现下降趋势加热状态相对于不加热状态时的手指和手背热感觉

等级有大幅度提升不加热状态下的热感觉下降起

点更早最终评价等级也略低

c)智能温控系统加热后的手套保暖性能更好有利于降低手指和手背部位的热量散失更好维持

手指和手背皮肤温度保证手部精细作业能力风速

影响电热手套保暖效果０５ms的风速会降低智

能温控电热手套的防寒性能

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protectiveperformance(CPP)ofanelectricallyheatinggarment (EHG)andachemically heating garment(CHG)incoldenvironments[J]FibersandPolymers

２０１５１６(１２)２６８９－２６９７[１１]SONG W FWANGFZHANGCJetalOnthe

improvementofthermalcomfortofuniversitystudentsbyusingelectricallyandchemicallyheatingclothingina cold classroom environment[J] Building andEnvironment２０１５(９４)７０４－７１３

[１２]WANG FGAO CProtectiveclothingmanagingthermalstress[M]Cambridge (UK) WoodheadPublishingSeriesinTextile２０１０３１０－３２４

[１３]SANTEE W R BLANCHARD L A Thermal

properties of handwear at varying altitudes [J]AviationSpace amp EnvironmentalMedicine２００１７２(６)５７６－５７８

1048944３３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００８

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇１蒋　彬１邓继勇１刘日平２胡灿辉３

(１湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室湖南湘潭　４１１１０４２苏州大学

纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５００６３广东德美精细化工股份有限公司广东顺德　５２８３０５)

　　摘　要采用盐酸对膨润土进行改性将改性后的膨润土作为双氧水稳定剂用于纯棉织物碱氧一浴法前

处理并与传统双氧水稳定剂进行了效果对比结果表明改性膨润土可用于纯棉织物碱氧一浴法前处理在优化工艺条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９与传统双氧水稳定剂进行

对比效果基本相近但原料更安全环保

关键词膨润土改性前处理碱氧一浴法棉织物

中图分类号TS１９２２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３４－０５

ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCottonFabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcess

CHENZhen１JIANGBin１DENGJiyong１LIURiping２HUCanhui３

(１KeyLaboratoryofEcologicalTextileMaterialsamp NovelDyeingandFinishingTechnologyHunanProvincialEducationDepartmentHunanInstituteofEngineeringXiangtan４１１１０４China

２CollegeofTextileandClothingEngineeringofSoochowUniversitySuzhou２１５００６China３DymaticChemicalsIncShunde５２８３０５China)

AbstractThebentonitewasmodifiedbyhydrochloricacidfirstlyandthenitwasappliedashydrogenperoxidestabilizerinpretreatmentofcottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessThepretreatmenteffectwascomparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizerinthispaperTheresultsshowthatthemodifiedbentonitecanbeusedforpretreatmentofpurecottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessUndertheoptimizedprocessconditionsthewhitenessoftreatedfabricis８１４thecapillaryeffectis１２１cm３０minandthestrengthlossis９９ComparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizertheireffectisbasicallysimilarbutbentoniteissaferandmoreenvironmentallyfriendlyKeywordsbentonitemodificationpretreatmentalkaliＧoxideonebathprocesscottonfabric

收稿日期２０１７－０７－０２

基金项目湖南省教育厅创新平台开放基金项目(１７K０２６)

作者简介陈　镇(１９８１－)男湖南湘潭人讲师主要从事

环境友好型染整技术及印染废水处理方面的研究

　　H２O２ 是最常用的前处理漂白剂其主要作用

机理为H２O２ 在碱性条件下分解出 HOO1048944与棉

纤维天然色素中的共轭双键发生加成反应破坏其

发色体系而消色漂白H２O２ 在放置过程中会逐渐

分解在碱性条件下稳定性更差同时溶液中的铜铁锰镍等金属离子杂质会催化加速双氧水的分

解[１Ｇ２]因此在使用 H２O２ 漂白时需配合双氧水稳

定剂使用[３]本世纪初粘土矿物开始在印染助剂行业中崭

露头角如德国拜耳公司及先邦化学(上海)公司研

制的漂白助剂 TannexRENATannexGEO上海

德 桑 精 细 化 工 有 限 公 司 研 制 的 前 处 理 剂

GreenStoneG 等[４Ｇ５]对粘土矿物的研究和应用表

明其协同作用机理为[６Ｇ７]a)粘土矿物所特有的离

子交换吸附功能及晶体结构使其能吸附溶液中的重

金属离子降低 H２O２ 的分解速率b)粘土矿物本身

1048944４３1048944

的富镁性使其所携带的 Mg２＋ 能与 HOO1048944结合起到缓释的作用c)粘土矿物的特殊空间结构还能起

到固载保护双氧水的功能膨润土作为一种绿色安全环保的代表性层状

硅酸盐粘土矿物结构单元层是中间为 O 层两边

为 T层其中O层为八面体层由 Al３＋ Mg２＋ 等阳

离子占据[８Ｇ９]作为一种含镁粘土矿物本研究将对

其通过酸改性纯化其空间结构强化其交换及吸附

性能考察其作为氧漂稳定剂用于纯棉织物前处理

的性能

１　实验部分

１１　实验药品及仪器

１１１　材　料

纯棉毛巾坯布(平方米质量３５０gm２益阳龙

源纺织有限公司)膨润土(细度２５０~３００目辽宁

建平县润营矿业有限公司)

１１２　药　品

氢氧化钠过氧化氢盐酸硅酸钠(分析纯天津科密欧化学试剂有限公司)非离子渗透剂 DMＧ１２３０精练剂DMＧ１３６１氧漂稳定剂 DMＧ１４０３(工业

级广东德美精细化工有限公司)

１１３　仪　器

毛细效应测定仪 TG８７１(上海美谱达仪器有限

公司)YG０２６H 型多功能电子织物强力机(宁波纺

织仪器厂)WSDＧⅢ全自动型白度仪(上海通显机

电设备有限公司)JJＧ１型电热恒温水浴锅(上海普

瑞赛斯仪器有限公司)XY 系列精密电子天平(常州市幸运电子设备有限公司)

１２　实验内容

１２１　膨润土的酸改性实验

选用盐酸对膨润土进行浸泡法改性设计L４４ 正

交试验进行改性条件研究影响因素及水平选择见

表１

表１　膨润土改性正交实验设计

因素

A B C D改性时间

h

改性温度

液固比

盐酸浓度

(mol1048944L－１)

水平

２ ７０ ２∶１ １４ ８０ ３∶１ ２６ ９０ ４∶１ ３８ １００ ５∶１ ４

１２２　改性膨润土在碱氧一浴法前处理中的应用

实验

　　将表１中L４４ 正交试验设计的１６个改性样品用

于纯棉毛巾坯布碱氧一浴法前处理实验工艺流程配前处理液rarr润湿坯布入液rarr保温前处理(９０times９０min)rarr出布rarr热水洗(９５times５min)rarr冷水洗

(２０times５min)rarr热水洗(９５times３min)rarr冷水洗

(２０times３min)rarr烘干rarr测试前处理液初始配方

NaOH(gL)　　　　　　　　　３０H２O２(gL) １５非离子渗透剂DMＧ１２３０(gL) １精练剂DMＧ１３６１(gL) ０５改性膨润土(gL) ２浴比 １∶５０

１２３　前处理液配方及工艺优化实验

继续以正交试验来优化前处理工艺做L５４ 正交

试验因素及水平选择如表２

表２　前处理正交试验设计

因素

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)膨润土用量

(g1048944L－１)保温时

间min

保温温

度

水平

３０ １５ ４ ９０ ９０２８ １４ ３ ８０ ８５２６ １３ ２ ７０ ８０２４ １２ １ ６０ ７５

１２４　横向对比实验

采用１２３优化后的前处理液配方及工艺对坯

布进行碱氧一浴前处理对比改性膨润土与常用的

双氧水稳定剂硅酸钠DMＧ１４０３及未改性膨润土不加双氧水稳定剂的前处理效果

１３　分析与测试

a)毛效参照 FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细

效应测试方法raquo测定

b)白度参照 GBT８４２４２mdash２００１laquo纺织品色

牢度试验相对白度的仪器评定方法raquo测定

c)强 力 损 失用 强 降 率 来 表 示参 照 GBT３９２３mdash１９９７laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分断裂

强力和断裂伸长率的测定 条样法raquo测定织物的初

始经向断裂强力F０ 和处理后的经向断裂强力F１则

1048944５３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

强降率＝F０－F１

F０times１００

d)手感采用５级评价法将织物放在暗箱内通过ldquo搓捏摸抓rdquo等评定织物的滑爽软糯丰满弹性等手感特征１级最差５级最好

２　结果与讨论

２１　膨润土的改性实验结果

根据１２１酸改性实验设计及１２２改性膨润土

的应用实验结果见表３结果分析见表４表５表６

表３　改性膨润土正交试验结果

实验号A B C D

改性时间h 改性温度 液固比 盐酸浓度(mol1048944L－１)前处理效果

白度 毛效cm 强力损失１ ２ ７０ ２∶１ １ ７３５ １０２ ９８２ ２ ８０ ３∶１ ２ ７５２ １０５ ８９３ ２ ９０ ４∶１ ３ ７６８ １０３ １２２４ ２ １００ ５∶１ ４ ７７１ １２５ １９０５ ４ ７０ ３∶１ ３ ７５９ ９９ １０１６ ４ ８０ ２∶１ ４ ７５９ １３０ １６１７ ４ ９０ ５∶１ １ ７４１ １２２ １２８８ ４ １００ ４∶１ ２ ７４９ １１５ １３７９ ６ ７０ ４∶１ ４ ７５０ １１６ １７７１０ ６ ８０ ５∶１ ３ ７７７ １２８ １１２１１ ６ ９０ ２∶１ ２ ７４０ ８５ ９５１２ ６ １００ ３∶１ １ ７２１ １０２ １６９１３ ８ ７０ ５∶１ ２ ７３５ ９６ １４３１４ ８ ８０ ４∶１ １ ７２６ １０１ １５２１５ ８ ９０ ３∶１ ４ ７２６ ９５ １０４１６ ８ １００ ２∶１ ３ ６４９ １０３ １８２

表４　白度正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ ７５６５０ ７４４７５ ７２０７５ ７３０７５K２ ７５２００ ７５３５０ ７３９５０ ７４４００K３ ７４７００ ７４３７５ ７４８２５ ７３８２５K４ ７０９００ ７２２５０ ７５６００ ７５１５０R ４７５０ ３１００ ３５２５ ２０７５

主次因素 A＞C＞B＞D最佳工艺 A１B２C４D４

从表４按照极差大小得到影响白度的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为改性温度盐酸浓度影响最小最佳工艺

为A１B２C４D４

表５　毛效正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ １０８７５ １０３２５ １０５００ １０６７５K２ １１６５０ １１６００ １００２５ １００２５K３ １０７７５ １０１２５ １０８７５ １０８２５K４ ９８７５ １１１２５ １１７７５ １１６５０R １７７５ １４７５ １７５０ １６２５

主次因素 A＞C＞D＞B最佳工艺 A２B２C４D４

　　从表５按照极差大小得到影响毛效的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为盐酸浓度改性温度影响最小最佳工艺

为A２B２C４D４

表６　强力损失正交结果分析

极差分析因素

A B C D

K１ １２９７５ １３４００ １３６７５ １１２７５

K２ １２８５０ １１５７５ １１６００ １４４００

K３ １１２２５ １４７００ １２９２５ １４８７５

K４ １６９５０ １４３２５ １５８００ １３４５０

R ５７２５ ３１２５ ４２００ ３６００

主次因素 A＞C＞D＞B

最佳工艺 A３B２C２D１

从表６按照极差大小得到影响强力损失的主次

因素及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液

固比再次为盐酸浓度改性温度影响最小与毛效

的影响主次因素相同最佳工艺为A３B２C２D１综合毛效白度和强力损失确定膨润土改性的

1048944６３1048944

　染化工程 第２６卷

优化条件为A２B２C４D４即改性时间４h改性温度

８０液固比５∶１盐酸浓度４molL在该条件下

的改性膨润土用于前处理的效果白度７６５毛效

１２２cm强力损失１２６

２２　碱氧一浴法前处理液及工艺优化

根据１２３碱氧一浴前处理液配方及工艺优化

实验设计结果见表７结果分析见表８９１０

表７　正交实验

实验号

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)改性膨润土用量

(g1048944L－１)保温时间

min

保温温度

前处理效果

白度 毛效cm 强力损失

１ ３０ １５ ４ ９０ ９０ ７５８ １１５ １２２２ ３０ １４ ３ ８０ ８５ ７３０ １２０ １０７３ ３０ １３ ２ ７０ ８０ ７３５ １３０ ８９４ ３０ １２ １ ６０ ７５ ７８３ １１３ １０６５ ２８ １５ ３ ７０ ７５ ７３７ １１０ １１９６ ２８ １４ ４ ６０ ８０ ７２９ １１７ ８６７ ２８ １３ １ ９０ ８５ ７７５ １２５ ９８８ ２８ １２ ２ ８０ ９０ ７７６ １３１ １１２９ ２６ １５ ２ ６０ ８５ ７６７ １３７ ８５１０ ２６ １４ １ ７０ ９０ ７８７ １２３ １０５１１ ２６ １３ ４ ８０ ７５ ７２４ １１８ ９２１２ ２６ １２ ３ ９０ ８０ ７２４ １１７ １１７１３ ２４ １５ １ ８０ ８０ ７３８ １２０ ９６１４ ２４ １４ ２ ９０ ７５ ７５０ １２８ ９３１５ ２４ １３ ３ ６０ ９０ ７５４ １２４ １２８１６ ２４ １２ ４ ７０ ８５ ７３５ １３０ ９７

表８　白度正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ ７５１５ ７５００ ７３６５ ７５１８ ７６８８K２ ７５４３ ７４９０ ７３６３ ７４２０ ７５１８K３ ７５０５ ７４７０ ７５７０ ７４８５ ７３１５K４ ７４４３ ７５４５ ７７０８ ７５８３ ７４８５R １ ０７５ ３４５ １６３ ３７３

主次因素 I＞G＞H＞E＞F最佳工艺 E２F４G４H４I１

根据表８按照极差大小得到影响白度的主次因

素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润土用量

的影响最大前处理时间次之烧碱用量和双氧水用

量的影响相对小最佳工艺为E２F４G４H４I１

表９　毛效正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １１９５ １２０５ １２ １２１３ １２３３K２ １２０８ １２２０ １１７８ １２２３ １２８０K３ １２３８ １２４３ １３１５ １２３３ １２１０K４ １２５５ １２２８ １２０３ １２２８ １１７３R ０６ ０３８ １３７ ０２ １０８

主次因素 G＞I＞E＞F＞H最佳工艺 E４F３G３H３I２

　　根据表１０按照极差大小得到影响毛效的主次

因素及优化工艺组合改性膨润土影响最大前处理

温度影响次之再烧碱用量双氧水用量和前处理时

间影响较小最佳工艺为E４F３G３H３I２

表１０　强力损失正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １０６００ １０５５０ ９６７５ １０７５０ １１６７５K２ １０３７５ ９７７５ １１７７５ ９９２５ ９６７５K３ ９７２５ ９９２５ ９４７５ １０２５０ ９７００K４ １０３５０ １０８００ １０１２５ １０１２５ １００００R ０８７５ １０２５ ２３ ０８２５ ２

主次因素 G＞I＞F＞E＞H最佳工艺 E３F２G３H２I２

根据表１０按照极差大小得到影响强力损失的

主次因素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润

土用量影响最大双氧水次之烧碱用量与前处理时

间影响接近前处理时间影响更小与毛效的影响主

次因素比较相似最佳工艺为E３F２G３H２I２综合考虑毛效白度和强力确定前处理的优化

配方及工艺是E３F２G３H３I２即烧碱２６gL双氧水

1048944７３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

１４gL改性膨润土２gL前处理时间７０min前处理温度８５ 在该条件下的前处理效果白度

８１４毛效１２１cm强力损失９９

２３　与其他双氧水稳定剂的对比

根据１２４实验设计硅酸钠DMＧ１４０３改性

膨润土未改性膨润土及不加任何氧漂稳定剂的对

比实验结果如表１１所示

表１１　与其他双氧水稳定剂的对比

序号 产品 白度毛效

cm

强力损失

手感

级

１ 未处理坯布 ３９９ １４ － １~２２ 改性膨润土 ８１４ １２１ ９９ ４~５３ 硅酸钠 ８１５ １２７ １００ ４~５４ DMＧ１４０３ ８２０ １２７ １１７ ４~５５ 未改性膨润土 ７６９ ９２ １１９ ３~４６ 不加氧漂稳定剂 ７４２ ８４ １２７ ３

从表１１可以看出改性后的膨润土与硅酸钠

DMＧ１４０３相比较手感相似白度毛效基本接近强力损失更小同时与未改性膨润土对比其性能

均有显著提升说明通过盐酸改性作用优化了膨润

土的空间结构增大了层间距提高了其离子交换性

能有效抑制了溶液中重金属离子的催化分解破坏并通过对 H２O２HOO1048944的固载与缓释等协同作用保证了 H２O２ 的分解稳定性提升了漂白效果

３　结　论

a)改性膨润土粘土矿物可作为双氧水稳定剂

用于纯棉织物碱氧一浴法前处理

b)在本研究中盐酸膨润土改性的优化工艺

为改性时间４h改性温度８０液固比５∶１盐酸浓度４molL该工艺下的膨润土效果为白度

７６５毛效１２２cm３０min强力损失１２６

c)采用改性膨润土进行碱氧一浴法前处理的优

化配方及工艺为烧碱２６gL双氧水１４gL非离子

渗透剂 DMＧ１２３０１gL精炼剂 DMＧ１３６１０５gL改性膨润土２gL浴比１∶５０前处理温度８５前处

理时间７０min该条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９

d)与其他双氧水稳定剂相比改性膨润土的应

用效果基本相近并具有安全环保等优点

参考文献

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FibersampPolymers２０１５１６(１１)２４０９－２４１５[２]徐长绘纳米双氧水稳定剂用于棉织物漂白效果的研究

[J]棉纺织技术２０１４４２(９)３１－３４[３]陈辉丰周秋宝非硅型氧漂稳定剂 DM－１４０４的性能

及应用[J]现代纺织技术２０１１１９(６)１８－２０[４]姚永丽膨润土的改性及其在纺织品加工中的应用[D]

上海东华大学２００６[５]吕家华拜耳的绿色纺织化学品概念及其产品[J]印

染２００２２８(１)４８－５０[６]刘伟伟新型双氧水漂白活化剂的研究[D]石家庄河

北科技大学２０１０[７]查贝利吕家华氧漂稳定剂 TannexGEO 的氧漂工艺

[J]印染２００１２７(３)５３－５４[８]CHOIAESROCESSDUGOSNetalAdsorptive

removalofdibenzothiophenesulfonefromfueloilusingclay material adsorbents [J]Journal of Cleaner

Production２０１７１６１(１０)２６７－２７６[９]BOURAIE M E MASOUD A A Adsorption of

phosphateions from aqueous solution by modified

bentonitewith magnesium hydroxide Mg(OH)２ [J]

AppliedClayScience２０１７１４０(５)１５７－１６４

1048944８３1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００９

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂１叶　挺１蒋　静１王少飞２３

(１河南工程学院材料与化学工程学院郑州　４５０００７２江南大学生态纺织教育部重点实验室

江苏无锡　２１４１２２３江南大学纺织服装学院江苏无锡　２１４１２２)

　　摘　要针对天然染料直接法染棉织物过程中的上染率低染色牢度差问题采用硫酸铁和硫酸铜作为媒

染剂通过单因素实验与正交设计实验探讨了橘皮色素媒染棉织物染色工艺效果结果表明最佳染色方法

为预媒法染色硫酸铁作为媒染剂时橘皮色素染棉的工艺较佳最优染色工艺为橘皮色素质量分数３硫酸铁质量分数１５媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色７０min染色浴

比１∶４０经橘皮色素染色后织物各项牢度均能达到服用要求

关键词棉织物橘皮色素金属媒染剂预媒法

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３９－０６

StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabricDyeingwithOrangePigment

LIKe１YETing１JIANGJing１WANGShaofei２３

(１DepartmentofMaterialsandChemicalEngineeringHenanInstituteofEngineering

Zhengzhou４５０００７China２KeyLaboratoryofEcoＧTextiles(JiangnanUniversity)

MinistryofEducationWuxi２１４１２２China３SchoolofTextileandClothing

MinistryofEducationJiangnanUniversityWuxi２１４１２２China)

AbstractBecauseoflowdyeＧuptakeandpoorcolorfastnessofthecottondyedwithnaturaldyebyusingdirectdyeingmethodtheferricsulfateandcoppersulfatewereusedasthemordantandthedyeingeffectoforangepeelpigment wasdiscussedbysinglefactorexperimentandorthogonalexperimentTheresultsindicatethattheoptimumdyeingmethodispreＧmordantdyeingmethodWhenferricsulfateisusedasamordanttheorangepeelpigmenthastheoptimumdyeingprocessasfollowsthedosageoforangepeelpigment３(owf)themassfractionofferricsulfate１５(owf)mordantdyeingbathratio１５０mordantdyeingtemperature７０mordantdyeingtime６０mindyeingtemperature９０dyeingtime７０mindyeingbathratio１４０ThefastnessofdyedfabricisuptotherequirementofwearabilityKeywordscottonfabricorangepeelpigmentmetalmordantpreＧmordantmethod

收稿日期２０１７－０７－２１

基金项目河南工程学院博士基金资助项目(D２０１４０１９)

作者简介李　珂(１９８３－)男河南许昌人讲师主要从事

纺织品清洁染整及纺织品材料功能化方面的研究

　　橘皮又名陈皮为芸香科植物橘及其栽培变种

的成熟果皮具有抗菌消炎抗病毒和抗氧化等作

用是一种可再生的优异生物资源[１]但在中国大部分橘皮没有得到有效利用而被废弃不仅造成很

大的浪费还给环境带来了污染[２]橘子黄皮层约

占果实质量的１０含有精油和橘皮色素[３]橘皮

色素是一种应用广泛的天然色素它主要存在于橘

子柚子柑枸橼甜橙酸橙金橘等植物的果皮

中[４]目前研究人员对橘皮色素的提取已经进行广

泛的研究[５Ｇ８]但橘皮色素的应用主要在食品等行业

中[９Ｇ１０]橘皮色素作为天然染料也仅仅应用在蚕丝

等蛋白质纤维[１１]对在棉织物方面的相关文献还甚

1048944９３1048944

少本文以橘皮色素作为天然染料尝试对棉织物

进行染色天然染料对棉织物染色存在亲和力低染色牢度差等问题为提高染色织物色深度和染色

牢度金 属 离 子 常 作 为 天 然 染 料 染 色 时 的 媒 染

剂[１２Ｇ１４]因此本文拟采用铁离子作为媒染剂探讨橘

皮色素在棉织物上的染色效果为橘皮色素作为天

然染料染色提供更多理论依据

１　实　验

１１　实验材料试剂及仪器

织物棉针织物(１５１５２gm２)材料橘皮(市售)药品硫酸铁硫酸铜乙醇(分析纯天津市恒

兴化学试剂制造有限公司)仪器RE５２CS旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器

厂)CE７００A电脑测色配色仪(美国 XＧRite爱色丽

有限公司)DGF３００２２B电热鼓风干燥箱(中国重庆

银河实验仪器有限公司)RCＧIR２４S红外线高温染

色机(上海一派印染有限公司)

１２　实验方法

１２１　橘皮色素提取工艺

称取适量橘皮粉碎后浸于７５乙醇溶液其中

料液比为１∶４在温度７０ 条件下于旋转蒸发仪

中处理９０min重复浸提３次后浓缩干燥得到凝胶

状色素最后配置成橘皮色素母液１０gL

１２２　预媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂溶液

中在一定温度下媒染一定时间然后浸渍于含有天

然染料的染浴中以１min升温至一定温度染色

一定时间水洗烘干

１２３　同媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂和天然

染料的染浴中在一定温度下染色一定的时间水洗烘干

１２４　后媒染色工艺

将织物润湿浸渍于含有天然染料的染浴中在一定的温度处理一定时间再投入含有一定浓度的

媒染剂染浴中而后以１min缓慢降温至一定的

媒染温度下处理一定时间水洗烘干

１３　测试方法

１３１　KS值及颜色特征值测定

使用CE７００A(美国 XＧRite爱色丽有限公司)电脑测色配色仪测定染色后织物的表观深度 KS

值以及织物的颜色特征值Llowast alowast blowast Clowast 和hdeg

１３２　染色牢度测定

按照 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品色牢度试验耐

摩擦牢度raquo测定耐摩擦色牢度和 GBT５７１３mdash２０１３laquo纺织品色牢度试验耐水牢度raquo测定耐水洗色色牢

度使用灰色样卡评定耐摩擦色牢度和耐水洗色牢

度等级

２　结果与讨论

２１　媒染方式的选择

取橘皮色素质量分数 ３媒染剂质量分数

４浴比１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色温度８０染色时间３０min按照１２染色工

艺探讨不同媒染法对橘皮色素上染棉织物染色KS值的影响分析最佳媒染方式结果如表１所示

表１　不同媒染方法对织物染色KS值的影响

媒染剂KS值

前媒法 同媒法 后媒法

硫酸铁 ６１ ５５ ５１硫酸铜 ４２ ３９ ３３

由表１可知对比分析以硫酸铁硫酸铜为媒染

剂时采用不同媒染方法染色织物 KS 值为前媒

法＞同媒法＞后媒法分析原因可能为前媒染时

媒染剂先于橘皮色素染料分子吸附在棉织物上而后在棉织物上与橘皮色素分子发生染料Ｇ媒染剂Ｇ棉

织物结合形成配位键在棉织物吸附染料分子的同

时媒染剂分子也会与橘皮色素分子发生结合同媒

染时染料分子与媒染剂分子易在染液中形成不溶

性沉淀导致染浴中染料分子浓度下降而后媒染

时棉织物先与橘皮色素分子结合再与媒染剂分子

形成配位键由于天然染料缺少与棉织物结合的基

团故棉织物吸附天然染料分子较少故在３种媒染

方式中前媒法染色织物KS值最高硫酸铜会对织物造成一定程度损伤且铜离子

不符合生态纺织品标准要求故在实验过程中不考

虑硫酸铜作为媒染剂仅选择硫酸铁作为媒染剂探讨其对染色效果的影响

２２　媒染因素对染色性能的影响

２２１　媒染剂硫酸铁质量分数

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

1048944０４1048944

　染化工程 第２６卷

量分数分别为３６９１２１５媒染浴比

为１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色浴

比１∶５０染色温度９０ 染色时间３０min按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同硫酸铁的质量

分数对棉织物染色性能影响结果见图１和表２

图１　媒染剂硫酸铁用量对织物KS值的影响

表２　染色织物颜色特征值

硫酸铁质量分数

Llowast alowast blowast Clowast hdeg

３ ７３６ ８８ ２６７ ２８０ ７１７６ ７２２ １１０ ３２４ ３４２ ７１２９ ６９３ １２７ ３５６ ３７７ ７０３１２ ６８０ １４２ ４０１ ４２６ ７０５１５ ６７２ １４４ ４１７ ４４１ ７１０

由图１可知随着媒染剂用量的增加染色织物

KS值也不断增加主要原因为a)媒染剂用量的

增加使能与橘皮色素和棉纤维络合的金属铁离子

的浓度增加有利于染出深色b)经过硫酸铁媒染

后的织物具有一定的颜色硫酸铁用量越大颜色越

深在一定程度上影响了织物的色深导致随着媒染

剂用量增加KS值增加由表２可知明度(Llowast )降低饱和度(Clowast )不断

增加表明增加媒染剂用量织物颜色越深色光纯度

越高红光(alowast )黄光(blowast )呈现上升趋势

２２２　媒染温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比为１∶５０媒染温度为４０５０６０７０８０媒染时间３０min染色温度９０染色时间３０min其他按照１２２染

色工艺染色棉织物考察不同媒染温度对棉织物染

色性能影响结果如图２和表３所示

图２　媒染温度对织物KS值的影响

表３　染色织物颜色特征值

媒染温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１２ ６５ ２２９ ２３８ ７４２５０ ６８０ ９０ ２９０ ３０４ ７２８６０ ６５８ １０４ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６２８ １２９ ３６７ ３８９ ７０７８０ ６９３ ９２ ３１３ ３２６ ７３６

由图２可知在７０之前随着媒染温度增加染色织物表观表观色深(值)增加媒染温度在７０之后染色织物 KS 值下降主要原因为升高媒

染温度可以使媒染液中的金属离子运动加剧与棉

纤维发生碰撞产生配位反应的几率增加可以形成

染料Ｇ金属离子Ｇ纤维络合结构的数量也增多色深

增加但继续升高媒染温度金属离子运动进一步加

剧金属离子自身电荷比较大所产生的斥力也比较

大阻碍了它与棉纤维的结合所以色深会降低由表３可知Llowast 在７０时最低表明７０时织

物颜色最深Clowast 在７０时最高alowast blowast 在７０达到

最大值综上所述最佳媒染温度为７０

２２３　媒染时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０硫酸

铁媒染温度７０媒染时间分别为４０５０６０７０

８０min染色温度８０染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同媒染时间对

棉织物染色性能影响结果如图３和表４所示由图３可知随着媒染时间增加染色织物KS

值也不断增加在媒染时间为６０min时染色织物

KS值达到最大继续延长媒染时间染色织物的

KS值下降主要原因为长时间在铁离子和高温

的条件下棉纤维受到一定的损伤形成染料Ｇ金属

1048944１４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

离子Ｇ纤维这种配位结合的性能减弱导致织物KS值降低

图３　媒染时间对织物表观色深的影响

表４　染色织物颜色特征值

媒染时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ６６８ １０６ ２８４ ２９６ ７１８５０ ６５８ ８６ ３２４ ３４１ ７３２６０ ６５８ ８５ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６７４ ８８ ２９８ ３１５ ７２５８０ ６９２ １０１ ２７９ ２９３ ７１３

由表４可知织物Llowast Clowast 在６０min时分别达到

最小值和最大值表明此时织物颜色最深色光纯度

最高综上最佳媒染时间为６０min

２３　染色因素对染色性能的影响

２３１　染色温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染

温度７０媒染时间６０min染色温度分别为９０

１００１１０１２０１３０ 染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色温度对

棉织物染色性能影响结果如图４表５所示

图４　染色温度对织物KS值的影响

表５　染色织物颜色特征值

染色温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg９０ ６５７ １４４ ４１９ ４４３ ７１０１００ ６７８ １３１ ３９６ ４１７ ７１６１１０ ６８０ １１７ ３６６ ３８４ ７２３１２０ ７０５ １１５ ３０６ ３３１ ６７８１３０ ７２５ １０６ ２４４ ２６６ ６６５

由图４可知随着染色温度上升染色织物KS值下降较为明显在１３０时染色织物不仅色深下

降而且织物强力受到很大的损伤主要原因为a)三价铁离子在水中会发生水解且反应为吸热反应升高温度会大大的促进水解反应导致纤维表面可

与染料形成配位结合的 Fe３＋ 减少使织物 KS 值

变少同时在高温条件下Fe３＋ 的氧化性会对织物纤

维造成严重的损伤b)随着温度的上升橘皮色素

耐热稳定性变差部分橘皮色素染料分解[１５]所以

导致被染织物的KS值下降尤为明显由表５可知Llowast 不断增加即织物色深降低

alowast blowast Clowast 呈现降低趋势

２３２　染色时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数为６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色时间 分 别 为 ４０５０６０７０８０ min其 他 按 照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色时间对棉

织物染色性能影响结果如图５和表６所示

图５　染色时间对织物KS值的影响

表６　染色织物颜色特征值

染色时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１０ １２０ ３５４ ３７３ ７１４５０ ７０１ １２９ ３６５ ３８７ ７０５６０ ６７１ １４０ ３８８ ４１２ ７０１７０ ７０４ １２１ ３５９ ３７９ ７１４８０ ７２３ １０９ ３３５ ３５２ ７２０

1048944２４1048944

　染化工程 第２６卷

　　由图５可知随着染色时间增加织物KS值也

逐渐增加染色时间为６０min时达到最大值继续延

长染色时间织物KS值不断降低可能原因为染液中的橘皮色素在长时间的高温环境中会使染料分

子本身的稳定性下降且橘皮色素的分子结构可能会

发生氧化变性所以会影响到染色织物KS值由表６可知染色织物明度(Llowast )饱和角(Clowast )

在染色时间为６０min时分别达到最小值和最大值即此时织物颜色最深纯度最好

２３３　染色浴比

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质量

分数６媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间

６０min染色温度９０染色时间６０min染色浴比

分别为１∶３０１∶５０１∶６０１∶７０１∶８０其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色浴比对棉

织物染色性能影响结果如图６和表７所示

图６　染色时间对织物KS值的影响

表７　染色织物颜色特征值

浴比 Llowast alowast blowast Clowast hdeg

１∶３０ ６８５ １４０ ３９０ ４１４ ６９９

１∶４０ ６８９ １３９ ３８８ ４１０ ７０４

１∶５０ ６９２ １３４ ３８３ ４０６ ７０７

１∶６０ ７１３ １３０ ３８１ ４０５ ７１４

１∶７０ ７２０ １１３ ３６０ ３７８ ７２５

由图６可知随着染色浴比增大织物KS值降

低可能原因为随着染色时浴比的增大导致染液

中染料分子浓度降低使染料分子与织物上通过前

媒处理所附着的金属离子发生配位结合的概率降

低[１６]导致织物的表观色深降低由表７可知Llowast 不断增加即织物的色深不断

降低Clowast 不断降低表明色彩纯度下降

２４　正交试验

通过前面的单因素试验发现媒染温度在６０附近染色织物KS值达到最大其中硫酸铁做媒

染剂时媒染温度为７０时KS值达到最大但此

时的 匀 染 性 远 不 如 ６０ 时一 般 媒 染 时 间 在

６０min时织物的KS值达到最大所以在正交试

验中确定媒染时间为６０min媒染温度为６０以(A)浴比(B)染色时间(C)染色温度(D)媒染剂

用量４个因素及水平来筛选出较佳的橘皮色素对棉

织物的染色工艺

表８　硫酸铁做媒染剂时橘皮色素染棉正交试验

实验序号 (A)浴比 (B)时间min (C)温度 (D)媒染剂质量分数 KS值

１ １∶３０ ５０ ９０ ９ １４３２ １∶３０ ６０ １００ １２ １４２３ １∶３０ ７０ １１０ １５ １３２４ １∶４０ ５０ １００ １５ １４５５ １∶４０ ６０ １１０ ９ １１１６ １∶４０ ７０ ９０ １２ １６９７ １∶５０ ５０ １１０ １２ １１８８ １∶５０ ６０ ９０ １５ １６２９ １∶５０ ７０ １００ ９ １２７

均值１ １３９ １３５ １５８ １２７ －均值２ １４２ １３８ １３８ １４３ －均值３ １３５ １４３ １２０ １４６ －极差 ０７ ０８ ３８ １９ －

　　由表８中的各因素极差可知硫酸铁做媒染剂时

对于橘皮色素上染棉织物受各因素影响大小顺序依

次为染色温度＞媒染剂质量分数＞染色时间＞浴

比通过表８可知各因素较优组合为A２B３C１D３即得出最优工艺为浴比为１∶４０时间７０min温度

９０媒染剂质量分数为１５

1048944３４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

２５　染色牢度分析

在单因素实验和正交设计实验基础之上用最

佳染色工艺对棉织物预媒染色并对染色织物进行

染色牢度测试结果如表９所示

表９　最佳工艺下橘皮色素染色棉织物色牢度

媒染剂耐摩擦色牢度级

干摩 湿摩

耐水洗色牢度级

沾棉 沾毛 褪色

硫酸铁 ３~４ ３ ３~４ ３~４ ３

由表９可知利用最优染色工艺染色棉织物染色后棉织物色牢度普遍达到３~４级满足纺织品服

装性能要求

３　结　论

a)采用预媒法硫酸铁做媒染剂橘皮色素对

棉织物染色最佳工艺为橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁质量分数１５媒染时间６０min媒染

温度７０媒染浴比１∶５０然后以１min缓慢

升温至９０染色７０min染色浴比１∶４０

b)在天然染料橘皮色素染棉织物中硫酸铁做

媒染剂染色后织物色牢度满足纺织品服用要求

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的媒染工艺研究[J]大连工业大学学报２０１１３０(３)

２３２－２３４

1048944４４1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１０

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民１王淑颖１薄士振１刘　娜１陈德红１贾艳梅１２

(１辽东学院化学工程学院辽宁丹东　１１８００３２辽宁省功能纺织材料重点实验室辽宁丹东　１１８００３)

　　摘　要从姜黄中提取天然染料研究姜黄染料对柞蚕丝绸的染色性能及功能性探讨染色工艺参数如

染色温度染色时间染浴pH 值对染色织物KS值的影响研究了媒染剂硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁对试样

KS值及色泽的影响测试了染色柞蚕丝织物的染色牢度及其抗紫外线抗菌性能结果表明天然姜黄染

料对柞蚕丝织物的上染性能良好媒染剂显著影响试样的色泽及染色深度姜黄染色柞蚕丝织物具有优良的

紫外线防护性能及抗菌性能

关键词姜黄染料柞蚕丝织物染色紫外线防护性能

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００４５－０５

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZhemin１WANGShuying１BOShizhen１

LIUNa１CHENDehong１JIAYanmei１２

(１SchololofChemicalEngineeringEasternLiaoningUniversityDandong１１８００３China

２LiaoningProvincialKeyLaboratoryofFunctionalTextileMaterialsDandong１１８００３China)

AbstractNaturaldyeswereextractedfromturmericandthedyeingpropertiesandfunctionsofthedyesontussahsilkwerestudiedTheinfluenceofdyeingprocessparameterssuchasdyeingtemperaturedyeingtimeanddyebathpHvalueontheKSvalueofdyedsilkwerediscussedTheinfluenceofmordants(zincsulfatealuminumsulfateandferroussulfate)onKSvalueandcolorlusterofdyedsampleswerealsostudiedFurthermorethecolorfastnessantiＧultravioletpropertyandantibacterialactivityofthedyedtussahsilk weretestedTheresultsshowthatthenaturalcurcumindyeisgoodforsilkdyeingandthecolorlusterandcolorstrengthofthesamplearesignificantlyinfluencedbymordantsTussahsilkfabricsdyedwithturmericextractshaveexcellentUVprotectionpropertiesandantibacterialactivityKeywordsturmericdyetussahsilkfabricdyeingUVprotectionperformance

收稿日期２０１７－０７－０７

基金项目辽东学院科研基金(２０１６YY００５)辽东学院大学生

创新训练项目(２０１７１３８)

作者简介任哲民(１９９６－)女辽宁沈阳人２０１４级本科生

轻化工程专业

通信作者贾艳梅EＧmailjiayanmei１９６７１６３com

　　姜黄是一种多年生有香味的草本植物既有药

用价值又可以作食品调料作为一种传统中药姜黄具有破血行气通经止痛抗癌抗炎抗氧化等诸

多药理功能用作调味品姜黄具有辛香轻淡带有

胡椒麝香甜橙与姜之混合味道作为天然食用色

素其着色力强色泽鲜艳安全无毒性热稳定性良

好[１Ｇ２]姜黄素作为姜黄中主要的功效成分及天然

着色物质是姜黄发挥药理及食用作用的主要活性

成分[３]目前姜黄染料用于纺织品染色工艺的研

究主要集中在桑蚕丝羊毛及改性纤维素等织物

上[４Ｇ７]天然染料在染色过程中其中的功能性成分

被纤维吸收可以赋予纺织品一定的功能[８]本文

在研究天然染料姜黄在柞蚕丝织物上的染色性能的

同时测试了染色柞蚕丝织物的颜色特性及抗菌抗紫外线性能为姜黄在纺织品天然染色及功能整理

中的应用提供理论参考

1048944５４1048944

１　试　验

１１　试验材料

材料柞蚕丝平纹织物(４２gm２)中药姜黄

(购于药房)冰醋酸氢氧化钠结晶硫酸锌硫酸

铝硫酸亚铁(均为分析纯购自沈阳化学试剂有限

公司)仪器HL型染色小样机(靖江市海澜装备厂)

雷磁pHSＧ３C型酸度计(上海仪电科学仪器有限公

司)ColorＧEye７０００A 型电脑测色配色仪(XＧRite

USA)UVＧ２４５０ 紫 外Ｇ可 见 分 光 光 度 计 (日 本 岛

津)UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪(LabsphereIncUSA)YG(B)０２６D 型织物强力仪(温州大

荣纺织仪器公司)

１２　试验方法

１２１　姜黄染料的制备

称取中 药 姜 黄 １００g粉 碎加 入 ７５ 乙 醇

８００mL于６０回流提取２h经过滤后滤除残

渣得到姜黄色素的乙醇溶液该溶液经减压蒸馏得到浓缩的姜黄染料该浓缩物加入到１L热水

中加入０５g分散剂 NNO后制成姜黄染料水分

散液以此作为该实验的染液

１２２　染色工艺

a)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH 值)选取

５０７０９０３个温度参数分别染色６０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升温

至指定温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

b)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH值)选取上述获

得的适宜温度染色分别调整染色时间为２０~８０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升至

适宜温度rarr保温２０~８０minrarr水洗rarr晾干

c)以上述获得的适宜温度及时间条件染色浴比选取１∶５０pH 值分别为３５７进行染色实验

步骤配置不同pH 值染液(pH３~７)rarr织物

４０入染rarr升至适宜温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

d)媒染染色是在不同pH 值条件下进行染色然后分别采用硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁作为媒染

剂对染色柞蚕丝进行后媒染色媒染剂质量浓度

３gL浴 比 １∶５０媒 染 温 度 ５０ 恒 温 处 理

３０min之后取出试样经水洗皂洗晾干

１２３　测试方法

紫外光谱以无水乙醇作空白样将试样用无水

乙醇稀释至一定浓度对其进行紫外Ｇ可见光谱扫描

KS值测试染色柞蚕 丝 织 物 的 KS 值 及

CIELAB色度值采用电脑测色配色仪进行测定试

样折叠４层不同部位测定３次取平均值色牢度测试染色柞蚕丝织物的皂洗色牢度按

GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢

度raquo标准采用SWＧ１２型皂洗牢度仪进行测定干湿摩擦色牢度按 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品 色牢度

试验 耐摩擦色牢度raquo标准采用YＧ５７１B型摩擦色牢

度仪进行测定耐光色牢度按 GBT８４２７－２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度氙弧raquo标准采用 YG８１１日晒色牢度仪进行测定

功能性测试试样的紫外线防护性能采用 UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪测试以紫外线透过

率(T)及 UPF指数进行评价试样的抗菌性能

按 GBT２０９４４３mdash２００８laquo纺织品抗菌性能的评价

第３部分震荡法raquo进行测试测试菌种为革兰氏阳

性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌试

样抑菌率按式(１)计算

Y ＝ (Wt－Qt)Wttimes１００ (１)式中Ymdash 试样的抑菌率Wtmdash 空白样１８h振荡

接触后烧瓶内的活菌浓度CFUmLQtmdash 待测织

物试 样 １８h 振 荡 接 触 后 烧 瓶 内 的 活 菌 浓 度

CFUmL

２　结果与讨论

２１　姜黄染料的紫外Ｇ可见光谱

制备的姜黄色素紫外Ｇ可见吸收光谱如图 １所示

图１　姜黄染料乙醇溶液的紫外Ｇ可见光谱

1048944６４1048944

　染化工程 第２６卷

由图１ 可知姜黄染料在紫外波段的 ２２０~２５０nm有强吸收它们归因于苯环中 C10512691051269C共轭双

键体系的π－πlowast跃迁在可见光波段其最大吸收

峰出现在４２６nm该吸收峰对应于姜黄素分子中的

n－πlowast跃迁

２２　染色温度对KS值的影响

采用常规pH 值(提取姜黄染料的pH 值约为

６)分别在５０７０９０条件下以姜黄染料对柞蚕

丝织物恒温染色６０min不同染色温度下试样的

KS值曲线见图２

图２　不同温度下染色柞蚕丝的KS值曲线

姜黄染料上染柞蚕丝具有良好的染色深度得色为较鲜艳的黄色所试的不同温度条件下以

７０时KS值最高织物得色量最大故以７０进行后续染色实验

２３　染色时间对染色的影响

采用姜 黄 染 料 对 柞 蚕 丝 织 物 染 色在 温 度

７０常规pH 值下调整染色时间为２０~８０min染色时间对染色柞蚕丝织物 KS 值及黄蓝值b 的

影响见图３

图３　染色时间对试样KS值及b值的影响

　　图３可以看出染色初始阶段染色织物的KS值及黄蓝值b 均随时间的延长而提高说明试样的

颜色 随 时 间 延 长 而 逐 渐 加 深当 染 色 时 间 达 到

５０min时KS值及b 值趋于稳定不再继续增加此时染色过程达到了动态平衡即染料在纤维上的

吸附与解吸数量相当再继续增加染色时间对染色

无明显效果所以姜黄上染柞蚕丝织物的适宜时

间为５０min

２４　染色pH值对KS值的影响

天然染料染色往往适宜在酸性条件下进行测试当染色温度为７０ 染色时间为５０min染色

pH 值分别为３５７时姜黄染料染色柞蚕丝的

KS曲线结果如图４所示

图４　pH 值对染色柞蚕丝织物KS值曲线的影响

图４可知pH 值对试样的KS值影响显著随着染色pH 值升高试样的 KS 值呈降低趋势酸性条件有利于染料上染柞蚕丝纤维同时为考查

染色pH 值对试样强力的影响对不同pH 值染色

柞蚕丝绸的断裂强力进行测定染色前及染色pH值分别为３５７时柞蚕丝织物的经向断裂强力依

次为２７１２６６２６８２６８N这说明染色pH 值为３时试样的强力稍有降低但幅度极小pH＝３可作

为柞蚕丝染色的适宜条件

２５　媒染剂对染色性能的影响

为评价不同pH 值下的姜黄染料对柞蚕丝绸的

媒染性能分别采用硫酸锌硫酸铝及硫酸亚铁作为

媒染剂分别对染色pH 值为３５７的染色织物进

行后媒染色媒染剂及染色pH 值对染色织物 KS值及颜色特征值的影响见表１

1048944７４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

表１　不同pH 值及媒染剂下染色柞蚕丝的色度值

试样 pH 值 Llowast alowast blowast Clowast KS值 λmax 色泽

硫酸锌

３ ７１６１１ ６０２８ ７７４０４ ７７６３９ １６６１６ ４００ 黄色

５ ６９７５３ ８６７６ ７４９９４ ７５４９４ １５４８４ ４２０ 黄色

７ ７３０１５ ６２４８ ６１１６３ ６１４８１ ８８７７ ４００ 暗黄色

硫酸铝

３ ６９７９７ ５２１３ ７４３２１ ７４５０４ １７５８０ ４２０ 黄色

５ ７３２３２ ２４５１ ７８３０１ ７８３３９ １７２５５ ４２０ 黄色

７ ６６９０２ ８８７６ ４４９５３ ４５８２１ ８９６８ ４００ 暗黄色

硫酸亚铁

３ ５１６４８ １０５５２ ４８９８８ ５０１１２ １８１５５ ４２０ 棕黄色

５ ４８６３５ １２２７２ ４３４２２ ４５１２３ １５９１８ ４２０ 棕黄色

７ ５４４２０ ９３１７ ４３６９７ ４４６７９ １１１３６ ４００ 黄色

无媒

３ ５３８１７ ８３３８ ５０５５６ ５１２３９ １５６０７ ４３０ 黄色

５ ５６７４３ ７３１８ ５０７０７ ５１２３２ １２６１３ ４３０ 黄色

７ ５７９８０ ９９３１ ４６０６０ ４７１１９ ８１１３ ４３０ 黄色

　　表１表明染色pH 值对直接及媒染试样的染

色性能影响很大随pH 值的提高织物的表观色

深值降低以pH＝３时的KS值最高酸性有利于

姜黄色素上染柞蚕丝直接染色时不同pH 值下染色试样的KS 曲线形态及最大吸收波长未发生

变化表明pH 值对织物的色调无影响得色均为较

鲜艳的黄色媒染剂对染色试样的色深值及颜色值

有显著影响与无媒染色相比较媒染试样的最大吸

收波长均发生变化且媒染时不同pH 值下染色试

样的最大波长也不同这表明媒染剂在影响色深值

的同时还对试样的色调产生影响３种媒染剂染

色后KS值均明显高于直接染色样品这是因为

姜黄色素中含有羟基它可以与媒染剂中的金属离

子及柞蚕丝纤维之间形成配位键提高了染料的上

染强度及上染率３种媒染剂比较硫酸亚铁媒染

对色调的影响较大硫酸铝及硫酸锌媒染对色调影

响相对较小

２６　牢度特性

实验测试了当染色 pH＝３温度７０ 时间

５０min３种媒染剂染样及直接染色样品的染色牢

度结果见表２

表２　姜黄染色柞蚕丝织物的色牢度

试样皂洗色牢度级

褪色 沾棉 沾绸

摩擦色牢度级

干 湿耐光色牢度级

直接染色 ２ ３ ３ ３ ２~３ １~２硫酸锌媒染 ２~３ ３~４ ３ ４ ３ ２硫酸铝媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~４ ３ ２~３

硫酸亚铁媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~５ ３ ２~３

　　表２表明姜黄染料染色柞蚕丝绸染色牢度较

低经媒染后所测各项牢度有所提高摩擦牢度提

高到３级以上皂洗色牢度以硫酸铝及硫酸亚铁较

好可达到３级但是耐光色牢度仍然不佳这一点

可能与天然的姜黄素的分子结构有关[７]预测可以

通过进一步的固色处理或对色素结构进行一定的改

性等方法进行改进将在后续工作中研究

２７　染色柞蚕丝的抗菌性能

鉴于姜黄素具有很好的抗菌性能实验测试了

染色柞蚕丝对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性

能结果见表３

表３　染色柞蚕丝织物的抗菌活性

试样抑菌率

金黄色葡萄球菌 大肠杆菌

空白样 ０ ０直接染色 ８７９ ８０２

硫酸锌媒染 ９５８ ８５６硫酸铝媒染 ９６７ ８９２

硫酸亚铁媒染 ９６３ ８８６

1048944８４1048944

　染化工程 第２６卷

表３可知空白试样无抗菌活性经姜黄染料染

色后试样均显示出明显抗菌活性对金黄色葡萄球

菌和 大 肠 杆 菌 的 抑 菌 率 均 高 于 ７０按 GBT２０９４４３mdash２００８该染色柞蚕丝符合抗菌纺织品的

要求

２８　抗紫外性能

姜黄色素具有紫外线吸收的性能实样测试了

染色前后柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指

数结果见图５

图５　柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指数

　　图５可以看出未染色柞蚕丝紫外线透过率高经姜黄染色后其紫外线透射率显著降低由原来的

紫外线透射率１０以上降低到２以下测试结果

表明未染色的柞蚕丝织物的UPF 值为１０姜黄染

色后其UPF 值显著提升其中硫酸亚铁媒染试样

的UPF 值最高为１８５显示了极佳的紫外线防护性

能这是因为柞蚕丝纤维吸附了具有良好紫外线吸

收性能的姜黄染料的结果

３　结　论

a)姜黄染料对柞蚕丝具有良好的上染性能其适宜的染色工艺参数为温度７０ 时间５０min

pH 值为３

b)所试用３种媒染剂会对柞蚕丝织物的色泽

及得色深度产生较大影响与直接染色比较媒染后

织物KS值提高颜色发生变化姜黄染色柞蚕丝

的色牢度一般经硫酸铝及硫酸亚铁媒染后染色牢

度得以改善但耐日晒牢度提升有限

c)经姜黄染料染色后柞蚕丝织物具有明显的

抗菌活性织物的紫外线防护性能提高UPF 值最

高达到１８５姜黄适于作为柞蚕丝的天然染料及抗

　

菌抗紫外线功能整理剂

参考文献

[１]苏菁徐宗佩姜黄素药理作用研究进展[J]江西中医

药２０１０４１(８)７８－８０[２]袁利佳刘黎红姜福佳等食品添加剂姜黄生物活性

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２００８[４]王辉陈学遂陆伟等水溶性姜黄色素对真丝染色工

艺的研究[J]印染助剂２００９２６(５)２４－２５[５]周秋宝余志成姜黄染料在毛织物染色中的应用[J]

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纺织科技２０１１(２)２１－２５[８]ZHOUYTANGRCModificationofcurcuminwitha

reactive UV absorberandits dyeing andfunctional

propertiesforsilk[J]Dyesamp Pigments２０１６(１３４)

２０３－２１１

1048944９４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１１

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋a张　艳b余志成a

(浙江理工大学a教育部工程研究中心b材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要以真丝织物与三醋酯织物模拟真丝三醋酯交织物研究高温高压真丝织物脱胶和三醋酯织物分

散染料染色一浴法工艺探究染色温度pH 值时间高温匀染剂等对真丝织物练减率以及三醋酯织物染色

KS值的影响结果表明最佳一浴法工艺为温度１２０pH 值７５时间５０min高温分散匀染剂２１２ W质量浓度３gL三醋酯织物染色KS值较高真丝织物练减率达到２３６毛效为９１cm

关键词真丝三醋酯脱胶分散染料一浴法

中图分类号TS１９０５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５０－０５

StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetateIntertextureANZidongaZHANGYanbYUZhichenga

(aMinistryofEducationEngineeringResearchCenterbCollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThesimulatedintertexturemadeofthesilkfiberandthetriacetatewasusedtostudytheonebathprocessofsilkdegumminganddispersedyeingoftriacetateunderhightemperatureandhighpressureTheeffectsofdyeingtemperaturepHdyeingtimeandhightemperaturelevelingagentondegumminglossrateofsilkfabricandKSvalueoftriacetateＧdyedfabricwerediscussedTheresultsshowthattheoptimalparametersofonebathprocessareasfollowstemperature１２０pHvalue７５time５０minandthedosageofhightemperaturelevelingagent２１２W３gLTheKSvalueoftriacetatefibersishigh

thedegummingrateofsilkfabricisupto２３６andthecapillaryeffectis９１cmKeywordssilktriacetatedegummingdispersedyesonebathprocess

收稿日期２０１７－０４－２２

作者简介安子栋(１９９０－)男河北辛集人硕士研究生主

要从事生态染整技术方面的研究

通信作者余志成EＧmailyuzhicheng８aliyuncom

　　 真丝具有柔软舒适等特点吸湿透气性良

好[１]对人体肌肤有保健作用素有ldquo纤维皇后rdquo之称但真丝湿弹性较差容易泛黄并且价格较高导致其优良性能不能得到广泛利用

三醋酯纤维兼有合成纤维和天然纤维的优

点[２]有良好的光学性和平滑性[３]其悬垂性优异回弹性良好且比重强力与真丝接近[４Ｇ６]

将真丝与三醋酯纤维交织使得两种纤维实现

优势互补织成的织物不易泛黄有良好的服用性

能降低了成本不仅可以用在睡衣旗袍等高档产

品上还可以应用在家纺装饰等领域[７Ｇ９]具有较好

的市场前景但在真丝三醋酯交织物加工流程中真丝脱胶

及分散染料染色分两步进行[１０Ｇ１１]耗时较长且能源

消耗大加工过程真丝易受损本文采用高温高压

一浴法真丝织物脱胶与三醋酯织物染色同时进行在真丝织物达到适宜练减率的同时三醋酯织物获

得较好的染色效果为真丝三醋酯交织物脱胶染色

一浴法提供了指导

１　试　验

１１　材料药品和仪器

试验材料１６电力纺生坯三醋酯织物(绍兴喜

能纺织科技有限公司)

1048944０５1048944

试验药品碳酸钠冰乙酸连二亚硫酸钠为分

析纯耐碱型分散红 SXF２００分散蓝 SXF２００等(浙 江 闰 土 股 份 有 限 公 司)耐 碱 型 分 散 橙

ALD１５０分散红玉 ALD１５０等(浙江吉化集团

有限公司)高温分散匀染剂 ２１２W还原清洗剂

TFＧ１１０B(浙江传化股份有限公司)仪器和设备高温高压染色机 DYEＧ２４(上海千

立自动化设备有限公司)电子天平 ARA５２０(奥豪

斯仪器上海有限公司)恒温振荡器SHAＧB(国华企

业)电热恒温鼓风干燥箱 DHGＧ９１４０A(上海一恒

科技有限公司)计算机测色配色仪SF６００X(美国

DataColor公司)

１２　试验方法

１２１　脱胶与分散染料染色一浴法工艺

分散染料质量分数为１(owf)调节pH 值

(５５~８５)升温至３０按１∶１比例投入１６电

力纺生坯和三醋酯织物以２min升至所需温度

(９０~１３０)保温一段时间浴比为１∶５０升温

曲线如图１所示

图１　升温曲线

１２２　还原清洗工艺

碱性还原清洗保险粉１gL纯碱１gL８５保温２０min

酸性还原清洗还原清洗剂 TFＧ１１０B１gL调节pH 值为４５８５保温２０min

１３　织物性能测试

１３１　KS值的测试

采用DatacolorSF６００X型电脑测配色仪(D６５光源４５deg)对织物的染色表观色深值(KS 值)进行

测定

１３２　练减率的测试

将缝边处理后的１６电力纺生坯与三醋酯织物

按１∶１比例一同投入染浴处理后测试真丝练减

率采用称重法按下式计算

练减率＝W０－W１

W０times１００

式中W０ 为处理前织物干重W１ 为处理后织物干重

１３３　毛效的测试

根据FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细效应试验

方法raquo当垂直悬挂的纺织材料一端被液体浸湿时计

时测定３０min时沿纺织材料上升的高度

１３４　色牢度测试

参照 GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验

耐皂洗色牢度raquo标准测试试样的皂洗色牢度以三醋

酯织物和粘胶织物为贴衬在６０标准皂洗液(皂片５gL碳 酸 钠 ２gL)中处 理３０min浴 比

１∶５０充分水洗干燥后用灰色样卡评定试样的变色

和贴衬织物的沾色牢度级别

２　结果与讨论

２１　温度对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用吉华 ALD系列三原色(分散红玉 ALD分散橙 ALD分散深蓝 ALD)及分散黑 ALD４种染

料研究温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色

KS值的影响结果如图２所示由图２可知随着温度的升高真丝织物的练减

率逐渐增大这是因为丝胶的溶解度随温度的升高

而增加当温度为 １２０ 时真丝织物练减率为

２３左右当温度达到１３０时真丝织物的练减率

高于２４对丝素造成损伤分散红玉 ALD分散橙 ALD等４种染料对三

醋酯织物的染色KS值随温度的提高而逐渐增大这是因为当染液温度较高时三醋酯大分子链段运动

加快形成的空穴有利于染料从纤维表面向纤维内

部扩散温度越高染色 KS 值越大当温度达到

１１０时三醋酯织物的染色KS值达到或接近最

大值进一步提高温度三醋酯织物的染色 KS 值

趋向稳定因此综合真丝织物脱胶与三醋酯织物染色情

况最佳温度选为１２０

２２　pH值对织物练减率及染色KS值的

影响

　　考虑一般分散染料染色pH 值为５５左右在碱性环境中染料结构容易被破坏因此选用耐碱型

分散染料(吉华 ALD系列分散染料闰土SXF系列

分散染料)研究不同pH 值对真丝织物练减率及三

醋酯织物染色KS值的影响结果如表１所示

1048944１５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

图２　温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

表１　pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

染料真丝织物练减率

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５

三醋酯织物染色KS值

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５分散红SXF ２１４２ ２２３０ ２３５１ ２３７２ ２３３９ ３３３５ ３６０７ ３４９８分散黄SXF ２１８１ ２２８２ ２３２０ ２３７０ ２１２２ ２３３９ １１８２ １０４１分散蓝SXF ２１４３ ２２６０ ２３６０ ２３９４ １８１９ １７９９ １６０４ １３９３

分散红玉 ALD ２１６０ ２２１０ ２３２０ ２３６０ １４２７ １４７３ １４９０ １２３６分散黑 ALD ２２００ ２２２１ ２３１０ ２３５４ ５１８ ５１９ ４７３ ４６５

分散深蓝 ALD ２０３０ ２１５０ ２３７１ ２４１０ ８１７ ７３３ ７２９ ７２２分散橙 ALD ２１３０ ２２４０ ２３５０ ２３７０ １９５７ １５１２ １５１０ １４１７

　　注分散染料１(owf)温度１２０时间５０min浴比１∶５０

　　由表１可知真丝织物的练减率随着pH 增大

而增大这是因为丝胶的溶解度随pH 值增大而提

高当pH 值达到７５左右时真丝织物练减率达到

２３５左右基本可以脱尽丝胶进一步提高pH 值

可能会造成丝素损伤由表１还可知大部分耐碱型分散染料对三醋

酯织物染色KS值随pH 值增加变化较小能够在

碱性条件下保持结构稳定pH 值为６５~７５时染

色效果较好

　　综合考虑pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织

物染色KS值的影响适宜pH 值为７５且染料应

选择耐碱性分散染料如分散红 SXF分散深蓝

ALD等

２３　时间对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用耐碱型染料分散红SXF等研究不同时间

对真丝织物练减率及三醋酯织物染色 KS 值的影

响结果如表２所示

1048944２５1048944

　染化工程 第２６卷

表２　时间对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

分散染料真丝织物练减率

３０min ４０min ５０min ６０min

三醋酯织物染色KS值

３０min ４０min ５０min ６０min分散红SXF ２２４０ ２３４０ ２３７０ ２４２１ ３２３０ ３５６９ ３６０７ ３６１０分散黄SXF ２２６７ ２３１０ ２３２５ ２３９４ ８４５ １０９２ １１８２ １１８５分散蓝SXF ２２８０ ２３４０ ２３６０ ２４１８ １３６９ １５３８ １６０４ １６１１

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值为７５浴比为１∶５０

　　由表２可知当时间为３０min时真丝织物练

减率偏低时间为４０min或５０min时真丝织物练

减率在２３５左右真丝织物脱胶效果较好时间

为６０min时真丝织物练减率偏高导致丝素受损由表２还可知在时间为５０min时三醋酯织物染

色KS值较大因此综合真丝织物练减率及三醋

酯织物 KS 值的情况温度１２０ pH 值为７５时时间选择５０min

２４　高温分散匀染剂２１２W 用量对织物毛

效的影响

　　脱胶染色一浴法工艺中加入高温匀染剂具有

匀染作用的同时还可以有效去除油脂蜡质等杂质提高织物毛效有利于后续加工因此选用高温分

散匀染剂２１２W研究其用量对真丝织物毛效的影

响结果如图３所示

分散红SXF１(owf)温度１２０

pH 值７５时间５０min浴比１∶５０

图３　高温分散匀染剂２１２W 的用量对真丝毛效的影响

由图３可知随着２１２W 用量增加真丝织物毛

效逐渐提高这是因为随着高温匀染剂用量的增加其润湿乳化能力增强去除油脂蜡质等杂质更为充

分当高温匀染剂２１２W 质量浓度为３gL时真丝

织物的毛效达到９１cm基本达到精练要求

２５　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

将经过脱胶染色一浴法工艺处理的真丝织物沾

色情况与常规方法(先脱胶后染色)处理的真丝织物

沾色对比其结果如表３所示

表３　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

染料常规方法真丝沾色

KS值

一浴法真丝沾色

KS值

分散红SXF １０９ ０６３分散黄SXF ０９６ ０６５分散蓝SXF １２１ ０７０

分散红玉 ALD ０８８ ０５１分散橙 ALD １３９ ０９７

分散深蓝 ALD ０７５ ０６１分散黑 ALD ０５４ ０３８

由表３可以看出使用脱胶染色一浴法工艺真丝织物的沾色情况要比常规方法轻主要原因是一

浴法工艺在真丝织物脱胶的同时沾在真丝织物表

面的分散染料会随着丝胶的脱去而去除相比先脱

胶后染色的常规方法可以有效减少真丝织物沾色由此可见一浴法工艺对减小真丝织物沾色有一定

帮助

２６　还原清洗

分散染料染色后一般均需要进行还原清洗以去除织物表面的浮色提高色牢度同时还原清洗

还可减轻分散染料对真丝织物的沾色分别进行碱

性还原清洗与酸性还原清洗通过比较还原清洗前

后织物KS的变化研究两种还原清洗的效果结果如表４所示

由表４可以看出两种不同的还原清洗方法对三

醋酯织物的染色KS值影响不大减小真丝织物沾

色的效果也较为接近在还原清洗时纤维表面的

浮色以及在真丝织物上的沾色染料在碱性或酸性

还原条件下都会发生化学反应被去除从而达到减

轻真丝织物沾色的效果对两种还原清洗处理的三

醋酯织物进行皂洗色牢度测试结果如表５所示

1048944３５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

表４　还原清洗工艺对三醋酯及真丝织物KS值的影响

染料 织物织物KS值

还原清洗前 碱性还原清洗后 酸性还原清洗后

分散红SXF三醋酯 ３６３２ ３６０７ ３６１０真丝 ５２３ ０６３ ０７２

分散黄SXF三醋酯 １２０７ １１８２ １１９６真丝 ２５６ ０６５ ０８１

分散蓝SXF三醋酯 １６３８ １６１４ １６２２真丝 ３０１ ０７１ ０８２

　　注碱性还原清洗工艺保险粉１gL碳酸钠１gL温度８５时间２０min酸性还原清洗工艺还原清洗剂TFＧ１１０B１gLpH 值４５

温度８５时间２０min

表５　三醋酯织物皂洗色牢度测试 级

分散染料

碱性还原清洗 酸性还原清洗

原样变色牢度沾色牢度

三醋酯 粘胶原样变色牢度

沾色牢度

三醋酯 粘胶

分散红SXF ４ ４ ４ ４~５ ４ ４分散黄SXF ４ ４ ４ ４ ４ ４分散蓝SXF ４~５ ４ ４~５ ４ ４ ４

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值７５时间５０min高温匀染剂２１２W 质量浓度３gL浴比为１∶５０

３　结　论

本文以真丝织物三醋酯织物(１∶１)模拟真丝三醋酯交织物研究了高温高压脱胶染色一浴法工

艺优化了工艺参数使真丝织物脱胶分散染料上

染三醋酯织物同时完成取得了良好的效果

a)一浴法最佳工艺为温度１２０ pH 值为

７５时间为５０min高温分散匀染剂２１２W 质量浓

度为３gL且染料应选择耐碱性分散染料此时三

醋酯织物染色KS值较高且真丝织物练减率达到

较好水平为２３６毛效达到９１cm

b)采用一浴法脱胶染色工艺一部分浮色随脱

胶过程被去除对减小真丝织物沾色有一定帮助

c)碱性或酸性还原清洗均可有效去除真丝织

物沾色碱性还原清洗工艺条件为保险粉１gL碳酸钠１gL８５下处理２０min酸性还原清洗工

艺条件为还原清洗剂 TFＧ１１０B１gLpH 值为

４５温度８５ 时间２０min还原清洗后三醋酯

织物的皂洗色牢度(变色和沾色)均可达到４级

参考文献

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术[C]高技术纤维及其面料开发应用论坛论文集２０１０[２]王玉仙李德娴醋酯丝绸的织造与染整[M]北京中

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展２００６(３)８－９[９]王石磊张建波张林等醋酸纤维的染色性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１１)１５－１９[１０]汪澜周秋宝真丝涤纶交织物的练染技术探讨[J]

印染２００１２７(１)１４－１６[１１]朱善长醋纤织物应用分散性染料染色的技术探讨

[J]印染２００１２７(１０)１７－２２

1048944４５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１２

泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟１张超民２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２莱美科技股份有限公司浙江湖州　３１３１００)

　　摘　要采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选出癸基葡糖苷(APGＧ１０)为发泡剂与相应的抗皱整理剂复

配制备了泡沫整理液 AFＧ４研究了发泡剂用量酸度和温度对 AFＧ４的泡沫性能的影响并测试棉织物泡

沫抗皱整理后的性能结果表明发泡剂质量浓度为６~８gL时AFＧ４的泡沫特性符合泡沫整理工艺的要

求AFＧ４耐酸性好适合应用温度为２５~３５经 AFＧ４整理后的棉织物折皱回复角断裂强力保留率与浸

轧抗皱相比均有所提高

关键词泡沫抗皱棉织物癸基葡糖苷(APGＧ１０)折皱回复角

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５５－０４

StudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishingLiquidAFＧ４ZHANGJianjuan１ZHANGChaomin２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２LaiMeiTechnologyCoLtdHuzhou３１３１００China)

AbstractDecylglucoside(APGＧ１０)wasscreenedoutasthefoamingagentby DFA１００dynamicfoamanalyzeranditwascombinedwithantiＧwrinklefinishingagentaccordinglytopreparefoamfinishingliquidAFＧ４TheeffectsofdosageoffoamingagentacidityandtemperatureontheperformanceofAFＧ４werestudiedandthentheperformanceofcottonfabricafterfoamantiＧwrinklefinishingwastestedTheresultsindicatethatwhenthemassconcentrationoffoamingagentis６~８gLthefoam propertiesofAFＧ４can meettherequirementsoffoamfinishingprocessAFＧ４isacidＧproofanditsavailabletemperatureis２５~３５ ThecreaserecoveryangleandbreakingstrengthretentionofcottonfabricafterAFＧ４finishingareallbetterthanthoseofpaddingantiＧwrinklefinishingKeywordsfoamantiＧwrinklecottonfabricdecylglucoside(APGＧ１０)creaserecoveryangle

收稿日期２０１６－０９－２３　网络出版日期２０１７－１２－０５

作者简介张建娟(１９９０－)女浙江嘉兴人硕士研究生主

要从事生态纺织品染整加工方面的研究

　　随着科学技术的发展新型纺织纤维[１]层出不

穷纺织品整理技术也日新月异棉织物浸轧抗皱

常存在带液率高高耗能抗皱效果不佳等问题[２]泡沫整理技术具有低带液率高节能少污染等优

点在纺织品整理行业有很大的发展空间[３]李永

庚等[４]采用罗氏Ｇ迈尔斯(RossＧMiles)泡沫仪和搅

拌法相结合的方法研究了柔软树脂防水等泡沫整

理液的组成和性能提出在生产中为确保系统相容

性应根据整理剂的性质合理选择发泡剂类型杨振

等[５]通过对阴阳离子表面活性剂进行复配发现两

者复配反而会降低体系的起泡性金国标等[６]研究

发现抗 皱 整 理 剂 的 加 入 会 降 低 椰 油 基 葡 糖 苷

(APGＧ０８１４)的泡沫性能本文实验采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选

出一款比椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)更高效的表面

活性剂作为发泡剂制备泡沫抗皱整理液 AFＧ４通

过 Autofoam 发泡机发泡可以对棉织物进行抗皱

整理达到抗皱节水节能的目的

１　实　验

１１　材料与仪器

材料精练纯棉织物(１１０times１１０根１０cm市购)抗皱剂 TFＧ６５０催化剂 TFＧ６５１(工业级浙江

传化股份有限公司)十二烷基硫酸钠(SDS)十二

烷基硫酸铵(ALSA)椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)

1048944５５1048944

癸基葡糖苷 (APGＧ１０)十二烷基三甲基氯化 铵

(１２３１)十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２)十二烷基

二甲基胺乙内酯(BSＧ１２)月桂基醋酸钠(LADＧ５０)(工业级临沂绿森化工有限公司)冰乙酸(分析纯杭州高晶精细化工有限公司)

仪器DFA１００动态泡沫分析仪(德国 Kruss公

司)Autofoam发泡机(DTC科技(香港)有限公司)

RJＧ３５０Ⅲ轧车(上海双翼实业公司)MＧ６型连续式焙

烘机(杭州三锦纺织科技有限公司)YG５４１E全自动激

光织物折皱弹性测试仪(宁波纺织仪器厂)YG０６５H电子式织物强力机(莱州市电子仪器有限公司)

１２　实验方法

１２１　泡沫性能测试方法

在２５下将４０mL发泡液置于 DFA１００动

态泡沫分析仪的容杯中控制转速４０００rmin剪切发泡２０s后测定发泡液的泡沫性能

１２２　织物抗皱整理方法

a)泡沫抗皱整理工艺

工艺配方发泡剂７gL抗皱剂TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL

工 艺 流 程制 备 泡 沫 抗 皱 整 理 液 AFＧ４rarrAutofoam 发泡机发泡rarr泡沫施加(带液率４０左

右)rarr焙烘(１６０９０s)

b)浸轧抗皱整理工艺

工艺配方抗皱剂 TFＧ６５０８０gL催化剂 TFＧ６５１１２gL

工艺流程制备浸轧抗皱整理液rarr浸轧(带液率

７０左右)rarr焙烘(１６０１８０s)

１３　测试方法

１３１　泡沫性能测试

发泡比SV发泡液质量与发泡后同体积的泡

沫质量之比其数值达到５以上可以认为起泡速

度快起泡性好泡沫半衰期D５０ 剪切发泡２０s后析出泡沫中

总含液量１２所需时间其数值越大表示泡沫稳

定性越好

１３２　织物性能测试

折皱回复角根据 GBT３８１９mdash１９９７laquo纺织品

织物折痕回复性的测定raquo测定经纬向各测５次取各自平均值相加

断裂强力保留率R根据 GBT３９２３１mdash２０１３laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分 断裂强力和断裂

伸长率的测定(条样法)raquo测定经纬向各测３次取各自平均值相加织物断裂强力保留率R 按下式

计算

R＝FF０

times１００

式中F 为整理后织物的断裂强力F０ 为整理前织

物的断裂强力

２　结果与讨论

２１　泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备

根据文献[７]可知泡沫整理工艺所需发泡剂和

泡沫应满足一定的条件a)用量少起泡快b)与整

理剂有很好的相容性c)较宽的pH 值适应范围d)泡沫在输送到织物的过程中足够稳定

２１１　发泡剂的筛选

表面活性剂是一类能在界面形成吸附具有特

殊双亲结构的化合物实验分别对阴离子非离子阳离子两性型表面活性剂进行性能测试比较各自

的泡沫性能从中筛选出适合泡沫抗皱整理用的发

泡剂结果如表１所示

表１　不同表面活性剂的泡沫性能比较

表面活性剂 质量浓度(g1048944L－１) 发泡比SV 起泡速度 半衰期D５０s十二烷基硫酸钠(SDS) ５０ ６３ 快 １２１６

十二烷基硫酸铵(ALSA) ５０ ６５ 快 １２５３椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４) ５０ ５４ 快 ９７５

癸基葡糖苷(APGＧ１０) ５０ ５９ 快 １０７８十二烷基三甲基氯化铵(１２３１) ５０ ３３ 慢 ２９４

十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２) ５０ ４０ 慢 ２８３月桂基醋酸钠(LADＧ５０) ５０ ４２ 慢 ６５７

十二烷基二甲基胺乙内酯(BSＧ１２) ５０ ３３ 慢 ４７１

　　由表１可知同一条件下阴离子型表面活性剂

的发泡比起泡速度和半衰期明显优于非离子阳离

子两性型表面活性剂但由于 AFＧ４中含有催化

剂TFＧ６５１(主要为 MgCl２1048944６H２O)金属 Mg２＋ 离子

的存在会在不同程度上影响离子型表面活性剂极

性头基之间的静电斥力影响 AFＧ４的系统相容性

1048944６５1048944

　染化工程 第２６卷

故需要选择非离子型表面活性剂作为 AFＧ４中的发

泡剂同一条件下癸基葡糖苷(APGＧ１０)的泡沫性

能优于椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)故选择癸基葡糖

苷(APGＧ１０)作为 AFＧ４中的发泡剂为使泡沫整理与浸轧整理织物上整理剂用量相

同泡沫整理中整理剂的质量浓度等于浸轧整理中整

理剂的质量浓度与两者带液率比值的乘积[８]浸轧

抗皱整理液中抗皱剂 TFＧ６５０８０gL故泡沫抗皱整

理液AFＧ４中抗皱剂TFＧ６５０的质量浓度为１４０gL催化剂 TFＧ６５１２０gL(一般为抗皱剂 TFＧ６５０的

１０~２０)

２１２　发泡剂质量浓度对AFＧ４泡沫性能的影响

整理液的泡沫性能主要受发泡剂质量浓度的影

响故实验研究发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能

的影响结果如图１所示

图１　发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能的影响

由图 １ 可知随着发泡剂质量浓度的增大

AFＧ４的发泡比和半衰期均先增大后趋于稳定这

是因为随着 AFＧ４中发泡剂质量浓度的增大更多

的表面活性剂分子吸附于界面降低表面张力提高

AFＧ４的泡沫性能当发泡剂质量浓度为６gL时发泡比达到７２起泡速度快半衰期达到２００５s泡沫细腻稳定满足泡沫整理工艺所需泡沫特性当发泡剂质量浓度为８gL后AFＧ４的泡沫性能几

乎不变产生这种现象的原因是整理液表面吸附达

到饱和表面性能趋于稳定故发泡剂的最佳质量

浓度为６~８gL

２２　酸度温度对AFＧ４泡沫性能的影响

泡沫抗皱整理液 AFＧ４发泡剂７gL抗皱剂

TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL织物抗皱

整理一般在酸性环境中进行且生产过程中温度会

发生一定波动故研究酸度和温度对其性能的影响

２２１　酸　度

酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响曲线如图２所

示由图２可知泡沫抗皱整理液 AFＧ４在酸性环

境下(pH 为２~７)随酸性增强即pH 值减小发泡比和半衰期均减小但整体受pH 值变化影响不

大具有较宽的pH 值适应范围

图２　酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２２２　温　度

温度对泡沫稳定性影响极大[９]故实验研究

AFＧ４对温度的敏感性温度对 AFＧ４泡沫性能的

影响曲线如图３所示由图３可知随着温度的升

高AFＧ４泡沫性能下降当温度在２５~３５ 时

AFＧ４的发泡比和半衰期波动不大大致处于７６

２５６２s当温度高于３５ 后发泡比尤其是半衰

期迅速下降这可能是因为温度升高使发泡剂在气

液界面的吸附量减少液膜表观粘度减小泡沫稳定

性下降也可能是因为温度升高使得 AFＧ４本身粘

度降低即流体性增强排液速度加快泡沫易破裂半衰期减小故 AFＧ４适合在２５~３５下使用

图３　温度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２３　棉织物抗皱整理效果比较

本文对不同抗皱整理工艺对棉织物整理效果的

影响进行了比较结果见表２由表２可知棉织物

分别经泡沫抗皱和浸轧抗皱整理后折皱回复角提

1048944７５1048944

　第５期 张建娟 等泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究 染化工程

高断裂强力保留率减小这是因为抗皱剂 TFＧ６５０与棉纤维发生物理化学反应导致纤维微观结构发

生变化改变了织物的弯曲性能[１０]弹性回复性提

高拉伸断裂强力减小经 AFＧ４整理后的棉织物

折皱回复角断裂强力保留率分别达到２５７deg６８与浸轧抗皱相比具有一定的优势说明泡沫整理技

术较为先进可为纺织品整理提供一个新的途径

表２　棉织物抗皱整理效果比较

整理工艺 折皱回复角(deg) 断裂强力保留率空白 １３６ １００

泡沫抗皱 ２５７ ６８浸轧抗皱 ２４０ ６３

３　结　论

采用DFA１００动态泡沫分析仪制备的泡沫抗皱整

理液AFＧ４不仅有较佳的起泡性泡沫稳定性而且有

较宽的pH值适应范围适合在２５~３５环境下使用泡沫整理的棉织物折皱回复角断裂强力保留率均优

于浸轧抗皱整理效果泡沫整理过程中带液率降低焙烘时间缩短因而可达到节能减排的目的

参考文献

[１]杨振吴明华新型纺织纤维及其染整特性[J]现代纺

织技术２００７１５(４)５０－５４[２]姚金龙顾义师纯棉织物的免烫整理工艺优化[J]印

染２０１６(８)３８－４０[３]陈英车迪张倩洁纺织品泡沫染理的发展与应用现状

[J]纺织导报２０１３(１０)３４－３８[４]李永庚许海育泡沫整理发泡原液的组成及性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１)２３－２４[５]杨振吴明华阴阳离子二元表面活性剂复配体系的发泡

性能研究[J]浙江理工大学学报２００７２４(２)１４３－１４６[６]金国标刘建华椰油基葡萄苷及在织物抗皱整理中的

泡沫性能研究[J]现代纺织技术２０１６２４(２)２２－２５[７]WALTER A TBRYANT G MREADSHAW RL

FoamsfortreatingfabricsUS４０９９９１３[P]１９７８－０７－１１

[８]李永庚泡沫整理发泡原液及其泡沫性能的研究和在生

产中的应用[D]上海东华大学２００８５１－５２[９]刘德生陈小榆温度对泡沫稳定性的影响研究[J]中

国海洋平台２００６２１(４)１９－２２[１０]阿里漫棉纤维微观结构及与纤维性能的关系[J]中

国纤检２０１０(１３)８０－８２

10508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881(上接第１８页)

４　结　论

相比由纯棉纱制取的织物２以中空尼龙长丝为

芯丝制取的棉中空尼龙长丝包芯纱制取的织物１具

有更优的吸声性能在２５００Hz处的吸声系数达到

峰值为０３３９其有效频率范围在１９００~２５００Hz此范围内平均吸声系数为０２６２同时织物１撕破性

能弯曲性能更优且相对更低的热阻对改善织物吸

声性能有益透气性相对较差

参考文献

[１]王干张佩华凉感尼龙长丝针织物热湿舒适性能测试

与分析[J]国际纺织导报２０１５４３(２)３８－４２[２]鲁宏伟马芹高密锦纶长丝织物的生产[J]棉纺织技

术２０１３４１(４)５７－５８[３]卢士艳闫红彬棉竹节纱与锦纶长丝交织府绸的生产

[J]棉纺织技术２００９３７(１０)５５－５７[４]梁蓉林建华影响锦纶丝包芯纱包覆效果的主要因素

[J]上海纺织科技２００６３４(２)１５－１７[５]梁蓉林建华于艳芳棉 Modal锦纶赛络纺包芯纱的纺

制[J]棉纺织技术２００８３６(１)３１－３４

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力的影响[J]国际纺织导报２０１３４１(８)５５－５６[１１]吕丽华吴坚叶方织物结构对折皱弹性和硬挺度的

影响[J]纺织学报２００４２５(５)９９－１０１[１２]中国国家标准化管理委员会GBT１８３１８１－２００９纺

织品 弯曲性能的测定 第１部分斜面法[S]北京中国标准出版社２００９

[１３]于伟东纺织材料学[M]北京中国纺织出版社２００６[１４]赵领航蔡普宁贾哲昆等金属纤维及其混纺纱线直

径系数的计算及测试[J]产业用纺织品２０１５３３(８)

４１－４４[１５]张华秦雅伟周永凯锦纶棉混纺织物的热湿舒适性

研究[J]棉纺织技术２０１６４４(８)２７－３０

1048944８５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１３

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响

杨　陈

(江西服装学院纺织教研室南昌　３３０２０１)

　　摘　要利用超声波对棉织物进行预处理制备镀银棉织物并对其性能进行测试分析超声波预处理对镀

银棉织物的性能影响研究表明棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能随着超声波预处理时间的增加

而增加而其服用性能则随随着超声波预处理时间的增加而下降其中相比仅经超声波预处理的棉织物而言

在相同的超声波预处理时间点上镀银处理对织物的力学性能有所提升

关键词超声波棉织物镀银电磁屏蔽服用性能

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５９－０３

InfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabricYANGChen

(TextileOfficeJiangxiInstituteofFashionTechnologyNanchang３３０２０１China)

AbstractCottonfabricwaspretreatedwithultrasoundwavetopreparesilverＧplatedcottonfabricandthepropertiesweretestedBesidestheinfluenceofultrasonicpretreatmentonsilverＧplatedcottonfabricwasinvestigatedTheresearchshowsthatsilverionadsorptionpropertiesandelectromagneticshieldingpropertiesofcottonfabricsareincreasewiththeriseofultrasonicpretreatmenttimewhilethewearabilitydeclineswiththeriseofultrasonicpretreatmenttimeMeanwhilethemechanicalpropertiesofcottonfabricsareimprovedbytheprocessingofsilverplatingcomparedwithcottonfabricsonlypretreatedbyultrasonicunderthesameultrasonicpretreatmenttimeKeywordsultrasoundcottonfabricsilverplatingelectromagneticshieldingwearability

收稿日期２０１６－０９－３０

基金项目江西省教育厅科技计划项目(GJJ１５１２３０)江西省

文化艺术科学重点研究基地中华服饰文化研究中心资助(赣文厅字

[２０１５]１３４号)

作者简介杨　陈(１９８０－)男重庆人副教授主要从事功

能性纺织材料开发方面的研究

　　棉织物不仅具有优异的吸湿导汗柔软舒适性还具有齐全的色谱历来是高档服饰面料与家居饰

品的首选材料随着人们生活水平的提高人们对

棉织物的服用性能也提出了更高的要求其中就有

棉织物的防辐射性能这是由于科技的进步电子产

品的使用也愈加频繁长期的电磁辐射不仅导致正

常人头晕脑胀失眠身体机能紊乱对孕妇而言电磁辐射甚至能够导致胎儿畸形或流产[１Ｇ４]目前对棉织物的防电磁辐射整理多集中在多离子电磁整

理不锈钢纤维混纺电磁防护织造与金属离子涂层

整理３种方式３种方式各有利弊目前通过金属离

子涂层整理制备防辐射织物的材料主要为涤纶织

物对棉织物进行金属涂层的研究鲜有报道[５Ｇ７]本

文通过利用超声波辅助对棉织物进行镀银处理为开发抗辐射性能良好的棉织物提供一定的参考

１　试　验

１１　材料与仪器

材料棉织物(１００棉平纹经纬密度４２０times３６０根１０cm平方米质量２００gm２经纬纱线的细

度均为１８４５tex的合股纱)硝酸银(太仓市兴隆

化工贸易有限公司)氨水(杭州萧山天一化工有限

公司)蔗糖(郑州瑞恒化工产品有限公司)氯化亚

锡(温州海盛化工材料有限公司)氯化钯(日照力德

1048944９５1048944

士化工有限公司)氢氧化钾(青州市奥星化工有限

公司)盐酸(广萍化工有限责任公司)次磷酸钠(浙江增新化学有限公司)无水乙醇(东光鑫源化工有

限公司)以上所列化学试剂均为分析纯仪器FA１６０４精密电子分析天平(上海楚定分

析仪器有限责任公司)１０１B型电热鼓风干燥箱(吴江市新盛电热设备科技有限公司)ICH２５６恒温恒

湿试 验 箱 (美 墨 尔 特 (上 海)贸 易 有 限 公 司)

NETANALYZERFY８００网络分析仪(温州方圆仪

器有限公司)KQＧ６００VDY医用三频数控超声波清

洗器(昆山市超声仪器有限公司)INSTRON５５９０万能材料试验机(美国INSTRON 公司)YG４６１E数字式织物透气量仪(宁波纺织仪器厂)YG８１１D型全电脑织物悬垂仪(宁波市江东璟瑞仪器仪表有

限公司)

１２　镀银棉织物的制备

去浆棉织物于１０５ 的干燥箱中干燥至恒重

后剪成６０cmtimes６０cm 的正方形称重记作 M０取干燥后棉织物４块放入６５的超声波清洗器中

(频率４０kHz)分别超声处理２４６８h后取出再于１０５的温度下干燥至恒重称重记作M１

取超声波处理前后的棉织物依次按照如下工艺

进行处理浸没在０１５gL的氯化钯与１６gL的

氯化锡混合溶液中敏化处理２h后去离子水冲洗按照浴比１∶５投入到１００mLL的盐酸溶液中进

行解胶处理６０s去离子水冲洗按照浴比１∶５投入

到１２gL的次磷酸钠溶液与１００mLL的无水乙

醇中还原５min水洗后１０５下干燥至恒重配

制镀银溶液[８]硝酸银５１gL氨水２６mLL蔗糖８gL氢氧化钾３５gL按照浴比１∶１０将棉

织物投入到 ２５ 镀银溶液中在超声波频率为

１５kHz功率为２００W 的条件下进行镀银处理后水洗１０５下干燥至恒重称重记作M２

１３　测　试

１３１　棉织物的质量变化

用式(１)式(２)计算超声波处理后棉织物的损

失率与棉织物镀银后的质量增重率重复试验５次取５次质量变化的平均值

W１ ＝ M０－M１

M０times１００ (１)

W２ ＝ M２－M１

M１times１００ (２)

式中M０ 为超声波预处理前棉织物的质量gM１ 为

超声波预处理后棉织物的质量gM２ 为棉织物镀银

后的质量gW１ 为超声波预处理后棉织物的质量损

失率W２ 为棉织物镀银后的质量增重率

１３２　 镀银棉织物电磁屏蔽性能

使用网络分析仪在频率３０~３０００MHz范围

对镀银棉织物试样的电磁屏蔽性能进行测定利用

式(３)计算屏蔽效能的平均值SE重复５次

SE ＝２０timeslg H０

H１＝２０timeslg E０

E１＝１０timeslg P０

P１

(３)式中H０ 为未镀银棉织物磁场强度TH１ 为镀银

棉织物磁场强度TE０ 为未镀银棉织物电场强度

NCE１ 为镀银棉织物电场强度NCP０ 为未镀银

棉织物功率WP１ 为镀银棉织物功率W

１３３　镀银棉织物的服用性能

将干燥至恒重的镀银棉织物在温度为２０相对湿度为６５的环境中预调湿２４h后依据 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo使用织物

透气量仪对镀银棉织物的透气性能进行测试依据

FZT０１０４５mdash１９９６laquo织物悬重性试验方法raquo使用织

物悬垂仪对镀银棉织物的悬垂性能进行测试透气

性能与悬垂性能均测试１０次取平均值另将布样

裁剪成经纱方向长度２５０mm纬纱方向长度５０mm的布样使用万能材料试验机对镀银棉织物的断裂

强力进行测试其中拉伸预加张力２００cN拉伸速

度１００mmminCRE拉伸该试验重复测试２０次取平均值同理裁剪纬纱方向长度２５０mm经纱方

向长度５０mm的布样进行力学性能测试其他测试

参数不变

２　结果与讨论

２１　质量变化

棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银

过后的质量增重率测试结果如１表所示从表１的

测试数据可以看出棉织物的质量损失率随着超声

波预处理时间的增加而升高这是由于超声波的空

化作用使得棉纤维表面出现了不同程度的孔穴造成棉织物的质量损失而棉织物镀银处理后的质量

增重率却随着超声波预处理时间的增加而增加这是由于超声波空化作用产生的孔穴更有利于银离子

的吸附提高棉织物镀银的效果

1048944０６1048944

　染化工程 第２６卷

表１　棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银后的质量增重率测试结果

指标超声波预处理时间h

０ ２ ４ ６ ８超声波预处理棉织物的质量变化g ７２００００ ６９６８５２ ６４３４２６ ６０４３６１ ５３９５３５

棉织物镀银后的质量变化g ９２４６９６ ９２３４６８ ８７８３４１ ８４３５６７ ７７４９８８超声波预处理棉织物的质量损失率 ０ ３２２ １０６４ １６０６ ２５０６棉织物镀银处理后的质量增重率 ２８４３ ３２５２ ３６５１ ３９５８ ４３６４

２２　电磁屏蔽性能

镀银棉织物的电磁屏蔽性能测试结果如图１所

示从图１可以看出镀银棉织物的电磁屏蔽性能

随着超声波预处理时间的增加而增加也即是与镀

银质量变化呈正相关同时从图１中还可以看出

图１　超声波预处理不同时间的镀银棉织物

电磁屏蔽效果随频率变化曲线

超声波预处理８h与６h的电磁屏蔽性能非常接

近在３０~３０００MHz的电磁波屏蔽效果均值均在

４０dB以上达到了很好的电磁屏蔽效果而超声波预

处理４h与２h均与其有一定的差距同时镀银棉

织物 对 不 同 频 率 的 屏 蔽 性 能 也 不 完 全 相 同

１５００MHz左 右 的 电 磁 波 屏 蔽 效 果 最 佳而

２４００MHz左右电磁波屏蔽效果最差

２３　服用性能

镀银棉织物的服用性能测试结果如表２所示从表２可以看出棉织物的透气率随着超声波预处理

时间的增加而增加超声波预处理提高了棉织物的透

气率而镀银棉织物的透气率随着超声波预处理时间

的增加而下降且该过程与银离子的增重率呈正相

关单独超声波预处理改善了织物的悬垂性但镀

银棉织物的悬垂系数随着超声波预处理时间的增加

而不断增大说明随着吸附银离子的增加棉织物的

悬垂性变差至于镀银棉织物的力学性能无论是经

向还是纬向的断裂强力均随着超声波预处理时间的

增加而减小且这种变化趋势并未因为镀银而改变但在相同的超声波预处理时间条件下镀银后棉织物

的经向与纬向断裂强力高于相对应的仅经超声波预

处理的棉织物说明镀银处理对棉织物的力学性能有

一定程度的改善但低于超声波预处理对棉织物力学

性能的损害由此可知镀银棉织物的服用性能随着

处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银

处理对织物的力学性能有所改善

表２　镀银棉织物的服用性能测试结果

超声波

预处理

时间h

透气率(mm1048944s－１)

镀银前 镀银后

悬垂系数

镀银前 镀银后

断裂强力N经

镀银前 镀银后

纬

镀银前 镀银后

０ ２８３５ ２６１２ ４８４３ ４９６４ ９７２６５ ９８３５４ ４２３３２ ４３８４５２ ３０４１ ２５４２ ４７７６ ４７９７ ９５４３１ ９６４５３ ４０１７６ ４１３５６４ ３４３２ ２３６３ ４５２６ ５３２２ ９２１４３ ９３７４７ ３７４６２ ３９２８７

３　结　论

通过超声波辅助制备镀银棉织物并对其性能

进行分析表明随着超声波预处理时间的增加棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能均有一

定程度的改善在超声波预处理６~８h的时间段

内镀银棉织物获得很好的电磁屏蔽性能而镀银

棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银处理对织物的力学性

能有所改善(下转第６５页)

1048944１６1048944

　第５期 杨　陈超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１４

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究

程田田徐英莲

(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室杭州　３１００１８)

　　摘　要天然彩棉具有天然颜色可以简化后整理工艺实现绿色生产为探究绿棉色素在后整理工艺中

颜色的稳定性从分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉混纺纱编织成平纹织物并参考常规的

精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性的影响结果表

明绿棉白棉混纺织物经过精练碱缩工艺处理其颜色有加深并向蓝绿色改变的趋势且碱液质量浓度越大

对织物颜色的影响更大

关键词绿棉精练碱缩Lab值颜色稳定性

中图分类号TS１４３２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６２－０４

StudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabricsCHENGTiantianXUYinglian

(KeyLaboratoryforAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology

MinistryofEducationZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractNaturalcoloredcottonisprovidedwithnaturalcolorandthefinishingprocesscanbesimplifiedtorealizegreenproductionInordertoprobeintothecolorstabilityofgreencottoninthepostＧfinishingprocessthispaperstartsfromtheanalysisofthemicrostructureofgreencottonandwhitecottonandusestheblendedyarnsofgreencottonandwhitecottontoweaveintoplainweavefabricsByreferencingtotheconditionsofconventionalscouringandalkalishrinkageprocesstheinfluenceoflyeconcentrationandtemperatureoncolorstabilityofgreencottonwhitecottonblendedfabricswasdiscussedTheresultsofthestudyshowthatthecolorofgreencottonwhitecottonblendedfabricsgetsdarkerandtendstoblueandgreenafterscouringandalkalishrinkageprocessthebiggerofthelyeconcentrationthegreateroftheimpactonthecolorofthefabricsKeywordsgreencottonscouringalkalishrinkagevalueofLabcolorstability

收稿日期２０１７－０１－２０

作者简介程田田(１９９３－)女河南驻马店人硕士研究生

主要从事现代纺织技术及新产品方面的研究

通信作者徐英莲EＧmailXYL６０００１２６com

　　天然彩棉具有天然颜色其产品的生产过程中无

需染色符合开发生态纺织品的趋势但是天然彩棉

色系单调纤维的成熟度较差[１]为丰富产品颜色提高产品质量常常采用彩棉与白棉混纺的方式

彩棉纤维的主要成分包括纤维素和果胶物质脂肪灰分和蜡状物质等杂质[２]这些杂质影响纤维

的服用性能在生产过程中需要经过精练碱缩等工

艺过程为了探究绿棉色素遇碱和高温的变化本文从

分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉

混纺的方式纺制５８３tex的混纺纱编织成织物并参考常规的精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液

质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定

性的影响

１　实　验

１１　绿棉与白棉结构形态观测

白棉绿棉纤维经四氧化锇染色固定切片采用

1048944２６1048944

JEMＧ１２００EX透射电镜放大后观察获得白棉和绿

棉纤维的横截面视图

１２　绿棉白棉混纺纱线与织物制备

１２１　纱线纺制

选用山东寿光生产的绿棉和白棉纤维为原料设计绿棉白棉质量比５０５０在小样纺纱机上纺制

环锭纱线纱线的线密度５８３tex捻度６４捻

１０cm

１２２　织物小样织造

使用１０针英寸的电脑横机采用２根纱并线

方式进线选用合适的密度编织纬编平纹组织织物

若干用于后整理实验下机平衡后测试织物横密

为１２列５cm纵密为１６行５cm

１３　织物颜色测试

采用SFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织

物的颜色变化SFＧ６００测色光谱仪直接测试织物

的Lab变化值[３]通过计算可以得到衡量颜色变化

的色差值DEDL表示颜色明度的变化实验测试

结果中DL 值为正说明试样颜色比标样浅相反

DL值为负颜色比标样深DaDb描述色向的变

化趋势实验测试结果中Da为正值表示织物红色

调加深Da为负值表示绿色调增加实验测试结

果中Db为正值表示黄色调加深Db为负值表示

蓝色调增加色差值DE 用于衡量颜色的总变化

DE 在０~０５表示两种织物颜色变化不大[４]选用生坯织物作为标准样处理过的织物作为

测试样通过织物的DLDaDbDE 值来研究精练

和碱缩工艺对绿棉白棉混纺织物的颜色稳定性的

影响每一种实验方案制作测试３块试样取平均

值作为分析依据

１４　精练与碱缩实验

１４１　精练实验

织物精练的目的是去除棉纤维中的天然杂质采用氢氧化钠为主练剂表面活性剂硅酸钠为助练

剂改变精练碱液质量浓度和精练温度按下列工艺

条件对织物进行单因子实验共１５组

a)工艺处方

氢氧化钠５１０１５２０２５gL硅酸钠１耐碱渗透剂１

b)工艺条件

浴比１∶３０精练温度７０８０９０ 精练时

间１h

c)工艺过程

织物质量称量rarr计算氢氧化钠硅酸钠和耐碱

渗透剂的用量配置相应的煮练液rarr水浴锅加热至

４０放入织物rarr继续加热至相应温度保温煮练

１hrarr取出织物热冷水交替洗３次rarr烘箱烘干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织物的颜色变化

１４２　碱缩实验

碱缩是棉织物在松弛状态下用浓氢氧化钠溶

液处理使织物紧密碱缩通常在常温(２０)下进

行在配置碱液过程中氢氧化钠吸水放热碱液温

度为５０本文做了２０５０条件下的碱缩实验

a)工艺条件

氢氧化钠２００gL碱缩温度２０５０ 浸渍

时间１０min

b)工艺过程

将生坯织物放入２００gL氢氧化钠溶液中浸渍

１０minrarr热冷水洗涤３次去除氢氧化钠rarr烘箱烘

干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定

彩棉白棉混纺织物的颜色变化

２　结果与讨论

２１　绿棉与白棉结构形态比较

图１为实验用白棉绿棉纤维的横截面视图绿棉和白棉的横截面均呈腰圆形白棉中腔小而圆绿棉中腔呈干瘪状可推知白棉成熟度较高纤维品

质更好绿棉纤维品质较差[５]因此采用白棉绿棉

混纺的方式白棉几乎不含色素绿棉含有大量的色

素色素分布不均匀主要分布在靠近中腔的次生细

胞壁内[６]

图１　棉纤维横截面视图

２２　精练对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　通过改变精练碱液质量浓度温度进行单因子

1048944３６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

实验以生坯织物作为标准样得到１５组测试结果见表１所示

精练过程用J表示下标表示精练实验碱液质

量浓度上标表示精练实验温度如精练碱液质量

浓度５gL温度７０处理的测试样品表示为J７０５

表１　精练前后试样的Lab值

测试样 J７０５ J７０

１０ J７０１５ J７０

２０ J７０２５ J８０

５ J８０１０ J８０

１５ J８０２０ J８０

２５ J９０５ J９０

１０ J９０１５ J９０

２０ J９０２５

DL －０２６－０２８－０４２－０６３ －１１ －０７２－０７５－０７８ －１２ －１４６ －０９８－１１３－１３２－１３５－１５９Da －０５８－０６７－０７４－０８７ －０９１－１３１－１４４－１５１ －１５６－１６５ －１３６－１４７－１５８－１６２－１８４Db －０６７－０８ －０９１－１０９ －１１１－０７ －０９ －０９８ －１０９－１５９ －０９１－１１７－１４９－１６２－１６５DE １１ １２３ １２９ １５４ ２０３ １８６ ２１ ２２３ ２３ ２３５ １９８ ２１６ ２２６ ２６３ ２６７

　　为分析精练中碱液质量浓度温度对试样颜色

的影响得到图２mdash图５

图２　精练碱液质量浓度对DL值的影响

图２表明绿棉白棉混纺织物经过精练处理其DL值均为负值即经过精练试样颜色加深随着碱液浓度的增加DL 值明显下降随着温度的增

加DL值呈下降趋势经过精练工艺织物DL 值

的下降范围在－０２６~－１５９绿棉白棉混纺织物经过精练处理除去棉纤维

中的果胶脂类糖类等杂质织物的明度有增加的

趋势

图３　精练碱液质量浓度对Da值的影响

图４　精练碱液质量浓度对Db值的影响

由图３和图４可知绿棉白棉混纺织物经过精

练处理其DaDb值均为负值即经过精练试样颜

色向绿色调蓝色调加深随着碱液质量浓度的增加

DaDb值下降随着温度的增加DaDb值呈下降趋

势经过精练工艺织物Da值的下降范围在－０５８~－１８４Db值的下降范围在－０６７~－１６５

棉纤维颜色不纯经过精练后一些色素因色牢

度低被减弱使得织物颜色更蓝更绿

图５　精练碱液质量浓度对DE值的影响

根据图５可知绿棉白棉混纺织物经过精练处

理其DE 值均大于０５即经过精练试样有色差

变化随着碱液浓度的增加DE 值变大随着温度

的增加DE 值呈上升趋势经过精练工艺织物DE值的变化范围在１１~２６７

总之精练碱质量液浓度的增加温度的上升均

1048944４６1048944

　染化工程 第２６卷

使绿棉白棉混纺织物的颜色变深且向蓝绿色变化

２３　碱缩对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　调整碱缩温度生坯织物直接进行碱缩处理以生坯织物作为标准样得到２组测试结果见表２

５０碱液进行碱缩处理的样品表示为S５０２０碱

液进行碱缩处理的样品表示为S２０

表２　碱缩对织物颜色影响

品种 DL Da Db DES５０ －５８２ －１０７ －１１９ ６１３S２０ －４７８ －０８８ －１１９ ５０４

经过碱缩处理织物颜色变深颜色鲜艳度变

高其颜色向蓝绿色调变化碱缩最小色差值为５０４而精练的最大色差值

为２６７所以碱缩处理使绿棉白棉混纺织物变化

更大说明浓碱的处理比温度对绿棉白棉混纺织

物颜色稳定性影响更大这是因为通过碱缩成熟的棉纤维在浓碱的作

用下横向上发生剧烈的溶胀反应由腰圆形变成柱

形同时浓碱会使纤维内的胞腔和纤维内的天然捻

度消失棉织物的色泽鲜艳度也会发生改变结合绿棉结构分析绿棉色素中含有大量羰基

羧基和酚羟基等吸电子基团和羟基甲氧基等供电子

基团[７]碱性基团为供电子基团在碱性浴中绿棉

色素中吸电子基团与碱性基团(供电子基团)结合使绿棉颜色向蓝绿色变化结果表明绿棉颜色变化趋

势大小与碱性基团浓度有一定关系随着碱液质量浓

度的增加绿棉颜色向蓝绿色变化趋势增大

３　结　论

a)根据单因子变量精练工艺实验结果精练碱

液质量浓度的增加温度的上升均使绿棉白棉混纺

织物颜色变深且向偏蓝偏绿变化DE 值变化幅度

在１１~２６７变化幅度较小

b)碱缩工艺后绿棉白棉混纺织物的颜色加深

且向蓝绿色改变其色差值DE 为５０４６１３

c)相同的绿棉白棉混纺织物精练处理后色差

最大值为 ２６７碱缩处 理 后 最 小 色 差 值 DE 为

５０４碱缩工艺后的色差值远大于精练工艺后的色

差值说明浓碱对绿棉织物颜色的稳定性影响更大

参考文献

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10508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882(上接第６１页)

参考文献

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防电磁波性能[J]材料工程２００７(５)３１－３５

1048944５６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１５

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵

(广东省东莞市质量监督检测中心广东东莞　５２３８０８)

　　摘　要为了验证甲酸氯化锌溶液储存一定时间后试剂的有效性用不同时间配制的甲酸氯化锌溶液

对４种质控样进行重复测试验证在不同时间相同试验条件下质控样的稳定性然后用同次制备储存使用

的甲酸氯化锌溶液每间隔一定时间对４种质控样进行重复测试分析甲酸氯化锌溶液储存时间对纤维定量

结果准确性的影响程度结果表明甲酸氯化锌溶液在２０条件下储存３０d内不同时间的测试结果差异

很小试验结果用t检验分析后无显著差异３０d储存时间对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数据

完全符合标准要求

关键词甲酸氯化锌储存时间纤维成分准确性

中图分类号TS１０７６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６６－０４

EffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitativeAccuracyofFiber

FANGFangDAIYingyiZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenterDongguan５２３８０８China)

AbstractInordertoverifythereagenteffectafterthestorageofformicacidzincchloridesolutionforcertainperiodfourkindsofqualitycontrolsamplesweretestedwiththeformicacidzincchloridesolutionwhichwerepreparedatdifferenttimetoverifythestabilityofthequalitycontrolsamplesunderdifferenttimeandsametestconditionsThenthefoursamplesweretestedbyformicacidzincchloridesolutionwithdifferentstoragetimetodeterminetheeffectofthestoragetimeonthequantitativeaccuracyofthefiberTheresultsshowthatthereisnoobviousdifferenceinthetestresultsofformicacidzincchloridesolutionstoredfor３０dunder２０TtestresultshowsthereisnoobviousdifferenceThe３０dstoragetimehasnosignificanteffectonthequantitativetestaccuracyofthefibercontentThetestdatacompletelymeetthestandardrequirementsKeywordsformicacidzincchloridestoragetimefibercompositionaccuracy

收稿日期２０１７－０６－２１

基金项目广东省质监局科技项目(２０１６CZ０３)

作者简介方　方(１９８０－)男陕西洛南人工程师主要从

事纺织品检测及新检测技术方面的研究

　　化学试剂在纺织纤维成分的定性和定量过程中

有着非常重要的作用试剂不同储存时间和储存方

法也存在差异一般纤维成分定量所用试剂按配制

方式可分为现配现用和可储存使用两种现配现用

的试剂储存易分解变质对检测时效性要求较高对于对储存时间无明确要求的试剂一次配制可分

多次使用有利于检验人员批量操作节约人力成

本检测效率相对较高但是对于储存期限无明确

说明的试剂可能存在因储存时间超出有效期而失

效进而影响检测结果的可能如甲酸氯化锌溶液甲酸氯化锌溶液在纤维成分检测中常用于棉和再

生纤维素纤维麻和再生纤维素纤维羊毛和蚕丝混

纺产品的定量分析试剂用量相对较大但是在相应

方法标准[１Ｇ３]中对甲酸氯化锌溶液的储存时间无明

确说明现配现用除试剂配制工作量大外还易导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解一次配制多次使用因储

1048944６６1048944

存时间无明确说明若储存不当容易导致试验误差行业中对甲酸氯化锌溶液储存时间方面研究较少多集中在该试剂的定量溶解方法的研究上[４Ｇ１０]本

文主要针对甲酸氯化锌溶液的储存时间进行研究用４种质控样对储存不同时间的甲酸氯化锌溶液

试剂进行重复测试验证甲酸氯化锌溶液储存时间

对纤维定量结果准确性的影响探讨甲酸氯化锌溶

液的合理储存时间提高检测效率和准确性

１　试　验

１１　试验设备

CUＧ６纤维细度分析仪(北京和众视野科技有

限公司)UF１１０ 型烘箱 (德国 Memmert公司)

SPHＧ１１０times１２往复式恒温振荡水浴摇床(上海世平

实验设备有限公司)TBＧ２１４型电子天平(德国赛多

利斯精度为０１mg)GMＧ１０A隔膜真空泵(天津

市津腾试验设备有限公司)玻璃砂芯坩埚(容量

３０mL微孔直径９０~１５０μm)干燥器(装有变色

硅胶)具塞三角烧瓶(容量２５０mL)

１２　试验原理

在溶解温度为(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)

min的试验条件下用甲酸氯化锌溶液将其中一组

分从已知干燥质量的混合物中溶解去除收集残留

物清洗烘干和称重用修正后的质量计算其占混

合物干燥质量的质量分数再由差值得出混合物中

各组分的质量分数

１３　试样样品

准备４块质控样品分别标记为１２３和４其中１为１９６tex棉莫代尔５０５０白色

针织平纹布２为２９５tex亚麻粘纤５５４５浅灰

色针织平纹布３为１８４tex羊毛桑蚕丝８５１５浅蓝针织平纹布４为１９８tex棉粘纤１０９０粉

色针织平纹布

１４　试验试剂

甲酸氯化锌溶液２０g无水氯化锌(质量分数

＞９８)和６８g无水甲酸加水至１００g本试验中一次配制１０L甲酸氯化锌溶液储存于棕色瓶内密闭存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中

稀氨水溶液取氨水２０mL(密度为０８８０gmL)用水稀释至１L

１５　试验方法

选用溶解温度(７０plusmn２)溶解时间(２０plusmn１)min

的试验条件试样和试剂按照１g∶１００mL的比例进

行配比试验将配制好的试剂从当天开始试验第一

天相当于现配试剂以后每隔若干天分别取４种试样

进行一次平行试验借助显微镜观察不溶解纤维形

态判定是否完全溶解每次每种试样结果取平均值保留１位小数根据试验结果分析甲酸氯化锌随着

时间变化对检验结果的影响程度推算甲酸氯化锌

合理储存期限

１６　计算公式

P１ ＝m１dm０

times１００ (１)

P２ ＝１００－P１ (２)式中P１mdash 不溶解纤维的净干含量百分率P２mdash溶解纤维净干含量百分率P２mdash 溶解纤维净干

含量百分率m０mdash 溶解处理前试样干质量g

m１mdash 剩余的不溶纤维干质量gdmdash 不溶纤维在试

剂处理时的质量修正系数其中棉１０３亚麻１０７羊毛１００

２　结果与讨论

２１　质控样稳定性测试

为了验证质控样在特定实验室测试条件下的稳

定性选用现配甲酸氯化锌溶液在(７０plusmn２)溶解

时间为(２０plusmn１)min的条件下分别进行测试各质控

样每天进行１次平行样测试共测试１０次按照式

(１)和式(２)计算结果取平均值计算１０次试验的平

均值X测试结果见表１

表１　不同时间用现配试剂测试质控样的结果

次数质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

第１次 ４９６ ５５６ ８４３ １０４第２次 ４９８ ５４８ ８５６ １０１第３次 ５０４ ５４９ ８５２ ９７第４次 ４９９ ５４６ ８５４ １０５第５次 ５００ ５５４ ８５４ ９９第６次 ５０６ ５５３ ８４８ １００第７次 ５０４ ５５１ ８５１ ９７第８次 ４９５ ５４７ ８４６ ９８第９次 ５０６ ５５０ ８５３ ９７第１０次 ４９５ ５４９ ８４７ １０３平均值X ５００ ５５０ ８５０ １００

从表１可以看出在选定试验条件下经过多次

重复测量１质控样的棉含量范围在４９５~

1048944７６1048944

　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

５０６最大差值为１１２质控样的亚麻含量

范围在５４６~５５６最大差值为１０３质

控样的棉含量范围在８４３~８５６最大差值为

１３４质控样的棉含量范围在９７~１０５最大差值为０８从试验数据可以看出甲酸氯

化锌溶液现配现用定量４个质控样试验数据稳定符合质控样稳定性的要求

１７　准确性测试

纤维成分实验室一次配制储存使用的化学试剂

一般保存１个月比较合适超过１个月有效期建议及

时调整试剂配置量本试验一次配置１０L甲酸氯化

锌溶液因氯化锌在常温的甲酸中较难溶解建议将

试剂置于水浴锅中加热不停搅拌加速溶解同时防

止试剂挥发影响溶液浓度将配制好的试剂储存于

棕色容量瓶中存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中按照试验方法中试验条件对４种质控样分别进行首

次平行样测试以后每隔几天按照相同试验条件进行

重复测试按照式(１)和式(２)计算结果若平行样间

测试值差值超过１０则用号标注否则取平行试

验结果的平均值并将测试结果进行分析分别计算

４种质控样的平均值X和标准偏差s(x)并对检测结

果采用t分布进行检验判定测试值与期望值的差异

情况测试结果见表２

表２　不同储存时间的甲酸氯化锌对

１~４质控样的测试结果

时间d质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

１ ５０４ ５４６ ８５５ １０２３ ４９９ ５４３ ８４８ ９８５ ５０６ ５４８ ８５２ １０４７ ５０１ ５５１ ８５０ １０４１０ ５０６ ５４７ ８５３ １００１３ ５０７ ５４７ ８４６ １０６１５ ４９８ ５５５ ８４９ ９７１８ ５０２ ５５１ ８５０ ９８２０ ５０３ ５５３ ８５３ ９７２３ ４９６ ５５０ ８５２ １０３２５ ５０４ ５４６ ８４９ １０１２７ ５００ ５５３ ８４８ ９７３０ ４９８ ５４４ ８５４ １０６

平均值X ５０２ ５４９ ８５１ １０１标准偏差s(x) ０３５ ０３７ ０２７ ０３３

从表２中试验数据可以看出不同储存时间测

试的结果存在小幅波动但都在方法标准允差范围

内其中１质控样棉纤维测试含量范围为４９６~５０７之间最大相差１１２质控样亚麻测

试含量范围为 ５４３ ~５５５ 之间最 大 相 差

１２３质控样羊毛测试含量范围为８４６~８５５之间最大相差０９４质控样棉纤维测试

含量范围为９７~１０６之间最大相差０９为了判定测试值与真实值的差异情况对试验

数据采用t分布进行检验查t分布表可知t０００１(１２)＝４３１８计算得

t１棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|５０２－５００|

０３５ １３

＝２０６０＜t０００１(１２)＝４３１８

t２亚麻 ＝|X－X０|s(x) n＝|５４９－５５０|

０３７ １３

＝０９７４＜t０００１(１２)＝４３１８

t３羊毛 ＝|X－X０|s(x) n＝|８５１－８５０|

０２７ １３

＝１３３５＜t０００１(１２)＝４３１８

t４棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|１０１－１００|

０３３ １３

＝１０８＜t０００１(１２)＝４３１８根据t分布可判定４个质控样的测试值与真实

值之间无显著差异即甲酸氯化锌溶液储存３０d内对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数

据完全符合标准要求

３　结　论

a)按规定方法配制的甲酸氯化锌溶液阴凉

储存在(２０plusmn２)恒温避光环境３０d内在(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)min的条件下定量测试

棉莫代尔亚麻粘纤羊毛桑蚕丝棉粘纤４种

混纺织物测试值与真实值之间无显著差异即两种

试剂配制方式对检测结果无明显影响

b)甲酸氯化锌溶液的配制和储存注意规范操

作一次配制多次使用可防止因多次配制试剂导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解提高试剂配制精确度

c)甲酸氯化锌溶液储存时间超过３０d后或用

其他方法储存是否继续有效有待进一步研究

参考文献

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标准化管理委员会GBT２９１０６mdash２００９ 纺织品 定量

化学分析　第６部分粘胶纤维某些铜氨纤维莫代尔

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　染化工程 第２６卷

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纺织标准与质量２０１６(５)４５－４８[９]林本术郑少明棉与莱赛尔混纺织物定量分析方法研

究[J]针织工业２０１６(４)６８－７０[１０]胡凇月葛晓青羊毛与桑蚕丝混纺织物定量分析方法

的研究[J]针织工业２０１６(５)７１－７４

10509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904

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　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１６

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀１２胡克勤２王　静２胡金莲３吕　晶３

(１浙江工业职业技术学院鉴湖分院浙江绍兴　３１２０００２浙江省现代纺织工业研究院

浙江绍兴　３１２０８１３香港理工大学纺织及服装学系中国香港　９９９０７７)

　　摘　要为研究压烫工艺对聚氨酯形状记忆纤维(SMF)棉机织物的折痕保持性能采用不同的压烫温

度和压烫时间制备了２５个试样并进行折痕保持性(CR值)的测试结果表明在压烫时间不变的情况下随着压烫温度的提高织物的CR值呈上升态势只有当外界作用温度高于形状记忆纤维定型温度一定幅度时

织物的CR值才达到最高值(５级)最佳压烫工艺为温度１９０时间５０s对６个CR值达到５级的试样进

行形变固定率形状回复率缩水率和平整度的测试结果显示经过压烫定型整理后的SMF棉机织物具有较

高的形变固定率和形状回复率以及优于纯棉织物的布面平整度和尺寸稳定性

关键词聚氨酯形状记忆纤维棉机织物折痕保持性

中图分类号TS１９５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７０－０５

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabric

JINGuanxiu１２HUKeqin２WANGJing２HUJinlian３LU10489441048944

Jing３

(１JianhuBranchZhejiangIndustryPolytechnicCollegeShaoxing３１２０００China２ZhejiangInstituteofModernTextileIndustryShaoxing３１２０８１China３InstituteofTextilesandClothing

TheHongKongPolytechnicUniversityHongKong９９９０７７China)

AbstractTostudytheinfluenceofhotpressingprocessoncreaseretentionofSMFcottonwovenfabrictwentyＧfivesampleswereproducedunderdifferenthotpressingtemperatureandhotpressingtimeThevaluesofcreaseretention(CR)ofthesesamplesweretestedTheresultsshowthatwhenthehotpressingtimekeepsunchangedtheCRvalueincreaseswiththeincreaseofhotpressingtemperatureOnly whentheexternaltemperatureishigherthantheshapesettingtemperatureofshapememoryfiberandthedifferencereachescertainextenttheCRvalueofthefabricreachesthehighest(Class５)Theoptimizedhotpressingtemperatureis１９０ andtheoptimizedhotpressingtimeis５０secondsThedeformationfixityratioshaperecoveryratio

shrinkageandsmoothnessofthefabricswhoseCRvaluesreachedClass５weretestedTheresultsshowthatboththedeformationfixityratioandtheshaperecoveryratioofhotＧpressedSMFcottonfabricarequitehighInadditionthesmoothnessanddimensionalstabilityofhotＧpressedSMF

cottonfabricarebetterthanthoseofpurecottonfabricKeywordspolyurethaneshapememoryfibercottonwovenfabriccreaseretention

收稿日期２０１７－０５－１４

作者简介金关秀(１９６２－)男浙江萧山人教授博士主要

从事纺织染整技术方面的研究

　　形状记忆聚合物(SMP)属于智能材料具有受

到外部刺激(热化学机械光磁或电等)时改变形

状的能力[１]形状记忆聚氨酯(PUs)是一种温敏形

状记忆材料可通过湿法纺或熔融纺工艺纺制聚氨

酯形状记忆纤维(SMF)[２]含SMF纺织品具有各

种形状记忆功能[３Ｇ４]纺织面料的服用性能包括织物的基本性能和舒

适性能广义的织物舒适性能包括心理感觉即美学

功能作为一种造型艺术服饰美总是以一定的几

何形状来表现的[５Ｇ６]如用于正式场合穿着的西裤

1048944０７1048944

为体现出挺括的质感而对裤线(裤腿前片正中从上

到下熨成的褶子)的要求非常高[７]然而用常规面料

裁制成的西裤经过洗涤后其裤线保持性差一般须

重新熨烫不但费时费力其美观性也不尽人意具

有良好折痕保持性的织物非常适合于制作需要裤

线褶皱层叠等造型的服饰产品因此研究SMF棉机织物折痕的保持性对提升服饰的美观度和服用

性能具有现实意义事实上含SMF的织物可以根

据需要进行压烫成型整理包括折皱压烫成型或平

整压 烫 成 型可 达 到 永 久 保 型 效 果[８]本 文 对

SMF棉机织物进行压烫成型整理探讨压烫工艺

对折痕保持性能的影响

１　机理分析

作为温 敏 形 状 记 忆 材 料形 状 记 忆 聚 氨 酯

(PUs)的记忆性能与两个关键温度密切相关即形

状恢复温度TR 和定型温度TS[９]图１所示为形状记

忆聚氨酯的记忆原理

图１　 形状记忆聚氨酯记忆原理

形状记忆聚氨酯由固定相和可逆相两个部分组

成前者能够记忆材料的初始形状而后者随温度变

化能可逆地固化和软化SMF在第一次成型时(外界作用温度须高于TS)将外界赋予的初始形状记

忆下来但纤维仍可发生形变并在较低的温度下将

此形变加以固定(二次成型)当将上述已形变纤维

的温度升高至超过TR 时材料能恢复至一次成型时

的形状但如果在作用温度高于TS 的条件下对其

施加外力使其发生形变则材料的初始形状就发生

了变化如果此后作用于材料的温度不超过TS其初始形状就不会再改变这就是形状记忆织物能够

永久保持折痕的机理

２　试验方法

２１　材料与设备

SMF棉机织物２７８tex(CJ＋５６texSMF)包

芯纱２７８tex(CJ＋５６texSMF)包芯纱２８５根

１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cmSMF含量１７SMF的定型温度１８５形状恢复温度

６５为减少包芯纱外包棉纤维之问的抱合因形

状记忆纤维芯丝的存在而受影响的程度本研究中

包芯纱捻系数的设计较相同规格纯棉纱偏高１５左右即捻度为７４捻１０cm经测试包芯纱断裂强

力为１２８cNtex断裂强力变异系数为７５能够满足织染工序生产的要求

纯棉机织物(对照样)CJ２７８texCJ２７８tex

２８５根１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cm设备WascatorFOM７１ CLS 洗 衣 机 (瑞 典

Electrolux公司)Y７４３N 翻滚式烘干机(温州际高

检测仪器有限公司)YPＧR１８０Ｇ１６００型滚筒热压机

(有利机械工业(无锡)有限公司)YG０２６PC型电子

织物强力测试仪(宁波纺织仪器厂)Instron５５６６万

能材料试验机(美国Instron公司)

２２　织物压烫定型

聚氨酯形状记忆材料的形状恢复温度TR 和定

型温度TS 都是由合成配方所确定的其中定型温

度TS 在１８０以上然而在较高温度区间对材料

进行处理时应注意控制处理的时间否则有可能对

聚氨酯材料造成损伤实际操作中应通过相关实验

来确定最终的处理工艺方案本研究的压烫定型实验是在 YPＧR１８０Ｇ１６００型滚

筒热压机上进行的实验中通过改变温度和时间这２个参数共制备２５个试样实验方案如表１所示

表１　试样制备实验方案

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s１ １７５ ４０ １４ １９０ ５０

２ １８０ ４０ １５ １９５ ５０

３ １８５ ４０ １６ １７５ ５５

４ １９０ ４０ １７ １８０ ５５

５ １９５ ４０ １８ １８５ ５５

６ １７５ ４５ １９ １９０ ５５

７ １８０ ４５ ２０ １９５ ５５

８ １８５ ４５ ２１ １７５ ６０

９ １９０ ４５ ２２ １８０ ６０

１０ １９５ ４５ ２３ １８５ ６０

１１ １７５ ５０ ２４ １９０ ６０

１２ １８０ ５０ ２５ １９５ ６０

１３ １８５ ５０ mdash mdash mdash

1048944１７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

２３　性能测试

２３１　折痕保持性能

按照ISO７７６９mdash２００９laquo纺织品 经清洗后织物褶

裥外观评价试验方法raquo进行测定这一方法可用于

评价经反复家庭洗涤后织物折痕的保持性能图

２为该方法的评价示意图将水洗烘干后织物的折

痕保持状态与标准样品折痕对比即可评价出织物

折痕的耐水洗性和形状记忆特征标准样品折痕分

５个等级将最接近试样外观的标准样照的级数作

为评价结果如试样折痕外观介于整数标准样照之

间则确定为中间级(半级)

２３２　形变固定率和形状回复率

形变固定率和形状回复率是除了折痕保持性能

之外表征形状记忆性能的两个主要技术参数形变固定率是表征织物固定瞬时形变能力的指

标将织物在一定温度下实施形变释负后织物发

生部分回缩这部分形变系普通形变未回缩的形变

则为固定形变计算如式(１)[９]

形变固定率＝一定温度下固定的形变

总形变 times１００

(１)形状回复率是描述织物在经历一系列的热机械

变形后恢复其原来形状的能力的指标计算如式

(２)[９]

形状回复率＝恢复形变总形变 times１００ (２)

图２　折痕保持性评价示意

　　在Instron５５６６试验机上采用热循环拉伸法对织

物进行形变固定率和形状回复率的测试具体步骤如

下将试样紧固在夹持器内预加张力为０１N升温

至７０开启拉伸使试样伸长１５然后将其冷却

至室温(２１)夹头回复至起始位置得到拉伸Ｇ回复

曲线和数据重复上述测试循环３次根据式(１)和式(２)分别计算形变固定率和形状回复率每个试样

测试５次求取平均值通常认为织物的形变固定率和形状回复率的

数值均超过８０时具有优良的形状记忆性能２３３　缩水率

按照ISO５０７７mdash２００７laquo纺织品 洗涤和干燥后尺

寸变化的测定raquo进行测定２３４　平整度

按照ISO７７６８mdash２００９laquo纺织品 评定织物经洗涤

后外观平整度的试验方法raquo进行测定

３　结果与讨论

由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉

机织物能够保留纯棉织物吸湿好静电少不易起毛

起球穿 着 舒 适 等 优 点以 下 讨 论 压 烫 工 艺 对

SMF棉机织物形状记忆性能以及其它相关性能的

影响

３１　压烫定型工艺对折痕保持性的影响

表２所示为经受压烫定型整理的SMF棉机织

物经水洗烘干后其折痕保持性测试结果由表１和表２可见在压烫时间不变的情况下

随着压烫温度的提高SMF棉机织物的折痕保持

性能(CR 值)呈上升态势但无论对于哪一个压烫

时间织 物 的 CR 值 均 未 在 压 烫 温 度 等 于 TS

(１８５)时达到最高值(５级)而是升至１９０ 才

达到的此外在压烫温度低于TS 尚有一定幅度时

1048944２７1048944

　染化工程 第２６卷

(１８０)织物的CR 值已有不同程度的上升其上

升幅度取决于压烫的时间压烫时间越长上升幅度

就越大分析认为聚氨酯形状记忆材料的TS 值实

际上表现为一个温度区间在压烫温度低于名义TS

尚有一定幅度时织物的折痕保持性能就趋于上升而只有当外界作用温度高于其名义 TS 一定幅度

时织物的折痕保持性能才达到理想的水平

表２　折痕保持性测试结果

试样编号折痕保持性

(CR)级试样编号

折痕保持性

(CR)级

１ １ １４ ５２ １５ １５ ５３ ３５ １６ １４ ４ １７ ２５５ ４５ １８ ４５６ １ １９ ５７ ２５ ２０ ５８ ４ ２１ １９ ４５ ２２ ２５１０ ４５ ２３ ４５１１ １ ２４ ５１２ ２５ ２５ ５１３ ４５ mdash mdash

　　由于实验结果显示只有当压烫温度ge１９０ 且压烫时间ge５０s时织物的折痕保持性才能达到

５级因此对于SMF棉机织物的压烫定型来说最佳工艺应设定为压烫温度１９０压烫时间５０s压烫温度低于１９０或压烫时间少于５０s会使得

织物的折痕保持性能达不到理想的水准但压烫温

度过高或压烫时间过长时一方面织物的力学性能

会受影响另一方面也会增加不必要的加工成本

３２　织物形变固定率与形状回复率分析

对６个折痕保持性达到５级的织物试样(１４

１５１９２０２４２５)以及对照样压烫定型

前后的形变固定率和形状回复率进行测试表３所

示为测试结果由表３可见一方面在总共４８个形变固定率和形

状回复率的指标值(不含对照样的指标值)上有４５个

数值(占总数９３７５)达到８０以上表明加入SMF后的棉织物在具有良好的折痕保持性能的同时也具

有较高的形变固定率和形状回复率相比较之下对照

样(纯棉织物)的指标值仅为３９４~６１３另一方

面实验结果显示压烫定型前后形变固定率和形状回复

率的指标值未表现出明显的下降趋势表明研究中所

选择的压烫工艺没有对聚氨酯材料造成损伤

表３　织物形变固定率与形状回复率测试结果

试样

编号

形变固定率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

形状回复率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

１４ ８４３ ８３０ ８２５ ８３１ ７８４ ８０７ ８０２ ８１６１５ ８６８ ９１９ ８４３ ８４０ ８４９ ８３２ ８３１ ８４１１９ ８３３ ８１７ ８２６ ８３５ ８０６ ７９０ ８１４ ８１２２０ ８４４ ８５３ ８５２ ８３８ ９０１ ８５５ ８６９ ８６５２４ ８０８ ８１５ ８３４ ８１１ ８５０ ８３９ ８７７ ８８２２５ ８０２ ８１６ ７９７ ８０４ ８０９ ８１５ ８２１ ８０３

对照样 ６１３ ５８６ ５９７ ６０１ ４３９ ３９４ ４５８ ４２０

３３　织物相关性能分析

同样对６个折痕保持性达到５级的织物试样

(１４１５１９２０２４２５)以及对照样进

行其它相关性能测试包括缩水率和平整度测试结

果见表４所示由表 ４ 可 见所 有 试 样 的 缩 水 率 均 未 超 过

３５其中经向缩水率的平均值为３１纬向缩

水率的平均值为２８分别小于对照样的４１和

３３分析其原因一方面包芯纱中棉纤维含量仅

为８３(其余为SMF)从而因棉纤维溶胀引起纱线

直径增粗进而使得织物缩水率增大的程度较纯棉织

物要小但另一方面包芯纱捻系数比纯棉纱要高出

１５则因棉纤维溶胀而激发纱线退捻进而使得织

物缩水率增大的程度较纯棉织物要大此外具有形

状记忆性能的SMF芯丝可产生ldquo骨架效应rdquo能在

一定程度上阻碍纱线沿长度方向的收缩(因织物中

经纬纱交织原因纱线不可能自由退捻而导致其长

度缩短)分析认为上述３种效应叠加的结果使得

1048944３７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

SMF棉机织物的缩水率小于纯棉机织物此外所

有试样的平整度均达到４级以上在较大程度上优

于普通纯棉织物(表４显示对照样的平整度仅为

２５级)分析认为其机理在于实验中在对试样折

痕部位的SMF进行折皱压烫定型的同时也对试

样其余部位的SMF进行了平整压烫定型从而使

得织物获得了良好的平整性上述结果表明通过压

烫定型整理后的SMF棉机织物在具备优异的形状

记忆性能的同时其尺寸稳定性和布面平整度均处

于较好的水准

表４　织物相关性能测试结果

试样编号缩水率

经向 纬向平整度(SA)级

１４ ３３ ３０ ４１５ ３２ ２６ ４１９ ３５ ３２ ４２０ ３１ ２９ ４２４ ２７ ２７ ４５２５ ２８ ２４ ４

对照样 ４１ ３３ ２５

４　结　论

a)通过实验探索压烫工艺对SMF棉机织物折

痕保持性能的影响规律得出最佳压烫定型工艺即温度１９０时间５０s此外实验结果表明SMF的

TS 值实际上表现为一个温度区间在压烫温度低于

TS 尚有一定幅度时织物的CR值已有不同程度的

上升压烫时间越长上升幅度越大要使织物的折

痕保持性能达到理想的水平必须使外界作用温度

高于其名义TS 一定的幅度

b)由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉机织物在保留纯棉织物固有的风格性能的同时也具有良好的形状记忆性能(除了折痕保持性能外还包括形变固定率和形状回复率)此外经压烫成型

整理后的SMF棉机织物具有优于纯棉织物的布面

平整度和尺寸稳定性

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物的染整[J]印染２０１２(１５)２７－２９[９]胡金莲形状记忆纺织材料[M]北京中国纺织出版

社２００６８－１２

1048944４７1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１７

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼１沈　来１时景龙２金　晶１黄行舟１董岳龙１张　云１鲍国芳１

(１绍兴市质量技术监督检测院浙江绍兴　３１２０７１２绍兴柯润纺织品有限公司浙江绍兴　３１２０３０)

　　摘　要介绍了国内外标准对室内装饰织物燃烧性能的要求采集了１００批次窗帘织物进行燃烧性能风

险监测结果显示２７０的样品符合B１ 级要求７０的样品仅符合B２ 级要求其中３１批次明示阻燃的样

品中有１９４的样品不符合明示等级(均明示为B１ 级)主要是续燃时间不达标采用比利时风险评估矩阵

评估窗帘织物的燃烧性能风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险并从标准制修订产品标识标签完成等方面提出

了应对措施与建议

关键词燃烧性能装饰织物风险监测风险评估矩阵

中图分类号TS１０１９　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７５－０５

RisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabricsYEQiong１SHENLai１SHIJinglong２JINjing１HUANGXingzhou１

DONGYuelong１ZHANGYun１BAOGuofang１

(１ShaoxingTestingInstituteofQualityandTechnicalSupervisionShaoxing３１２０７１China

２ShaoxingKerunTextileCoLtdShaoxing３１２０３０China)

AbstractRequirementsofdomesticandforeignstandardstoflammabilityofinteriordecorativefabricswereintroducedOnehundredbatchesofcurtainsanddrapeswerecollectedforflammabilitytestTheresultsshowedthat２７０ofsamplesmettherequirementsofClassB１and７０ofsamplesmettherequirementsofClassB２Among３１batchesofsamplesretardingflame１９４ofthem (declaringClassB１)didn1049011tmeettherequirementsofdeclaringClassmainlybecauseofthedissatisfactionofafterＧflametimeBelgiumriskassessmentmatrixwasadoptedtoassesstheriskgradeofflammabilityofcurtainsanddrapesasldquohighrdquowhichindicatedthatitwasrequiredtoreducerisksMeanwhilecountermeasuresandsuggestionswerepresentedtoreducerisksfromstandardformationmodificationproductidentificationandlabelKeywordsflammabilitydecorativefabricriskmonitoringriskassessmentmatrix

收稿日期２０１７－０１－１７

作者简介叶　琼(１９８３－)女浙江绍兴人工程师主要从

事纺织染化料检测方面的研究

　　室内装饰织物包括窗帘帷幕墙布等具有款

式丰富肌理鲜明质感柔和清洗方便等优点通过

精心设计可以适应各种环境场所的需要营造出豪

华温馨舒适的环境满足现代人群的审美观[１Ｇ３]随着房地产项目的大量建设室内装饰织物的

需求量直线上升但目前窗帘帷幔墙布等的监督

抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺织产品

基本安全技术规范raquo检验并不涉及燃烧性能GB

５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范(２００１年

版)raquo对室内装饰用纺织品的燃烧性能是有明确要求

的室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰随着装饰织物蔓延同时释放出大量烟雾和

有毒有害气体危害人体健康甚至产生灾难性的后

果１９９４年１２月８日克拉玛依市友谊馆举办迎

专场文艺演出活动时舞台帷幕被光柱灯烤燃火势

迅速蔓延至剧厅酿成３２５人死亡２０１４年１月１１日云南省香格里拉县独克宗古城因为经营者用电不

慎导致窗帘起火引发火灾事故过火面积约１平方

公里(近２３的古城)直接损失近亿元

1048944５７1048944

１　相关法规标准

１１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的

要求

　　美国早在１９５３年就通过了laquo易燃织物法案raquo(FFA)对儿童睡衣服装床垫地毯薄膜材料等

纺织品内部装饰物和相关材料等都提出了燃烧性

能要求由美国消费者产品安全委员会(CPSC)负责

制定和修改纺织产品易燃性相关标准CPSC 将

FFA编入了CFR第１６卷中包括服用纺织品可燃

性标准(１６CFR１６１０)乙烯基塑料膜可燃性标准

(１６CFR１６１１)儿童睡衣可燃性标准(１６CFR１６１５１６CFR１６１６)和地毯类产品表面可燃性能

标准(１６CFR１６３０１６CFR１６３１)等日本消

防法对多数商业性建筑物内的地毯和窗帘等装饰

织物规定了阻燃要求[４Ｇ５]英国等欧洲国家对装饰

织物 的 燃 烧 性 能 亦 都 有 自 己 的 要 求如 表 １所示

FZT３４０１０mdash２０１４laquo亚麻装饰织物raquo等产品标

准对燃烧性能并无明确要求GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo虽然对燃烧性能指标要求做了明确规

定但仅限于明示阻燃的织物国标 GB１７９５１mdash

２００６laquo阻燃机织物raquo对阻燃机织物的阻燃性能等级划

分及其判定作了规定但并未规定何种产品要求何

种阻燃性能目前窗帘帷幔等室内装饰用纺织品

的监督抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺

织产品基本安全技术规范raquo检测并不涉及燃烧

性能

表１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的要求

标准法规 要求

CPSC１６CFR１６１１ 平均燃烧速率le３０５cm(１２in)s

NFPA７０１mdash２０１５laquo纺织品和胶片的火焰蔓延

的燃烧试验raquo

平方米质量le７００gm２滴落物燃烧时间不得超过２s平均燃烧失重le４０平方米质量＞７００gm２单个试样续燃时间不得超过２s折叠试样烧焦长度不得超过４３５~１０５０mm(依试样种类而定)滴落碎片燃烧时间不得超过２s

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１０s

GB２０２８６mdash２００６laquo公共场所阻燃制品及

组件燃烧性能要求和标识raquo

阻燃１级氧指数ge３２０损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５s燃烧滴落物

未引起脱脂棉燃烧或阴燃烟密度等级le１５产烟毒性等级不低于ZA２ 级阻燃２级损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s燃烧滴落物未引起脱脂棉

燃烧或阴燃产烟毒性等级不低于ZA３ 级

GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s

日本消防法[５] 续燃时间３~５s以下阴燃时间５~２０s以下损毁面积３０~４０cm２ 以下

BS５８６７mdash２２００８laquo窗帘及帘用织物规范

第２部分可燃性要求raquo

A第一条标记线没有被烧断或穿孔两条垂直边缘没有都被烧断穿孔B没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘C没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘没有燃烧的滴落物若平均

续燃或阴燃时间超过２５s则认为不符合C类要求

１２　不同场所室内织物燃烧性能要求

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范

(２００１年版)raquo对不同场所的室内装饰用纺织品都有

不同的燃烧性能要求具体如表２所示不同场所特别是公共场所的室内装饰用纺织品燃烧性能至少

达到B２ 级甚至B１ 级单层多层公共场所商业

楼饭店旅馆住宅等众多场所都要求窗帘的燃烧性

能至少达到B２ 级甚至B１ 级而不少高层建筑的要

求又要高于单层多层建筑对窗帘燃烧性能都要求

达到B１ 级即使是普通住宅最低也应达到B２ 级

表２　不同场所室内装饰织物燃烧性能要求

建筑物及场所 单多层要求 高层要求

候机楼 B１ 或B２ 汽车站火车站等 B２

影院礼堂剧院音乐厅等 B１ 饭店旅馆 B２ 高级旅馆B１

歌舞厅餐馆等娱乐餐饮建筑 B１ 或B２ 幼儿园医院病房疗养院养老院 B１ B１

高级住宅 B２ B１

普通住宅 － B２

商业楼综合楼商住楼等 B１ 或B２

　　注ldquordquo表示标准未提及该类场所ldquo－rdquo表示标准对该类场所装

饰织物燃烧性能无要求

1048944６７1048944

　染化工程 第２６卷

２　窗帘面料燃烧性能检测情况

２１　采样情况

本次风险监测对象主要为在浙江省生产及销售

的窗帘织物通过生产领域和流通领域随机采样的

模式样品覆盖不同价格档次不确保明示阻燃样品

不低于３０浙江省的窗帘织物生产企业主要集

中在绍兴杭州嘉兴等地流通领域则基本集中在

绍兴柯桥轻纺市场嘉兴海宁许村市场等地实际

共采样１００批次其中明示阻燃功能的样品３１批

次具体如表３所示

表３　窗帘织物采样情况 批

地区 总批次 明示阻燃样品来源

流通领域 生产领域

价格档次(元1048944m－１)

le３０ ３０~７０ ge７０ 不详

杭州 ２４ １４ １３ １１ １４ ７ ３ ０绍兴 ５４ １２ ２５ ２９ ２５ ６ ０ ２３嘉兴 ２２ ５ １７ ５ ２２ ０ ０ ０总计 １００ ３１ ５５ ４５ ６１ １３ ３ ２３

　　注单价不详的样品均为生产企业抽样主要为企业样品出货后的尾单

２２　检测方法和评价依据

仪器设备HD８１５A 型织物阻燃性能测试仪

(南通宏大实验仪器有限公司)检测方法采用 GBT５４５５mdash２０１４laquo纺织品 燃

烧性能 垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测

定raquo条件 A 进行试验从代表性样品中取尺寸为

３００mmtimes８９mm的样布经纬向各取５块置于标

准大气压条件下调湿[６]调湿完的样品装入试样

夹进行点火试验点火时间１２s观察燃烧现象记录试样续燃和阴燃时间测量损毁长度计算平

均值评价依据以 GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修

设计防火规范raquo为评价依据确定技术指标和要求具体见表４

表４　窗帘面料燃烧性能检测方法与评价依据

检测

项目检测方法

技术要求

B１ 级 B２ 级

燃烧

性能

GBT５４５５mdash

２０１４(条件A)

损毁长度le１５０mm 损毁长度le２００mm续燃时间le５s 续燃时间le１５s阴燃时间le５s 阴燃时间le１０s

２３　检测结果

２３１　总体检测结果

１００批次样品中具有阻燃功能有３４批次其中

符合B１ 级要求的２７批占７９４仅符合B２ 级要

求的有７批次占２０６３１批次明示阻燃功能

(均明示为B１ 级)样品中有１批次不具备阻燃功能

５批次仅符合B２ 级要求不符合率为１９４主要

是续燃时间不达标６９批次未申明具有阻燃功能

的样品中有４批次具有阻燃功能占５８其中B１

级和B２ 级各２批次

２３２　单项指标分析

燃烧性能单项指标符合情况如图１所示单项

指标中最好的是阴燃时间有９７０的样品符合阻燃

要求且全部为B１ 级其次是损毁长度有４３０的

样品符合阻燃要求续燃时间有３４０的样品符合

阻燃要求聚酯织物点火后快速燃烧伴随融缩或熔融火

焰下滴含棉等天然纤维的织物不但快速燃烧蔓延还能长时间阴燃传统的窗帘织物一般为聚酯纤

维仅小部分产品采用聚酯纤维和少量棉纤维交织故９７０的样品阴燃时间符合要求绝大部分不阴

燃而损毁长度和续燃时间一般需经过阻燃处理才

能达到要求做过阻燃处理的样品在离开点火源后

能立即或稍许后停止燃烧其续燃时间和损毁长度

都要远远小于未经阻燃处理的样品

图１　燃烧性能单项指标检测情况

1048944７７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

２３３　样品来源分析

流通领域采集的５５批次样品中仅７３的样

品具有阻燃功能３批次明示具有阻燃功能的样品

都具有阻燃功能生产领域采集的４５批次样品中有６６７的样品具有阻燃功能２８批次明示具阻燃

功能的样品中有２１４不符合明示要求具体如

图２图３所示

图２　流通领域样品阻燃情况

图３　生产领域样品阻燃情况

目前流通领域特别是零售市场的窗帘织物绝大

多数为未明示阻燃产品生产企业生产的阻燃窗帘

织物多为定制或出口产品一般来说生产厂家根

据其产品的销售市场工程项目地域等因素决定是

否对其产品进行阻燃处理北京上海等大城市和

大工程及定制产品要求产品具有阻燃功能小城市

和小工程及家用产品都不要求产品经过阻燃处理出口欧美等地的窗帘织物都会进行阻燃处理因为

欧美等地对室内装饰材料有阻燃要求部分买家还

要认证验厂等

２３４　价格档次分析

单价低于３０元m 的样品中仅１４８具有阻

燃功能其中１批次占１１１的样品不符合明示燃

烧性能等级要求单价３０~７０元m 的样品全部具

有阻燃功能其中２批次为B２ 级占１５４的样品

不符合明示燃烧性能等级要求单价高于７０元m的样品燃烧性能等级全部为 B１ 级均符合明示要

求具体如表５产品价格与其阻燃性能息息相关单价越高阻

燃等级总体越好通常B２ 级产品要比不具有阻燃

功能的普通产品贵至少８~１０元m而B１ 级要比

普通产品贵至少２０元m由于价格因素再加上

部分消费者对防火规范不了解及监管难度大实际

选择还是以不具备阻燃功能的产品为主这也促成

了目前流通领域产品基本以非阻燃产品为主

表５　不同价格档次样品燃烧性能检测结果

价格分类

(元1048944m－１)采样

批次

明示阻

燃批次

具阻燃功能批

次(占比)不符合明示B１ 级

批次(占比)le３０ ６１ ９ ９(１４８) １(１１１)

３０~７０ １３ １３ １３(１０００) ２(１５４)

ge７０ ３ ３ ３(１０００) ０(０００)不详 ２３ ６ ６(２６１) ３(５００)总计 １００ ３１ ３１(３１０) ６(１９４)

　　注单价le３０元m的样品中有１批次未明示具有阻燃功能实

际检测为B２ 级单价不详的样品中有３批次样品未明示具有 B１ 级

阻燃功能实际检测２批为B１ 级１批为B２ 级

３　燃烧性能安全风险分析

燃烧性能安全风险评估主要采用比利时风险评

估矩阵[７]进行分析包含３个要素伤害的严重程

度伤害发生的可能性危害暴露的可能性３个要

素的等级与取值情况如表６所示风险值R＝E(伤害严重程度)timesW (伤害发生

可能性)timesB(危害暴露可能性)根据公式计算出风险值依据风险值的大小划

分出风险等级

表６　风险评估各要素等级与分值划分

伤害严重程度(E)危害发生的

可能性(W)危害暴露的

可能性(B)等级 分值 等级 分值 等级 分值

惨重性后果 １００ 一定发生 １０ 很经常 １０严重的灾难 ８０ 非常可能 ６ 经常 ６多人死亡 ４０ 很可能 ３ 时常 ３一人死亡 １５ 可能 １ 偶尔 ２

重伤 ７ 可推知的 ０ 很少 １切割伤等 ３ 几乎不可能 ０ 非常少 ０５

微小的伤害 １ 非常不可能 ０ 从不 ０不可能 ０

３１　伤害的严重程度

室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰会随着装饰织物蔓延引发火灾同时织物持

续燃烧释放出大量烟雾和有毒有害气体影响人身

安全危害财产安全严重时甚至酿成灾难性后果如１９９４年新疆克拉玛依大火２０１４年云南香格里

1048944８７1048944

　染化工程 第２６卷

拉县独克宗古城大火本次风险监测综合评定燃烧

性能伤害程度为ldquo多人死亡rdquoE 取４０

３２　伤害发生的可能性

窗帘织物起火引发火灾的可能性较小但确实

存在亦有不少实际案例故本次风险监测评定伤害

发生的可能性为ldquo可能rdquoE 取１

３３　危害暴露的可能性

本次风险监测的１００批次样品中具有阻燃功

能的占３４０流通领域仅７３的样品具有阻燃

功能明示阻燃的样品中有１９４的样品燃烧不符

合明示阻燃等级目前大城市大工程中所使用的

窗帘多是定制产品而普通住宅办公楼民营餐饮

旅馆等场所用的窗帘一般都是在工程通过验收后由

消费者自行在流通市场上采购普通消费者并不了

解 GB５０２２２mdash１９９５对室内装饰用织物的防火要

求且流通领域中具备阻燃功能的窗帘产品比例很

小再加上价格因素消费者实际选择时多为非阻燃

产品故认为危害暴露的可能性是比较大的依据

表３取危害暴露的可能性等级为ldquo时常rdquo即B＝３

３４　风险等级划分

风险值R＝EtimesW timesB＝４０times１times３＝１２０依据

表７风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险

表７　风险等级划分及处理措施

风险值 风险等级 处理措施

＞３２０ 非常高 停止出售

１６０~３２０ 高 立即整改

７０~１６０ 较高 需要降低风险

２０~７０ 一般 注意关注

＜２０ 较低 也许可接受

４　风险应对措施及建议

a)加强监管和标准宣贯燃烧性能安全性普

及GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规

范raquo对住宅办公楼商场餐饮宾馆等诸多场所的

室内装饰用纺织品都有燃烧性能要求而普通消费

者对此并不了解部分企业认为仅工程用装饰织物

才需阻燃功能家用产品则无此要求建议加强

GB５０２２２mdash１９９５等标准宣贯和室内装饰织物燃烧

性能安全性普及鼓励普通消费者更多地选择具阻

燃功能的产品鼓励生产企业更多的生产阻燃产品

供消费者选择以减小危害暴露的可能性同时对

办公楼餐饮宾馆等场所所使用的装饰织物加强

监管

b)建议对现行室内装饰织物产品标准和评价

规则进行制修订增加燃烧性能要求

c)完善阻燃产品标签标识目前流通领域中

有少部分产品具备阻燃功能而未明示通常具阻燃

功能的产品价格要明显高于未经阻燃处理的产品建议生产企业和销售单位对具有阻燃功能的产品在

标签标识上进行明示申明燃烧性能等级一则利于

提高产品竞争力二则便于消费者根据使用场所合

理选购

d)开发研究新型阻燃剂改进生产工艺本次

风险监测明示燃烧性能B１ 级的样品中有１９４的

样品不符合明示要求部分企业也表示B１ 级燃烧性

能要求较高成本较大现有阻燃剂和生产工艺难以

做到B１ 级建议政府鼓励企业进行新型生态高效

阻燃剂的开发研究并改进生产工艺同时对高效经济的阻燃剂和生产工艺进行大力推广提高产品质

量降低生产成本提高产品市场竞争力为消费者

选购优质低价的装饰织物提供更多选择

参考文献

[１]苏淼纺织品在现代室内空间环境中的应用初探[J]丝绸２００６(７)１５－１７

[２]张丹室内软装饰审美情感研究[J]艺术与设计理论

２００９(２)８８－９０[３]赵艺探析室内装饰织物在现代室内环境设计中的运用

[J]建材发展导向２０１１９(７)１４１－１４２[４]王悦中纺织品燃烧性能技术法规标准和测试方法

[J]中外缝制设备２００９(９)７８－８１[５]金美菊洪武勇纺织品燃烧性能技术法规与标准研究

[J]上海纺织科技２００９３７(９)４２－４４[６]中国纺织工业协会GBT６５２９mdash２００８纺织品调湿和试

验用标准大气[S]北京中国标准出版社２００８[７]刘霞罗红旗汤万金等欧盟消费品安全风险管理现

状及对我国的启示[J]标准科学２０１１(１２)６９－７４

1048944９７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１８

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全１何旭平２张承瑞１

(１山东大学机械工程学院济南　２５００６１２山东日发纺织机械有限公司山东聊城　２５２０００)

　　摘　要针对现阶段喷气织机车间生产的网络化需求和现存喷气织机监测系统缺乏统一数据接口这一

现状研究借助 MTConnect协议实现设备联网的方法建立喷气织机设备的 MTConnect模型设计了基于

MTConnect的喷气织机远程监控系统系统为喷气织机控制系统设计了 MTConnect接口实现数据的标准

输出至于远程控制指令的下发则借助自定义数据协议完成经测试该系统能够远程监测喷气织机的各

项信息同时能够通过远程控制实现对车间喷气织机的加密解密操作系统能够提高喷气织机车间网络化

水平增强设备之间的互联互通特性

关键词喷气织机MTConnect协议监控系统网络化

中图分类号TS１０４２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８０－０７

RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnectWANGQuan１HEXuping２ZHANGChengrui１

(１CollegeofMechanicalEngineeringShandongUniversityJinan２５００６１China

２ShandongRIFATextileMachineryCoLtdLiaocheng２５２０００China)

AbstractInview ofthepresentstateofnetworkedproductiondemandofairＧjetloomworkshopandthelackofuniform datainterfaceintheexistingairＧjetloom monitoringsystemthispaperstudiesthemethodofequipmentnetworkingwiththehelpofMTConnectprotocolestablishestheMTConnectmodelofairＧjetloomequipmentanddesignsaremotemonitoringsystem basedon MTConnectThe MTConnectinterfaceisdesignedforthecontrolsystemofairＧjetloomtoobtainstandardoutputdataTheremotecontrolinstructionisissuedwiththehelpofcustomizeddataprotocolAftertestingthesystemcanmonitortheinformationofairＧjetloomandrealizetheencryptiondecryptionoperationoftheairjetloombyremotecontrolInbriefthesystemcanimprovethenetworklevelofairＧjetloomworkshopandenhancetheinteroperabilityofequipmentKeywordsairＧjetloomMTConnectprotocolmonitoringsystemnetworking

收稿日期２０１７－０７－０３

基金 项 目山 东 省 科 学 技 术 厅 自 主 创 新 专 项 基 金

(２０１３CXB４０１０１)

作者简介王　全(１９８９－)安徽亳州人男硕士研究生主

要从事机械电子方面的研究

通信作者张承瑞EＧmail１３９６９０７６９１０１２６com

　　当前国产喷气织机产业发展迅速各种新型喷

气织机被先后推出对织机远程监控系统的研究已

经成为各高校企业研究机构关注的热点之一相应也取得了一定研究成果董卿霞[１]借助局域网开

发了一套CS架构的织机监测系统能够在局域网

内部完成对车间织机的监测邓玉文[２]研发了一套

基于 Web 技术的喷气织机网络管控系统借助

CAN网关监控程序与服务器进行信息交互对喷气

织机生产车间进行网络管控罗东升[３]开发了一套

织机实时织造信息管理系统采用硬件采集卡采集

织机数据选用 TCPIP协议组建信息管理系统实现远程监测北京经纬纺机针对棉纺设备开发了经

纬E系统[４Ｇ６]能够监视纺织设备的运行信息并统

计监视的信息无锡丝普兰公司为喷气织机配备有

1048944０８1048944

SPR１０００喷气织机网络监控系统[７]系统不仅能够

采集监视喷气织机的实时状态还具有部分生产管

理功能以上织机远程监测系统虽然在一定程度上

实现了对喷气织机的远程监控但各系统之间缺乏

统一的数据接口限制了不同设备系统的互联互通针对这一现状本文研究了 MTConnect协议为喷气

织机控制系统添加了标准数据输出接口并完成了基

于BS架构的喷气织机远程监控系统设计

１　喷气织机控制系统 MTConnect接口设计

图１　MTConnect应用示例

１１　MTConnect分析

MTConnect[８Ｇ１０]是美国机械制造技术协会提出

的一种基于开放式协议的数控设备互联通信协议其目的是提高设备的数据采集功能增强设备的互

操作性创造一种ldquo即插即用rdquo的应用环境虽然

MTConnect协议最初是针对数控机床提出的但是

其具有超强的设备描述能力[１１]且用户可根据需要

添加描述元素因此其适用于喷气织机监测信息的

描述图１所示为 MTConnect在实际应用中主要

包括４种模型概念设备适配器代理和客户端其中设备是所要监测的目标单位也是监测数据

源适配器是一种数据格式转化器用于将设备原始

数据 转 化 为 代 理 能 够 识 别 的 数 据 格 式代 理 是

MTConnect的核心负责采集存储设备数据并响

应客户端 HTTP请求与客户端进行数据交互客户端是监测数据的最终使用者可以是应用分析软

件或是其他处理系统本文借助 MTConnect协

议为喷气织机控制系统设计标准数据输出接口远程监控服务器作为 MTConnect客户端与各喷气织

机控制系统 MTConnect接口通信完成分散织机

数据的采集在 MTConnect协议中XML语言被用于描述设

备的各项监测信息MTConnect协议采用４种类型的

XML文件对设备进行描述即 MTConnectDevices

MTConnectStreamsMTConnectErrors和 MTConnectＧAssetsMTConnectDevices是设备描述文件在完

整的设备描述文件中包含设备集(Devices)组件

集(Components)等其中设备集可以包含多个设

备在本文中设备即喷气织机组件集是组件的集

合组件指的是轴(Axes)传感器(Sensors)控制器

(Controller)等每个组件可以包含多个数据项

(DataItems)用 于 描 述 组 件 的 各 个 属 性

MTConnectStreams是数据流文件设备和组件的

具体数据通过此文件描述MTConnectErrors是

错误文件当客户端请求出现错误时则通过此文件

将错误报告返回给客户端MTConnectAssets是

资产描述文件主要和机床加工刀具相关在喷气织

机设备描述中忽略此文件

１２　基于 MTConnect的喷气织机监测信息

建模

　　对喷气织机监测信息进行基于 MTConnect的

建模需要明确喷气织机的机械结构和所需监测的信

息喷气织机主要包括３个平行传动轴和布面张力

传感器３个平行传动轴分别是织机主轴送经轴和

卷取轴其中送经轴和卷取轴同步运行将其简化为

一个进给运动轴喷气织机所需监测内容主要包

括织机主轴转速工作效率布面张力及报警信息

等织机状态信息织机系统参数工艺参数张力参

数等配置信息报表统计等历史信息本文主要针

对织机状态信息完成基于 MTConnect的喷气织机

远程监控系统设计与验证图２所示为基于 MTConnect的喷气织机状态

信息结构图图２描述了喷气织机的供电系统张力

传感器织机主轴和进给运动轴根据喷气织机状

态信息结构图可使用 XML文件对喷气织机运行

状态信息进行描述图３所示为喷气织机的状态信

息描述文件文件中除了图２中的基本信息还增

加了运行效率当前状态挡车工等数据项并根据

MTConnect协 议 规 定 为 各 数 据 项 的 idtype

category等属性进行了赋值

1048944１８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

图２　基于 MTConnect的喷气织机状态信息结构

图３　喷气织机状态信息描述文件

１３　MTConnect接口设计

喷气织机控制系统 MTConnect接口负责读取喷

气织机控制系统内部数据将数据统一整合为符合

MTConnect标准协议的数据格式并将其存储于临时

存储 区当 接 收 到 客 户 端 发 送 的 HTTP 请 求

MTConnect接口做出响应返回符合标准协议的织机

数据在 MTConnect协议中客户端主要有４种

HTTP请求即 ProbeSampleCurrent和 Asset其

中Probe请求用于查询设备的组件和数据项代理返

回 MTConnectDevices文档Sample请求用于查询某

一 段 数 据代 理 返 回 MTConnectStreams 文 档

Current请求用于查询设备组件的当前状态代理返

回 MTConnectStreams文档Asset请求用于获取设备

资产信息本文不涉及此类请求

MTConnect接口的设计重点是代理的设计美国

制造技术协议为方便用户开发代理端程序提供了代

理软件开发工具该开发工具提供了一系列函数接

口用户可直接以 DLL类库的形式调用如图４所

示为喷气织机控制系统 MTConnect接口工作原理

图MTConnect接口主要包括４个模块即数据读取

模块XML解析器数据存储模块和 HTTPServer

a)数据读取模块从喷气织机控制系统的配置

文件Sqlite数据库以及共享内存中获取监测数据并借助开发工具提供的IData函数接口将数据存储

入数据存储模块

b)XML解析器负责解析设备描述文件和代理

配置文件并根据 XSD 定义文件校验设备描述文

件在XSD文件中对设备描述文件中的组件属性

1048944２８1048944

　纺织设备 第２６卷

等均有定义用户可根据需要添加定义

c)数据存储模块按照 MTConnect协议整合

ProbeCurrentError请求的响应数据包并将数据包

存储在临时存储区当客户端有 HTTP请求进入时

利用NETLINQ技术[１２]从存储区内获得相应数据包

d)HTTPServer侦听 HTTP请求进而从数

据存储模块中得到响应数据包并做出响应

图４　喷气织机控制系统 MTConnect接口原理

２　喷气织机远程监控系统设计

２１　数据传输模型设计

喷气织机远程监控系统的数据传输模型包含两

层含义喷气织机监测信息的上传和远程控制指令

的下发喷气织机监测信息通过 MTConnect接口

即可获得然而由于 MTConnect协议尚不支持控

制指令下发因此自定义数据协议传输加密解密控

制指令图５所示为自定义数据包结构数据包由

前导符数据属性数据长度组包数据加密码以及

CRC校验码组成其中前导符占据６个字节位

用于对数据包做第一道校验检测其是不是本系统

内部定义数据属性占据１个字节位用于标识数据

包的类型数据长度占据２个字节位用于记录组包

数据的字节数组包数据可以包含多个数据节点分别存储不同数据加密码占据 ６ 个字节位基于

MD５加密算法[１３]获得是保证加密解密控制指令

安全性的又一道保障CRC校验码占据４个字节用于校验数据包传输过程中是否出现错误喷气织

机监测信息符合 MTConnect协议标准为提高监

测信息的安全性防止信息泄露MTConnect数据

包同样按照图５的数据包结构再次组包

图５　自定义数据包结构

1048944３８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

　　如图６所示在喷气织机控制系统软件上层设

计有 MTConnect接口和协议解析模块协议解析

模块负责解析控制指令数据包为统一管理在

MTConnect接口和协议解析模块上层设计有请求

过滤模块该模块对接收到的数据包按照自定义的

数据结构进行过滤将 HTTP请求数据包传递给

MTConnect接口处理而控制指令数据包交由协议

解析模块处理

图６　喷气织机控制系统软件上层模块示意

２２　系统整体设计

如图７所示喷气织机远程监控系统在硬件上

主要需要以下设备带有通用串口的工业控制计算

机串口转 WiＧFi模块工业路由器云服务器远程

客户端工业控制计算机作为喷气织机控制系统的上位

机主控制器其上运行有喷气织机控制系统上位机

软件和与喷气织机远程监控系统相关的各功能模

块喷气织机工业控制计算机通过串口通信线与串

口转 WiＧFi模块相连接串口转 WiＧFi模块负责透明转发串口与服务器

之间的数据本系统中的串口转 WiＧFi模块选择的

是济南有人物联网公司开发的工业级产品该模块

能够实现串口与 WiＧFi之间数据的双向透明传输串口转 WiＧFi模块既可以作为 TCPServer存在也可以作为 TCPClient工作在本系统该模块作为

TCPClient存在串口转 WiＧFi模块与远程服务器

的通信是采用Socket通信的方式完成的该模块相

当于Socket通信的 TCPClient而布置在云服务器

图７　喷气织机远程监控系统整体方案

上的 数 据 处 理 模 块 相 当 于 Socket通 信 的 TCPServer

工业路由器负责提供网络接入服务通过工业

路由器车间织机与云服务器完成信息交互云服务器是喷气织机远程监控系统的核心其

上运行有数据处理模块和远程监控服务器远程监

控服务器包括数据库服务模块和 Web服务模块数据处理模块作为车间织机与服务器Socket通信

的 TCPServer与车间各织机的串口转 WiＧFi模块

建立连接系统正常运行时数据处理模块主动向

1048944４８1048944

　纺织设备 第２６卷

喷气织机控制系统 MTConnect接口发送 HTTP请

求获取各织机信息并将织机监测信息分类存储到

数据库服务模块另外数据处理模块定时检测数

据库服务模块中的织机加密解密控制信息并将该

控制指令按照前文的自定义数据协议打包下发给车

间织机上位机主控制器实现远程控制数据库服

务模块是车间织机与远程用户进行数据交互的媒

介车间喷气织机需要远程监视的数据被上传到数

据库服务模块以备查看远程用户借助于 Web服务

模块将加密解密等控制指令写入数据库服务模块以备数据处理模块检测Web服务模块用于提供

监控信息浏览服务其响应用户的 HTTP请求与数据库服务模块完成数据交互

３　实验验证

喷气织机远程监控系统开发完成后需要对系

统进行系统功能测试和现场车间试验以检测系统

的可行性

３１　系统功能测试

图８所示为喷气织机远程监控系统功能测试环

境系统功能测试是在实验室内部搭建起喷气织机

远程监控系统进行的测试服务器客户端均接入内

部局域网喷气织机通过串口转 WiＧFi模块接入同

一局域网由于内部测试过程中喷气织机控制系

统未实际控制喷气织机机械结构运动因此编写测

试文件按照测试文件手动操作喷气织机控制系统

软件模拟喷气织机正常工作

图８　系统功能测试环境

系统功能测试主要测试喷气织机远程监控系统

的逻辑功能Web服务器的兼容性等内容如图９所示

图９　喷气织机远程监控系统织机列表页面

为喷气织机远程监控系统功能测试过程截图图９显示了配备有喷气织机远程监控系统的织机列

表通过该列表可选择查看某一特定喷气织机的具

体监测信息(图１０)经测试基于 MTConnect的

喷气织机远程监控系统方案可行

图１０　喷气织机运行状态页面

３２　现场车间试验

在本系统中喷气织机采用无线连接的方式与

服务器通信由于无线连接的抗干扰能力相对较弱因此系统功能测试完成后还需进行现场车间试验进一步验证喷气织机远程监控系统在车间复杂环境

下的稳定性和远程控制对车间喷气织机的影响图

１１所示为该系统被配备在新疆某纺织企业现场图服务器布置在云服务器中客户端通过公共网络访

问服务器图１２所示为车间喷气织机控制系统上

图１１　车间试验现场

1048944５８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

位机软件显示的喷气织机运行信息图１３所示为喷

气织机远程监控系统监测到的该喷气织机的运行信

息对比后发现远程监测的信息与喷气织机控制系

统上位机软件显示的一致通过喷气织机远程监控

系统对车间织机进行远程加密解密操作车间织机

运行正常远程加密解密操作不会影响车间喷气织

机的安全性

图１２　喷气织机控制系统上位机软件显示界面

图１３　喷气织机远程监控系统显示页面

４　结　语

本文针对现存织机远程监控系统缺乏统一数据

接口这一问题研究了 MTConnect协议为喷气织机

控制系统设计了 MTConnect接口实现了监测信息

的标准输出对于远程加密解密等控制指令的下

发则通过自定义数据协议完成系统基于BS架构

　

设计完成服务器布置在云服务器上远程用户不

受地理位置限制可实时对车间喷气织机进行远

程监控最后分别对喷气织机远程监控系统进行

了系统功能测试和现场车间试验经测试系统方

案可行

参考文献

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天津工业大学２００８[２]邓玉文基于CAN总线和 Web技术的智能喷气织机网

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纺织技术２０１６４４(１０)８０－８４[７]洪海沧综观２０１４年中国纺机展暨ITMA亚洲纺机展

谈新型织机的技术进步[C]全国织造新产品开发学术

研讨会暨２０１４织造年会论文集２０１４[８]EDRINGTON B ZHAO B HANSEL Aet al

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[９]刘日良张承瑞姜宇等基于 MTConnect的数控机床

网络化监控技术[J]计算机集成制造系统２０１３１９(５)１０７８－１０８４

[１０]卢林于东胡毅等开放式数控系统网络接口技术研

究[J]小型微型计算机系统２０１５(３)６２１－６２６[１１]李杰诚基于 MTConnect的机器人制造单元系统研究

与实现[D]广州广东工业大学２０１６[１２]李婷妤卢华灯基于NET多层架构的信息系统开发

实践[J]信息系统工程２０１５(７)７８－７８[１３]KUMARRMKBSecuringbigdataovernetworkusing

MD５algorithm technique[J]InternationalJournalofComputerApplications２０１５１２３(１５)１４－１７

1048944６８1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１９

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇１２３方欣蓓３虞美雅３吴文丹３陈建勇１胡英杰２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２浙江华孚色纺有限公司浙江绍兴

３１２３００３绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴　３１２０００)

　　摘　要为深入研究与推广低扭矩环锭纺技术首先从纱线加工过程出发基于罗拉单龙带双皮带假捻

方式的低扭矩环锭纺加工设备分析了各自的假捻原理与设备优缺点然后就市场上三大设备商提供的较为

成熟的低扭矩纺纱设备的投资成本与效益进行了比较分析最后对低扭矩环锭纺技术的发展方向进行了展

望研究表明不同类型的低扭矩纱加工设备优缺点主要由纱线加工过程不同假捻方式决定影响设备投资

维护保养成本假捻效率成纱过程与品质稳定性及便捷操作性

关键词低扭矩技术加工设备投资效益发展分析

中图分类号TS１１１８　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８７－０４

收稿日期２０１７－１１－２８

作者简介邹专勇(１９８３－)男重庆人博士主要从事新型纺纱技术理论与产品开发方面的研究

通信作者陈建勇EＧmailcjyzstueducn

AnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcessEquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarn

ZOUZhuanyong１２３FANGXinbei３YUMeiya３

WU Wendan３CHENGJianyong１HUYingjie２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２ProductionR amp DCenterZhejiangHuafuMelangeYarnSpinningCoLtdShaoxing３１２３００China３CollegeofTextilesampFashionShaoxingUniversityShaoxing３１２０００China)

AbstractLowtorsionringspinningtechnologyisanewtechnologywhichmakestheyarnbealowertorsionmomentbycontrollingyarnformationInthispaperforthesakeofdeepstudyandextensiveapplicationofthistechnologytheprocessingadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentsoflowtorsionringspinningwhicharebasedonthemethodsoffalsetwistbyrollerssingletangentialbeltanddoubletangentialbeltswereanalyzedfromtheviewofyarnformationAndthenenterprisesinvestmentcostsandbenefitsofrelativelyprovenprocessingequipmentofringspinningusedforalowertorsionmomentyarnprovidedbythreeequipmentmanufacturersuppliersonthemarketwerecomparedandanalyzedFinallyanoutlookofthedevelopmentdirectionofringspinningtechnologyusedforalowertorsionmomentyarnwasdone

whichwillhelppeopleconcernedaboutthisyarnprocesstechnologyinordertoenrichexistingyarncategoriesTheresearchshowsthatadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentoflowtorsionringspinningaredecidedbythefalsetwistingmethodsintheyarnprocessingwhichaffectsthecostsofinvestmentandmaintainingfalsetwistingefficiencystabilityofyarnformationandyarnqualityandconvenientoperabilityKeywordstechnologywithalowertorsionmomentprocessequipmentinvestmentcostsandbenefitsdevelopmentanalysis

1048944７８1048944

　　低扭矩环锭纺纱是指在普通环锭细纱机上加装

假捻装置使加捻中的纱条获得一定假捻并成纱的

一种纺纱技术其核心技术是假捻装置即利用假捻

装置改变纱线内部纤维的排列使纱线在较低的捻

度和扭矩条件下获得较好的强力和柔软性[１Ｇ３]低

扭矩纺纱技术的应用可显著改善纱线的残余扭矩提高织物手感柔软度与织物表面平整光洁度给予

消费者更加舒适的穿着体验同时该技术可有效降

低生产过程中的能耗并通过纱线捻系数的降低获

得产 量 的 提 高能 够 满 足 工 业 大 规 模 生 产 的 需

求[４Ｇ５]因而该纺纱技术的研发与推广具有较高的

产业应用价值市场前景可观香港理工大学最早将低扭矩纱技术成果推向市

场为实现该技术在国内市场的拓展成立了渡茂纺

织技术有限公司但因专利技术壁垒问题该技术未

能在棉纺企业大面积推广[４６]如今低扭矩环锭纺

纱技术经过了十几年的研究和发展山星纺机实业

有限公司德昌精密纺织机械有限公司等也相继推

出了低扭矩纺纱技术因此本文将对目前各不同低

扭矩环锭纺纱设备的开发现状进行分析比较分析

相应设备的投资成本并就低扭矩技术推广与应用

提出努力方向这有助于提升低扭矩环锭纺在纱线

加工领域的市场份额

１　低扭矩环锭纺加工设备应用现状

１１　基于罗拉式假捻的低扭矩纱加工

基于罗拉式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指利

用罗拉的回转导致纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而使纱条获得相应假捻最终降低纱线扭矩的一

种纺纱技术其设备装置见图１该设备通过轮盘

转动带动罗拉回转而使纱线与罗拉表面产生摩擦纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而获得假捻[７]罗拉假捻装置位于前罗拉与原导纱钩之间位置可安装在目前各类细纱机上单锭独立驱动结构简

单占用空间小制造成本低并将叶子板上下翻转

功能应用到加捻装置的开关上在接头落纱等方面

操作较快捷同时采用 V 型槽导向瓷代替导纱钩利用 V型槽的两侧挡板来防止纱线产生圆周跳动从而保持绕纱张力稳定假捻装置的回转缩小了加

捻三角区面积减少了纱线毛羽数量也增强了纺纱

过程纱线张力稳定性减少细纱断头数量相应纱线

扭应力在一定程度上得到降低但降低效果并不够

显著且存在扭应力下降纱线强力相应幅度下降的

问题这限制了其在色纺纱加工领域的应用因此配制紧密器解决上述弊端是未来重要的发展方向此外该设备的假捻装置采用单锭驱动涉及相应的

零配件较多增加了后续设备维护强度且对各锭间

纱线加工过程稳定性造成影响不利于成纱质量

稳定

图１　基于罗拉式假捻的低扭矩装置

１２　基于单龙带式假捻的低扭矩纱加工

基于单龙带式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指

利用单龙带传动使纱条回转并获得假捻最终使纱

线扭矩降低的一种纱线加工技术其设备装置如图

２所示该设备在前罗拉与导纱钩之间引入单龙带

假捻器控制龙带朝某一方向运动给须条一个强假

捻增加须条的抱合力使机器高速运转成为可能同时使前罗拉到导丝钩之间的纱线断头率大大减

小最后须条经导纱钩在钢丝圈的带动下加捻卷绕

形成管纱假捻器龙带拥有大抗拉强度极小伸长高耐磨低静电良好曲挠性大传动功率等特点要适应线速度为２５ms的环锭细纱机必须要求龙

带接头光洁且具有高的接头强度[８]若接头不良会对机件和龙带造成损坏基于单龙带式假捻的低

扭矩技术常与紧密纺技术(如紧密赛络纺)相结合以确保纱线品质稳定在正常织造用强力下采用

精梳棉纺纱与常规针织纱捻系数相比该设备可使

纱线捻系数下降２２~３５捻线数下降幅度随纱

线线密度增加而增加对５８３tex纱线最低捻系

数可降至１８０纱线加工过程低捻高速生产将使

纱线产量增加且有利于吨纱单位产量的功耗降低但随纱线线密度减小纱线的断头率也快速增加(如

１４６tex纱线断头率是普通环锭纺的１２~１５倍

１１７tex纱线断头率是普通环锭纺的１４~２０倍)对纱线加工效率提升产生负面影响

1048944８８1048944

　纺织设备 第２６卷

图２　基于单龙带式假捻的低扭矩装置

１３　基于双皮带假捻的低扭矩纱加工

基于双皮带假捻的低扭矩纺纱加工技术是指在

传统环锭细纱机前罗拉和导纱器之间安装一个采用

上下两条皮带的假捻装置对纱线进行假捻其加工

过程如图３所示该技术最早由香港理工大学陶晓

明教授提出纱线从前罗拉出来穿过导纱器经过

上皮带的外表面以及下皮带的内表面分别与其相

互作用产生摩擦力上下两条皮带以相同的速率反

向运行形成两个假捻点由此对纱线产生扭矩使其获得假捻皮带与纱线输送之间的速率比纱线

与皮带间的接触角(即纱线与上皮带和下皮带表面

之间的摩擦力)是影响假捻效率的主要因素通过这

两因素的控制可调节不同的纱线残余扭矩以获得

不同性能的低扭矩纱

图３　基于双龙带假捻的低扭矩纱加工过程示意

该装置采用两个假捻点假捻效率明显高于仅

有一个假捻点的单龙带假捻装置生产效率高能够

提高纺纱三角区纤维束的强度降低普通原料的纺

纱断头率保证较低捻系数下正常纺纱能够满足纺

织工业中大规模生产的商业需求目前渡茂纺织

技术有限公司着手推广该技术该技术可实现比环

锭纱正常捻度低２５~４０捻度的５８~８３３tex单纱规模生产相应实现２５~４０的产量提高生产的纱线拥有羊绒般手感且具有低捻高强毛羽少织物蓬松歪斜少等优点但因采用上下两皮

带为纱线接头和落纱带来不便且装置功耗较大实行技术封锁如５万纱锭规模以内的１０年授权总

费用高达２００万元人民币的投资成本较高使其推

广应用受到阻碍

２　低扭矩环锭纺加工设备投资成本分析

低扭矩设备的投资成本主要包括设备折旧成

本设备保养专利及维护成本生产功耗成本等假定设备年运行时间３５０d每天实际运行２２h且国产设备的折旧年限按 １０ 年折旧年折旧率为

１０残值设备按１０计算以每年每万锭为基准就山星纺机实业有限公司(简称山星纺机)[７]德昌

精密纺织机械有限公司(简称德昌纺机)渡茂纺织

技术有限公司(简称渡茂纺织)[９]的低扭矩纺纱设备

运行维护费用及投资成本作分析比较见表 １所示

表１　低扭矩纺纱装置投资成本对比分析

费用项目 山星纺机 德昌纺机 渡茂纺织

投资总额(万元万锭) ２００ ２１０ ３００折旧成本(万元万锭) １８ １８９ ２７万锭功率(kW万锭) ３０ １５５ ３８１装置功耗(万元万锭) １８４８ ９５５０３ ２３４６９６

设备保养费(万元万锭) ２ ６８３３３ １３７１４２专利及维护费(万元万锭) ０ ０ ２０

投资成本(万元万锭) ３８４８ ３５２８３６ ８４１８３８棉纱(１８２tex)年产量t １５８０ １５８０ １５８０

低扭矩装置引入的

估计产量提升率１０ １０ ２０

低扭矩装置引入的

产量提升量t１５８ １５８ ３１６

吨纱增值元 ２５００ ２５００ ２５００产量提升总收益万元 ３９５ ３９５ ７９０仅考虑产量提升带来的

净利润万元１０２ ４２１６４ －５１８３８

山星纺机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在紧密器胶圈轴承传送带等相关部件上德昌纺

机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现在龙带更

1048944９８1048944

　第５期 邹专勇 等低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析 纺织设备

换渡茂纺织低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在皮带更换由表１可知渡茂纺织的低扭矩纺纱

设备投资成本是国内三家投资生产低扭矩纱中最高

的是山星纺机投资成本的２１９倍德昌纺机投资

成本的２６４倍专利及维护费独有此外其投资总

额装置功耗设备保养费都远高于其余两家因

此尽管低扭矩设备能带来一定产量增值但不菲的

低扭矩纺纱装置投资成本包括专利使用费仍是阻碍

低扭矩纺纱技术在国内推广的一大因素

３　低扭矩环锭纺纱加工技术的发展思考

　　低扭矩纺纱技术也称作假捻纺纱技术与普通

纺纱技术相比具有低捻度低扭矩低能耗高产能高柔软性等优点因而逐渐被棉纺企业重视但其在

国内的产业化推广仍然受到设备技术生产质量及

市场需求等方面限制就目前来讲棉纺企业就低

扭矩纺纱设备的前期投入资金相对较大且生产过

程还需要持续对假捻元器件等增加机构进行维护保

养这将增加吨纱生产成本而其投资效益主要来

源于生产中产量增产能耗节省以及所得产品对外

销售的附加值增量目前因低扭矩纱生产过程质量

控制不够稳定消费者对低扭矩纱终端产品认可度

不高导致产品附加值增幅不明显假捻元器件损坏

维护的持续投入等因素使得投资回报不可控最终

导致企业投资热情下降如何进一步通过假捻原理的探索改进与完善

现有假捻装置合理配置假捻工艺参数降低设备损

耗提升低扭矩纱的加工过程稳定性拓展假捻技术

在本色与色纺纱领域的应用实现纱线的低捻高速

生产降低设备投入与运行成本降低纱线加工过程

能耗并提升纱线产能同时强化低扭矩纱线品种开

发与后道特色产品应用研究充分发挥低扭矩纱线

的性能特点实现低扭矩纱线的附加值提升最终达

到降低低扭矩纺纱技术的投资成本提高加工过程

与产品效益实现低扭矩纺纱技术繁荣发展

４　结　语

目前国内引进或自主研发低扭矩纺纱加工技术

的厂家相对较少其加工设备的规模化产业应用还

处于起步阶段技术推广主要受到设备投资成本专利技术壁垒生产质量以及市场需求等限制未来

降低低扭矩纺纱的投资成本提高产品质量与加工

效益将会是低扭矩纺纱技术的重要发展方向随着

人们消费观念的转变及对服装柔软舒适性的追求不可否认低扭矩纺纱的发展具有较大潜力空间同时随着技术的逐步成熟发展低扭矩纺纱的投资

成本也会相应的下降柔软织物的生产会获得进一

步的扩大和发展从而实现在国内的产业化快速

推广

参考文献

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探讨[J]纺织器材２０１２３９(５)４４９mdash４５２[５]黄建明赵培倪远环锭假捻纺纱技术应用效应与发展

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２０１３－４－１－７２１７６html２０１３－０４－０１

1048944０９1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０２０

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超１２赵连英１３潘　梁１２章友鹤１

(１浙江省新型纺织品研发重点实验室杭州　３１０００９２浙江纺织服装科技有限公司杭州　３１０００９

３浙江理工大学材料与纺织学院丝绸学院杭州　３１００１８)

　　摘　要分析了传统纺纱装备存在着工序多设备运行效率低用工多等弊端及进行改造升级的必要性

从第十八届上海国际纺织工业展览会展示的纺纱设备向自动化连续化智能化发展的特点为传统纺纱装备

进行改造升级指明了方向提高装备运行效率缩短纺纱工序采用机器换人减少劳动用工是传统纺纱业改

造升级的重点随着智能化与信息网络化技术的广泛应用彻底改变了纺纱业的原有生产和管理模式跨入

智能化与互联网新时代使纺纱业从劳动密集型向技术密集型迈进

关键词环锭纺技术升级智能化网络化

中图分类号TS１０４　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００９１－０６

NewWaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieveIntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８th

SessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustryZHAOShuchao１２ZHAOLianying１３PANLiang１２ZHANGYouhe１

(１ZhejiangKeyLaboratoryofNewTextileResearchandDevelopmentHangzhou３１０００９China

２ZhejiangTextileandGarmentTechnologyCoLtdHangzhou３１０００９China３CollegeofMaterialsandTextilesandCollegeofSilkinZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１０００９China)

AbstractThedefectsoftraditionalspinningequipmentsuchas multipleprocesseslowequipmentoperationefficiencyandmanylaborersandthenecessityofreformandupgradingwereanalyzedinthispaperThespinningequipmentexhibitedinthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustrydevelopstoautomationserializationandintelligentization which indicates the direction for transforming and upgradingtraditionalspinningequipmentThekeypointoftraditionalspinningtransformationandupgradingistoimproveequipmentoperationefficiencyshortenspinningprocessesadoptrobotsand reducelaborers With the extensive application ofintelligentization andinformationnetworktechnologytheoriginalproductionandmanagementmodeoftextileindustryischangedthoroughlyThereforethetextileindustrystepsintotheneweraofintelligentizationandinternetandadvancestotechnologyintensivetypefromlaborintensivetypeKeywordsringspinningtechnologyupgradingintelligentizationnetworking

收稿日期２０１７－１２－２６

作者简介赵树超(１９８６－)男黑龙江克山人工程师硕士

主要从事纺纱工艺与数字化纺纱设备方面的研究

　　纺纱是纺织产业链的首道工序选配好纺纱工 艺技术装备对提高纺纱的生产效率与产品质量节约劳动用工与降低加工成本等关系十分密切近年

来国内重点纺纱企业尤其是大中型企业通过设备

更新与改造采用了先进的技术装备使生产的自动

化[１]智能化及网络监控技术有了显著提升在提高

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产品质量减少劳动用工等方面已取得一定效果[２]但多数中小型的纺纱企业目前仍以传统纺纱技术装

备作为生产主体约占纺纱产能的８０左右从纺

纱技术进步与发展分析传统纺纱工艺设备与当前

形势发展要求存在三大弊端a)纺纱连续化程度较

低[３]经过的工序较多b)单机生产效率较低设备

配台多能耗高如以１万纱锭从前纺到细纱络筒

工序至少需经过６~７道工序要配备８０多台主机

设备c)设备自动化程度较低手工操作仍占较大

比重由于纺纱工序设备配台多自动化程度较低故用工较多目前以传统纺纱工艺装备企业生产

１９４tex纱为例每万锭用工仍需１００人左右(三班

制生产)如生产色纺纱及半精纺纱企业由于设备

效率更低经过的纺纱道数更多故其用工更多故

传统纺纱企业的劳动密集型态势仍未显著改变当

前随着纺纱加工成本的逐年提高用工多招工难的

矛盾又十分突出要改变传统纺纱工艺装备落后的

面貌必须要加快装备的更新改造步伐采用自动

化连续化智能化纺纱装备实现技术提升笔者参观了第十八届上海国际纺织工业展览

会来自国内外多家纺机制造商集中展示了智能制

造的成果有智能化设备应用及智能化纺织工厂的

建立破解了劳动成本大幅上升与招工难的困局也缩小了中国与东南亚国家纺纱人力成本的差距

从展会展出智能化纺纱装备分析[４]其最大亮

点是机器换人节约劳动用工与节能降耗主要优

势有三点采用智能化技术实现纺纱连续化使纺纱

工序缩短如清梳联粗细联细络联的采用可使

纺纱工序从６~７道缩短到３~４道采用自动化技

术如梳棉并条机的自动换筒粗纱机与细纱机的

自动落纱既减少了繁重的手工操作又显著节省了

劳动用工缓解了纺纱企业用工多招工难的困境广泛采用智能化网络化数控技术如原料中的异

纤检控半制品质量在线检控成纱中的疵点在自动

络筒机上自动监控与切除技术等应用从而使成纱

质量处于稳定与质优状态满足国内外用户对纱线

高品质的需求总之用自动化数字化[５]智能化的工艺技术

装备来改造传统纺纱设备是使劳动密集型向技术

密集型转变的重要举措也是传统纺纱企业跨入智

能化网络化的重要标志现将第十八届上海国际

纺织工业展会上展示的各工序采用智能化纺纱工艺

装备简析如下

１　智能化技术装备在纺纱各工序应用情况

１１　清梳联工序

清梳联工序即采用智能化联接成ldquo清梳联合

机rdquo清棉和梳棉是纺纱的前道准备工序其作用是

将纤维从块状或束状通过开清棉的开松与梳棉机的

梳理成单纤维状态并清除原料中的大部分杂质疵

点与棉结后制成梳棉条(又称生条)目前在国内大

中型纺纱企业通过技术改造与升级已普遍采用了

这项技术但这次展会上展出的清梳工序实现智能

化联接是针对目前中小纺纱企业仍在使用的传统

开清棉机和梳棉机而推出的ldquo简易化清梳联rdquo系统将现有的开清棉大部分设备与梳棉机连接在一起组

成ldquo清梳联合机rdquo展会上展出的联接形式有两种一种是用于棉纺生产另一种是用于半精纺生产用于棉纺生产的保留大部分开清棉设备在梳棉机

上加装智能控制的喂棉箱用于半精纺生产的是在

梳棉机上加装自动控制的喂毛斗使通过开毛机与

和毛机开松的原料直接装入喂毛斗上经过梳棉机

制成梳棉条这两个智能化联接方法都取消了成卷

工序及运卷与梳棉机的换卷工种实现连续化生产同时也改变了传统纺纱工序中先开松纤维再在成

卷中压紧纤维在梳棉机上又要开松纤维的重复不

合理工艺对减轻梳棉机的梳理负荷提高梳棉机的

生产效率与梳棉条质量均有积极效果但实现清梳

工序智能化联速必须在棉流输送过程中对风机实

现变频控制确保棉流均衡输送在梳棉机上要加装

自调匀整装置以控制好输出梳棉条的质量差异为后工序提供质量好质量差异小的梳棉条据会展

上青岛东昌纺机制造有限公司江阴百田机械制造

有限公司及北京大图科技公司展出简易式清梳联

单位的负责人介绍将传统清梳工序用智能化技术

联接成简易式清梳联深受国内外中小企业欢迎这是因为改造时可充分利用现有的开清棉与梳棉设

备改造投入费用较少同时可以根据生产批量大小

灵活组合有利于小批量多品种生产此外通过改

造取消了成卷运卷与梳棉机后换卷等工种可节约

劳动用工５０左右清梳工序除了采取智能化联接外为了节约用

工减轻劳动强度还采用了智能化的自动换筒技术尤其是展出的德国特吕茨勒公司生产的梳棉机采用

了全新换筒装置 TＧMOVE通过水平移动的圈条头

进行瞬间换筒且换筒时出条速度保持不变避免了

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　纺织设备 第２６卷

出条速度变化导致生条质量的波动在圈条头移动

的同时棉条会在精确的定位点被拉断此外该自

动换筒系统还采用了１２００mm 大直径条筒在更

少占地面积下增加棉条容量达４３可减少棉条

筒的运输次数和下一道并条机的接头次数有利于

挡车工扩大看台数

１２　并条工序

并条在纺纱中处于承上启下的重要地位通过

并条机的并合与牵伸使生条中的弯曲纤维消失条子的分离度伸直度平行度提高同时通过并条机

的多次合并可使各种原料混合均匀条子的质量差

异减少由于并条工序后纺纱没有再并合机会(除赛络纺外)故控制好末道并条的条子质量差异将直

接影响成纱的长片段的质量差异(即成纱的百米重

量变异系数)因此并条工序除要提高条子的ldquo三度rdquo(分离伸直平行)外更重要的是要控制好末道

并条输出的条子质量差异传统并条机是靠人工通

过调换牵伸变换齿轮来调整耗工费时且有时间差故国外生产的并条机早就采用自调匀整在线智能控

制技术来自动调整输出条的质量差异目前国内

很多纺纱厂都采用引进国外带自调匀整的末道并条

机作为控制好成纱质量的关键设备但投入费用较

高这次展会上国内陕西宝成精密制造公司展出

了自主研发的带自调匀整功能的数字化在线检控的

新一代并条机同时传动系统采用电子传动模式消除了原机械齿轮传动的许多弊病传动精度提高在高速７００mmin条子输出时运转稳定噪音小此外湖北天门纺机公司展出的三款并条机都配置

了自 调 匀 整 与 在 线 检 控 系 统其 中 最 新 研 发 的

TM３８０Y型并条机上配置了国际最先进的 UQA短

片段自调匀整系统可实现双眼单用一台机器上可

同时生产两个不同品种该机采用三上三下加压棒

曲线牵伸装置与自动生头机构和罗拉轴承储油装

置既方便挡车工操作又能有效延长加油周期机

上的上下圈条采用伺服电机独立传动可使圈条张

力无级调整并设置多个备筒的自动换筒装置与直

径为６００times１２００mm条筒及电子断条系统能延长

换筒时间为扩大看台数量减轻操作工劳动强度创

造了有利条件从展会上展出的国产并条机技术发展分析已

广泛应用了多项数字化自动化智能化新技术与

国外并条机的技术性能接近可广泛应用于对传统

并条机更新与改造替代进口节省改造费用

１３　粗纱工序

粗纱是纺纱最后准备的一道工序其任务是将

并条工序生产的条子(又称熟条)通过再牵伸拉细成

粗纱并经适当加捻后卷绕在粗纱管上供细纱机纺

纱经粗纱工序加工的半制品直接影响成纱的质量

与生产效率传统纺纱的 A 系列与 FA 系列粗纱

机都采用人工落纱传动方式是用机械(铁砲)传动

来实现加捻与卷绕机构较复杂故障率较高且维

护成本也较高这次展会上国内青岛环球集团纺织

机械有限公司河北太行机械工业有限公司江苏中

晖纺织机械有限公司及太平洋机电(集团)有限公司

展出的多台粗纱机普遍采用了自动化智能化及连

续化等新技术使粗纱工序的装备显著改观主要

反映在三方面

a)取消了落后的机械传动模式采用多电机直

接驱动粗纱机的锭子龙筋升降及卷绕成型控制实现了光电一体化技术提高了传动效率与各关键部

件的同步性实现粗纱恒张力卷绕消除了传统粗纱

机开关车的细节疵点产生使粗纱机质量显著提高同时由于传动方式的改变使粗纱机的生产效率比

传统FA系列粗纱机提高３０左右从原１０００rmin提高到１２００~１３００rmin相应万锭粗纱机的配台

可以从原４台减少至２５~３台既节省了能耗又可

减少用工

b)将原人工落纱改为自动落纱技术取得了既减

轻人工劳动强度节约用工又提高设备生产效率的效

果如青岛环球纺机展出的EMT１８００型自动落纱粗

纱机最快可在两分钟以内完成落纱与抽管工作同时随着自动落纱技术的采用还可加大粗纱卷装容量

与增加粗纱锭数卷绕尺寸为１７５times５００mm比原卷

装增加了２５可减少接头及换批时间每台粗纱机

最多可配２０４锭比常规１２０锭台增加了近８０减少了设备投资提高了纺纱效率

c)在粗纱机自动落纱基础上实现粗纱与细纱智

能化自动联接系统这次展会上青岛环球纺机集团

与天津宏大纺机公司都展示了粗细联接特点和运行

情况如天津宏大公司展示的自动落纱粗纱机及粗

细联输送系统由三个部分组成有以下几个特点分组传动克服传动系统轴传动扭振实现高速多锭数

(１９２锭)每节由一台电机直接驱动锭与锭节与

节之间通过齿形带串联起来保证每节纺纱的一致

性并提高了机器的稳定性降低了能耗空满管交换

无空载每分钟可交换４个纱管射频识别即 RFID技术首次实现在粗细联输送系统上应用应用忠旺

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　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

铝型材轨道降低了轨道内滑轮的磨损使轨道水平

不变形直线不变形开口不变形TWFT５６２A 轨

道系统采用德国进口系统运行稳定具有国内首家

粗纱立体加湿库可控制不同地区的气候条件以及

用户对粗纱张力毛羽等不同要求并在粗细联纱库

中采用独有的加湿功能总之粗纱和细纱二工序

实现智能化联接输送与信息化管理不但取消了粗

纱搬运工种且取消了粗纱与纱管储备空间节约了

厂房面积实现了智能化的运送系统

１４　细纱工序

是纺纱的主要工序也是目前用工最多的工序

之一选配好细纱工序的主机及相应的配套设备对提高纺纱技术水平与节约劳动用工都有积极的作

用故国内外纺机织造企业都十分重视细纱工序技

术装备的研究与创新从这次展会上展示的细纱技

术装备分析有３个显著特点围绕节约劳动用工与

减轻工人劳动强度采用了多种智能化与连续化装

备围绕提高纱线质量档次推出了多种智能化的在

线控制技术围绕开发新型纱线增加纱线花色品种

推出了智能化多用途的新型细纱机实现了一机多

用现分析如下展会上展出的针对节约劳动用工减轻劳动强

度的智能化设备有４类

a)智能落纱小机一是针对传统细纱机的人工

落纱改为小机自动落纱实现机器换人展出智能

落纱机企业较多安徽铜陵松宝智能装备股份有限

公司展示的SD９型智能落纱机器人最受参观者的

关注也是目前国内纺纱企业使用量最多的一种智

能化落纱机据介绍这次展示的是经过多次改进后

的第４代智能落纱小机其特点是落纱机能自动运

行拔管落纱与插管动作解决了原靠人工操作的难

题二是采用了更耐久的抓管器改变了原来气囊

式抓管器使用寿命提高４~８倍三是采用了创新

的防拔锭杆与锭杆设计确保落纱过程中不会拔出

锭杆此外采用松宝智能落纱机落纱停台时间也

比原人工落纱缩短每台落纱工可从原６人减少到

４人节约劳动用工１３改造费用投入可在３年左

右收回

b)智能化自动理管机采用智能落纱机必须

与自动理管机配套因落纱机的插管必须要将空管

整理有序排列才能减少漏插现象展会上江阴市凯

业纺织机械制造有限公司展出的 LGJＧ２００全自动

络筒理管机应用了智能相机检测系统高效简洁不会发生死机感染丢失程序等电脑问题该机可以

与各种型号络筒机连接使用对多种颜色细纱管的

分离收集分拣分辨率可在９９以上检测精度较

高此外该自动理管机可以处理１８０１９０２０５

２３０mm等不同规格细纱管并可适用于不同纱支

的要求自动理管机的采用可以减少用工与减轻劳

动强度也是机器换人的一种方式

c)智能化集体落纱细纱机这次展会上国外德

国青泽公司印度朗维公司国内经纬纺机上海二

纺机江苏同和纺机等都展示了集体自动落纱的细

纱机(１０００锭以上)由于采用带集体自动落纱机

比原人工落纱可减少落纱工１２~２３并可提高落

纱留头率与减少落纱停台时间故正在国内逐步扩

大使用但目前仍有８０常规细纱机未采用自动

集体落纱技术尤其是纺中粗号的纺纱企业由于落

纱次数频率高落纱工劳动强度高用工又多故将人

工落纱改为自动集体落纱是生产企业的要求针对

企业的需求这次展会上盐城市海马纺织机械有限

公司浙江凯灵纺机山西经纬纺机等细纱机制造公

司也展出了在常规细纱机上改智能化自动集体落纱

机技术它与采用智能落纱小机是两种不同改造模

式常规细纱机改集体自动落纱采用的机电气仪

设备与集体自动落纱长机基本相同各项动作具有

高度的自动化与智能化故其改造费用要高于采用

智能落纱小机但节约劳动用工可达５０以上且其落纱的可靠性和稳定性要优于采用智能小机落

纱由于其落纱次数不受限制故其适用于生产纱

支号数较粗落纱次数较多的企业改造采用

d)细络联机这是节约用工最多的一项新技

术它是将细纱机与络筒机通过多项智能化与自动

化技术联接在一起将细纱机落下的管纱通过智能

化的纱管输送系统直接运送到托盘式自动络筒机上

卷绕成筒纱省去了管纱运输及细纱管搬到络筒机

等工作节约劳动用工优势明显细纱工序采用细

络联在国外推广应用已有十多年时间主要是国外

工人工资昂贵要少用工人细络联机在国内尚处

于试验起步阶段经纬纺机在其无锡试验基地建立

了一个１万锭试验生产线但要扩大应用细络联技

术必须具备两个基本条件一是生产品种要相对稳

定二是要用托盘式自动络筒机配套由于国内多数

纺纱企业尚不具备上述条件制约了推广应用围绕提高纱线质量与档次在展会上展出的有

三项智能化控制技术

a)单锭检测与控制技术国内外制造企业均有

展出它是在纺纱加捻卷绕部分安装了一个传感器

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　纺织设备 第２６卷

来跟踪每锭运行情况发现断头或运行异常能及时

在互联网的视频上反映出来使挡车工能及时接好

断头检修工及时修复运转异常锭子同时可及时对

断头原因进行统计分析做好修复消除疵点确保纱

线质量稳定

b)变频调整技术变频调整也是一项智能化

纺纱技术目前国内外生产与使用的新一代细纱机

都采用了变频调整技术根据纺纱卷绕直径从小到

大的变化分１０档速变频调速使纺纱张力变化得

到有效控制基本实现恒张力纺纱使纺纱断头降低

到最少断头少人工接头次数少产生纱疵的几率

也减少既利于纱线质量提高也可适当扩大工人的

看台能力

c)集聚纺纱技术集聚纺纱也是一项智能化纺

纱技术[６]在展出的国内外细纱机均已普遍采用它是在纺纱牵伸区加装一套负压系统使牵伸中的

运动纤维集聚在一起在前罗拉中输出由于缩小了

加捻三角区使经加捻卷绕的纱线更紧密能显著减

少毛羽并提高纱线强力目前集聚纺纱技术不但在

纯棉纱生产中应用在混纺纱及化纤纺纱中也在扩

大应用多年来生产实践证明这是一项提升纱线

质量与档次的纺纱技术围绕开发环锭纺新型纱线用智能化技术改造

传统细纱机实现功能多样化环锭细纱机较长时

间来以生产纯棉纱化纤及混纺平纱为主功能较单

一当前随着人们对穿着要求的不断提高对服饰

要求有时尚化个性化多样化的特点而用常规环

锭细纱机纺纱难以达到上述要求故必须对现有环

锭细纱机进行改造与升级使之能适应多样化新型

纱线开发与生产从这次展会显示近几年来国内

外纺机制造业都围绕这个需求运用多种智能化数

控技术在环锭细纱机上加装多功能花色纱装置来生产竹节纱段彩纱竹节＋段彩纱等新型花色纱经纬纺机的分公司与国内多家高校合作在展会上

展出了一台JWF１５１１型三元色细纱样机无锡恒久

科技公司也展出了一台多功能环纺细纱样机受到

参观者高度关注JWF１５１１型三元色细纱机采用

了３根不同颜色粗纱喂入通过智能数控牵伸改

变三基色成分配比实现了纱线色泽及支数变化可纺出多种形态和色泽的纱线使环锭细纱机具备了

纺纱与智能化配色的双重功能而恒久科技公司研

发的多功能花色细纱机也采用数码控制技术在一

台设备上只要变更一个控制系统就可生产多种如段

彩纱波浪纱竹节纱等各种新型纱线实现了一机

多功能此外山东裕华纺机公司与意大利 Pinter公司合作开发的多种花色装置也在展会上以实物

或演示方式作了介绍有马泰克花色纱装置双包芯

与单包芯纱装置及３D 包芯纱装置等将这些装置

安装在环锭细纱机上也可生产出形态各异色彩多

样的纱线

１５　成品工序

成品工序是纺纱工序的最后加工工序有络筒

机与倍捻机两种设备络筒机与细纱机一样原是

纺纱中用工最多的一种设备也是用智能化的数控

技术实现机器换人的重点工序从这次展会上国内

外展出的络筒机分析已全面采用全自动化的第三

代托盘式自动络筒机展示设备有卓郎赐来福公司

生产的奥拓康诺 ACＧ６型意大利沙维奥公司生产

的EcoPlus型日本村田公司生产的 QPROPLUS优宝络型及青岛宏大纺机公司的SMORＧ１型这

几种新一代托盘式自动络筒机与目前多数企业使用

的纱库型自动络筒机相比智能化与自动化程度更

高从纱管自动运送自动退解纱尾自动络筒自动

运送筒纱等都采用智能化机器人操作来完成而

目前使用的纱库型自动络筒机尚需人工插纱管络筒满筒时仍需人工换筒等辅助操作由于第三代托

盘式自动络筒机全部实现自动化操作不但进一步

减轻了工人劳动强度且使用工进一步节省从原纱

库型络筒机每人挡１台增加到挡３~４台按目前

每万锭配备３台络筒机为例则只需一个工人使络

筒工序从用工最多成为用工最少的工种此外在自动络筒机还采用电子清纱器智能化技术它用在

线监控技术将纱线中的各类疵点设置多个通道在纱线通过时将疵点切除从而使经过络筒加工并卷

绕成筒纱上的疵点降到最少或无纱疵为后加工用

户提供品优质良的纱线倍捻机是加工细号或特细号纱的配套设备它

将２根或３根单纱通过并合倍捻成股线对提高成

纱强力与改善条干均匀度有积极作用尤其是生产

半精纺纱线及９８tex(６０s以上)特细号纱线都需

要通过倍捻机加工这次展会上除福克曼公司展出

一台短纤倍捻机外国内也有多家制造企业展示采

用智能化技术研发生产的倍捻机如浙江东星纺机

公司展出的两款倍捻机 DX２６８９型短纤倍捻机与

DX３２１FＧ５００型长丝倍捻机都吸收采用了国外倍

捻机的优点整个纱线成型机构都由伺服电机驱动与

在线控制代替了传统倍捻机上的往复导丝机构机构简单操作方便噪音低成形工艺可无极变换能

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　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

适应 多 品 种 生 产倍 捻 锭 速 度 可 在 ８０００~１００００rmin范 围 内 无 极 调 速 在 现 场 演 示

１００００rmin高速运行时纱线成型和运转稳定性良

好各项性能指标已接近国际先进水平可取代进口

倍捻机

１６　辅助设备

这次展会中除纺纱主要工序设备上都广泛采用

了智能化在线监控技术外在部分辅助设备中也采

用了智能化控制技术[７]青岛环球集团展示的筒纱

智能物流系统是一项成功的范例该系统整个流程

从络筒机上自动取纱输送品种识别机器人卸纱

堆垛称重筛选到自动包装套袋编织布无人自动

成包自动打包整包自动称重自动贴标自动码

垛自动入库到自动出库止全部实现了机器人自动

化操作据介绍用该智能化自动运送包装系统可节

约原工种劳动用工的８０此外江苏凯宫纺机也展示了一套精梳工序采

用智能化技术该技术是将条并卷机与精梳机有机

联接 TSFA０１６０智能棉卷搬运系统将条并卷机

落下的小卷通过满卷存储平台自动输送到精梳机吊

装运输区域备用换卷并将精梳机用完的条卷空管

通过存储平台码齐逐一喂入条并卷机的备管箱内实现了条并卷机与精梳小卷喂入端的连续生产对改善质量及节约运输工人均有积极作用

２　互联网信息化技术在纺纱生产中的应用

　　纺纱生产是一种多工序多机台与三班连续运

转一环扣一环的生产模式一个工序一台设备发生

故障或出现异常都会影响整个生产系统故对每台

设备的运行状态都有严格要求互联网技术的采用

可将每道工序中每台设备的运转情况进行实时监

控并及时作出相应处理和调整目前互联网技术

不仅在细纱机单锭监控技术上应用在其他工序纺

纱设备中也已开始应用如这次展会上展出的陕西

宝成公司生产的并条机上设置了与互联网联接端使管理人员可以从视频或智能手机上掌握每台设备

的运行情况并可对各种工艺参数实时作出调整彻底改变了传统生产管理模式使纺纱生产与管理

进入了一个智能化与信息化的新时代[８]

　　传统纺纱企业采用智能化与信息化技术后能取得节能降耗与减少劳动用工等显著效果据对浙

江省内一些纺纱企业了解采用清梳联合机粗细联

合技术及新一代托盘式络筒机等技术后不但缩短

了纺纱工序同时可使生产一线劳动用工从原来

５００人万锭减少至５０~６０人万锭如果传统细

纱机更新为带自动落纱细纱长机或改造成集体落纱

细纱机不但使工人劳动强度显著降低且每万锭又

可节约劳动用工１０人左右仅从节约劳动用工一

项每万锭可减少工费支出２５０万元左右且可以缓

解当前纺纱企业招工难的压力经济效益是十分明

显的

３　结　语

纺纱业是纺织产业链的首道工序纺纱生产历

史悠久曾为中国纺织业发展与解决人民穿衣问题

做出过重要贡献但随着科学技术的发展尤其是自

动化连续化智能化与信息化等技术的广泛采用传统的纺纱技术与管理模式已与现代化生产与管理不

相适应必须要进行改造与升级要围绕ldquo机器换人减人增效提升产品质量与档次rdquo为目标采用自动

化智能化网络化等手段来彻底改变传统生产与管

理模式使纺纱生产跨入智能化与信息化的新时代

参考文献

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果分析[J]棉纺织技术２０１７(８)１０－１３[６]章友鹤周建迪赵连英等紧密纺纱技术的发展[J]

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[８]胡广敏智能纺模式助力传统纺织企业提升盈利能力

[J]棉纺织技术２０１７(８)１９－２２

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　纺织设备 第２６卷

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CSSNISSN１００９Ｇ２６５XCN３３Ｇ１２４９TS

Publicationdate　Sep１０２０１８

Contents1048944MaterialsEngineering1048944StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwith

QuantumEnergy1049023 PowderLINQisongZHANGShunhuaWANGKai(１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane CAOChenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

QIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(５)ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilament

JIAChongMENGLinGAOYiqiang(１１)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1048944TextileEngineering1048944DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilament

CoreＧspunYarnFabric HONGJieLIUMeichenghelliphelliphelliphelliphelliphellipXINGHongliTANGXiaohuiWEIYou(１６)

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang(１９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingYANGLizhi(２２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANiniXUFanfeiLUYehuDAIHongqin(２６)helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1048944DyeingandFinishingampChemicalEngineering1048944ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCotton

FabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcessCHENZhenJIANGBinDENGJiyonghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

LIURipingHUCanhuid(３４)StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabric

DyeingwithOrangePigment LIKeYETinghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipJIANGJingWANGShaofei(３９)

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZheminWANGShuyingBOShizhenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

LIUNaCHENDehongJIAYanmei(４５)StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetate

Intertexture ANZidongZHANGYanYUZhicheng(５０)helliphelliphelliphelliphellipStudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishing

LiquidAF４ ZHANGJianjuanZHANGChaomin(５５)helliphelliphelliphelliphelliphelliphellipInfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabric

YANGChen(５９)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipStudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabrics

CHENGTiantianXUYinglian(６２)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipEffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitative

AccuracyofFiber FANGFangDAIYingyihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(６６)

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabricJINGuanxiuHUKeqinWANGJingHUJinlianLU

10489441048944

Jing(７０)helliphelliphellipRisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabrics

YEQiongSHENLaiSHIJinglongJINjinghelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipHUANGXingzhouDONGYuelongZHANGYunBAOGuofang(７５)

1048944TextileEquipment1048944RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnect

WANGQuanHEXupingZHANGChengrui(８０)helliphelliphelliphelliphelliphellipAnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcess

EquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarnZOUZhuanyongFANGXinbeiYUMeiyahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

WU WendanCHENGJianyongHUYingjie(８７)New WaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieve

IntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustry

ZHAOShuchaoZHAOLianyingPANLiangZHANGYouhe(９１)helliphellip

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００１

架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究

林启松张顺花汪　凯

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要通过共混改性添加新型多功能架状硅酸盐材料量子能粉末1049023 (简称 QE粉)到聚对苯二甲酸乙二

醇酯(PET)中采用纺牵一步法制得 QE粉改性PET纤维测试分析了 QE粉的添加对 PET纤维形貌及力

学吸湿和紫外吸收等性能的影响结果表明PETQE纤维表面均匀分布有大量改性粉体QE粉的引入明

显提高了PET的吸湿抗静电性能PETQE纤维回潮率达１２３表现出了更为优异的芯吸高度及液态水

扩散速度纤维比电阻也下降了３２PETQE纤维织物的感应静电电压峰值和半衰时间则下降了１０７V和

０４７s紫外吸收测试表明PETQE纤维对紫外及可见光均有一定的吸收

关键词聚对苯二甲酸乙二醇酯量子能粉末1049023 共混改性吸湿性能紫外吸收性能

中图分类号TS１９５６４４　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００１－０４

StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwithQuantumEnergy1049023 Powder

LINQisongZHANGShunhuaWANGKai(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThenovelmultiＧfunctionalframeworksilicate Quantum Energy1049023 powder (QEpowder)wasaddedtopolyethyleneterephthalate(PET)byblendingmodificationtopreparethePETfibermodifiedbyQEpowderviaspinningＧdraftingoneＧstepmethodTheeffectsofQEpowderon PET fiber morphologyits mechanicalpropertymoistureabsorption

antistaticandultravioletabsorptionpropertieswerestudiedTheresultsindicatethatthenumerousmodifiedparticlesareuniformlydistributedonthesurfaceofPETQEfiberTheadditionofQEpowderelevatessignificantlythemoistureabsorptionandantistaticpropertiesofPETThemoistureregainrateofPETQEfiberreaches１２３ andthePETQEfibershowsbetterwickingheightand waterspreadingspeedanditsspecificresistancealsodecreasesby３２Moreoveritsinductionelectrostaticvoltagepeakvaluesandthehalfdecaytimedecreasesby１０７Vand０４７srespectivelyTheultravioletabsorptionmeasurementimpliesthatPETQEfibershowscertainabsorptionofbothultravioletandvisiblelightKeywordspolyethyleneterephthalateQuantumEnergy1049023 powderblendingmodification

moistureabsorptionpropertyultravioletabsorptionproperty

收稿日期２０１７－１２－１９

作者简介林启松(１９９３－)男浙江温州人硕士研究生主

要从事新纤维材料及功能性纤维材料方面的研究

通信作者张顺花EＧmailzshhzj１６３com

　　强度大加工性能优异且耐化学腐蚀的聚酯

(PET)纤维在中国的民用纤维市场占有重要地位在各类服装面料中均有大量应用近年来随着人民

生活水平的提高人们对PET纤维织物的舒适性提

出了更高的要求凉爽吸湿透气抗紫外等差别化

纤维织物受到市场青睐[１Ｇ４]近期韩国(株)量子能

技 术 研 究 所 利 用 韩 国 产 天 然 长 石 类 黏 土 矿 物

(Osaekhyulto)为原料制备得到了粒径在几十到几

百纳米不等的新型架状硅酸盐复合材料其商品名

1048944１1048944

为量子能粉末1049023 (简称 QE粉)[５]QE粉具有抗氧

化吸湿以及紫外吸收和红外辐射等许多独特的性

能在新型聚合物材料领域表现出了良好的应用前

景[６Ｇ８]本文关注到 QE粉具有较强的吸湿性且对

紫外光存在一定的吸收因此将其作为新型改性剂

引入到PET纤维中用以开发兼具吸湿和抗紫外性

能的新型多功能聚酯纤维采用纺牵一步法制备得

到PETQE纤维研究了 QE粉的添加对 PET 纤

维的表面形貌力学性能以及吸湿抗静电性能的影

响并讨论了PETQE纤维的紫外吸收性能

１　实　验

１１　实验原料

工业丝用 PET 切片(特性黏度０９５dLg上海石化有限公司)纤维级 PET 切片(特性黏度

０６４dLg浙江恒逸聚合物有限公司)量子能粉

(粒径为４０~２００nm韩国(株)量子能技术研究

所)上述原料使用前均在真空度为－００９５MPa干燥温度为１０５的条件下干燥１２h

１２　PETQE改性纤维的制备

将干燥的 QE粉与工业丝用 PET 切片混合均

匀得到 QE粉质量分数为２０的 PETQE混合

料采用TSEＧ３０A型双螺杆挤出机对其进行挤出造粒得到 QE粉改性的 PET 母粒共混物熔融温

度为２８０挤出温度为２６５在高速纺丝机上采用纺牵一步法工艺制备

PETQE纤维熔融纺丝温度为２８８~２８０热辊温度为８５~１６０牵伸比为１６０倍纺丝工艺

流程自制母粒与纤维级PET切片的共混熔融rarr熔

体过滤rarr计量rarr纺丝细流rarr拉伸及吹风冷却rarr初生

纤维上油rarr热牵伸rarr卷绕rarrFDY 丝制得的PET

QE改 性 纤 维 所 含 的 QE 粉 质 量 分 数 理 论 值 为

０６取部分 PETQE 改性纤维在 KU４８２A 型

染色试验编织机上摇制袜筒以用于后续的测试

１３　PETQE改性纤维的测试

１３１　表面形貌

PETQE纤维经乙醇洗涤除去表面灰尘后用

JSMＧ５６１０型扫描电子显微镜(SEM)对纤维的表面

形貌进行观察加速电压为５kV放大倍数为１５００倍并通过X射线能谱仪(EDS)对改性剂 QE粉的

成分组成进行分析采用LeicaDMLP型偏光显微

镜(POM)对纤维截面形貌进行观察放大倍数为

５００倍

１３２　纤度测试

用 YG０８６型缕纱测长仪卷绕１００mPETQE纤维并用电子天平称得绞丝质量然后换算成纤维

线密度试样测试３次并取平均值纤维预加张力

为００５cNdtex

１３３　力学性能测试

采用XLＧ２型纱线强伸度仪测试PETQE纤维

的力学性能试样测试１０次并取平均值夹具间距

２５０mm预加张力为００５cNdtex拉伸速度为

２５０mmmin

１３４　吸湿性能测试

纤维回潮率将PETQE纤维在２０相对湿

度６５的环境下调湿４８h称取一定量纤维记录质

量后将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒重后再

次记录纤维质量根据烘前与烘后质量计算纤维回

潮率

QE粉的吸湿曲线称取一定质量 QE粉并置

于称量瓶内将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒

重后置于２０相对湿度６５的环境中每５min称量样品的质量并记录

纤维的吸湿爬杆曲线PETQE纤维经长尺卷

绕１０次后得３０cm的纤维束给纤维施加适当捻度

以使纤维抱合后得到测试样条将测试纤维悬垂于

蓝色染料中每３min记录染料的爬升高度

１３５　抗静电性能测试

纤维体积比电阻采用 YG３２１型纤维比电阻仪

对PETQE纤维的体积比电阻进行测试试样测试

３次并取平均值织物静电性能采用 YG４０１型织物感应式静电

测试仪对PETQE改性织物的静电性能进行测试测试模式采用定压法放电电压设置为１０kV试样

测试３次并取平均值

１３６　紫外吸收性能测试

采用 UH４１５０型紫外可见近红外分光光度计对

QE粉和 PETQE织物的紫外吸收性能进行测试测试采用漫反射模式测试区间为８００~２００nm

２　结果与讨论

２１　改性剂的X射线能谱分析

新型架状硅酸盐改性剂 QE粉的制备工艺如下将天然长石类矿物原料粉碎至粒径小于３２０目rarr筛

除原料中的重金属等有害物质rarr经筛选后的原料在

1048944２1048944

　材料工程 第２６卷

８５０下煅烧１０hrarr煅烧产物与植物浸出液混合后

在－１０~２００下熟成１０~９０d[５]制得的QE粉微

观下呈片层状层间距约０８９８nm利用 X射线能

谱(EDS)对QE粉的组成元素及含量进行分析结果

如图１所示可以看到 QE粉的成分与其他常见长

石类硅酸盐相似即 Al元素Si元素和 O元素占主

要成分摩尔比nAl∶nSi∶nO＝１∶３∶１０５０可以看

到除 Al３＋ 外QE 粉中还含有 Na＋ Ca２＋ Fe３＋

Ti４＋ K＋ 和 Mg２＋ 等金属阳离子属于纳米硅酸盐

复合材料

图１　改性剂 QE粉的EDS谱图

２２　纤维形态结构

利用自制 QE粉母粒改性PET得到的PETQE纤维的线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex其纤维形态结

构如图２所示图２(a)为PETQE纤维的截面形貌

的POM图像可以看到纤维的截面呈圆形且尺寸均

匀改性剂颗粒均匀分布在纤维中图２(b)为PET

QE纤维表面的SEM 图像可以看出纤维表面均匀

分布有数目众多尺寸不一的明显颗粒证明改性纤

维表面成功负载了改性剂 QE粉粉体自身出现了团

聚导致部分颗粒尺寸较大此外改性剂的添加也使

纤维表面变得粗糙增大了纤维的比表面积这有益

于纤维吸湿及抗紫外性能的提高

２３　纤维性能分析

２３１　吸湿性能

图３ 为 干 燥 的 改 性 剂 QE 粉 在 标 准 条 件 下

(２０相对湿度６５)的吸湿曲线从图３中可以看

到QE粉在５min内就吸湿增重了２０４４h内最

高增重可达３３２左右具有很高的吸湿速率和能

力表明 QE粉具备用于PET纤维吸湿改性的潜力改性后PET纤维的回潮率达１２３

图２　PETQE改性纤维的形态结构

图３　改性剂 QE粉的吸湿曲线

　　图４为经 QE粉改性的 PETQE纤维和常规

PET纤维的吸湿爬杆曲线可以看到 PETQE 纤

维的吸湿能力明显优于常规PET纤维纤维悬垂于

蓝色染料内３min时PETQE纤维蓝色部分高度

为６５cm而常规PET纤维为４５cm经过６min后随着时间的增长两者的芯吸高度始终相差约

１cmQE粉不仅能够改善PET的吸湿性能其在

环境中短时间的强吸湿能力也会在加工过程中造成

PET熔体降解的问题因此尽量避免生产过程中干

燥 QE粉暴露在高湿环境下是维持 PETQE熔体

的纺丝细流稳定性的重要措施之一

1048944３1048944

　第５期 林启松 等架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究 材料工程

图４　PETQE改性纤维和常规PET纤维的吸湿爬杆曲线

２３２　抗静电性能

表２为PETQE纤维的回潮率纤维比电阻和

织物静电性能QE粉的添加增强了 PET 的吸湿

性能使得 PETQE纤维的回潮率较常规 PET 纤

维增加了０８３纤维回潮率的增加也使纤维的

抗静电性能得到加强PETQE纤维的纤维比电阻

较常规PET纤维下降了３２显著改善了纤维加工

过程中的静电效应提高了纤维的可纺性利用定压

法进一步测试了PETQE织物的静电性能其结果

也列于表２可以看到PETQE织物的静电电压峰

值和半衰时间分别为１１１V和０４９s较常规PET织

物均下降了４９左右说明经QE粉改性的PETQE织物同样具有较好的抗静电性能静电荷在PETQE织物的表面不易积累且逸散速度较快

表２　PETQE改性纤维的回潮率纤维比电阻和织物静电性能

样品回潮率

纤维比电阻

(times１０８ Ω1048944cm)织物静电性能

峰电压V 半衰时间sPETQE １２３ ４６９ １１１ ０４９常规PET ０４０ ６９０ ２１８ ０９６

２３３　紫外吸收性能

图５为QE粉PETQE纤维和常规PET纤维

的固体紫外漫反射曲线由图５(a)可见QE粉对

紫外线具有一定的吸收能力其对波长４００nm 以

下的紫外线反射率低于４０且对波长２４５nm 左

右的吸收效果最好将 QE粉与PET复合后纤维

的紫外吸收性能如图５(b)所示可以看到 QE粉的

添加提高了PET的紫外吸收能力PETQE纤维在

UVA 波段(３２０~４００nm)的反射率相较于常规PET纤维下降了２５~３０在可见光波段PETQE纤

维同样拥有更低的反射率表明PETQE纤维对可见

光也有一定的吸收作用除 QE粉对紫外的吸收作

用外PETQE纤维粗糙的表面也使其拥有较大的比

表面积加强了对紫外线的吸收

图５　QE粉PETQE纤维和常规PET纤维的固体紫外漫反射曲线

３　结　论

a)利用自制 QE粉母粒成功制备了 PETQE纤维纤维表面及截面都均匀分布有大量改性粉体纤维线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex

b)吸湿性能测试表明PETQE纤维的吸湿能

力明显提高其芯吸高度及液态水扩散速率均优于

常规PET 纤维纤维回潮率也达到了１２３吸

湿性能的提高使改性纤维的静电性能也得到了改

善相较于常规 PETPETQE纤维的纤维比电阻

下降了３２其纤维织物的感应静电电压峰值和半

衰时间较常规 PET 织物也分别下降了１０７V 和

０４７s说明 PETQE 纤维具有较好的抗静电性

能表面电荷不易积累且逸散速度较快提高了纤维

的可纺性(下转第１５页)

1048944４1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００２

收稿日期２０１７－０２－２２

基金项目浙江理工大学优秀青年人才培养基金项目(２０１３YXQN０９)

作者简介曹　晨(１９９２－)男江苏徐州人硕士研究生主要从事新型纺织材料方面的研究

通信作者钱建华EＧmailqianjianhuazstueducn

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要采用浸没相转变沉淀法制备聚砜超滤膜探究添加剂对聚砜超滤膜亲水性能以及过滤性能的影

响以聚砜为原料以 NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液溶剂通过添加不同种类的添加剂聚乙烯吡咯烷

酮(PVP)和聚乙二醇PEG制得不同结构和性能的聚砜超滤膜应用扫描电子显微镜观察膜的表面微观结

构测试超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率并通过接触角和平衡水含量结果来表征膜的亲水性

能以水通量和截留率来表征膜的过滤性能结果表明对于同一种添加剂随着PVPＧK３０质量分数的增加

聚砜膜的亲水性能得到明显改善水通量上升过滤性能增加对于同一质量分数的 PEG随其相对分子质

量的增加其亲水性过滤性及抗污性显著提高当PEG相对分子质量为２０００质量分数为６时得到的膜

具有最佳的亲水性和过滤性能

关键词聚砜超滤膜添加剂亲水性聚乙二醇过滤性能

中图分类号TQ０２８８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００５－０６

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane

CAOChenQIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractInthispaperimmersionprecipitation method wasusedtopreparethepolysulfoneultrafiltrationmembraneTheeffectsofadditivesonhydrophilicpropertiesandfiltrationpropertiesofpolysulfoneultrafiltrationmembraneareexploredPolysulfoneultrafiltrationmembraneswithdifferentstructuresandpropertieswerepreparedbytakingpolysulfoneasrawmaterialandNNＧdimethylacetamide (DMAc) as the solvent and adding different kinds of additivesPolyvinylpyrrolidone(PVP)andPolyethyleneglycol(PEG)ThesurfacemicrostructureofthefilmwasobservedbyscanningelectronmicroscopyThecontactangleequilibriumwatercontentwaterfluxandrejectionrate weretestedAndthehydrophilicperformanceofthe membrane wascharacterizedthroughtheresultsofcontactangletestandequilibrium watercontenttestThefiltrationperformanceofthemembranewascharacterizedthroughthewaterfluxandretentionrateTheexperimentalresultshowsforthesamekindofadditivethehydrophilicityofpolysulfonemembraneimprovesobviously withtheincreaseofPVPＧK３０concentrationandthefiltrationperformanceincreaseswiththeriseofwaterfluxForPEGwiththesameconcentrationwiththeincreaseofitsrelative molecular weightitshydrophilicityfilterabilityandstainresistance

1048944５1048944

significantlyimproveWhentherelativemolecularweightofPEGis２０００andtheconcentrationis６theresultingfilmhasoptimumhydrophilicityandfiltrationperformanceKeywordsPSF ultrafiltration membraneadditivehydrophilicitypolyethyleneglycol

filtrationperformance

　　随着科学的不断进步聚合物膜已经广泛的应

用到超滤微滤反渗透气体分离等方面[１Ｇ２]其中

超滤膜作为分离膜的主要形式已在污水净化处理食品生产等领域有着广泛的应用聚砜具有成本低

廉力学性能优异化学稳定性及耐热性好的优点已成为国内研究最多的超滤膜材料之一但是聚砜

膜的本身有着疏水性所以需要改性处理目前的主

要方法是加入添加剂来改善聚砜膜的亲水性能添

加剂共分为３种有机大分子有机小分子以及无机

盐在现有的研究中添加剂已经从单一材料逐渐

扩展到多种材料共同混合使用从而来改善聚砜膜

的亲水性能[３Ｇ６]本文主要探究不同种类的添加剂

聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚乙二醇PEG以及不同相

对分子质量的PEG对聚砜超滤膜的亲水性能过滤

性能膜的微观结构和抗污性能之间的影响分析聚

砜超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率的

测试结果并确定最佳的制膜方案

１　实　验

１１　实验原料和仪器

实验原料聚砜树脂(PSF)(化学纯美国苏威

集团)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(化学纯杭州蓝博工

业)聚乙二醇(PEGＧ４００２０００６０００)(分析纯海安石油化工)NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)(化学

纯上海金山经纬化工有限公司)实验仪器HANGPINGFA２００４电子天平(梅

特勒Ｇ托利多仪器(上海)有限公司)电热鼓风干燥

箱(上海市实验仪器总厂)GGＧ１７５００mL三口烧瓶

(四川蜀牛玻璃仪器有限公司)搅拌机(常州国华电

器有限公司)DZKWＧ４电子恒温不锈钢水浴锅(杭州蓝天化验仪器厂)HLK GM３１２５C台式刮膜机

(苏州圣恳自动化科技有限公司)JSMＧ５６１０LV 扫

描电子显微镜(日本株式会社)JYＧ８２B视频接触角

测定仪(承德鼎盛试验机检测设备有限公司)SHZＧ３(Ⅲ)循环水多用真空泵(巩义市英峪华中仪器厂)

UVＧPROB岛津紫外可见光光度计(梅特勒Ｇ托利多

仪器(上海)有限公司)

１２　PSF平板膜的制备

采用浸没相转变法制备聚砜膜将聚砜树脂在

８０的烘箱内干燥２h然后称取一定量的聚砜放

入到三口烧瓶中再分别称量相应的添加剂 PVP

PEG于三口烧瓶中最后加入溶剂 DMAc在８０的恒温水浴下以１５００Hz左右的频率搅拌溶解直至聚合物的溶液变得均一稳定透明接着静置脱

泡２４h在９０的恒温水浴锅里静置留作后续实

验使用在温度２５ 相对湿度为７０左右的条

件下进行实验首先打开刮膜机的电源调整预刮

膜厚度(约为７５μm)再将静置脱泡后的铸膜液倒

在干燥洁净的玻璃板上刮刀速度设为４０mms利用刮刀将铸膜液刮成厚度均匀的液态膜令初生膜

在空气中蒸发１０s至２０s后将其迅速地放进纯水

凝固浴当中待膜从玻璃板上自动脱落后[７Ｇ９]将固

态膜移至装有去离子水的大烧杯中浸泡每２h换

一次去离子水这样浸泡大致２天左右直到膜表面

不再有气泡便可将聚砜膜在室内晾干以备测试用各铸膜液配比及编号见表１其中铸膜液的总重量

为５０g

表１　铸膜液配比

膜编号PSF质量

分数

添加剂质量

分数DMAc质量

分数P１ １４ PVPＧK３０２ ８４P２ １４ PVPＧK３０４ ８２P３ １４ PVPＧK３０６ ８０P４ １４ PVPＧK３０８ ７８P５ １４ PVPＧK３０１０ ７６

１－１ １４ PEGＧ４００２ ８４１－２ １４ PEGＧ４００４ ８２１－３ １４ PEGＧ４００６ ８０１－４ １４ PEGＧ４００８ ７８１－５ １４ PEGＧ４００１０ ７６２－１ １４ PEGＧ２０００２ ８４２－２ １４ PEGＧ２０００４ ８２２－３ １４ PEGＧ２０００６ ８０２－４ １４ PEGＧ２０００８ ７８２－５ １４ PEGＧ２０００１０ ７６３－１ １４ PEGＧ６０００２ ８４３－２ １４ PEGＧ６０００４ ８２３－３ １４ PEGＧ６０００６ ８０３－４ １４ PEGＧ６０００８ ７８３－５ １４ PEGＧ６０００１０ ７６

1048944６1048944

　材料工程 第２６卷

１３　聚砜膜性能测试

１３１　水通量测试

用水通量测试仪测量膜的水通量从每块膜上

选取６个均匀且表面光滑的位置剪成直径为２５cm的圆形试样用于水通量的测定将进水管放入盛有

去离子水的桶中出水口处用量筒接过滤后的水开始进行测试时先预压２５min预压结束后读出

１０min内通过膜的水的体积每组膜测试６组数据并计算平均值按式(１)计算膜的水通量

J＝ VAtimesT

(１)

式中J为膜的纯水通量L(m２1048944h)V 为透过液体

积LA 为膜的有效面积m２T 为测试时间h

１３２　截留率测试

截留率也常用于表征膜的过滤性能与水通量

相反表达的是截留某种物质的能力首先称取一

定量的 NaHPO４1048944１２H２O 和 KH２PO４ 并用纯水将

其溶解直至完全溶解后同１０００mL容量瓶定容

即为PBS溶液留作待用将牛血清蛋白溶于PBS溶液后制得 BSA 溶液按要求配成一系列质量分

数采用紫外分光光度计测定不同浓度的BSA溶液

在２８０nm 处的紫外吸光度此时便可得到一条关

于BSA溶液质量分数吸光度的标准曲线用于后续

查询将配制好的１０mgmL的BSA溶液在测水

通量的装置中过滤得到滤液用紫外分光光度计测定

滤液在２８０nm 处的紫外吸光度从标准曲线上读

出此时所对应的质量分数Cf并用式(２)计算

R ＝ (１－CdCf)times１００ (２)式中R 为膜的截留率Cd 为１０mgmLCf 为

滤液的质量分数

１３３　接触角测试

用接触角测定仪测试膜的接触角用来反应膜的

亲水性能[１０]将膜剪成合适长条并贴在载玻片上放在针管对准的平台上调节物镜使研究者能够清

晰观察液滴滴落的行为通过调节螺旋器使针尖出

现小液滴最后让其在自重作用下滴落在膜上通过

鼠标控制并使捕捉液体滴落在膜时的瞬时状态后保

存最后利用量高法测出接触角并做好相应记录

１３４　平衡水含量测试

平衡水含量是间接反映膜的亲水性或疏水性又

一参数[１１]用干燥的滤纸将浸泡在水中的聚砜膜表

面的水分擦干选取一定大小的膜称重放在玻璃培

养皿上去皮称重记为W再将其置于５０的烘箱中

干燥５h后称重记为W１按式(３)计算平衡水含量

EWC ＝ (W －W１)W times１００ (３)式中W 为聚砜膜的湿质量gW１ 为聚砜膜的干质

量g

１３５　膜的样貌观察

选取样品表面均匀且光滑的部分剪取２cmtimes５cm的小长条在装有液氮的保温碗中冷冻１０min(观察膜表面无需冷冻)之后用镊子迅速将其脆断然后用导电胶固定于载物台上经真空喷金处理后

在扫描电镜下观察膜的表面及截面样貌选择清晰

图片进行分析对比

１３６　膜的抗污染性能表征

随着过滤的进行聚砜膜内的孔会产生不同程

度的堵塞即产生膜污染[１２]通常采用膜污染指数

FI或者衰减率来表征其抗污性能[１３Ｇ１４]本次实验

测试了膜的污染指数在一定操作压力下用自制的

水通量测试装置进行水过滤实验与水通量操作不

同的是此次是要测定过滤一定量的水(５０mL)所需要的时间t１过滤一段时间t２ 的水后再测定过

滤５０mL的水所需要的时间t３最后根据式(４)计算最终的污染指数

FI＝(１－t１t２)t３times１００ (４)式中FI为膜污染指数t１t２t３ 为过滤时间s

２　结果与讨论

２１　添加剂对聚砜膜亲水性能的影响

２１１　接触角的测试结果分析

膜表面的接触角数值是反映膜亲水性能的重要

参数接触角小于９０deg的材料为亲水材料接触角大

于９０deg的材料为疏水性材料图１是聚砜膜接触角

随各种添加剂质量分数的变化折线图

图１　聚砜膜接触角与各添加剂质量分数的关系

由图１可知聚砜膜在未加添加剂时接触角为

９５１２deg表现为疏水性随着添加剂的加入聚砜膜

的接触角下降到９０deg以下即膜的亲水性增强由

1048944７1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为

水溶性高分子添加剂在成膜过程中会富集在膜表

面其自身的亲水特性使得水渗入膜内的速率增加膜表现的亲水能力增强膜的接触角降低

对于同一种质量分数的添加剂PEG对聚砜膜

亲水性能的改善能力高于PVPＧK３０这是因为对于

相同质量分数的两种添加剂PEG所含的亲水基团

多于PVPＧK３０故其表现的亲水能力更强对于同

一质量分数的３种PEG添加剂其对聚砜膜亲水性

能的改善能力随着相对分子质量的升高而增大这是由于相对分子质量大的PEG 内所含的亲水基团

羟基个数更多亲水能力增大对于相同种类的添

加剂聚砜膜的水接触角随着添加剂质量分数的增

大而降低表示聚砜膜的亲水性随添加剂质量分数

的增大而增大这是由于添加剂含的总亲水基团个

数增多膜的吸水能力增大亲水增强

２１２　平衡水含量的测试结果分析

高分子添加剂会影响溶剂的溶解能力改变铸膜

液中聚合物的热力学和动力学行为改变膜的沉淀速

率形成不同大小和数量的孔隙这些孔相当于空心

的球或圆柱有着较大的比表面积可以吸附更多的

水因此影响着聚砜膜的平衡水含量经过测试各种添加剂对聚砜膜的平衡水含量的影响如图２所示

图２　聚砜膜的平衡水含量与各添加剂质量分数的关系

对于添加剂PVP聚砜膜的平衡水含量随其质

量分数的增加而增加对于同一相对分子质量的添

加剂PEG聚砜膜的平衡水含量随着其质量分数的

增加先升高后降低升高是由于 PEG 起着致孔作

用随着其质量分数的升高膜内孔的数量和孔径均

会有所增大此时吸附的水含量也增多因此平衡水

含量也增大但进一步升高PEG质量分数会使得

铸膜液体系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速

率减少了孔的形成因而其平衡水含量降低

对于同一质量分数的添加剂PEG聚砜膜的平

衡水含量随着 PEG 相对分子质量的升高而增大这是由于PEG相对分子质量的增大使得聚合物胶

束聚集体的尺寸增大加快了膜的沉淀速率使得孔

隙率增多因此膜的平衡水含量增大

２２　添加剂对聚砜膜过滤性能的影响

水通量和截留率是表征聚砜膜过滤性能的两个

重要参数通常情况下高水通量和高截留率体现出

膜优异的过滤性能图３和图４分别是不同添加剂

聚砜膜的水通量和截留率与添加剂质量分数的关系

图３　聚砜膜的水通量与添加剂质量分数的关系

图４　聚砜膜的截留率与添加剂质量分数的关系

由图３图４可以看出对于相同种类的添加剂聚砜膜的水通量随着添加剂质量分数的增大呈总体上升

的趋势截留率则相反这是由于添加剂 PVPＧK３０

PEG均促进了膜的多孔结构的形成且随着添加剂质

量分数的升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此

水通量升高截留率降低但当添加剂PEG的相对分

子质量为６０００时随着质量分数进一步的升高水通

量反而下降这是由于随着相对分子质量的增加铸膜

液粘度增大降低了铸膜液的沉淀速率故使得膜的皮

层增厚孔隙率下降水通量下降对于同一质量分数的添加剂添加剂PEG的聚

1048944８1048944

　材料工程 第２６卷

砜膜水通量较PVPＧK３０的高截留率较其小理论

上来讲PVPＧK３０利于聚砜膜形成长的指状结构的

孔而 PEG 利 于 聚 砜 膜 形 成 海 绵 状 结 构 的 孔

PVPＧK３０应具有更高的水通量较低截留率但实际

上相反这可能与其较易形成闭合性孔有关对于

同一质量分数的添加剂PEG随着其相对分子质量

的增加聚砜膜的水通量升高截留率降低尤其是

相对分子质量为６０００的PEG这是由于相对分子

质量的增加使得孔隙率的增大孔径也有所增大

２３　添加剂对聚砜膜耐污染性的影响

对各组膜进行污染指数的测量结果如图５所示

图５　聚砜膜的污染指数与添加剂质量分数的关系

　　一般来说膜的污染指数越大膜的堵孔率增

大则膜的抗污性能越差反之污染指数越小膜的

抗污染性能越好从图５中可以看出添加剂PVP改善抗污性能力不如添加剂 PEG 的好且增大

PEG的相对分子质量会使膜的污染指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着其质量分数的

增加膜的污染指数下降抗污性能增强

２４　添加剂对聚砜膜结构的影响

聚砜超滤膜是由表面皮层和多孔底层两部分组

成的非对称结构皮层靠近空气一侧膜溶剂会蒸

发形成孔径较小致密的孔隙结构皮层厚度与在空

气中蒸发时间相关而贴近玻璃板一侧为多孔底

层液态膜在浸入水凝固浴后水溶性溶剂 DMAc会立马溶于水凝固浴中此时便发生相分离液态膜

变成固态膜而膜内会形成诸多的孔隙这是因为分

散在液态膜中的强亲水添加剂极易溶于水从而形

成大大小小的孔隙不同的添加剂所制得的聚砜膜具有不同的表面

结构和断面结构由于多孔底层相较于皮层更能清

晰地反映出膜孔隙分布及孔径大小的信息因此选

用膜的多孔底层结构进行表面结构的对比图６为

不同膜的表面结构和断面结构

图６　不同添加剂的聚砜超滤膜的表面和断面结构

　　图６a１b１的表面结构均在５００放大倍数下观

察的可以看出随着PVP的质量分数增加膜的孔

数量增加孔径大小并无很大差异图６c１d１和图６e２的表面结构均在３０００放大

倍数下观察的可以看出随着PEG相对分子质量的

增加膜的孔径增大特别是 PEGＧ６０００的表面结

构中出现了个别极大孔这也是后来测得水通量急

剧上升的原因孔隙率并无明显的差别

1048944９1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

图６a１图６b１图６e１的表面结构在５００放大

倍数下比较相似图６a２图６b２图６e３断面结构均

为指状结构其中添加剂为 PEGＧ６０００的孔最为

密集图６a２图６b２的断面结构均在１０００放大倍数

下观察的可以看出添加剂为PVP时断面结构均

为指状PVP的分子结构决定了PVP是一种水溶

性的高分子添加剂PVP一旦接触到水便立即溶

于水形成的水溶液以非溶剂的角色进入膜内部的

通道其在膜内形成的路径便形成了指状孔当添加

剂PVP质量分数为２时其指状孔与PVP质量分

数为６时的小且有较厚皮层由图６e３可知添加剂质量分数为６的PEGＧ６０００所制得的聚砜膜

断面结构也为指状且较前两者的皮层薄孔径更大

且孔更长图６c２图６d２图６e３的断面结构均在１０００放

大倍数下观察的可以看出在添加剂PEG相对分子

质量小于６０００时所制得的聚砜膜的断面结构均

为海绵状在相对分子质量为６０００时断面结构为

指状

３　结　论

a)聚砜膜在未加入添加剂时的接触角为９５１２deg其表现为疏水性随着各种添加剂的加入聚砜膜的

接触角均小于９０deg即膜的亲水性增强由PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为水溶性高分子

添加剂在成膜过程中会富集在膜表面其自身的亲

水特性会使得水渗入膜内的速率增加因此膜表现出

的亲水能力增强膜的接触角降低

b)对于同一相对分子质量添加剂PEG聚砜膜

的平衡含水率随着其质量分数的增加先升高后降

低进一步增加PEG的质量分数会使得铸膜液体

系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速率减少了

孔的形成导致其平衡含水量降低

c)对于同一种添加剂聚砜膜的水通量随着添

加剂质量分数的升高呈总体上升的趋势截留率则

相反原因是添加剂 PVPＧK３０PEG 均可以促进

膜表面多孔结构的形成且随着添加剂质量分数的

升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此水通量

升高截留率降低

d)添加剂 PVP 改善抗污性能力不如添加剂

PEG好增大PEG的相对分子质量会使膜的污染

指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着

其质量分数的增加膜的污染指数下降抗污性能

增强

e)以膜的海绵状结构高孔隙率高水通量高截留率低污染指数作为基准经过对比可以确定

添加剂为PEGＧ２０００６时膜的综合性能最佳在此

配比下聚砜膜的表面孔隙率高且断面结构为海绵

状水通量达到７３６L(m２1048944h)截留率为７３５

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1048944０１1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００３

玄武岩长丝可编织性能的试验研究

贾　崇孟　琳高翼强

(河北科技大学纺织服装学院石家庄　０５００３１)

　　摘　要对玄武岩长丝的可编织性能及编织参数与制品性能之间的变化关系进行了试验研究首先利用

玄武岩长丝通过采用不同的编织纱根数和纱线排列位置变化设计试验方案然后在编织机上进行编织得到

不同的编织制品并利用万能强力机对不同编织参数下的制品进行了强伸性能测试和分析结果表明利用

编织机对玄武岩长丝进行编织切实可行编织节距对编织制品的断裂强度影响显著最大值与最小值相差

６０以上编织速度对玄武岩长丝的编织品性能有较大影响随着编织速度的增大编织制品的断裂强度呈现

下降趋势且５００~１０００rmin之间的降幅最大降幅达３０左右

关键词玄武岩长丝编织机工艺参数强伸性能

中图分类号TS１８１８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１１－０５

ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilamentJIAChongMENGLinGAOYiqiang

(CollegeofTextileandGarmentHebeiUniversityofScienceandTechnologyShijiazhuang０５００３１China)

AbstractThispaperconductstheexperimentalstudyontherelationshipamongweavingpropertyweavingparametersandproductperformanceofbasaltfilamentFirstlytheexperimentalschemewasdesignedthroughdifferentnumberofbraidingyarnsandyarnarrangementThentheyarnswerewovenonthemachinetogaindifferentproductsNextthetensilemechanicalpropertiesoftheproductsunderdifferentbraidingparametersweretestedandanalyzedbyuniversalpowermachineTheresultshowsthatitisfeasibletobraidbasaltfiberbythebraidingmachineandthebraidingpitchplaysagreatroleonthebreakingstrengthofbraidedproductsThedifferencebetweenthemaximumandtheminimumisabove６０BesidesthebraidingspeedalsohasabigimpactontheperformanceofbraidedproductsWiththeincreaseofbraidingspeedthebreakingstrengthofwovenproductsshowsadecreasingtrendandthereductionscopeisbetween５００rminand１０００rminwiththereductionrangeofabout３０Keywordsbasaltfilamentbraidingmachinetechnologicalparameterstensileproperty

收稿日期２０１７－０５－１５

基金项目河北科技大学平台开放重点课题(２０１４PT０７)

作者简介贾　崇(１９９１－)男河北邯郸人硕士研究生主

要从事玄武岩纤维制品开发与应用方面的研究

通信作者高翼强EＧmailgao_yiqiang１６３com

　　近年来绿色环保的高性能纤维和功能性纤维材

料得到了快速发展应用的领域越来越广泛优异

的工程性质使玄武岩纤维可掺入到混凝土等工程

材料中能有效地改善材料的力学性能使材料的抗

压强度抗折强度抗拉强度抗渗性能抗震性能等

得到更加显著的提高[１Ｇ３]独特的耐高温性能使得

它可以在高温过滤材料领域发挥巨大优势另外也

可以在冶金钢铁水泥等行业中用作耐高温的防护

服装或者是传送带等产品石材作为主要的建筑材

料之一与水泥有着极佳的结合特性所以也决定了

玄武岩纤维制品可以在建筑和土木工程领域拓展出

广泛的使用空间用于各种住宅基础设施工程等项

目当中总之玄武岩纤维及其制品的应用领域是

1048944１１1048944

非常广泛的产品的应用形式也是多种多样的它可

以是以纤维的形态使用也可以是以产品的形式使

用产品的形式又可以是一维的产品两维的产品和

三维立体结构的产品[４Ｇ５]玄武岩纤维的优良性能

毋庸置疑但纤维本身也有不足之处如纤维的脆性

较大编织和织造时困难较大故本论文主要就玄武

岩长丝的可编织性能进行了试验研究

１　试验原料

本试验所用玄武岩长丝为东莞俄金玄武岩纤维

有限公司和江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司

生产单丝直径为１３μm线密度为８００tex测试拉

伸断裂强度分别为４９３cNtex和３５４cNtex

２　设备测试仪器及测试条件

设备KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机(徐州恒辉编织机械

有限公司)２个头每头２４个锭子拨盘直径９０mm编织原理为二维二轴１times１编织[６Ｇ１１]L３０双头全自动

并丝机(徐州恒辉编织机械有限公司)测试仪器UTM５３０５电子万能强力机(深圳三

思纵横公司生产)实验测试条件温度２２相对湿度６０测试标准参照 FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用

绳带物理机械性能测试方法raquo

３　试验研究与分析

在本试验中首先使用 L３０双头全自动并丝

机将玄武岩长丝缠绕在编织机配套的专用纱管上再将缠绕好的２４个管纱按编织机操作规定装在

KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机上准备进行编织

３１　玄武岩长丝可编织性

鉴于在普通的小样机上织造玄武岩机织物时纤维有脆性大易断布面毛糙高低不平等问题本次拟利用编织设备对玄武岩长丝先进行编织改善

其脆性然后再利用所得线性材料去织造为厚重型

玄武岩纤维制品开发打基础该编织机共有２４个

锭子红绿两组各１２个锭子以下为设计的试验方案方案１利用２４根玄武岩无捻粗纱进行编织方案２利用２０根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列情况如图１所示方案３利用１６根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列有２种情况如图２中的(a)和(b)所示

方案４利用１２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图３中的(a)(b)和(c)所示

图１　２０根纱编织

图２　１６根纱编织

图３　１２根纱编织

1048944２１1048944

　材料工程 第２６卷

方案５利用８根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列分２种情况如下图４中的(a)和(b)所示

方案６利用４根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图５中的(a)(b)和(c)所示

方案７利用２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管的放置位置如图６所示

图４　８根纱编织

图５　４根纱编织

图６　２根纱编织

试验结果表明

a)利用玄武岩长丝在编织机上进行编织是可

行的纤维只有少部分断裂本次实验(从方案１到

方案７)从２根粗纱到２４根粗纱通过不同的编织

纱根数变化和纱线放置位置变化得到了１２种不同

粗细和结构的玄武岩线性制品如图７所示

图７　玄武岩线性编织制品实物照片

b)为了得到外观粗细均匀组织结构紧凑的玄

武岩编织绳编织节距参数必须与参与编织的纱线

根数相对应否则随着纱线数量的减少产品会越来

越松散影响外观和内在性能表１是此次试验的纱线根数和相对应的编织

节距

表１　编织参数及参与编织纱根数

纱线根数根 编织速度(r1048944min－１) 编织节距mm

２４ ５００ ５０

２０ ５００ ４０

１６ ５００ ３０

１２ ５００ ３０

８ ５００ １５

４ ５００ １０

２ ５００ ５

c)当参与编织的纱线为２根时所编织出的产

品只是简单的交织类似于股线的加捻而且纱线会

出现自身扭转编织出的绳会出现较大的结点建

议编织时最少使用４根纱进行编织

３２　编织参数与制品性能的关系

３２１　节距与制品断裂强度间的关系

本试验分别用广东和江苏产的单丝直径为

1048944３１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

１３μm线密度为８００tex的玄武岩长丝进行编织编织速度恒定为５００rmin编织节距从３５mm 到

５５mm分５个不同数据进行编织用这两组试验

进行 研 究以 保 证 结 论 的 准 确 性 然 后 参 照

FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用绳带物理机械性能测

试方法raquo利用 UTM５３０５电子万能强力机进行拉伸

断裂强度测试测试数据如表２所示

表２　编织节距与制品断裂强度间的关系

编织节距mm断裂强度(cN1048944tex－１)

广东 江苏

３５ ２９２９３ ２７１２６

４０ ２７９５３ ３５７０７

４５ ３５４２５ ３８０３９

５０ ５０５７７ ４２４７１

５５ ４６７５０ ４５０８９

由表２中数据得出编织节距与制品断裂强度之

间的变化规律曲线如图８所示从图８中两组曲线

可以明显看出在编织速度一定时随着编织节距的

增加断裂强度也相应增加且断裂强度的最大值和

最小值相差高达６０以上

图８　编织节距与制品断裂强度之间变化曲线

３２２　编织速度对制品断裂强度影响

同样进行两组试验使用两种不同产地生产的

玄武岩长丝编织节距都为 ５０ mm编织速度从

２５０rmin到１２５０rmin之间依次提高分别进行

编织然后利用万能强力机对所得试样进行强伸性

能测试所得试验数据如表３所示

表３　编织速度与制品断裂强度的关系

编织速度(r1048944min－１)断裂强度(cN1048944tex－１)广东 江苏

２５０ ５２１７０ ３８０３９５００ ５０５７７ ３７９６９７５０ ４３８６３ ３４２６１

１０００ ３８９１０ ２９７８５１２５０ ４２１８０ ２８７５３

根据表３中试验数据得出编织速度与制品的断

裂强度的变化关系曲线如图９所示从两组曲线中

可以明显看出当编织节距一定时随着编织速度的

增大断裂强度呈下降趋势而且两组试验的编织速

度从５００rmin提高到１０００rmin时断裂强度的

降幅最大下降了３０左右可见编织速度对玄武

岩长丝的编织品性能有较大的影响之前本课题组

的学生曾用涤棉混纺纱进行过编织得出编织速度

与断裂强度无必然联系的结论

图９　编织速度与制品断裂强度之间关系

经过分析笔者认为本次实验所用的玄武岩长

丝是抗弯折性很弱的纤维在卷绕和编织过程中会出

现飞丝甚至断线且编织速度越快玄武岩纤维受损

越严重从而导致编织速度大的时候断裂强度明显

变小而柔韧性好的纤维在编织时没有这种现象

４　结　论

本试验主要对玄武岩长丝的可编织性以及编织

参数与产品的强伸性能关系进行了试验研究通过

方案的设计上机编织性能的测试以及数据的分

析得出以下几点结论

a)玄武岩长丝粗纱尽管脆性很大但在编织机

上是可以编织的且根据不同的参与编织纱数量和

不同的纱线排列方式可以得到不同结构和性能的

1048944４１1048944

　材料工程 第２６卷

线性编织制品

b)当参与编织的纱线根数改变时编织节距必

须相应改变否则随着纱线数量的减少制品会越

来越松散影响外观和内在性能

c)在编织速度一定时随着编织节距的增加断裂强度显著增加断裂强度的最大值和最小值相

差高达６０以上

d)编织速度对玄武岩长丝编织品的断裂强度

有明显影响速度从５００rmin提升到１０００rmin之

间断裂强度的降幅最大下降了３０左右

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10508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880(上接第４页)

　　c)紫外吸收测试表明PETQE纤维在紫外及

可见光波段均有一定的吸收相较于常规PET纤维

其 UVA波段的反射率下降了２５~３０可见光

波段则由８０下降至６０左右因此经 QE粉改

性的PETQE纤维也具有一定的紫外吸收性能综上所述QE粉的引入可以提高PET的吸湿

性改善纤维的静电和紫外吸收性能在提高织物的

加工性能的同时可以满足对织物穿着舒适性及日常

防护的需求

参考文献

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维的制备及其力学性能研究[J]现代纺织技术２０１５

２３(１)６－８[２]周雪蕾沈锦玉李玖明等UV 光固化树脂用于 PET

无纺布的亲水改性研究[J]现代纺织技术２０１７２５(３)４０－４４

[３]ZHOURWANGXHUANGLetalPoly(ethyleneterephthalate)copolyestersandfibers modified withNPG and SIPE for improved hydrophilicity and

dyeability[J]TheJournalofTheTextileInstitute

２０１７１０８(１１)１－８[４]HWANGS HLIM SKHONGS HetalAntiＧ

bacterialactivityoftetragonalandcrossＧpillarＧshaped

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polyesterfiberharnessingcatalyticceramicpowdercombinedwith heatＧgeneratingsuper microorganisms[J]TextileResearchJournal２０１４８４(１１)１２２０－１２３０

[８]LEEJDKULKARNIAKIM TetalElectrical

propertiesof ldquoQuantum Energy1049023 Radiating Materialrdquo

producedfromnaturalclaymineralsofSouthKorea[J]MaterialsFocus２０１４３(６)４９１－４９５

1048944５１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００４

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰ab刘梅城ab邢洪莉a唐晓辉a魏　优a

(江苏工程职业技术学院a纺染工程学院b江苏省先进纺织工程技术中心江苏南通　２２６００１)

　　摘　要为设计开发一种具有吸声特性的纺织新产品利用中空尼龙长丝作为芯丝纺制了棉中空尼龙长

丝包芯纱再制取为织物对织物的吸声性能及撕破透气热阻弯曲性能进行了研究结果表明采用低捻

度的棉中空尼龙长丝包芯纱其松散的纱线结构可以很好的保持纤维中空特性所制取的织物吸声性能良

好撕破弯曲性能较优热阻较低有利于改善织物的吸声性能但织物透气性较差

关键词中空尼龙长丝包芯纱吸声性能热阻透气性

中图分类号TS１５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１６－０３

DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilamentCoreＧspunYarnFabric

HONGJieabLIUMeichengabXINGHongliaTANGXiaohuiaWEIYoua

(aCollegeofTextileandDyingEngineeringbJiangsuAdvancedTextileEngineeringTechnologyCenterJiangsuCollegeofEngineeringandTechnologyNantong２２６００１China)

AbstractInordertodesignanddevelopakindofnewtextileproductswithsoundabsorptionpropertythehollownylonfilamentwasusedasthecoreyarntoproducecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnandthenitwasmadeintofabricMeanwhilethesoundabsorptiontearingairpermeabilitythermalresistanceandbendingpropertiesofthisfabricwereinvestigatedTheresultsindicatethatforthecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnwithlowtwisttheunconsolidatedyarnstructurecankeephollowfeatureofthefiberwellThefabrichasgoodsoundabsorptionpropertyInadditionthetearingandbendingpropertiesarealsogoodLowerthermalresistancecanbenefitforsoundabsorptionpropertyofthefabricbutthefabrichaspoorairpermeabilityKeywordshollow nylonfilamentcoreＧspunyarnsoundabsorptionpropertythermalresistanceairpermeability

收稿日期２０１６－１２－２３

基金项目江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY２０１５A０９３)

２０１７年江苏高校ldquo青蓝工程rdquo优秀青年骨干教师资助项目(苏教师

[２０１７]１５号)２０１７年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项

目(２０１７１０９５８００１Y)江苏工程职业技术学院２０１６年优秀青年科技

人才培养项目(苏工院[２０１６]８０号)

作者简介洪　杰(１９８１－)男浙江开化人副教授主要从

事纺织检测纺织新产品开发方面的研究

　　尼龙长丝在纺织产品开发中已有很多应用有加工为凉感尼龙长丝制取针织物[１]有单独使用尼

龙长丝制取轻质高密织物[２]有与棉竹节纱交织制

取府绸[３]也有以其做芯丝外包短纤纺成包芯纱制

取织物[４Ｇ５]但是将中空尼龙长丝作为芯丝纺制棉

中空尼龙长丝包芯纱再进行产品开发并对性能进

行研究的报道较少基于开发一种具有吸声特性复合型纺织新产品

的需要设计纺制了线密度１４５tex捻系数３００的

棉中空尼龙长丝包芯纱以该纱为基础制取了一种

机织物对机织物的吸声性能以及影响织物实际使

用的透气弯曲撕破热阻等性能进行了测试和分

析为后续进一步深入进行系列化产品开发和性能

研究奠定基础

１　纱线基本性能

纺制棉中空尼龙长丝包芯纱(下文简称包芯

纱)所用的中空尼龙长丝牌号为２８T１２Ｇ２H９B中空

1048944６１1048944

度２５由日本东丽株式会社生产规格为２８tex

１２根其断裂强度经测试为４６３cNtex断裂伸长

率为３１９图１和图２分别为所用长丝和包芯

纱的横截面形态在研究中为了对比同期纺制了

设计线密度１４５tex捻系数为３４０的纯棉纱表１为所纺两种纱的基本性能

图１　中空尼龙长丝横截面切片(times１０００)

图２　包芯纱横截面切片(times１０００)

表１　两种纱的基本性能

项目１４５tex包芯

纱(织物１)１４５tex纯棉

纱(织物２)实际线密度tex １５１５ １４６４

单纱断裂强度(cN1048944tex－１) １３０ １３６单纱断裂伸长率 ６２ ５１

实际捻度(捻1048944(１０cm)－１) ７４６ ８６２实际捻系数 ２９０ ３３０

２　织物设计与试织

织物采用平纹组织经纬密度３９４times３１５根

１０cm幅宽４０cm在南通三思机电科技有限公司

生产的 Y３００S型自动剑杆织样机上织造而成分别

织造了经纬纱均采用包芯纱的织物１和经纬纱均采

用纯棉纱用以对比的织物２下机后的织物１实际

经纬密度为３８２times３４５根１０cm织物２实际经纬密

度为３８８times３４６根１０cm

３　测试与分析

３１　织物性能测试

图３为吸声性能测试示意图测试所用SW２３０系列阻抗管为北京声望声电技术有限公司生产对

所制取的织物进行了吸声性能测试依据标准 GB

T１８６９６２mdash２００２laquo声学 阻抗管中吸声系数和声阻

抗的测量 第２部分 传递函数法raquo进行测试时将织

物裁剪为直径８cm的圆形试样

图３　阻抗管测试吸声系数示意

表２为织物撕破透气弯曲热阻性能测试依据

的标准所用测试设备及裁剪尺寸此外还测试了织

物的平方米质量纯棉织物为１２４３gm２中空织物

为１２８６gm２

表２　织物性能测试要求

测试项目 依据标准 测试仪器 测试样裁剪尺寸

撕破GBT３９１７１mdash２００９laquo纺织品 织物撕破性能 第

１部分冲击摆锤法撕破强力的测定raquo莱州市电子仪器有限公司YG０３３D数字式织

物撕裂仪１００mmtimes７５mm

透气 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo温州市大荣纺织仪器有限公司YG(B)４６１D数字式织物透气量仪

圆形试样２０cm２

弯曲GBT１８３１８１mdash２００９laquo纺织品 弯曲性能的测定

第１部分斜面法raquo莱州市电子仪器有限公司LLYＧ０１型 电子

硬挺度仪２５０mmtimes２５mm

热阻GBT１１０４８mdash２００８laquo纺织品 生理舒适性 稳态条

件下热阻和湿阻的测定raquo南通宏大实验仪器有限公司YG６０６N 平板

式织物保暖仪３００mmtimes３００mm

1048944７１1048944

　第５期 洪　杰 等棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究 纺织工程

３２　结果分析

３２１　吸声性能分析

图４为织物的吸声性能测试结果从图４中可以

看出由纯棉纱制取的织物２具有一定的吸声性能吸声系 数 大 于 ０２ 的 有 效 频 率 范 围 为 ２３００~２５００Hz[６]在该范围内各点的平均吸 声 系 数 为

０２４１并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０２８６这是由于棉纤维本身为中空结构含有一定静止空

气因此织物２基于所含静止空气的摩擦和黏滞作用空气与纤维之间的振动摩擦作用以及纱线之间纤维

之间的振动摩擦作用耗能而具有一定的吸声性能由包芯纱制取的织物１其吸声性能自１０００Hz

起开 始 优 于 织 物 ２有 效 频 率 范 围 为 １９００~２５００Hz在该范围内各点的平均吸声系数为０２６２并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０３３９表明织

物１相比织物２具有更优的吸声特性

图４　织物吸声性能

对于图４中织物１呈现出优于织物２的吸声性

能结合图１图２横截面切片以及表１中纱线的实际

加捻情况认为这是由于采取较低捻度设计使得作为

包芯纱芯丝的中空尼龙长丝其中空结构很好的保持因此所含静止空气多于纯棉纱同时包芯纱的结构相

对纯棉纱松散使得纱线本身纤维相互之间存有较多

的空隙也含有更多的静止空气在入射声波的激发

作用下织物１所含静止空气总体更多空气的摩擦粘滞作用及空气与纤维之间的振动摩擦作用更强能耗散更多声波能量且相对松散的纱线结构也有利于

更好的引起振动摩擦而耗能吸声由此将入射声波能

量更多的耗散转换为热能同时织物１中尼龙长丝的

导热系数高能很好的将热能传导耗散综合之下织

物１的吸声性能相比织物２有很大的改善[７Ｇ８]３２２　其他性能分析

表３为织物的撕破弯曲透气及热阻性能通

过表３中的数据可知织物１的撕破强力优于织物

２根据上文对织物设计与试织的描述结合表１中

的纱线数据认为这可能是由于织物１所用的包芯纱

断裂伸长率大于纯棉纱加之包芯纱中的中空尼龙

长丝弹性好表面光滑使得纱线之间摩擦阻力减小在受到摆锤冲击时瞬时承受外力作用的纱线根数

相对越多同时所用包芯纱的芯丝断裂强度高达

４６３cNtex因此虽然包芯纱的拉伸断裂强度略低

于纯 棉 纱但 织 物 １ 的 撕 破 强 力 反 而 高 于 织 物

２[９Ｇ１０]对于织物１的撕破强力也有待于在后续进

一步做系统性的研究和分析

表３　织物的撕破弯曲透气的热阻性能

　　　性能 织物１ 织物２

撕破强力N经 １５９ １１２纬 １３３ ７９

弯曲长度cm 经纬 ３９２３６６ ４２１４０７抗弯刚度(mN1048944cm－１) 经纬 ０５０４０４７１ ０５２３０５０６

透气率(mm1048944s－１) ９４８ １４１６７热阻(m２1048944K1048944W－１) ００１３８ ００１９５

从表３中的织物弯曲性能数据可知织物１的

经纬向弯曲长度抗弯刚度均小于织物２这是织物

１纱线芯丝为柔软的中空尼龙的缘故其弯曲刚度

小于棉纤维再结合表１中纱线的加捻数据纯棉纱

实际加捻的程度也大于包芯纱由此纯棉纱的刚度

大于包芯纱促使织物２的硬挺度也有增加织物１相比更加柔软[１１Ｇ１３]

表３中织物透气性能数据表明织物２透气性优

于织物１根据前述吸声性能的分析虽然包芯纱的

纱线结构相比纯棉纱更为松散然而这两种织物组织

结构设计相同根据实际的经纬密度及纱线线密度计

算织物１的总紧度为７９２２织物２的总紧度为

７７０１因此织物１的紧度更大使得织物空隙相对

较小同时根据图２纱线横截面切片织物１中的中

空尼龙长丝相比棉纤维的腰圆形其横截面结构更为

规整综合之下导致织物１的透气性相比更差[１３Ｇ１５]从表３中的织物热阻数据可以看出织物１小于

织物２虽然织物１中纤维中空结构及松散纱线结

构所含的静止空气有助于织物热阻值增加但是所

用的包芯纱芯丝为中空尼龙长丝其导热系数高因此总体上织物１热阻还低于织物２进而能更好的

将耗能吸声转换的热能消散也佐证了前述分析中

织物１导热性能更好有助于改善织物的吸声性能(下转第５８页)

1048944８１1048944

　纺织工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００５

３D绳绣鞋面设计与生产

陈绍芳

(成都纺织高等专科学校纺织工程学院成都　６１１７３１)

　　摘　要为使用电脑缠绕绣花机刺绣３D绳绣鞋面采用贴楦展平法设计出３D绳绣鞋面平面样板应用

田岛电脑刺绣花样设计软件设计３D绳绣鞋面刺绣花样给出了鞋面的后整理方法该３D绳绣鞋面成型度

高轻薄透气造型美观制作工艺简洁低碳环保为３D绳绣鞋面提供设计和生产依据

关键词绳绣鞋面样板设计电脑缠绕绣花机

中图分类号TS９４３６　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１９－０３

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang

(SchoolofTextileEngineeringChengduTextileCollegeChengdu６１１７３１China)

AbstractInthispapercomputerizedcordingembroiderymachinewasusedtoembroider３Dcordingembroideryshoeupperandpostshoelastmodelmethodwasusedtodesignthe３DcordingembroideryshoeupperflatpatternfirstlyFurthermoreTajimaDGMLdesignsoftwarewasappliedtodesign３DcordingembroideryshoeupperpatternFinallythefinishingmethodoftheshoeupper wasgivenTheresultsshowthatthe３D cordingembroideryshoeupperpresentsfineshapingeffectlightnessairpermeabilitybeautifulappearancesimpletechnologiesandlowＧcarbonenvironmentThispaperalsoprovidesthedesignandproductionbasisfor３DcordingembroideryshoeupperKeywordscordingembroideryshoeupperpatterndesigncomputerizedcordingembroiderymachine

收稿日期２０１７－０２－１６

作者简介陈绍芳(１９８３－)男江西赣州人讲师主要从事

针织新产品方面的研究

　　鞋主要由鞋面和鞋底两大部分组成鞋面又称

为鞋帮目前休闲鞋的鞋面主要是皮革布等材

料制成需要下料裁断和车帮缝制无法一次成型后整理需要冲边包边拼接等复杂工序并使用一

些配件浪费材料整个生产过程中还依赖大量人

工此外皮革鞋面等产品污染较大透气性差[１Ｇ２]

３D绳绣鞋面使用电脑缠绕绣花机将涤纶包缠纱刺

绣加工成一片式３D绳绣鞋面无需裁剪缝合即一

次成型颠覆了传统的鞋面制造技术生产过程环保

省料自动化程度高生产出的鞋面具有轻薄透气舒适合脚可定制等特点

１　刺绣原理

缠绕绣属于特种绣的一种是以绳子为主导元

素以绣线为辅助利用绣线将绳子按特定的针法刺

绣在底料上形成花样的刺绣在电脑缠绕绣花机的

电控系统中预存有６种特定的锯齿绣针法分别为

Z１绣Z２绣Z３绣Z４绣Z５绣和Z６绣其刺绣图

标分别如图１所示

图１　锯齿绣针法

６种锯齿绣针法都可以将绳子固定在织物上只是刺绣动作和绣线缠绕在绳子上的分布形状不一

1048944９１1048944

样Z１绣是每两针摆杠摆动一次Z２绣是每一针

摆杠摆动一次和每两针摆杠摆动一次交替进行Z３绣是每一针摆杠摆动一次Z４绣是每一针摆杠摆动

一次但摆杠摆动方向和 Z３绣相反Z５绣特点同

Z４但适合于粗绳的绣作Z６绣是同一针上落三针每一针摆杠摆动一次常用的绣法为Z１绣Z３Z４绣Z５绣Z６绣其绣法效果如图２所示在３D绳

绣鞋面刺绣生产中因绳子较粗故选用Z５绣

图２　锯齿绣效果

２　刺绣设备

使用禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机刺

绣３D绳绣鞋面该机器安装有绳绣装置具有缠绕

绣锯齿绣(亦称Z绣)羽状绣等多种绣作方式可通过离合气阀实现单头补绣和隔头绣功能绣作平

绣缠绕绣等多种绣作方式其绣品形象美观层次

丰富被广泛应用于服装服饰及工艺品等行业禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机平绣头

数１２个缠绕绣头数１２个平绣针数９枚缠绕绣

针数３枚刺绣范围７５０mmtimes８５０mm平绣转速

２５０~１０００rmin缠绕绣转速２５０~７００rmin

３　３D绳绣鞋面平面样板设计

采用实际生产广泛运用的贴楦展平法设计鞋面

平面样板贴楦展平法是将美纹纸平服地贴在休闲

鞋鞋楦的表面画出帮样线后将所贴美纹纸剥下并

展平得到展平样板３D绳绣鞋面样板的设计以脚

长２５５mm对应的休闲鞋鞋楦为例采用外踝半面

板贴楦法制作平面样板将制作的外踝样板旋转修正并考虑上底工艺及材料性能得到内踝平面样

板最终设计出由内外踝样板组成的３D 绳绣鞋面

平面样板[３Ｇ４]如图３所示在３D绳绣鞋面平面样

板中口门宽度１５mm足踝高度６５mm后帮高度

４０mm鞋帮高度１００mm楦面长３０５mm

图３　３D绳绣鞋面平面样板

４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

４１　刺绣设计

将３D绳绣鞋面平面样板装入到田岛电脑刺绣

花样设计软件(版本 V７０)使用平针工具设计出两

色三层结构的３D绳绣鞋面花样[５]如图４所示

４２　设计要点

a)在 平 针 属 性 设 置 中将 平 针 长 度 设 置

２５０mm最小针步０８０mm弦高００７mm

b)将实际尺寸的３D 鞋面平面样板装入软件装入后不能改变样板尺寸大小否则设计出尺寸不

符的鞋面花样

1048944０２1048944

　纺织工程 第２６卷

图４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

c)在实际刺绣生产中因电脑缠绕绣花机刺绣

绳绣时不具备自动剪绳功能因此在刺绣花样设计

时平针从头至尾尽量一次性设计完中间不要断开否则将增加人工剪绳次数

d)设计鞋面刺绣花样的相邻两层时平针方向

不能平行否则两根绳子会嵌入重叠上层和下层绳

子之间最好交叉以形成稳定牢固的结构

e)通常在平绣花样设计中都需要打开对象前锁

针和对象后停针功能以避免起头和结尾绣线松散但是在绳绣花样设计中一定要关闭对象前锁针和

对象后停针功能否则绳子将在刺绣的前几针和后

几针往回重叠

f)鞋面的前帮和后帮设计为三层结构是为提

高鞋面的耐磨拉力和耐折度等多项性能指标以延

长鞋面的使用寿命

g)为识别鞋子品牌可以在鞋面后帮两侧采用

平绣方式设计鞋子品牌的商标logo刺绣后醒目

４３　刺绣材料

a)面线１５３tex(１３７３D)涤纶丝(亦称鱼丝线)

b)底线８３tex(７５D)涤纶丝

c)绳子２９２tex涤纶包涤纶包缠纱

d)衬纸０１５mm热熔衬

４４　刺绣事项

a)在刺绣生产中需调节好面线张力和底线张

力以防止鞋面上露出底线面线颜色和底线颜色

最好为同色以防止刺绣中张力波动引起露底

b)刺绣生产中面线涤纶丝断线后需及时拉杆

停车并进行回退补绣

c)刺绣开始和结束时要及时停车剪断绳子避免绣框移动拉断绳子

d)热熔衬的颜色需和鞋面底层颜色同色避免不同

色的热熔衬在后整理溶解后粘附在鞋面上造成疵点

e)面线和底线需有足够的强力以防止鞋面在

使用过程中磨损断线致鞋面脱散

５　３D绳绣鞋面后整理

对刺绣生产后的３D绳绣鞋面进行热熔衬溶解

和定型整理以溶解热熔衬并保证３D鞋面后续使

用不易变形采用DZＧ１１００热熔胶机对３D鞋面进

行后整理定型温度１９０时间２０s热熔衬溶解

充分定型效果好经过后整理后的３D 绳绣鞋面

如图５所示３D绳绣鞋面经缝制上鞋舌和后跟再经贴里后与鞋底粘合得到３D绳绣鞋如图６所示

图５　３D绳绣鞋面 图６　３D绳绣鞋

６　结　语

在电脑缠绕绣花机上刺绣３D 绳绣鞋面产品

成型程度高鞋面无拼缝缩短了制鞋流程减少了

人工降低了成本３D绳绣鞋面轻便柔软颜色丰

富款式多变外观美观时尚符合消费者时尚个性

的需求具有低碳环保的特点同时保证了休闲鞋的

透气性舒适性和轻便柔软性等粘合鞋底后即可成

鞋具有独特的优势和广阔的市场前景

参考文献

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国纺织出版社２０１０

1048944１２1048944

　第５期 陈绍芳３D绳绣鞋面设计与生产 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００６

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发

周方颖a杨立志b

(江阴职业技术学院a化学纺织工程系b计算机科学系江苏江阴　２１４４０５)

　　摘　要为了使羊毛纤维的检测结果更好地服务于生产及贸易活动对采撷卡捕获的图像采用SVM 方

法进行分析同时滤波降噪开发羊毛纤维显微镜下纵向形态参数测试软件结果表明该软件不仅获得羊毛

纤维细度的系列指标同时可以获得髓质层指标并根据不同的羊毛品质获得其细度分类统计指标从而为

生产和贸易提供有效的依据

关键词羊毛髓质层纵向形态参数软件

中图分类号TS１０２３　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２２－０４

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingaYANGLizhib

(aChemistryamp TextileEngineeringDepartmentbComputerScienceDepartment

JiangyinPolytechnicCollegeJiangyin２１４４３３China)

AbstractInordertomakethetestresultsmorebetterserveforproductionandtradeofwoolSVMwasusedtoanalyzethecapturedimaginesandnoisereductionwereconductedTheverticalmorphologicalparametertestsoftwareforwoolfiberunderthemicroscopewasdevelopedTheresultindicatesthatthesoftwarenotonlygetsthefinenessindexesofwoolbutalsoobtainsmedullalayerindexesAtthesametimetheclassificationindexesofwoolaregainedaccordingtodifferentwoolqualitysoastoprovidemoreeffectiveevidenceforproductionandtradeKeywordswoolmedullalayerverticalmorphologicalparametersoftware

收稿日期２０１７－０７－１１

作者简介周方颖(１９７０－)女浙江奉化人副教授主要从

事纺织生产与质量控制方面的研究

　　从羊毛本身看其最重要的性状特征就是粗细羊毛的细度直接决定它的性能加工及价格因此羊毛细度检测方法显得尤为重要目前检测方法

主要分为两类mdashmdashmdash直接检测和间接检测比较常见

的有 OFDA(光学纤维直径分析仪)Laserscan(激光细度仪)显微镜投影仪等这些方法能够比较快

速准确地获得羊毛直径指标[１]目前大多数厂家及检测机构采用软件技术检测

羊毛纤维的细度但是也发现一些问题如图１和

图２所示虽然都是羊毛纤维但在内部结构上却有

着较大的差异图２中的羊毛纤维含有髓质层这种

结构形成羊毛的弱节使羊毛脆而易断不易染

色[２Ｇ３]但目前使用的软件所提交的指标中没有包

含有髓质层羊毛的结构参数软件获得的指标参数

不能涵盖羊毛的所有性状特征为此从实际需求出

发自行设计开发适合教学及检测使用的指标比较

完备的测试软件

图１　羊毛纤维

1048944２２1048944

图２　含髓质层的毛纤维

１　软件总体设计

１１　软件的功能设计

按照软件的开发目标设计软件功能如图３所

示包括图像采撷图像处理和结果报表３部分

图３　软件的功能设计

１２　软件设计流程

软件设计流程如图４所示

图４　软件设计流程

１３　软件设计关键点

１３１　分时处理与并发处理的协调

软件开发过程中由于采用了图像采撷卡在图

像采撷与图像处理之间需要协调因为采撷图像和

处理图像都需要由 CPU 处理涉及到共享资源访

问既要让两者并发工作以提高效率又不能让两

者无限制地并发而影响效果因此要进行分时处理也就是要让分时处理机制和并发处理机制协调好保证工作有条不稳的正确运行既能使采集工作有

效又能使分析工作受到的干扰尽可能的小

１３２　图像处理

软件设计中建立特征向量和滤波降噪的处理方式

a)以羊毛直径边界亮度(v１)边界平行度(p)边界之间区域亮度(v２)为特征值建立羊毛直径特

征向量[４]如式(１)所示

V ＝ [W１timesEX(v１Δ1048944max(p(v１)))W２timesEX(p)W３timesEX(v２Δ1048944max(p(v２)))] (１)

式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v的均值EX(p)表

示羊毛直径边界平行度的均值Wn(n＝１２３)表

示该特征值的权重以羊毛髓质层的亮度(v)长度(l)宽度(w)

边界偏移量(off)作为特征值建立髓质层特征向

量如式(２)所示

V ＝ [W１timesEX(vΔ1048944max(p(v)))W２timesEX(l)

W３timesEX(w)W４timesEX(off)] (２)式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v 的均值EX(l)

EX(w)EX(off)分别表示髓质层长度宽度边

界偏移量的均值Wn(n＝１２３４)表示该特征值

1048944３２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

的权重软件必须首先勾勒出视野内羊毛和髓质层的轮

廓因此首先将羊毛的边界亮度和平行度作为特征

向量同时为了防止将平行的两根羊毛误判为一根

羊毛的边界加入边界之间的区域亮度作为特征值这样可以勾勒出羊毛直径对于髓质层主要考虑它

在羊毛直径的位置即边界偏移量通过这个特征向

量既可以勾画出髓质层的位置又可以剔除满足其

他条件但偏移量ldquo失真rdquo的污点信息测量时采用摄像头采撷卡捕获图像信息通

过 VC６０中嵌入的 OpenCV 读取采撷卡缓存的图

像数据并进行处理最终在显示器上获取图像为了标定获取的图像的尺寸需要首先借助标准尺(图

５)占据的像素点数计算出每个像素点代表的长度而后获得羊毛纤维直径及髓质层长度和宽度指标

图５　２０μm标准尺

通过式(１)和式(２)获得羊毛直径及髓质层的

特征向量对每一根羊毛纤维直径特征向量必备但髓质层特征向量则视每一根羊毛而不同在此基

础上采用SVM[５] 方法对有限样本进行训练得到

划分目标的支持向量根据支持向量对样本集之外

的特征进行类别确认[６]

b)由于纤维试样容易被灰尘污点干扰影响

图像的效果致使图像出现噪声干扰清晰度下降等

问题为了能有效地处理这类图像在提取特征值之

前首先采用高斯滤波方法对图像进行降噪处理高斯滤波有利于图像平滑消除随机噪声的影响对图

像细节也具有较好的保护作用为了避免在降噪过

程中造成信息损失将图像按式(３)进行量化处理

f(xy)＝ttimesfloor f(xy)８

aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide (３)

式中f(xy)表示坐标为xy处的图像像素值t是

每个量化级的期望值按照将像素值划分为３２个等

级的设定取

t＝２５６３２ ＝８

将t值代入式(３)中可以得出当像素值为０~７时f(xy)为０当像素值为８~１５时f(xy)为

t即为８10490181049018当像素值为２４８~２５５时f(xy)为

３１t即为２４８通过式(３)将像素值划分为[０８１６

２４1049018２４０２４８]３２个等级可以更加有效地提取主

要信息实现降噪的目的图６是采撷到的羊毛纤维图像图７是经处理

在后台得到的结果可以看出经过处理的羊毛纤

维周围的污点杂质等已被有效滤除只保留纤维

直径轮廓和髓质层轮廓

图６　采撷到的羊毛纤维

图７　分析得出的完整图像

１３３　不同种类羊毛结构参数的纳入

不同种类的羊毛品质不同其细度指标不同将这些结构参数纳入软件系统以便针对不同的测

试对象给出相应的结果表１是国毛和澳毛的细度

分类

２　软件运行结果

图８图９以及图１０分别是软件主界面和数据

结果图９为软件测试得到的羊毛细度指标图１０

1048944４２1048944

　纺织工程 第２６卷

是针对本次测试对象mdashmdashmdash国毛按照其细度分类统 计的结果髓质层毛指标包含在ldquo两型毛含量rdquo中

表１　国毛和澳毛的细度分类

国毛 澳毛

细羊毛品质支数在６０S以上毛纤维平均直径在２５μm以下的同质毛

粗毛毛纤维直径在５２５μm以上的羊毛

腔毛髓腔连续长达２５mm以上宽为直径的１３以上的为腔毛

两型毛具有不连续髓腔的羊毛为两型毛

超细羊毛小于等于１２５μm的羊毛为超细羊毛

细毛小于等于２００μm的羊毛为细毛

中支毛２０１~２４０μm的羊毛为中支毛

粗毛２４１μm及以上的羊毛为粗毛

图８　软件主界面

图９　软件测试得到的细度指标

图１０　国毛试样细度分类统计结果

　　图１０的结果包含ldquo细羊毛rdquoldquo两型毛rdquoldquo其他rdquo三项数据ldquo粗毛rdquoldquo腔毛rdquo两种含量没检出用ldquo－－－－rdquo表示各指标均遵照表１的规定ldquo其他rdquo是除

去已测出的各类型羊毛含量余下部分的羊毛含量

３　结论与讨论

以羊毛纤维的边界线亮度边界线平行度边界

之间区域亮度为特征值建立羊毛纵向轮廓特征向

量以髓质层的亮度长度宽度边界偏移量为特征

值建立髓质层特征向量运用SVM 方法对羊毛轮

廓及其髓质层进行标定并进行滤波降噪同时纳入

不同品种羊毛细度指标通过 VC６０ 中嵌入的

OpenCV读取采撷卡缓存的图像数据并进行图像

处理开发羊毛纵向形态参数测试软件可以获得比

较准确详细的纤维细度及其他纵向结构参数指标为生产及贸易提供可靠的依据结合软件的使用效

果尚有需要完善的工作

a)结合市场调研结果目前国内使用的羊毛除

了澳毛国毛还有数量较多的新西兰毛乌拉圭毛

等它们在品质上又区别于澳毛和国毛因此有必

要针对不同品种的羊毛纳入不同的羊毛细度指标

体系进一步完善软件系统

b)软件是与显微镜配合使用的使用时为了

获得载玻片上多根羊毛的纵向形态参数信息旋转

载物台旋钮造成羊毛纤维被重复测试的可能性目前主要依靠人为主观的方式按一定方式转动旋

钮尽量避免重复测试这是下一步软件需要努力改

进的方向

c)进一步提高滤波降噪的精准性避免在髓质

层分析中对髓质层附近的试样污点产生误判和漏

判影响最终结果

参考文献

[１]邹友明于伟东国外羊毛细度检测的基础方法[J]中

国纤检２００６(７)３９－４３[２]姚穆周锦芳黄淑珍等纺织材料学[M]２版北京

中国纺织出版社１９９０[３]于伟东羊毛纤维的形态弱节及特征[J]东华大学学报

(自然科学版)２００３２９(１)６５－７０[４]杨卫珍张毅管瑜兔毛纤维的髓质结构特征[J]天津

工业大学学报２０１４(２)３２－３５[５]刘江华程君实陈佳品支持向量机训练算法综述[J]

信息与控制２００２３１(１)４５－５０[６]马淑艳基于支持向量机的高炉铁水硅含量预测[D]杭

州浙江大学２０１６

1048944５２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００７

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮１许凡菲１卢业虎１２戴宏钦１２

(１苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５１２３

２苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州　２１５１２３)

　　摘　要防护手套的防寒性能对于户外工作人员抵御寒冷环境伤害尤为重要研制了一款较为轻便可持续保暖的温控电热防护手套在人工气候室模拟的冷环境中(温度２５相对湿度６０)通过真人试穿

实验评价其调温和保暖性能分别实时采集６０min内５个手指和手背的皮肤温度变化和主观热感觉其次

探讨了有风(０５ms)和无风(０１７ms)条件下温控电热手套加热与不加热时的防寒性能结果表明加热时

的手背和手指皮肤温度热感觉等级均有大幅度提升与不加热条件下的手部皮肤温度均存在显著性差异较之

无风条件０５ms风速会降低手套的防寒性能加热与不加热条件下皮肤温度的差异更显著

关键词防护手套智能电加热防寒性能局部热感觉

中图分类号TS９４１７３　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２６－０８

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANini１XUFanfei１LUYehu１２DAIHongqin１２

(１CollegeofTextileandClothingEngineeringSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China

２NationalEngineeringLaboratoryforModernSilkSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China)

AbstractColdＧproofperformanceofprotectiveglovesplaysanimportantroleinavoidingcoldinjuryfortheoutdoorworkstaffApairoflightweightandelectricallyheatedgloves (EHG)withthermoregulationfunctionwhichcankeepwarmcontinuouslyhasbeendevelopedToevaluatethethermalinsulationandthermoregulationpropertiesofEHGhumantrialexperimentswereconductedinaclimatechamberwiththeairtemperatureof２５andrelativehumidityof６０Thechangesinskintemperatureatsixparts(ie５fingersandbackofthehand)andsubjectivethermalsensationwererecordedrespectivelyin６０minBesidesthecoldＧproofperformanceofEHGundertheconditionsofwind(０５ms)nowind(０１７ms)heatingandnoheatingwasdiscussedResultsindicatethattheskintemperatureandthethermalsensationofthebackofthehandandfingersimprovealotunderheatingconditionandthereissignificantdifferencewithhandskintemperatureundernoheatingconditionComparedwithnowindconditionthewindvelocityof０５mswillgreatlyreducethecoldＧproofperformanceoftheglovesandthedifferencebetweenheatingandnoheatingconditionsismoresignificantKeywordsprotectiveglovesintelligentelectricallyheatingcoldＧproofperformancelocalthermalsensation

收稿日期２０１７－１０－２４

基金项目国家自然科学基金青年基金(５１５０６１３７)江苏省自

然科学基金(BK２０１６１２５５)

作者简介马妮妮(１９８８－)女山东临沂人硕士研究生主

要从事智能与防护服装方面的研究

通信作者卢业虎EＧmailyhlusudaeducnn

　　户外工作人员在严寒环境中作业时尤其是极

地高峰或太空深海等极端环境极易引起手部冻伤冻僵当手指皮肤温度低于１５６时[１]手部灵敏

度将大幅度降低阻碍工人作业精度和效率严重增

1048944６２1048944

加事故发生率低于４４时[２]手指精细作业能力

几乎全部丧失因此佩戴防寒手套对于保证工人

健康和安全尤为重要传统多层增厚手套虽能抵御

严寒但是不利于手工操作相比之下电加热手套

不仅具有优越的防寒保暖性能有效减少手部向周

围环境中的热量损失同时较为轻薄对手指灵活性

影响较小可满足人们手部对于工效性防寒保暖性

的要求即使是在－３２的寒冷环境中电加热产

品可有效保持手部皮肤温度[３]目前市场上电热手套的加热方式分为持续加热

和控温加热持续加热手套结构简单控温电路设计

不完善普遍出现加热不均匀的现象易引起手部局

部温度过高产生不适且一般无过热保护装置存在

极大安全隐患[１]对于市场上已有的可调温和控温

的加热手套加热档位固定且可选范围小既不能实

现智能加热也无法调节加热区间满足个人对温度

舒适度的要求另一方面一些电热手套的加热材料

选用的金属材料易折断[４Ｇ５]且难以贴合手部曲线电热膜或涂层材料不透气容易引起手部出汗闷热以致水分凝结降低手套保暖效果[６]此外导电布的高电

阻以及加热片的偏移都会影响加热效率或加热面积针对以上问题本研究研制一款较为轻便可持

续保暖的温控电热防护手套可根据人体以及外界

温度变化自行启动和停止加热功能调节手部热量

平衡提高手套的使用时间[７]通过真人实验基于

手部实时皮肤温度变化以及真人主观手部热感觉评

价评价其防寒效果和舒适性能

１　温控电热手套研发

１1049008温控装置２1049008调温按钮３1049008手套

４1049008触头５1049008导线６1049008接口７1049008加热片

图１　智能电加热手套构成

１１　手套设计

为使手套更贴合人体手部增强保暖效果整体

采用立体设计便于手指弯曲增加动作灵活性如

图１所示温控电热防护手套包括手套本体加热元

件和智能调温装置手套本体共四层包括手套外

层防水透气层隔热层和内里外层面料采用防风

织物防水透气层采用 PTFE膜层压材料材料表

面分布均匀的凸点手套隔热层采用抓绒面料内里采用锦纶里料

１２　加热元件

加热元件由五指型加热片和连接头组成由于

手背温度低于内部因此加热片位于手套背部隔热

层和手套内里之间[８]如图１(b)所示考虑到小拇

指易寒冷情况增加小拇指加热面积加热元件采

用ldquo三明治rdquo结构的复合材料硅胶外皮碳纤维束导

电材料被夹在PET薄膜之间发热片温度范围为

３５~４５ 以保证加热中手部的安全性和热舒

适性

１３　智能温控装置

将长宽为２cm的微型智能温控装置安置在手

套背部感温触头固定在内部虎口位置以检测的手

套内部微环境的温度调节加热片的工作方式调温

按钮设定温度(２６~３５)手套内温度低于下阈值

加热片开始加热工作超过上阈值加热片停止工作从而保持微环境温度的相对稳定防止升温过快过

高手部过热出汗从而解决加热效率和手部舒适性

问题同时可满足不同人群的舒适温度要求智能电加热手套电源可以由几种方式提供a)

连接电动车电源可直接用于骑行电瓶车时穿戴

b)连接小型便携式可充电锂电池将导线通过袖子

穿出电池可放在服装或背包等用于登山长时间

外出等

２　真人实验

６名志愿者(男３名女３名)自愿参加穿戴试验其特征如表１所示要求受试者在实验之前２４h内

不可饮酒不可做剧烈运动２h内不可进食不可吸

烟喝茶或咖啡

表１　受试者信息

性别 年龄y 身高cm 体重kg BMI(kg1048944m－２)男 ２０plusmn１ １７１plusmn５ ５８plusmn４ ２００plusmn２５女 ２０plusmn１ １５９plusmn４ ５１６plusmn３８ ２０５plusmn１１

试验在人工气候室进行试验中受试者保持着

装一致均穿着同一套服装即纯棉内衣和内裤羽绒上衣羽绒裤防寒靴受试者需穿戴手套在无风

1048944７２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

(０１７ms)和有风(０５ms)两种工况下分别进行

两次试验(手套加热和不加热)两次试验至少间隔

一天以排除受试者对冷环境适应性的影响

图２　手部皮肤温度测量

试验前要求志愿者在室内环境(２８)中贴好

皮肤温湿度传感器见图２静坐１５~３０min达到正

常体温并保持稳定之后戴上手套进入预先设定好温

湿度(２５６０)风速(０１７ms或０５ms)的人

工气候室静坐在桌前双手半握放在桌上风自左

向右吹向人体试验时长６０min每隔１０min询问

受试者手部主观热感觉主观热感觉分为９个等级

(－４非常冷－３冷－２凉－１有点凉０适中１有

点暖２暖３热４非常热)

３　结果与分析

３１　各部位皮肤温度变化

３１１　大拇指温度

不同条件下大拇指皮肤温度变化曲线如图３所

示在无风环境中大拇指皮肤温度在不加热的条件

下６０min内持续快速下降了１７１最终温度是

１４４加热状态下大拇指皮肤温度下降速度变

缓其间温度略有上升６０min内共下降了９８最终温度为２２３

当风速为０５ms不加热状态下的大拇指皮

肤温度先快速下降之后缓慢下降６０min内温度

共下降１７６最终温度为１２４加热状态下大拇指皮肤温度先是快速下降后速度变缓平稳之

后温度缓慢上升最后略有下降试验过程中温度共

下降１２４最终温度为１８４统计分析表明无风条件下的大拇指皮肤温度在加热和不加热两种

情况下第４５min之后存在显著性差异有风条件下

的大拇指皮肤温度自试验开始后的第１０min后存

在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图３　无风和有风环境下大拇指皮肤温度变化曲线

３１２　食指温度

图４描述了无风有风环境中食指皮肤温度的

变化趋势即在无风环境中不加热条件下６０min内食指皮肤温度持续快速下降了１８６最终温度

为１３１加热状态下食指皮肤温度在前１５min略有下降之后逐渐趋于平稳６０min内温度共下

降５８最终温度为２５４风速为０５ms时在不加热条件下食指皮肤

温度先急剧下降之后下降速度变缓６０min内温

度共下降１９５ 最终温度为１１７ 加热状态

下食指温度在短暂快速下降后趋于平稳第３０~５０min内温度缓慢上升后略下降试验过程中共下

降８６最终温度为２２０统计分析表明在无

风环境食指在加热与不加热两种情况下的皮肤温度

自第２５min后存显著性差异在有风环境中自第

１５min后存在显著性差异

1048944８２1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图４　无风和有风环境下食指皮肤温度变化曲线

３１３　中指温度

中指皮肤温度随时间变化曲线如图５所示无

风环境中中指在不加热的条件下温度持续快速下

降６０min内中指温度共下降１７９最终温度为

１４５加热条件下温度略微下降后保持稳定之后略下降６０min内中指皮肤温度共下降８０ 最终温度为２４８

风速为０５ms试验中中指在不加热的条件

下温度先是急速下降之后速度变缓６０min内共

下降１９６最终温度为１１３加热状态下中指温度在快速下降后趋于稳定第６０min时中指皮

肤温度共下降１０１最终温度为２１０统计

分析表明在无风环境中加热和不加热条件下的中

指皮肤温度变化在第２５min后存在显著性差异在有风环境中加热和不加热两种条件下中指皮肤温

度变化在第１５min之后出现显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图５　无风和有风环境下中指皮肤温度变化曲线

３１４　无名指温度

图６描述了无风有风环境中无名指皮肤温度

的变化趋势如图６所示在无风环境中无名指皮

肤温度在不加热条件下快速下降６０min内温度共

下降１６７最终温度为１４４加热条件下无名指皮肤温度略有下降后稍有停滞之后缓慢下降

６０min内温度共下降８１最终温度为２３７风速为０５ms手套不加热条件下６０min内

无名皮肤指温度先是迅速下降之后下降速度变缓共计下降了１９７最终温度是１１１加热状态

下无名指皮肤温度平缓下降至趋于稳定试验过程

中共下降９５最终温度为２１６统计分析表

明在无风环境中无名指在加热和不加热两种情况

下的温度变化在３５~６０min内出现显著性差异在有风环境中无名指温度变化自第２０min开始出

现显著性差异

1048944９２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图６　无风和有风环境下无名指皮肤温度变化曲线

３１５　小拇指温度

不同条件下小拇指皮肤温度随时间变化曲线见

图７由 图 ７ 可 见在 无 风不 加 热 的 条 件 下

６０min小拇指皮肤温度快速下降了１７３最终温

度为１４７加热条件下小拇指皮肤温度略微下

降后趋于平稳６０min内温度共下降７８ 最终

温度为２３６风速为０５ms不加热的条件下小拇指温度

先是迅速下降之后下降速度较为缓慢并逐渐趋于

稳定６０min内温度共下降１９１第６０min时小

拇指皮肤温度为１０８加热状态下小拇指皮肤温

度在迅速下降后变缓２０min后略微上升后趋于平

稳６０min内温度共下降１０５最终温度是２０３统计分析表明在无风环境中２５~６０min内

加热和不加热两种情况下的小拇指皮肤温度变化存

在显著性差异有风环境中１５~６０min内加热和

不加热两种状态下的小拇指皮肤温度变化存在显著

性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图７　无风和有风环境下小拇指皮肤温度变化曲线

　　图８描述了有风无风环境中手背皮肤温度的

变化趋势即在无风不加热条件下前５min内手

背皮肤温度快速下降之后缓慢下降６０min内手

背皮肤温度共下降１４０最终温度是１７７加热状态下手背皮肤温度略下降后逐渐平稳６０min内手背温度共下降６８最终温度为２５５

风速为０５ms不加热的条件下手背皮肤温

度先快速下降第１０min后缓慢下降试验过程中

温度共下降了１５０最终温度１６５加热状态

下手背皮肤温度短暂下降之后缓慢上升一段时间

的平稳之后略下降最终温度共下降 ８１ 第

６０min时的温度为２２９统计分析表明无风环

境中自第２５min后加热与不加热条件下的皮肤温

度存在显著性差异有风环境中手背在加热和不加

热条件下的皮肤温度变化在１５~６０min内存在显

著性差异

1048944０３1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图８　无风和有风环境下手背皮肤温度变化曲线

３１７　手部平均皮肤温度

图９描述了有风无风环境中手部(五指和手背)的平均皮肤温度的变化趋势在无风不加热条件

下６０min内手部平均皮肤温度持续下降了１７０最终温度是１４８加热状态下手部平均皮肤温度

在短暂下降之后变缓至逐渐平稳６０min内手部平均

皮肤温度共下降７７最终温度为２４２风速为０５ms不加热的条件下手部平均皮

肤温度先快速下降第３５min后缓慢下降试验过

程中温度共下降了１８４最终温度１２３加热

状态下手部平均皮肤温度在前１０min内快速下降

之后保持平稳最后略下降最终共下降９８第

６０min时的温度为２１０ 统计分析表明无风

环境中在１０~６０min加热与不加热条件存在显著

性差异有风环境中手背在加热和不加热条件下的

皮肤温度变化自第５min之后存在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图９　无风和有风环境下手部平均皮肤温度变化曲线

　　综上所述两种风速环境中无论加热与否五指和手背的皮肤温度和平均皮肤温度均随着时间增

长而下降但是加热组温度在最初下降后最终保持

相对稳定风速为０１７ms时加热条件下的手指

和手背在第６０min时的平均皮肤温度相比于对照

组(手套不加热)高了９４０５ms时相比于对

照组最终温度提升了８６１５被认为是手动

作业工效不受影响的临界温度[２９]对照组中所有

部位的局部皮肤温度均低于１５即手工操作能力

受到明显影响灵活性降低相比之下加热状态下

的手部局部温度均高于１５也就是说在寒冷的

环境中加热状态下手套保暖效果更好有利于降低

五指和手背部位热量的散失能更好维持手部的皮

肤温度保证手部的作业工效研究表明嵌入式加

热元件可以提高手套的防寒效果这与之前的研究

结果是一致的[１０Ｇ１１]

1048944１３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

在加热条件下手指各部位的皮肤温度均出现

小幅增加的动态波动这可能与智能调温装置有关试验的前几分钟由于手部温度仍处于设定温度范

围内(２６~３５ )因此加热装置处于不工作状态随着温度下降到低于下阈值加热装置开始启动手部皮肤温度出现轻微上升因此不会出现手部局部

温度过高状况或因环境变化时频繁调整温控器的

不便不同部位的皮肤温度变化情况不同相比于其

它部位加热状态下大拇指的最终温度最低这可能

是因为大拇指部位特殊加热片与该部位皮肤贴合

度不够加热效果不理想仍需改进研究两种风速

下无论是否加热第６０min时的手背皮肤温度均

是最高一方面这可能是因为手背比手指更接近人

体另一方面可能是因为电热片更接近贴合手背皮

肤表面增加了之间的接触面积和热量传递这进

一步证明了较大的加热面积可以增加加热效果这与Song等[１１]Wang等[１２]的研究结果一致然而由于小手指空隙较大试验最开始时手到周围环境

的对流散热很大所以０５ms环境中加热状态下

前２０min小拇指的温度曲线明显下降之后温度略

有增加且第６０min时的最终温度高于２０ 这同样证明了加热片提高了手套的保暖性能

此外同一部位的皮肤温度在高风速环境中

的下降速度更快这与空气速度会降低防寒性能

的研究结果一致[１０１３]空气流速对有效加热功率

的影响较小但可以降低手套热阻增加了向周围

环境的热量损失大大降低了保暖效果从图３到图９可以看到尽管高风速条件下(０５ms)的手部最终温度低于低风速环境(０１７ms)但是

在加热与对照组的统计差异出现的更早这表明

０５ms风速下温控电热手套对于手部局部加热

的效果更明显这可能与人体生理和心理变化有

关需进行进一步探究

３２　主观评价

不同条件下的手部热感觉评价结果分别如图

１０(a)图１０(b)所示从图１０中可以看出两种风

速环境中手套加热和不加热时受试者的手部总体

热感觉均呈下降趋势即感觉手部越来越冷无风环境不加热状态下受试者手部热感觉自

进入人工气候室的０５(微暖)逐渐下降到－２(凉)加热状态下受试者的手部热感觉从进入气候室的

第１０min开始下降由０５(微暖)缓慢降至－０７(微凉)风速为０５ms不加热条件下受试者的

手部热感觉由起初进入气候室的０５(微暖)开始下

降最终达到－２５(较凉)的状态加热状态下受试

者的手部热感觉在气候室的前１０min几乎无变化

１０min后从０５(微暖)缓慢下降最终达到－１(有点凉)统计分析表明无风环境中在加热和不加

热下的热感觉等级在第２０min后存在显著性差异有风环境中手部主观热感觉在第１０~６０min存在

显著性差异综上分析可得两种风速环境中不论手套加热

与否手部热感觉均随时间增长呈下降趋势但加热

状态下手部热感觉下降的起点较晚且下降速度更

缓慢最终热感觉等级较高在一定程度上说明加热

手套的保暖效果更好相比于无风环境有风环境中

的加热手套最终热感觉较低说明０５ms的风速

会降低加热手套的防寒性能这与手套加热时手指

和手背的皮肤温度变化规律相同证明实验结果的

可靠性

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图１０　无风和有风环境下手部整体热感觉评价

1048944２３1048944

　纺织工程 第２６卷

４　结　论

本研究采用智能温控装置研制了一款较为轻

便并且可持续保暖的温控电热防护手套通过真

人实验基于手指和手背的皮肤温度变化以及真人

主观热感觉得到结论如下

a)在 寒 冷 环 境 中无 风 (０１７ ms)和 有 风

(０５ms)条件下的手指和手背皮肤温度均随时间

增长会下降但电热手套均能提供较好的保暖性能在６０min内使皮肤温度维持相对稳定无风环境

中手套不加热较加热时的手部最终平均皮肤温度

相差９３有风情况下手套不加热较加热时的手

部最终平均皮肤温度相差８６

b)在寒冷环境中手部热感觉呈现下降趋势加热状态相对于不加热状态时的手指和手背热感觉

等级有大幅度提升不加热状态下的热感觉下降起

点更早最终评价等级也略低

c)智能温控系统加热后的手套保暖性能更好有利于降低手指和手背部位的热量散失更好维持

手指和手背皮肤温度保证手部精细作业能力风速

影响电热手套保暖效果０５ms的风速会降低智

能温控电热手套的防寒性能

参考文献

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究[J]中国个体防护装备２００８(２)１６－１８[２]DINGLYUAN XLEIQetalTheresearchof

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properties of handwear at varying altitudes [J]AviationSpace amp EnvironmentalMedicine２００１７２(６)５７６－５７８

1048944３３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００８

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇１蒋　彬１邓继勇１刘日平２胡灿辉３

(１湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室湖南湘潭　４１１１０４２苏州大学

纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５００６３广东德美精细化工股份有限公司广东顺德　５２８３０５)

　　摘　要采用盐酸对膨润土进行改性将改性后的膨润土作为双氧水稳定剂用于纯棉织物碱氧一浴法前

处理并与传统双氧水稳定剂进行了效果对比结果表明改性膨润土可用于纯棉织物碱氧一浴法前处理在优化工艺条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９与传统双氧水稳定剂进行

对比效果基本相近但原料更安全环保

关键词膨润土改性前处理碱氧一浴法棉织物

中图分类号TS１９２２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３４－０５

ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCottonFabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcess

CHENZhen１JIANGBin１DENGJiyong１LIURiping２HUCanhui３

(１KeyLaboratoryofEcologicalTextileMaterialsamp NovelDyeingandFinishingTechnologyHunanProvincialEducationDepartmentHunanInstituteofEngineeringXiangtan４１１１０４China

２CollegeofTextileandClothingEngineeringofSoochowUniversitySuzhou２１５００６China３DymaticChemicalsIncShunde５２８３０５China)

AbstractThebentonitewasmodifiedbyhydrochloricacidfirstlyandthenitwasappliedashydrogenperoxidestabilizerinpretreatmentofcottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessThepretreatmenteffectwascomparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizerinthispaperTheresultsshowthatthemodifiedbentonitecanbeusedforpretreatmentofpurecottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessUndertheoptimizedprocessconditionsthewhitenessoftreatedfabricis８１４thecapillaryeffectis１２１cm３０minandthestrengthlossis９９ComparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizertheireffectisbasicallysimilarbutbentoniteissaferandmoreenvironmentallyfriendlyKeywordsbentonitemodificationpretreatmentalkaliＧoxideonebathprocesscottonfabric

收稿日期２０１７－０７－０２

基金项目湖南省教育厅创新平台开放基金项目(１７K０２６)

作者简介陈　镇(１９８１－)男湖南湘潭人讲师主要从事

环境友好型染整技术及印染废水处理方面的研究

　　H２O２ 是最常用的前处理漂白剂其主要作用

机理为H２O２ 在碱性条件下分解出 HOO1048944与棉

纤维天然色素中的共轭双键发生加成反应破坏其

发色体系而消色漂白H２O２ 在放置过程中会逐渐

分解在碱性条件下稳定性更差同时溶液中的铜铁锰镍等金属离子杂质会催化加速双氧水的分

解[１Ｇ２]因此在使用 H２O２ 漂白时需配合双氧水稳

定剂使用[３]本世纪初粘土矿物开始在印染助剂行业中崭

露头角如德国拜耳公司及先邦化学(上海)公司研

制的漂白助剂 TannexRENATannexGEO上海

德 桑 精 细 化 工 有 限 公 司 研 制 的 前 处 理 剂

GreenStoneG 等[４Ｇ５]对粘土矿物的研究和应用表

明其协同作用机理为[６Ｇ７]a)粘土矿物所特有的离

子交换吸附功能及晶体结构使其能吸附溶液中的重

金属离子降低 H２O２ 的分解速率b)粘土矿物本身

1048944４３1048944

的富镁性使其所携带的 Mg２＋ 能与 HOO1048944结合起到缓释的作用c)粘土矿物的特殊空间结构还能起

到固载保护双氧水的功能膨润土作为一种绿色安全环保的代表性层状

硅酸盐粘土矿物结构单元层是中间为 O 层两边

为 T层其中O层为八面体层由 Al３＋ Mg２＋ 等阳

离子占据[８Ｇ９]作为一种含镁粘土矿物本研究将对

其通过酸改性纯化其空间结构强化其交换及吸附

性能考察其作为氧漂稳定剂用于纯棉织物前处理

的性能

１　实验部分

１１　实验药品及仪器

１１１　材　料

纯棉毛巾坯布(平方米质量３５０gm２益阳龙

源纺织有限公司)膨润土(细度２５０~３００目辽宁

建平县润营矿业有限公司)

１１２　药　品

氢氧化钠过氧化氢盐酸硅酸钠(分析纯天津科密欧化学试剂有限公司)非离子渗透剂 DMＧ１２３０精练剂DMＧ１３６１氧漂稳定剂 DMＧ１４０３(工业

级广东德美精细化工有限公司)

１１３　仪　器

毛细效应测定仪 TG８７１(上海美谱达仪器有限

公司)YG０２６H 型多功能电子织物强力机(宁波纺

织仪器厂)WSDＧⅢ全自动型白度仪(上海通显机

电设备有限公司)JJＧ１型电热恒温水浴锅(上海普

瑞赛斯仪器有限公司)XY 系列精密电子天平(常州市幸运电子设备有限公司)

１２　实验内容

１２１　膨润土的酸改性实验

选用盐酸对膨润土进行浸泡法改性设计L４４ 正

交试验进行改性条件研究影响因素及水平选择见

表１

表１　膨润土改性正交实验设计

因素

A B C D改性时间

h

改性温度

液固比

盐酸浓度

(mol1048944L－１)

水平

２ ７０ ２∶１ １４ ８０ ３∶１ ２６ ９０ ４∶１ ３８ １００ ５∶１ ４

１２２　改性膨润土在碱氧一浴法前处理中的应用

实验

　　将表１中L４４ 正交试验设计的１６个改性样品用

于纯棉毛巾坯布碱氧一浴法前处理实验工艺流程配前处理液rarr润湿坯布入液rarr保温前处理(９０times９０min)rarr出布rarr热水洗(９５times５min)rarr冷水洗

(２０times５min)rarr热水洗(９５times３min)rarr冷水洗

(２０times３min)rarr烘干rarr测试前处理液初始配方

NaOH(gL)　　　　　　　　　３０H２O２(gL) １５非离子渗透剂DMＧ１２３０(gL) １精练剂DMＧ１３６１(gL) ０５改性膨润土(gL) ２浴比 １∶５０

１２３　前处理液配方及工艺优化实验

继续以正交试验来优化前处理工艺做L５４ 正交

试验因素及水平选择如表２

表２　前处理正交试验设计

因素

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)膨润土用量

(g1048944L－１)保温时

间min

保温温

度

水平

３０ １５ ４ ９０ ９０２８ １４ ３ ８０ ８５２６ １３ ２ ７０ ８０２４ １２ １ ６０ ７５

１２４　横向对比实验

采用１２３优化后的前处理液配方及工艺对坯

布进行碱氧一浴前处理对比改性膨润土与常用的

双氧水稳定剂硅酸钠DMＧ１４０３及未改性膨润土不加双氧水稳定剂的前处理效果

１３　分析与测试

a)毛效参照 FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细

效应测试方法raquo测定

b)白度参照 GBT８４２４２mdash２００１laquo纺织品色

牢度试验相对白度的仪器评定方法raquo测定

c)强 力 损 失用 强 降 率 来 表 示参 照 GBT３９２３mdash１９９７laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分断裂

强力和断裂伸长率的测定 条样法raquo测定织物的初

始经向断裂强力F０ 和处理后的经向断裂强力F１则

1048944５３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

强降率＝F０－F１

F０times１００

d)手感采用５级评价法将织物放在暗箱内通过ldquo搓捏摸抓rdquo等评定织物的滑爽软糯丰满弹性等手感特征１级最差５级最好

２　结果与讨论

２１　膨润土的改性实验结果

根据１２１酸改性实验设计及１２２改性膨润土

的应用实验结果见表３结果分析见表４表５表６

表３　改性膨润土正交试验结果

实验号A B C D

改性时间h 改性温度 液固比 盐酸浓度(mol1048944L－１)前处理效果

白度 毛效cm 强力损失１ ２ ７０ ２∶１ １ ７３５ １０２ ９８２ ２ ８０ ３∶１ ２ ７５２ １０５ ８９３ ２ ９０ ４∶１ ３ ７６８ １０３ １２２４ ２ １００ ５∶１ ４ ７７１ １２５ １９０５ ４ ７０ ３∶１ ３ ７５９ ９９ １０１６ ４ ８０ ２∶１ ４ ７５９ １３０ １６１７ ４ ９０ ５∶１ １ ７４１ １２２ １２８８ ４ １００ ４∶１ ２ ７４９ １１５ １３７９ ６ ７０ ４∶１ ４ ７５０ １１６ １７７１０ ６ ８０ ５∶１ ３ ７７７ １２８ １１２１１ ６ ９０ ２∶１ ２ ７４０ ８５ ９５１２ ６ １００ ３∶１ １ ７２１ １０２ １６９１３ ８ ７０ ５∶１ ２ ７３５ ９６ １４３１４ ８ ８０ ４∶１ １ ７２６ １０１ １５２１５ ８ ９０ ３∶１ ４ ７２６ ９５ １０４１６ ８ １００ ２∶１ ３ ６４９ １０３ １８２

表４　白度正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ ７５６５０ ７４４７５ ７２０７５ ７３０７５K２ ７５２００ ７５３５０ ７３９５０ ７４４００K３ ７４７００ ７４３７５ ７４８２５ ７３８２５K４ ７０９００ ７２２５０ ７５６００ ７５１５０R ４７５０ ３１００ ３５２５ ２０７５

主次因素 A＞C＞B＞D最佳工艺 A１B２C４D４

从表４按照极差大小得到影响白度的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为改性温度盐酸浓度影响最小最佳工艺

为A１B２C４D４

表５　毛效正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ １０８７５ １０３２５ １０５００ １０６７５K２ １１６５０ １１６００ １００２５ １００２５K３ １０７７５ １０１２５ １０８７５ １０８２５K４ ９８７５ １１１２５ １１７７５ １１６５０R １７７５ １４７５ １７５０ １６２５

主次因素 A＞C＞D＞B最佳工艺 A２B２C４D４

　　从表５按照极差大小得到影响毛效的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为盐酸浓度改性温度影响最小最佳工艺

为A２B２C４D４

表６　强力损失正交结果分析

极差分析因素

A B C D

K１ １２９７５ １３４００ １３６７５ １１２７５

K２ １２８５０ １１５７５ １１６００ １４４００

K３ １１２２５ １４７００ １２９２５ １４８７５

K４ １６９５０ １４３２５ １５８００ １３４５０

R ５７２５ ３１２５ ４２００ ３６００

主次因素 A＞C＞D＞B

最佳工艺 A３B２C２D１

从表６按照极差大小得到影响强力损失的主次

因素及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液

固比再次为盐酸浓度改性温度影响最小与毛效

的影响主次因素相同最佳工艺为A３B２C２D１综合毛效白度和强力损失确定膨润土改性的

1048944６３1048944

　染化工程 第２６卷

优化条件为A２B２C４D４即改性时间４h改性温度

８０液固比５∶１盐酸浓度４molL在该条件下

的改性膨润土用于前处理的效果白度７６５毛效

１２２cm强力损失１２６

２２　碱氧一浴法前处理液及工艺优化

根据１２３碱氧一浴前处理液配方及工艺优化

实验设计结果见表７结果分析见表８９１０

表７　正交实验

实验号

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)改性膨润土用量

(g1048944L－１)保温时间

min

保温温度

前处理效果

白度 毛效cm 强力损失

１ ３０ １５ ４ ９０ ９０ ７５８ １１５ １２２２ ３０ １４ ３ ８０ ８５ ７３０ １２０ １０７３ ３０ １３ ２ ７０ ８０ ７３５ １３０ ８９４ ３０ １２ １ ６０ ７５ ７８３ １１３ １０６５ ２８ １５ ３ ７０ ７５ ７３７ １１０ １１９６ ２８ １４ ４ ６０ ８０ ７２９ １１７ ８６７ ２８ １３ １ ９０ ８５ ７７５ １２５ ９８８ ２８ １２ ２ ８０ ９０ ７７６ １３１ １１２９ ２６ １５ ２ ６０ ８５ ７６７ １３７ ８５１０ ２６ １４ １ ７０ ９０ ７８７ １２３ １０５１１ ２６ １３ ４ ８０ ７５ ７２４ １１８ ９２１２ ２６ １２ ３ ９０ ８０ ７２４ １１７ １１７１３ ２４ １５ １ ８０ ８０ ７３８ １２０ ９６１４ ２４ １４ ２ ９０ ７５ ７５０ １２８ ９３１５ ２４ １３ ３ ６０ ９０ ７５４ １２４ １２８１６ ２４ １２ ４ ７０ ８５ ７３５ １３０ ９７

表８　白度正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ ７５１５ ７５００ ７３６５ ７５１８ ７６８８K２ ７５４３ ７４９０ ７３６３ ７４２０ ７５１８K３ ７５０５ ７４７０ ７５７０ ７４８５ ７３１５K４ ７４４３ ７５４５ ７７０８ ７５８３ ７４８５R １ ０７５ ３４５ １６３ ３７３

主次因素 I＞G＞H＞E＞F最佳工艺 E２F４G４H４I１

根据表８按照极差大小得到影响白度的主次因

素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润土用量

的影响最大前处理时间次之烧碱用量和双氧水用

量的影响相对小最佳工艺为E２F４G４H４I１

表９　毛效正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １１９５ １２０５ １２ １２１３ １２３３K２ １２０８ １２２０ １１７８ １２２３ １２８０K３ １２３８ １２４３ １３１５ １２３３ １２１０K４ １２５５ １２２８ １２０３ １２２８ １１７３R ０６ ０３８ １３７ ０２ １０８

主次因素 G＞I＞E＞F＞H最佳工艺 E４F３G３H３I２

　　根据表１０按照极差大小得到影响毛效的主次

因素及优化工艺组合改性膨润土影响最大前处理

温度影响次之再烧碱用量双氧水用量和前处理时

间影响较小最佳工艺为E４F３G３H３I２

表１０　强力损失正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １０６００ １０５５０ ９６７５ １０７５０ １１６７５K２ １０３７５ ９７７５ １１７７５ ９９２５ ９６７５K３ ９７２５ ９９２５ ９４７５ １０２５０ ９７００K４ １０３５０ １０８００ １０１２５ １０１２５ １００００R ０８７５ １０２５ ２３ ０８２５ ２

主次因素 G＞I＞F＞E＞H最佳工艺 E３F２G３H２I２

根据表１０按照极差大小得到影响强力损失的

主次因素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润

土用量影响最大双氧水次之烧碱用量与前处理时

间影响接近前处理时间影响更小与毛效的影响主

次因素比较相似最佳工艺为E３F２G３H２I２综合考虑毛效白度和强力确定前处理的优化

配方及工艺是E３F２G３H３I２即烧碱２６gL双氧水

1048944７３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

１４gL改性膨润土２gL前处理时间７０min前处理温度８５ 在该条件下的前处理效果白度

８１４毛效１２１cm强力损失９９

２３　与其他双氧水稳定剂的对比

根据１２４实验设计硅酸钠DMＧ１４０３改性

膨润土未改性膨润土及不加任何氧漂稳定剂的对

比实验结果如表１１所示

表１１　与其他双氧水稳定剂的对比

序号 产品 白度毛效

cm

强力损失

手感

级

１ 未处理坯布 ３９９ １４ － １~２２ 改性膨润土 ８１４ １２１ ９９ ４~５３ 硅酸钠 ８１５ １２７ １００ ４~５４ DMＧ１４０３ ８２０ １２７ １１７ ４~５５ 未改性膨润土 ７６９ ９２ １１９ ３~４６ 不加氧漂稳定剂 ７４２ ８４ １２７ ３

从表１１可以看出改性后的膨润土与硅酸钠

DMＧ１４０３相比较手感相似白度毛效基本接近强力损失更小同时与未改性膨润土对比其性能

均有显著提升说明通过盐酸改性作用优化了膨润

土的空间结构增大了层间距提高了其离子交换性

能有效抑制了溶液中重金属离子的催化分解破坏并通过对 H２O２HOO1048944的固载与缓释等协同作用保证了 H２O２ 的分解稳定性提升了漂白效果

３　结　论

a)改性膨润土粘土矿物可作为双氧水稳定剂

用于纯棉织物碱氧一浴法前处理

b)在本研究中盐酸膨润土改性的优化工艺

为改性时间４h改性温度８０液固比５∶１盐酸浓度４molL该工艺下的膨润土效果为白度

７６５毛效１２２cm３０min强力损失１２６

c)采用改性膨润土进行碱氧一浴法前处理的优

化配方及工艺为烧碱２６gL双氧水１４gL非离子

渗透剂 DMＧ１２３０１gL精炼剂 DMＧ１３６１０５gL改性膨润土２gL浴比１∶５０前处理温度８５前处

理时间７０min该条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９

d)与其他双氧水稳定剂相比改性膨润土的应

用效果基本相近并具有安全环保等优点

参考文献

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1048944８３1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００９

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂１叶　挺１蒋　静１王少飞２３

(１河南工程学院材料与化学工程学院郑州　４５０００７２江南大学生态纺织教育部重点实验室

江苏无锡　２１４１２２３江南大学纺织服装学院江苏无锡　２１４１２２)

　　摘　要针对天然染料直接法染棉织物过程中的上染率低染色牢度差问题采用硫酸铁和硫酸铜作为媒

染剂通过单因素实验与正交设计实验探讨了橘皮色素媒染棉织物染色工艺效果结果表明最佳染色方法

为预媒法染色硫酸铁作为媒染剂时橘皮色素染棉的工艺较佳最优染色工艺为橘皮色素质量分数３硫酸铁质量分数１５媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色７０min染色浴

比１∶４０经橘皮色素染色后织物各项牢度均能达到服用要求

关键词棉织物橘皮色素金属媒染剂预媒法

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３９－０６

StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabricDyeingwithOrangePigment

LIKe１YETing１JIANGJing１WANGShaofei２３

(１DepartmentofMaterialsandChemicalEngineeringHenanInstituteofEngineering

Zhengzhou４５０００７China２KeyLaboratoryofEcoＧTextiles(JiangnanUniversity)

MinistryofEducationWuxi２１４１２２China３SchoolofTextileandClothing

MinistryofEducationJiangnanUniversityWuxi２１４１２２China)

AbstractBecauseoflowdyeＧuptakeandpoorcolorfastnessofthecottondyedwithnaturaldyebyusingdirectdyeingmethodtheferricsulfateandcoppersulfatewereusedasthemordantandthedyeingeffectoforangepeelpigment wasdiscussedbysinglefactorexperimentandorthogonalexperimentTheresultsindicatethattheoptimumdyeingmethodispreＧmordantdyeingmethodWhenferricsulfateisusedasamordanttheorangepeelpigmenthastheoptimumdyeingprocessasfollowsthedosageoforangepeelpigment３(owf)themassfractionofferricsulfate１５(owf)mordantdyeingbathratio１５０mordantdyeingtemperature７０mordantdyeingtime６０mindyeingtemperature９０dyeingtime７０mindyeingbathratio１４０ThefastnessofdyedfabricisuptotherequirementofwearabilityKeywordscottonfabricorangepeelpigmentmetalmordantpreＧmordantmethod

收稿日期２０１７－０７－２１

基金项目河南工程学院博士基金资助项目(D２０１４０１９)

作者简介李　珂(１９８３－)男河南许昌人讲师主要从事

纺织品清洁染整及纺织品材料功能化方面的研究

　　橘皮又名陈皮为芸香科植物橘及其栽培变种

的成熟果皮具有抗菌消炎抗病毒和抗氧化等作

用是一种可再生的优异生物资源[１]但在中国大部分橘皮没有得到有效利用而被废弃不仅造成很

大的浪费还给环境带来了污染[２]橘子黄皮层约

占果实质量的１０含有精油和橘皮色素[３]橘皮

色素是一种应用广泛的天然色素它主要存在于橘

子柚子柑枸橼甜橙酸橙金橘等植物的果皮

中[４]目前研究人员对橘皮色素的提取已经进行广

泛的研究[５Ｇ８]但橘皮色素的应用主要在食品等行业

中[９Ｇ１０]橘皮色素作为天然染料也仅仅应用在蚕丝

等蛋白质纤维[１１]对在棉织物方面的相关文献还甚

1048944９３1048944

少本文以橘皮色素作为天然染料尝试对棉织物

进行染色天然染料对棉织物染色存在亲和力低染色牢度差等问题为提高染色织物色深度和染色

牢度金 属 离 子 常 作 为 天 然 染 料 染 色 时 的 媒 染

剂[１２Ｇ１４]因此本文拟采用铁离子作为媒染剂探讨橘

皮色素在棉织物上的染色效果为橘皮色素作为天

然染料染色提供更多理论依据

１　实　验

１１　实验材料试剂及仪器

织物棉针织物(１５１５２gm２)材料橘皮(市售)药品硫酸铁硫酸铜乙醇(分析纯天津市恒

兴化学试剂制造有限公司)仪器RE５２CS旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器

厂)CE７００A电脑测色配色仪(美国 XＧRite爱色丽

有限公司)DGF３００２２B电热鼓风干燥箱(中国重庆

银河实验仪器有限公司)RCＧIR２４S红外线高温染

色机(上海一派印染有限公司)

１２　实验方法

１２１　橘皮色素提取工艺

称取适量橘皮粉碎后浸于７５乙醇溶液其中

料液比为１∶４在温度７０ 条件下于旋转蒸发仪

中处理９０min重复浸提３次后浓缩干燥得到凝胶

状色素最后配置成橘皮色素母液１０gL

１２２　预媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂溶液

中在一定温度下媒染一定时间然后浸渍于含有天

然染料的染浴中以１min升温至一定温度染色

一定时间水洗烘干

１２３　同媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂和天然

染料的染浴中在一定温度下染色一定的时间水洗烘干

１２４　后媒染色工艺

将织物润湿浸渍于含有天然染料的染浴中在一定的温度处理一定时间再投入含有一定浓度的

媒染剂染浴中而后以１min缓慢降温至一定的

媒染温度下处理一定时间水洗烘干

１３　测试方法

１３１　KS值及颜色特征值测定

使用CE７００A(美国 XＧRite爱色丽有限公司)电脑测色配色仪测定染色后织物的表观深度 KS

值以及织物的颜色特征值Llowast alowast blowast Clowast 和hdeg

１３２　染色牢度测定

按照 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品色牢度试验耐

摩擦牢度raquo测定耐摩擦色牢度和 GBT５７１３mdash２０１３laquo纺织品色牢度试验耐水牢度raquo测定耐水洗色色牢

度使用灰色样卡评定耐摩擦色牢度和耐水洗色牢

度等级

２　结果与讨论

２１　媒染方式的选择

取橘皮色素质量分数 ３媒染剂质量分数

４浴比１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色温度８０染色时间３０min按照１２染色工

艺探讨不同媒染法对橘皮色素上染棉织物染色KS值的影响分析最佳媒染方式结果如表１所示

表１　不同媒染方法对织物染色KS值的影响

媒染剂KS值

前媒法 同媒法 后媒法

硫酸铁 ６１ ５５ ５１硫酸铜 ４２ ３９ ３３

由表１可知对比分析以硫酸铁硫酸铜为媒染

剂时采用不同媒染方法染色织物 KS 值为前媒

法＞同媒法＞后媒法分析原因可能为前媒染时

媒染剂先于橘皮色素染料分子吸附在棉织物上而后在棉织物上与橘皮色素分子发生染料Ｇ媒染剂Ｇ棉

织物结合形成配位键在棉织物吸附染料分子的同

时媒染剂分子也会与橘皮色素分子发生结合同媒

染时染料分子与媒染剂分子易在染液中形成不溶

性沉淀导致染浴中染料分子浓度下降而后媒染

时棉织物先与橘皮色素分子结合再与媒染剂分子

形成配位键由于天然染料缺少与棉织物结合的基

团故棉织物吸附天然染料分子较少故在３种媒染

方式中前媒法染色织物KS值最高硫酸铜会对织物造成一定程度损伤且铜离子

不符合生态纺织品标准要求故在实验过程中不考

虑硫酸铜作为媒染剂仅选择硫酸铁作为媒染剂探讨其对染色效果的影响

２２　媒染因素对染色性能的影响

２２１　媒染剂硫酸铁质量分数

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

1048944０４1048944

　染化工程 第２６卷

量分数分别为３６９１２１５媒染浴比

为１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色浴

比１∶５０染色温度９０ 染色时间３０min按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同硫酸铁的质量

分数对棉织物染色性能影响结果见图１和表２

图１　媒染剂硫酸铁用量对织物KS值的影响

表２　染色织物颜色特征值

硫酸铁质量分数

Llowast alowast blowast Clowast hdeg

３ ７３６ ８８ ２６７ ２８０ ７１７６ ７２２ １１０ ３２４ ３４２ ７１２９ ６９３ １２７ ３５６ ３７７ ７０３１２ ６８０ １４２ ４０１ ４２６ ７０５１５ ６７２ １４４ ４１７ ４４１ ７１０

由图１可知随着媒染剂用量的增加染色织物

KS值也不断增加主要原因为a)媒染剂用量的

增加使能与橘皮色素和棉纤维络合的金属铁离子

的浓度增加有利于染出深色b)经过硫酸铁媒染

后的织物具有一定的颜色硫酸铁用量越大颜色越

深在一定程度上影响了织物的色深导致随着媒染

剂用量增加KS值增加由表２可知明度(Llowast )降低饱和度(Clowast )不断

增加表明增加媒染剂用量织物颜色越深色光纯度

越高红光(alowast )黄光(blowast )呈现上升趋势

２２２　媒染温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比为１∶５０媒染温度为４０５０６０７０８０媒染时间３０min染色温度９０染色时间３０min其他按照１２２染

色工艺染色棉织物考察不同媒染温度对棉织物染

色性能影响结果如图２和表３所示

图２　媒染温度对织物KS值的影响

表３　染色织物颜色特征值

媒染温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１２ ６５ ２２９ ２３８ ７４２５０ ６８０ ９０ ２９０ ３０４ ７２８６０ ６５８ １０４ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６２８ １２９ ３６７ ３８９ ７０７８０ ６９３ ９２ ３１３ ３２６ ７３６

由图２可知在７０之前随着媒染温度增加染色织物表观表观色深(值)增加媒染温度在７０之后染色织物 KS 值下降主要原因为升高媒

染温度可以使媒染液中的金属离子运动加剧与棉

纤维发生碰撞产生配位反应的几率增加可以形成

染料Ｇ金属离子Ｇ纤维络合结构的数量也增多色深

增加但继续升高媒染温度金属离子运动进一步加

剧金属离子自身电荷比较大所产生的斥力也比较

大阻碍了它与棉纤维的结合所以色深会降低由表３可知Llowast 在７０时最低表明７０时织

物颜色最深Clowast 在７０时最高alowast blowast 在７０达到

最大值综上所述最佳媒染温度为７０

２２３　媒染时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０硫酸

铁媒染温度７０媒染时间分别为４０５０６０７０

８０min染色温度８０染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同媒染时间对

棉织物染色性能影响结果如图３和表４所示由图３可知随着媒染时间增加染色织物KS

值也不断增加在媒染时间为６０min时染色织物

KS值达到最大继续延长媒染时间染色织物的

KS值下降主要原因为长时间在铁离子和高温

的条件下棉纤维受到一定的损伤形成染料Ｇ金属

1048944１４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

离子Ｇ纤维这种配位结合的性能减弱导致织物KS值降低

图３　媒染时间对织物表观色深的影响

表４　染色织物颜色特征值

媒染时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ６６８ １０６ ２８４ ２９６ ７１８５０ ６５８ ８６ ３２４ ３４１ ７３２６０ ６５８ ８５ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６７４ ８８ ２９８ ３１５ ７２５８０ ６９２ １０１ ２７９ ２９３ ７１３

由表４可知织物Llowast Clowast 在６０min时分别达到

最小值和最大值表明此时织物颜色最深色光纯度

最高综上最佳媒染时间为６０min

２３　染色因素对染色性能的影响

２３１　染色温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染

温度７０媒染时间６０min染色温度分别为９０

１００１１０１２０１３０ 染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色温度对

棉织物染色性能影响结果如图４表５所示

图４　染色温度对织物KS值的影响

表５　染色织物颜色特征值

染色温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg９０ ６５７ １４４ ４１９ ４４３ ７１０１００ ６７８ １３１ ３９６ ４１７ ７１６１１０ ６８０ １１７ ３６６ ３８４ ７２３１２０ ７０５ １１５ ３０６ ３３１ ６７８１３０ ７２５ １０６ ２４４ ２６６ ６６５

由图４可知随着染色温度上升染色织物KS值下降较为明显在１３０时染色织物不仅色深下

降而且织物强力受到很大的损伤主要原因为a)三价铁离子在水中会发生水解且反应为吸热反应升高温度会大大的促进水解反应导致纤维表面可

与染料形成配位结合的 Fe３＋ 减少使织物 KS 值

变少同时在高温条件下Fe３＋ 的氧化性会对织物纤

维造成严重的损伤b)随着温度的上升橘皮色素

耐热稳定性变差部分橘皮色素染料分解[１５]所以

导致被染织物的KS值下降尤为明显由表５可知Llowast 不断增加即织物色深降低

alowast blowast Clowast 呈现降低趋势

２３２　染色时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数为６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色时间 分 别 为 ４０５０６０７０８０ min其 他 按 照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色时间对棉

织物染色性能影响结果如图５和表６所示

图５　染色时间对织物KS值的影响

表６　染色织物颜色特征值

染色时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１０ １２０ ３５４ ３７３ ７１４５０ ７０１ １２９ ３６５ ３８７ ７０５６０ ６７１ １４０ ３８８ ４１２ ７０１７０ ７０４ １２１ ３５９ ３７９ ７１４８０ ７２３ １０９ ３３５ ３５２ ７２０

1048944２４1048944

　染化工程 第２６卷

　　由图５可知随着染色时间增加织物KS值也

逐渐增加染色时间为６０min时达到最大值继续延

长染色时间织物KS值不断降低可能原因为染液中的橘皮色素在长时间的高温环境中会使染料分

子本身的稳定性下降且橘皮色素的分子结构可能会

发生氧化变性所以会影响到染色织物KS值由表６可知染色织物明度(Llowast )饱和角(Clowast )

在染色时间为６０min时分别达到最小值和最大值即此时织物颜色最深纯度最好

２３３　染色浴比

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质量

分数６媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间

６０min染色温度９０染色时间６０min染色浴比

分别为１∶３０１∶５０１∶６０１∶７０１∶８０其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色浴比对棉

织物染色性能影响结果如图６和表７所示

图６　染色时间对织物KS值的影响

表７　染色织物颜色特征值

浴比 Llowast alowast blowast Clowast hdeg

１∶３０ ６８５ １４０ ３９０ ４１４ ６９９

１∶４０ ６８９ １３９ ３８８ ４１０ ７０４

１∶５０ ６９２ １３４ ３８３ ４０６ ７０７

１∶６０ ７１３ １３０ ３８１ ４０５ ７１４

１∶７０ ７２０ １１３ ３６０ ３７８ ７２５

由图６可知随着染色浴比增大织物KS值降

低可能原因为随着染色时浴比的增大导致染液

中染料分子浓度降低使染料分子与织物上通过前

媒处理所附着的金属离子发生配位结合的概率降

低[１６]导致织物的表观色深降低由表７可知Llowast 不断增加即织物的色深不断

降低Clowast 不断降低表明色彩纯度下降

２４　正交试验

通过前面的单因素试验发现媒染温度在６０附近染色织物KS值达到最大其中硫酸铁做媒

染剂时媒染温度为７０时KS值达到最大但此

时的 匀 染 性 远 不 如 ６０ 时一 般 媒 染 时 间 在

６０min时织物的KS值达到最大所以在正交试

验中确定媒染时间为６０min媒染温度为６０以(A)浴比(B)染色时间(C)染色温度(D)媒染剂

用量４个因素及水平来筛选出较佳的橘皮色素对棉

织物的染色工艺

表８　硫酸铁做媒染剂时橘皮色素染棉正交试验

实验序号 (A)浴比 (B)时间min (C)温度 (D)媒染剂质量分数 KS值

１ １∶３０ ５０ ９０ ９ １４３２ １∶３０ ６０ １００ １２ １４２３ １∶３０ ７０ １１０ １５ １３２４ １∶４０ ５０ １００ １５ １４５５ １∶４０ ６０ １１０ ９ １１１６ １∶４０ ７０ ９０ １２ １６９７ １∶５０ ５０ １１０ １２ １１８８ １∶５０ ６０ ９０ １５ １６２９ １∶５０ ７０ １００ ９ １２７

均值１ １３９ １３５ １５８ １２７ －均值２ １４２ １３８ １３８ １４３ －均值３ １３５ １４３ １２０ １４６ －极差 ０７ ０８ ３８ １９ －

　　由表８中的各因素极差可知硫酸铁做媒染剂时

对于橘皮色素上染棉织物受各因素影响大小顺序依

次为染色温度＞媒染剂质量分数＞染色时间＞浴

比通过表８可知各因素较优组合为A２B３C１D３即得出最优工艺为浴比为１∶４０时间７０min温度

９０媒染剂质量分数为１５

1048944３４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

２５　染色牢度分析

在单因素实验和正交设计实验基础之上用最

佳染色工艺对棉织物预媒染色并对染色织物进行

染色牢度测试结果如表９所示

表９　最佳工艺下橘皮色素染色棉织物色牢度

媒染剂耐摩擦色牢度级

干摩 湿摩

耐水洗色牢度级

沾棉 沾毛 褪色

硫酸铁 ３~４ ３ ３~４ ３~４ ３

由表９可知利用最优染色工艺染色棉织物染色后棉织物色牢度普遍达到３~４级满足纺织品服

装性能要求

３　结　论

a)采用预媒法硫酸铁做媒染剂橘皮色素对

棉织物染色最佳工艺为橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁质量分数１５媒染时间６０min媒染

温度７０媒染浴比１∶５０然后以１min缓慢

升温至９０染色７０min染色浴比１∶４０

b)在天然染料橘皮色素染棉织物中硫酸铁做

媒染剂染色后织物色牢度满足纺织品服用要求

参考文献

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[２]高彦祥方政柑橘类果汁加工副产品综合利用研究进

　

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大学２０１０[１６]刘文晶潘力隋燕玲等天然染料银杏叶上染棉织物

的媒染工艺研究[J]大连工业大学学报２０１１３０(３)

２３２－２３４

1048944４４1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１０

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民１王淑颖１薄士振１刘　娜１陈德红１贾艳梅１２

(１辽东学院化学工程学院辽宁丹东　１１８００３２辽宁省功能纺织材料重点实验室辽宁丹东　１１８００３)

　　摘　要从姜黄中提取天然染料研究姜黄染料对柞蚕丝绸的染色性能及功能性探讨染色工艺参数如

染色温度染色时间染浴pH 值对染色织物KS值的影响研究了媒染剂硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁对试样

KS值及色泽的影响测试了染色柞蚕丝织物的染色牢度及其抗紫外线抗菌性能结果表明天然姜黄染

料对柞蚕丝织物的上染性能良好媒染剂显著影响试样的色泽及染色深度姜黄染色柞蚕丝织物具有优良的

紫外线防护性能及抗菌性能

关键词姜黄染料柞蚕丝织物染色紫外线防护性能

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００４５－０５

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZhemin１WANGShuying１BOShizhen１

LIUNa１CHENDehong１JIAYanmei１２

(１SchololofChemicalEngineeringEasternLiaoningUniversityDandong１１８００３China

２LiaoningProvincialKeyLaboratoryofFunctionalTextileMaterialsDandong１１８００３China)

AbstractNaturaldyeswereextractedfromturmericandthedyeingpropertiesandfunctionsofthedyesontussahsilkwerestudiedTheinfluenceofdyeingprocessparameterssuchasdyeingtemperaturedyeingtimeanddyebathpHvalueontheKSvalueofdyedsilkwerediscussedTheinfluenceofmordants(zincsulfatealuminumsulfateandferroussulfate)onKSvalueandcolorlusterofdyedsampleswerealsostudiedFurthermorethecolorfastnessantiＧultravioletpropertyandantibacterialactivityofthedyedtussahsilk weretestedTheresultsshowthatthenaturalcurcumindyeisgoodforsilkdyeingandthecolorlusterandcolorstrengthofthesamplearesignificantlyinfluencedbymordantsTussahsilkfabricsdyedwithturmericextractshaveexcellentUVprotectionpropertiesandantibacterialactivityKeywordsturmericdyetussahsilkfabricdyeingUVprotectionperformance

收稿日期２０１７－０７－０７

基金项目辽东学院科研基金(２０１６YY００５)辽东学院大学生

创新训练项目(２０１７１３８)

作者简介任哲民(１９９６－)女辽宁沈阳人２０１４级本科生

轻化工程专业

通信作者贾艳梅EＧmailjiayanmei１９６７１６３com

　　姜黄是一种多年生有香味的草本植物既有药

用价值又可以作食品调料作为一种传统中药姜黄具有破血行气通经止痛抗癌抗炎抗氧化等诸

多药理功能用作调味品姜黄具有辛香轻淡带有

胡椒麝香甜橙与姜之混合味道作为天然食用色

素其着色力强色泽鲜艳安全无毒性热稳定性良

好[１Ｇ２]姜黄素作为姜黄中主要的功效成分及天然

着色物质是姜黄发挥药理及食用作用的主要活性

成分[３]目前姜黄染料用于纺织品染色工艺的研

究主要集中在桑蚕丝羊毛及改性纤维素等织物

上[４Ｇ７]天然染料在染色过程中其中的功能性成分

被纤维吸收可以赋予纺织品一定的功能[８]本文

在研究天然染料姜黄在柞蚕丝织物上的染色性能的

同时测试了染色柞蚕丝织物的颜色特性及抗菌抗紫外线性能为姜黄在纺织品天然染色及功能整理

中的应用提供理论参考

1048944５４1048944

１　试　验

１１　试验材料

材料柞蚕丝平纹织物(４２gm２)中药姜黄

(购于药房)冰醋酸氢氧化钠结晶硫酸锌硫酸

铝硫酸亚铁(均为分析纯购自沈阳化学试剂有限

公司)仪器HL型染色小样机(靖江市海澜装备厂)

雷磁pHSＧ３C型酸度计(上海仪电科学仪器有限公

司)ColorＧEye７０００A 型电脑测色配色仪(XＧRite

USA)UVＧ２４５０ 紫 外Ｇ可 见 分 光 光 度 计 (日 本 岛

津)UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪(LabsphereIncUSA)YG(B)０２６D 型织物强力仪(温州大

荣纺织仪器公司)

１２　试验方法

１２１　姜黄染料的制备

称取中 药 姜 黄 １００g粉 碎加 入 ７５ 乙 醇

８００mL于６０回流提取２h经过滤后滤除残

渣得到姜黄色素的乙醇溶液该溶液经减压蒸馏得到浓缩的姜黄染料该浓缩物加入到１L热水

中加入０５g分散剂 NNO后制成姜黄染料水分

散液以此作为该实验的染液

１２２　染色工艺

a)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH 值)选取

５０７０９０３个温度参数分别染色６０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升温

至指定温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

b)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH值)选取上述获

得的适宜温度染色分别调整染色时间为２０~８０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升至

适宜温度rarr保温２０~８０minrarr水洗rarr晾干

c)以上述获得的适宜温度及时间条件染色浴比选取１∶５０pH 值分别为３５７进行染色实验

步骤配置不同pH 值染液(pH３~７)rarr织物

４０入染rarr升至适宜温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

d)媒染染色是在不同pH 值条件下进行染色然后分别采用硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁作为媒染

剂对染色柞蚕丝进行后媒染色媒染剂质量浓度

３gL浴 比 １∶５０媒 染 温 度 ５０ 恒 温 处 理

３０min之后取出试样经水洗皂洗晾干

１２３　测试方法

紫外光谱以无水乙醇作空白样将试样用无水

乙醇稀释至一定浓度对其进行紫外Ｇ可见光谱扫描

KS值测试染色柞蚕 丝 织 物 的 KS 值 及

CIELAB色度值采用电脑测色配色仪进行测定试

样折叠４层不同部位测定３次取平均值色牢度测试染色柞蚕丝织物的皂洗色牢度按

GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢

度raquo标准采用SWＧ１２型皂洗牢度仪进行测定干湿摩擦色牢度按 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品 色牢度

试验 耐摩擦色牢度raquo标准采用YＧ５７１B型摩擦色牢

度仪进行测定耐光色牢度按 GBT８４２７－２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度氙弧raquo标准采用 YG８１１日晒色牢度仪进行测定

功能性测试试样的紫外线防护性能采用 UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪测试以紫外线透过

率(T)及 UPF指数进行评价试样的抗菌性能

按 GBT２０９４４３mdash２００８laquo纺织品抗菌性能的评价

第３部分震荡法raquo进行测试测试菌种为革兰氏阳

性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌试

样抑菌率按式(１)计算

Y ＝ (Wt－Qt)Wttimes１００ (１)式中Ymdash 试样的抑菌率Wtmdash 空白样１８h振荡

接触后烧瓶内的活菌浓度CFUmLQtmdash 待测织

物试 样 １８h 振 荡 接 触 后 烧 瓶 内 的 活 菌 浓 度

CFUmL

２　结果与讨论

２１　姜黄染料的紫外Ｇ可见光谱

制备的姜黄色素紫外Ｇ可见吸收光谱如图 １所示

图１　姜黄染料乙醇溶液的紫外Ｇ可见光谱

1048944６４1048944

　染化工程 第２６卷

由图１ 可知姜黄染料在紫外波段的 ２２０~２５０nm有强吸收它们归因于苯环中 C10512691051269C共轭双

键体系的π－πlowast跃迁在可见光波段其最大吸收

峰出现在４２６nm该吸收峰对应于姜黄素分子中的

n－πlowast跃迁

２２　染色温度对KS值的影响

采用常规pH 值(提取姜黄染料的pH 值约为

６)分别在５０７０９０条件下以姜黄染料对柞蚕

丝织物恒温染色６０min不同染色温度下试样的

KS值曲线见图２

图２　不同温度下染色柞蚕丝的KS值曲线

姜黄染料上染柞蚕丝具有良好的染色深度得色为较鲜艳的黄色所试的不同温度条件下以

７０时KS值最高织物得色量最大故以７０进行后续染色实验

２３　染色时间对染色的影响

采用姜 黄 染 料 对 柞 蚕 丝 织 物 染 色在 温 度

７０常规pH 值下调整染色时间为２０~８０min染色时间对染色柞蚕丝织物 KS 值及黄蓝值b 的

影响见图３

图３　染色时间对试样KS值及b值的影响

　　图３可以看出染色初始阶段染色织物的KS值及黄蓝值b 均随时间的延长而提高说明试样的

颜色 随 时 间 延 长 而 逐 渐 加 深当 染 色 时 间 达 到

５０min时KS值及b 值趋于稳定不再继续增加此时染色过程达到了动态平衡即染料在纤维上的

吸附与解吸数量相当再继续增加染色时间对染色

无明显效果所以姜黄上染柞蚕丝织物的适宜时

间为５０min

２４　染色pH值对KS值的影响

天然染料染色往往适宜在酸性条件下进行测试当染色温度为７０ 染色时间为５０min染色

pH 值分别为３５７时姜黄染料染色柞蚕丝的

KS曲线结果如图４所示

图４　pH 值对染色柞蚕丝织物KS值曲线的影响

图４可知pH 值对试样的KS值影响显著随着染色pH 值升高试样的 KS 值呈降低趋势酸性条件有利于染料上染柞蚕丝纤维同时为考查

染色pH 值对试样强力的影响对不同pH 值染色

柞蚕丝绸的断裂强力进行测定染色前及染色pH值分别为３５７时柞蚕丝织物的经向断裂强力依

次为２７１２６６２６８２６８N这说明染色pH 值为３时试样的强力稍有降低但幅度极小pH＝３可作

为柞蚕丝染色的适宜条件

２５　媒染剂对染色性能的影响

为评价不同pH 值下的姜黄染料对柞蚕丝绸的

媒染性能分别采用硫酸锌硫酸铝及硫酸亚铁作为

媒染剂分别对染色pH 值为３５７的染色织物进

行后媒染色媒染剂及染色pH 值对染色织物 KS值及颜色特征值的影响见表１

1048944７４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

表１　不同pH 值及媒染剂下染色柞蚕丝的色度值

试样 pH 值 Llowast alowast blowast Clowast KS值 λmax 色泽

硫酸锌

３ ７１６１１ ６０２８ ７７４０４ ７７６３９ １６６１６ ４００ 黄色

５ ６９７５３ ８６７６ ７４９９４ ７５４９４ １５４８４ ４２０ 黄色

７ ７３０１５ ６２４８ ６１１６３ ６１４８１ ８８７７ ４００ 暗黄色

硫酸铝

３ ６９７９７ ５２１３ ７４３２１ ７４５０４ １７５８０ ４２０ 黄色

５ ７３２３２ ２４５１ ７８３０１ ７８３３９ １７２５５ ４２０ 黄色

７ ６６９０２ ８８７６ ４４９５３ ４５８２１ ８９６８ ４００ 暗黄色

硫酸亚铁

３ ５１６４８ １０５５２ ４８９８８ ５０１１２ １８１５５ ４２０ 棕黄色

５ ４８６３５ １２２７２ ４３４２２ ４５１２３ １５９１８ ４２０ 棕黄色

７ ５４４２０ ９３１７ ４３６９７ ４４６７９ １１１３６ ４００ 黄色

无媒

３ ５３８１７ ８３３８ ５０５５６ ５１２３９ １５６０７ ４３０ 黄色

５ ５６７４３ ７３１８ ５０７０７ ５１２３２ １２６１３ ４３０ 黄色

７ ５７９８０ ９９３１ ４６０６０ ４７１１９ ８１１３ ４３０ 黄色

　　表１表明染色pH 值对直接及媒染试样的染

色性能影响很大随pH 值的提高织物的表观色

深值降低以pH＝３时的KS值最高酸性有利于

姜黄色素上染柞蚕丝直接染色时不同pH 值下染色试样的KS 曲线形态及最大吸收波长未发生

变化表明pH 值对织物的色调无影响得色均为较

鲜艳的黄色媒染剂对染色试样的色深值及颜色值

有显著影响与无媒染色相比较媒染试样的最大吸

收波长均发生变化且媒染时不同pH 值下染色试

样的最大波长也不同这表明媒染剂在影响色深值

的同时还对试样的色调产生影响３种媒染剂染

色后KS值均明显高于直接染色样品这是因为

姜黄色素中含有羟基它可以与媒染剂中的金属离

子及柞蚕丝纤维之间形成配位键提高了染料的上

染强度及上染率３种媒染剂比较硫酸亚铁媒染

对色调的影响较大硫酸铝及硫酸锌媒染对色调影

响相对较小

２６　牢度特性

实验测试了当染色 pH＝３温度７０ 时间

５０min３种媒染剂染样及直接染色样品的染色牢

度结果见表２

表２　姜黄染色柞蚕丝织物的色牢度

试样皂洗色牢度级

褪色 沾棉 沾绸

摩擦色牢度级

干 湿耐光色牢度级

直接染色 ２ ３ ３ ３ ２~３ １~２硫酸锌媒染 ２~３ ３~４ ３ ４ ３ ２硫酸铝媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~４ ３ ２~３

硫酸亚铁媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~５ ３ ２~３

　　表２表明姜黄染料染色柞蚕丝绸染色牢度较

低经媒染后所测各项牢度有所提高摩擦牢度提

高到３级以上皂洗色牢度以硫酸铝及硫酸亚铁较

好可达到３级但是耐光色牢度仍然不佳这一点

可能与天然的姜黄素的分子结构有关[７]预测可以

通过进一步的固色处理或对色素结构进行一定的改

性等方法进行改进将在后续工作中研究

２７　染色柞蚕丝的抗菌性能

鉴于姜黄素具有很好的抗菌性能实验测试了

染色柞蚕丝对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性

能结果见表３

表３　染色柞蚕丝织物的抗菌活性

试样抑菌率

金黄色葡萄球菌 大肠杆菌

空白样 ０ ０直接染色 ８７９ ８０２

硫酸锌媒染 ９５８ ８５６硫酸铝媒染 ９６７ ８９２

硫酸亚铁媒染 ９６３ ８８６

1048944８４1048944

　染化工程 第２６卷

表３可知空白试样无抗菌活性经姜黄染料染

色后试样均显示出明显抗菌活性对金黄色葡萄球

菌和 大 肠 杆 菌 的 抑 菌 率 均 高 于 ７０按 GBT２０９４４３mdash２００８该染色柞蚕丝符合抗菌纺织品的

要求

２８　抗紫外性能

姜黄色素具有紫外线吸收的性能实样测试了

染色前后柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指

数结果见图５

图５　柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指数

　　图５可以看出未染色柞蚕丝紫外线透过率高经姜黄染色后其紫外线透射率显著降低由原来的

紫外线透射率１０以上降低到２以下测试结果

表明未染色的柞蚕丝织物的UPF 值为１０姜黄染

色后其UPF 值显著提升其中硫酸亚铁媒染试样

的UPF 值最高为１８５显示了极佳的紫外线防护性

能这是因为柞蚕丝纤维吸附了具有良好紫外线吸

收性能的姜黄染料的结果

３　结　论

a)姜黄染料对柞蚕丝具有良好的上染性能其适宜的染色工艺参数为温度７０ 时间５０min

pH 值为３

b)所试用３种媒染剂会对柞蚕丝织物的色泽

及得色深度产生较大影响与直接染色比较媒染后

织物KS值提高颜色发生变化姜黄染色柞蚕丝

的色牢度一般经硫酸铝及硫酸亚铁媒染后染色牢

度得以改善但耐日晒牢度提升有限

c)经姜黄染料染色后柞蚕丝织物具有明显的

抗菌活性织物的紫外线防护性能提高UPF 值最

高达到１８５姜黄适于作为柞蚕丝的天然染料及抗

　

菌抗紫外线功能整理剂

参考文献

[１]苏菁徐宗佩姜黄素药理作用研究进展[J]江西中医

药２０１０４１(８)７８－８０[２]袁利佳刘黎红姜福佳等食品添加剂姜黄生物活性

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２００８[４]王辉陈学遂陆伟等水溶性姜黄色素对真丝染色工

艺的研究[J]印染助剂２００９２６(５)２４－２５[５]周秋宝余志成姜黄染料在毛织物染色中的应用[J]

毛纺科技２００３(４)２５－２８[６]吕丽华吴坚叶方姜黄染料用于阳离子改性纤维素纤

维织物的染色性能研究[J]印染助剂２００５２２(６)２１

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纺织科技２０１１(２)２１－２５[８]ZHOUYTANGRCModificationofcurcuminwitha

reactive UV absorberandits dyeing andfunctional

propertiesforsilk[J]Dyesamp Pigments２０１６(１３４)

２０３－２１１

1048944９４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１１

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋a张　艳b余志成a

(浙江理工大学a教育部工程研究中心b材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要以真丝织物与三醋酯织物模拟真丝三醋酯交织物研究高温高压真丝织物脱胶和三醋酯织物分

散染料染色一浴法工艺探究染色温度pH 值时间高温匀染剂等对真丝织物练减率以及三醋酯织物染色

KS值的影响结果表明最佳一浴法工艺为温度１２０pH 值７５时间５０min高温分散匀染剂２１２ W质量浓度３gL三醋酯织物染色KS值较高真丝织物练减率达到２３６毛效为９１cm

关键词真丝三醋酯脱胶分散染料一浴法

中图分类号TS１９０５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５０－０５

StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetateIntertextureANZidongaZHANGYanbYUZhichenga

(aMinistryofEducationEngineeringResearchCenterbCollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThesimulatedintertexturemadeofthesilkfiberandthetriacetatewasusedtostudytheonebathprocessofsilkdegumminganddispersedyeingoftriacetateunderhightemperatureandhighpressureTheeffectsofdyeingtemperaturepHdyeingtimeandhightemperaturelevelingagentondegumminglossrateofsilkfabricandKSvalueoftriacetateＧdyedfabricwerediscussedTheresultsshowthattheoptimalparametersofonebathprocessareasfollowstemperature１２０pHvalue７５time５０minandthedosageofhightemperaturelevelingagent２１２W３gLTheKSvalueoftriacetatefibersishigh

thedegummingrateofsilkfabricisupto２３６andthecapillaryeffectis９１cmKeywordssilktriacetatedegummingdispersedyesonebathprocess

收稿日期２０１７－０４－２２

作者简介安子栋(１９９０－)男河北辛集人硕士研究生主

要从事生态染整技术方面的研究

通信作者余志成EＧmailyuzhicheng８aliyuncom

　　 真丝具有柔软舒适等特点吸湿透气性良

好[１]对人体肌肤有保健作用素有ldquo纤维皇后rdquo之称但真丝湿弹性较差容易泛黄并且价格较高导致其优良性能不能得到广泛利用

三醋酯纤维兼有合成纤维和天然纤维的优

点[２]有良好的光学性和平滑性[３]其悬垂性优异回弹性良好且比重强力与真丝接近[４Ｇ６]

将真丝与三醋酯纤维交织使得两种纤维实现

优势互补织成的织物不易泛黄有良好的服用性

能降低了成本不仅可以用在睡衣旗袍等高档产

品上还可以应用在家纺装饰等领域[７Ｇ９]具有较好

的市场前景但在真丝三醋酯交织物加工流程中真丝脱胶

及分散染料染色分两步进行[１０Ｇ１１]耗时较长且能源

消耗大加工过程真丝易受损本文采用高温高压

一浴法真丝织物脱胶与三醋酯织物染色同时进行在真丝织物达到适宜练减率的同时三醋酯织物获

得较好的染色效果为真丝三醋酯交织物脱胶染色

一浴法提供了指导

１　试　验

１１　材料药品和仪器

试验材料１６电力纺生坯三醋酯织物(绍兴喜

能纺织科技有限公司)

1048944０５1048944

试验药品碳酸钠冰乙酸连二亚硫酸钠为分

析纯耐碱型分散红 SXF２００分散蓝 SXF２００等(浙 江 闰 土 股 份 有 限 公 司)耐 碱 型 分 散 橙

ALD１５０分散红玉 ALD１５０等(浙江吉化集团

有限公司)高温分散匀染剂 ２１２W还原清洗剂

TFＧ１１０B(浙江传化股份有限公司)仪器和设备高温高压染色机 DYEＧ２４(上海千

立自动化设备有限公司)电子天平 ARA５２０(奥豪

斯仪器上海有限公司)恒温振荡器SHAＧB(国华企

业)电热恒温鼓风干燥箱 DHGＧ９１４０A(上海一恒

科技有限公司)计算机测色配色仪SF６００X(美国

DataColor公司)

１２　试验方法

１２１　脱胶与分散染料染色一浴法工艺

分散染料质量分数为１(owf)调节pH 值

(５５~８５)升温至３０按１∶１比例投入１６电

力纺生坯和三醋酯织物以２min升至所需温度

(９０~１３０)保温一段时间浴比为１∶５０升温

曲线如图１所示

图１　升温曲线

１２２　还原清洗工艺

碱性还原清洗保险粉１gL纯碱１gL８５保温２０min

酸性还原清洗还原清洗剂 TFＧ１１０B１gL调节pH 值为４５８５保温２０min

１３　织物性能测试

１３１　KS值的测试

采用DatacolorSF６００X型电脑测配色仪(D６５光源４５deg)对织物的染色表观色深值(KS 值)进行

测定

１３２　练减率的测试

将缝边处理后的１６电力纺生坯与三醋酯织物

按１∶１比例一同投入染浴处理后测试真丝练减

率采用称重法按下式计算

练减率＝W０－W１

W０times１００

式中W０ 为处理前织物干重W１ 为处理后织物干重

１３３　毛效的测试

根据FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细效应试验

方法raquo当垂直悬挂的纺织材料一端被液体浸湿时计

时测定３０min时沿纺织材料上升的高度

１３４　色牢度测试

参照 GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验

耐皂洗色牢度raquo标准测试试样的皂洗色牢度以三醋

酯织物和粘胶织物为贴衬在６０标准皂洗液(皂片５gL碳 酸 钠 ２gL)中处 理３０min浴 比

１∶５０充分水洗干燥后用灰色样卡评定试样的变色

和贴衬织物的沾色牢度级别

２　结果与讨论

２１　温度对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用吉华 ALD系列三原色(分散红玉 ALD分散橙 ALD分散深蓝 ALD)及分散黑 ALD４种染

料研究温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色

KS值的影响结果如图２所示由图２可知随着温度的升高真丝织物的练减

率逐渐增大这是因为丝胶的溶解度随温度的升高

而增加当温度为 １２０ 时真丝织物练减率为

２３左右当温度达到１３０时真丝织物的练减率

高于２４对丝素造成损伤分散红玉 ALD分散橙 ALD等４种染料对三

醋酯织物的染色KS值随温度的提高而逐渐增大这是因为当染液温度较高时三醋酯大分子链段运动

加快形成的空穴有利于染料从纤维表面向纤维内

部扩散温度越高染色 KS 值越大当温度达到

１１０时三醋酯织物的染色KS值达到或接近最

大值进一步提高温度三醋酯织物的染色 KS 值

趋向稳定因此综合真丝织物脱胶与三醋酯织物染色情

况最佳温度选为１２０

２２　pH值对织物练减率及染色KS值的

影响

　　考虑一般分散染料染色pH 值为５５左右在碱性环境中染料结构容易被破坏因此选用耐碱型

分散染料(吉华 ALD系列分散染料闰土SXF系列

分散染料)研究不同pH 值对真丝织物练减率及三

醋酯织物染色KS值的影响结果如表１所示

1048944１５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

图２　温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

表１　pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

染料真丝织物练减率

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５

三醋酯织物染色KS值

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５分散红SXF ２１４２ ２２３０ ２３５１ ２３７２ ２３３９ ３３３５ ３６０７ ３４９８分散黄SXF ２１８１ ２２８２ ２３２０ ２３７０ ２１２２ ２３３９ １１８２ １０４１分散蓝SXF ２１４３ ２２６０ ２３６０ ２３９４ １８１９ １７９９ １６０４ １３９３

分散红玉 ALD ２１６０ ２２１０ ２３２０ ２３６０ １４２７ １４７３ １４９０ １２３６分散黑 ALD ２２００ ２２２１ ２３１０ ２３５４ ５１８ ５１９ ４７３ ４６５

分散深蓝 ALD ２０３０ ２１５０ ２３７１ ２４１０ ８１７ ７３３ ７２９ ７２２分散橙 ALD ２１３０ ２２４０ ２３５０ ２３７０ １９５７ １５１２ １５１０ １４１７

　　注分散染料１(owf)温度１２０时间５０min浴比１∶５０

　　由表１可知真丝织物的练减率随着pH 增大

而增大这是因为丝胶的溶解度随pH 值增大而提

高当pH 值达到７５左右时真丝织物练减率达到

２３５左右基本可以脱尽丝胶进一步提高pH 值

可能会造成丝素损伤由表１还可知大部分耐碱型分散染料对三醋

酯织物染色KS值随pH 值增加变化较小能够在

碱性条件下保持结构稳定pH 值为６５~７５时染

色效果较好

　　综合考虑pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织

物染色KS值的影响适宜pH 值为７５且染料应

选择耐碱性分散染料如分散红 SXF分散深蓝

ALD等

２３　时间对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用耐碱型染料分散红SXF等研究不同时间

对真丝织物练减率及三醋酯织物染色 KS 值的影

响结果如表２所示

1048944２５1048944

　染化工程 第２６卷

表２　时间对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

分散染料真丝织物练减率

３０min ４０min ５０min ６０min

三醋酯织物染色KS值

３０min ４０min ５０min ６０min分散红SXF ２２４０ ２３４０ ２３７０ ２４２１ ３２３０ ３５６９ ３６０７ ３６１０分散黄SXF ２２６７ ２３１０ ２３２５ ２３９４ ８４５ １０９２ １１８２ １１８５分散蓝SXF ２２８０ ２３４０ ２３６０ ２４１８ １３６９ １５３８ １６０４ １６１１

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值为７５浴比为１∶５０

　　由表２可知当时间为３０min时真丝织物练

减率偏低时间为４０min或５０min时真丝织物练

减率在２３５左右真丝织物脱胶效果较好时间

为６０min时真丝织物练减率偏高导致丝素受损由表２还可知在时间为５０min时三醋酯织物染

色KS值较大因此综合真丝织物练减率及三醋

酯织物 KS 值的情况温度１２０ pH 值为７５时时间选择５０min

２４　高温分散匀染剂２１２W 用量对织物毛

效的影响

　　脱胶染色一浴法工艺中加入高温匀染剂具有

匀染作用的同时还可以有效去除油脂蜡质等杂质提高织物毛效有利于后续加工因此选用高温分

散匀染剂２１２W研究其用量对真丝织物毛效的影

响结果如图３所示

分散红SXF１(owf)温度１２０

pH 值７５时间５０min浴比１∶５０

图３　高温分散匀染剂２１２W 的用量对真丝毛效的影响

由图３可知随着２１２W 用量增加真丝织物毛

效逐渐提高这是因为随着高温匀染剂用量的增加其润湿乳化能力增强去除油脂蜡质等杂质更为充

分当高温匀染剂２１２W 质量浓度为３gL时真丝

织物的毛效达到９１cm基本达到精练要求

２５　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

将经过脱胶染色一浴法工艺处理的真丝织物沾

色情况与常规方法(先脱胶后染色)处理的真丝织物

沾色对比其结果如表３所示

表３　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

染料常规方法真丝沾色

KS值

一浴法真丝沾色

KS值

分散红SXF １０９ ０６３分散黄SXF ０９６ ０６５分散蓝SXF １２１ ０７０

分散红玉 ALD ０８８ ０５１分散橙 ALD １３９ ０９７

分散深蓝 ALD ０７５ ０６１分散黑 ALD ０５４ ０３８

由表３可以看出使用脱胶染色一浴法工艺真丝织物的沾色情况要比常规方法轻主要原因是一

浴法工艺在真丝织物脱胶的同时沾在真丝织物表

面的分散染料会随着丝胶的脱去而去除相比先脱

胶后染色的常规方法可以有效减少真丝织物沾色由此可见一浴法工艺对减小真丝织物沾色有一定

帮助

２６　还原清洗

分散染料染色后一般均需要进行还原清洗以去除织物表面的浮色提高色牢度同时还原清洗

还可减轻分散染料对真丝织物的沾色分别进行碱

性还原清洗与酸性还原清洗通过比较还原清洗前

后织物KS的变化研究两种还原清洗的效果结果如表４所示

由表４可以看出两种不同的还原清洗方法对三

醋酯织物的染色KS值影响不大减小真丝织物沾

色的效果也较为接近在还原清洗时纤维表面的

浮色以及在真丝织物上的沾色染料在碱性或酸性

还原条件下都会发生化学反应被去除从而达到减

轻真丝织物沾色的效果对两种还原清洗处理的三

醋酯织物进行皂洗色牢度测试结果如表５所示

1048944３５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

表４　还原清洗工艺对三醋酯及真丝织物KS值的影响

染料 织物织物KS值

还原清洗前 碱性还原清洗后 酸性还原清洗后

分散红SXF三醋酯 ３６３２ ３６０７ ３６１０真丝 ５２３ ０６３ ０７２

分散黄SXF三醋酯 １２０７ １１８２ １１９６真丝 ２５６ ０６５ ０８１

分散蓝SXF三醋酯 １６３８ １６１４ １６２２真丝 ３０１ ０７１ ０８２

　　注碱性还原清洗工艺保险粉１gL碳酸钠１gL温度８５时间２０min酸性还原清洗工艺还原清洗剂TFＧ１１０B１gLpH 值４５

温度８５时间２０min

表５　三醋酯织物皂洗色牢度测试 级

分散染料

碱性还原清洗 酸性还原清洗

原样变色牢度沾色牢度

三醋酯 粘胶原样变色牢度

沾色牢度

三醋酯 粘胶

分散红SXF ４ ４ ４ ４~５ ４ ４分散黄SXF ４ ４ ４ ４ ４ ４分散蓝SXF ４~５ ４ ４~５ ４ ４ ４

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值７５时间５０min高温匀染剂２１２W 质量浓度３gL浴比为１∶５０

３　结　论

本文以真丝织物三醋酯织物(１∶１)模拟真丝三醋酯交织物研究了高温高压脱胶染色一浴法工

艺优化了工艺参数使真丝织物脱胶分散染料上

染三醋酯织物同时完成取得了良好的效果

a)一浴法最佳工艺为温度１２０ pH 值为

７５时间为５０min高温分散匀染剂２１２W 质量浓

度为３gL且染料应选择耐碱性分散染料此时三

醋酯织物染色KS值较高且真丝织物练减率达到

较好水平为２３６毛效达到９１cm

b)采用一浴法脱胶染色工艺一部分浮色随脱

胶过程被去除对减小真丝织物沾色有一定帮助

c)碱性或酸性还原清洗均可有效去除真丝织

物沾色碱性还原清洗工艺条件为保险粉１gL碳酸钠１gL８５下处理２０min酸性还原清洗工

艺条件为还原清洗剂 TFＧ１１０B１gLpH 值为

４５温度８５ 时间２０min还原清洗后三醋酯

织物的皂洗色牢度(变色和沾色)均可达到４级

参考文献

[１]梅士英唐人成新型多组分纤维纺织品及染整关键技

　

术[C]高技术纤维及其面料开发应用论坛论文集２０１０[２]王玉仙李德娴醋酯丝绸的织造与染整[M]北京中

国纺织出版社１９８８３－２２[３]王石磊张建波董朝红等醋酸纤维的结构及理化性

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纤维mdashmdashmdash醋酯纤维[J]天津纺织科技２００４４２(４)２３

－２５[６]王石磊张建波张林醋酸纤维在纺织中的应用[J]染

整技术２００９３１(９)７－１０[７]吴岚翁艳芳王晓芳等真丝PLA织物的染整工艺研

究[J]丝绸２０１２４９(２)１－６[８]芦长椿醋酯纤维技术开发及市场分析[J]纺织科技进

展２００６(３)８－９[９]王石磊张建波张林等醋酸纤维的染色性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１１)１５－１９[１０]汪澜周秋宝真丝涤纶交织物的练染技术探讨[J]

印染２００１２７(１)１４－１６[１１]朱善长醋纤织物应用分散性染料染色的技术探讨

[J]印染２００１２７(１０)１７－２２

1048944４５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１２

泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟１张超民２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２莱美科技股份有限公司浙江湖州　３１３１００)

　　摘　要采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选出癸基葡糖苷(APGＧ１０)为发泡剂与相应的抗皱整理剂复

配制备了泡沫整理液 AFＧ４研究了发泡剂用量酸度和温度对 AFＧ４的泡沫性能的影响并测试棉织物泡

沫抗皱整理后的性能结果表明发泡剂质量浓度为６~８gL时AFＧ４的泡沫特性符合泡沫整理工艺的要

求AFＧ４耐酸性好适合应用温度为２５~３５经 AFＧ４整理后的棉织物折皱回复角断裂强力保留率与浸

轧抗皱相比均有所提高

关键词泡沫抗皱棉织物癸基葡糖苷(APGＧ１０)折皱回复角

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５５－０４

StudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishingLiquidAFＧ４ZHANGJianjuan１ZHANGChaomin２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２LaiMeiTechnologyCoLtdHuzhou３１３１００China)

AbstractDecylglucoside(APGＧ１０)wasscreenedoutasthefoamingagentby DFA１００dynamicfoamanalyzeranditwascombinedwithantiＧwrinklefinishingagentaccordinglytopreparefoamfinishingliquidAFＧ４TheeffectsofdosageoffoamingagentacidityandtemperatureontheperformanceofAFＧ４werestudiedandthentheperformanceofcottonfabricafterfoamantiＧwrinklefinishingwastestedTheresultsindicatethatwhenthemassconcentrationoffoamingagentis６~８gLthefoam propertiesofAFＧ４can meettherequirementsoffoamfinishingprocessAFＧ４isacidＧproofanditsavailabletemperatureis２５~３５ ThecreaserecoveryangleandbreakingstrengthretentionofcottonfabricafterAFＧ４finishingareallbetterthanthoseofpaddingantiＧwrinklefinishingKeywordsfoamantiＧwrinklecottonfabricdecylglucoside(APGＧ１０)creaserecoveryangle

收稿日期２０１６－０９－２３　网络出版日期２０１７－１２－０５

作者简介张建娟(１９９０－)女浙江嘉兴人硕士研究生主

要从事生态纺织品染整加工方面的研究

　　随着科学技术的发展新型纺织纤维[１]层出不

穷纺织品整理技术也日新月异棉织物浸轧抗皱

常存在带液率高高耗能抗皱效果不佳等问题[２]泡沫整理技术具有低带液率高节能少污染等优

点在纺织品整理行业有很大的发展空间[３]李永

庚等[４]采用罗氏Ｇ迈尔斯(RossＧMiles)泡沫仪和搅

拌法相结合的方法研究了柔软树脂防水等泡沫整

理液的组成和性能提出在生产中为确保系统相容

性应根据整理剂的性质合理选择发泡剂类型杨振

等[５]通过对阴阳离子表面活性剂进行复配发现两

者复配反而会降低体系的起泡性金国标等[６]研究

发现抗 皱 整 理 剂 的 加 入 会 降 低 椰 油 基 葡 糖 苷

(APGＧ０８１４)的泡沫性能本文实验采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选

出一款比椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)更高效的表面

活性剂作为发泡剂制备泡沫抗皱整理液 AFＧ４通

过 Autofoam 发泡机发泡可以对棉织物进行抗皱

整理达到抗皱节水节能的目的

１　实　验

１１　材料与仪器

材料精练纯棉织物(１１０times１１０根１０cm市购)抗皱剂 TFＧ６５０催化剂 TFＧ６５１(工业级浙江

传化股份有限公司)十二烷基硫酸钠(SDS)十二

烷基硫酸铵(ALSA)椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)

1048944５５1048944

癸基葡糖苷 (APGＧ１０)十二烷基三甲基氯化 铵

(１２３１)十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２)十二烷基

二甲基胺乙内酯(BSＧ１２)月桂基醋酸钠(LADＧ５０)(工业级临沂绿森化工有限公司)冰乙酸(分析纯杭州高晶精细化工有限公司)

仪器DFA１００动态泡沫分析仪(德国 Kruss公

司)Autofoam发泡机(DTC科技(香港)有限公司)

RJＧ３５０Ⅲ轧车(上海双翼实业公司)MＧ６型连续式焙

烘机(杭州三锦纺织科技有限公司)YG５４１E全自动激

光织物折皱弹性测试仪(宁波纺织仪器厂)YG０６５H电子式织物强力机(莱州市电子仪器有限公司)

１２　实验方法

１２１　泡沫性能测试方法

在２５下将４０mL发泡液置于 DFA１００动

态泡沫分析仪的容杯中控制转速４０００rmin剪切发泡２０s后测定发泡液的泡沫性能

１２２　织物抗皱整理方法

a)泡沫抗皱整理工艺

工艺配方发泡剂７gL抗皱剂TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL

工 艺 流 程制 备 泡 沫 抗 皱 整 理 液 AFＧ４rarrAutofoam 发泡机发泡rarr泡沫施加(带液率４０左

右)rarr焙烘(１６０９０s)

b)浸轧抗皱整理工艺

工艺配方抗皱剂 TFＧ６５０８０gL催化剂 TFＧ６５１１２gL

工艺流程制备浸轧抗皱整理液rarr浸轧(带液率

７０左右)rarr焙烘(１６０１８０s)

１３　测试方法

１３１　泡沫性能测试

发泡比SV发泡液质量与发泡后同体积的泡

沫质量之比其数值达到５以上可以认为起泡速

度快起泡性好泡沫半衰期D５０ 剪切发泡２０s后析出泡沫中

总含液量１２所需时间其数值越大表示泡沫稳

定性越好

１３２　织物性能测试

折皱回复角根据 GBT３８１９mdash１９９７laquo纺织品

织物折痕回复性的测定raquo测定经纬向各测５次取各自平均值相加

断裂强力保留率R根据 GBT３９２３１mdash２０１３laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分 断裂强力和断裂

伸长率的测定(条样法)raquo测定经纬向各测３次取各自平均值相加织物断裂强力保留率R 按下式

计算

R＝FF０

times１００

式中F 为整理后织物的断裂强力F０ 为整理前织

物的断裂强力

２　结果与讨论

２１　泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备

根据文献[７]可知泡沫整理工艺所需发泡剂和

泡沫应满足一定的条件a)用量少起泡快b)与整

理剂有很好的相容性c)较宽的pH 值适应范围d)泡沫在输送到织物的过程中足够稳定

２１１　发泡剂的筛选

表面活性剂是一类能在界面形成吸附具有特

殊双亲结构的化合物实验分别对阴离子非离子阳离子两性型表面活性剂进行性能测试比较各自

的泡沫性能从中筛选出适合泡沫抗皱整理用的发

泡剂结果如表１所示

表１　不同表面活性剂的泡沫性能比较

表面活性剂 质量浓度(g1048944L－１) 发泡比SV 起泡速度 半衰期D５０s十二烷基硫酸钠(SDS) ５０ ６３ 快 １２１６

十二烷基硫酸铵(ALSA) ５０ ６５ 快 １２５３椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４) ５０ ５４ 快 ９７５

癸基葡糖苷(APGＧ１０) ５０ ５９ 快 １０７８十二烷基三甲基氯化铵(１２３１) ５０ ３３ 慢 ２９４

十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２) ５０ ４０ 慢 ２８３月桂基醋酸钠(LADＧ５０) ５０ ４２ 慢 ６５７

十二烷基二甲基胺乙内酯(BSＧ１２) ５０ ３３ 慢 ４７１

　　由表１可知同一条件下阴离子型表面活性剂

的发泡比起泡速度和半衰期明显优于非离子阳离

子两性型表面活性剂但由于 AFＧ４中含有催化

剂TFＧ６５１(主要为 MgCl２1048944６H２O)金属 Mg２＋ 离子

的存在会在不同程度上影响离子型表面活性剂极

性头基之间的静电斥力影响 AFＧ４的系统相容性

1048944６５1048944

　染化工程 第２６卷

故需要选择非离子型表面活性剂作为 AFＧ４中的发

泡剂同一条件下癸基葡糖苷(APGＧ１０)的泡沫性

能优于椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)故选择癸基葡糖

苷(APGＧ１０)作为 AFＧ４中的发泡剂为使泡沫整理与浸轧整理织物上整理剂用量相

同泡沫整理中整理剂的质量浓度等于浸轧整理中整

理剂的质量浓度与两者带液率比值的乘积[８]浸轧

抗皱整理液中抗皱剂 TFＧ６５０８０gL故泡沫抗皱整

理液AFＧ４中抗皱剂TFＧ６５０的质量浓度为１４０gL催化剂 TFＧ６５１２０gL(一般为抗皱剂 TFＧ６５０的

１０~２０)

２１２　发泡剂质量浓度对AFＧ４泡沫性能的影响

整理液的泡沫性能主要受发泡剂质量浓度的影

响故实验研究发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能

的影响结果如图１所示

图１　发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能的影响

由图 １ 可知随着发泡剂质量浓度的增大

AFＧ４的发泡比和半衰期均先增大后趋于稳定这

是因为随着 AFＧ４中发泡剂质量浓度的增大更多

的表面活性剂分子吸附于界面降低表面张力提高

AFＧ４的泡沫性能当发泡剂质量浓度为６gL时发泡比达到７２起泡速度快半衰期达到２００５s泡沫细腻稳定满足泡沫整理工艺所需泡沫特性当发泡剂质量浓度为８gL后AFＧ４的泡沫性能几

乎不变产生这种现象的原因是整理液表面吸附达

到饱和表面性能趋于稳定故发泡剂的最佳质量

浓度为６~８gL

２２　酸度温度对AFＧ４泡沫性能的影响

泡沫抗皱整理液 AFＧ４发泡剂７gL抗皱剂

TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL织物抗皱

整理一般在酸性环境中进行且生产过程中温度会

发生一定波动故研究酸度和温度对其性能的影响

２２１　酸　度

酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响曲线如图２所

示由图２可知泡沫抗皱整理液 AFＧ４在酸性环

境下(pH 为２~７)随酸性增强即pH 值减小发泡比和半衰期均减小但整体受pH 值变化影响不

大具有较宽的pH 值适应范围

图２　酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２２２　温　度

温度对泡沫稳定性影响极大[９]故实验研究

AFＧ４对温度的敏感性温度对 AFＧ４泡沫性能的

影响曲线如图３所示由图３可知随着温度的升

高AFＧ４泡沫性能下降当温度在２５~３５ 时

AFＧ４的发泡比和半衰期波动不大大致处于７６

２５６２s当温度高于３５ 后发泡比尤其是半衰

期迅速下降这可能是因为温度升高使发泡剂在气

液界面的吸附量减少液膜表观粘度减小泡沫稳定

性下降也可能是因为温度升高使得 AFＧ４本身粘

度降低即流体性增强排液速度加快泡沫易破裂半衰期减小故 AFＧ４适合在２５~３５下使用

图３　温度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２３　棉织物抗皱整理效果比较

本文对不同抗皱整理工艺对棉织物整理效果的

影响进行了比较结果见表２由表２可知棉织物

分别经泡沫抗皱和浸轧抗皱整理后折皱回复角提

1048944７５1048944

　第５期 张建娟 等泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究 染化工程

高断裂强力保留率减小这是因为抗皱剂 TFＧ６５０与棉纤维发生物理化学反应导致纤维微观结构发

生变化改变了织物的弯曲性能[１０]弹性回复性提

高拉伸断裂强力减小经 AFＧ４整理后的棉织物

折皱回复角断裂强力保留率分别达到２５７deg６８与浸轧抗皱相比具有一定的优势说明泡沫整理技

术较为先进可为纺织品整理提供一个新的途径

表２　棉织物抗皱整理效果比较

整理工艺 折皱回复角(deg) 断裂强力保留率空白 １３６ １００

泡沫抗皱 ２５７ ６８浸轧抗皱 ２４０ ６３

３　结　论

采用DFA１００动态泡沫分析仪制备的泡沫抗皱整

理液AFＧ４不仅有较佳的起泡性泡沫稳定性而且有

较宽的pH值适应范围适合在２５~３５环境下使用泡沫整理的棉织物折皱回复角断裂强力保留率均优

于浸轧抗皱整理效果泡沫整理过程中带液率降低焙烘时间缩短因而可达到节能减排的目的

参考文献

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国纤检２０１０(１３)８０－８２

10508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881(上接第１８页)

４　结　论

相比由纯棉纱制取的织物２以中空尼龙长丝为

芯丝制取的棉中空尼龙长丝包芯纱制取的织物１具

有更优的吸声性能在２５００Hz处的吸声系数达到

峰值为０３３９其有效频率范围在１９００~２５００Hz此范围内平均吸声系数为０２６２同时织物１撕破性

能弯曲性能更优且相对更低的热阻对改善织物吸

声性能有益透气性相对较差

参考文献

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与分析[J]国际纺织导报２０１５４３(２)３８－４２[２]鲁宏伟马芹高密锦纶长丝织物的生产[J]棉纺织技

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研究[J]棉纺织技术２０１６４４(８)２７－３０

1048944８５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１３

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响

杨　陈

(江西服装学院纺织教研室南昌　３３０２０１)

　　摘　要利用超声波对棉织物进行预处理制备镀银棉织物并对其性能进行测试分析超声波预处理对镀

银棉织物的性能影响研究表明棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能随着超声波预处理时间的增加

而增加而其服用性能则随随着超声波预处理时间的增加而下降其中相比仅经超声波预处理的棉织物而言

在相同的超声波预处理时间点上镀银处理对织物的力学性能有所提升

关键词超声波棉织物镀银电磁屏蔽服用性能

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５９－０３

InfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabricYANGChen

(TextileOfficeJiangxiInstituteofFashionTechnologyNanchang３３０２０１China)

AbstractCottonfabricwaspretreatedwithultrasoundwavetopreparesilverＧplatedcottonfabricandthepropertiesweretestedBesidestheinfluenceofultrasonicpretreatmentonsilverＧplatedcottonfabricwasinvestigatedTheresearchshowsthatsilverionadsorptionpropertiesandelectromagneticshieldingpropertiesofcottonfabricsareincreasewiththeriseofultrasonicpretreatmenttimewhilethewearabilitydeclineswiththeriseofultrasonicpretreatmenttimeMeanwhilethemechanicalpropertiesofcottonfabricsareimprovedbytheprocessingofsilverplatingcomparedwithcottonfabricsonlypretreatedbyultrasonicunderthesameultrasonicpretreatmenttimeKeywordsultrasoundcottonfabricsilverplatingelectromagneticshieldingwearability

收稿日期２０１６－０９－３０

基金项目江西省教育厅科技计划项目(GJJ１５１２３０)江西省

文化艺术科学重点研究基地中华服饰文化研究中心资助(赣文厅字

[２０１５]１３４号)

作者简介杨　陈(１９８０－)男重庆人副教授主要从事功

能性纺织材料开发方面的研究

　　棉织物不仅具有优异的吸湿导汗柔软舒适性还具有齐全的色谱历来是高档服饰面料与家居饰

品的首选材料随着人们生活水平的提高人们对

棉织物的服用性能也提出了更高的要求其中就有

棉织物的防辐射性能这是由于科技的进步电子产

品的使用也愈加频繁长期的电磁辐射不仅导致正

常人头晕脑胀失眠身体机能紊乱对孕妇而言电磁辐射甚至能够导致胎儿畸形或流产[１Ｇ４]目前对棉织物的防电磁辐射整理多集中在多离子电磁整

理不锈钢纤维混纺电磁防护织造与金属离子涂层

整理３种方式３种方式各有利弊目前通过金属离

子涂层整理制备防辐射织物的材料主要为涤纶织

物对棉织物进行金属涂层的研究鲜有报道[５Ｇ７]本

文通过利用超声波辅助对棉织物进行镀银处理为开发抗辐射性能良好的棉织物提供一定的参考

１　试　验

１１　材料与仪器

材料棉织物(１００棉平纹经纬密度４２０times３６０根１０cm平方米质量２００gm２经纬纱线的细

度均为１８４５tex的合股纱)硝酸银(太仓市兴隆

化工贸易有限公司)氨水(杭州萧山天一化工有限

公司)蔗糖(郑州瑞恒化工产品有限公司)氯化亚

锡(温州海盛化工材料有限公司)氯化钯(日照力德

1048944９５1048944

士化工有限公司)氢氧化钾(青州市奥星化工有限

公司)盐酸(广萍化工有限责任公司)次磷酸钠(浙江增新化学有限公司)无水乙醇(东光鑫源化工有

限公司)以上所列化学试剂均为分析纯仪器FA１６０４精密电子分析天平(上海楚定分

析仪器有限责任公司)１０１B型电热鼓风干燥箱(吴江市新盛电热设备科技有限公司)ICH２５６恒温恒

湿试 验 箱 (美 墨 尔 特 (上 海)贸 易 有 限 公 司)

NETANALYZERFY８００网络分析仪(温州方圆仪

器有限公司)KQＧ６００VDY医用三频数控超声波清

洗器(昆山市超声仪器有限公司)INSTRON５５９０万能材料试验机(美国INSTRON 公司)YG４６１E数字式织物透气量仪(宁波纺织仪器厂)YG８１１D型全电脑织物悬垂仪(宁波市江东璟瑞仪器仪表有

限公司)

１２　镀银棉织物的制备

去浆棉织物于１０５ 的干燥箱中干燥至恒重

后剪成６０cmtimes６０cm 的正方形称重记作 M０取干燥后棉织物４块放入６５的超声波清洗器中

(频率４０kHz)分别超声处理２４６８h后取出再于１０５的温度下干燥至恒重称重记作M１

取超声波处理前后的棉织物依次按照如下工艺

进行处理浸没在０１５gL的氯化钯与１６gL的

氯化锡混合溶液中敏化处理２h后去离子水冲洗按照浴比１∶５投入到１００mLL的盐酸溶液中进

行解胶处理６０s去离子水冲洗按照浴比１∶５投入

到１２gL的次磷酸钠溶液与１００mLL的无水乙

醇中还原５min水洗后１０５下干燥至恒重配

制镀银溶液[８]硝酸银５１gL氨水２６mLL蔗糖８gL氢氧化钾３５gL按照浴比１∶１０将棉

织物投入到 ２５ 镀银溶液中在超声波频率为

１５kHz功率为２００W 的条件下进行镀银处理后水洗１０５下干燥至恒重称重记作M２

１３　测　试

１３１　棉织物的质量变化

用式(１)式(２)计算超声波处理后棉织物的损

失率与棉织物镀银后的质量增重率重复试验５次取５次质量变化的平均值

W１ ＝ M０－M１

M０times１００ (１)

W２ ＝ M２－M１

M１times１００ (２)

式中M０ 为超声波预处理前棉织物的质量gM１ 为

超声波预处理后棉织物的质量gM２ 为棉织物镀银

后的质量gW１ 为超声波预处理后棉织物的质量损

失率W２ 为棉织物镀银后的质量增重率

１３２　 镀银棉织物电磁屏蔽性能

使用网络分析仪在频率３０~３０００MHz范围

对镀银棉织物试样的电磁屏蔽性能进行测定利用

式(３)计算屏蔽效能的平均值SE重复５次

SE ＝２０timeslg H０

H１＝２０timeslg E０

E１＝１０timeslg P０

P１

(３)式中H０ 为未镀银棉织物磁场强度TH１ 为镀银

棉织物磁场强度TE０ 为未镀银棉织物电场强度

NCE１ 为镀银棉织物电场强度NCP０ 为未镀银

棉织物功率WP１ 为镀银棉织物功率W

１３３　镀银棉织物的服用性能

将干燥至恒重的镀银棉织物在温度为２０相对湿度为６５的环境中预调湿２４h后依据 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo使用织物

透气量仪对镀银棉织物的透气性能进行测试依据

FZT０１０４５mdash１９９６laquo织物悬重性试验方法raquo使用织

物悬垂仪对镀银棉织物的悬垂性能进行测试透气

性能与悬垂性能均测试１０次取平均值另将布样

裁剪成经纱方向长度２５０mm纬纱方向长度５０mm的布样使用万能材料试验机对镀银棉织物的断裂

强力进行测试其中拉伸预加张力２００cN拉伸速

度１００mmminCRE拉伸该试验重复测试２０次取平均值同理裁剪纬纱方向长度２５０mm经纱方

向长度５０mm的布样进行力学性能测试其他测试

参数不变

２　结果与讨论

２１　质量变化

棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银

过后的质量增重率测试结果如１表所示从表１的

测试数据可以看出棉织物的质量损失率随着超声

波预处理时间的增加而升高这是由于超声波的空

化作用使得棉纤维表面出现了不同程度的孔穴造成棉织物的质量损失而棉织物镀银处理后的质量

增重率却随着超声波预处理时间的增加而增加这是由于超声波空化作用产生的孔穴更有利于银离子

的吸附提高棉织物镀银的效果

1048944０６1048944

　染化工程 第２６卷

表１　棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银后的质量增重率测试结果

指标超声波预处理时间h

０ ２ ４ ６ ８超声波预处理棉织物的质量变化g ７２００００ ６９６８５２ ６４３４２６ ６０４３６１ ５３９５３５

棉织物镀银后的质量变化g ９２４６９６ ９２３４６８ ８７８３４１ ８４３５６７ ７７４９８８超声波预处理棉织物的质量损失率 ０ ３２２ １０６４ １６０６ ２５０６棉织物镀银处理后的质量增重率 ２８４３ ３２５２ ３６５１ ３９５８ ４３６４

２２　电磁屏蔽性能

镀银棉织物的电磁屏蔽性能测试结果如图１所

示从图１可以看出镀银棉织物的电磁屏蔽性能

随着超声波预处理时间的增加而增加也即是与镀

银质量变化呈正相关同时从图１中还可以看出

图１　超声波预处理不同时间的镀银棉织物

电磁屏蔽效果随频率变化曲线

超声波预处理８h与６h的电磁屏蔽性能非常接

近在３０~３０００MHz的电磁波屏蔽效果均值均在

４０dB以上达到了很好的电磁屏蔽效果而超声波预

处理４h与２h均与其有一定的差距同时镀银棉

织物 对 不 同 频 率 的 屏 蔽 性 能 也 不 完 全 相 同

１５００MHz左 右 的 电 磁 波 屏 蔽 效 果 最 佳而

２４００MHz左右电磁波屏蔽效果最差

２３　服用性能

镀银棉织物的服用性能测试结果如表２所示从表２可以看出棉织物的透气率随着超声波预处理

时间的增加而增加超声波预处理提高了棉织物的透

气率而镀银棉织物的透气率随着超声波预处理时间

的增加而下降且该过程与银离子的增重率呈正相

关单独超声波预处理改善了织物的悬垂性但镀

银棉织物的悬垂系数随着超声波预处理时间的增加

而不断增大说明随着吸附银离子的增加棉织物的

悬垂性变差至于镀银棉织物的力学性能无论是经

向还是纬向的断裂强力均随着超声波预处理时间的

增加而减小且这种变化趋势并未因为镀银而改变但在相同的超声波预处理时间条件下镀银后棉织物

的经向与纬向断裂强力高于相对应的仅经超声波预

处理的棉织物说明镀银处理对棉织物的力学性能有

一定程度的改善但低于超声波预处理对棉织物力学

性能的损害由此可知镀银棉织物的服用性能随着

处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银

处理对织物的力学性能有所改善

表２　镀银棉织物的服用性能测试结果

超声波

预处理

时间h

透气率(mm1048944s－１)

镀银前 镀银后

悬垂系数

镀银前 镀银后

断裂强力N经

镀银前 镀银后

纬

镀银前 镀银后

０ ２８３５ ２６１２ ４８４３ ４９６４ ９７２６５ ９８３５４ ４２３３２ ４３８４５２ ３０４１ ２５４２ ４７７６ ４７９７ ９５４３１ ９６４５３ ４０１７６ ４１３５６４ ３４３２ ２３６３ ４５２６ ５３２２ ９２１４３ ９３７４７ ３７４６２ ３９２８７

３　结　论

通过超声波辅助制备镀银棉织物并对其性能

进行分析表明随着超声波预处理时间的增加棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能均有一

定程度的改善在超声波预处理６~８h的时间段

内镀银棉织物获得很好的电磁屏蔽性能而镀银

棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银处理对织物的力学性

能有所改善(下转第６５页)

1048944１６1048944

　第５期 杨　陈超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１４

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究

程田田徐英莲

(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室杭州　３１００１８)

　　摘　要天然彩棉具有天然颜色可以简化后整理工艺实现绿色生产为探究绿棉色素在后整理工艺中

颜色的稳定性从分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉混纺纱编织成平纹织物并参考常规的

精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性的影响结果表

明绿棉白棉混纺织物经过精练碱缩工艺处理其颜色有加深并向蓝绿色改变的趋势且碱液质量浓度越大

对织物颜色的影响更大

关键词绿棉精练碱缩Lab值颜色稳定性

中图分类号TS１４３２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６２－０４

StudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabricsCHENGTiantianXUYinglian

(KeyLaboratoryforAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology

MinistryofEducationZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractNaturalcoloredcottonisprovidedwithnaturalcolorandthefinishingprocesscanbesimplifiedtorealizegreenproductionInordertoprobeintothecolorstabilityofgreencottoninthepostＧfinishingprocessthispaperstartsfromtheanalysisofthemicrostructureofgreencottonandwhitecottonandusestheblendedyarnsofgreencottonandwhitecottontoweaveintoplainweavefabricsByreferencingtotheconditionsofconventionalscouringandalkalishrinkageprocesstheinfluenceoflyeconcentrationandtemperatureoncolorstabilityofgreencottonwhitecottonblendedfabricswasdiscussedTheresultsofthestudyshowthatthecolorofgreencottonwhitecottonblendedfabricsgetsdarkerandtendstoblueandgreenafterscouringandalkalishrinkageprocessthebiggerofthelyeconcentrationthegreateroftheimpactonthecolorofthefabricsKeywordsgreencottonscouringalkalishrinkagevalueofLabcolorstability

收稿日期２０１７－０１－２０

作者简介程田田(１９９３－)女河南驻马店人硕士研究生

主要从事现代纺织技术及新产品方面的研究

通信作者徐英莲EＧmailXYL６０００１２６com

　　天然彩棉具有天然颜色其产品的生产过程中无

需染色符合开发生态纺织品的趋势但是天然彩棉

色系单调纤维的成熟度较差[１]为丰富产品颜色提高产品质量常常采用彩棉与白棉混纺的方式

彩棉纤维的主要成分包括纤维素和果胶物质脂肪灰分和蜡状物质等杂质[２]这些杂质影响纤维

的服用性能在生产过程中需要经过精练碱缩等工

艺过程为了探究绿棉色素遇碱和高温的变化本文从

分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉

混纺的方式纺制５８３tex的混纺纱编织成织物并参考常规的精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液

质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定

性的影响

１　实　验

１１　绿棉与白棉结构形态观测

白棉绿棉纤维经四氧化锇染色固定切片采用

1048944２６1048944

JEMＧ１２００EX透射电镜放大后观察获得白棉和绿

棉纤维的横截面视图

１２　绿棉白棉混纺纱线与织物制备

１２１　纱线纺制

选用山东寿光生产的绿棉和白棉纤维为原料设计绿棉白棉质量比５０５０在小样纺纱机上纺制

环锭纱线纱线的线密度５８３tex捻度６４捻

１０cm

１２２　织物小样织造

使用１０针英寸的电脑横机采用２根纱并线

方式进线选用合适的密度编织纬编平纹组织织物

若干用于后整理实验下机平衡后测试织物横密

为１２列５cm纵密为１６行５cm

１３　织物颜色测试

采用SFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织

物的颜色变化SFＧ６００测色光谱仪直接测试织物

的Lab变化值[３]通过计算可以得到衡量颜色变化

的色差值DEDL表示颜色明度的变化实验测试

结果中DL 值为正说明试样颜色比标样浅相反

DL值为负颜色比标样深DaDb描述色向的变

化趋势实验测试结果中Da为正值表示织物红色

调加深Da为负值表示绿色调增加实验测试结

果中Db为正值表示黄色调加深Db为负值表示

蓝色调增加色差值DE 用于衡量颜色的总变化

DE 在０~０５表示两种织物颜色变化不大[４]选用生坯织物作为标准样处理过的织物作为

测试样通过织物的DLDaDbDE 值来研究精练

和碱缩工艺对绿棉白棉混纺织物的颜色稳定性的

影响每一种实验方案制作测试３块试样取平均

值作为分析依据

１４　精练与碱缩实验

１４１　精练实验

织物精练的目的是去除棉纤维中的天然杂质采用氢氧化钠为主练剂表面活性剂硅酸钠为助练

剂改变精练碱液质量浓度和精练温度按下列工艺

条件对织物进行单因子实验共１５组

a)工艺处方

氢氧化钠５１０１５２０２５gL硅酸钠１耐碱渗透剂１

b)工艺条件

浴比１∶３０精练温度７０８０９０ 精练时

间１h

c)工艺过程

织物质量称量rarr计算氢氧化钠硅酸钠和耐碱

渗透剂的用量配置相应的煮练液rarr水浴锅加热至

４０放入织物rarr继续加热至相应温度保温煮练

１hrarr取出织物热冷水交替洗３次rarr烘箱烘干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织物的颜色变化

１４２　碱缩实验

碱缩是棉织物在松弛状态下用浓氢氧化钠溶

液处理使织物紧密碱缩通常在常温(２０)下进

行在配置碱液过程中氢氧化钠吸水放热碱液温

度为５０本文做了２０５０条件下的碱缩实验

a)工艺条件

氢氧化钠２００gL碱缩温度２０５０ 浸渍

时间１０min

b)工艺过程

将生坯织物放入２００gL氢氧化钠溶液中浸渍

１０minrarr热冷水洗涤３次去除氢氧化钠rarr烘箱烘

干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定

彩棉白棉混纺织物的颜色变化

２　结果与讨论

２１　绿棉与白棉结构形态比较

图１为实验用白棉绿棉纤维的横截面视图绿棉和白棉的横截面均呈腰圆形白棉中腔小而圆绿棉中腔呈干瘪状可推知白棉成熟度较高纤维品

质更好绿棉纤维品质较差[５]因此采用白棉绿棉

混纺的方式白棉几乎不含色素绿棉含有大量的色

素色素分布不均匀主要分布在靠近中腔的次生细

胞壁内[６]

图１　棉纤维横截面视图

２２　精练对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　通过改变精练碱液质量浓度温度进行单因子

1048944３６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

实验以生坯织物作为标准样得到１５组测试结果见表１所示

精练过程用J表示下标表示精练实验碱液质

量浓度上标表示精练实验温度如精练碱液质量

浓度５gL温度７０处理的测试样品表示为J７０５

表１　精练前后试样的Lab值

测试样 J７０５ J７０

１０ J７０１５ J７０

２０ J７０２５ J８０

５ J８０１０ J８０

１５ J８０２０ J８０

２５ J９０５ J９０

１０ J９０１５ J９０

２０ J９０２５

DL －０２６－０２８－０４２－０６３ －１１ －０７２－０７５－０７８ －１２ －１４６ －０９８－１１３－１３２－１３５－１５９Da －０５８－０６７－０７４－０８７ －０９１－１３１－１４４－１５１ －１５６－１６５ －１３６－１４７－１５８－１６２－１８４Db －０６７－０８ －０９１－１０９ －１１１－０７ －０９ －０９８ －１０９－１５９ －０９１－１１７－１４９－１６２－１６５DE １１ １２３ １２９ １５４ ２０３ １８６ ２１ ２２３ ２３ ２３５ １９８ ２１６ ２２６ ２６３ ２６７

　　为分析精练中碱液质量浓度温度对试样颜色

的影响得到图２mdash图５

图２　精练碱液质量浓度对DL值的影响

图２表明绿棉白棉混纺织物经过精练处理其DL值均为负值即经过精练试样颜色加深随着碱液浓度的增加DL 值明显下降随着温度的增

加DL值呈下降趋势经过精练工艺织物DL 值

的下降范围在－０２６~－１５９绿棉白棉混纺织物经过精练处理除去棉纤维

中的果胶脂类糖类等杂质织物的明度有增加的

趋势

图３　精练碱液质量浓度对Da值的影响

图４　精练碱液质量浓度对Db值的影响

由图３和图４可知绿棉白棉混纺织物经过精

练处理其DaDb值均为负值即经过精练试样颜

色向绿色调蓝色调加深随着碱液质量浓度的增加

DaDb值下降随着温度的增加DaDb值呈下降趋

势经过精练工艺织物Da值的下降范围在－０５８~－１８４Db值的下降范围在－０６７~－１６５

棉纤维颜色不纯经过精练后一些色素因色牢

度低被减弱使得织物颜色更蓝更绿

图５　精练碱液质量浓度对DE值的影响

根据图５可知绿棉白棉混纺织物经过精练处

理其DE 值均大于０５即经过精练试样有色差

变化随着碱液浓度的增加DE 值变大随着温度

的增加DE 值呈上升趋势经过精练工艺织物DE值的变化范围在１１~２６７

总之精练碱质量液浓度的增加温度的上升均

1048944４６1048944

　染化工程 第２６卷

使绿棉白棉混纺织物的颜色变深且向蓝绿色变化

２３　碱缩对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　调整碱缩温度生坯织物直接进行碱缩处理以生坯织物作为标准样得到２组测试结果见表２

５０碱液进行碱缩处理的样品表示为S５０２０碱

液进行碱缩处理的样品表示为S２０

表２　碱缩对织物颜色影响

品种 DL Da Db DES５０ －５８２ －１０７ －１１９ ６１３S２０ －４７８ －０８８ －１１９ ５０４

经过碱缩处理织物颜色变深颜色鲜艳度变

高其颜色向蓝绿色调变化碱缩最小色差值为５０４而精练的最大色差值

为２６７所以碱缩处理使绿棉白棉混纺织物变化

更大说明浓碱的处理比温度对绿棉白棉混纺织

物颜色稳定性影响更大这是因为通过碱缩成熟的棉纤维在浓碱的作

用下横向上发生剧烈的溶胀反应由腰圆形变成柱

形同时浓碱会使纤维内的胞腔和纤维内的天然捻

度消失棉织物的色泽鲜艳度也会发生改变结合绿棉结构分析绿棉色素中含有大量羰基

羧基和酚羟基等吸电子基团和羟基甲氧基等供电子

基团[７]碱性基团为供电子基团在碱性浴中绿棉

色素中吸电子基团与碱性基团(供电子基团)结合使绿棉颜色向蓝绿色变化结果表明绿棉颜色变化趋

势大小与碱性基团浓度有一定关系随着碱液质量浓

度的增加绿棉颜色向蓝绿色变化趋势增大

３　结　论

a)根据单因子变量精练工艺实验结果精练碱

液质量浓度的增加温度的上升均使绿棉白棉混纺

织物颜色变深且向偏蓝偏绿变化DE 值变化幅度

在１１~２６７变化幅度较小

b)碱缩工艺后绿棉白棉混纺织物的颜色加深

且向蓝绿色改变其色差值DE 为５０４６１３

c)相同的绿棉白棉混纺织物精练处理后色差

最大值为 ２６７碱缩处 理 后 最 小 色 差 值 DE 为

５０４碱缩工艺后的色差值远大于精练工艺后的色

差值说明浓碱对绿棉织物颜色的稳定性影响更大

参考文献

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10508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882(上接第６１页)

参考文献

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影响[J]材料科学与工程学报２０１１２９(２)２７７－２８１[８]张辉沈兰萍詹建朝涤纶织物不同还原剂化学镀银及

防电磁波性能[J]材料工程２００７(５)３１－３５

1048944５６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１５

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵

(广东省东莞市质量监督检测中心广东东莞　５２３８０８)

　　摘　要为了验证甲酸氯化锌溶液储存一定时间后试剂的有效性用不同时间配制的甲酸氯化锌溶液

对４种质控样进行重复测试验证在不同时间相同试验条件下质控样的稳定性然后用同次制备储存使用

的甲酸氯化锌溶液每间隔一定时间对４种质控样进行重复测试分析甲酸氯化锌溶液储存时间对纤维定量

结果准确性的影响程度结果表明甲酸氯化锌溶液在２０条件下储存３０d内不同时间的测试结果差异

很小试验结果用t检验分析后无显著差异３０d储存时间对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数据

完全符合标准要求

关键词甲酸氯化锌储存时间纤维成分准确性

中图分类号TS１０７６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６６－０４

EffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitativeAccuracyofFiber

FANGFangDAIYingyiZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenterDongguan５２３８０８China)

AbstractInordertoverifythereagenteffectafterthestorageofformicacidzincchloridesolutionforcertainperiodfourkindsofqualitycontrolsamplesweretestedwiththeformicacidzincchloridesolutionwhichwerepreparedatdifferenttimetoverifythestabilityofthequalitycontrolsamplesunderdifferenttimeandsametestconditionsThenthefoursamplesweretestedbyformicacidzincchloridesolutionwithdifferentstoragetimetodeterminetheeffectofthestoragetimeonthequantitativeaccuracyofthefiberTheresultsshowthatthereisnoobviousdifferenceinthetestresultsofformicacidzincchloridesolutionstoredfor３０dunder２０TtestresultshowsthereisnoobviousdifferenceThe３０dstoragetimehasnosignificanteffectonthequantitativetestaccuracyofthefibercontentThetestdatacompletelymeetthestandardrequirementsKeywordsformicacidzincchloridestoragetimefibercompositionaccuracy

收稿日期２０１７－０６－２１

基金项目广东省质监局科技项目(２０１６CZ０３)

作者简介方　方(１９８０－)男陕西洛南人工程师主要从

事纺织品检测及新检测技术方面的研究

　　化学试剂在纺织纤维成分的定性和定量过程中

有着非常重要的作用试剂不同储存时间和储存方

法也存在差异一般纤维成分定量所用试剂按配制

方式可分为现配现用和可储存使用两种现配现用

的试剂储存易分解变质对检测时效性要求较高对于对储存时间无明确要求的试剂一次配制可分

多次使用有利于检验人员批量操作节约人力成

本检测效率相对较高但是对于储存期限无明确

说明的试剂可能存在因储存时间超出有效期而失

效进而影响检测结果的可能如甲酸氯化锌溶液甲酸氯化锌溶液在纤维成分检测中常用于棉和再

生纤维素纤维麻和再生纤维素纤维羊毛和蚕丝混

纺产品的定量分析试剂用量相对较大但是在相应

方法标准[１Ｇ３]中对甲酸氯化锌溶液的储存时间无明

确说明现配现用除试剂配制工作量大外还易导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解一次配制多次使用因储

1048944６６1048944

存时间无明确说明若储存不当容易导致试验误差行业中对甲酸氯化锌溶液储存时间方面研究较少多集中在该试剂的定量溶解方法的研究上[４Ｇ１０]本

文主要针对甲酸氯化锌溶液的储存时间进行研究用４种质控样对储存不同时间的甲酸氯化锌溶液

试剂进行重复测试验证甲酸氯化锌溶液储存时间

对纤维定量结果准确性的影响探讨甲酸氯化锌溶

液的合理储存时间提高检测效率和准确性

１　试　验

１１　试验设备

CUＧ６纤维细度分析仪(北京和众视野科技有

限公司)UF１１０ 型烘箱 (德国 Memmert公司)

SPHＧ１１０times１２往复式恒温振荡水浴摇床(上海世平

实验设备有限公司)TBＧ２１４型电子天平(德国赛多

利斯精度为０１mg)GMＧ１０A隔膜真空泵(天津

市津腾试验设备有限公司)玻璃砂芯坩埚(容量

３０mL微孔直径９０~１５０μm)干燥器(装有变色

硅胶)具塞三角烧瓶(容量２５０mL)

１２　试验原理

在溶解温度为(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)

min的试验条件下用甲酸氯化锌溶液将其中一组

分从已知干燥质量的混合物中溶解去除收集残留

物清洗烘干和称重用修正后的质量计算其占混

合物干燥质量的质量分数再由差值得出混合物中

各组分的质量分数

１３　试样样品

准备４块质控样品分别标记为１２３和４其中１为１９６tex棉莫代尔５０５０白色

针织平纹布２为２９５tex亚麻粘纤５５４５浅灰

色针织平纹布３为１８４tex羊毛桑蚕丝８５１５浅蓝针织平纹布４为１９８tex棉粘纤１０９０粉

色针织平纹布

１４　试验试剂

甲酸氯化锌溶液２０g无水氯化锌(质量分数

＞９８)和６８g无水甲酸加水至１００g本试验中一次配制１０L甲酸氯化锌溶液储存于棕色瓶内密闭存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中

稀氨水溶液取氨水２０mL(密度为０８８０gmL)用水稀释至１L

１５　试验方法

选用溶解温度(７０plusmn２)溶解时间(２０plusmn１)min

的试验条件试样和试剂按照１g∶１００mL的比例进

行配比试验将配制好的试剂从当天开始试验第一

天相当于现配试剂以后每隔若干天分别取４种试样

进行一次平行试验借助显微镜观察不溶解纤维形

态判定是否完全溶解每次每种试样结果取平均值保留１位小数根据试验结果分析甲酸氯化锌随着

时间变化对检验结果的影响程度推算甲酸氯化锌

合理储存期限

１６　计算公式

P１ ＝m１dm０

times１００ (１)

P２ ＝１００－P１ (２)式中P１mdash 不溶解纤维的净干含量百分率P２mdash溶解纤维净干含量百分率P２mdash 溶解纤维净干

含量百分率m０mdash 溶解处理前试样干质量g

m１mdash 剩余的不溶纤维干质量gdmdash 不溶纤维在试

剂处理时的质量修正系数其中棉１０３亚麻１０７羊毛１００

２　结果与讨论

２１　质控样稳定性测试

为了验证质控样在特定实验室测试条件下的稳

定性选用现配甲酸氯化锌溶液在(７０plusmn２)溶解

时间为(２０plusmn１)min的条件下分别进行测试各质控

样每天进行１次平行样测试共测试１０次按照式

(１)和式(２)计算结果取平均值计算１０次试验的平

均值X测试结果见表１

表１　不同时间用现配试剂测试质控样的结果

次数质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

第１次 ４９６ ５５６ ８４３ １０４第２次 ４９８ ５４８ ８５６ １０１第３次 ５０４ ５４９ ８５２ ９７第４次 ４９９ ５４６ ８５４ １０５第５次 ５００ ５５４ ８５４ ９９第６次 ５０６ ５５３ ８４８ １００第７次 ５０４ ５５１ ８５１ ９７第８次 ４９５ ５４７ ８４６ ９８第９次 ５０６ ５５０ ８５３ ９７第１０次 ４９５ ５４９ ８４７ １０３平均值X ５００ ５５０ ８５０ １００

从表１可以看出在选定试验条件下经过多次

重复测量１质控样的棉含量范围在４９５~

1048944７６1048944

　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

５０６最大差值为１１２质控样的亚麻含量

范围在５４６~５５６最大差值为１０３质

控样的棉含量范围在８４３~８５６最大差值为

１３４质控样的棉含量范围在９７~１０５最大差值为０８从试验数据可以看出甲酸氯

化锌溶液现配现用定量４个质控样试验数据稳定符合质控样稳定性的要求

１７　准确性测试

纤维成分实验室一次配制储存使用的化学试剂

一般保存１个月比较合适超过１个月有效期建议及

时调整试剂配置量本试验一次配置１０L甲酸氯化

锌溶液因氯化锌在常温的甲酸中较难溶解建议将

试剂置于水浴锅中加热不停搅拌加速溶解同时防

止试剂挥发影响溶液浓度将配制好的试剂储存于

棕色容量瓶中存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中按照试验方法中试验条件对４种质控样分别进行首

次平行样测试以后每隔几天按照相同试验条件进行

重复测试按照式(１)和式(２)计算结果若平行样间

测试值差值超过１０则用号标注否则取平行试

验结果的平均值并将测试结果进行分析分别计算

４种质控样的平均值X和标准偏差s(x)并对检测结

果采用t分布进行检验判定测试值与期望值的差异

情况测试结果见表２

表２　不同储存时间的甲酸氯化锌对

１~４质控样的测试结果

时间d质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

１ ５０４ ５４６ ８５５ １０２３ ４９９ ５４３ ８４８ ９８５ ５０６ ５４８ ８５２ １０４７ ５０１ ５５１ ８５０ １０４１０ ５０６ ５４７ ８５３ １００１３ ５０７ ５４７ ８４６ １０６１５ ４９８ ５５５ ８４９ ９７１８ ５０２ ５５１ ８５０ ９８２０ ５０３ ５５３ ８５３ ９７２３ ４９６ ５５０ ８５２ １０３２５ ５０４ ５４６ ８４９ １０１２７ ５００ ５５３ ８４８ ９７３０ ４９８ ５４４ ８５４ １０６

平均值X ５０２ ５４９ ８５１ １０１标准偏差s(x) ０３５ ０３７ ０２７ ０３３

从表２中试验数据可以看出不同储存时间测

试的结果存在小幅波动但都在方法标准允差范围

内其中１质控样棉纤维测试含量范围为４９６~５０７之间最大相差１１２质控样亚麻测

试含量范围为 ５４３ ~５５５ 之间最 大 相 差

１２３质控样羊毛测试含量范围为８４６~８５５之间最大相差０９４质控样棉纤维测试

含量范围为９７~１０６之间最大相差０９为了判定测试值与真实值的差异情况对试验

数据采用t分布进行检验查t分布表可知t０００１(１２)＝４３１８计算得

t１棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|５０２－５００|

０３５ １３

＝２０６０＜t０００１(１２)＝４３１８

t２亚麻 ＝|X－X０|s(x) n＝|５４９－５５０|

０３７ １３

＝０９７４＜t０００１(１２)＝４３１８

t３羊毛 ＝|X－X０|s(x) n＝|８５１－８５０|

０２７ １３

＝１３３５＜t０００１(１２)＝４３１８

t４棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|１０１－１００|

０３３ １３

＝１０８＜t０００１(１２)＝４３１８根据t分布可判定４个质控样的测试值与真实

值之间无显著差异即甲酸氯化锌溶液储存３０d内对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数

据完全符合标准要求

３　结　论

a)按规定方法配制的甲酸氯化锌溶液阴凉

储存在(２０plusmn２)恒温避光环境３０d内在(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)min的条件下定量测试

棉莫代尔亚麻粘纤羊毛桑蚕丝棉粘纤４种

混纺织物测试值与真实值之间无显著差异即两种

试剂配制方式对检测结果无明显影响

b)甲酸氯化锌溶液的配制和储存注意规范操

作一次配制多次使用可防止因多次配制试剂导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解提高试剂配制精确度

c)甲酸氯化锌溶液储存时间超过３０d后或用

其他方法储存是否继续有效有待进一步研究

参考文献

[１]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家

标准化管理委员会GBT２９１０６mdash２００９ 纺织品 定量

化学分析　第６部分粘胶纤维某些铜氨纤维莫代尔

纤维或莱赛尔纤维与棉的混合物(甲酸氯化锌法)[S]北京中国标准出版社２００９

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　染化工程 第２６卷

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标准化管理委员会GBT２９１０２２mdash２００９纺织品 定量

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的定量分析[J]印染２０１７(２)４６－４９[５]章锋宇俞鸿杰杜茜妮等羊毛桑蚕丝混纺产品定量

检测方法的探讨[J]纺织科技进展２０１７(３)４１－４３[６]李姗李献鑫刘明牛仔布棉与丝光棉在甲酸氯化锌

中d值的探讨[J]纺织标准与质量２０１６(２)４５－４７[７]赵为陶杨良波棉黏混纺产品定量分析化学方法的探

讨[J]纺织科技进展２０１６(９)２８－３０[８]任婷婷羊毛黏纤混纺织物定量分析方法之比较[J]

纺织标准与质量２０１６(５)４５－４８[９]林本术郑少明棉与莱赛尔混纺织物定量分析方法研

究[J]针织工业２０１６(４)６８－７０[１０]胡凇月葛晓青羊毛与桑蚕丝混纺织物定量分析方法

的研究[J]针织工业２０１６(５)７１－７４

10509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904

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　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１６

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀１２胡克勤２王　静２胡金莲３吕　晶３

(１浙江工业职业技术学院鉴湖分院浙江绍兴　３１２０００２浙江省现代纺织工业研究院

浙江绍兴　３１２０８１３香港理工大学纺织及服装学系中国香港　９９９０７７)

　　摘　要为研究压烫工艺对聚氨酯形状记忆纤维(SMF)棉机织物的折痕保持性能采用不同的压烫温

度和压烫时间制备了２５个试样并进行折痕保持性(CR值)的测试结果表明在压烫时间不变的情况下随着压烫温度的提高织物的CR值呈上升态势只有当外界作用温度高于形状记忆纤维定型温度一定幅度时

织物的CR值才达到最高值(５级)最佳压烫工艺为温度１９０时间５０s对６个CR值达到５级的试样进

行形变固定率形状回复率缩水率和平整度的测试结果显示经过压烫定型整理后的SMF棉机织物具有较

高的形变固定率和形状回复率以及优于纯棉织物的布面平整度和尺寸稳定性

关键词聚氨酯形状记忆纤维棉机织物折痕保持性

中图分类号TS１９５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７０－０５

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabric

JINGuanxiu１２HUKeqin２WANGJing２HUJinlian３LU10489441048944

Jing３

(１JianhuBranchZhejiangIndustryPolytechnicCollegeShaoxing３１２０００China２ZhejiangInstituteofModernTextileIndustryShaoxing３１２０８１China３InstituteofTextilesandClothing

TheHongKongPolytechnicUniversityHongKong９９９０７７China)

AbstractTostudytheinfluenceofhotpressingprocessoncreaseretentionofSMFcottonwovenfabrictwentyＧfivesampleswereproducedunderdifferenthotpressingtemperatureandhotpressingtimeThevaluesofcreaseretention(CR)ofthesesamplesweretestedTheresultsshowthatwhenthehotpressingtimekeepsunchangedtheCRvalueincreaseswiththeincreaseofhotpressingtemperatureOnly whentheexternaltemperatureishigherthantheshapesettingtemperatureofshapememoryfiberandthedifferencereachescertainextenttheCRvalueofthefabricreachesthehighest(Class５)Theoptimizedhotpressingtemperatureis１９０ andtheoptimizedhotpressingtimeis５０secondsThedeformationfixityratioshaperecoveryratio

shrinkageandsmoothnessofthefabricswhoseCRvaluesreachedClass５weretestedTheresultsshowthatboththedeformationfixityratioandtheshaperecoveryratioofhotＧpressedSMFcottonfabricarequitehighInadditionthesmoothnessanddimensionalstabilityofhotＧpressedSMF

cottonfabricarebetterthanthoseofpurecottonfabricKeywordspolyurethaneshapememoryfibercottonwovenfabriccreaseretention

收稿日期２０１７－０５－１４

作者简介金关秀(１９６２－)男浙江萧山人教授博士主要

从事纺织染整技术方面的研究

　　形状记忆聚合物(SMP)属于智能材料具有受

到外部刺激(热化学机械光磁或电等)时改变形

状的能力[１]形状记忆聚氨酯(PUs)是一种温敏形

状记忆材料可通过湿法纺或熔融纺工艺纺制聚氨

酯形状记忆纤维(SMF)[２]含SMF纺织品具有各

种形状记忆功能[３Ｇ４]纺织面料的服用性能包括织物的基本性能和舒

适性能广义的织物舒适性能包括心理感觉即美学

功能作为一种造型艺术服饰美总是以一定的几

何形状来表现的[５Ｇ６]如用于正式场合穿着的西裤

1048944０７1048944

为体现出挺括的质感而对裤线(裤腿前片正中从上

到下熨成的褶子)的要求非常高[７]然而用常规面料

裁制成的西裤经过洗涤后其裤线保持性差一般须

重新熨烫不但费时费力其美观性也不尽人意具

有良好折痕保持性的织物非常适合于制作需要裤

线褶皱层叠等造型的服饰产品因此研究SMF棉机织物折痕的保持性对提升服饰的美观度和服用

性能具有现实意义事实上含SMF的织物可以根

据需要进行压烫成型整理包括折皱压烫成型或平

整压 烫 成 型可 达 到 永 久 保 型 效 果[８]本 文 对

SMF棉机织物进行压烫成型整理探讨压烫工艺

对折痕保持性能的影响

１　机理分析

作为温 敏 形 状 记 忆 材 料形 状 记 忆 聚 氨 酯

(PUs)的记忆性能与两个关键温度密切相关即形

状恢复温度TR 和定型温度TS[９]图１所示为形状记

忆聚氨酯的记忆原理

图１　 形状记忆聚氨酯记忆原理

形状记忆聚氨酯由固定相和可逆相两个部分组

成前者能够记忆材料的初始形状而后者随温度变

化能可逆地固化和软化SMF在第一次成型时(外界作用温度须高于TS)将外界赋予的初始形状记

忆下来但纤维仍可发生形变并在较低的温度下将

此形变加以固定(二次成型)当将上述已形变纤维

的温度升高至超过TR 时材料能恢复至一次成型时

的形状但如果在作用温度高于TS 的条件下对其

施加外力使其发生形变则材料的初始形状就发生

了变化如果此后作用于材料的温度不超过TS其初始形状就不会再改变这就是形状记忆织物能够

永久保持折痕的机理

２　试验方法

２１　材料与设备

SMF棉机织物２７８tex(CJ＋５６texSMF)包

芯纱２７８tex(CJ＋５６texSMF)包芯纱２８５根

１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cmSMF含量１７SMF的定型温度１８５形状恢复温度

６５为减少包芯纱外包棉纤维之问的抱合因形

状记忆纤维芯丝的存在而受影响的程度本研究中

包芯纱捻系数的设计较相同规格纯棉纱偏高１５左右即捻度为７４捻１０cm经测试包芯纱断裂强

力为１２８cNtex断裂强力变异系数为７５能够满足织染工序生产的要求

纯棉机织物(对照样)CJ２７８texCJ２７８tex

２８５根１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cm设备WascatorFOM７１ CLS 洗 衣 机 (瑞 典

Electrolux公司)Y７４３N 翻滚式烘干机(温州际高

检测仪器有限公司)YPＧR１８０Ｇ１６００型滚筒热压机

(有利机械工业(无锡)有限公司)YG０２６PC型电子

织物强力测试仪(宁波纺织仪器厂)Instron５５６６万

能材料试验机(美国Instron公司)

２２　织物压烫定型

聚氨酯形状记忆材料的形状恢复温度TR 和定

型温度TS 都是由合成配方所确定的其中定型温

度TS 在１８０以上然而在较高温度区间对材料

进行处理时应注意控制处理的时间否则有可能对

聚氨酯材料造成损伤实际操作中应通过相关实验

来确定最终的处理工艺方案本研究的压烫定型实验是在 YPＧR１８０Ｇ１６００型滚

筒热压机上进行的实验中通过改变温度和时间这２个参数共制备２５个试样实验方案如表１所示

表１　试样制备实验方案

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s１ １７５ ４０ １４ １９０ ５０

２ １８０ ４０ １５ １９５ ５０

３ １８５ ４０ １６ １７５ ５５

４ １９０ ４０ １７ １８０ ５５

５ １９５ ４０ １８ １８５ ５５

６ １７５ ４５ １９ １９０ ５５

７ １８０ ４５ ２０ １９５ ５５

８ １８５ ４５ ２１ １７５ ６０

９ １９０ ４５ ２２ １８０ ６０

１０ １９５ ４５ ２３ １８５ ６０

１１ １７５ ５０ ２４ １９０ ６０

１２ １８０ ５０ ２５ １９５ ６０

１３ １８５ ５０ mdash mdash mdash

1048944１７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

２３　性能测试

２３１　折痕保持性能

按照ISO７７６９mdash２００９laquo纺织品 经清洗后织物褶

裥外观评价试验方法raquo进行测定这一方法可用于

评价经反复家庭洗涤后织物折痕的保持性能图

２为该方法的评价示意图将水洗烘干后织物的折

痕保持状态与标准样品折痕对比即可评价出织物

折痕的耐水洗性和形状记忆特征标准样品折痕分

５个等级将最接近试样外观的标准样照的级数作

为评价结果如试样折痕外观介于整数标准样照之

间则确定为中间级(半级)

２３２　形变固定率和形状回复率

形变固定率和形状回复率是除了折痕保持性能

之外表征形状记忆性能的两个主要技术参数形变固定率是表征织物固定瞬时形变能力的指

标将织物在一定温度下实施形变释负后织物发

生部分回缩这部分形变系普通形变未回缩的形变

则为固定形变计算如式(１)[９]

形变固定率＝一定温度下固定的形变

总形变 times１００

(１)形状回复率是描述织物在经历一系列的热机械

变形后恢复其原来形状的能力的指标计算如式

(２)[９]

形状回复率＝恢复形变总形变 times１００ (２)

图２　折痕保持性评价示意

　　在Instron５５６６试验机上采用热循环拉伸法对织

物进行形变固定率和形状回复率的测试具体步骤如

下将试样紧固在夹持器内预加张力为０１N升温

至７０开启拉伸使试样伸长１５然后将其冷却

至室温(２１)夹头回复至起始位置得到拉伸Ｇ回复

曲线和数据重复上述测试循环３次根据式(１)和式(２)分别计算形变固定率和形状回复率每个试样

测试５次求取平均值通常认为织物的形变固定率和形状回复率的

数值均超过８０时具有优良的形状记忆性能２３３　缩水率

按照ISO５０７７mdash２００７laquo纺织品 洗涤和干燥后尺

寸变化的测定raquo进行测定２３４　平整度

按照ISO７７６８mdash２００９laquo纺织品 评定织物经洗涤

后外观平整度的试验方法raquo进行测定

３　结果与讨论

由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉

机织物能够保留纯棉织物吸湿好静电少不易起毛

起球穿 着 舒 适 等 优 点以 下 讨 论 压 烫 工 艺 对

SMF棉机织物形状记忆性能以及其它相关性能的

影响

３１　压烫定型工艺对折痕保持性的影响

表２所示为经受压烫定型整理的SMF棉机织

物经水洗烘干后其折痕保持性测试结果由表１和表２可见在压烫时间不变的情况下

随着压烫温度的提高SMF棉机织物的折痕保持

性能(CR 值)呈上升态势但无论对于哪一个压烫

时间织 物 的 CR 值 均 未 在 压 烫 温 度 等 于 TS

(１８５)时达到最高值(５级)而是升至１９０ 才

达到的此外在压烫温度低于TS 尚有一定幅度时

1048944２７1048944

　染化工程 第２６卷

(１８０)织物的CR 值已有不同程度的上升其上

升幅度取决于压烫的时间压烫时间越长上升幅度

就越大分析认为聚氨酯形状记忆材料的TS 值实

际上表现为一个温度区间在压烫温度低于名义TS

尚有一定幅度时织物的折痕保持性能就趋于上升而只有当外界作用温度高于其名义 TS 一定幅度

时织物的折痕保持性能才达到理想的水平

表２　折痕保持性测试结果

试样编号折痕保持性

(CR)级试样编号

折痕保持性

(CR)级

１ １ １４ ５２ １５ １５ ５３ ３５ １６ １４ ４ １７ ２５５ ４５ １８ ４５６ １ １９ ５７ ２５ ２０ ５８ ４ ２１ １９ ４５ ２２ ２５１０ ４５ ２３ ４５１１ １ ２４ ５１２ ２５ ２５ ５１３ ４５ mdash mdash

　　由于实验结果显示只有当压烫温度ge１９０ 且压烫时间ge５０s时织物的折痕保持性才能达到

５级因此对于SMF棉机织物的压烫定型来说最佳工艺应设定为压烫温度１９０压烫时间５０s压烫温度低于１９０或压烫时间少于５０s会使得

织物的折痕保持性能达不到理想的水准但压烫温

度过高或压烫时间过长时一方面织物的力学性能

会受影响另一方面也会增加不必要的加工成本

３２　织物形变固定率与形状回复率分析

对６个折痕保持性达到５级的织物试样(１４

１５１９２０２４２５)以及对照样压烫定型

前后的形变固定率和形状回复率进行测试表３所

示为测试结果由表３可见一方面在总共４８个形变固定率和形

状回复率的指标值(不含对照样的指标值)上有４５个

数值(占总数９３７５)达到８０以上表明加入SMF后的棉织物在具有良好的折痕保持性能的同时也具

有较高的形变固定率和形状回复率相比较之下对照

样(纯棉织物)的指标值仅为３９４~６１３另一方

面实验结果显示压烫定型前后形变固定率和形状回复

率的指标值未表现出明显的下降趋势表明研究中所

选择的压烫工艺没有对聚氨酯材料造成损伤

表３　织物形变固定率与形状回复率测试结果

试样

编号

形变固定率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

形状回复率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

１４ ８４３ ８３０ ８２５ ８３１ ７８４ ８０７ ８０２ ８１６１５ ８６８ ９１９ ８４３ ８４０ ８４９ ８３２ ８３１ ８４１１９ ８３３ ８１７ ８２６ ８３５ ８０６ ７９０ ８１４ ８１２２０ ８４４ ８５３ ８５２ ８３８ ９０１ ８５５ ８６９ ８６５２４ ８０８ ８１５ ８３４ ８１１ ８５０ ８３９ ８７７ ８８２２５ ８０２ ８１６ ７９７ ８０４ ８０９ ８１５ ８２１ ８０３

对照样 ６１３ ５８６ ５９７ ６０１ ４３９ ３９４ ４５８ ４２０

３３　织物相关性能分析

同样对６个折痕保持性达到５级的织物试样

(１４１５１９２０２４２５)以及对照样进

行其它相关性能测试包括缩水率和平整度测试结

果见表４所示由表 ４ 可 见所 有 试 样 的 缩 水 率 均 未 超 过

３５其中经向缩水率的平均值为３１纬向缩

水率的平均值为２８分别小于对照样的４１和

３３分析其原因一方面包芯纱中棉纤维含量仅

为８３(其余为SMF)从而因棉纤维溶胀引起纱线

直径增粗进而使得织物缩水率增大的程度较纯棉织

物要小但另一方面包芯纱捻系数比纯棉纱要高出

１５则因棉纤维溶胀而激发纱线退捻进而使得织

物缩水率增大的程度较纯棉织物要大此外具有形

状记忆性能的SMF芯丝可产生ldquo骨架效应rdquo能在

一定程度上阻碍纱线沿长度方向的收缩(因织物中

经纬纱交织原因纱线不可能自由退捻而导致其长

度缩短)分析认为上述３种效应叠加的结果使得

1048944３７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

SMF棉机织物的缩水率小于纯棉机织物此外所

有试样的平整度均达到４级以上在较大程度上优

于普通纯棉织物(表４显示对照样的平整度仅为

２５级)分析认为其机理在于实验中在对试样折

痕部位的SMF进行折皱压烫定型的同时也对试

样其余部位的SMF进行了平整压烫定型从而使

得织物获得了良好的平整性上述结果表明通过压

烫定型整理后的SMF棉机织物在具备优异的形状

记忆性能的同时其尺寸稳定性和布面平整度均处

于较好的水准

表４　织物相关性能测试结果

试样编号缩水率

经向 纬向平整度(SA)级

１４ ３３ ３０ ４１５ ３２ ２６ ４１９ ３５ ３２ ４２０ ３１ ２９ ４２４ ２７ ２７ ４５２５ ２８ ２４ ４

对照样 ４１ ３３ ２５

４　结　论

a)通过实验探索压烫工艺对SMF棉机织物折

痕保持性能的影响规律得出最佳压烫定型工艺即温度１９０时间５０s此外实验结果表明SMF的

TS 值实际上表现为一个温度区间在压烫温度低于

TS 尚有一定幅度时织物的CR值已有不同程度的

上升压烫时间越长上升幅度越大要使织物的折

痕保持性能达到理想的水平必须使外界作用温度

高于其名义TS 一定的幅度

b)由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉机织物在保留纯棉织物固有的风格性能的同时也具有良好的形状记忆性能(除了折痕保持性能外还包括形变固定率和形状回复率)此外经压烫成型

整理后的SMF棉机织物具有优于纯棉织物的布面

平整度和尺寸稳定性

参考文献

[１]金关秀胡金莲吕晶等形状记忆包芯纱织物的生产

[J]棉纺织技术２０１７４５(１)７１－７４[２]全琼英胡金莲吕晶高紧度形状记忆纤维棉机织物

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[J]纺织科技进展２００５(５)７－９[４]全琼英胡金莲吕晶等纺织用形状记忆材料的应用

开发[J]纺织导报２０１２(４)９９－１０１[５]韩冷论西装的审美文化内涵[J]集宁师范学院学报

２０１２３４(１)８０－８６[６]金晨服装流行中款式细节变化的研究[D]西安西安

工程大学２０１２[７]王霞影响西裤裤线不正的另一关键因素分析[J]黑龙

江纺织２０１６(２)２５－２６[８]金关秀莫穷胡金莲等聚氨酯形状记忆纤维棉机织

物的染整[J]印染２０１２(１５)２７－２９[９]胡金莲形状记忆纺织材料[M]北京中国纺织出版

社２００６８－１２

1048944４７1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１７

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼１沈　来１时景龙２金　晶１黄行舟１董岳龙１张　云１鲍国芳１

(１绍兴市质量技术监督检测院浙江绍兴　３１２０７１２绍兴柯润纺织品有限公司浙江绍兴　３１２０３０)

　　摘　要介绍了国内外标准对室内装饰织物燃烧性能的要求采集了１００批次窗帘织物进行燃烧性能风

险监测结果显示２７０的样品符合B１ 级要求７０的样品仅符合B２ 级要求其中３１批次明示阻燃的样

品中有１９４的样品不符合明示等级(均明示为B１ 级)主要是续燃时间不达标采用比利时风险评估矩阵

评估窗帘织物的燃烧性能风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险并从标准制修订产品标识标签完成等方面提出

了应对措施与建议

关键词燃烧性能装饰织物风险监测风险评估矩阵

中图分类号TS１０１９　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７５－０５

RisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabricsYEQiong１SHENLai１SHIJinglong２JINjing１HUANGXingzhou１

DONGYuelong１ZHANGYun１BAOGuofang１

(１ShaoxingTestingInstituteofQualityandTechnicalSupervisionShaoxing３１２０７１China

２ShaoxingKerunTextileCoLtdShaoxing３１２０３０China)

AbstractRequirementsofdomesticandforeignstandardstoflammabilityofinteriordecorativefabricswereintroducedOnehundredbatchesofcurtainsanddrapeswerecollectedforflammabilitytestTheresultsshowedthat２７０ofsamplesmettherequirementsofClassB１and７０ofsamplesmettherequirementsofClassB２Among３１batchesofsamplesretardingflame１９４ofthem (declaringClassB１)didn1049011tmeettherequirementsofdeclaringClassmainlybecauseofthedissatisfactionofafterＧflametimeBelgiumriskassessmentmatrixwasadoptedtoassesstheriskgradeofflammabilityofcurtainsanddrapesasldquohighrdquowhichindicatedthatitwasrequiredtoreducerisksMeanwhilecountermeasuresandsuggestionswerepresentedtoreducerisksfromstandardformationmodificationproductidentificationandlabelKeywordsflammabilitydecorativefabricriskmonitoringriskassessmentmatrix

收稿日期２０１７－０１－１７

作者简介叶　琼(１９８３－)女浙江绍兴人工程师主要从

事纺织染化料检测方面的研究

　　室内装饰织物包括窗帘帷幕墙布等具有款

式丰富肌理鲜明质感柔和清洗方便等优点通过

精心设计可以适应各种环境场所的需要营造出豪

华温馨舒适的环境满足现代人群的审美观[１Ｇ３]随着房地产项目的大量建设室内装饰织物的

需求量直线上升但目前窗帘帷幔墙布等的监督

抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺织产品

基本安全技术规范raquo检验并不涉及燃烧性能GB

５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范(２００１年

版)raquo对室内装饰用纺织品的燃烧性能是有明确要求

的室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰随着装饰织物蔓延同时释放出大量烟雾和

有毒有害气体危害人体健康甚至产生灾难性的后

果１９９４年１２月８日克拉玛依市友谊馆举办迎

专场文艺演出活动时舞台帷幕被光柱灯烤燃火势

迅速蔓延至剧厅酿成３２５人死亡２０１４年１月１１日云南省香格里拉县独克宗古城因为经营者用电不

慎导致窗帘起火引发火灾事故过火面积约１平方

公里(近２３的古城)直接损失近亿元

1048944５７1048944

１　相关法规标准

１１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的

要求

　　美国早在１９５３年就通过了laquo易燃织物法案raquo(FFA)对儿童睡衣服装床垫地毯薄膜材料等

纺织品内部装饰物和相关材料等都提出了燃烧性

能要求由美国消费者产品安全委员会(CPSC)负责

制定和修改纺织产品易燃性相关标准CPSC 将

FFA编入了CFR第１６卷中包括服用纺织品可燃

性标准(１６CFR１６１０)乙烯基塑料膜可燃性标准

(１６CFR１６１１)儿童睡衣可燃性标准(１６CFR１６１５１６CFR１６１６)和地毯类产品表面可燃性能

标准(１６CFR１６３０１６CFR１６３１)等日本消

防法对多数商业性建筑物内的地毯和窗帘等装饰

织物规定了阻燃要求[４Ｇ５]英国等欧洲国家对装饰

织物 的 燃 烧 性 能 亦 都 有 自 己 的 要 求如 表 １所示

FZT３４０１０mdash２０１４laquo亚麻装饰织物raquo等产品标

准对燃烧性能并无明确要求GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo虽然对燃烧性能指标要求做了明确规

定但仅限于明示阻燃的织物国标 GB１７９５１mdash

２００６laquo阻燃机织物raquo对阻燃机织物的阻燃性能等级划

分及其判定作了规定但并未规定何种产品要求何

种阻燃性能目前窗帘帷幔等室内装饰用纺织品

的监督抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺

织产品基本安全技术规范raquo检测并不涉及燃烧

性能

表１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的要求

标准法规 要求

CPSC１６CFR１６１１ 平均燃烧速率le３０５cm(１２in)s

NFPA７０１mdash２０１５laquo纺织品和胶片的火焰蔓延

的燃烧试验raquo

平方米质量le７００gm２滴落物燃烧时间不得超过２s平均燃烧失重le４０平方米质量＞７００gm２单个试样续燃时间不得超过２s折叠试样烧焦长度不得超过４３５~１０５０mm(依试样种类而定)滴落碎片燃烧时间不得超过２s

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１０s

GB２０２８６mdash２００６laquo公共场所阻燃制品及

组件燃烧性能要求和标识raquo

阻燃１级氧指数ge３２０损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５s燃烧滴落物

未引起脱脂棉燃烧或阴燃烟密度等级le１５产烟毒性等级不低于ZA２ 级阻燃２级损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s燃烧滴落物未引起脱脂棉

燃烧或阴燃产烟毒性等级不低于ZA３ 级

GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s

日本消防法[５] 续燃时间３~５s以下阴燃时间５~２０s以下损毁面积３０~４０cm２ 以下

BS５８６７mdash２２００８laquo窗帘及帘用织物规范

第２部分可燃性要求raquo

A第一条标记线没有被烧断或穿孔两条垂直边缘没有都被烧断穿孔B没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘C没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘没有燃烧的滴落物若平均

续燃或阴燃时间超过２５s则认为不符合C类要求

１２　不同场所室内织物燃烧性能要求

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范

(２００１年版)raquo对不同场所的室内装饰用纺织品都有

不同的燃烧性能要求具体如表２所示不同场所特别是公共场所的室内装饰用纺织品燃烧性能至少

达到B２ 级甚至B１ 级单层多层公共场所商业

楼饭店旅馆住宅等众多场所都要求窗帘的燃烧性

能至少达到B２ 级甚至B１ 级而不少高层建筑的要

求又要高于单层多层建筑对窗帘燃烧性能都要求

达到B１ 级即使是普通住宅最低也应达到B２ 级

表２　不同场所室内装饰织物燃烧性能要求

建筑物及场所 单多层要求 高层要求

候机楼 B１ 或B２ 汽车站火车站等 B２

影院礼堂剧院音乐厅等 B１ 饭店旅馆 B２ 高级旅馆B１

歌舞厅餐馆等娱乐餐饮建筑 B１ 或B２ 幼儿园医院病房疗养院养老院 B１ B１

高级住宅 B２ B１

普通住宅 － B２

商业楼综合楼商住楼等 B１ 或B２

　　注ldquordquo表示标准未提及该类场所ldquo－rdquo表示标准对该类场所装

饰织物燃烧性能无要求

1048944６７1048944

　染化工程 第２６卷

２　窗帘面料燃烧性能检测情况

２１　采样情况

本次风险监测对象主要为在浙江省生产及销售

的窗帘织物通过生产领域和流通领域随机采样的

模式样品覆盖不同价格档次不确保明示阻燃样品

不低于３０浙江省的窗帘织物生产企业主要集

中在绍兴杭州嘉兴等地流通领域则基本集中在

绍兴柯桥轻纺市场嘉兴海宁许村市场等地实际

共采样１００批次其中明示阻燃功能的样品３１批

次具体如表３所示

表３　窗帘织物采样情况 批

地区 总批次 明示阻燃样品来源

流通领域 生产领域

价格档次(元1048944m－１)

le３０ ３０~７０ ge７０ 不详

杭州 ２４ １４ １３ １１ １４ ７ ３ ０绍兴 ５４ １２ ２５ ２９ ２５ ６ ０ ２３嘉兴 ２２ ５ １７ ５ ２２ ０ ０ ０总计 １００ ３１ ５５ ４５ ６１ １３ ３ ２３

　　注单价不详的样品均为生产企业抽样主要为企业样品出货后的尾单

２２　检测方法和评价依据

仪器设备HD８１５A 型织物阻燃性能测试仪

(南通宏大实验仪器有限公司)检测方法采用 GBT５４５５mdash２０１４laquo纺织品 燃

烧性能 垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测

定raquo条件 A 进行试验从代表性样品中取尺寸为

３００mmtimes８９mm的样布经纬向各取５块置于标

准大气压条件下调湿[６]调湿完的样品装入试样

夹进行点火试验点火时间１２s观察燃烧现象记录试样续燃和阴燃时间测量损毁长度计算平

均值评价依据以 GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修

设计防火规范raquo为评价依据确定技术指标和要求具体见表４

表４　窗帘面料燃烧性能检测方法与评价依据

检测

项目检测方法

技术要求

B１ 级 B２ 级

燃烧

性能

GBT５４５５mdash

２０１４(条件A)

损毁长度le１５０mm 损毁长度le２００mm续燃时间le５s 续燃时间le１５s阴燃时间le５s 阴燃时间le１０s

２３　检测结果

２３１　总体检测结果

１００批次样品中具有阻燃功能有３４批次其中

符合B１ 级要求的２７批占７９４仅符合B２ 级要

求的有７批次占２０６３１批次明示阻燃功能

(均明示为B１ 级)样品中有１批次不具备阻燃功能

５批次仅符合B２ 级要求不符合率为１９４主要

是续燃时间不达标６９批次未申明具有阻燃功能

的样品中有４批次具有阻燃功能占５８其中B１

级和B２ 级各２批次

２３２　单项指标分析

燃烧性能单项指标符合情况如图１所示单项

指标中最好的是阴燃时间有９７０的样品符合阻燃

要求且全部为B１ 级其次是损毁长度有４３０的

样品符合阻燃要求续燃时间有３４０的样品符合

阻燃要求聚酯织物点火后快速燃烧伴随融缩或熔融火

焰下滴含棉等天然纤维的织物不但快速燃烧蔓延还能长时间阴燃传统的窗帘织物一般为聚酯纤

维仅小部分产品采用聚酯纤维和少量棉纤维交织故９７０的样品阴燃时间符合要求绝大部分不阴

燃而损毁长度和续燃时间一般需经过阻燃处理才

能达到要求做过阻燃处理的样品在离开点火源后

能立即或稍许后停止燃烧其续燃时间和损毁长度

都要远远小于未经阻燃处理的样品

图１　燃烧性能单项指标检测情况

1048944７７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

２３３　样品来源分析

流通领域采集的５５批次样品中仅７３的样

品具有阻燃功能３批次明示具有阻燃功能的样品

都具有阻燃功能生产领域采集的４５批次样品中有６６７的样品具有阻燃功能２８批次明示具阻燃

功能的样品中有２１４不符合明示要求具体如

图２图３所示

图２　流通领域样品阻燃情况

图３　生产领域样品阻燃情况

目前流通领域特别是零售市场的窗帘织物绝大

多数为未明示阻燃产品生产企业生产的阻燃窗帘

织物多为定制或出口产品一般来说生产厂家根

据其产品的销售市场工程项目地域等因素决定是

否对其产品进行阻燃处理北京上海等大城市和

大工程及定制产品要求产品具有阻燃功能小城市

和小工程及家用产品都不要求产品经过阻燃处理出口欧美等地的窗帘织物都会进行阻燃处理因为

欧美等地对室内装饰材料有阻燃要求部分买家还

要认证验厂等

２３４　价格档次分析

单价低于３０元m 的样品中仅１４８具有阻

燃功能其中１批次占１１１的样品不符合明示燃

烧性能等级要求单价３０~７０元m 的样品全部具

有阻燃功能其中２批次为B２ 级占１５４的样品

不符合明示燃烧性能等级要求单价高于７０元m的样品燃烧性能等级全部为 B１ 级均符合明示要

求具体如表５产品价格与其阻燃性能息息相关单价越高阻

燃等级总体越好通常B２ 级产品要比不具有阻燃

功能的普通产品贵至少８~１０元m而B１ 级要比

普通产品贵至少２０元m由于价格因素再加上

部分消费者对防火规范不了解及监管难度大实际

选择还是以不具备阻燃功能的产品为主这也促成

了目前流通领域产品基本以非阻燃产品为主

表５　不同价格档次样品燃烧性能检测结果

价格分类

(元1048944m－１)采样

批次

明示阻

燃批次

具阻燃功能批

次(占比)不符合明示B１ 级

批次(占比)le３０ ６１ ９ ９(１４８) １(１１１)

３０~７０ １３ １３ １３(１０００) ２(１５４)

ge７０ ３ ３ ３(１０００) ０(０００)不详 ２３ ６ ６(２６１) ３(５００)总计 １００ ３１ ３１(３１０) ６(１９４)

　　注单价le３０元m的样品中有１批次未明示具有阻燃功能实

际检测为B２ 级单价不详的样品中有３批次样品未明示具有 B１ 级

阻燃功能实际检测２批为B１ 级１批为B２ 级

３　燃烧性能安全风险分析

燃烧性能安全风险评估主要采用比利时风险评

估矩阵[７]进行分析包含３个要素伤害的严重程

度伤害发生的可能性危害暴露的可能性３个要

素的等级与取值情况如表６所示风险值R＝E(伤害严重程度)timesW (伤害发生

可能性)timesB(危害暴露可能性)根据公式计算出风险值依据风险值的大小划

分出风险等级

表６　风险评估各要素等级与分值划分

伤害严重程度(E)危害发生的

可能性(W)危害暴露的

可能性(B)等级 分值 等级 分值 等级 分值

惨重性后果 １００ 一定发生 １０ 很经常 １０严重的灾难 ８０ 非常可能 ６ 经常 ６多人死亡 ４０ 很可能 ３ 时常 ３一人死亡 １５ 可能 １ 偶尔 ２

重伤 ７ 可推知的 ０ 很少 １切割伤等 ３ 几乎不可能 ０ 非常少 ０５

微小的伤害 １ 非常不可能 ０ 从不 ０不可能 ０

３１　伤害的严重程度

室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰会随着装饰织物蔓延引发火灾同时织物持

续燃烧释放出大量烟雾和有毒有害气体影响人身

安全危害财产安全严重时甚至酿成灾难性后果如１９９４年新疆克拉玛依大火２０１４年云南香格里

1048944８７1048944

　染化工程 第２６卷

拉县独克宗古城大火本次风险监测综合评定燃烧

性能伤害程度为ldquo多人死亡rdquoE 取４０

３２　伤害发生的可能性

窗帘织物起火引发火灾的可能性较小但确实

存在亦有不少实际案例故本次风险监测评定伤害

发生的可能性为ldquo可能rdquoE 取１

３３　危害暴露的可能性

本次风险监测的１００批次样品中具有阻燃功

能的占３４０流通领域仅７３的样品具有阻燃

功能明示阻燃的样品中有１９４的样品燃烧不符

合明示阻燃等级目前大城市大工程中所使用的

窗帘多是定制产品而普通住宅办公楼民营餐饮

旅馆等场所用的窗帘一般都是在工程通过验收后由

消费者自行在流通市场上采购普通消费者并不了

解 GB５０２２２mdash１９９５对室内装饰用织物的防火要

求且流通领域中具备阻燃功能的窗帘产品比例很

小再加上价格因素消费者实际选择时多为非阻燃

产品故认为危害暴露的可能性是比较大的依据

表３取危害暴露的可能性等级为ldquo时常rdquo即B＝３

３４　风险等级划分

风险值R＝EtimesW timesB＝４０times１times３＝１２０依据

表７风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险

表７　风险等级划分及处理措施

风险值 风险等级 处理措施

＞３２０ 非常高 停止出售

１６０~３２０ 高 立即整改

７０~１６０ 较高 需要降低风险

２０~７０ 一般 注意关注

＜２０ 较低 也许可接受

４　风险应对措施及建议

a)加强监管和标准宣贯燃烧性能安全性普

及GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规

范raquo对住宅办公楼商场餐饮宾馆等诸多场所的

室内装饰用纺织品都有燃烧性能要求而普通消费

者对此并不了解部分企业认为仅工程用装饰织物

才需阻燃功能家用产品则无此要求建议加强

GB５０２２２mdash１９９５等标准宣贯和室内装饰织物燃烧

性能安全性普及鼓励普通消费者更多地选择具阻

燃功能的产品鼓励生产企业更多的生产阻燃产品

供消费者选择以减小危害暴露的可能性同时对

办公楼餐饮宾馆等场所所使用的装饰织物加强

监管

b)建议对现行室内装饰织物产品标准和评价

规则进行制修订增加燃烧性能要求

c)完善阻燃产品标签标识目前流通领域中

有少部分产品具备阻燃功能而未明示通常具阻燃

功能的产品价格要明显高于未经阻燃处理的产品建议生产企业和销售单位对具有阻燃功能的产品在

标签标识上进行明示申明燃烧性能等级一则利于

提高产品竞争力二则便于消费者根据使用场所合

理选购

d)开发研究新型阻燃剂改进生产工艺本次

风险监测明示燃烧性能B１ 级的样品中有１９４的

样品不符合明示要求部分企业也表示B１ 级燃烧性

能要求较高成本较大现有阻燃剂和生产工艺难以

做到B１ 级建议政府鼓励企业进行新型生态高效

阻燃剂的开发研究并改进生产工艺同时对高效经济的阻燃剂和生产工艺进行大力推广提高产品质

量降低生产成本提高产品市场竞争力为消费者

选购优质低价的装饰织物提供更多选择

参考文献

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[２]张丹室内软装饰审美情感研究[J]艺术与设计理论

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[J]建材发展导向２０１１９(７)１４１－１４２[４]王悦中纺织品燃烧性能技术法规标准和测试方法

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验用标准大气[S]北京中国标准出版社２００８[７]刘霞罗红旗汤万金等欧盟消费品安全风险管理现

状及对我国的启示[J]标准科学２０１１(１２)６９－７４

1048944９７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１８

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全１何旭平２张承瑞１

(１山东大学机械工程学院济南　２５００６１２山东日发纺织机械有限公司山东聊城　２５２０００)

　　摘　要针对现阶段喷气织机车间生产的网络化需求和现存喷气织机监测系统缺乏统一数据接口这一

现状研究借助 MTConnect协议实现设备联网的方法建立喷气织机设备的 MTConnect模型设计了基于

MTConnect的喷气织机远程监控系统系统为喷气织机控制系统设计了 MTConnect接口实现数据的标准

输出至于远程控制指令的下发则借助自定义数据协议完成经测试该系统能够远程监测喷气织机的各

项信息同时能够通过远程控制实现对车间喷气织机的加密解密操作系统能够提高喷气织机车间网络化

水平增强设备之间的互联互通特性

关键词喷气织机MTConnect协议监控系统网络化

中图分类号TS１０４２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８０－０７

RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnectWANGQuan１HEXuping２ZHANGChengrui１

(１CollegeofMechanicalEngineeringShandongUniversityJinan２５００６１China

２ShandongRIFATextileMachineryCoLtdLiaocheng２５２０００China)

AbstractInview ofthepresentstateofnetworkedproductiondemandofairＧjetloomworkshopandthelackofuniform datainterfaceintheexistingairＧjetloom monitoringsystemthispaperstudiesthemethodofequipmentnetworkingwiththehelpofMTConnectprotocolestablishestheMTConnectmodelofairＧjetloomequipmentanddesignsaremotemonitoringsystem basedon MTConnectThe MTConnectinterfaceisdesignedforthecontrolsystemofairＧjetloomtoobtainstandardoutputdataTheremotecontrolinstructionisissuedwiththehelpofcustomizeddataprotocolAftertestingthesystemcanmonitortheinformationofairＧjetloomandrealizetheencryptiondecryptionoperationoftheairjetloombyremotecontrolInbriefthesystemcanimprovethenetworklevelofairＧjetloomworkshopandenhancetheinteroperabilityofequipmentKeywordsairＧjetloomMTConnectprotocolmonitoringsystemnetworking

收稿日期２０１７－０７－０３

基金 项 目山 东 省 科 学 技 术 厅 自 主 创 新 专 项 基 金

(２０１３CXB４０１０１)

作者简介王　全(１９８９－)安徽亳州人男硕士研究生主

要从事机械电子方面的研究

通信作者张承瑞EＧmail１３９６９０７６９１０１２６com

　　当前国产喷气织机产业发展迅速各种新型喷

气织机被先后推出对织机远程监控系统的研究已

经成为各高校企业研究机构关注的热点之一相应也取得了一定研究成果董卿霞[１]借助局域网开

发了一套CS架构的织机监测系统能够在局域网

内部完成对车间织机的监测邓玉文[２]研发了一套

基于 Web 技术的喷气织机网络管控系统借助

CAN网关监控程序与服务器进行信息交互对喷气

织机生产车间进行网络管控罗东升[３]开发了一套

织机实时织造信息管理系统采用硬件采集卡采集

织机数据选用 TCPIP协议组建信息管理系统实现远程监测北京经纬纺机针对棉纺设备开发了经

纬E系统[４Ｇ６]能够监视纺织设备的运行信息并统

计监视的信息无锡丝普兰公司为喷气织机配备有

1048944０８1048944

SPR１０００喷气织机网络监控系统[７]系统不仅能够

采集监视喷气织机的实时状态还具有部分生产管

理功能以上织机远程监测系统虽然在一定程度上

实现了对喷气织机的远程监控但各系统之间缺乏

统一的数据接口限制了不同设备系统的互联互通针对这一现状本文研究了 MTConnect协议为喷气

织机控制系统添加了标准数据输出接口并完成了基

于BS架构的喷气织机远程监控系统设计

１　喷气织机控制系统 MTConnect接口设计

图１　MTConnect应用示例

１１　MTConnect分析

MTConnect[８Ｇ１０]是美国机械制造技术协会提出

的一种基于开放式协议的数控设备互联通信协议其目的是提高设备的数据采集功能增强设备的互

操作性创造一种ldquo即插即用rdquo的应用环境虽然

MTConnect协议最初是针对数控机床提出的但是

其具有超强的设备描述能力[１１]且用户可根据需要

添加描述元素因此其适用于喷气织机监测信息的

描述图１所示为 MTConnect在实际应用中主要

包括４种模型概念设备适配器代理和客户端其中设备是所要监测的目标单位也是监测数据

源适配器是一种数据格式转化器用于将设备原始

数据 转 化 为 代 理 能 够 识 别 的 数 据 格 式代 理 是

MTConnect的核心负责采集存储设备数据并响

应客户端 HTTP请求与客户端进行数据交互客户端是监测数据的最终使用者可以是应用分析软

件或是其他处理系统本文借助 MTConnect协

议为喷气织机控制系统设计标准数据输出接口远程监控服务器作为 MTConnect客户端与各喷气织

机控制系统 MTConnect接口通信完成分散织机

数据的采集在 MTConnect协议中XML语言被用于描述设

备的各项监测信息MTConnect协议采用４种类型的

XML文件对设备进行描述即 MTConnectDevices

MTConnectStreamsMTConnectErrors和 MTConnectＧAssetsMTConnectDevices是设备描述文件在完

整的设备描述文件中包含设备集(Devices)组件

集(Components)等其中设备集可以包含多个设

备在本文中设备即喷气织机组件集是组件的集

合组件指的是轴(Axes)传感器(Sensors)控制器

(Controller)等每个组件可以包含多个数据项

(DataItems)用 于 描 述 组 件 的 各 个 属 性

MTConnectStreams是数据流文件设备和组件的

具体数据通过此文件描述MTConnectErrors是

错误文件当客户端请求出现错误时则通过此文件

将错误报告返回给客户端MTConnectAssets是

资产描述文件主要和机床加工刀具相关在喷气织

机设备描述中忽略此文件

１２　基于 MTConnect的喷气织机监测信息

建模

　　对喷气织机监测信息进行基于 MTConnect的

建模需要明确喷气织机的机械结构和所需监测的信

息喷气织机主要包括３个平行传动轴和布面张力

传感器３个平行传动轴分别是织机主轴送经轴和

卷取轴其中送经轴和卷取轴同步运行将其简化为

一个进给运动轴喷气织机所需监测内容主要包

括织机主轴转速工作效率布面张力及报警信息

等织机状态信息织机系统参数工艺参数张力参

数等配置信息报表统计等历史信息本文主要针

对织机状态信息完成基于 MTConnect的喷气织机

远程监控系统设计与验证图２所示为基于 MTConnect的喷气织机状态

信息结构图图２描述了喷气织机的供电系统张力

传感器织机主轴和进给运动轴根据喷气织机状

态信息结构图可使用 XML文件对喷气织机运行

状态信息进行描述图３所示为喷气织机的状态信

息描述文件文件中除了图２中的基本信息还增

加了运行效率当前状态挡车工等数据项并根据

MTConnect协 议 规 定 为 各 数 据 项 的 idtype

category等属性进行了赋值

1048944１８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

图２　基于 MTConnect的喷气织机状态信息结构

图３　喷气织机状态信息描述文件

１３　MTConnect接口设计

喷气织机控制系统 MTConnect接口负责读取喷

气织机控制系统内部数据将数据统一整合为符合

MTConnect标准协议的数据格式并将其存储于临时

存储 区当 接 收 到 客 户 端 发 送 的 HTTP 请 求

MTConnect接口做出响应返回符合标准协议的织机

数据在 MTConnect协议中客户端主要有４种

HTTP请求即 ProbeSampleCurrent和 Asset其

中Probe请求用于查询设备的组件和数据项代理返

回 MTConnectDevices文档Sample请求用于查询某

一 段 数 据代 理 返 回 MTConnectStreams 文 档

Current请求用于查询设备组件的当前状态代理返

回 MTConnectStreams文档Asset请求用于获取设备

资产信息本文不涉及此类请求

MTConnect接口的设计重点是代理的设计美国

制造技术协议为方便用户开发代理端程序提供了代

理软件开发工具该开发工具提供了一系列函数接

口用户可直接以 DLL类库的形式调用如图４所

示为喷气织机控制系统 MTConnect接口工作原理

图MTConnect接口主要包括４个模块即数据读取

模块XML解析器数据存储模块和 HTTPServer

a)数据读取模块从喷气织机控制系统的配置

文件Sqlite数据库以及共享内存中获取监测数据并借助开发工具提供的IData函数接口将数据存储

入数据存储模块

b)XML解析器负责解析设备描述文件和代理

配置文件并根据 XSD 定义文件校验设备描述文

件在XSD文件中对设备描述文件中的组件属性

1048944２８1048944

　纺织设备 第２６卷

等均有定义用户可根据需要添加定义

c)数据存储模块按照 MTConnect协议整合

ProbeCurrentError请求的响应数据包并将数据包

存储在临时存储区当客户端有 HTTP请求进入时

利用NETLINQ技术[１２]从存储区内获得相应数据包

d)HTTPServer侦听 HTTP请求进而从数

据存储模块中得到响应数据包并做出响应

图４　喷气织机控制系统 MTConnect接口原理

２　喷气织机远程监控系统设计

２１　数据传输模型设计

喷气织机远程监控系统的数据传输模型包含两

层含义喷气织机监测信息的上传和远程控制指令

的下发喷气织机监测信息通过 MTConnect接口

即可获得然而由于 MTConnect协议尚不支持控

制指令下发因此自定义数据协议传输加密解密控

制指令图５所示为自定义数据包结构数据包由

前导符数据属性数据长度组包数据加密码以及

CRC校验码组成其中前导符占据６个字节位

用于对数据包做第一道校验检测其是不是本系统

内部定义数据属性占据１个字节位用于标识数据

包的类型数据长度占据２个字节位用于记录组包

数据的字节数组包数据可以包含多个数据节点分别存储不同数据加密码占据 ６ 个字节位基于

MD５加密算法[１３]获得是保证加密解密控制指令

安全性的又一道保障CRC校验码占据４个字节用于校验数据包传输过程中是否出现错误喷气织

机监测信息符合 MTConnect协议标准为提高监

测信息的安全性防止信息泄露MTConnect数据

包同样按照图５的数据包结构再次组包

图５　自定义数据包结构

1048944３８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

　　如图６所示在喷气织机控制系统软件上层设

计有 MTConnect接口和协议解析模块协议解析

模块负责解析控制指令数据包为统一管理在

MTConnect接口和协议解析模块上层设计有请求

过滤模块该模块对接收到的数据包按照自定义的

数据结构进行过滤将 HTTP请求数据包传递给

MTConnect接口处理而控制指令数据包交由协议

解析模块处理

图６　喷气织机控制系统软件上层模块示意

２２　系统整体设计

如图７所示喷气织机远程监控系统在硬件上

主要需要以下设备带有通用串口的工业控制计算

机串口转 WiＧFi模块工业路由器云服务器远程

客户端工业控制计算机作为喷气织机控制系统的上位

机主控制器其上运行有喷气织机控制系统上位机

软件和与喷气织机远程监控系统相关的各功能模

块喷气织机工业控制计算机通过串口通信线与串

口转 WiＧFi模块相连接串口转 WiＧFi模块负责透明转发串口与服务器

之间的数据本系统中的串口转 WiＧFi模块选择的

是济南有人物联网公司开发的工业级产品该模块

能够实现串口与 WiＧFi之间数据的双向透明传输串口转 WiＧFi模块既可以作为 TCPServer存在也可以作为 TCPClient工作在本系统该模块作为

TCPClient存在串口转 WiＧFi模块与远程服务器

的通信是采用Socket通信的方式完成的该模块相

当于Socket通信的 TCPClient而布置在云服务器

图７　喷气织机远程监控系统整体方案

上的 数 据 处 理 模 块 相 当 于 Socket通 信 的 TCPServer

工业路由器负责提供网络接入服务通过工业

路由器车间织机与云服务器完成信息交互云服务器是喷气织机远程监控系统的核心其

上运行有数据处理模块和远程监控服务器远程监

控服务器包括数据库服务模块和 Web服务模块数据处理模块作为车间织机与服务器Socket通信

的 TCPServer与车间各织机的串口转 WiＧFi模块

建立连接系统正常运行时数据处理模块主动向

1048944４８1048944

　纺织设备 第２６卷

喷气织机控制系统 MTConnect接口发送 HTTP请

求获取各织机信息并将织机监测信息分类存储到

数据库服务模块另外数据处理模块定时检测数

据库服务模块中的织机加密解密控制信息并将该

控制指令按照前文的自定义数据协议打包下发给车

间织机上位机主控制器实现远程控制数据库服

务模块是车间织机与远程用户进行数据交互的媒

介车间喷气织机需要远程监视的数据被上传到数

据库服务模块以备查看远程用户借助于 Web服务

模块将加密解密等控制指令写入数据库服务模块以备数据处理模块检测Web服务模块用于提供

监控信息浏览服务其响应用户的 HTTP请求与数据库服务模块完成数据交互

３　实验验证

喷气织机远程监控系统开发完成后需要对系

统进行系统功能测试和现场车间试验以检测系统

的可行性

３１　系统功能测试

图８所示为喷气织机远程监控系统功能测试环

境系统功能测试是在实验室内部搭建起喷气织机

远程监控系统进行的测试服务器客户端均接入内

部局域网喷气织机通过串口转 WiＧFi模块接入同

一局域网由于内部测试过程中喷气织机控制系

统未实际控制喷气织机机械结构运动因此编写测

试文件按照测试文件手动操作喷气织机控制系统

软件模拟喷气织机正常工作

图８　系统功能测试环境

系统功能测试主要测试喷气织机远程监控系统

的逻辑功能Web服务器的兼容性等内容如图９所示

图９　喷气织机远程监控系统织机列表页面

为喷气织机远程监控系统功能测试过程截图图９显示了配备有喷气织机远程监控系统的织机列

表通过该列表可选择查看某一特定喷气织机的具

体监测信息(图１０)经测试基于 MTConnect的

喷气织机远程监控系统方案可行

图１０　喷气织机运行状态页面

３２　现场车间试验

在本系统中喷气织机采用无线连接的方式与

服务器通信由于无线连接的抗干扰能力相对较弱因此系统功能测试完成后还需进行现场车间试验进一步验证喷气织机远程监控系统在车间复杂环境

下的稳定性和远程控制对车间喷气织机的影响图

１１所示为该系统被配备在新疆某纺织企业现场图服务器布置在云服务器中客户端通过公共网络访

问服务器图１２所示为车间喷气织机控制系统上

图１１　车间试验现场

1048944５８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

位机软件显示的喷气织机运行信息图１３所示为喷

气织机远程监控系统监测到的该喷气织机的运行信

息对比后发现远程监测的信息与喷气织机控制系

统上位机软件显示的一致通过喷气织机远程监控

系统对车间织机进行远程加密解密操作车间织机

运行正常远程加密解密操作不会影响车间喷气织

机的安全性

图１２　喷气织机控制系统上位机软件显示界面

图１３　喷气织机远程监控系统显示页面

４　结　语

本文针对现存织机远程监控系统缺乏统一数据

接口这一问题研究了 MTConnect协议为喷气织机

控制系统设计了 MTConnect接口实现了监测信息

的标准输出对于远程加密解密等控制指令的下

发则通过自定义数据协议完成系统基于BS架构

　

设计完成服务器布置在云服务器上远程用户不

受地理位置限制可实时对车间喷气织机进行远

程监控最后分别对喷气织机远程监控系统进行

了系统功能测试和现场车间试验经测试系统方

案可行

参考文献

[１]董卿霞基于CS模式的织机监测系统设计[D]天津

天津工业大学２００８[２]邓玉文基于CAN总线和 Web技术的智能喷气织机网

络管控系统的研发[D]青岛青岛大学２０１４[３]罗东升织机实时织造信息管理系统的研发与应用[D]

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２０１２(３)６１－６２[５]金光成安莉经纬E系统在棉纺设备中实现人机交互

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谈新型织机的技术进步[C]全国织造新产品开发学术

研讨会暨２０１４织造年会论文集２０１４[８]EDRINGTON B ZHAO B HANSEL Aet al

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[９]刘日良张承瑞姜宇等基于 MTConnect的数控机床

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[１０]卢林于东胡毅等开放式数控系统网络接口技术研

究[J]小型微型计算机系统２０１５(３)６２１－６２６[１１]李杰诚基于 MTConnect的机器人制造单元系统研究

与实现[D]广州广东工业大学２０１６[１２]李婷妤卢华灯基于NET多层架构的信息系统开发

实践[J]信息系统工程２０１５(７)７８－７８[１３]KUMARRMKBSecuringbigdataovernetworkusing

MD５algorithm technique[J]InternationalJournalofComputerApplications２０１５１２３(１５)１４－１７

1048944６８1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１９

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇１２３方欣蓓３虞美雅３吴文丹３陈建勇１胡英杰２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２浙江华孚色纺有限公司浙江绍兴

３１２３００３绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴　３１２０００)

　　摘　要为深入研究与推广低扭矩环锭纺技术首先从纱线加工过程出发基于罗拉单龙带双皮带假捻

方式的低扭矩环锭纺加工设备分析了各自的假捻原理与设备优缺点然后就市场上三大设备商提供的较为

成熟的低扭矩纺纱设备的投资成本与效益进行了比较分析最后对低扭矩环锭纺技术的发展方向进行了展

望研究表明不同类型的低扭矩纱加工设备优缺点主要由纱线加工过程不同假捻方式决定影响设备投资

维护保养成本假捻效率成纱过程与品质稳定性及便捷操作性

关键词低扭矩技术加工设备投资效益发展分析

中图分类号TS１１１８　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８７－０４

收稿日期２０１７－１１－２８

作者简介邹专勇(１９８３－)男重庆人博士主要从事新型纺纱技术理论与产品开发方面的研究

通信作者陈建勇EＧmailcjyzstueducn

AnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcessEquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarn

ZOUZhuanyong１２３FANGXinbei３YUMeiya３

WU Wendan３CHENGJianyong１HUYingjie２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２ProductionR amp DCenterZhejiangHuafuMelangeYarnSpinningCoLtdShaoxing３１２３００China３CollegeofTextilesampFashionShaoxingUniversityShaoxing３１２０００China)

AbstractLowtorsionringspinningtechnologyisanewtechnologywhichmakestheyarnbealowertorsionmomentbycontrollingyarnformationInthispaperforthesakeofdeepstudyandextensiveapplicationofthistechnologytheprocessingadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentsoflowtorsionringspinningwhicharebasedonthemethodsoffalsetwistbyrollerssingletangentialbeltanddoubletangentialbeltswereanalyzedfromtheviewofyarnformationAndthenenterprisesinvestmentcostsandbenefitsofrelativelyprovenprocessingequipmentofringspinningusedforalowertorsionmomentyarnprovidedbythreeequipmentmanufacturersuppliersonthemarketwerecomparedandanalyzedFinallyanoutlookofthedevelopmentdirectionofringspinningtechnologyusedforalowertorsionmomentyarnwasdone

whichwillhelppeopleconcernedaboutthisyarnprocesstechnologyinordertoenrichexistingyarncategoriesTheresearchshowsthatadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentoflowtorsionringspinningaredecidedbythefalsetwistingmethodsintheyarnprocessingwhichaffectsthecostsofinvestmentandmaintainingfalsetwistingefficiencystabilityofyarnformationandyarnqualityandconvenientoperabilityKeywordstechnologywithalowertorsionmomentprocessequipmentinvestmentcostsandbenefitsdevelopmentanalysis

1048944７８1048944

　　低扭矩环锭纺纱是指在普通环锭细纱机上加装

假捻装置使加捻中的纱条获得一定假捻并成纱的

一种纺纱技术其核心技术是假捻装置即利用假捻

装置改变纱线内部纤维的排列使纱线在较低的捻

度和扭矩条件下获得较好的强力和柔软性[１Ｇ３]低

扭矩纺纱技术的应用可显著改善纱线的残余扭矩提高织物手感柔软度与织物表面平整光洁度给予

消费者更加舒适的穿着体验同时该技术可有效降

低生产过程中的能耗并通过纱线捻系数的降低获

得产 量 的 提 高能 够 满 足 工 业 大 规 模 生 产 的 需

求[４Ｇ５]因而该纺纱技术的研发与推广具有较高的

产业应用价值市场前景可观香港理工大学最早将低扭矩纱技术成果推向市

场为实现该技术在国内市场的拓展成立了渡茂纺

织技术有限公司但因专利技术壁垒问题该技术未

能在棉纺企业大面积推广[４６]如今低扭矩环锭纺

纱技术经过了十几年的研究和发展山星纺机实业

有限公司德昌精密纺织机械有限公司等也相继推

出了低扭矩纺纱技术因此本文将对目前各不同低

扭矩环锭纺纱设备的开发现状进行分析比较分析

相应设备的投资成本并就低扭矩技术推广与应用

提出努力方向这有助于提升低扭矩环锭纺在纱线

加工领域的市场份额

１　低扭矩环锭纺加工设备应用现状

１１　基于罗拉式假捻的低扭矩纱加工

基于罗拉式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指利

用罗拉的回转导致纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而使纱条获得相应假捻最终降低纱线扭矩的一

种纺纱技术其设备装置见图１该设备通过轮盘

转动带动罗拉回转而使纱线与罗拉表面产生摩擦纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而获得假捻[７]罗拉假捻装置位于前罗拉与原导纱钩之间位置可安装在目前各类细纱机上单锭独立驱动结构简

单占用空间小制造成本低并将叶子板上下翻转

功能应用到加捻装置的开关上在接头落纱等方面

操作较快捷同时采用 V 型槽导向瓷代替导纱钩利用 V型槽的两侧挡板来防止纱线产生圆周跳动从而保持绕纱张力稳定假捻装置的回转缩小了加

捻三角区面积减少了纱线毛羽数量也增强了纺纱

过程纱线张力稳定性减少细纱断头数量相应纱线

扭应力在一定程度上得到降低但降低效果并不够

显著且存在扭应力下降纱线强力相应幅度下降的

问题这限制了其在色纺纱加工领域的应用因此配制紧密器解决上述弊端是未来重要的发展方向此外该设备的假捻装置采用单锭驱动涉及相应的

零配件较多增加了后续设备维护强度且对各锭间

纱线加工过程稳定性造成影响不利于成纱质量

稳定

图１　基于罗拉式假捻的低扭矩装置

１２　基于单龙带式假捻的低扭矩纱加工

基于单龙带式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指

利用单龙带传动使纱条回转并获得假捻最终使纱

线扭矩降低的一种纱线加工技术其设备装置如图

２所示该设备在前罗拉与导纱钩之间引入单龙带

假捻器控制龙带朝某一方向运动给须条一个强假

捻增加须条的抱合力使机器高速运转成为可能同时使前罗拉到导丝钩之间的纱线断头率大大减

小最后须条经导纱钩在钢丝圈的带动下加捻卷绕

形成管纱假捻器龙带拥有大抗拉强度极小伸长高耐磨低静电良好曲挠性大传动功率等特点要适应线速度为２５ms的环锭细纱机必须要求龙

带接头光洁且具有高的接头强度[８]若接头不良会对机件和龙带造成损坏基于单龙带式假捻的低

扭矩技术常与紧密纺技术(如紧密赛络纺)相结合以确保纱线品质稳定在正常织造用强力下采用

精梳棉纺纱与常规针织纱捻系数相比该设备可使

纱线捻系数下降２２~３５捻线数下降幅度随纱

线线密度增加而增加对５８３tex纱线最低捻系

数可降至１８０纱线加工过程低捻高速生产将使

纱线产量增加且有利于吨纱单位产量的功耗降低但随纱线线密度减小纱线的断头率也快速增加(如

１４６tex纱线断头率是普通环锭纺的１２~１５倍

１１７tex纱线断头率是普通环锭纺的１４~２０倍)对纱线加工效率提升产生负面影响

1048944８８1048944

　纺织设备 第２６卷

图２　基于单龙带式假捻的低扭矩装置

１３　基于双皮带假捻的低扭矩纱加工

基于双皮带假捻的低扭矩纺纱加工技术是指在

传统环锭细纱机前罗拉和导纱器之间安装一个采用

上下两条皮带的假捻装置对纱线进行假捻其加工

过程如图３所示该技术最早由香港理工大学陶晓

明教授提出纱线从前罗拉出来穿过导纱器经过

上皮带的外表面以及下皮带的内表面分别与其相

互作用产生摩擦力上下两条皮带以相同的速率反

向运行形成两个假捻点由此对纱线产生扭矩使其获得假捻皮带与纱线输送之间的速率比纱线

与皮带间的接触角(即纱线与上皮带和下皮带表面

之间的摩擦力)是影响假捻效率的主要因素通过这

两因素的控制可调节不同的纱线残余扭矩以获得

不同性能的低扭矩纱

图３　基于双龙带假捻的低扭矩纱加工过程示意

该装置采用两个假捻点假捻效率明显高于仅

有一个假捻点的单龙带假捻装置生产效率高能够

提高纺纱三角区纤维束的强度降低普通原料的纺

纱断头率保证较低捻系数下正常纺纱能够满足纺

织工业中大规模生产的商业需求目前渡茂纺织

技术有限公司着手推广该技术该技术可实现比环

锭纱正常捻度低２５~４０捻度的５８~８３３tex单纱规模生产相应实现２５~４０的产量提高生产的纱线拥有羊绒般手感且具有低捻高强毛羽少织物蓬松歪斜少等优点但因采用上下两皮

带为纱线接头和落纱带来不便且装置功耗较大实行技术封锁如５万纱锭规模以内的１０年授权总

费用高达２００万元人民币的投资成本较高使其推

广应用受到阻碍

２　低扭矩环锭纺加工设备投资成本分析

低扭矩设备的投资成本主要包括设备折旧成

本设备保养专利及维护成本生产功耗成本等假定设备年运行时间３５０d每天实际运行２２h且国产设备的折旧年限按 １０ 年折旧年折旧率为

１０残值设备按１０计算以每年每万锭为基准就山星纺机实业有限公司(简称山星纺机)[７]德昌

精密纺织机械有限公司(简称德昌纺机)渡茂纺织

技术有限公司(简称渡茂纺织)[９]的低扭矩纺纱设备

运行维护费用及投资成本作分析比较见表 １所示

表１　低扭矩纺纱装置投资成本对比分析

费用项目 山星纺机 德昌纺机 渡茂纺织

投资总额(万元万锭) ２００ ２１０ ３００折旧成本(万元万锭) １８ １８９ ２７万锭功率(kW万锭) ３０ １５５ ３８１装置功耗(万元万锭) １８４８ ９５５０３ ２３４６９６

设备保养费(万元万锭) ２ ６８３３３ １３７１４２专利及维护费(万元万锭) ０ ０ ２０

投资成本(万元万锭) ３８４８ ３５２８３６ ８４１８３８棉纱(１８２tex)年产量t １５８０ １５８０ １５８０

低扭矩装置引入的

估计产量提升率１０ １０ ２０

低扭矩装置引入的

产量提升量t１５８ １５８ ３１６

吨纱增值元 ２５００ ２５００ ２５００产量提升总收益万元 ３９５ ３９５ ７９０仅考虑产量提升带来的

净利润万元１０２ ４２１６４ －５１８３８

山星纺机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在紧密器胶圈轴承传送带等相关部件上德昌纺

机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现在龙带更

1048944９８1048944

　第５期 邹专勇 等低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析 纺织设备

换渡茂纺织低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在皮带更换由表１可知渡茂纺织的低扭矩纺纱

设备投资成本是国内三家投资生产低扭矩纱中最高

的是山星纺机投资成本的２１９倍德昌纺机投资

成本的２６４倍专利及维护费独有此外其投资总

额装置功耗设备保养费都远高于其余两家因

此尽管低扭矩设备能带来一定产量增值但不菲的

低扭矩纺纱装置投资成本包括专利使用费仍是阻碍

低扭矩纺纱技术在国内推广的一大因素

３　低扭矩环锭纺纱加工技术的发展思考

　　低扭矩纺纱技术也称作假捻纺纱技术与普通

纺纱技术相比具有低捻度低扭矩低能耗高产能高柔软性等优点因而逐渐被棉纺企业重视但其在

国内的产业化推广仍然受到设备技术生产质量及

市场需求等方面限制就目前来讲棉纺企业就低

扭矩纺纱设备的前期投入资金相对较大且生产过

程还需要持续对假捻元器件等增加机构进行维护保

养这将增加吨纱生产成本而其投资效益主要来

源于生产中产量增产能耗节省以及所得产品对外

销售的附加值增量目前因低扭矩纱生产过程质量

控制不够稳定消费者对低扭矩纱终端产品认可度

不高导致产品附加值增幅不明显假捻元器件损坏

维护的持续投入等因素使得投资回报不可控最终

导致企业投资热情下降如何进一步通过假捻原理的探索改进与完善

现有假捻装置合理配置假捻工艺参数降低设备损

耗提升低扭矩纱的加工过程稳定性拓展假捻技术

在本色与色纺纱领域的应用实现纱线的低捻高速

生产降低设备投入与运行成本降低纱线加工过程

能耗并提升纱线产能同时强化低扭矩纱线品种开

发与后道特色产品应用研究充分发挥低扭矩纱线

的性能特点实现低扭矩纱线的附加值提升最终达

到降低低扭矩纺纱技术的投资成本提高加工过程

与产品效益实现低扭矩纺纱技术繁荣发展

４　结　语

目前国内引进或自主研发低扭矩纺纱加工技术

的厂家相对较少其加工设备的规模化产业应用还

处于起步阶段技术推广主要受到设备投资成本专利技术壁垒生产质量以及市场需求等限制未来

降低低扭矩纺纱的投资成本提高产品质量与加工

效益将会是低扭矩纺纱技术的重要发展方向随着

人们消费观念的转变及对服装柔软舒适性的追求不可否认低扭矩纺纱的发展具有较大潜力空间同时随着技术的逐步成熟发展低扭矩纺纱的投资

成本也会相应的下降柔软织物的生产会获得进一

步的扩大和发展从而实现在国内的产业化快速

推广

参考文献

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探讨[J]纺织器材２０１２３９(５)４４９mdash４５２[５]黄建明赵培倪远环锭假捻纺纱技术应用效应与发展

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２０１３－４－１－７２１７６html２０１３－０４－０１

1048944０９1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０２０

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超１２赵连英１３潘　梁１２章友鹤１

(１浙江省新型纺织品研发重点实验室杭州　３１０００９２浙江纺织服装科技有限公司杭州　３１０００９

３浙江理工大学材料与纺织学院丝绸学院杭州　３１００１８)

　　摘　要分析了传统纺纱装备存在着工序多设备运行效率低用工多等弊端及进行改造升级的必要性

从第十八届上海国际纺织工业展览会展示的纺纱设备向自动化连续化智能化发展的特点为传统纺纱装备

进行改造升级指明了方向提高装备运行效率缩短纺纱工序采用机器换人减少劳动用工是传统纺纱业改

造升级的重点随着智能化与信息网络化技术的广泛应用彻底改变了纺纱业的原有生产和管理模式跨入

智能化与互联网新时代使纺纱业从劳动密集型向技术密集型迈进

关键词环锭纺技术升级智能化网络化

中图分类号TS１０４　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００９１－０６

NewWaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieveIntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８th

SessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustryZHAOShuchao１２ZHAOLianying１３PANLiang１２ZHANGYouhe１

(１ZhejiangKeyLaboratoryofNewTextileResearchandDevelopmentHangzhou３１０００９China

２ZhejiangTextileandGarmentTechnologyCoLtdHangzhou３１０００９China３CollegeofMaterialsandTextilesandCollegeofSilkinZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１０００９China)

AbstractThedefectsoftraditionalspinningequipmentsuchas multipleprocesseslowequipmentoperationefficiencyandmanylaborersandthenecessityofreformandupgradingwereanalyzedinthispaperThespinningequipmentexhibitedinthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustrydevelopstoautomationserializationandintelligentization which indicates the direction for transforming and upgradingtraditionalspinningequipmentThekeypointoftraditionalspinningtransformationandupgradingistoimproveequipmentoperationefficiencyshortenspinningprocessesadoptrobotsand reducelaborers With the extensive application ofintelligentization andinformationnetworktechnologytheoriginalproductionandmanagementmodeoftextileindustryischangedthoroughlyThereforethetextileindustrystepsintotheneweraofintelligentizationandinternetandadvancestotechnologyintensivetypefromlaborintensivetypeKeywordsringspinningtechnologyupgradingintelligentizationnetworking

收稿日期２０１７－１２－２６

作者简介赵树超(１９８６－)男黑龙江克山人工程师硕士

主要从事纺纱工艺与数字化纺纱设备方面的研究

　　纺纱是纺织产业链的首道工序选配好纺纱工 艺技术装备对提高纺纱的生产效率与产品质量节约劳动用工与降低加工成本等关系十分密切近年

来国内重点纺纱企业尤其是大中型企业通过设备

更新与改造采用了先进的技术装备使生产的自动

化[１]智能化及网络监控技术有了显著提升在提高

1048944１９1048944

产品质量减少劳动用工等方面已取得一定效果[２]但多数中小型的纺纱企业目前仍以传统纺纱技术装

备作为生产主体约占纺纱产能的８０左右从纺

纱技术进步与发展分析传统纺纱工艺设备与当前

形势发展要求存在三大弊端a)纺纱连续化程度较

低[３]经过的工序较多b)单机生产效率较低设备

配台多能耗高如以１万纱锭从前纺到细纱络筒

工序至少需经过６~７道工序要配备８０多台主机

设备c)设备自动化程度较低手工操作仍占较大

比重由于纺纱工序设备配台多自动化程度较低故用工较多目前以传统纺纱工艺装备企业生产

１９４tex纱为例每万锭用工仍需１００人左右(三班

制生产)如生产色纺纱及半精纺纱企业由于设备

效率更低经过的纺纱道数更多故其用工更多故

传统纺纱企业的劳动密集型态势仍未显著改变当

前随着纺纱加工成本的逐年提高用工多招工难的

矛盾又十分突出要改变传统纺纱工艺装备落后的

面貌必须要加快装备的更新改造步伐采用自动

化连续化智能化纺纱装备实现技术提升笔者参观了第十八届上海国际纺织工业展览

会来自国内外多家纺机制造商集中展示了智能制

造的成果有智能化设备应用及智能化纺织工厂的

建立破解了劳动成本大幅上升与招工难的困局也缩小了中国与东南亚国家纺纱人力成本的差距

从展会展出智能化纺纱装备分析[４]其最大亮

点是机器换人节约劳动用工与节能降耗主要优

势有三点采用智能化技术实现纺纱连续化使纺纱

工序缩短如清梳联粗细联细络联的采用可使

纺纱工序从６~７道缩短到３~４道采用自动化技

术如梳棉并条机的自动换筒粗纱机与细纱机的

自动落纱既减少了繁重的手工操作又显著节省了

劳动用工缓解了纺纱企业用工多招工难的困境广泛采用智能化网络化数控技术如原料中的异

纤检控半制品质量在线检控成纱中的疵点在自动

络筒机上自动监控与切除技术等应用从而使成纱

质量处于稳定与质优状态满足国内外用户对纱线

高品质的需求总之用自动化数字化[５]智能化的工艺技术

装备来改造传统纺纱设备是使劳动密集型向技术

密集型转变的重要举措也是传统纺纱企业跨入智

能化网络化的重要标志现将第十八届上海国际

纺织工业展会上展示的各工序采用智能化纺纱工艺

装备简析如下

１　智能化技术装备在纺纱各工序应用情况

１１　清梳联工序

清梳联工序即采用智能化联接成ldquo清梳联合

机rdquo清棉和梳棉是纺纱的前道准备工序其作用是

将纤维从块状或束状通过开清棉的开松与梳棉机的

梳理成单纤维状态并清除原料中的大部分杂质疵

点与棉结后制成梳棉条(又称生条)目前在国内大

中型纺纱企业通过技术改造与升级已普遍采用了

这项技术但这次展会上展出的清梳工序实现智能

化联接是针对目前中小纺纱企业仍在使用的传统

开清棉机和梳棉机而推出的ldquo简易化清梳联rdquo系统将现有的开清棉大部分设备与梳棉机连接在一起组

成ldquo清梳联合机rdquo展会上展出的联接形式有两种一种是用于棉纺生产另一种是用于半精纺生产用于棉纺生产的保留大部分开清棉设备在梳棉机

上加装智能控制的喂棉箱用于半精纺生产的是在

梳棉机上加装自动控制的喂毛斗使通过开毛机与

和毛机开松的原料直接装入喂毛斗上经过梳棉机

制成梳棉条这两个智能化联接方法都取消了成卷

工序及运卷与梳棉机的换卷工种实现连续化生产同时也改变了传统纺纱工序中先开松纤维再在成

卷中压紧纤维在梳棉机上又要开松纤维的重复不

合理工艺对减轻梳棉机的梳理负荷提高梳棉机的

生产效率与梳棉条质量均有积极效果但实现清梳

工序智能化联速必须在棉流输送过程中对风机实

现变频控制确保棉流均衡输送在梳棉机上要加装

自调匀整装置以控制好输出梳棉条的质量差异为后工序提供质量好质量差异小的梳棉条据会展

上青岛东昌纺机制造有限公司江阴百田机械制造

有限公司及北京大图科技公司展出简易式清梳联

单位的负责人介绍将传统清梳工序用智能化技术

联接成简易式清梳联深受国内外中小企业欢迎这是因为改造时可充分利用现有的开清棉与梳棉设

备改造投入费用较少同时可以根据生产批量大小

灵活组合有利于小批量多品种生产此外通过改

造取消了成卷运卷与梳棉机后换卷等工种可节约

劳动用工５０左右清梳工序除了采取智能化联接外为了节约用

工减轻劳动强度还采用了智能化的自动换筒技术尤其是展出的德国特吕茨勒公司生产的梳棉机采用

了全新换筒装置 TＧMOVE通过水平移动的圈条头

进行瞬间换筒且换筒时出条速度保持不变避免了

1048944２９1048944

　纺织设备 第２６卷

出条速度变化导致生条质量的波动在圈条头移动

的同时棉条会在精确的定位点被拉断此外该自

动换筒系统还采用了１２００mm 大直径条筒在更

少占地面积下增加棉条容量达４３可减少棉条

筒的运输次数和下一道并条机的接头次数有利于

挡车工扩大看台数

１２　并条工序

并条在纺纱中处于承上启下的重要地位通过

并条机的并合与牵伸使生条中的弯曲纤维消失条子的分离度伸直度平行度提高同时通过并条机

的多次合并可使各种原料混合均匀条子的质量差

异减少由于并条工序后纺纱没有再并合机会(除赛络纺外)故控制好末道并条的条子质量差异将直

接影响成纱的长片段的质量差异(即成纱的百米重

量变异系数)因此并条工序除要提高条子的ldquo三度rdquo(分离伸直平行)外更重要的是要控制好末道

并条输出的条子质量差异传统并条机是靠人工通

过调换牵伸变换齿轮来调整耗工费时且有时间差故国外生产的并条机早就采用自调匀整在线智能控

制技术来自动调整输出条的质量差异目前国内

很多纺纱厂都采用引进国外带自调匀整的末道并条

机作为控制好成纱质量的关键设备但投入费用较

高这次展会上国内陕西宝成精密制造公司展出

了自主研发的带自调匀整功能的数字化在线检控的

新一代并条机同时传动系统采用电子传动模式消除了原机械齿轮传动的许多弊病传动精度提高在高速７００mmin条子输出时运转稳定噪音小此外湖北天门纺机公司展出的三款并条机都配置

了自 调 匀 整 与 在 线 检 控 系 统其 中 最 新 研 发 的

TM３８０Y型并条机上配置了国际最先进的 UQA短

片段自调匀整系统可实现双眼单用一台机器上可

同时生产两个不同品种该机采用三上三下加压棒

曲线牵伸装置与自动生头机构和罗拉轴承储油装

置既方便挡车工操作又能有效延长加油周期机

上的上下圈条采用伺服电机独立传动可使圈条张

力无级调整并设置多个备筒的自动换筒装置与直

径为６００times１２００mm条筒及电子断条系统能延长

换筒时间为扩大看台数量减轻操作工劳动强度创

造了有利条件从展会上展出的国产并条机技术发展分析已

广泛应用了多项数字化自动化智能化新技术与

国外并条机的技术性能接近可广泛应用于对传统

并条机更新与改造替代进口节省改造费用

１３　粗纱工序

粗纱是纺纱最后准备的一道工序其任务是将

并条工序生产的条子(又称熟条)通过再牵伸拉细成

粗纱并经适当加捻后卷绕在粗纱管上供细纱机纺

纱经粗纱工序加工的半制品直接影响成纱的质量

与生产效率传统纺纱的 A 系列与 FA 系列粗纱

机都采用人工落纱传动方式是用机械(铁砲)传动

来实现加捻与卷绕机构较复杂故障率较高且维

护成本也较高这次展会上国内青岛环球集团纺织

机械有限公司河北太行机械工业有限公司江苏中

晖纺织机械有限公司及太平洋机电(集团)有限公司

展出的多台粗纱机普遍采用了自动化智能化及连

续化等新技术使粗纱工序的装备显著改观主要

反映在三方面

a)取消了落后的机械传动模式采用多电机直

接驱动粗纱机的锭子龙筋升降及卷绕成型控制实现了光电一体化技术提高了传动效率与各关键部

件的同步性实现粗纱恒张力卷绕消除了传统粗纱

机开关车的细节疵点产生使粗纱机质量显著提高同时由于传动方式的改变使粗纱机的生产效率比

传统FA系列粗纱机提高３０左右从原１０００rmin提高到１２００~１３００rmin相应万锭粗纱机的配台

可以从原４台减少至２５~３台既节省了能耗又可

减少用工

b)将原人工落纱改为自动落纱技术取得了既减

轻人工劳动强度节约用工又提高设备生产效率的效

果如青岛环球纺机展出的EMT１８００型自动落纱粗

纱机最快可在两分钟以内完成落纱与抽管工作同时随着自动落纱技术的采用还可加大粗纱卷装容量

与增加粗纱锭数卷绕尺寸为１７５times５００mm比原卷

装增加了２５可减少接头及换批时间每台粗纱机

最多可配２０４锭比常规１２０锭台增加了近８０减少了设备投资提高了纺纱效率

c)在粗纱机自动落纱基础上实现粗纱与细纱智

能化自动联接系统这次展会上青岛环球纺机集团

与天津宏大纺机公司都展示了粗细联接特点和运行

情况如天津宏大公司展示的自动落纱粗纱机及粗

细联输送系统由三个部分组成有以下几个特点分组传动克服传动系统轴传动扭振实现高速多锭数

(１９２锭)每节由一台电机直接驱动锭与锭节与

节之间通过齿形带串联起来保证每节纺纱的一致

性并提高了机器的稳定性降低了能耗空满管交换

无空载每分钟可交换４个纱管射频识别即 RFID技术首次实现在粗细联输送系统上应用应用忠旺

1048944３９1048944

　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

铝型材轨道降低了轨道内滑轮的磨损使轨道水平

不变形直线不变形开口不变形TWFT５６２A 轨

道系统采用德国进口系统运行稳定具有国内首家

粗纱立体加湿库可控制不同地区的气候条件以及

用户对粗纱张力毛羽等不同要求并在粗细联纱库

中采用独有的加湿功能总之粗纱和细纱二工序

实现智能化联接输送与信息化管理不但取消了粗

纱搬运工种且取消了粗纱与纱管储备空间节约了

厂房面积实现了智能化的运送系统

１４　细纱工序

是纺纱的主要工序也是目前用工最多的工序

之一选配好细纱工序的主机及相应的配套设备对提高纺纱技术水平与节约劳动用工都有积极的作

用故国内外纺机织造企业都十分重视细纱工序技

术装备的研究与创新从这次展会上展示的细纱技

术装备分析有３个显著特点围绕节约劳动用工与

减轻工人劳动强度采用了多种智能化与连续化装

备围绕提高纱线质量档次推出了多种智能化的在

线控制技术围绕开发新型纱线增加纱线花色品种

推出了智能化多用途的新型细纱机实现了一机多

用现分析如下展会上展出的针对节约劳动用工减轻劳动强

度的智能化设备有４类

a)智能落纱小机一是针对传统细纱机的人工

落纱改为小机自动落纱实现机器换人展出智能

落纱机企业较多安徽铜陵松宝智能装备股份有限

公司展示的SD９型智能落纱机器人最受参观者的

关注也是目前国内纺纱企业使用量最多的一种智

能化落纱机据介绍这次展示的是经过多次改进后

的第４代智能落纱小机其特点是落纱机能自动运

行拔管落纱与插管动作解决了原靠人工操作的难

题二是采用了更耐久的抓管器改变了原来气囊

式抓管器使用寿命提高４~８倍三是采用了创新

的防拔锭杆与锭杆设计确保落纱过程中不会拔出

锭杆此外采用松宝智能落纱机落纱停台时间也

比原人工落纱缩短每台落纱工可从原６人减少到

４人节约劳动用工１３改造费用投入可在３年左

右收回

b)智能化自动理管机采用智能落纱机必须

与自动理管机配套因落纱机的插管必须要将空管

整理有序排列才能减少漏插现象展会上江阴市凯

业纺织机械制造有限公司展出的 LGJＧ２００全自动

络筒理管机应用了智能相机检测系统高效简洁不会发生死机感染丢失程序等电脑问题该机可以

与各种型号络筒机连接使用对多种颜色细纱管的

分离收集分拣分辨率可在９９以上检测精度较

高此外该自动理管机可以处理１８０１９０２０５

２３０mm等不同规格细纱管并可适用于不同纱支

的要求自动理管机的采用可以减少用工与减轻劳

动强度也是机器换人的一种方式

c)智能化集体落纱细纱机这次展会上国外德

国青泽公司印度朗维公司国内经纬纺机上海二

纺机江苏同和纺机等都展示了集体自动落纱的细

纱机(１０００锭以上)由于采用带集体自动落纱机

比原人工落纱可减少落纱工１２~２３并可提高落

纱留头率与减少落纱停台时间故正在国内逐步扩

大使用但目前仍有８０常规细纱机未采用自动

集体落纱技术尤其是纺中粗号的纺纱企业由于落

纱次数频率高落纱工劳动强度高用工又多故将人

工落纱改为自动集体落纱是生产企业的要求针对

企业的需求这次展会上盐城市海马纺织机械有限

公司浙江凯灵纺机山西经纬纺机等细纱机制造公

司也展出了在常规细纱机上改智能化自动集体落纱

机技术它与采用智能落纱小机是两种不同改造模

式常规细纱机改集体自动落纱采用的机电气仪

设备与集体自动落纱长机基本相同各项动作具有

高度的自动化与智能化故其改造费用要高于采用

智能落纱小机但节约劳动用工可达５０以上且其落纱的可靠性和稳定性要优于采用智能小机落

纱由于其落纱次数不受限制故其适用于生产纱

支号数较粗落纱次数较多的企业改造采用

d)细络联机这是节约用工最多的一项新技

术它是将细纱机与络筒机通过多项智能化与自动

化技术联接在一起将细纱机落下的管纱通过智能

化的纱管输送系统直接运送到托盘式自动络筒机上

卷绕成筒纱省去了管纱运输及细纱管搬到络筒机

等工作节约劳动用工优势明显细纱工序采用细

络联在国外推广应用已有十多年时间主要是国外

工人工资昂贵要少用工人细络联机在国内尚处

于试验起步阶段经纬纺机在其无锡试验基地建立

了一个１万锭试验生产线但要扩大应用细络联技

术必须具备两个基本条件一是生产品种要相对稳

定二是要用托盘式自动络筒机配套由于国内多数

纺纱企业尚不具备上述条件制约了推广应用围绕提高纱线质量与档次在展会上展出的有

三项智能化控制技术

a)单锭检测与控制技术国内外制造企业均有

展出它是在纺纱加捻卷绕部分安装了一个传感器

1048944４９1048944

　纺织设备 第２６卷

来跟踪每锭运行情况发现断头或运行异常能及时

在互联网的视频上反映出来使挡车工能及时接好

断头检修工及时修复运转异常锭子同时可及时对

断头原因进行统计分析做好修复消除疵点确保纱

线质量稳定

b)变频调整技术变频调整也是一项智能化

纺纱技术目前国内外生产与使用的新一代细纱机

都采用了变频调整技术根据纺纱卷绕直径从小到

大的变化分１０档速变频调速使纺纱张力变化得

到有效控制基本实现恒张力纺纱使纺纱断头降低

到最少断头少人工接头次数少产生纱疵的几率

也减少既利于纱线质量提高也可适当扩大工人的

看台能力

c)集聚纺纱技术集聚纺纱也是一项智能化纺

纱技术[６]在展出的国内外细纱机均已普遍采用它是在纺纱牵伸区加装一套负压系统使牵伸中的

运动纤维集聚在一起在前罗拉中输出由于缩小了

加捻三角区使经加捻卷绕的纱线更紧密能显著减

少毛羽并提高纱线强力目前集聚纺纱技术不但在

纯棉纱生产中应用在混纺纱及化纤纺纱中也在扩

大应用多年来生产实践证明这是一项提升纱线

质量与档次的纺纱技术围绕开发环锭纺新型纱线用智能化技术改造

传统细纱机实现功能多样化环锭细纱机较长时

间来以生产纯棉纱化纤及混纺平纱为主功能较单

一当前随着人们对穿着要求的不断提高对服饰

要求有时尚化个性化多样化的特点而用常规环

锭细纱机纺纱难以达到上述要求故必须对现有环

锭细纱机进行改造与升级使之能适应多样化新型

纱线开发与生产从这次展会显示近几年来国内

外纺机制造业都围绕这个需求运用多种智能化数

控技术在环锭细纱机上加装多功能花色纱装置来生产竹节纱段彩纱竹节＋段彩纱等新型花色纱经纬纺机的分公司与国内多家高校合作在展会上

展出了一台JWF１５１１型三元色细纱样机无锡恒久

科技公司也展出了一台多功能环纺细纱样机受到

参观者高度关注JWF１５１１型三元色细纱机采用

了３根不同颜色粗纱喂入通过智能数控牵伸改

变三基色成分配比实现了纱线色泽及支数变化可纺出多种形态和色泽的纱线使环锭细纱机具备了

纺纱与智能化配色的双重功能而恒久科技公司研

发的多功能花色细纱机也采用数码控制技术在一

台设备上只要变更一个控制系统就可生产多种如段

彩纱波浪纱竹节纱等各种新型纱线实现了一机

多功能此外山东裕华纺机公司与意大利 Pinter公司合作开发的多种花色装置也在展会上以实物

或演示方式作了介绍有马泰克花色纱装置双包芯

与单包芯纱装置及３D 包芯纱装置等将这些装置

安装在环锭细纱机上也可生产出形态各异色彩多

样的纱线

１５　成品工序

成品工序是纺纱工序的最后加工工序有络筒

机与倍捻机两种设备络筒机与细纱机一样原是

纺纱中用工最多的一种设备也是用智能化的数控

技术实现机器换人的重点工序从这次展会上国内

外展出的络筒机分析已全面采用全自动化的第三

代托盘式自动络筒机展示设备有卓郎赐来福公司

生产的奥拓康诺 ACＧ６型意大利沙维奥公司生产

的EcoPlus型日本村田公司生产的 QPROPLUS优宝络型及青岛宏大纺机公司的SMORＧ１型这

几种新一代托盘式自动络筒机与目前多数企业使用

的纱库型自动络筒机相比智能化与自动化程度更

高从纱管自动运送自动退解纱尾自动络筒自动

运送筒纱等都采用智能化机器人操作来完成而

目前使用的纱库型自动络筒机尚需人工插纱管络筒满筒时仍需人工换筒等辅助操作由于第三代托

盘式自动络筒机全部实现自动化操作不但进一步

减轻了工人劳动强度且使用工进一步节省从原纱

库型络筒机每人挡１台增加到挡３~４台按目前

每万锭配备３台络筒机为例则只需一个工人使络

筒工序从用工最多成为用工最少的工种此外在自动络筒机还采用电子清纱器智能化技术它用在

线监控技术将纱线中的各类疵点设置多个通道在纱线通过时将疵点切除从而使经过络筒加工并卷

绕成筒纱上的疵点降到最少或无纱疵为后加工用

户提供品优质良的纱线倍捻机是加工细号或特细号纱的配套设备它

将２根或３根单纱通过并合倍捻成股线对提高成

纱强力与改善条干均匀度有积极作用尤其是生产

半精纺纱线及９８tex(６０s以上)特细号纱线都需

要通过倍捻机加工这次展会上除福克曼公司展出

一台短纤倍捻机外国内也有多家制造企业展示采

用智能化技术研发生产的倍捻机如浙江东星纺机

公司展出的两款倍捻机 DX２６８９型短纤倍捻机与

DX３２１FＧ５００型长丝倍捻机都吸收采用了国外倍

捻机的优点整个纱线成型机构都由伺服电机驱动与

在线控制代替了传统倍捻机上的往复导丝机构机构简单操作方便噪音低成形工艺可无极变换能

1048944５９1048944

　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

适应 多 品 种 生 产倍 捻 锭 速 度 可 在 ８０００~１００００rmin范 围 内 无 极 调 速 在 现 场 演 示

１００００rmin高速运行时纱线成型和运转稳定性良

好各项性能指标已接近国际先进水平可取代进口

倍捻机

１６　辅助设备

这次展会中除纺纱主要工序设备上都广泛采用

了智能化在线监控技术外在部分辅助设备中也采

用了智能化控制技术[７]青岛环球集团展示的筒纱

智能物流系统是一项成功的范例该系统整个流程

从络筒机上自动取纱输送品种识别机器人卸纱

堆垛称重筛选到自动包装套袋编织布无人自动

成包自动打包整包自动称重自动贴标自动码

垛自动入库到自动出库止全部实现了机器人自动

化操作据介绍用该智能化自动运送包装系统可节

约原工种劳动用工的８０此外江苏凯宫纺机也展示了一套精梳工序采

用智能化技术该技术是将条并卷机与精梳机有机

联接 TSFA０１６０智能棉卷搬运系统将条并卷机

落下的小卷通过满卷存储平台自动输送到精梳机吊

装运输区域备用换卷并将精梳机用完的条卷空管

通过存储平台码齐逐一喂入条并卷机的备管箱内实现了条并卷机与精梳小卷喂入端的连续生产对改善质量及节约运输工人均有积极作用

２　互联网信息化技术在纺纱生产中的应用

　　纺纱生产是一种多工序多机台与三班连续运

转一环扣一环的生产模式一个工序一台设备发生

故障或出现异常都会影响整个生产系统故对每台

设备的运行状态都有严格要求互联网技术的采用

可将每道工序中每台设备的运转情况进行实时监

控并及时作出相应处理和调整目前互联网技术

不仅在细纱机单锭监控技术上应用在其他工序纺

纱设备中也已开始应用如这次展会上展出的陕西

宝成公司生产的并条机上设置了与互联网联接端使管理人员可以从视频或智能手机上掌握每台设备

的运行情况并可对各种工艺参数实时作出调整彻底改变了传统生产管理模式使纺纱生产与管理

进入了一个智能化与信息化的新时代[８]

　　传统纺纱企业采用智能化与信息化技术后能取得节能降耗与减少劳动用工等显著效果据对浙

江省内一些纺纱企业了解采用清梳联合机粗细联

合技术及新一代托盘式络筒机等技术后不但缩短

了纺纱工序同时可使生产一线劳动用工从原来

５００人万锭减少至５０~６０人万锭如果传统细

纱机更新为带自动落纱细纱长机或改造成集体落纱

细纱机不但使工人劳动强度显著降低且每万锭又

可节约劳动用工１０人左右仅从节约劳动用工一

项每万锭可减少工费支出２５０万元左右且可以缓

解当前纺纱企业招工难的压力经济效益是十分明

显的

３　结　语

纺纱业是纺织产业链的首道工序纺纱生产历

史悠久曾为中国纺织业发展与解决人民穿衣问题

做出过重要贡献但随着科学技术的发展尤其是自

动化连续化智能化与信息化等技术的广泛采用传统的纺纱技术与管理模式已与现代化生产与管理不

相适应必须要进行改造与升级要围绕ldquo机器换人减人增效提升产品质量与档次rdquo为目标采用自动

化智能化网络化等手段来彻底改变传统生产与管

理模式使纺纱生产跨入智能化与信息化的新时代

参考文献

[１]朱丹萍寿弘毅章友鹤等纺纱设备和技术的进步与发

展[J]浙江纺织服装职业技术学院２０１７(１)１－７[２]潘梁朱丹萍寿弘毅等国外纺纱机械与纺纱器材技

术的进步与发展[J]纺织导报２０１７(４)５６－６０[３]章友鹤朱丹萍赵树超等纺纱装备的自动化连续

化智能化与高速化[J]纺织导报２０１７(６)２４－３２[４]赵阳陈新鹤宋均燕智能纺纱新模式的探索与实践

[J]棉纺织技术２０１７(８)１４－１８[５]马晓辉陈建数字化纺纱车间的智能化技术特点及效

果分析[J]棉纺织技术２０１７(８)１０－１３[６]章友鹤周建迪赵连英等紧密纺纱技术的发展[J]

纺织导报２０１６(６)５３－６０[７]章友鹤赵连英毕大明等对第１７届上海国际纺织工

业展展出的纺纱机械与纺纱器材技术创新的评析[J]现代纺织技术２０１６(２)４６－５０

[８]胡广敏智能纺模式助力传统纺织企业提升盈利能力

[J]棉纺织技术２０１７(８)１９－２２

1048944６９1048944

　纺织设备 第２６卷

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第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００１

架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究

林启松张顺花汪　凯

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要通过共混改性添加新型多功能架状硅酸盐材料量子能粉末1049023 (简称 QE粉)到聚对苯二甲酸乙二

醇酯(PET)中采用纺牵一步法制得 QE粉改性PET纤维测试分析了 QE粉的添加对 PET纤维形貌及力

学吸湿和紫外吸收等性能的影响结果表明PETQE纤维表面均匀分布有大量改性粉体QE粉的引入明

显提高了PET的吸湿抗静电性能PETQE纤维回潮率达１２３表现出了更为优异的芯吸高度及液态水

扩散速度纤维比电阻也下降了３２PETQE纤维织物的感应静电电压峰值和半衰时间则下降了１０７V和

０４７s紫外吸收测试表明PETQE纤维对紫外及可见光均有一定的吸收

关键词聚对苯二甲酸乙二醇酯量子能粉末1049023 共混改性吸湿性能紫外吸收性能

中图分类号TS１９５６４４　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００１－０４

StudiesonthePreparationandPropertiesofNovelPETFiberModifiedwithQuantumEnergy1049023 Powder

LINQisongZHANGShunhuaWANGKai(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThenovelmultiＧfunctionalframeworksilicate Quantum Energy1049023 powder (QEpowder)wasaddedtopolyethyleneterephthalate(PET)byblendingmodificationtopreparethePETfibermodifiedbyQEpowderviaspinningＧdraftingoneＧstepmethodTheeffectsofQEpowderon PET fiber morphologyits mechanicalpropertymoistureabsorption

antistaticandultravioletabsorptionpropertieswerestudiedTheresultsindicatethatthenumerousmodifiedparticlesareuniformlydistributedonthesurfaceofPETQEfiberTheadditionofQEpowderelevatessignificantlythemoistureabsorptionandantistaticpropertiesofPETThemoistureregainrateofPETQEfiberreaches１２３ andthePETQEfibershowsbetterwickingheightand waterspreadingspeedanditsspecificresistancealsodecreasesby３２Moreoveritsinductionelectrostaticvoltagepeakvaluesandthehalfdecaytimedecreasesby１０７Vand０４７srespectivelyTheultravioletabsorptionmeasurementimpliesthatPETQEfibershowscertainabsorptionofbothultravioletandvisiblelightKeywordspolyethyleneterephthalateQuantumEnergy1049023 powderblendingmodification

moistureabsorptionpropertyultravioletabsorptionproperty

收稿日期２０１７－１２－１９

作者简介林启松(１９９３－)男浙江温州人硕士研究生主

要从事新纤维材料及功能性纤维材料方面的研究

通信作者张顺花EＧmailzshhzj１６３com

　　强度大加工性能优异且耐化学腐蚀的聚酯

(PET)纤维在中国的民用纤维市场占有重要地位在各类服装面料中均有大量应用近年来随着人民

生活水平的提高人们对PET纤维织物的舒适性提

出了更高的要求凉爽吸湿透气抗紫外等差别化

纤维织物受到市场青睐[１Ｇ４]近期韩国(株)量子能

技 术 研 究 所 利 用 韩 国 产 天 然 长 石 类 黏 土 矿 物

(Osaekhyulto)为原料制备得到了粒径在几十到几

百纳米不等的新型架状硅酸盐复合材料其商品名

1048944１1048944

为量子能粉末1049023 (简称 QE粉)[５]QE粉具有抗氧

化吸湿以及紫外吸收和红外辐射等许多独特的性

能在新型聚合物材料领域表现出了良好的应用前

景[６Ｇ８]本文关注到 QE粉具有较强的吸湿性且对

紫外光存在一定的吸收因此将其作为新型改性剂

引入到PET纤维中用以开发兼具吸湿和抗紫外性

能的新型多功能聚酯纤维采用纺牵一步法制备得

到PETQE纤维研究了 QE粉的添加对 PET 纤

维的表面形貌力学性能以及吸湿抗静电性能的影

响并讨论了PETQE纤维的紫外吸收性能

１　实　验

１１　实验原料

工业丝用 PET 切片(特性黏度０９５dLg上海石化有限公司)纤维级 PET 切片(特性黏度

０６４dLg浙江恒逸聚合物有限公司)量子能粉

(粒径为４０~２００nm韩国(株)量子能技术研究

所)上述原料使用前均在真空度为－００９５MPa干燥温度为１０５的条件下干燥１２h

１２　PETQE改性纤维的制备

将干燥的 QE粉与工业丝用 PET 切片混合均

匀得到 QE粉质量分数为２０的 PETQE混合

料采用TSEＧ３０A型双螺杆挤出机对其进行挤出造粒得到 QE粉改性的 PET 母粒共混物熔融温

度为２８０挤出温度为２６５在高速纺丝机上采用纺牵一步法工艺制备

PETQE纤维熔融纺丝温度为２８８~２８０热辊温度为８５~１６０牵伸比为１６０倍纺丝工艺

流程自制母粒与纤维级PET切片的共混熔融rarr熔

体过滤rarr计量rarr纺丝细流rarr拉伸及吹风冷却rarr初生

纤维上油rarr热牵伸rarr卷绕rarrFDY 丝制得的PET

QE改 性 纤 维 所 含 的 QE 粉 质 量 分 数 理 论 值 为

０６取部分 PETQE 改性纤维在 KU４８２A 型

染色试验编织机上摇制袜筒以用于后续的测试

１３　PETQE改性纤维的测试

１３１　表面形貌

PETQE纤维经乙醇洗涤除去表面灰尘后用

JSMＧ５６１０型扫描电子显微镜(SEM)对纤维的表面

形貌进行观察加速电压为５kV放大倍数为１５００倍并通过X射线能谱仪(EDS)对改性剂 QE粉的

成分组成进行分析采用LeicaDMLP型偏光显微

镜(POM)对纤维截面形貌进行观察放大倍数为

５００倍

１３２　纤度测试

用 YG０８６型缕纱测长仪卷绕１００mPETQE纤维并用电子天平称得绞丝质量然后换算成纤维

线密度试样测试３次并取平均值纤维预加张力

为００５cNdtex

１３３　力学性能测试

采用XLＧ２型纱线强伸度仪测试PETQE纤维

的力学性能试样测试１０次并取平均值夹具间距

２５０mm预加张力为００５cNdtex拉伸速度为

２５０mmmin

１３４　吸湿性能测试

纤维回潮率将PETQE纤维在２０相对湿

度６５的环境下调湿４８h称取一定量纤维记录质

量后将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒重后再

次记录纤维质量根据烘前与烘后质量计算纤维回

潮率

QE粉的吸湿曲线称取一定质量 QE粉并置

于称量瓶内将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒

重后置于２０相对湿度６５的环境中每５min称量样品的质量并记录

纤维的吸湿爬杆曲线PETQE纤维经长尺卷

绕１０次后得３０cm的纤维束给纤维施加适当捻度

以使纤维抱合后得到测试样条将测试纤维悬垂于

蓝色染料中每３min记录染料的爬升高度

１３５　抗静电性能测试

纤维体积比电阻采用 YG３２１型纤维比电阻仪

对PETQE纤维的体积比电阻进行测试试样测试

３次并取平均值织物静电性能采用 YG４０１型织物感应式静电

测试仪对PETQE改性织物的静电性能进行测试测试模式采用定压法放电电压设置为１０kV试样

测试３次并取平均值

１３６　紫外吸收性能测试

采用 UH４１５０型紫外可见近红外分光光度计对

QE粉和 PETQE织物的紫外吸收性能进行测试测试采用漫反射模式测试区间为８００~２００nm

２　结果与讨论

２１　改性剂的X射线能谱分析

新型架状硅酸盐改性剂 QE粉的制备工艺如下将天然长石类矿物原料粉碎至粒径小于３２０目rarr筛

除原料中的重金属等有害物质rarr经筛选后的原料在

1048944２1048944

　材料工程 第２６卷

８５０下煅烧１０hrarr煅烧产物与植物浸出液混合后

在－１０~２００下熟成１０~９０d[５]制得的QE粉微

观下呈片层状层间距约０８９８nm利用 X射线能

谱(EDS)对QE粉的组成元素及含量进行分析结果

如图１所示可以看到 QE粉的成分与其他常见长

石类硅酸盐相似即 Al元素Si元素和 O元素占主

要成分摩尔比nAl∶nSi∶nO＝１∶３∶１０５０可以看

到除 Al３＋ 外QE 粉中还含有 Na＋ Ca２＋ Fe３＋

Ti４＋ K＋ 和 Mg２＋ 等金属阳离子属于纳米硅酸盐

复合材料

图１　改性剂 QE粉的EDS谱图

２２　纤维形态结构

利用自制 QE粉母粒改性PET得到的PETQE纤维的线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex其纤维形态结

构如图２所示图２(a)为PETQE纤维的截面形貌

的POM图像可以看到纤维的截面呈圆形且尺寸均

匀改性剂颗粒均匀分布在纤维中图２(b)为PET

QE纤维表面的SEM 图像可以看出纤维表面均匀

分布有数目众多尺寸不一的明显颗粒证明改性纤

维表面成功负载了改性剂 QE粉粉体自身出现了团

聚导致部分颗粒尺寸较大此外改性剂的添加也使

纤维表面变得粗糙增大了纤维的比表面积这有益

于纤维吸湿及抗紫外性能的提高

２３　纤维性能分析

２３１　吸湿性能

图３ 为 干 燥 的 改 性 剂 QE 粉 在 标 准 条 件 下

(２０相对湿度６５)的吸湿曲线从图３中可以看

到QE粉在５min内就吸湿增重了２０４４h内最

高增重可达３３２左右具有很高的吸湿速率和能

力表明 QE粉具备用于PET纤维吸湿改性的潜力改性后PET纤维的回潮率达１２３

图２　PETQE改性纤维的形态结构

图３　改性剂 QE粉的吸湿曲线

　　图４为经 QE粉改性的 PETQE纤维和常规

PET纤维的吸湿爬杆曲线可以看到 PETQE 纤

维的吸湿能力明显优于常规PET纤维纤维悬垂于

蓝色染料内３min时PETQE纤维蓝色部分高度

为６５cm而常规PET纤维为４５cm经过６min后随着时间的增长两者的芯吸高度始终相差约

１cmQE粉不仅能够改善PET的吸湿性能其在

环境中短时间的强吸湿能力也会在加工过程中造成

PET熔体降解的问题因此尽量避免生产过程中干

燥 QE粉暴露在高湿环境下是维持 PETQE熔体

的纺丝细流稳定性的重要措施之一

1048944３1048944

　第５期 林启松 等架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究 材料工程

图４　PETQE改性纤维和常规PET纤维的吸湿爬杆曲线

２３２　抗静电性能

表２为PETQE纤维的回潮率纤维比电阻和

织物静电性能QE粉的添加增强了 PET 的吸湿

性能使得 PETQE纤维的回潮率较常规 PET 纤

维增加了０８３纤维回潮率的增加也使纤维的

抗静电性能得到加强PETQE纤维的纤维比电阻

较常规PET纤维下降了３２显著改善了纤维加工

过程中的静电效应提高了纤维的可纺性利用定压

法进一步测试了PETQE织物的静电性能其结果

也列于表２可以看到PETQE织物的静电电压峰

值和半衰时间分别为１１１V和０４９s较常规PET织

物均下降了４９左右说明经QE粉改性的PETQE织物同样具有较好的抗静电性能静电荷在PETQE织物的表面不易积累且逸散速度较快

表２　PETQE改性纤维的回潮率纤维比电阻和织物静电性能

样品回潮率

纤维比电阻

(times１０８ Ω1048944cm)织物静电性能

峰电压V 半衰时间sPETQE １２３ ４６９ １１１ ０４９常规PET ０４０ ６９０ ２１８ ０９６

２３３　紫外吸收性能

图５为QE粉PETQE纤维和常规PET纤维

的固体紫外漫反射曲线由图５(a)可见QE粉对

紫外线具有一定的吸收能力其对波长４００nm 以

下的紫外线反射率低于４０且对波长２４５nm 左

右的吸收效果最好将 QE粉与PET复合后纤维

的紫外吸收性能如图５(b)所示可以看到 QE粉的

添加提高了PET的紫外吸收能力PETQE纤维在

UVA 波段(３２０~４００nm)的反射率相较于常规PET纤维下降了２５~３０在可见光波段PETQE纤

维同样拥有更低的反射率表明PETQE纤维对可见

光也有一定的吸收作用除 QE粉对紫外的吸收作

用外PETQE纤维粗糙的表面也使其拥有较大的比

表面积加强了对紫外线的吸收

图５　QE粉PETQE纤维和常规PET纤维的固体紫外漫反射曲线

３　结　论

a)利用自制 QE粉母粒成功制备了 PETQE纤维纤维表面及截面都均匀分布有大量改性粉体纤维线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex

b)吸湿性能测试表明PETQE纤维的吸湿能

力明显提高其芯吸高度及液态水扩散速率均优于

常规PET 纤维纤维回潮率也达到了１２３吸

湿性能的提高使改性纤维的静电性能也得到了改

善相较于常规 PETPETQE纤维的纤维比电阻

下降了３２其纤维织物的感应静电电压峰值和半

衰时间较常规 PET 织物也分别下降了１０７V 和

０４７s说明 PETQE 纤维具有较好的抗静电性

能表面电荷不易积累且逸散速度较快提高了纤维

的可纺性(下转第１５页)

1048944４1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００２

收稿日期２０１７－０２－２２

基金项目浙江理工大学优秀青年人才培养基金项目(２０１３YXQN０９)

作者简介曹　晨(１９９２－)男江苏徐州人硕士研究生主要从事新型纺织材料方面的研究

通信作者钱建华EＧmailqianjianhuazstueducn

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要采用浸没相转变沉淀法制备聚砜超滤膜探究添加剂对聚砜超滤膜亲水性能以及过滤性能的影

响以聚砜为原料以 NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液溶剂通过添加不同种类的添加剂聚乙烯吡咯烷

酮(PVP)和聚乙二醇PEG制得不同结构和性能的聚砜超滤膜应用扫描电子显微镜观察膜的表面微观结

构测试超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率并通过接触角和平衡水含量结果来表征膜的亲水性

能以水通量和截留率来表征膜的过滤性能结果表明对于同一种添加剂随着PVPＧK３０质量分数的增加

聚砜膜的亲水性能得到明显改善水通量上升过滤性能增加对于同一质量分数的 PEG随其相对分子质

量的增加其亲水性过滤性及抗污性显著提高当PEG相对分子质量为２０００质量分数为６时得到的膜

具有最佳的亲水性和过滤性能

关键词聚砜超滤膜添加剂亲水性聚乙二醇过滤性能

中图分类号TQ０２８８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００５－０６

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane

CAOChenQIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractInthispaperimmersionprecipitation method wasusedtopreparethepolysulfoneultrafiltrationmembraneTheeffectsofadditivesonhydrophilicpropertiesandfiltrationpropertiesofpolysulfoneultrafiltrationmembraneareexploredPolysulfoneultrafiltrationmembraneswithdifferentstructuresandpropertieswerepreparedbytakingpolysulfoneasrawmaterialandNNＧdimethylacetamide (DMAc) as the solvent and adding different kinds of additivesPolyvinylpyrrolidone(PVP)andPolyethyleneglycol(PEG)ThesurfacemicrostructureofthefilmwasobservedbyscanningelectronmicroscopyThecontactangleequilibriumwatercontentwaterfluxandrejectionrate weretestedAndthehydrophilicperformanceofthe membrane wascharacterizedthroughtheresultsofcontactangletestandequilibrium watercontenttestThefiltrationperformanceofthemembranewascharacterizedthroughthewaterfluxandretentionrateTheexperimentalresultshowsforthesamekindofadditivethehydrophilicityofpolysulfonemembraneimprovesobviously withtheincreaseofPVPＧK３０concentrationandthefiltrationperformanceincreaseswiththeriseofwaterfluxForPEGwiththesameconcentrationwiththeincreaseofitsrelative molecular weightitshydrophilicityfilterabilityandstainresistance

1048944５1048944

significantlyimproveWhentherelativemolecularweightofPEGis２０００andtheconcentrationis６theresultingfilmhasoptimumhydrophilicityandfiltrationperformanceKeywordsPSF ultrafiltration membraneadditivehydrophilicitypolyethyleneglycol

filtrationperformance

　　随着科学的不断进步聚合物膜已经广泛的应

用到超滤微滤反渗透气体分离等方面[１Ｇ２]其中

超滤膜作为分离膜的主要形式已在污水净化处理食品生产等领域有着广泛的应用聚砜具有成本低

廉力学性能优异化学稳定性及耐热性好的优点已成为国内研究最多的超滤膜材料之一但是聚砜

膜的本身有着疏水性所以需要改性处理目前的主

要方法是加入添加剂来改善聚砜膜的亲水性能添

加剂共分为３种有机大分子有机小分子以及无机

盐在现有的研究中添加剂已经从单一材料逐渐

扩展到多种材料共同混合使用从而来改善聚砜膜

的亲水性能[３Ｇ６]本文主要探究不同种类的添加剂

聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚乙二醇PEG以及不同相

对分子质量的PEG对聚砜超滤膜的亲水性能过滤

性能膜的微观结构和抗污性能之间的影响分析聚

砜超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率的

测试结果并确定最佳的制膜方案

１　实　验

１１　实验原料和仪器

实验原料聚砜树脂(PSF)(化学纯美国苏威

集团)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(化学纯杭州蓝博工

业)聚乙二醇(PEGＧ４００２０００６０００)(分析纯海安石油化工)NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)(化学

纯上海金山经纬化工有限公司)实验仪器HANGPINGFA２００４电子天平(梅

特勒Ｇ托利多仪器(上海)有限公司)电热鼓风干燥

箱(上海市实验仪器总厂)GGＧ１７５００mL三口烧瓶

(四川蜀牛玻璃仪器有限公司)搅拌机(常州国华电

器有限公司)DZKWＧ４电子恒温不锈钢水浴锅(杭州蓝天化验仪器厂)HLK GM３１２５C台式刮膜机

(苏州圣恳自动化科技有限公司)JSMＧ５６１０LV 扫

描电子显微镜(日本株式会社)JYＧ８２B视频接触角

测定仪(承德鼎盛试验机检测设备有限公司)SHZＧ３(Ⅲ)循环水多用真空泵(巩义市英峪华中仪器厂)

UVＧPROB岛津紫外可见光光度计(梅特勒Ｇ托利多

仪器(上海)有限公司)

１２　PSF平板膜的制备

采用浸没相转变法制备聚砜膜将聚砜树脂在

８０的烘箱内干燥２h然后称取一定量的聚砜放

入到三口烧瓶中再分别称量相应的添加剂 PVP

PEG于三口烧瓶中最后加入溶剂 DMAc在８０的恒温水浴下以１５００Hz左右的频率搅拌溶解直至聚合物的溶液变得均一稳定透明接着静置脱

泡２４h在９０的恒温水浴锅里静置留作后续实

验使用在温度２５ 相对湿度为７０左右的条

件下进行实验首先打开刮膜机的电源调整预刮

膜厚度(约为７５μm)再将静置脱泡后的铸膜液倒

在干燥洁净的玻璃板上刮刀速度设为４０mms利用刮刀将铸膜液刮成厚度均匀的液态膜令初生膜

在空气中蒸发１０s至２０s后将其迅速地放进纯水

凝固浴当中待膜从玻璃板上自动脱落后[７Ｇ９]将固

态膜移至装有去离子水的大烧杯中浸泡每２h换

一次去离子水这样浸泡大致２天左右直到膜表面

不再有气泡便可将聚砜膜在室内晾干以备测试用各铸膜液配比及编号见表１其中铸膜液的总重量

为５０g

表１　铸膜液配比

膜编号PSF质量

分数

添加剂质量

分数DMAc质量

分数P１ １４ PVPＧK３０２ ８４P２ １４ PVPＧK３０４ ８２P３ １４ PVPＧK３０６ ８０P４ １４ PVPＧK３０８ ７８P５ １４ PVPＧK３０１０ ７６

１－１ １４ PEGＧ４００２ ８４１－２ １４ PEGＧ４００４ ８２１－３ １４ PEGＧ４００６ ８０１－４ １４ PEGＧ４００８ ７８１－５ １４ PEGＧ４００１０ ７６２－１ １４ PEGＧ２０００２ ８４２－２ １４ PEGＧ２０００４ ８２２－３ １４ PEGＧ２０００６ ８０２－４ １４ PEGＧ２０００８ ７８２－５ １４ PEGＧ２０００１０ ７６３－１ １４ PEGＧ６０００２ ８４３－２ １４ PEGＧ６０００４ ８２３－３ １４ PEGＧ６０００６ ８０３－４ １４ PEGＧ６０００８ ７８３－５ １４ PEGＧ６０００１０ ７６

1048944６1048944

　材料工程 第２６卷

１３　聚砜膜性能测试

１３１　水通量测试

用水通量测试仪测量膜的水通量从每块膜上

选取６个均匀且表面光滑的位置剪成直径为２５cm的圆形试样用于水通量的测定将进水管放入盛有

去离子水的桶中出水口处用量筒接过滤后的水开始进行测试时先预压２５min预压结束后读出

１０min内通过膜的水的体积每组膜测试６组数据并计算平均值按式(１)计算膜的水通量

J＝ VAtimesT

(１)

式中J为膜的纯水通量L(m２1048944h)V 为透过液体

积LA 为膜的有效面积m２T 为测试时间h

１３２　截留率测试

截留率也常用于表征膜的过滤性能与水通量

相反表达的是截留某种物质的能力首先称取一

定量的 NaHPO４1048944１２H２O 和 KH２PO４ 并用纯水将

其溶解直至完全溶解后同１０００mL容量瓶定容

即为PBS溶液留作待用将牛血清蛋白溶于PBS溶液后制得 BSA 溶液按要求配成一系列质量分

数采用紫外分光光度计测定不同浓度的BSA溶液

在２８０nm 处的紫外吸光度此时便可得到一条关

于BSA溶液质量分数吸光度的标准曲线用于后续

查询将配制好的１０mgmL的BSA溶液在测水

通量的装置中过滤得到滤液用紫外分光光度计测定

滤液在２８０nm 处的紫外吸光度从标准曲线上读

出此时所对应的质量分数Cf并用式(２)计算

R ＝ (１－CdCf)times１００ (２)式中R 为膜的截留率Cd 为１０mgmLCf 为

滤液的质量分数

１３３　接触角测试

用接触角测定仪测试膜的接触角用来反应膜的

亲水性能[１０]将膜剪成合适长条并贴在载玻片上放在针管对准的平台上调节物镜使研究者能够清

晰观察液滴滴落的行为通过调节螺旋器使针尖出

现小液滴最后让其在自重作用下滴落在膜上通过

鼠标控制并使捕捉液体滴落在膜时的瞬时状态后保

存最后利用量高法测出接触角并做好相应记录

１３４　平衡水含量测试

平衡水含量是间接反映膜的亲水性或疏水性又

一参数[１１]用干燥的滤纸将浸泡在水中的聚砜膜表

面的水分擦干选取一定大小的膜称重放在玻璃培

养皿上去皮称重记为W再将其置于５０的烘箱中

干燥５h后称重记为W１按式(３)计算平衡水含量

EWC ＝ (W －W１)W times１００ (３)式中W 为聚砜膜的湿质量gW１ 为聚砜膜的干质

量g

１３５　膜的样貌观察

选取样品表面均匀且光滑的部分剪取２cmtimes５cm的小长条在装有液氮的保温碗中冷冻１０min(观察膜表面无需冷冻)之后用镊子迅速将其脆断然后用导电胶固定于载物台上经真空喷金处理后

在扫描电镜下观察膜的表面及截面样貌选择清晰

图片进行分析对比

１３６　膜的抗污染性能表征

随着过滤的进行聚砜膜内的孔会产生不同程

度的堵塞即产生膜污染[１２]通常采用膜污染指数

FI或者衰减率来表征其抗污性能[１３Ｇ１４]本次实验

测试了膜的污染指数在一定操作压力下用自制的

水通量测试装置进行水过滤实验与水通量操作不

同的是此次是要测定过滤一定量的水(５０mL)所需要的时间t１过滤一段时间t２ 的水后再测定过

滤５０mL的水所需要的时间t３最后根据式(４)计算最终的污染指数

FI＝(１－t１t２)t３times１００ (４)式中FI为膜污染指数t１t２t３ 为过滤时间s

２　结果与讨论

２１　添加剂对聚砜膜亲水性能的影响

２１１　接触角的测试结果分析

膜表面的接触角数值是反映膜亲水性能的重要

参数接触角小于９０deg的材料为亲水材料接触角大

于９０deg的材料为疏水性材料图１是聚砜膜接触角

随各种添加剂质量分数的变化折线图

图１　聚砜膜接触角与各添加剂质量分数的关系

由图１可知聚砜膜在未加添加剂时接触角为

９５１２deg表现为疏水性随着添加剂的加入聚砜膜

的接触角下降到９０deg以下即膜的亲水性增强由

1048944７1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为

水溶性高分子添加剂在成膜过程中会富集在膜表

面其自身的亲水特性使得水渗入膜内的速率增加膜表现的亲水能力增强膜的接触角降低

对于同一种质量分数的添加剂PEG对聚砜膜

亲水性能的改善能力高于PVPＧK３０这是因为对于

相同质量分数的两种添加剂PEG所含的亲水基团

多于PVPＧK３０故其表现的亲水能力更强对于同

一质量分数的３种PEG添加剂其对聚砜膜亲水性

能的改善能力随着相对分子质量的升高而增大这是由于相对分子质量大的PEG 内所含的亲水基团

羟基个数更多亲水能力增大对于相同种类的添

加剂聚砜膜的水接触角随着添加剂质量分数的增

大而降低表示聚砜膜的亲水性随添加剂质量分数

的增大而增大这是由于添加剂含的总亲水基团个

数增多膜的吸水能力增大亲水增强

２１２　平衡水含量的测试结果分析

高分子添加剂会影响溶剂的溶解能力改变铸膜

液中聚合物的热力学和动力学行为改变膜的沉淀速

率形成不同大小和数量的孔隙这些孔相当于空心

的球或圆柱有着较大的比表面积可以吸附更多的

水因此影响着聚砜膜的平衡水含量经过测试各种添加剂对聚砜膜的平衡水含量的影响如图２所示

图２　聚砜膜的平衡水含量与各添加剂质量分数的关系

对于添加剂PVP聚砜膜的平衡水含量随其质

量分数的增加而增加对于同一相对分子质量的添

加剂PEG聚砜膜的平衡水含量随着其质量分数的

增加先升高后降低升高是由于 PEG 起着致孔作

用随着其质量分数的升高膜内孔的数量和孔径均

会有所增大此时吸附的水含量也增多因此平衡水

含量也增大但进一步升高PEG质量分数会使得

铸膜液体系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速

率减少了孔的形成因而其平衡水含量降低

对于同一质量分数的添加剂PEG聚砜膜的平

衡水含量随着 PEG 相对分子质量的升高而增大这是由于PEG相对分子质量的增大使得聚合物胶

束聚集体的尺寸增大加快了膜的沉淀速率使得孔

隙率增多因此膜的平衡水含量增大

２２　添加剂对聚砜膜过滤性能的影响

水通量和截留率是表征聚砜膜过滤性能的两个

重要参数通常情况下高水通量和高截留率体现出

膜优异的过滤性能图３和图４分别是不同添加剂

聚砜膜的水通量和截留率与添加剂质量分数的关系

图３　聚砜膜的水通量与添加剂质量分数的关系

图４　聚砜膜的截留率与添加剂质量分数的关系

由图３图４可以看出对于相同种类的添加剂聚砜膜的水通量随着添加剂质量分数的增大呈总体上升

的趋势截留率则相反这是由于添加剂 PVPＧK３０

PEG均促进了膜的多孔结构的形成且随着添加剂质

量分数的升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此

水通量升高截留率降低但当添加剂PEG的相对分

子质量为６０００时随着质量分数进一步的升高水通

量反而下降这是由于随着相对分子质量的增加铸膜

液粘度增大降低了铸膜液的沉淀速率故使得膜的皮

层增厚孔隙率下降水通量下降对于同一质量分数的添加剂添加剂PEG的聚

1048944８1048944

　材料工程 第２６卷

砜膜水通量较PVPＧK３０的高截留率较其小理论

上来讲PVPＧK３０利于聚砜膜形成长的指状结构的

孔而 PEG 利 于 聚 砜 膜 形 成 海 绵 状 结 构 的 孔

PVPＧK３０应具有更高的水通量较低截留率但实际

上相反这可能与其较易形成闭合性孔有关对于

同一质量分数的添加剂PEG随着其相对分子质量

的增加聚砜膜的水通量升高截留率降低尤其是

相对分子质量为６０００的PEG这是由于相对分子

质量的增加使得孔隙率的增大孔径也有所增大

２３　添加剂对聚砜膜耐污染性的影响

对各组膜进行污染指数的测量结果如图５所示

图５　聚砜膜的污染指数与添加剂质量分数的关系

　　一般来说膜的污染指数越大膜的堵孔率增

大则膜的抗污性能越差反之污染指数越小膜的

抗污染性能越好从图５中可以看出添加剂PVP改善抗污性能力不如添加剂 PEG 的好且增大

PEG的相对分子质量会使膜的污染指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着其质量分数的

增加膜的污染指数下降抗污性能增强

２４　添加剂对聚砜膜结构的影响

聚砜超滤膜是由表面皮层和多孔底层两部分组

成的非对称结构皮层靠近空气一侧膜溶剂会蒸

发形成孔径较小致密的孔隙结构皮层厚度与在空

气中蒸发时间相关而贴近玻璃板一侧为多孔底

层液态膜在浸入水凝固浴后水溶性溶剂 DMAc会立马溶于水凝固浴中此时便发生相分离液态膜

变成固态膜而膜内会形成诸多的孔隙这是因为分

散在液态膜中的强亲水添加剂极易溶于水从而形

成大大小小的孔隙不同的添加剂所制得的聚砜膜具有不同的表面

结构和断面结构由于多孔底层相较于皮层更能清

晰地反映出膜孔隙分布及孔径大小的信息因此选

用膜的多孔底层结构进行表面结构的对比图６为

不同膜的表面结构和断面结构

图６　不同添加剂的聚砜超滤膜的表面和断面结构

　　图６a１b１的表面结构均在５００放大倍数下观

察的可以看出随着PVP的质量分数增加膜的孔

数量增加孔径大小并无很大差异图６c１d１和图６e２的表面结构均在３０００放大

倍数下观察的可以看出随着PEG相对分子质量的

增加膜的孔径增大特别是 PEGＧ６０００的表面结

构中出现了个别极大孔这也是后来测得水通量急

剧上升的原因孔隙率并无明显的差别

1048944９1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

图６a１图６b１图６e１的表面结构在５００放大

倍数下比较相似图６a２图６b２图６e３断面结构均

为指状结构其中添加剂为 PEGＧ６０００的孔最为

密集图６a２图６b２的断面结构均在１０００放大倍数

下观察的可以看出添加剂为PVP时断面结构均

为指状PVP的分子结构决定了PVP是一种水溶

性的高分子添加剂PVP一旦接触到水便立即溶

于水形成的水溶液以非溶剂的角色进入膜内部的

通道其在膜内形成的路径便形成了指状孔当添加

剂PVP质量分数为２时其指状孔与PVP质量分

数为６时的小且有较厚皮层由图６e３可知添加剂质量分数为６的PEGＧ６０００所制得的聚砜膜

断面结构也为指状且较前两者的皮层薄孔径更大

且孔更长图６c２图６d２图６e３的断面结构均在１０００放

大倍数下观察的可以看出在添加剂PEG相对分子

质量小于６０００时所制得的聚砜膜的断面结构均

为海绵状在相对分子质量为６０００时断面结构为

指状

３　结　论

a)聚砜膜在未加入添加剂时的接触角为９５１２deg其表现为疏水性随着各种添加剂的加入聚砜膜的

接触角均小于９０deg即膜的亲水性增强由PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为水溶性高分子

添加剂在成膜过程中会富集在膜表面其自身的亲

水特性会使得水渗入膜内的速率增加因此膜表现出

的亲水能力增强膜的接触角降低

b)对于同一相对分子质量添加剂PEG聚砜膜

的平衡含水率随着其质量分数的增加先升高后降

低进一步增加PEG的质量分数会使得铸膜液体

系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速率减少了

孔的形成导致其平衡含水量降低

c)对于同一种添加剂聚砜膜的水通量随着添

加剂质量分数的升高呈总体上升的趋势截留率则

相反原因是添加剂 PVPＧK３０PEG 均可以促进

膜表面多孔结构的形成且随着添加剂质量分数的

升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此水通量

升高截留率降低

d)添加剂 PVP 改善抗污性能力不如添加剂

PEG好增大PEG的相对分子质量会使膜的污染

指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着

其质量分数的增加膜的污染指数下降抗污性能

增强

e)以膜的海绵状结构高孔隙率高水通量高截留率低污染指数作为基准经过对比可以确定

添加剂为PEGＧ２０００６时膜的综合性能最佳在此

配比下聚砜膜的表面孔隙率高且断面结构为海绵

状水通量达到７３６L(m２1048944h)截留率为７３５

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与技术２００１２１(３)５０－５２

1048944０１1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００３

玄武岩长丝可编织性能的试验研究

贾　崇孟　琳高翼强

(河北科技大学纺织服装学院石家庄　０５００３１)

　　摘　要对玄武岩长丝的可编织性能及编织参数与制品性能之间的变化关系进行了试验研究首先利用

玄武岩长丝通过采用不同的编织纱根数和纱线排列位置变化设计试验方案然后在编织机上进行编织得到

不同的编织制品并利用万能强力机对不同编织参数下的制品进行了强伸性能测试和分析结果表明利用

编织机对玄武岩长丝进行编织切实可行编织节距对编织制品的断裂强度影响显著最大值与最小值相差

６０以上编织速度对玄武岩长丝的编织品性能有较大影响随着编织速度的增大编织制品的断裂强度呈现

下降趋势且５００~１０００rmin之间的降幅最大降幅达３０左右

关键词玄武岩长丝编织机工艺参数强伸性能

中图分类号TS１８１８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１１－０５

ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilamentJIAChongMENGLinGAOYiqiang

(CollegeofTextileandGarmentHebeiUniversityofScienceandTechnologyShijiazhuang０５００３１China)

AbstractThispaperconductstheexperimentalstudyontherelationshipamongweavingpropertyweavingparametersandproductperformanceofbasaltfilamentFirstlytheexperimentalschemewasdesignedthroughdifferentnumberofbraidingyarnsandyarnarrangementThentheyarnswerewovenonthemachinetogaindifferentproductsNextthetensilemechanicalpropertiesoftheproductsunderdifferentbraidingparametersweretestedandanalyzedbyuniversalpowermachineTheresultshowsthatitisfeasibletobraidbasaltfiberbythebraidingmachineandthebraidingpitchplaysagreatroleonthebreakingstrengthofbraidedproductsThedifferencebetweenthemaximumandtheminimumisabove６０BesidesthebraidingspeedalsohasabigimpactontheperformanceofbraidedproductsWiththeincreaseofbraidingspeedthebreakingstrengthofwovenproductsshowsadecreasingtrendandthereductionscopeisbetween５００rminand１０００rminwiththereductionrangeofabout３０Keywordsbasaltfilamentbraidingmachinetechnologicalparameterstensileproperty

收稿日期２０１７－０５－１５

基金项目河北科技大学平台开放重点课题(２０１４PT０７)

作者简介贾　崇(１９９１－)男河北邯郸人硕士研究生主

要从事玄武岩纤维制品开发与应用方面的研究

通信作者高翼强EＧmailgao_yiqiang１６３com

　　近年来绿色环保的高性能纤维和功能性纤维材

料得到了快速发展应用的领域越来越广泛优异

的工程性质使玄武岩纤维可掺入到混凝土等工程

材料中能有效地改善材料的力学性能使材料的抗

压强度抗折强度抗拉强度抗渗性能抗震性能等

得到更加显著的提高[１Ｇ３]独特的耐高温性能使得

它可以在高温过滤材料领域发挥巨大优势另外也

可以在冶金钢铁水泥等行业中用作耐高温的防护

服装或者是传送带等产品石材作为主要的建筑材

料之一与水泥有着极佳的结合特性所以也决定了

玄武岩纤维制品可以在建筑和土木工程领域拓展出

广泛的使用空间用于各种住宅基础设施工程等项

目当中总之玄武岩纤维及其制品的应用领域是

1048944１１1048944

非常广泛的产品的应用形式也是多种多样的它可

以是以纤维的形态使用也可以是以产品的形式使

用产品的形式又可以是一维的产品两维的产品和

三维立体结构的产品[４Ｇ５]玄武岩纤维的优良性能

毋庸置疑但纤维本身也有不足之处如纤维的脆性

较大编织和织造时困难较大故本论文主要就玄武

岩长丝的可编织性能进行了试验研究

１　试验原料

本试验所用玄武岩长丝为东莞俄金玄武岩纤维

有限公司和江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司

生产单丝直径为１３μm线密度为８００tex测试拉

伸断裂强度分别为４９３cNtex和３５４cNtex

２　设备测试仪器及测试条件

设备KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机(徐州恒辉编织机械

有限公司)２个头每头２４个锭子拨盘直径９０mm编织原理为二维二轴１times１编织[６Ｇ１１]L３０双头全自动

并丝机(徐州恒辉编织机械有限公司)测试仪器UTM５３０５电子万能强力机(深圳三

思纵横公司生产)实验测试条件温度２２相对湿度６０测试标准参照 FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用

绳带物理机械性能测试方法raquo

３　试验研究与分析

在本试验中首先使用 L３０双头全自动并丝

机将玄武岩长丝缠绕在编织机配套的专用纱管上再将缠绕好的２４个管纱按编织机操作规定装在

KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机上准备进行编织

３１　玄武岩长丝可编织性

鉴于在普通的小样机上织造玄武岩机织物时纤维有脆性大易断布面毛糙高低不平等问题本次拟利用编织设备对玄武岩长丝先进行编织改善

其脆性然后再利用所得线性材料去织造为厚重型

玄武岩纤维制品开发打基础该编织机共有２４个

锭子红绿两组各１２个锭子以下为设计的试验方案方案１利用２４根玄武岩无捻粗纱进行编织方案２利用２０根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列情况如图１所示方案３利用１６根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列有２种情况如图２中的(a)和(b)所示

方案４利用１２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图３中的(a)(b)和(c)所示

图１　２０根纱编织

图２　１６根纱编织

图３　１２根纱编织

1048944２１1048944

　材料工程 第２６卷

方案５利用８根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列分２种情况如下图４中的(a)和(b)所示

方案６利用４根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图５中的(a)(b)和(c)所示

方案７利用２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管的放置位置如图６所示

图４　８根纱编织

图５　４根纱编织

图６　２根纱编织

试验结果表明

a)利用玄武岩长丝在编织机上进行编织是可

行的纤维只有少部分断裂本次实验(从方案１到

方案７)从２根粗纱到２４根粗纱通过不同的编织

纱根数变化和纱线放置位置变化得到了１２种不同

粗细和结构的玄武岩线性制品如图７所示

图７　玄武岩线性编织制品实物照片

b)为了得到外观粗细均匀组织结构紧凑的玄

武岩编织绳编织节距参数必须与参与编织的纱线

根数相对应否则随着纱线数量的减少产品会越来

越松散影响外观和内在性能表１是此次试验的纱线根数和相对应的编织

节距

表１　编织参数及参与编织纱根数

纱线根数根 编织速度(r1048944min－１) 编织节距mm

２４ ５００ ５０

２０ ５００ ４０

１６ ５００ ３０

１２ ５００ ３０

８ ５００ １５

４ ５００ １０

２ ５００ ５

c)当参与编织的纱线为２根时所编织出的产

品只是简单的交织类似于股线的加捻而且纱线会

出现自身扭转编织出的绳会出现较大的结点建

议编织时最少使用４根纱进行编织

３２　编织参数与制品性能的关系

３２１　节距与制品断裂强度间的关系

本试验分别用广东和江苏产的单丝直径为

1048944３１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

１３μm线密度为８００tex的玄武岩长丝进行编织编织速度恒定为５００rmin编织节距从３５mm 到

５５mm分５个不同数据进行编织用这两组试验

进行 研 究以 保 证 结 论 的 准 确 性 然 后 参 照

FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用绳带物理机械性能测

试方法raquo利用 UTM５３０５电子万能强力机进行拉伸

断裂强度测试测试数据如表２所示

表２　编织节距与制品断裂强度间的关系

编织节距mm断裂强度(cN1048944tex－１)

广东 江苏

３５ ２９２９３ ２７１２６

４０ ２７９５３ ３５７０７

４５ ３５４２５ ３８０３９

５０ ５０５７７ ４２４７１

５５ ４６７５０ ４５０８９

由表２中数据得出编织节距与制品断裂强度之

间的变化规律曲线如图８所示从图８中两组曲线

可以明显看出在编织速度一定时随着编织节距的

增加断裂强度也相应增加且断裂强度的最大值和

最小值相差高达６０以上

图８　编织节距与制品断裂强度之间变化曲线

３２２　编织速度对制品断裂强度影响

同样进行两组试验使用两种不同产地生产的

玄武岩长丝编织节距都为 ５０ mm编织速度从

２５０rmin到１２５０rmin之间依次提高分别进行

编织然后利用万能强力机对所得试样进行强伸性

能测试所得试验数据如表３所示

表３　编织速度与制品断裂强度的关系

编织速度(r1048944min－１)断裂强度(cN1048944tex－１)广东 江苏

２５０ ５２１７０ ３８０３９５００ ５０５７７ ３７９６９７５０ ４３８６３ ３４２６１

１０００ ３８９１０ ２９７８５１２５０ ４２１８０ ２８７５３

根据表３中试验数据得出编织速度与制品的断

裂强度的变化关系曲线如图９所示从两组曲线中

可以明显看出当编织节距一定时随着编织速度的

增大断裂强度呈下降趋势而且两组试验的编织速

度从５００rmin提高到１０００rmin时断裂强度的

降幅最大下降了３０左右可见编织速度对玄武

岩长丝的编织品性能有较大的影响之前本课题组

的学生曾用涤棉混纺纱进行过编织得出编织速度

与断裂强度无必然联系的结论

图９　编织速度与制品断裂强度之间关系

经过分析笔者认为本次实验所用的玄武岩长

丝是抗弯折性很弱的纤维在卷绕和编织过程中会出

现飞丝甚至断线且编织速度越快玄武岩纤维受损

越严重从而导致编织速度大的时候断裂强度明显

变小而柔韧性好的纤维在编织时没有这种现象

４　结　论

本试验主要对玄武岩长丝的可编织性以及编织

参数与产品的强伸性能关系进行了试验研究通过

方案的设计上机编织性能的测试以及数据的分

析得出以下几点结论

a)玄武岩长丝粗纱尽管脆性很大但在编织机

上是可以编织的且根据不同的参与编织纱数量和

不同的纱线排列方式可以得到不同结构和性能的

1048944４１1048944

　材料工程 第２６卷

线性编织制品

b)当参与编织的纱线根数改变时编织节距必

须相应改变否则随着纱线数量的减少制品会越

来越松散影响外观和内在性能

c)在编织速度一定时随着编织节距的增加断裂强度显著增加断裂强度的最大值和最小值相

差高达６０以上

d)编织速度对玄武岩长丝编织品的断裂强度

有明显影响速度从５００rmin提升到１０００rmin之

间断裂强度的降幅最大下降了３０左右

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　　c)紫外吸收测试表明PETQE纤维在紫外及

可见光波段均有一定的吸收相较于常规PET纤维

其 UVA波段的反射率下降了２５~３０可见光

波段则由８０下降至６０左右因此经 QE粉改

性的PETQE纤维也具有一定的紫外吸收性能综上所述QE粉的引入可以提高PET的吸湿

性改善纤维的静电和紫外吸收性能在提高织物的

加工性能的同时可以满足对织物穿着舒适性及日常

防护的需求

参考文献

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维的制备及其力学性能研究[J]现代纺织技术２０１５

２３(１)６－８[２]周雪蕾沈锦玉李玖明等UV 光固化树脂用于 PET

无纺布的亲水改性研究[J]现代纺织技术２０１７２５(３)４０－４４

[３]ZHOURWANGXHUANGLetalPoly(ethyleneterephthalate)copolyestersandfibers modified withNPG and SIPE for improved hydrophilicity and

dyeability[J]TheJournalofTheTextileInstitute

２０１７１０８(１１)１－８[４]HWANGS HLIM SKHONGS HetalAntiＧ

bacterialactivityoftetragonalandcrossＧpillarＧshaped

polyesterTiO２filamentswithphotoＧdepositedsilverand

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２０１６８６(１２)１２３１－１２４０[５]LEEJDMethodofextracting mineralsomatidand

method of manufacturing advanced multifunctionalmaterialusingthesameUS１４３９１１４３[P]２０１４－０６－０２

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的制备及其功能分析[J]中国农业气象２０１６３７(５)

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polyesterfiberharnessingcatalyticceramicpowdercombinedwith heatＧgeneratingsuper microorganisms[J]TextileResearchJournal２０１４８４(１１)１２２０－１２３０

[８]LEEJDKULKARNIAKIM TetalElectrical

propertiesof ldquoQuantum Energy1049023 Radiating Materialrdquo

producedfromnaturalclaymineralsofSouthKorea[J]MaterialsFocus２０１４３(６)４９１－４９５

1048944５１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００４

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰ab刘梅城ab邢洪莉a唐晓辉a魏　优a

(江苏工程职业技术学院a纺染工程学院b江苏省先进纺织工程技术中心江苏南通　２２６００１)

　　摘　要为设计开发一种具有吸声特性的纺织新产品利用中空尼龙长丝作为芯丝纺制了棉中空尼龙长

丝包芯纱再制取为织物对织物的吸声性能及撕破透气热阻弯曲性能进行了研究结果表明采用低捻

度的棉中空尼龙长丝包芯纱其松散的纱线结构可以很好的保持纤维中空特性所制取的织物吸声性能良

好撕破弯曲性能较优热阻较低有利于改善织物的吸声性能但织物透气性较差

关键词中空尼龙长丝包芯纱吸声性能热阻透气性

中图分类号TS１５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１６－０３

DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilamentCoreＧspunYarnFabric

HONGJieabLIUMeichengabXINGHongliaTANGXiaohuiaWEIYoua

(aCollegeofTextileandDyingEngineeringbJiangsuAdvancedTextileEngineeringTechnologyCenterJiangsuCollegeofEngineeringandTechnologyNantong２２６００１China)

AbstractInordertodesignanddevelopakindofnewtextileproductswithsoundabsorptionpropertythehollownylonfilamentwasusedasthecoreyarntoproducecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnandthenitwasmadeintofabricMeanwhilethesoundabsorptiontearingairpermeabilitythermalresistanceandbendingpropertiesofthisfabricwereinvestigatedTheresultsindicatethatforthecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnwithlowtwisttheunconsolidatedyarnstructurecankeephollowfeatureofthefiberwellThefabrichasgoodsoundabsorptionpropertyInadditionthetearingandbendingpropertiesarealsogoodLowerthermalresistancecanbenefitforsoundabsorptionpropertyofthefabricbutthefabrichaspoorairpermeabilityKeywordshollow nylonfilamentcoreＧspunyarnsoundabsorptionpropertythermalresistanceairpermeability

收稿日期２０１６－１２－２３

基金项目江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY２０１５A０９３)

２０１７年江苏高校ldquo青蓝工程rdquo优秀青年骨干教师资助项目(苏教师

[２０１７]１５号)２０１７年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项

目(２０１７１０９５８００１Y)江苏工程职业技术学院２０１６年优秀青年科技

人才培养项目(苏工院[２０１６]８０号)

作者简介洪　杰(１９８１－)男浙江开化人副教授主要从

事纺织检测纺织新产品开发方面的研究

　　尼龙长丝在纺织产品开发中已有很多应用有加工为凉感尼龙长丝制取针织物[１]有单独使用尼

龙长丝制取轻质高密织物[２]有与棉竹节纱交织制

取府绸[３]也有以其做芯丝外包短纤纺成包芯纱制

取织物[４Ｇ５]但是将中空尼龙长丝作为芯丝纺制棉

中空尼龙长丝包芯纱再进行产品开发并对性能进

行研究的报道较少基于开发一种具有吸声特性复合型纺织新产品

的需要设计纺制了线密度１４５tex捻系数３００的

棉中空尼龙长丝包芯纱以该纱为基础制取了一种

机织物对机织物的吸声性能以及影响织物实际使

用的透气弯曲撕破热阻等性能进行了测试和分

析为后续进一步深入进行系列化产品开发和性能

研究奠定基础

１　纱线基本性能

纺制棉中空尼龙长丝包芯纱(下文简称包芯

纱)所用的中空尼龙长丝牌号为２８T１２Ｇ２H９B中空

1048944６１1048944

度２５由日本东丽株式会社生产规格为２８tex

１２根其断裂强度经测试为４６３cNtex断裂伸长

率为３１９图１和图２分别为所用长丝和包芯

纱的横截面形态在研究中为了对比同期纺制了

设计线密度１４５tex捻系数为３４０的纯棉纱表１为所纺两种纱的基本性能

图１　中空尼龙长丝横截面切片(times１０００)

图２　包芯纱横截面切片(times１０００)

表１　两种纱的基本性能

项目１４５tex包芯

纱(织物１)１４５tex纯棉

纱(织物２)实际线密度tex １５１５ １４６４

单纱断裂强度(cN1048944tex－１) １３０ １３６单纱断裂伸长率 ６２ ５１

实际捻度(捻1048944(１０cm)－１) ７４６ ８６２实际捻系数 ２９０ ３３０

２　织物设计与试织

织物采用平纹组织经纬密度３９４times３１５根

１０cm幅宽４０cm在南通三思机电科技有限公司

生产的 Y３００S型自动剑杆织样机上织造而成分别

织造了经纬纱均采用包芯纱的织物１和经纬纱均采

用纯棉纱用以对比的织物２下机后的织物１实际

经纬密度为３８２times３４５根１０cm织物２实际经纬密

度为３８８times３４６根１０cm

３　测试与分析

３１　织物性能测试

图３为吸声性能测试示意图测试所用SW２３０系列阻抗管为北京声望声电技术有限公司生产对

所制取的织物进行了吸声性能测试依据标准 GB

T１８６９６２mdash２００２laquo声学 阻抗管中吸声系数和声阻

抗的测量 第２部分 传递函数法raquo进行测试时将织

物裁剪为直径８cm的圆形试样

图３　阻抗管测试吸声系数示意

表２为织物撕破透气弯曲热阻性能测试依据

的标准所用测试设备及裁剪尺寸此外还测试了织

物的平方米质量纯棉织物为１２４３gm２中空织物

为１２８６gm２

表２　织物性能测试要求

测试项目 依据标准 测试仪器 测试样裁剪尺寸

撕破GBT３９１７１mdash２００９laquo纺织品 织物撕破性能 第

１部分冲击摆锤法撕破强力的测定raquo莱州市电子仪器有限公司YG０３３D数字式织

物撕裂仪１００mmtimes７５mm

透气 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo温州市大荣纺织仪器有限公司YG(B)４６１D数字式织物透气量仪

圆形试样２０cm２

弯曲GBT１８３１８１mdash２００９laquo纺织品 弯曲性能的测定

第１部分斜面法raquo莱州市电子仪器有限公司LLYＧ０１型 电子

硬挺度仪２５０mmtimes２５mm

热阻GBT１１０４８mdash２００８laquo纺织品 生理舒适性 稳态条

件下热阻和湿阻的测定raquo南通宏大实验仪器有限公司YG６０６N 平板

式织物保暖仪３００mmtimes３００mm

1048944７１1048944

　第５期 洪　杰 等棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究 纺织工程

３２　结果分析

３２１　吸声性能分析

图４为织物的吸声性能测试结果从图４中可以

看出由纯棉纱制取的织物２具有一定的吸声性能吸声系 数 大 于 ０２ 的 有 效 频 率 范 围 为 ２３００~２５００Hz[６]在该范围内各点的平均吸 声 系 数 为

０２４１并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０２８６这是由于棉纤维本身为中空结构含有一定静止空

气因此织物２基于所含静止空气的摩擦和黏滞作用空气与纤维之间的振动摩擦作用以及纱线之间纤维

之间的振动摩擦作用耗能而具有一定的吸声性能由包芯纱制取的织物１其吸声性能自１０００Hz

起开 始 优 于 织 物 ２有 效 频 率 范 围 为 １９００~２５００Hz在该范围内各点的平均吸声系数为０２６２并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０３３９表明织

物１相比织物２具有更优的吸声特性

图４　织物吸声性能

对于图４中织物１呈现出优于织物２的吸声性

能结合图１图２横截面切片以及表１中纱线的实际

加捻情况认为这是由于采取较低捻度设计使得作为

包芯纱芯丝的中空尼龙长丝其中空结构很好的保持因此所含静止空气多于纯棉纱同时包芯纱的结构相

对纯棉纱松散使得纱线本身纤维相互之间存有较多

的空隙也含有更多的静止空气在入射声波的激发

作用下织物１所含静止空气总体更多空气的摩擦粘滞作用及空气与纤维之间的振动摩擦作用更强能耗散更多声波能量且相对松散的纱线结构也有利于

更好的引起振动摩擦而耗能吸声由此将入射声波能

量更多的耗散转换为热能同时织物１中尼龙长丝的

导热系数高能很好的将热能传导耗散综合之下织

物１的吸声性能相比织物２有很大的改善[７Ｇ８]３２２　其他性能分析

表３为织物的撕破弯曲透气及热阻性能通

过表３中的数据可知织物１的撕破强力优于织物

２根据上文对织物设计与试织的描述结合表１中

的纱线数据认为这可能是由于织物１所用的包芯纱

断裂伸长率大于纯棉纱加之包芯纱中的中空尼龙

长丝弹性好表面光滑使得纱线之间摩擦阻力减小在受到摆锤冲击时瞬时承受外力作用的纱线根数

相对越多同时所用包芯纱的芯丝断裂强度高达

４６３cNtex因此虽然包芯纱的拉伸断裂强度略低

于纯 棉 纱但 织 物 １ 的 撕 破 强 力 反 而 高 于 织 物

２[９Ｇ１０]对于织物１的撕破强力也有待于在后续进

一步做系统性的研究和分析

表３　织物的撕破弯曲透气的热阻性能

　　　性能 织物１ 织物２

撕破强力N经 １５９ １１２纬 １３３ ７９

弯曲长度cm 经纬 ３９２３６６ ４２１４０７抗弯刚度(mN1048944cm－１) 经纬 ０５０４０４７１ ０５２３０５０６

透气率(mm1048944s－１) ９４８ １４１６７热阻(m２1048944K1048944W－１) ００１３８ ００１９５

从表３中的织物弯曲性能数据可知织物１的

经纬向弯曲长度抗弯刚度均小于织物２这是织物

１纱线芯丝为柔软的中空尼龙的缘故其弯曲刚度

小于棉纤维再结合表１中纱线的加捻数据纯棉纱

实际加捻的程度也大于包芯纱由此纯棉纱的刚度

大于包芯纱促使织物２的硬挺度也有增加织物１相比更加柔软[１１Ｇ１３]

表３中织物透气性能数据表明织物２透气性优

于织物１根据前述吸声性能的分析虽然包芯纱的

纱线结构相比纯棉纱更为松散然而这两种织物组织

结构设计相同根据实际的经纬密度及纱线线密度计

算织物１的总紧度为７９２２织物２的总紧度为

７７０１因此织物１的紧度更大使得织物空隙相对

较小同时根据图２纱线横截面切片织物１中的中

空尼龙长丝相比棉纤维的腰圆形其横截面结构更为

规整综合之下导致织物１的透气性相比更差[１３Ｇ１５]从表３中的织物热阻数据可以看出织物１小于

织物２虽然织物１中纤维中空结构及松散纱线结

构所含的静止空气有助于织物热阻值增加但是所

用的包芯纱芯丝为中空尼龙长丝其导热系数高因此总体上织物１热阻还低于织物２进而能更好的

将耗能吸声转换的热能消散也佐证了前述分析中

织物１导热性能更好有助于改善织物的吸声性能(下转第５８页)

1048944８１1048944

　纺织工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００５

３D绳绣鞋面设计与生产

陈绍芳

(成都纺织高等专科学校纺织工程学院成都　６１１７３１)

　　摘　要为使用电脑缠绕绣花机刺绣３D绳绣鞋面采用贴楦展平法设计出３D绳绣鞋面平面样板应用

田岛电脑刺绣花样设计软件设计３D绳绣鞋面刺绣花样给出了鞋面的后整理方法该３D绳绣鞋面成型度

高轻薄透气造型美观制作工艺简洁低碳环保为３D绳绣鞋面提供设计和生产依据

关键词绳绣鞋面样板设计电脑缠绕绣花机

中图分类号TS９４３６　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１９－０３

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang

(SchoolofTextileEngineeringChengduTextileCollegeChengdu６１１７３１China)

AbstractInthispapercomputerizedcordingembroiderymachinewasusedtoembroider３Dcordingembroideryshoeupperandpostshoelastmodelmethodwasusedtodesignthe３DcordingembroideryshoeupperflatpatternfirstlyFurthermoreTajimaDGMLdesignsoftwarewasappliedtodesign３DcordingembroideryshoeupperpatternFinallythefinishingmethodoftheshoeupper wasgivenTheresultsshowthatthe３D cordingembroideryshoeupperpresentsfineshapingeffectlightnessairpermeabilitybeautifulappearancesimpletechnologiesandlowＧcarbonenvironmentThispaperalsoprovidesthedesignandproductionbasisfor３DcordingembroideryshoeupperKeywordscordingembroideryshoeupperpatterndesigncomputerizedcordingembroiderymachine

收稿日期２０１７－０２－１６

作者简介陈绍芳(１９８３－)男江西赣州人讲师主要从事

针织新产品方面的研究

　　鞋主要由鞋面和鞋底两大部分组成鞋面又称

为鞋帮目前休闲鞋的鞋面主要是皮革布等材

料制成需要下料裁断和车帮缝制无法一次成型后整理需要冲边包边拼接等复杂工序并使用一

些配件浪费材料整个生产过程中还依赖大量人

工此外皮革鞋面等产品污染较大透气性差[１Ｇ２]

３D绳绣鞋面使用电脑缠绕绣花机将涤纶包缠纱刺

绣加工成一片式３D绳绣鞋面无需裁剪缝合即一

次成型颠覆了传统的鞋面制造技术生产过程环保

省料自动化程度高生产出的鞋面具有轻薄透气舒适合脚可定制等特点

１　刺绣原理

缠绕绣属于特种绣的一种是以绳子为主导元

素以绣线为辅助利用绣线将绳子按特定的针法刺

绣在底料上形成花样的刺绣在电脑缠绕绣花机的

电控系统中预存有６种特定的锯齿绣针法分别为

Z１绣Z２绣Z３绣Z４绣Z５绣和Z６绣其刺绣图

标分别如图１所示

图１　锯齿绣针法

６种锯齿绣针法都可以将绳子固定在织物上只是刺绣动作和绣线缠绕在绳子上的分布形状不一

1048944９１1048944

样Z１绣是每两针摆杠摆动一次Z２绣是每一针

摆杠摆动一次和每两针摆杠摆动一次交替进行Z３绣是每一针摆杠摆动一次Z４绣是每一针摆杠摆动

一次但摆杠摆动方向和 Z３绣相反Z５绣特点同

Z４但适合于粗绳的绣作Z６绣是同一针上落三针每一针摆杠摆动一次常用的绣法为Z１绣Z３Z４绣Z５绣Z６绣其绣法效果如图２所示在３D绳

绣鞋面刺绣生产中因绳子较粗故选用Z５绣

图２　锯齿绣效果

２　刺绣设备

使用禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机刺

绣３D绳绣鞋面该机器安装有绳绣装置具有缠绕

绣锯齿绣(亦称Z绣)羽状绣等多种绣作方式可通过离合气阀实现单头补绣和隔头绣功能绣作平

绣缠绕绣等多种绣作方式其绣品形象美观层次

丰富被广泛应用于服装服饰及工艺品等行业禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机平绣头

数１２个缠绕绣头数１２个平绣针数９枚缠绕绣

针数３枚刺绣范围７５０mmtimes８５０mm平绣转速

２５０~１０００rmin缠绕绣转速２５０~７００rmin

３　３D绳绣鞋面平面样板设计

采用实际生产广泛运用的贴楦展平法设计鞋面

平面样板贴楦展平法是将美纹纸平服地贴在休闲

鞋鞋楦的表面画出帮样线后将所贴美纹纸剥下并

展平得到展平样板３D绳绣鞋面样板的设计以脚

长２５５mm对应的休闲鞋鞋楦为例采用外踝半面

板贴楦法制作平面样板将制作的外踝样板旋转修正并考虑上底工艺及材料性能得到内踝平面样

板最终设计出由内外踝样板组成的３D 绳绣鞋面

平面样板[３Ｇ４]如图３所示在３D绳绣鞋面平面样

板中口门宽度１５mm足踝高度６５mm后帮高度

４０mm鞋帮高度１００mm楦面长３０５mm

图３　３D绳绣鞋面平面样板

４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

４１　刺绣设计

将３D绳绣鞋面平面样板装入到田岛电脑刺绣

花样设计软件(版本 V７０)使用平针工具设计出两

色三层结构的３D绳绣鞋面花样[５]如图４所示

４２　设计要点

a)在 平 针 属 性 设 置 中将 平 针 长 度 设 置

２５０mm最小针步０８０mm弦高００７mm

b)将实际尺寸的３D 鞋面平面样板装入软件装入后不能改变样板尺寸大小否则设计出尺寸不

符的鞋面花样

1048944０２1048944

　纺织工程 第２６卷

图４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

c)在实际刺绣生产中因电脑缠绕绣花机刺绣

绳绣时不具备自动剪绳功能因此在刺绣花样设计

时平针从头至尾尽量一次性设计完中间不要断开否则将增加人工剪绳次数

d)设计鞋面刺绣花样的相邻两层时平针方向

不能平行否则两根绳子会嵌入重叠上层和下层绳

子之间最好交叉以形成稳定牢固的结构

e)通常在平绣花样设计中都需要打开对象前锁

针和对象后停针功能以避免起头和结尾绣线松散但是在绳绣花样设计中一定要关闭对象前锁针和

对象后停针功能否则绳子将在刺绣的前几针和后

几针往回重叠

f)鞋面的前帮和后帮设计为三层结构是为提

高鞋面的耐磨拉力和耐折度等多项性能指标以延

长鞋面的使用寿命

g)为识别鞋子品牌可以在鞋面后帮两侧采用

平绣方式设计鞋子品牌的商标logo刺绣后醒目

４３　刺绣材料

a)面线１５３tex(１３７３D)涤纶丝(亦称鱼丝线)

b)底线８３tex(７５D)涤纶丝

c)绳子２９２tex涤纶包涤纶包缠纱

d)衬纸０１５mm热熔衬

４４　刺绣事项

a)在刺绣生产中需调节好面线张力和底线张

力以防止鞋面上露出底线面线颜色和底线颜色

最好为同色以防止刺绣中张力波动引起露底

b)刺绣生产中面线涤纶丝断线后需及时拉杆

停车并进行回退补绣

c)刺绣开始和结束时要及时停车剪断绳子避免绣框移动拉断绳子

d)热熔衬的颜色需和鞋面底层颜色同色避免不同

色的热熔衬在后整理溶解后粘附在鞋面上造成疵点

e)面线和底线需有足够的强力以防止鞋面在

使用过程中磨损断线致鞋面脱散

５　３D绳绣鞋面后整理

对刺绣生产后的３D绳绣鞋面进行热熔衬溶解

和定型整理以溶解热熔衬并保证３D鞋面后续使

用不易变形采用DZＧ１１００热熔胶机对３D鞋面进

行后整理定型温度１９０时间２０s热熔衬溶解

充分定型效果好经过后整理后的３D 绳绣鞋面

如图５所示３D绳绣鞋面经缝制上鞋舌和后跟再经贴里后与鞋底粘合得到３D绳绣鞋如图６所示

图５　３D绳绣鞋面 图６　３D绳绣鞋

６　结　语

在电脑缠绕绣花机上刺绣３D 绳绣鞋面产品

成型程度高鞋面无拼缝缩短了制鞋流程减少了

人工降低了成本３D绳绣鞋面轻便柔软颜色丰

富款式多变外观美观时尚符合消费者时尚个性

的需求具有低碳环保的特点同时保证了休闲鞋的

透气性舒适性和轻便柔软性等粘合鞋底后即可成

鞋具有独特的优势和广阔的市场前景

参考文献

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国纺织出版社２０１０

1048944１２1048944

　第５期 陈绍芳３D绳绣鞋面设计与生产 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００６

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发

周方颖a杨立志b

(江阴职业技术学院a化学纺织工程系b计算机科学系江苏江阴　２１４４０５)

　　摘　要为了使羊毛纤维的检测结果更好地服务于生产及贸易活动对采撷卡捕获的图像采用SVM 方

法进行分析同时滤波降噪开发羊毛纤维显微镜下纵向形态参数测试软件结果表明该软件不仅获得羊毛

纤维细度的系列指标同时可以获得髓质层指标并根据不同的羊毛品质获得其细度分类统计指标从而为

生产和贸易提供有效的依据

关键词羊毛髓质层纵向形态参数软件

中图分类号TS１０２３　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２２－０４

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingaYANGLizhib

(aChemistryamp TextileEngineeringDepartmentbComputerScienceDepartment

JiangyinPolytechnicCollegeJiangyin２１４４３３China)

AbstractInordertomakethetestresultsmorebetterserveforproductionandtradeofwoolSVMwasusedtoanalyzethecapturedimaginesandnoisereductionwereconductedTheverticalmorphologicalparametertestsoftwareforwoolfiberunderthemicroscopewasdevelopedTheresultindicatesthatthesoftwarenotonlygetsthefinenessindexesofwoolbutalsoobtainsmedullalayerindexesAtthesametimetheclassificationindexesofwoolaregainedaccordingtodifferentwoolqualitysoastoprovidemoreeffectiveevidenceforproductionandtradeKeywordswoolmedullalayerverticalmorphologicalparametersoftware

收稿日期２０１７－０７－１１

作者简介周方颖(１９７０－)女浙江奉化人副教授主要从

事纺织生产与质量控制方面的研究

　　从羊毛本身看其最重要的性状特征就是粗细羊毛的细度直接决定它的性能加工及价格因此羊毛细度检测方法显得尤为重要目前检测方法

主要分为两类mdashmdashmdash直接检测和间接检测比较常见

的有 OFDA(光学纤维直径分析仪)Laserscan(激光细度仪)显微镜投影仪等这些方法能够比较快

速准确地获得羊毛直径指标[１]目前大多数厂家及检测机构采用软件技术检测

羊毛纤维的细度但是也发现一些问题如图１和

图２所示虽然都是羊毛纤维但在内部结构上却有

着较大的差异图２中的羊毛纤维含有髓质层这种

结构形成羊毛的弱节使羊毛脆而易断不易染

色[２Ｇ３]但目前使用的软件所提交的指标中没有包

含有髓质层羊毛的结构参数软件获得的指标参数

不能涵盖羊毛的所有性状特征为此从实际需求出

发自行设计开发适合教学及检测使用的指标比较

完备的测试软件

图１　羊毛纤维

1048944２２1048944

图２　含髓质层的毛纤维

１　软件总体设计

１１　软件的功能设计

按照软件的开发目标设计软件功能如图３所

示包括图像采撷图像处理和结果报表３部分

图３　软件的功能设计

１２　软件设计流程

软件设计流程如图４所示

图４　软件设计流程

１３　软件设计关键点

１３１　分时处理与并发处理的协调

软件开发过程中由于采用了图像采撷卡在图

像采撷与图像处理之间需要协调因为采撷图像和

处理图像都需要由 CPU 处理涉及到共享资源访

问既要让两者并发工作以提高效率又不能让两

者无限制地并发而影响效果因此要进行分时处理也就是要让分时处理机制和并发处理机制协调好保证工作有条不稳的正确运行既能使采集工作有

效又能使分析工作受到的干扰尽可能的小

１３２　图像处理

软件设计中建立特征向量和滤波降噪的处理方式

a)以羊毛直径边界亮度(v１)边界平行度(p)边界之间区域亮度(v２)为特征值建立羊毛直径特

征向量[４]如式(１)所示

V ＝ [W１timesEX(v１Δ1048944max(p(v１)))W２timesEX(p)W３timesEX(v２Δ1048944max(p(v２)))] (１)

式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v的均值EX(p)表

示羊毛直径边界平行度的均值Wn(n＝１２３)表

示该特征值的权重以羊毛髓质层的亮度(v)长度(l)宽度(w)

边界偏移量(off)作为特征值建立髓质层特征向

量如式(２)所示

V ＝ [W１timesEX(vΔ1048944max(p(v)))W２timesEX(l)

W３timesEX(w)W４timesEX(off)] (２)式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v 的均值EX(l)

EX(w)EX(off)分别表示髓质层长度宽度边

界偏移量的均值Wn(n＝１２３４)表示该特征值

1048944３２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

的权重软件必须首先勾勒出视野内羊毛和髓质层的轮

廓因此首先将羊毛的边界亮度和平行度作为特征

向量同时为了防止将平行的两根羊毛误判为一根

羊毛的边界加入边界之间的区域亮度作为特征值这样可以勾勒出羊毛直径对于髓质层主要考虑它

在羊毛直径的位置即边界偏移量通过这个特征向

量既可以勾画出髓质层的位置又可以剔除满足其

他条件但偏移量ldquo失真rdquo的污点信息测量时采用摄像头采撷卡捕获图像信息通

过 VC６０中嵌入的 OpenCV 读取采撷卡缓存的图

像数据并进行处理最终在显示器上获取图像为了标定获取的图像的尺寸需要首先借助标准尺(图

５)占据的像素点数计算出每个像素点代表的长度而后获得羊毛纤维直径及髓质层长度和宽度指标

图５　２０μm标准尺

通过式(１)和式(２)获得羊毛直径及髓质层的

特征向量对每一根羊毛纤维直径特征向量必备但髓质层特征向量则视每一根羊毛而不同在此基

础上采用SVM[５] 方法对有限样本进行训练得到

划分目标的支持向量根据支持向量对样本集之外

的特征进行类别确认[６]

b)由于纤维试样容易被灰尘污点干扰影响

图像的效果致使图像出现噪声干扰清晰度下降等

问题为了能有效地处理这类图像在提取特征值之

前首先采用高斯滤波方法对图像进行降噪处理高斯滤波有利于图像平滑消除随机噪声的影响对图

像细节也具有较好的保护作用为了避免在降噪过

程中造成信息损失将图像按式(３)进行量化处理

f(xy)＝ttimesfloor f(xy)８

aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide (３)

式中f(xy)表示坐标为xy处的图像像素值t是

每个量化级的期望值按照将像素值划分为３２个等

级的设定取

t＝２５６３２ ＝８

将t值代入式(３)中可以得出当像素值为０~７时f(xy)为０当像素值为８~１５时f(xy)为

t即为８10490181049018当像素值为２４８~２５５时f(xy)为

３１t即为２４８通过式(３)将像素值划分为[０８１６

２４1049018２４０２４８]３２个等级可以更加有效地提取主

要信息实现降噪的目的图６是采撷到的羊毛纤维图像图７是经处理

在后台得到的结果可以看出经过处理的羊毛纤

维周围的污点杂质等已被有效滤除只保留纤维

直径轮廓和髓质层轮廓

图６　采撷到的羊毛纤维

图７　分析得出的完整图像

１３３　不同种类羊毛结构参数的纳入

不同种类的羊毛品质不同其细度指标不同将这些结构参数纳入软件系统以便针对不同的测

试对象给出相应的结果表１是国毛和澳毛的细度

分类

２　软件运行结果

图８图９以及图１０分别是软件主界面和数据

结果图９为软件测试得到的羊毛细度指标图１０

1048944４２1048944

　纺织工程 第２６卷

是针对本次测试对象mdashmdashmdash国毛按照其细度分类统 计的结果髓质层毛指标包含在ldquo两型毛含量rdquo中

表１　国毛和澳毛的细度分类

国毛 澳毛

细羊毛品质支数在６０S以上毛纤维平均直径在２５μm以下的同质毛

粗毛毛纤维直径在５２５μm以上的羊毛

腔毛髓腔连续长达２５mm以上宽为直径的１３以上的为腔毛

两型毛具有不连续髓腔的羊毛为两型毛

超细羊毛小于等于１２５μm的羊毛为超细羊毛

细毛小于等于２００μm的羊毛为细毛

中支毛２０１~２４０μm的羊毛为中支毛

粗毛２４１μm及以上的羊毛为粗毛

图８　软件主界面

图９　软件测试得到的细度指标

图１０　国毛试样细度分类统计结果

　　图１０的结果包含ldquo细羊毛rdquoldquo两型毛rdquoldquo其他rdquo三项数据ldquo粗毛rdquoldquo腔毛rdquo两种含量没检出用ldquo－－－－rdquo表示各指标均遵照表１的规定ldquo其他rdquo是除

去已测出的各类型羊毛含量余下部分的羊毛含量

３　结论与讨论

以羊毛纤维的边界线亮度边界线平行度边界

之间区域亮度为特征值建立羊毛纵向轮廓特征向

量以髓质层的亮度长度宽度边界偏移量为特征

值建立髓质层特征向量运用SVM 方法对羊毛轮

廓及其髓质层进行标定并进行滤波降噪同时纳入

不同品种羊毛细度指标通过 VC６０ 中嵌入的

OpenCV读取采撷卡缓存的图像数据并进行图像

处理开发羊毛纵向形态参数测试软件可以获得比

较准确详细的纤维细度及其他纵向结构参数指标为生产及贸易提供可靠的依据结合软件的使用效

果尚有需要完善的工作

a)结合市场调研结果目前国内使用的羊毛除

了澳毛国毛还有数量较多的新西兰毛乌拉圭毛

等它们在品质上又区别于澳毛和国毛因此有必

要针对不同品种的羊毛纳入不同的羊毛细度指标

体系进一步完善软件系统

b)软件是与显微镜配合使用的使用时为了

获得载玻片上多根羊毛的纵向形态参数信息旋转

载物台旋钮造成羊毛纤维被重复测试的可能性目前主要依靠人为主观的方式按一定方式转动旋

钮尽量避免重复测试这是下一步软件需要努力改

进的方向

c)进一步提高滤波降噪的精准性避免在髓质

层分析中对髓质层附近的试样污点产生误判和漏

判影响最终结果

参考文献

[１]邹友明于伟东国外羊毛细度检测的基础方法[J]中

国纤检２００６(７)３９－４３[２]姚穆周锦芳黄淑珍等纺织材料学[M]２版北京

中国纺织出版社１９９０[３]于伟东羊毛纤维的形态弱节及特征[J]东华大学学报

(自然科学版)２００３２９(１)６５－７０[４]杨卫珍张毅管瑜兔毛纤维的髓质结构特征[J]天津

工业大学学报２０１４(２)３２－３５[５]刘江华程君实陈佳品支持向量机训练算法综述[J]

信息与控制２００２３１(１)４５－５０[６]马淑艳基于支持向量机的高炉铁水硅含量预测[D]杭

州浙江大学２０１６

1048944５２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００７

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮１许凡菲１卢业虎１２戴宏钦１２

(１苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５１２３

２苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州　２１５１２３)

　　摘　要防护手套的防寒性能对于户外工作人员抵御寒冷环境伤害尤为重要研制了一款较为轻便可持续保暖的温控电热防护手套在人工气候室模拟的冷环境中(温度２５相对湿度６０)通过真人试穿

实验评价其调温和保暖性能分别实时采集６０min内５个手指和手背的皮肤温度变化和主观热感觉其次

探讨了有风(０５ms)和无风(０１７ms)条件下温控电热手套加热与不加热时的防寒性能结果表明加热时

的手背和手指皮肤温度热感觉等级均有大幅度提升与不加热条件下的手部皮肤温度均存在显著性差异较之

无风条件０５ms风速会降低手套的防寒性能加热与不加热条件下皮肤温度的差异更显著

关键词防护手套智能电加热防寒性能局部热感觉

中图分类号TS９４１７３　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２６－０８

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANini１XUFanfei１LUYehu１２DAIHongqin１２

(１CollegeofTextileandClothingEngineeringSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China

２NationalEngineeringLaboratoryforModernSilkSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China)

AbstractColdＧproofperformanceofprotectiveglovesplaysanimportantroleinavoidingcoldinjuryfortheoutdoorworkstaffApairoflightweightandelectricallyheatedgloves (EHG)withthermoregulationfunctionwhichcankeepwarmcontinuouslyhasbeendevelopedToevaluatethethermalinsulationandthermoregulationpropertiesofEHGhumantrialexperimentswereconductedinaclimatechamberwiththeairtemperatureof２５andrelativehumidityof６０Thechangesinskintemperatureatsixparts(ie５fingersandbackofthehand)andsubjectivethermalsensationwererecordedrespectivelyin６０minBesidesthecoldＧproofperformanceofEHGundertheconditionsofwind(０５ms)nowind(０１７ms)heatingandnoheatingwasdiscussedResultsindicatethattheskintemperatureandthethermalsensationofthebackofthehandandfingersimprovealotunderheatingconditionandthereissignificantdifferencewithhandskintemperatureundernoheatingconditionComparedwithnowindconditionthewindvelocityof０５mswillgreatlyreducethecoldＧproofperformanceoftheglovesandthedifferencebetweenheatingandnoheatingconditionsismoresignificantKeywordsprotectiveglovesintelligentelectricallyheatingcoldＧproofperformancelocalthermalsensation

收稿日期２０１７－１０－２４

基金项目国家自然科学基金青年基金(５１５０６１３７)江苏省自

然科学基金(BK２０１６１２５５)

作者简介马妮妮(１９８８－)女山东临沂人硕士研究生主

要从事智能与防护服装方面的研究

通信作者卢业虎EＧmailyhlusudaeducnn

　　户外工作人员在严寒环境中作业时尤其是极

地高峰或太空深海等极端环境极易引起手部冻伤冻僵当手指皮肤温度低于１５６时[１]手部灵敏

度将大幅度降低阻碍工人作业精度和效率严重增

1048944６２1048944

加事故发生率低于４４时[２]手指精细作业能力

几乎全部丧失因此佩戴防寒手套对于保证工人

健康和安全尤为重要传统多层增厚手套虽能抵御

严寒但是不利于手工操作相比之下电加热手套

不仅具有优越的防寒保暖性能有效减少手部向周

围环境中的热量损失同时较为轻薄对手指灵活性

影响较小可满足人们手部对于工效性防寒保暖性

的要求即使是在－３２的寒冷环境中电加热产

品可有效保持手部皮肤温度[３]目前市场上电热手套的加热方式分为持续加热

和控温加热持续加热手套结构简单控温电路设计

不完善普遍出现加热不均匀的现象易引起手部局

部温度过高产生不适且一般无过热保护装置存在

极大安全隐患[１]对于市场上已有的可调温和控温

的加热手套加热档位固定且可选范围小既不能实

现智能加热也无法调节加热区间满足个人对温度

舒适度的要求另一方面一些电热手套的加热材料

选用的金属材料易折断[４Ｇ５]且难以贴合手部曲线电热膜或涂层材料不透气容易引起手部出汗闷热以致水分凝结降低手套保暖效果[６]此外导电布的高电

阻以及加热片的偏移都会影响加热效率或加热面积针对以上问题本研究研制一款较为轻便可持

续保暖的温控电热防护手套可根据人体以及外界

温度变化自行启动和停止加热功能调节手部热量

平衡提高手套的使用时间[７]通过真人实验基于

手部实时皮肤温度变化以及真人主观手部热感觉评

价评价其防寒效果和舒适性能

１　温控电热手套研发

１1049008温控装置２1049008调温按钮３1049008手套

４1049008触头５1049008导线６1049008接口７1049008加热片

图１　智能电加热手套构成

１１　手套设计

为使手套更贴合人体手部增强保暖效果整体

采用立体设计便于手指弯曲增加动作灵活性如

图１所示温控电热防护手套包括手套本体加热元

件和智能调温装置手套本体共四层包括手套外

层防水透气层隔热层和内里外层面料采用防风

织物防水透气层采用 PTFE膜层压材料材料表

面分布均匀的凸点手套隔热层采用抓绒面料内里采用锦纶里料

１２　加热元件

加热元件由五指型加热片和连接头组成由于

手背温度低于内部因此加热片位于手套背部隔热

层和手套内里之间[８]如图１(b)所示考虑到小拇

指易寒冷情况增加小拇指加热面积加热元件采

用ldquo三明治rdquo结构的复合材料硅胶外皮碳纤维束导

电材料被夹在PET薄膜之间发热片温度范围为

３５~４５ 以保证加热中手部的安全性和热舒

适性

１３　智能温控装置

将长宽为２cm的微型智能温控装置安置在手

套背部感温触头固定在内部虎口位置以检测的手

套内部微环境的温度调节加热片的工作方式调温

按钮设定温度(２６~３５)手套内温度低于下阈值

加热片开始加热工作超过上阈值加热片停止工作从而保持微环境温度的相对稳定防止升温过快过

高手部过热出汗从而解决加热效率和手部舒适性

问题同时可满足不同人群的舒适温度要求智能电加热手套电源可以由几种方式提供a)

连接电动车电源可直接用于骑行电瓶车时穿戴

b)连接小型便携式可充电锂电池将导线通过袖子

穿出电池可放在服装或背包等用于登山长时间

外出等

２　真人实验

６名志愿者(男３名女３名)自愿参加穿戴试验其特征如表１所示要求受试者在实验之前２４h内

不可饮酒不可做剧烈运动２h内不可进食不可吸

烟喝茶或咖啡

表１　受试者信息

性别 年龄y 身高cm 体重kg BMI(kg1048944m－２)男 ２０plusmn１ １７１plusmn５ ５８plusmn４ ２００plusmn２５女 ２０plusmn１ １５９plusmn４ ５１６plusmn３８ ２０５plusmn１１

试验在人工气候室进行试验中受试者保持着

装一致均穿着同一套服装即纯棉内衣和内裤羽绒上衣羽绒裤防寒靴受试者需穿戴手套在无风

1048944７２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

(０１７ms)和有风(０５ms)两种工况下分别进行

两次试验(手套加热和不加热)两次试验至少间隔

一天以排除受试者对冷环境适应性的影响

图２　手部皮肤温度测量

试验前要求志愿者在室内环境(２８)中贴好

皮肤温湿度传感器见图２静坐１５~３０min达到正

常体温并保持稳定之后戴上手套进入预先设定好温

湿度(２５６０)风速(０１７ms或０５ms)的人

工气候室静坐在桌前双手半握放在桌上风自左

向右吹向人体试验时长６０min每隔１０min询问

受试者手部主观热感觉主观热感觉分为９个等级

(－４非常冷－３冷－２凉－１有点凉０适中１有

点暖２暖３热４非常热)

３　结果与分析

３１　各部位皮肤温度变化

３１１　大拇指温度

不同条件下大拇指皮肤温度变化曲线如图３所

示在无风环境中大拇指皮肤温度在不加热的条件

下６０min内持续快速下降了１７１最终温度是

１４４加热状态下大拇指皮肤温度下降速度变

缓其间温度略有上升６０min内共下降了９８最终温度为２２３

当风速为０５ms不加热状态下的大拇指皮

肤温度先快速下降之后缓慢下降６０min内温度

共下降１７６最终温度为１２４加热状态下大拇指皮肤温度先是快速下降后速度变缓平稳之

后温度缓慢上升最后略有下降试验过程中温度共

下降１２４最终温度为１８４统计分析表明无风条件下的大拇指皮肤温度在加热和不加热两种

情况下第４５min之后存在显著性差异有风条件下

的大拇指皮肤温度自试验开始后的第１０min后存

在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图３　无风和有风环境下大拇指皮肤温度变化曲线

３１２　食指温度

图４描述了无风有风环境中食指皮肤温度的

变化趋势即在无风环境中不加热条件下６０min内食指皮肤温度持续快速下降了１８６最终温度

为１３１加热状态下食指皮肤温度在前１５min略有下降之后逐渐趋于平稳６０min内温度共下

降５８最终温度为２５４风速为０５ms时在不加热条件下食指皮肤

温度先急剧下降之后下降速度变缓６０min内温

度共下降１９５ 最终温度为１１７ 加热状态

下食指温度在短暂快速下降后趋于平稳第３０~５０min内温度缓慢上升后略下降试验过程中共下

降８６最终温度为２２０统计分析表明在无

风环境食指在加热与不加热两种情况下的皮肤温度

自第２５min后存显著性差异在有风环境中自第

１５min后存在显著性差异

1048944８２1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图４　无风和有风环境下食指皮肤温度变化曲线

３１３　中指温度

中指皮肤温度随时间变化曲线如图５所示无

风环境中中指在不加热的条件下温度持续快速下

降６０min内中指温度共下降１７９最终温度为

１４５加热条件下温度略微下降后保持稳定之后略下降６０min内中指皮肤温度共下降８０ 最终温度为２４８

风速为０５ms试验中中指在不加热的条件

下温度先是急速下降之后速度变缓６０min内共

下降１９６最终温度为１１３加热状态下中指温度在快速下降后趋于稳定第６０min时中指皮

肤温度共下降１０１最终温度为２１０统计

分析表明在无风环境中加热和不加热条件下的中

指皮肤温度变化在第２５min后存在显著性差异在有风环境中加热和不加热两种条件下中指皮肤温

度变化在第１５min之后出现显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图５　无风和有风环境下中指皮肤温度变化曲线

３１４　无名指温度

图６描述了无风有风环境中无名指皮肤温度

的变化趋势如图６所示在无风环境中无名指皮

肤温度在不加热条件下快速下降６０min内温度共

下降１６７最终温度为１４４加热条件下无名指皮肤温度略有下降后稍有停滞之后缓慢下降

６０min内温度共下降８１最终温度为２３７风速为０５ms手套不加热条件下６０min内

无名皮肤指温度先是迅速下降之后下降速度变缓共计下降了１９７最终温度是１１１加热状态

下无名指皮肤温度平缓下降至趋于稳定试验过程

中共下降９５最终温度为２１６统计分析表

明在无风环境中无名指在加热和不加热两种情况

下的温度变化在３５~６０min内出现显著性差异在有风环境中无名指温度变化自第２０min开始出

现显著性差异

1048944９２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图６　无风和有风环境下无名指皮肤温度变化曲线

３１５　小拇指温度

不同条件下小拇指皮肤温度随时间变化曲线见

图７由 图 ７ 可 见在 无 风不 加 热 的 条 件 下

６０min小拇指皮肤温度快速下降了１７３最终温

度为１４７加热条件下小拇指皮肤温度略微下

降后趋于平稳６０min内温度共下降７８ 最终

温度为２３６风速为０５ms不加热的条件下小拇指温度

先是迅速下降之后下降速度较为缓慢并逐渐趋于

稳定６０min内温度共下降１９１第６０min时小

拇指皮肤温度为１０８加热状态下小拇指皮肤温

度在迅速下降后变缓２０min后略微上升后趋于平

稳６０min内温度共下降１０５最终温度是２０３统计分析表明在无风环境中２５~６０min内

加热和不加热两种情况下的小拇指皮肤温度变化存

在显著性差异有风环境中１５~６０min内加热和

不加热两种状态下的小拇指皮肤温度变化存在显著

性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图７　无风和有风环境下小拇指皮肤温度变化曲线

　　图８描述了有风无风环境中手背皮肤温度的

变化趋势即在无风不加热条件下前５min内手

背皮肤温度快速下降之后缓慢下降６０min内手

背皮肤温度共下降１４０最终温度是１７７加热状态下手背皮肤温度略下降后逐渐平稳６０min内手背温度共下降６８最终温度为２５５

风速为０５ms不加热的条件下手背皮肤温

度先快速下降第１０min后缓慢下降试验过程中

温度共下降了１５０最终温度１６５加热状态

下手背皮肤温度短暂下降之后缓慢上升一段时间

的平稳之后略下降最终温度共下降 ８１ 第

６０min时的温度为２２９统计分析表明无风环

境中自第２５min后加热与不加热条件下的皮肤温

度存在显著性差异有风环境中手背在加热和不加

热条件下的皮肤温度变化在１５~６０min内存在显

著性差异

1048944０３1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图８　无风和有风环境下手背皮肤温度变化曲线

３１７　手部平均皮肤温度

图９描述了有风无风环境中手部(五指和手背)的平均皮肤温度的变化趋势在无风不加热条件

下６０min内手部平均皮肤温度持续下降了１７０最终温度是１４８加热状态下手部平均皮肤温度

在短暂下降之后变缓至逐渐平稳６０min内手部平均

皮肤温度共下降７７最终温度为２４２风速为０５ms不加热的条件下手部平均皮

肤温度先快速下降第３５min后缓慢下降试验过

程中温度共下降了１８４最终温度１２３加热

状态下手部平均皮肤温度在前１０min内快速下降

之后保持平稳最后略下降最终共下降９８第

６０min时的温度为２１０ 统计分析表明无风

环境中在１０~６０min加热与不加热条件存在显著

性差异有风环境中手背在加热和不加热条件下的

皮肤温度变化自第５min之后存在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图９　无风和有风环境下手部平均皮肤温度变化曲线

　　综上所述两种风速环境中无论加热与否五指和手背的皮肤温度和平均皮肤温度均随着时间增

长而下降但是加热组温度在最初下降后最终保持

相对稳定风速为０１７ms时加热条件下的手指

和手背在第６０min时的平均皮肤温度相比于对照

组(手套不加热)高了９４０５ms时相比于对

照组最终温度提升了８６１５被认为是手动

作业工效不受影响的临界温度[２９]对照组中所有

部位的局部皮肤温度均低于１５即手工操作能力

受到明显影响灵活性降低相比之下加热状态下

的手部局部温度均高于１５也就是说在寒冷的

环境中加热状态下手套保暖效果更好有利于降低

五指和手背部位热量的散失能更好维持手部的皮

肤温度保证手部的作业工效研究表明嵌入式加

热元件可以提高手套的防寒效果这与之前的研究

结果是一致的[１０Ｇ１１]

1048944１３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

在加热条件下手指各部位的皮肤温度均出现

小幅增加的动态波动这可能与智能调温装置有关试验的前几分钟由于手部温度仍处于设定温度范

围内(２６~３５ )因此加热装置处于不工作状态随着温度下降到低于下阈值加热装置开始启动手部皮肤温度出现轻微上升因此不会出现手部局部

温度过高状况或因环境变化时频繁调整温控器的

不便不同部位的皮肤温度变化情况不同相比于其

它部位加热状态下大拇指的最终温度最低这可能

是因为大拇指部位特殊加热片与该部位皮肤贴合

度不够加热效果不理想仍需改进研究两种风速

下无论是否加热第６０min时的手背皮肤温度均

是最高一方面这可能是因为手背比手指更接近人

体另一方面可能是因为电热片更接近贴合手背皮

肤表面增加了之间的接触面积和热量传递这进

一步证明了较大的加热面积可以增加加热效果这与Song等[１１]Wang等[１２]的研究结果一致然而由于小手指空隙较大试验最开始时手到周围环境

的对流散热很大所以０５ms环境中加热状态下

前２０min小拇指的温度曲线明显下降之后温度略

有增加且第６０min时的最终温度高于２０ 这同样证明了加热片提高了手套的保暖性能

此外同一部位的皮肤温度在高风速环境中

的下降速度更快这与空气速度会降低防寒性能

的研究结果一致[１０１３]空气流速对有效加热功率

的影响较小但可以降低手套热阻增加了向周围

环境的热量损失大大降低了保暖效果从图３到图９可以看到尽管高风速条件下(０５ms)的手部最终温度低于低风速环境(０１７ms)但是

在加热与对照组的统计差异出现的更早这表明

０５ms风速下温控电热手套对于手部局部加热

的效果更明显这可能与人体生理和心理变化有

关需进行进一步探究

３２　主观评价

不同条件下的手部热感觉评价结果分别如图

１０(a)图１０(b)所示从图１０中可以看出两种风

速环境中手套加热和不加热时受试者的手部总体

热感觉均呈下降趋势即感觉手部越来越冷无风环境不加热状态下受试者手部热感觉自

进入人工气候室的０５(微暖)逐渐下降到－２(凉)加热状态下受试者的手部热感觉从进入气候室的

第１０min开始下降由０５(微暖)缓慢降至－０７(微凉)风速为０５ms不加热条件下受试者的

手部热感觉由起初进入气候室的０５(微暖)开始下

降最终达到－２５(较凉)的状态加热状态下受试

者的手部热感觉在气候室的前１０min几乎无变化

１０min后从０５(微暖)缓慢下降最终达到－１(有点凉)统计分析表明无风环境中在加热和不加

热下的热感觉等级在第２０min后存在显著性差异有风环境中手部主观热感觉在第１０~６０min存在

显著性差异综上分析可得两种风速环境中不论手套加热

与否手部热感觉均随时间增长呈下降趋势但加热

状态下手部热感觉下降的起点较晚且下降速度更

缓慢最终热感觉等级较高在一定程度上说明加热

手套的保暖效果更好相比于无风环境有风环境中

的加热手套最终热感觉较低说明０５ms的风速

会降低加热手套的防寒性能这与手套加热时手指

和手背的皮肤温度变化规律相同证明实验结果的

可靠性

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图１０　无风和有风环境下手部整体热感觉评价

1048944２３1048944

　纺织工程 第２６卷

４　结　论

本研究采用智能温控装置研制了一款较为轻

便并且可持续保暖的温控电热防护手套通过真

人实验基于手指和手背的皮肤温度变化以及真人

主观热感觉得到结论如下

a)在 寒 冷 环 境 中无 风 (０１７ ms)和 有 风

(０５ms)条件下的手指和手背皮肤温度均随时间

增长会下降但电热手套均能提供较好的保暖性能在６０min内使皮肤温度维持相对稳定无风环境

中手套不加热较加热时的手部最终平均皮肤温度

相差９３有风情况下手套不加热较加热时的手

部最终平均皮肤温度相差８６

b)在寒冷环境中手部热感觉呈现下降趋势加热状态相对于不加热状态时的手指和手背热感觉

等级有大幅度提升不加热状态下的热感觉下降起

点更早最终评价等级也略低

c)智能温控系统加热后的手套保暖性能更好有利于降低手指和手背部位的热量散失更好维持

手指和手背皮肤温度保证手部精细作业能力风速

影响电热手套保暖效果０５ms的风速会降低智

能温控电热手套的防寒性能

参考文献

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究[J]中国个体防护装备２００８(２)１６－１８[２]DINGLYUAN XLEIQetalTheresearchof

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properties of handwear at varying altitudes [J]AviationSpace amp EnvironmentalMedicine２００１７２(６)５７６－５７８

1048944３３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００８

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇１蒋　彬１邓继勇１刘日平２胡灿辉３

(１湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室湖南湘潭　４１１１０４２苏州大学

纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５００６３广东德美精细化工股份有限公司广东顺德　５２８３０５)

　　摘　要采用盐酸对膨润土进行改性将改性后的膨润土作为双氧水稳定剂用于纯棉织物碱氧一浴法前

处理并与传统双氧水稳定剂进行了效果对比结果表明改性膨润土可用于纯棉织物碱氧一浴法前处理在优化工艺条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９与传统双氧水稳定剂进行

对比效果基本相近但原料更安全环保

关键词膨润土改性前处理碱氧一浴法棉织物

中图分类号TS１９２２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３４－０５

ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCottonFabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcess

CHENZhen１JIANGBin１DENGJiyong１LIURiping２HUCanhui３

(１KeyLaboratoryofEcologicalTextileMaterialsamp NovelDyeingandFinishingTechnologyHunanProvincialEducationDepartmentHunanInstituteofEngineeringXiangtan４１１１０４China

２CollegeofTextileandClothingEngineeringofSoochowUniversitySuzhou２１５００６China３DymaticChemicalsIncShunde５２８３０５China)

AbstractThebentonitewasmodifiedbyhydrochloricacidfirstlyandthenitwasappliedashydrogenperoxidestabilizerinpretreatmentofcottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessThepretreatmenteffectwascomparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizerinthispaperTheresultsshowthatthemodifiedbentonitecanbeusedforpretreatmentofpurecottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessUndertheoptimizedprocessconditionsthewhitenessoftreatedfabricis８１４thecapillaryeffectis１２１cm３０minandthestrengthlossis９９ComparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizertheireffectisbasicallysimilarbutbentoniteissaferandmoreenvironmentallyfriendlyKeywordsbentonitemodificationpretreatmentalkaliＧoxideonebathprocesscottonfabric

收稿日期２０１７－０７－０２

基金项目湖南省教育厅创新平台开放基金项目(１７K０２６)

作者简介陈　镇(１９８１－)男湖南湘潭人讲师主要从事

环境友好型染整技术及印染废水处理方面的研究

　　H２O２ 是最常用的前处理漂白剂其主要作用

机理为H２O２ 在碱性条件下分解出 HOO1048944与棉

纤维天然色素中的共轭双键发生加成反应破坏其

发色体系而消色漂白H２O２ 在放置过程中会逐渐

分解在碱性条件下稳定性更差同时溶液中的铜铁锰镍等金属离子杂质会催化加速双氧水的分

解[１Ｇ２]因此在使用 H２O２ 漂白时需配合双氧水稳

定剂使用[３]本世纪初粘土矿物开始在印染助剂行业中崭

露头角如德国拜耳公司及先邦化学(上海)公司研

制的漂白助剂 TannexRENATannexGEO上海

德 桑 精 细 化 工 有 限 公 司 研 制 的 前 处 理 剂

GreenStoneG 等[４Ｇ５]对粘土矿物的研究和应用表

明其协同作用机理为[６Ｇ７]a)粘土矿物所特有的离

子交换吸附功能及晶体结构使其能吸附溶液中的重

金属离子降低 H２O２ 的分解速率b)粘土矿物本身

1048944４３1048944

的富镁性使其所携带的 Mg２＋ 能与 HOO1048944结合起到缓释的作用c)粘土矿物的特殊空间结构还能起

到固载保护双氧水的功能膨润土作为一种绿色安全环保的代表性层状

硅酸盐粘土矿物结构单元层是中间为 O 层两边

为 T层其中O层为八面体层由 Al３＋ Mg２＋ 等阳

离子占据[８Ｇ９]作为一种含镁粘土矿物本研究将对

其通过酸改性纯化其空间结构强化其交换及吸附

性能考察其作为氧漂稳定剂用于纯棉织物前处理

的性能

１　实验部分

１１　实验药品及仪器

１１１　材　料

纯棉毛巾坯布(平方米质量３５０gm２益阳龙

源纺织有限公司)膨润土(细度２５０~３００目辽宁

建平县润营矿业有限公司)

１１２　药　品

氢氧化钠过氧化氢盐酸硅酸钠(分析纯天津科密欧化学试剂有限公司)非离子渗透剂 DMＧ１２３０精练剂DMＧ１３６１氧漂稳定剂 DMＧ１４０３(工业

级广东德美精细化工有限公司)

１１３　仪　器

毛细效应测定仪 TG８７１(上海美谱达仪器有限

公司)YG０２６H 型多功能电子织物强力机(宁波纺

织仪器厂)WSDＧⅢ全自动型白度仪(上海通显机

电设备有限公司)JJＧ１型电热恒温水浴锅(上海普

瑞赛斯仪器有限公司)XY 系列精密电子天平(常州市幸运电子设备有限公司)

１２　实验内容

１２１　膨润土的酸改性实验

选用盐酸对膨润土进行浸泡法改性设计L４４ 正

交试验进行改性条件研究影响因素及水平选择见

表１

表１　膨润土改性正交实验设计

因素

A B C D改性时间

h

改性温度

液固比

盐酸浓度

(mol1048944L－１)

水平

２ ７０ ２∶１ １４ ８０ ３∶１ ２６ ９０ ４∶１ ３８ １００ ５∶１ ４

１２２　改性膨润土在碱氧一浴法前处理中的应用

实验

　　将表１中L４４ 正交试验设计的１６个改性样品用

于纯棉毛巾坯布碱氧一浴法前处理实验工艺流程配前处理液rarr润湿坯布入液rarr保温前处理(９０times９０min)rarr出布rarr热水洗(９５times５min)rarr冷水洗

(２０times５min)rarr热水洗(９５times３min)rarr冷水洗

(２０times３min)rarr烘干rarr测试前处理液初始配方

NaOH(gL)　　　　　　　　　３０H２O２(gL) １５非离子渗透剂DMＧ１２３０(gL) １精练剂DMＧ１３６１(gL) ０５改性膨润土(gL) ２浴比 １∶５０

１２３　前处理液配方及工艺优化实验

继续以正交试验来优化前处理工艺做L５４ 正交

试验因素及水平选择如表２

表２　前处理正交试验设计

因素

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)膨润土用量

(g1048944L－１)保温时

间min

保温温

度

水平

３０ １５ ４ ９０ ９０２８ １４ ３ ８０ ８５２６ １３ ２ ７０ ８０２４ １２ １ ６０ ７５

１２４　横向对比实验

采用１２３优化后的前处理液配方及工艺对坯

布进行碱氧一浴前处理对比改性膨润土与常用的

双氧水稳定剂硅酸钠DMＧ１４０３及未改性膨润土不加双氧水稳定剂的前处理效果

１３　分析与测试

a)毛效参照 FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细

效应测试方法raquo测定

b)白度参照 GBT８４２４２mdash２００１laquo纺织品色

牢度试验相对白度的仪器评定方法raquo测定

c)强 力 损 失用 强 降 率 来 表 示参 照 GBT３９２３mdash１９９７laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分断裂

强力和断裂伸长率的测定 条样法raquo测定织物的初

始经向断裂强力F０ 和处理后的经向断裂强力F１则

1048944５３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

强降率＝F０－F１

F０times１００

d)手感采用５级评价法将织物放在暗箱内通过ldquo搓捏摸抓rdquo等评定织物的滑爽软糯丰满弹性等手感特征１级最差５级最好

２　结果与讨论

２１　膨润土的改性实验结果

根据１２１酸改性实验设计及１２２改性膨润土

的应用实验结果见表３结果分析见表４表５表６

表３　改性膨润土正交试验结果

实验号A B C D

改性时间h 改性温度 液固比 盐酸浓度(mol1048944L－１)前处理效果

白度 毛效cm 强力损失１ ２ ７０ ２∶１ １ ７３５ １０２ ９８２ ２ ８０ ３∶１ ２ ７５２ １０５ ８９３ ２ ９０ ４∶１ ３ ７６８ １０３ １２２４ ２ １００ ５∶１ ４ ７７１ １２５ １９０５ ４ ７０ ３∶１ ３ ７５９ ９９ １０１６ ４ ８０ ２∶１ ４ ７５９ １３０ １６１７ ４ ９０ ５∶１ １ ７４１ １２２ １２８８ ４ １００ ４∶１ ２ ７４９ １１５ １３７９ ６ ７０ ４∶１ ４ ７５０ １１６ １７７１０ ６ ８０ ５∶１ ３ ７７７ １２８ １１２１１ ６ ９０ ２∶１ ２ ７４０ ８５ ９５１２ ６ １００ ３∶１ １ ７２１ １０２ １６９１３ ８ ７０ ５∶１ ２ ７３５ ９６ １４３１４ ８ ８０ ４∶１ １ ７２６ １０１ １５２１５ ８ ９０ ３∶１ ４ ７２６ ９５ １０４１６ ８ １００ ２∶１ ３ ６４９ １０３ １８２

表４　白度正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ ７５６５０ ７４４７５ ７２０７５ ７３０７５K２ ７５２００ ７５３５０ ７３９５０ ７４４００K３ ７４７００ ７４３７５ ７４８２５ ７３８２５K４ ７０９００ ７２２５０ ７５６００ ７５１５０R ４７５０ ３１００ ３５２５ ２０７５

主次因素 A＞C＞B＞D最佳工艺 A１B２C４D４

从表４按照极差大小得到影响白度的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为改性温度盐酸浓度影响最小最佳工艺

为A１B２C４D４

表５　毛效正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ １０８７５ １０３２５ １０５００ １０６７５K２ １１６５０ １１６００ １００２５ １００２５K３ １０７７５ １０１２５ １０８７５ １０８２５K４ ９８７５ １１１２５ １１７７５ １１６５０R １７７５ １４７５ １７５０ １６２５

主次因素 A＞C＞D＞B最佳工艺 A２B２C４D４

　　从表５按照极差大小得到影响毛效的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为盐酸浓度改性温度影响最小最佳工艺

为A２B２C４D４

表６　强力损失正交结果分析

极差分析因素

A B C D

K１ １２９７５ １３４００ １３６７５ １１２７５

K２ １２８５０ １１５７５ １１６００ １４４００

K３ １１２２５ １４７００ １２９２５ １４８７５

K４ １６９５０ １４３２５ １５８００ １３４５０

R ５７２５ ３１２５ ４２００ ３６００

主次因素 A＞C＞D＞B

最佳工艺 A３B２C２D１

从表６按照极差大小得到影响强力损失的主次

因素及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液

固比再次为盐酸浓度改性温度影响最小与毛效

的影响主次因素相同最佳工艺为A３B２C２D１综合毛效白度和强力损失确定膨润土改性的

1048944６３1048944

　染化工程 第２６卷

优化条件为A２B２C４D４即改性时间４h改性温度

８０液固比５∶１盐酸浓度４molL在该条件下

的改性膨润土用于前处理的效果白度７６５毛效

１２２cm强力损失１２６

２２　碱氧一浴法前处理液及工艺优化

根据１２３碱氧一浴前处理液配方及工艺优化

实验设计结果见表７结果分析见表８９１０

表７　正交实验

实验号

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)改性膨润土用量

(g1048944L－１)保温时间

min

保温温度

前处理效果

白度 毛效cm 强力损失

１ ３０ １５ ４ ９０ ９０ ７５８ １１５ １２２２ ３０ １４ ３ ８０ ８５ ７３０ １２０ １０７３ ３０ １３ ２ ７０ ８０ ７３５ １３０ ８９４ ３０ １２ １ ６０ ７５ ７８３ １１３ １０６５ ２８ １５ ３ ７０ ７５ ７３７ １１０ １１９６ ２８ １４ ４ ６０ ８０ ７２９ １１７ ８６７ ２８ １３ １ ９０ ８５ ７７５ １２５ ９８８ ２８ １２ ２ ８０ ９０ ７７６ １３１ １１２９ ２６ １５ ２ ６０ ８５ ７６７ １３７ ８５１０ ２６ １４ １ ７０ ９０ ７８７ １２３ １０５１１ ２６ １３ ４ ８０ ７５ ７２４ １１８ ９２１２ ２６ １２ ３ ９０ ８０ ７２４ １１７ １１７１３ ２４ １５ １ ８０ ８０ ７３８ １２０ ９６１４ ２４ １４ ２ ９０ ７５ ７５０ １２８ ９３１５ ２４ １３ ３ ６０ ９０ ７５４ １２４ １２８１６ ２４ １２ ４ ７０ ８５ ７３５ １３０ ９７

表８　白度正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ ７５１５ ７５００ ７３６５ ７５１８ ７６８８K２ ７５４３ ７４９０ ７３６３ ７４２０ ７５１８K３ ７５０５ ７４７０ ７５７０ ７４８５ ７３１５K４ ７４４３ ７５４５ ７７０８ ７５８３ ７４８５R １ ０７５ ３４５ １６３ ３７３

主次因素 I＞G＞H＞E＞F最佳工艺 E２F４G４H４I１

根据表８按照极差大小得到影响白度的主次因

素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润土用量

的影响最大前处理时间次之烧碱用量和双氧水用

量的影响相对小最佳工艺为E２F４G４H４I１

表９　毛效正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １１９５ １２０５ １２ １２１３ １２３３K２ １２０８ １２２０ １１７８ １２２３ １２８０K３ １２３８ １２４３ １３１５ １２３３ １２１０K４ １２５５ １２２８ １２０３ １２２８ １１７３R ０６ ０３８ １３７ ０２ １０８

主次因素 G＞I＞E＞F＞H最佳工艺 E４F３G３H３I２

　　根据表１０按照极差大小得到影响毛效的主次

因素及优化工艺组合改性膨润土影响最大前处理

温度影响次之再烧碱用量双氧水用量和前处理时

间影响较小最佳工艺为E４F３G３H３I２

表１０　强力损失正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １０６００ １０５５０ ９６７５ １０７５０ １１６７５K２ １０３７５ ９７７５ １１７７５ ９９２５ ９６７５K３ ９７２５ ９９２５ ９４７５ １０２５０ ９７００K４ １０３５０ １０８００ １０１２５ １０１２５ １００００R ０８７５ １０２５ ２３ ０８２５ ２

主次因素 G＞I＞F＞E＞H最佳工艺 E３F２G３H２I２

根据表１０按照极差大小得到影响强力损失的

主次因素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润

土用量影响最大双氧水次之烧碱用量与前处理时

间影响接近前处理时间影响更小与毛效的影响主

次因素比较相似最佳工艺为E３F２G３H２I２综合考虑毛效白度和强力确定前处理的优化

配方及工艺是E３F２G３H３I２即烧碱２６gL双氧水

1048944７３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

１４gL改性膨润土２gL前处理时间７０min前处理温度８５ 在该条件下的前处理效果白度

８１４毛效１２１cm强力损失９９

２３　与其他双氧水稳定剂的对比

根据１２４实验设计硅酸钠DMＧ１４０３改性

膨润土未改性膨润土及不加任何氧漂稳定剂的对

比实验结果如表１１所示

表１１　与其他双氧水稳定剂的对比

序号 产品 白度毛效

cm

强力损失

手感

级

１ 未处理坯布 ３９９ １４ － １~２２ 改性膨润土 ８１４ １２１ ９９ ４~５３ 硅酸钠 ８１５ １２７ １００ ４~５４ DMＧ１４０３ ８２０ １２７ １１７ ４~５５ 未改性膨润土 ７６９ ９２ １１９ ３~４６ 不加氧漂稳定剂 ７４２ ８４ １２７ ３

从表１１可以看出改性后的膨润土与硅酸钠

DMＧ１４０３相比较手感相似白度毛效基本接近强力损失更小同时与未改性膨润土对比其性能

均有显著提升说明通过盐酸改性作用优化了膨润

土的空间结构增大了层间距提高了其离子交换性

能有效抑制了溶液中重金属离子的催化分解破坏并通过对 H２O２HOO1048944的固载与缓释等协同作用保证了 H２O２ 的分解稳定性提升了漂白效果

３　结　论

a)改性膨润土粘土矿物可作为双氧水稳定剂

用于纯棉织物碱氧一浴法前处理

b)在本研究中盐酸膨润土改性的优化工艺

为改性时间４h改性温度８０液固比５∶１盐酸浓度４molL该工艺下的膨润土效果为白度

７６５毛效１２２cm３０min强力损失１２６

c)采用改性膨润土进行碱氧一浴法前处理的优

化配方及工艺为烧碱２６gL双氧水１４gL非离子

渗透剂 DMＧ１２３０１gL精炼剂 DMＧ１３６１０５gL改性膨润土２gL浴比１∶５０前处理温度８５前处

理时间７０min该条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９

d)与其他双氧水稳定剂相比改性膨润土的应

用效果基本相近并具有安全环保等优点

参考文献

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1048944８３1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００９

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂１叶　挺１蒋　静１王少飞２３

(１河南工程学院材料与化学工程学院郑州　４５０００７２江南大学生态纺织教育部重点实验室

江苏无锡　２１４１２２３江南大学纺织服装学院江苏无锡　２１４１２２)

　　摘　要针对天然染料直接法染棉织物过程中的上染率低染色牢度差问题采用硫酸铁和硫酸铜作为媒

染剂通过单因素实验与正交设计实验探讨了橘皮色素媒染棉织物染色工艺效果结果表明最佳染色方法

为预媒法染色硫酸铁作为媒染剂时橘皮色素染棉的工艺较佳最优染色工艺为橘皮色素质量分数３硫酸铁质量分数１５媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色７０min染色浴

比１∶４０经橘皮色素染色后织物各项牢度均能达到服用要求

关键词棉织物橘皮色素金属媒染剂预媒法

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３９－０６

StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabricDyeingwithOrangePigment

LIKe１YETing１JIANGJing１WANGShaofei２３

(１DepartmentofMaterialsandChemicalEngineeringHenanInstituteofEngineering

Zhengzhou４５０００７China２KeyLaboratoryofEcoＧTextiles(JiangnanUniversity)

MinistryofEducationWuxi２１４１２２China３SchoolofTextileandClothing

MinistryofEducationJiangnanUniversityWuxi２１４１２２China)

AbstractBecauseoflowdyeＧuptakeandpoorcolorfastnessofthecottondyedwithnaturaldyebyusingdirectdyeingmethodtheferricsulfateandcoppersulfatewereusedasthemordantandthedyeingeffectoforangepeelpigment wasdiscussedbysinglefactorexperimentandorthogonalexperimentTheresultsindicatethattheoptimumdyeingmethodispreＧmordantdyeingmethodWhenferricsulfateisusedasamordanttheorangepeelpigmenthastheoptimumdyeingprocessasfollowsthedosageoforangepeelpigment３(owf)themassfractionofferricsulfate１５(owf)mordantdyeingbathratio１５０mordantdyeingtemperature７０mordantdyeingtime６０mindyeingtemperature９０dyeingtime７０mindyeingbathratio１４０ThefastnessofdyedfabricisuptotherequirementofwearabilityKeywordscottonfabricorangepeelpigmentmetalmordantpreＧmordantmethod

收稿日期２０１７－０７－２１

基金项目河南工程学院博士基金资助项目(D２０１４０１９)

作者简介李　珂(１９８３－)男河南许昌人讲师主要从事

纺织品清洁染整及纺织品材料功能化方面的研究

　　橘皮又名陈皮为芸香科植物橘及其栽培变种

的成熟果皮具有抗菌消炎抗病毒和抗氧化等作

用是一种可再生的优异生物资源[１]但在中国大部分橘皮没有得到有效利用而被废弃不仅造成很

大的浪费还给环境带来了污染[２]橘子黄皮层约

占果实质量的１０含有精油和橘皮色素[３]橘皮

色素是一种应用广泛的天然色素它主要存在于橘

子柚子柑枸橼甜橙酸橙金橘等植物的果皮

中[４]目前研究人员对橘皮色素的提取已经进行广

泛的研究[５Ｇ８]但橘皮色素的应用主要在食品等行业

中[９Ｇ１０]橘皮色素作为天然染料也仅仅应用在蚕丝

等蛋白质纤维[１１]对在棉织物方面的相关文献还甚

1048944９３1048944

少本文以橘皮色素作为天然染料尝试对棉织物

进行染色天然染料对棉织物染色存在亲和力低染色牢度差等问题为提高染色织物色深度和染色

牢度金 属 离 子 常 作 为 天 然 染 料 染 色 时 的 媒 染

剂[１２Ｇ１４]因此本文拟采用铁离子作为媒染剂探讨橘

皮色素在棉织物上的染色效果为橘皮色素作为天

然染料染色提供更多理论依据

１　实　验

１１　实验材料试剂及仪器

织物棉针织物(１５１５２gm２)材料橘皮(市售)药品硫酸铁硫酸铜乙醇(分析纯天津市恒

兴化学试剂制造有限公司)仪器RE５２CS旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器

厂)CE７００A电脑测色配色仪(美国 XＧRite爱色丽

有限公司)DGF３００２２B电热鼓风干燥箱(中国重庆

银河实验仪器有限公司)RCＧIR２４S红外线高温染

色机(上海一派印染有限公司)

１２　实验方法

１２１　橘皮色素提取工艺

称取适量橘皮粉碎后浸于７５乙醇溶液其中

料液比为１∶４在温度７０ 条件下于旋转蒸发仪

中处理９０min重复浸提３次后浓缩干燥得到凝胶

状色素最后配置成橘皮色素母液１０gL

１２２　预媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂溶液

中在一定温度下媒染一定时间然后浸渍于含有天

然染料的染浴中以１min升温至一定温度染色

一定时间水洗烘干

１２３　同媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂和天然

染料的染浴中在一定温度下染色一定的时间水洗烘干

１２４　后媒染色工艺

将织物润湿浸渍于含有天然染料的染浴中在一定的温度处理一定时间再投入含有一定浓度的

媒染剂染浴中而后以１min缓慢降温至一定的

媒染温度下处理一定时间水洗烘干

１３　测试方法

１３１　KS值及颜色特征值测定

使用CE７００A(美国 XＧRite爱色丽有限公司)电脑测色配色仪测定染色后织物的表观深度 KS

值以及织物的颜色特征值Llowast alowast blowast Clowast 和hdeg

１３２　染色牢度测定

按照 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品色牢度试验耐

摩擦牢度raquo测定耐摩擦色牢度和 GBT５７１３mdash２０１３laquo纺织品色牢度试验耐水牢度raquo测定耐水洗色色牢

度使用灰色样卡评定耐摩擦色牢度和耐水洗色牢

度等级

２　结果与讨论

２１　媒染方式的选择

取橘皮色素质量分数 ３媒染剂质量分数

４浴比１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色温度８０染色时间３０min按照１２染色工

艺探讨不同媒染法对橘皮色素上染棉织物染色KS值的影响分析最佳媒染方式结果如表１所示

表１　不同媒染方法对织物染色KS值的影响

媒染剂KS值

前媒法 同媒法 后媒法

硫酸铁 ６１ ５５ ５１硫酸铜 ４２ ３９ ３３

由表１可知对比分析以硫酸铁硫酸铜为媒染

剂时采用不同媒染方法染色织物 KS 值为前媒

法＞同媒法＞后媒法分析原因可能为前媒染时

媒染剂先于橘皮色素染料分子吸附在棉织物上而后在棉织物上与橘皮色素分子发生染料Ｇ媒染剂Ｇ棉

织物结合形成配位键在棉织物吸附染料分子的同

时媒染剂分子也会与橘皮色素分子发生结合同媒

染时染料分子与媒染剂分子易在染液中形成不溶

性沉淀导致染浴中染料分子浓度下降而后媒染

时棉织物先与橘皮色素分子结合再与媒染剂分子

形成配位键由于天然染料缺少与棉织物结合的基

团故棉织物吸附天然染料分子较少故在３种媒染

方式中前媒法染色织物KS值最高硫酸铜会对织物造成一定程度损伤且铜离子

不符合生态纺织品标准要求故在实验过程中不考

虑硫酸铜作为媒染剂仅选择硫酸铁作为媒染剂探讨其对染色效果的影响

２２　媒染因素对染色性能的影响

２２１　媒染剂硫酸铁质量分数

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

1048944０４1048944

　染化工程 第２６卷

量分数分别为３６９１２１５媒染浴比

为１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色浴

比１∶５０染色温度９０ 染色时间３０min按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同硫酸铁的质量

分数对棉织物染色性能影响结果见图１和表２

图１　媒染剂硫酸铁用量对织物KS值的影响

表２　染色织物颜色特征值

硫酸铁质量分数

Llowast alowast blowast Clowast hdeg

３ ７３６ ８８ ２６７ ２８０ ７１７６ ７２２ １１０ ３２４ ３４２ ７１２９ ６９３ １２７ ３５６ ３７７ ７０３１２ ６８０ １４２ ４０１ ４２６ ７０５１５ ６７２ １４４ ４１７ ４４１ ７１０

由图１可知随着媒染剂用量的增加染色织物

KS值也不断增加主要原因为a)媒染剂用量的

增加使能与橘皮色素和棉纤维络合的金属铁离子

的浓度增加有利于染出深色b)经过硫酸铁媒染

后的织物具有一定的颜色硫酸铁用量越大颜色越

深在一定程度上影响了织物的色深导致随着媒染

剂用量增加KS值增加由表２可知明度(Llowast )降低饱和度(Clowast )不断

增加表明增加媒染剂用量织物颜色越深色光纯度

越高红光(alowast )黄光(blowast )呈现上升趋势

２２２　媒染温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比为１∶５０媒染温度为４０５０６０７０８０媒染时间３０min染色温度９０染色时间３０min其他按照１２２染

色工艺染色棉织物考察不同媒染温度对棉织物染

色性能影响结果如图２和表３所示

图２　媒染温度对织物KS值的影响

表３　染色织物颜色特征值

媒染温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１２ ６５ ２２９ ２３８ ７４２５０ ６８０ ９０ ２９０ ３０４ ７２８６０ ６５８ １０４ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６２８ １２９ ３６７ ３８９ ７０７８０ ６９３ ９２ ３１３ ３２６ ７３６

由图２可知在７０之前随着媒染温度增加染色织物表观表观色深(值)增加媒染温度在７０之后染色织物 KS 值下降主要原因为升高媒

染温度可以使媒染液中的金属离子运动加剧与棉

纤维发生碰撞产生配位反应的几率增加可以形成

染料Ｇ金属离子Ｇ纤维络合结构的数量也增多色深

增加但继续升高媒染温度金属离子运动进一步加

剧金属离子自身电荷比较大所产生的斥力也比较

大阻碍了它与棉纤维的结合所以色深会降低由表３可知Llowast 在７０时最低表明７０时织

物颜色最深Clowast 在７０时最高alowast blowast 在７０达到

最大值综上所述最佳媒染温度为７０

２２３　媒染时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０硫酸

铁媒染温度７０媒染时间分别为４０５０６０７０

８０min染色温度８０染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同媒染时间对

棉织物染色性能影响结果如图３和表４所示由图３可知随着媒染时间增加染色织物KS

值也不断增加在媒染时间为６０min时染色织物

KS值达到最大继续延长媒染时间染色织物的

KS值下降主要原因为长时间在铁离子和高温

的条件下棉纤维受到一定的损伤形成染料Ｇ金属

1048944１４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

离子Ｇ纤维这种配位结合的性能减弱导致织物KS值降低

图３　媒染时间对织物表观色深的影响

表４　染色织物颜色特征值

媒染时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ６６８ １０６ ２８４ ２９６ ７１８５０ ６５８ ８６ ３２４ ３４１ ７３２６０ ６５８ ８５ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６７４ ８８ ２９８ ３１５ ７２５８０ ６９２ １０１ ２７９ ２９３ ７１３

由表４可知织物Llowast Clowast 在６０min时分别达到

最小值和最大值表明此时织物颜色最深色光纯度

最高综上最佳媒染时间为６０min

２３　染色因素对染色性能的影响

２３１　染色温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染

温度７０媒染时间６０min染色温度分别为９０

１００１１０１２０１３０ 染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色温度对

棉织物染色性能影响结果如图４表５所示

图４　染色温度对织物KS值的影响

表５　染色织物颜色特征值

染色温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg９０ ６５７ １４４ ４１９ ４４３ ７１０１００ ６７８ １３１ ３９６ ４１７ ７１６１１０ ６８０ １１７ ３６６ ３８４ ７２３１２０ ７０５ １１５ ３０６ ３３１ ６７８１３０ ７２５ １０６ ２４４ ２６６ ６６５

由图４可知随着染色温度上升染色织物KS值下降较为明显在１３０时染色织物不仅色深下

降而且织物强力受到很大的损伤主要原因为a)三价铁离子在水中会发生水解且反应为吸热反应升高温度会大大的促进水解反应导致纤维表面可

与染料形成配位结合的 Fe３＋ 减少使织物 KS 值

变少同时在高温条件下Fe３＋ 的氧化性会对织物纤

维造成严重的损伤b)随着温度的上升橘皮色素

耐热稳定性变差部分橘皮色素染料分解[１５]所以

导致被染织物的KS值下降尤为明显由表５可知Llowast 不断增加即织物色深降低

alowast blowast Clowast 呈现降低趋势

２３２　染色时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数为６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色时间 分 别 为 ４０５０６０７０８０ min其 他 按 照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色时间对棉

织物染色性能影响结果如图５和表６所示

图５　染色时间对织物KS值的影响

表６　染色织物颜色特征值

染色时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１０ １２０ ３５４ ３７３ ７１４５０ ７０１ １２９ ３６５ ３８７ ７０５６０ ６７１ １４０ ３８８ ４１２ ７０１７０ ７０４ １２１ ３５９ ３７９ ７１４８０ ７２３ １０９ ３３５ ３５２ ７２０

1048944２４1048944

　染化工程 第２６卷

　　由图５可知随着染色时间增加织物KS值也

逐渐增加染色时间为６０min时达到最大值继续延

长染色时间织物KS值不断降低可能原因为染液中的橘皮色素在长时间的高温环境中会使染料分

子本身的稳定性下降且橘皮色素的分子结构可能会

发生氧化变性所以会影响到染色织物KS值由表６可知染色织物明度(Llowast )饱和角(Clowast )

在染色时间为６０min时分别达到最小值和最大值即此时织物颜色最深纯度最好

２３３　染色浴比

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质量

分数６媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间

６０min染色温度９０染色时间６０min染色浴比

分别为１∶３０１∶５０１∶６０１∶７０１∶８０其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色浴比对棉

织物染色性能影响结果如图６和表７所示

图６　染色时间对织物KS值的影响

表７　染色织物颜色特征值

浴比 Llowast alowast blowast Clowast hdeg

１∶３０ ６８５ １４０ ３９０ ４１４ ６９９

１∶４０ ６８９ １３９ ３８８ ４１０ ７０４

１∶５０ ６９２ １３４ ３８３ ４０６ ７０７

１∶６０ ７１３ １３０ ３８１ ４０５ ７１４

１∶７０ ７２０ １１３ ３６０ ３７８ ７２５

由图６可知随着染色浴比增大织物KS值降

低可能原因为随着染色时浴比的增大导致染液

中染料分子浓度降低使染料分子与织物上通过前

媒处理所附着的金属离子发生配位结合的概率降

低[１６]导致织物的表观色深降低由表７可知Llowast 不断增加即织物的色深不断

降低Clowast 不断降低表明色彩纯度下降

２４　正交试验

通过前面的单因素试验发现媒染温度在６０附近染色织物KS值达到最大其中硫酸铁做媒

染剂时媒染温度为７０时KS值达到最大但此

时的 匀 染 性 远 不 如 ６０ 时一 般 媒 染 时 间 在

６０min时织物的KS值达到最大所以在正交试

验中确定媒染时间为６０min媒染温度为６０以(A)浴比(B)染色时间(C)染色温度(D)媒染剂

用量４个因素及水平来筛选出较佳的橘皮色素对棉

织物的染色工艺

表８　硫酸铁做媒染剂时橘皮色素染棉正交试验

实验序号 (A)浴比 (B)时间min (C)温度 (D)媒染剂质量分数 KS值

１ １∶３０ ５０ ９０ ９ １４３２ １∶３０ ６０ １００ １２ １４２３ １∶３０ ７０ １１０ １５ １３２４ １∶４０ ５０ １００ １５ １４５５ １∶４０ ６０ １１０ ９ １１１６ １∶４０ ７０ ９０ １２ １６９７ １∶５０ ５０ １１０ １２ １１８８ １∶５０ ６０ ９０ １５ １６２９ １∶５０ ７０ １００ ９ １２７

均值１ １３９ １３５ １５８ １２７ －均值２ １４２ １３８ １３８ １４３ －均值３ １３５ １４３ １２０ １４６ －极差 ０７ ０８ ３８ １９ －

　　由表８中的各因素极差可知硫酸铁做媒染剂时

对于橘皮色素上染棉织物受各因素影响大小顺序依

次为染色温度＞媒染剂质量分数＞染色时间＞浴

比通过表８可知各因素较优组合为A２B３C１D３即得出最优工艺为浴比为１∶４０时间７０min温度

９０媒染剂质量分数为１５

1048944３４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

２５　染色牢度分析

在单因素实验和正交设计实验基础之上用最

佳染色工艺对棉织物预媒染色并对染色织物进行

染色牢度测试结果如表９所示

表９　最佳工艺下橘皮色素染色棉织物色牢度

媒染剂耐摩擦色牢度级

干摩 湿摩

耐水洗色牢度级

沾棉 沾毛 褪色

硫酸铁 ３~４ ３ ３~４ ３~４ ３

由表９可知利用最优染色工艺染色棉织物染色后棉织物色牢度普遍达到３~４级满足纺织品服

装性能要求

３　结　论

a)采用预媒法硫酸铁做媒染剂橘皮色素对

棉织物染色最佳工艺为橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁质量分数１５媒染时间６０min媒染

温度７０媒染浴比１∶５０然后以１min缓慢

升温至９０染色７０min染色浴比１∶４０

b)在天然染料橘皮色素染棉织物中硫酸铁做

媒染剂染色后织物色牢度满足纺织品服用要求

参考文献

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大学２０１０[１６]刘文晶潘力隋燕玲等天然染料银杏叶上染棉织物

的媒染工艺研究[J]大连工业大学学报２０１１３０(３)

２３２－２３４

1048944４４1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１０

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民１王淑颖１薄士振１刘　娜１陈德红１贾艳梅１２

(１辽东学院化学工程学院辽宁丹东　１１８００３２辽宁省功能纺织材料重点实验室辽宁丹东　１１８００３)

　　摘　要从姜黄中提取天然染料研究姜黄染料对柞蚕丝绸的染色性能及功能性探讨染色工艺参数如

染色温度染色时间染浴pH 值对染色织物KS值的影响研究了媒染剂硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁对试样

KS值及色泽的影响测试了染色柞蚕丝织物的染色牢度及其抗紫外线抗菌性能结果表明天然姜黄染

料对柞蚕丝织物的上染性能良好媒染剂显著影响试样的色泽及染色深度姜黄染色柞蚕丝织物具有优良的

紫外线防护性能及抗菌性能

关键词姜黄染料柞蚕丝织物染色紫外线防护性能

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００４５－０５

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZhemin１WANGShuying１BOShizhen１

LIUNa１CHENDehong１JIAYanmei１２

(１SchololofChemicalEngineeringEasternLiaoningUniversityDandong１１８００３China

２LiaoningProvincialKeyLaboratoryofFunctionalTextileMaterialsDandong１１８００３China)

AbstractNaturaldyeswereextractedfromturmericandthedyeingpropertiesandfunctionsofthedyesontussahsilkwerestudiedTheinfluenceofdyeingprocessparameterssuchasdyeingtemperaturedyeingtimeanddyebathpHvalueontheKSvalueofdyedsilkwerediscussedTheinfluenceofmordants(zincsulfatealuminumsulfateandferroussulfate)onKSvalueandcolorlusterofdyedsampleswerealsostudiedFurthermorethecolorfastnessantiＧultravioletpropertyandantibacterialactivityofthedyedtussahsilk weretestedTheresultsshowthatthenaturalcurcumindyeisgoodforsilkdyeingandthecolorlusterandcolorstrengthofthesamplearesignificantlyinfluencedbymordantsTussahsilkfabricsdyedwithturmericextractshaveexcellentUVprotectionpropertiesandantibacterialactivityKeywordsturmericdyetussahsilkfabricdyeingUVprotectionperformance

收稿日期２０１７－０７－０７

基金项目辽东学院科研基金(２０１６YY００５)辽东学院大学生

创新训练项目(２０１７１３８)

作者简介任哲民(１９９６－)女辽宁沈阳人２０１４级本科生

轻化工程专业

通信作者贾艳梅EＧmailjiayanmei１９６７１６３com

　　姜黄是一种多年生有香味的草本植物既有药

用价值又可以作食品调料作为一种传统中药姜黄具有破血行气通经止痛抗癌抗炎抗氧化等诸

多药理功能用作调味品姜黄具有辛香轻淡带有

胡椒麝香甜橙与姜之混合味道作为天然食用色

素其着色力强色泽鲜艳安全无毒性热稳定性良

好[１Ｇ２]姜黄素作为姜黄中主要的功效成分及天然

着色物质是姜黄发挥药理及食用作用的主要活性

成分[３]目前姜黄染料用于纺织品染色工艺的研

究主要集中在桑蚕丝羊毛及改性纤维素等织物

上[４Ｇ７]天然染料在染色过程中其中的功能性成分

被纤维吸收可以赋予纺织品一定的功能[８]本文

在研究天然染料姜黄在柞蚕丝织物上的染色性能的

同时测试了染色柞蚕丝织物的颜色特性及抗菌抗紫外线性能为姜黄在纺织品天然染色及功能整理

中的应用提供理论参考

1048944５４1048944

１　试　验

１１　试验材料

材料柞蚕丝平纹织物(４２gm２)中药姜黄

(购于药房)冰醋酸氢氧化钠结晶硫酸锌硫酸

铝硫酸亚铁(均为分析纯购自沈阳化学试剂有限

公司)仪器HL型染色小样机(靖江市海澜装备厂)

雷磁pHSＧ３C型酸度计(上海仪电科学仪器有限公

司)ColorＧEye７０００A 型电脑测色配色仪(XＧRite

USA)UVＧ２４５０ 紫 外Ｇ可 见 分 光 光 度 计 (日 本 岛

津)UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪(LabsphereIncUSA)YG(B)０２６D 型织物强力仪(温州大

荣纺织仪器公司)

１２　试验方法

１２１　姜黄染料的制备

称取中 药 姜 黄 １００g粉 碎加 入 ７５ 乙 醇

８００mL于６０回流提取２h经过滤后滤除残

渣得到姜黄色素的乙醇溶液该溶液经减压蒸馏得到浓缩的姜黄染料该浓缩物加入到１L热水

中加入０５g分散剂 NNO后制成姜黄染料水分

散液以此作为该实验的染液

１２２　染色工艺

a)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH 值)选取

５０７０９０３个温度参数分别染色６０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升温

至指定温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

b)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH值)选取上述获

得的适宜温度染色分别调整染色时间为２０~８０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升至

适宜温度rarr保温２０~８０minrarr水洗rarr晾干

c)以上述获得的适宜温度及时间条件染色浴比选取１∶５０pH 值分别为３５７进行染色实验

步骤配置不同pH 值染液(pH３~７)rarr织物

４０入染rarr升至适宜温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

d)媒染染色是在不同pH 值条件下进行染色然后分别采用硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁作为媒染

剂对染色柞蚕丝进行后媒染色媒染剂质量浓度

３gL浴 比 １∶５０媒 染 温 度 ５０ 恒 温 处 理

３０min之后取出试样经水洗皂洗晾干

１２３　测试方法

紫外光谱以无水乙醇作空白样将试样用无水

乙醇稀释至一定浓度对其进行紫外Ｇ可见光谱扫描

KS值测试染色柞蚕 丝 织 物 的 KS 值 及

CIELAB色度值采用电脑测色配色仪进行测定试

样折叠４层不同部位测定３次取平均值色牢度测试染色柞蚕丝织物的皂洗色牢度按

GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢

度raquo标准采用SWＧ１２型皂洗牢度仪进行测定干湿摩擦色牢度按 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品 色牢度

试验 耐摩擦色牢度raquo标准采用YＧ５７１B型摩擦色牢

度仪进行测定耐光色牢度按 GBT８４２７－２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度氙弧raquo标准采用 YG８１１日晒色牢度仪进行测定

功能性测试试样的紫外线防护性能采用 UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪测试以紫外线透过

率(T)及 UPF指数进行评价试样的抗菌性能

按 GBT２０９４４３mdash２００８laquo纺织品抗菌性能的评价

第３部分震荡法raquo进行测试测试菌种为革兰氏阳

性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌试

样抑菌率按式(１)计算

Y ＝ (Wt－Qt)Wttimes１００ (１)式中Ymdash 试样的抑菌率Wtmdash 空白样１８h振荡

接触后烧瓶内的活菌浓度CFUmLQtmdash 待测织

物试 样 １８h 振 荡 接 触 后 烧 瓶 内 的 活 菌 浓 度

CFUmL

２　结果与讨论

２１　姜黄染料的紫外Ｇ可见光谱

制备的姜黄色素紫外Ｇ可见吸收光谱如图 １所示

图１　姜黄染料乙醇溶液的紫外Ｇ可见光谱

1048944６４1048944

　染化工程 第２６卷

由图１ 可知姜黄染料在紫外波段的 ２２０~２５０nm有强吸收它们归因于苯环中 C10512691051269C共轭双

键体系的π－πlowast跃迁在可见光波段其最大吸收

峰出现在４２６nm该吸收峰对应于姜黄素分子中的

n－πlowast跃迁

２２　染色温度对KS值的影响

采用常规pH 值(提取姜黄染料的pH 值约为

６)分别在５０７０９０条件下以姜黄染料对柞蚕

丝织物恒温染色６０min不同染色温度下试样的

KS值曲线见图２

图２　不同温度下染色柞蚕丝的KS值曲线

姜黄染料上染柞蚕丝具有良好的染色深度得色为较鲜艳的黄色所试的不同温度条件下以

７０时KS值最高织物得色量最大故以７０进行后续染色实验

２３　染色时间对染色的影响

采用姜 黄 染 料 对 柞 蚕 丝 织 物 染 色在 温 度

７０常规pH 值下调整染色时间为２０~８０min染色时间对染色柞蚕丝织物 KS 值及黄蓝值b 的

影响见图３

图３　染色时间对试样KS值及b值的影响

　　图３可以看出染色初始阶段染色织物的KS值及黄蓝值b 均随时间的延长而提高说明试样的

颜色 随 时 间 延 长 而 逐 渐 加 深当 染 色 时 间 达 到

５０min时KS值及b 值趋于稳定不再继续增加此时染色过程达到了动态平衡即染料在纤维上的

吸附与解吸数量相当再继续增加染色时间对染色

无明显效果所以姜黄上染柞蚕丝织物的适宜时

间为５０min

２４　染色pH值对KS值的影响

天然染料染色往往适宜在酸性条件下进行测试当染色温度为７０ 染色时间为５０min染色

pH 值分别为３５７时姜黄染料染色柞蚕丝的

KS曲线结果如图４所示

图４　pH 值对染色柞蚕丝织物KS值曲线的影响

图４可知pH 值对试样的KS值影响显著随着染色pH 值升高试样的 KS 值呈降低趋势酸性条件有利于染料上染柞蚕丝纤维同时为考查

染色pH 值对试样强力的影响对不同pH 值染色

柞蚕丝绸的断裂强力进行测定染色前及染色pH值分别为３５７时柞蚕丝织物的经向断裂强力依

次为２７１２６６２６８２６８N这说明染色pH 值为３时试样的强力稍有降低但幅度极小pH＝３可作

为柞蚕丝染色的适宜条件

２５　媒染剂对染色性能的影响

为评价不同pH 值下的姜黄染料对柞蚕丝绸的

媒染性能分别采用硫酸锌硫酸铝及硫酸亚铁作为

媒染剂分别对染色pH 值为３５７的染色织物进

行后媒染色媒染剂及染色pH 值对染色织物 KS值及颜色特征值的影响见表１

1048944７４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

表１　不同pH 值及媒染剂下染色柞蚕丝的色度值

试样 pH 值 Llowast alowast blowast Clowast KS值 λmax 色泽

硫酸锌

３ ７１６１１ ６０２８ ７７４０４ ７７６３９ １６６１６ ４００ 黄色

５ ６９７５３ ８６７６ ７４９９４ ７５４９４ １５４８４ ４２０ 黄色

７ ７３０１５ ６２４８ ６１１６３ ６１４８１ ８８７７ ４００ 暗黄色

硫酸铝

３ ６９７９７ ５２１３ ７４３２１ ７４５０４ １７５８０ ４２０ 黄色

５ ７３２３２ ２４５１ ７８３０１ ７８３３９ １７２５５ ４２０ 黄色

７ ６６９０２ ８８７６ ４４９５３ ４５８２１ ８９６８ ４００ 暗黄色

硫酸亚铁

３ ５１６４８ １０５５２ ４８９８８ ５０１１２ １８１５５ ４２０ 棕黄色

５ ４８６３５ １２２７２ ４３４２２ ４５１２３ １５９１８ ４２０ 棕黄色

７ ５４４２０ ９３１７ ４３６９７ ４４６７９ １１１３６ ４００ 黄色

无媒

３ ５３８１７ ８３３８ ５０５５６ ５１２３９ １５６０７ ４３０ 黄色

５ ５６７４３ ７３１８ ５０７０７ ５１２３２ １２６１３ ４３０ 黄色

７ ５７９８０ ９９３１ ４６０６０ ４７１１９ ８１１３ ４３０ 黄色

　　表１表明染色pH 值对直接及媒染试样的染

色性能影响很大随pH 值的提高织物的表观色

深值降低以pH＝３时的KS值最高酸性有利于

姜黄色素上染柞蚕丝直接染色时不同pH 值下染色试样的KS 曲线形态及最大吸收波长未发生

变化表明pH 值对织物的色调无影响得色均为较

鲜艳的黄色媒染剂对染色试样的色深值及颜色值

有显著影响与无媒染色相比较媒染试样的最大吸

收波长均发生变化且媒染时不同pH 值下染色试

样的最大波长也不同这表明媒染剂在影响色深值

的同时还对试样的色调产生影响３种媒染剂染

色后KS值均明显高于直接染色样品这是因为

姜黄色素中含有羟基它可以与媒染剂中的金属离

子及柞蚕丝纤维之间形成配位键提高了染料的上

染强度及上染率３种媒染剂比较硫酸亚铁媒染

对色调的影响较大硫酸铝及硫酸锌媒染对色调影

响相对较小

２６　牢度特性

实验测试了当染色 pH＝３温度７０ 时间

５０min３种媒染剂染样及直接染色样品的染色牢

度结果见表２

表２　姜黄染色柞蚕丝织物的色牢度

试样皂洗色牢度级

褪色 沾棉 沾绸

摩擦色牢度级

干 湿耐光色牢度级

直接染色 ２ ３ ３ ３ ２~３ １~２硫酸锌媒染 ２~３ ３~４ ３ ４ ３ ２硫酸铝媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~４ ３ ２~３

硫酸亚铁媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~５ ３ ２~３

　　表２表明姜黄染料染色柞蚕丝绸染色牢度较

低经媒染后所测各项牢度有所提高摩擦牢度提

高到３级以上皂洗色牢度以硫酸铝及硫酸亚铁较

好可达到３级但是耐光色牢度仍然不佳这一点

可能与天然的姜黄素的分子结构有关[７]预测可以

通过进一步的固色处理或对色素结构进行一定的改

性等方法进行改进将在后续工作中研究

２７　染色柞蚕丝的抗菌性能

鉴于姜黄素具有很好的抗菌性能实验测试了

染色柞蚕丝对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性

能结果见表３

表３　染色柞蚕丝织物的抗菌活性

试样抑菌率

金黄色葡萄球菌 大肠杆菌

空白样 ０ ０直接染色 ８７９ ８０２

硫酸锌媒染 ９５８ ８５６硫酸铝媒染 ９６７ ８９２

硫酸亚铁媒染 ９６３ ８８６

1048944８４1048944

　染化工程 第２６卷

表３可知空白试样无抗菌活性经姜黄染料染

色后试样均显示出明显抗菌活性对金黄色葡萄球

菌和 大 肠 杆 菌 的 抑 菌 率 均 高 于 ７０按 GBT２０９４４３mdash２００８该染色柞蚕丝符合抗菌纺织品的

要求

２８　抗紫外性能

姜黄色素具有紫外线吸收的性能实样测试了

染色前后柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指

数结果见图５

图５　柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指数

　　图５可以看出未染色柞蚕丝紫外线透过率高经姜黄染色后其紫外线透射率显著降低由原来的

紫外线透射率１０以上降低到２以下测试结果

表明未染色的柞蚕丝织物的UPF 值为１０姜黄染

色后其UPF 值显著提升其中硫酸亚铁媒染试样

的UPF 值最高为１８５显示了极佳的紫外线防护性

能这是因为柞蚕丝纤维吸附了具有良好紫外线吸

收性能的姜黄染料的结果

３　结　论

a)姜黄染料对柞蚕丝具有良好的上染性能其适宜的染色工艺参数为温度７０ 时间５０min

pH 值为３

b)所试用３种媒染剂会对柞蚕丝织物的色泽

及得色深度产生较大影响与直接染色比较媒染后

织物KS值提高颜色发生变化姜黄染色柞蚕丝

的色牢度一般经硫酸铝及硫酸亚铁媒染后染色牢

度得以改善但耐日晒牢度提升有限

c)经姜黄染料染色后柞蚕丝织物具有明显的

抗菌活性织物的紫外线防护性能提高UPF 值最

高达到１８５姜黄适于作为柞蚕丝的天然染料及抗

　

菌抗紫外线功能整理剂

参考文献

[１]苏菁徐宗佩姜黄素药理作用研究进展[J]江西中医

药２０１０４１(８)７８－８０[２]袁利佳刘黎红姜福佳等食品添加剂姜黄生物活性

研究进展[J]农产食品科技２０１２(１)３４－３７[３]刘春艳姜黄的化学成分研究[D]沈阳沈阳药科大学

２００８[４]王辉陈学遂陆伟等水溶性姜黄色素对真丝染色工

艺的研究[J]印染助剂２００９２６(５)２４－２５[５]周秋宝余志成姜黄染料在毛织物染色中的应用[J]

毛纺科技２００３(４)２５－２８[６]吕丽华吴坚叶方姜黄染料用于阳离子改性纤维素纤

维织物的染色性能研究[J]印染助剂２００５２２(６)２１

－２４[７]李萍棉织物改性及其姜黄天然染料染色性能[J]天津

纺织科技２０１１(２)２１－２５[８]ZHOUYTANGRCModificationofcurcuminwitha

reactive UV absorberandits dyeing andfunctional

propertiesforsilk[J]Dyesamp Pigments２０１６(１３４)

２０３－２１１

1048944９４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１１

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋a张　艳b余志成a

(浙江理工大学a教育部工程研究中心b材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要以真丝织物与三醋酯织物模拟真丝三醋酯交织物研究高温高压真丝织物脱胶和三醋酯织物分

散染料染色一浴法工艺探究染色温度pH 值时间高温匀染剂等对真丝织物练减率以及三醋酯织物染色

KS值的影响结果表明最佳一浴法工艺为温度１２０pH 值７５时间５０min高温分散匀染剂２１２ W质量浓度３gL三醋酯织物染色KS值较高真丝织物练减率达到２３６毛效为９１cm

关键词真丝三醋酯脱胶分散染料一浴法

中图分类号TS１９０５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５０－０５

StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetateIntertextureANZidongaZHANGYanbYUZhichenga

(aMinistryofEducationEngineeringResearchCenterbCollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThesimulatedintertexturemadeofthesilkfiberandthetriacetatewasusedtostudytheonebathprocessofsilkdegumminganddispersedyeingoftriacetateunderhightemperatureandhighpressureTheeffectsofdyeingtemperaturepHdyeingtimeandhightemperaturelevelingagentondegumminglossrateofsilkfabricandKSvalueoftriacetateＧdyedfabricwerediscussedTheresultsshowthattheoptimalparametersofonebathprocessareasfollowstemperature１２０pHvalue７５time５０minandthedosageofhightemperaturelevelingagent２１２W３gLTheKSvalueoftriacetatefibersishigh

thedegummingrateofsilkfabricisupto２３６andthecapillaryeffectis９１cmKeywordssilktriacetatedegummingdispersedyesonebathprocess

收稿日期２０１７－０４－２２

作者简介安子栋(１９９０－)男河北辛集人硕士研究生主

要从事生态染整技术方面的研究

通信作者余志成EＧmailyuzhicheng８aliyuncom

　　 真丝具有柔软舒适等特点吸湿透气性良

好[１]对人体肌肤有保健作用素有ldquo纤维皇后rdquo之称但真丝湿弹性较差容易泛黄并且价格较高导致其优良性能不能得到广泛利用

三醋酯纤维兼有合成纤维和天然纤维的优

点[２]有良好的光学性和平滑性[３]其悬垂性优异回弹性良好且比重强力与真丝接近[４Ｇ６]

将真丝与三醋酯纤维交织使得两种纤维实现

优势互补织成的织物不易泛黄有良好的服用性

能降低了成本不仅可以用在睡衣旗袍等高档产

品上还可以应用在家纺装饰等领域[７Ｇ９]具有较好

的市场前景但在真丝三醋酯交织物加工流程中真丝脱胶

及分散染料染色分两步进行[１０Ｇ１１]耗时较长且能源

消耗大加工过程真丝易受损本文采用高温高压

一浴法真丝织物脱胶与三醋酯织物染色同时进行在真丝织物达到适宜练减率的同时三醋酯织物获

得较好的染色效果为真丝三醋酯交织物脱胶染色

一浴法提供了指导

１　试　验

１１　材料药品和仪器

试验材料１６电力纺生坯三醋酯织物(绍兴喜

能纺织科技有限公司)

1048944０５1048944

试验药品碳酸钠冰乙酸连二亚硫酸钠为分

析纯耐碱型分散红 SXF２００分散蓝 SXF２００等(浙 江 闰 土 股 份 有 限 公 司)耐 碱 型 分 散 橙

ALD１５０分散红玉 ALD１５０等(浙江吉化集团

有限公司)高温分散匀染剂 ２１２W还原清洗剂

TFＧ１１０B(浙江传化股份有限公司)仪器和设备高温高压染色机 DYEＧ２４(上海千

立自动化设备有限公司)电子天平 ARA５２０(奥豪

斯仪器上海有限公司)恒温振荡器SHAＧB(国华企

业)电热恒温鼓风干燥箱 DHGＧ９１４０A(上海一恒

科技有限公司)计算机测色配色仪SF６００X(美国

DataColor公司)

１２　试验方法

１２１　脱胶与分散染料染色一浴法工艺

分散染料质量分数为１(owf)调节pH 值

(５５~８５)升温至３０按１∶１比例投入１６电

力纺生坯和三醋酯织物以２min升至所需温度

(９０~１３０)保温一段时间浴比为１∶５０升温

曲线如图１所示

图１　升温曲线

１２２　还原清洗工艺

碱性还原清洗保险粉１gL纯碱１gL８５保温２０min

酸性还原清洗还原清洗剂 TFＧ１１０B１gL调节pH 值为４５８５保温２０min

１３　织物性能测试

１３１　KS值的测试

采用DatacolorSF６００X型电脑测配色仪(D６５光源４５deg)对织物的染色表观色深值(KS 值)进行

测定

１３２　练减率的测试

将缝边处理后的１６电力纺生坯与三醋酯织物

按１∶１比例一同投入染浴处理后测试真丝练减

率采用称重法按下式计算

练减率＝W０－W１

W０times１００

式中W０ 为处理前织物干重W１ 为处理后织物干重

１３３　毛效的测试

根据FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细效应试验

方法raquo当垂直悬挂的纺织材料一端被液体浸湿时计

时测定３０min时沿纺织材料上升的高度

１３４　色牢度测试

参照 GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验

耐皂洗色牢度raquo标准测试试样的皂洗色牢度以三醋

酯织物和粘胶织物为贴衬在６０标准皂洗液(皂片５gL碳 酸 钠 ２gL)中处 理３０min浴 比

１∶５０充分水洗干燥后用灰色样卡评定试样的变色

和贴衬织物的沾色牢度级别

２　结果与讨论

２１　温度对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用吉华 ALD系列三原色(分散红玉 ALD分散橙 ALD分散深蓝 ALD)及分散黑 ALD４种染

料研究温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色

KS值的影响结果如图２所示由图２可知随着温度的升高真丝织物的练减

率逐渐增大这是因为丝胶的溶解度随温度的升高

而增加当温度为 １２０ 时真丝织物练减率为

２３左右当温度达到１３０时真丝织物的练减率

高于２４对丝素造成损伤分散红玉 ALD分散橙 ALD等４种染料对三

醋酯织物的染色KS值随温度的提高而逐渐增大这是因为当染液温度较高时三醋酯大分子链段运动

加快形成的空穴有利于染料从纤维表面向纤维内

部扩散温度越高染色 KS 值越大当温度达到

１１０时三醋酯织物的染色KS值达到或接近最

大值进一步提高温度三醋酯织物的染色 KS 值

趋向稳定因此综合真丝织物脱胶与三醋酯织物染色情

况最佳温度选为１２０

２２　pH值对织物练减率及染色KS值的

影响

　　考虑一般分散染料染色pH 值为５５左右在碱性环境中染料结构容易被破坏因此选用耐碱型

分散染料(吉华 ALD系列分散染料闰土SXF系列

分散染料)研究不同pH 值对真丝织物练减率及三

醋酯织物染色KS值的影响结果如表１所示

1048944１５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

图２　温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

表１　pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

染料真丝织物练减率

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５

三醋酯织物染色KS值

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５分散红SXF ２１４２ ２２３０ ２３５１ ２３７２ ２３３９ ３３３５ ３６０７ ３４９８分散黄SXF ２１８１ ２２８２ ２３２０ ２３７０ ２１２２ ２３３９ １１８２ １０４１分散蓝SXF ２１４３ ２２６０ ２３６０ ２３９４ １８１９ １７９９ １６０４ １３９３

分散红玉 ALD ２１６０ ２２１０ ２３２０ ２３６０ １４２７ １４７３ １４９０ １２３６分散黑 ALD ２２００ ２２２１ ２３１０ ２３５４ ５１８ ５１９ ４７３ ４６５

分散深蓝 ALD ２０３０ ２１５０ ２３７１ ２４１０ ８１７ ７３３ ７２９ ７２２分散橙 ALD ２１３０ ２２４０ ２３５０ ２３７０ １９５７ １５１２ １５１０ １４１７

　　注分散染料１(owf)温度１２０时间５０min浴比１∶５０

　　由表１可知真丝织物的练减率随着pH 增大

而增大这是因为丝胶的溶解度随pH 值增大而提

高当pH 值达到７５左右时真丝织物练减率达到

２３５左右基本可以脱尽丝胶进一步提高pH 值

可能会造成丝素损伤由表１还可知大部分耐碱型分散染料对三醋

酯织物染色KS值随pH 值增加变化较小能够在

碱性条件下保持结构稳定pH 值为６５~７５时染

色效果较好

　　综合考虑pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织

物染色KS值的影响适宜pH 值为７５且染料应

选择耐碱性分散染料如分散红 SXF分散深蓝

ALD等

２３　时间对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用耐碱型染料分散红SXF等研究不同时间

对真丝织物练减率及三醋酯织物染色 KS 值的影

响结果如表２所示

1048944２５1048944

　染化工程 第２６卷

表２　时间对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

分散染料真丝织物练减率

３０min ４０min ５０min ６０min

三醋酯织物染色KS值

３０min ４０min ５０min ６０min分散红SXF ２２４０ ２３４０ ２３７０ ２４２１ ３２３０ ３５６９ ３６０７ ３６１０分散黄SXF ２２６７ ２３１０ ２３２５ ２３９４ ８４５ １０９２ １１８２ １１８５分散蓝SXF ２２８０ ２３４０ ２３６０ ２４１８ １３６９ １５３８ １６０４ １６１１

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值为７５浴比为１∶５０

　　由表２可知当时间为３０min时真丝织物练

减率偏低时间为４０min或５０min时真丝织物练

减率在２３５左右真丝织物脱胶效果较好时间

为６０min时真丝织物练减率偏高导致丝素受损由表２还可知在时间为５０min时三醋酯织物染

色KS值较大因此综合真丝织物练减率及三醋

酯织物 KS 值的情况温度１２０ pH 值为７５时时间选择５０min

２４　高温分散匀染剂２１２W 用量对织物毛

效的影响

　　脱胶染色一浴法工艺中加入高温匀染剂具有

匀染作用的同时还可以有效去除油脂蜡质等杂质提高织物毛效有利于后续加工因此选用高温分

散匀染剂２１２W研究其用量对真丝织物毛效的影

响结果如图３所示

分散红SXF１(owf)温度１２０

pH 值７５时间５０min浴比１∶５０

图３　高温分散匀染剂２１２W 的用量对真丝毛效的影响

由图３可知随着２１２W 用量增加真丝织物毛

效逐渐提高这是因为随着高温匀染剂用量的增加其润湿乳化能力增强去除油脂蜡质等杂质更为充

分当高温匀染剂２１２W 质量浓度为３gL时真丝

织物的毛效达到９１cm基本达到精练要求

２５　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

将经过脱胶染色一浴法工艺处理的真丝织物沾

色情况与常规方法(先脱胶后染色)处理的真丝织物

沾色对比其结果如表３所示

表３　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

染料常规方法真丝沾色

KS值

一浴法真丝沾色

KS值

分散红SXF １０９ ０６３分散黄SXF ０９６ ０６５分散蓝SXF １２１ ０７０

分散红玉 ALD ０８８ ０５１分散橙 ALD １３９ ０９７

分散深蓝 ALD ０７５ ０６１分散黑 ALD ０５４ ０３８

由表３可以看出使用脱胶染色一浴法工艺真丝织物的沾色情况要比常规方法轻主要原因是一

浴法工艺在真丝织物脱胶的同时沾在真丝织物表

面的分散染料会随着丝胶的脱去而去除相比先脱

胶后染色的常规方法可以有效减少真丝织物沾色由此可见一浴法工艺对减小真丝织物沾色有一定

帮助

２６　还原清洗

分散染料染色后一般均需要进行还原清洗以去除织物表面的浮色提高色牢度同时还原清洗

还可减轻分散染料对真丝织物的沾色分别进行碱

性还原清洗与酸性还原清洗通过比较还原清洗前

后织物KS的变化研究两种还原清洗的效果结果如表４所示

由表４可以看出两种不同的还原清洗方法对三

醋酯织物的染色KS值影响不大减小真丝织物沾

色的效果也较为接近在还原清洗时纤维表面的

浮色以及在真丝织物上的沾色染料在碱性或酸性

还原条件下都会发生化学反应被去除从而达到减

轻真丝织物沾色的效果对两种还原清洗处理的三

醋酯织物进行皂洗色牢度测试结果如表５所示

1048944３５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

表４　还原清洗工艺对三醋酯及真丝织物KS值的影响

染料 织物织物KS值

还原清洗前 碱性还原清洗后 酸性还原清洗后

分散红SXF三醋酯 ３６３２ ３６０７ ３６１０真丝 ５２３ ０６３ ０７２

分散黄SXF三醋酯 １２０７ １１８２ １１９６真丝 ２５６ ０６５ ０８１

分散蓝SXF三醋酯 １６３８ １６１４ １６２２真丝 ３０１ ０７１ ０８２

　　注碱性还原清洗工艺保险粉１gL碳酸钠１gL温度８５时间２０min酸性还原清洗工艺还原清洗剂TFＧ１１０B１gLpH 值４５

温度８５时间２０min

表５　三醋酯织物皂洗色牢度测试 级

分散染料

碱性还原清洗 酸性还原清洗

原样变色牢度沾色牢度

三醋酯 粘胶原样变色牢度

沾色牢度

三醋酯 粘胶

分散红SXF ４ ４ ４ ４~５ ４ ４分散黄SXF ４ ４ ４ ４ ４ ４分散蓝SXF ４~５ ４ ４~５ ４ ４ ４

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值７５时间５０min高温匀染剂２１２W 质量浓度３gL浴比为１∶５０

３　结　论

本文以真丝织物三醋酯织物(１∶１)模拟真丝三醋酯交织物研究了高温高压脱胶染色一浴法工

艺优化了工艺参数使真丝织物脱胶分散染料上

染三醋酯织物同时完成取得了良好的效果

a)一浴法最佳工艺为温度１２０ pH 值为

７５时间为５０min高温分散匀染剂２１２W 质量浓

度为３gL且染料应选择耐碱性分散染料此时三

醋酯织物染色KS值较高且真丝织物练减率达到

较好水平为２３６毛效达到９１cm

b)采用一浴法脱胶染色工艺一部分浮色随脱

胶过程被去除对减小真丝织物沾色有一定帮助

c)碱性或酸性还原清洗均可有效去除真丝织

物沾色碱性还原清洗工艺条件为保险粉１gL碳酸钠１gL８５下处理２０min酸性还原清洗工

艺条件为还原清洗剂 TFＧ１１０B１gLpH 值为

４５温度８５ 时间２０min还原清洗后三醋酯

织物的皂洗色牢度(变色和沾色)均可达到４级

参考文献

[１]梅士英唐人成新型多组分纤维纺织品及染整关键技

　

术[C]高技术纤维及其面料开发应用论坛论文集２０１０[２]王玉仙李德娴醋酯丝绸的织造与染整[M]北京中

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织物定量方法研究[J]针织工业２０１５(８)６８－７０[５]贺宝元张海燕介于粘胶纤维与桑蚕丝之间的半合成

纤维mdashmdashmdash醋酯纤维[J]天津纺织科技２００４４２(４)２３

－２５[６]王石磊张建波张林醋酸纤维在纺织中的应用[J]染

整技术２００９３１(９)７－１０[７]吴岚翁艳芳王晓芳等真丝PLA织物的染整工艺研

究[J]丝绸２０１２４９(２)１－６[８]芦长椿醋酯纤维技术开发及市场分析[J]纺织科技进

展２００６(３)８－９[９]王石磊张建波张林等醋酸纤维的染色性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１１)１５－１９[１０]汪澜周秋宝真丝涤纶交织物的练染技术探讨[J]

印染２００１２７(１)１４－１６[１１]朱善长醋纤织物应用分散性染料染色的技术探讨

[J]印染２００１２７(１０)１７－２２

1048944４５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１２

泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟１张超民２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２莱美科技股份有限公司浙江湖州　３１３１００)

　　摘　要采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选出癸基葡糖苷(APGＧ１０)为发泡剂与相应的抗皱整理剂复

配制备了泡沫整理液 AFＧ４研究了发泡剂用量酸度和温度对 AFＧ４的泡沫性能的影响并测试棉织物泡

沫抗皱整理后的性能结果表明发泡剂质量浓度为６~８gL时AFＧ４的泡沫特性符合泡沫整理工艺的要

求AFＧ４耐酸性好适合应用温度为２５~３５经 AFＧ４整理后的棉织物折皱回复角断裂强力保留率与浸

轧抗皱相比均有所提高

关键词泡沫抗皱棉织物癸基葡糖苷(APGＧ１０)折皱回复角

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５５－０４

StudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishingLiquidAFＧ４ZHANGJianjuan１ZHANGChaomin２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２LaiMeiTechnologyCoLtdHuzhou３１３１００China)

AbstractDecylglucoside(APGＧ１０)wasscreenedoutasthefoamingagentby DFA１００dynamicfoamanalyzeranditwascombinedwithantiＧwrinklefinishingagentaccordinglytopreparefoamfinishingliquidAFＧ４TheeffectsofdosageoffoamingagentacidityandtemperatureontheperformanceofAFＧ４werestudiedandthentheperformanceofcottonfabricafterfoamantiＧwrinklefinishingwastestedTheresultsindicatethatwhenthemassconcentrationoffoamingagentis６~８gLthefoam propertiesofAFＧ４can meettherequirementsoffoamfinishingprocessAFＧ４isacidＧproofanditsavailabletemperatureis２５~３５ ThecreaserecoveryangleandbreakingstrengthretentionofcottonfabricafterAFＧ４finishingareallbetterthanthoseofpaddingantiＧwrinklefinishingKeywordsfoamantiＧwrinklecottonfabricdecylglucoside(APGＧ１０)creaserecoveryangle

收稿日期２０１６－０９－２３　网络出版日期２０１７－１２－０５

作者简介张建娟(１９９０－)女浙江嘉兴人硕士研究生主

要从事生态纺织品染整加工方面的研究

　　随着科学技术的发展新型纺织纤维[１]层出不

穷纺织品整理技术也日新月异棉织物浸轧抗皱

常存在带液率高高耗能抗皱效果不佳等问题[２]泡沫整理技术具有低带液率高节能少污染等优

点在纺织品整理行业有很大的发展空间[３]李永

庚等[４]采用罗氏Ｇ迈尔斯(RossＧMiles)泡沫仪和搅

拌法相结合的方法研究了柔软树脂防水等泡沫整

理液的组成和性能提出在生产中为确保系统相容

性应根据整理剂的性质合理选择发泡剂类型杨振

等[５]通过对阴阳离子表面活性剂进行复配发现两

者复配反而会降低体系的起泡性金国标等[６]研究

发现抗 皱 整 理 剂 的 加 入 会 降 低 椰 油 基 葡 糖 苷

(APGＧ０８１４)的泡沫性能本文实验采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选

出一款比椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)更高效的表面

活性剂作为发泡剂制备泡沫抗皱整理液 AFＧ４通

过 Autofoam 发泡机发泡可以对棉织物进行抗皱

整理达到抗皱节水节能的目的

１　实　验

１１　材料与仪器

材料精练纯棉织物(１１０times１１０根１０cm市购)抗皱剂 TFＧ６５０催化剂 TFＧ６５１(工业级浙江

传化股份有限公司)十二烷基硫酸钠(SDS)十二

烷基硫酸铵(ALSA)椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)

1048944５５1048944

癸基葡糖苷 (APGＧ１０)十二烷基三甲基氯化 铵

(１２３１)十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２)十二烷基

二甲基胺乙内酯(BSＧ１２)月桂基醋酸钠(LADＧ５０)(工业级临沂绿森化工有限公司)冰乙酸(分析纯杭州高晶精细化工有限公司)

仪器DFA１００动态泡沫分析仪(德国 Kruss公

司)Autofoam发泡机(DTC科技(香港)有限公司)

RJＧ３５０Ⅲ轧车(上海双翼实业公司)MＧ６型连续式焙

烘机(杭州三锦纺织科技有限公司)YG５４１E全自动激

光织物折皱弹性测试仪(宁波纺织仪器厂)YG０６５H电子式织物强力机(莱州市电子仪器有限公司)

１２　实验方法

１２１　泡沫性能测试方法

在２５下将４０mL发泡液置于 DFA１００动

态泡沫分析仪的容杯中控制转速４０００rmin剪切发泡２０s后测定发泡液的泡沫性能

１２２　织物抗皱整理方法

a)泡沫抗皱整理工艺

工艺配方发泡剂７gL抗皱剂TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL

工 艺 流 程制 备 泡 沫 抗 皱 整 理 液 AFＧ４rarrAutofoam 发泡机发泡rarr泡沫施加(带液率４０左

右)rarr焙烘(１６０９０s)

b)浸轧抗皱整理工艺

工艺配方抗皱剂 TFＧ６５０８０gL催化剂 TFＧ６５１１２gL

工艺流程制备浸轧抗皱整理液rarr浸轧(带液率

７０左右)rarr焙烘(１６０１８０s)

１３　测试方法

１３１　泡沫性能测试

发泡比SV发泡液质量与发泡后同体积的泡

沫质量之比其数值达到５以上可以认为起泡速

度快起泡性好泡沫半衰期D５０ 剪切发泡２０s后析出泡沫中

总含液量１２所需时间其数值越大表示泡沫稳

定性越好

１３２　织物性能测试

折皱回复角根据 GBT３８１９mdash１９９７laquo纺织品

织物折痕回复性的测定raquo测定经纬向各测５次取各自平均值相加

断裂强力保留率R根据 GBT３９２３１mdash２０１３laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分 断裂强力和断裂

伸长率的测定(条样法)raquo测定经纬向各测３次取各自平均值相加织物断裂强力保留率R 按下式

计算

R＝FF０

times１００

式中F 为整理后织物的断裂强力F０ 为整理前织

物的断裂强力

２　结果与讨论

２１　泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备

根据文献[７]可知泡沫整理工艺所需发泡剂和

泡沫应满足一定的条件a)用量少起泡快b)与整

理剂有很好的相容性c)较宽的pH 值适应范围d)泡沫在输送到织物的过程中足够稳定

２１１　发泡剂的筛选

表面活性剂是一类能在界面形成吸附具有特

殊双亲结构的化合物实验分别对阴离子非离子阳离子两性型表面活性剂进行性能测试比较各自

的泡沫性能从中筛选出适合泡沫抗皱整理用的发

泡剂结果如表１所示

表１　不同表面活性剂的泡沫性能比较

表面活性剂 质量浓度(g1048944L－１) 发泡比SV 起泡速度 半衰期D５０s十二烷基硫酸钠(SDS) ５０ ６３ 快 １２１６

十二烷基硫酸铵(ALSA) ５０ ６５ 快 １２５３椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４) ５０ ５４ 快 ９７５

癸基葡糖苷(APGＧ１０) ５０ ５９ 快 １０７８十二烷基三甲基氯化铵(１２３１) ５０ ３３ 慢 ２９４

十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２) ５０ ４０ 慢 ２８３月桂基醋酸钠(LADＧ５０) ５０ ４２ 慢 ６５７

十二烷基二甲基胺乙内酯(BSＧ１２) ５０ ３３ 慢 ４７１

　　由表１可知同一条件下阴离子型表面活性剂

的发泡比起泡速度和半衰期明显优于非离子阳离

子两性型表面活性剂但由于 AFＧ４中含有催化

剂TFＧ６５１(主要为 MgCl２1048944６H２O)金属 Mg２＋ 离子

的存在会在不同程度上影响离子型表面活性剂极

性头基之间的静电斥力影响 AFＧ４的系统相容性

1048944６５1048944

　染化工程 第２６卷

故需要选择非离子型表面活性剂作为 AFＧ４中的发

泡剂同一条件下癸基葡糖苷(APGＧ１０)的泡沫性

能优于椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)故选择癸基葡糖

苷(APGＧ１０)作为 AFＧ４中的发泡剂为使泡沫整理与浸轧整理织物上整理剂用量相

同泡沫整理中整理剂的质量浓度等于浸轧整理中整

理剂的质量浓度与两者带液率比值的乘积[８]浸轧

抗皱整理液中抗皱剂 TFＧ６５０８０gL故泡沫抗皱整

理液AFＧ４中抗皱剂TFＧ６５０的质量浓度为１４０gL催化剂 TFＧ６５１２０gL(一般为抗皱剂 TFＧ６５０的

１０~２０)

２１２　发泡剂质量浓度对AFＧ４泡沫性能的影响

整理液的泡沫性能主要受发泡剂质量浓度的影

响故实验研究发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能

的影响结果如图１所示

图１　发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能的影响

由图 １ 可知随着发泡剂质量浓度的增大

AFＧ４的发泡比和半衰期均先增大后趋于稳定这

是因为随着 AFＧ４中发泡剂质量浓度的增大更多

的表面活性剂分子吸附于界面降低表面张力提高

AFＧ４的泡沫性能当发泡剂质量浓度为６gL时发泡比达到７２起泡速度快半衰期达到２００５s泡沫细腻稳定满足泡沫整理工艺所需泡沫特性当发泡剂质量浓度为８gL后AFＧ４的泡沫性能几

乎不变产生这种现象的原因是整理液表面吸附达

到饱和表面性能趋于稳定故发泡剂的最佳质量

浓度为６~８gL

２２　酸度温度对AFＧ４泡沫性能的影响

泡沫抗皱整理液 AFＧ４发泡剂７gL抗皱剂

TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL织物抗皱

整理一般在酸性环境中进行且生产过程中温度会

发生一定波动故研究酸度和温度对其性能的影响

２２１　酸　度

酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响曲线如图２所

示由图２可知泡沫抗皱整理液 AFＧ４在酸性环

境下(pH 为２~７)随酸性增强即pH 值减小发泡比和半衰期均减小但整体受pH 值变化影响不

大具有较宽的pH 值适应范围

图２　酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２２２　温　度

温度对泡沫稳定性影响极大[９]故实验研究

AFＧ４对温度的敏感性温度对 AFＧ４泡沫性能的

影响曲线如图３所示由图３可知随着温度的升

高AFＧ４泡沫性能下降当温度在２５~３５ 时

AFＧ４的发泡比和半衰期波动不大大致处于７６

２５６２s当温度高于３５ 后发泡比尤其是半衰

期迅速下降这可能是因为温度升高使发泡剂在气

液界面的吸附量减少液膜表观粘度减小泡沫稳定

性下降也可能是因为温度升高使得 AFＧ４本身粘

度降低即流体性增强排液速度加快泡沫易破裂半衰期减小故 AFＧ４适合在２５~３５下使用

图３　温度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２３　棉织物抗皱整理效果比较

本文对不同抗皱整理工艺对棉织物整理效果的

影响进行了比较结果见表２由表２可知棉织物

分别经泡沫抗皱和浸轧抗皱整理后折皱回复角提

1048944７５1048944

　第５期 张建娟 等泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究 染化工程

高断裂强力保留率减小这是因为抗皱剂 TFＧ６５０与棉纤维发生物理化学反应导致纤维微观结构发

生变化改变了织物的弯曲性能[１０]弹性回复性提

高拉伸断裂强力减小经 AFＧ４整理后的棉织物

折皱回复角断裂强力保留率分别达到２５７deg６８与浸轧抗皱相比具有一定的优势说明泡沫整理技

术较为先进可为纺织品整理提供一个新的途径

表２　棉织物抗皱整理效果比较

整理工艺 折皱回复角(deg) 断裂强力保留率空白 １３６ １００

泡沫抗皱 ２５７ ６８浸轧抗皱 ２４０ ６３

３　结　论

采用DFA１００动态泡沫分析仪制备的泡沫抗皱整

理液AFＧ４不仅有较佳的起泡性泡沫稳定性而且有

较宽的pH值适应范围适合在２５~３５环境下使用泡沫整理的棉织物折皱回复角断裂强力保留率均优

于浸轧抗皱整理效果泡沫整理过程中带液率降低焙烘时间缩短因而可达到节能减排的目的

参考文献

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织技术２００７１５(４)５０－５４[２]姚金龙顾义师纯棉织物的免烫整理工艺优化[J]印

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国纤检２０１０(１３)８０－８２

10508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881(上接第１８页)

４　结　论

相比由纯棉纱制取的织物２以中空尼龙长丝为

芯丝制取的棉中空尼龙长丝包芯纱制取的织物１具

有更优的吸声性能在２５００Hz处的吸声系数达到

峰值为０３３９其有效频率范围在１９００~２５００Hz此范围内平均吸声系数为０２６２同时织物１撕破性

能弯曲性能更优且相对更低的热阻对改善织物吸

声性能有益透气性相对较差

参考文献

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与分析[J]国际纺织导报２０１５４３(２)３８－４２[２]鲁宏伟马芹高密锦纶长丝织物的生产[J]棉纺织技

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[J]上海纺织科技２００６３４(２)１５－１７[５]梁蓉林建华于艳芳棉 Modal锦纶赛络纺包芯纱的纺

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研究[J]棉纺织技术２０１６４４(８)２７－３０

1048944８５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１３

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响

杨　陈

(江西服装学院纺织教研室南昌　３３０２０１)

　　摘　要利用超声波对棉织物进行预处理制备镀银棉织物并对其性能进行测试分析超声波预处理对镀

银棉织物的性能影响研究表明棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能随着超声波预处理时间的增加

而增加而其服用性能则随随着超声波预处理时间的增加而下降其中相比仅经超声波预处理的棉织物而言

在相同的超声波预处理时间点上镀银处理对织物的力学性能有所提升

关键词超声波棉织物镀银电磁屏蔽服用性能

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５９－０３

InfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabricYANGChen

(TextileOfficeJiangxiInstituteofFashionTechnologyNanchang３３０２０１China)

AbstractCottonfabricwaspretreatedwithultrasoundwavetopreparesilverＧplatedcottonfabricandthepropertiesweretestedBesidestheinfluenceofultrasonicpretreatmentonsilverＧplatedcottonfabricwasinvestigatedTheresearchshowsthatsilverionadsorptionpropertiesandelectromagneticshieldingpropertiesofcottonfabricsareincreasewiththeriseofultrasonicpretreatmenttimewhilethewearabilitydeclineswiththeriseofultrasonicpretreatmenttimeMeanwhilethemechanicalpropertiesofcottonfabricsareimprovedbytheprocessingofsilverplatingcomparedwithcottonfabricsonlypretreatedbyultrasonicunderthesameultrasonicpretreatmenttimeKeywordsultrasoundcottonfabricsilverplatingelectromagneticshieldingwearability

收稿日期２０１６－０９－３０

基金项目江西省教育厅科技计划项目(GJJ１５１２３０)江西省

文化艺术科学重点研究基地中华服饰文化研究中心资助(赣文厅字

[２０１５]１３４号)

作者简介杨　陈(１９８０－)男重庆人副教授主要从事功

能性纺织材料开发方面的研究

　　棉织物不仅具有优异的吸湿导汗柔软舒适性还具有齐全的色谱历来是高档服饰面料与家居饰

品的首选材料随着人们生活水平的提高人们对

棉织物的服用性能也提出了更高的要求其中就有

棉织物的防辐射性能这是由于科技的进步电子产

品的使用也愈加频繁长期的电磁辐射不仅导致正

常人头晕脑胀失眠身体机能紊乱对孕妇而言电磁辐射甚至能够导致胎儿畸形或流产[１Ｇ４]目前对棉织物的防电磁辐射整理多集中在多离子电磁整

理不锈钢纤维混纺电磁防护织造与金属离子涂层

整理３种方式３种方式各有利弊目前通过金属离

子涂层整理制备防辐射织物的材料主要为涤纶织

物对棉织物进行金属涂层的研究鲜有报道[５Ｇ７]本

文通过利用超声波辅助对棉织物进行镀银处理为开发抗辐射性能良好的棉织物提供一定的参考

１　试　验

１１　材料与仪器

材料棉织物(１００棉平纹经纬密度４２０times３６０根１０cm平方米质量２００gm２经纬纱线的细

度均为１８４５tex的合股纱)硝酸银(太仓市兴隆

化工贸易有限公司)氨水(杭州萧山天一化工有限

公司)蔗糖(郑州瑞恒化工产品有限公司)氯化亚

锡(温州海盛化工材料有限公司)氯化钯(日照力德

1048944９５1048944

士化工有限公司)氢氧化钾(青州市奥星化工有限

公司)盐酸(广萍化工有限责任公司)次磷酸钠(浙江增新化学有限公司)无水乙醇(东光鑫源化工有

限公司)以上所列化学试剂均为分析纯仪器FA１６０４精密电子分析天平(上海楚定分

析仪器有限责任公司)１０１B型电热鼓风干燥箱(吴江市新盛电热设备科技有限公司)ICH２５６恒温恒

湿试 验 箱 (美 墨 尔 特 (上 海)贸 易 有 限 公 司)

NETANALYZERFY８００网络分析仪(温州方圆仪

器有限公司)KQＧ６００VDY医用三频数控超声波清

洗器(昆山市超声仪器有限公司)INSTRON５５９０万能材料试验机(美国INSTRON 公司)YG４６１E数字式织物透气量仪(宁波纺织仪器厂)YG８１１D型全电脑织物悬垂仪(宁波市江东璟瑞仪器仪表有

限公司)

１２　镀银棉织物的制备

去浆棉织物于１０５ 的干燥箱中干燥至恒重

后剪成６０cmtimes６０cm 的正方形称重记作 M０取干燥后棉织物４块放入６５的超声波清洗器中

(频率４０kHz)分别超声处理２４６８h后取出再于１０５的温度下干燥至恒重称重记作M１

取超声波处理前后的棉织物依次按照如下工艺

进行处理浸没在０１５gL的氯化钯与１６gL的

氯化锡混合溶液中敏化处理２h后去离子水冲洗按照浴比１∶５投入到１００mLL的盐酸溶液中进

行解胶处理６０s去离子水冲洗按照浴比１∶５投入

到１２gL的次磷酸钠溶液与１００mLL的无水乙

醇中还原５min水洗后１０５下干燥至恒重配

制镀银溶液[８]硝酸银５１gL氨水２６mLL蔗糖８gL氢氧化钾３５gL按照浴比１∶１０将棉

织物投入到 ２５ 镀银溶液中在超声波频率为

１５kHz功率为２００W 的条件下进行镀银处理后水洗１０５下干燥至恒重称重记作M２

１３　测　试

１３１　棉织物的质量变化

用式(１)式(２)计算超声波处理后棉织物的损

失率与棉织物镀银后的质量增重率重复试验５次取５次质量变化的平均值

W１ ＝ M０－M１

M０times１００ (１)

W２ ＝ M２－M１

M１times１００ (２)

式中M０ 为超声波预处理前棉织物的质量gM１ 为

超声波预处理后棉织物的质量gM２ 为棉织物镀银

后的质量gW１ 为超声波预处理后棉织物的质量损

失率W２ 为棉织物镀银后的质量增重率

１３２　 镀银棉织物电磁屏蔽性能

使用网络分析仪在频率３０~３０００MHz范围

对镀银棉织物试样的电磁屏蔽性能进行测定利用

式(３)计算屏蔽效能的平均值SE重复５次

SE ＝２０timeslg H０

H１＝２０timeslg E０

E１＝１０timeslg P０

P１

(３)式中H０ 为未镀银棉织物磁场强度TH１ 为镀银

棉织物磁场强度TE０ 为未镀银棉织物电场强度

NCE１ 为镀银棉织物电场强度NCP０ 为未镀银

棉织物功率WP１ 为镀银棉织物功率W

１３３　镀银棉织物的服用性能

将干燥至恒重的镀银棉织物在温度为２０相对湿度为６５的环境中预调湿２４h后依据 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo使用织物

透气量仪对镀银棉织物的透气性能进行测试依据

FZT０１０４５mdash１９９６laquo织物悬重性试验方法raquo使用织

物悬垂仪对镀银棉织物的悬垂性能进行测试透气

性能与悬垂性能均测试１０次取平均值另将布样

裁剪成经纱方向长度２５０mm纬纱方向长度５０mm的布样使用万能材料试验机对镀银棉织物的断裂

强力进行测试其中拉伸预加张力２００cN拉伸速

度１００mmminCRE拉伸该试验重复测试２０次取平均值同理裁剪纬纱方向长度２５０mm经纱方

向长度５０mm的布样进行力学性能测试其他测试

参数不变

２　结果与讨论

２１　质量变化

棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银

过后的质量增重率测试结果如１表所示从表１的

测试数据可以看出棉织物的质量损失率随着超声

波预处理时间的增加而升高这是由于超声波的空

化作用使得棉纤维表面出现了不同程度的孔穴造成棉织物的质量损失而棉织物镀银处理后的质量

增重率却随着超声波预处理时间的增加而增加这是由于超声波空化作用产生的孔穴更有利于银离子

的吸附提高棉织物镀银的效果

1048944０６1048944

　染化工程 第２６卷

表１　棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银后的质量增重率测试结果

指标超声波预处理时间h

０ ２ ４ ６ ８超声波预处理棉织物的质量变化g ７２００００ ６９６８５２ ６４３４２６ ６０４３６１ ５３９５３５

棉织物镀银后的质量变化g ９２４６９６ ９２３４６８ ８７８３４１ ８４３５６７ ７７４９８８超声波预处理棉织物的质量损失率 ０ ３２２ １０６４ １６０６ ２５０６棉织物镀银处理后的质量增重率 ２８４３ ３２５２ ３６５１ ３９５８ ４３６４

２２　电磁屏蔽性能

镀银棉织物的电磁屏蔽性能测试结果如图１所

示从图１可以看出镀银棉织物的电磁屏蔽性能

随着超声波预处理时间的增加而增加也即是与镀

银质量变化呈正相关同时从图１中还可以看出

图１　超声波预处理不同时间的镀银棉织物

电磁屏蔽效果随频率变化曲线

超声波预处理８h与６h的电磁屏蔽性能非常接

近在３０~３０００MHz的电磁波屏蔽效果均值均在

４０dB以上达到了很好的电磁屏蔽效果而超声波预

处理４h与２h均与其有一定的差距同时镀银棉

织物 对 不 同 频 率 的 屏 蔽 性 能 也 不 完 全 相 同

１５００MHz左 右 的 电 磁 波 屏 蔽 效 果 最 佳而

２４００MHz左右电磁波屏蔽效果最差

２３　服用性能

镀银棉织物的服用性能测试结果如表２所示从表２可以看出棉织物的透气率随着超声波预处理

时间的增加而增加超声波预处理提高了棉织物的透

气率而镀银棉织物的透气率随着超声波预处理时间

的增加而下降且该过程与银离子的增重率呈正相

关单独超声波预处理改善了织物的悬垂性但镀

银棉织物的悬垂系数随着超声波预处理时间的增加

而不断增大说明随着吸附银离子的增加棉织物的

悬垂性变差至于镀银棉织物的力学性能无论是经

向还是纬向的断裂强力均随着超声波预处理时间的

增加而减小且这种变化趋势并未因为镀银而改变但在相同的超声波预处理时间条件下镀银后棉织物

的经向与纬向断裂强力高于相对应的仅经超声波预

处理的棉织物说明镀银处理对棉织物的力学性能有

一定程度的改善但低于超声波预处理对棉织物力学

性能的损害由此可知镀银棉织物的服用性能随着

处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银

处理对织物的力学性能有所改善

表２　镀银棉织物的服用性能测试结果

超声波

预处理

时间h

透气率(mm1048944s－１)

镀银前 镀银后

悬垂系数

镀银前 镀银后

断裂强力N经

镀银前 镀银后

纬

镀银前 镀银后

０ ２８３５ ２６１２ ４８４３ ４９６４ ９７２６５ ９８３５４ ４２３３２ ４３８４５２ ３０４１ ２５４２ ４７７６ ４７９７ ９５４３１ ９６４５３ ４０１７６ ４１３５６４ ３４３２ ２３６３ ４５２６ ５３２２ ９２１４３ ９３７４７ ３７４６２ ３９２８７

３　结　论

通过超声波辅助制备镀银棉织物并对其性能

进行分析表明随着超声波预处理时间的增加棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能均有一

定程度的改善在超声波预处理６~８h的时间段

内镀银棉织物获得很好的电磁屏蔽性能而镀银

棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银处理对织物的力学性

能有所改善(下转第６５页)

1048944１６1048944

　第５期 杨　陈超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１４

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究

程田田徐英莲

(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室杭州　３１００１８)

　　摘　要天然彩棉具有天然颜色可以简化后整理工艺实现绿色生产为探究绿棉色素在后整理工艺中

颜色的稳定性从分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉混纺纱编织成平纹织物并参考常规的

精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性的影响结果表

明绿棉白棉混纺织物经过精练碱缩工艺处理其颜色有加深并向蓝绿色改变的趋势且碱液质量浓度越大

对织物颜色的影响更大

关键词绿棉精练碱缩Lab值颜色稳定性

中图分类号TS１４３２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６２－０４

StudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabricsCHENGTiantianXUYinglian

(KeyLaboratoryforAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology

MinistryofEducationZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractNaturalcoloredcottonisprovidedwithnaturalcolorandthefinishingprocesscanbesimplifiedtorealizegreenproductionInordertoprobeintothecolorstabilityofgreencottoninthepostＧfinishingprocessthispaperstartsfromtheanalysisofthemicrostructureofgreencottonandwhitecottonandusestheblendedyarnsofgreencottonandwhitecottontoweaveintoplainweavefabricsByreferencingtotheconditionsofconventionalscouringandalkalishrinkageprocesstheinfluenceoflyeconcentrationandtemperatureoncolorstabilityofgreencottonwhitecottonblendedfabricswasdiscussedTheresultsofthestudyshowthatthecolorofgreencottonwhitecottonblendedfabricsgetsdarkerandtendstoblueandgreenafterscouringandalkalishrinkageprocessthebiggerofthelyeconcentrationthegreateroftheimpactonthecolorofthefabricsKeywordsgreencottonscouringalkalishrinkagevalueofLabcolorstability

收稿日期２０１７－０１－２０

作者简介程田田(１９９３－)女河南驻马店人硕士研究生

主要从事现代纺织技术及新产品方面的研究

通信作者徐英莲EＧmailXYL６０００１２６com

　　天然彩棉具有天然颜色其产品的生产过程中无

需染色符合开发生态纺织品的趋势但是天然彩棉

色系单调纤维的成熟度较差[１]为丰富产品颜色提高产品质量常常采用彩棉与白棉混纺的方式

彩棉纤维的主要成分包括纤维素和果胶物质脂肪灰分和蜡状物质等杂质[２]这些杂质影响纤维

的服用性能在生产过程中需要经过精练碱缩等工

艺过程为了探究绿棉色素遇碱和高温的变化本文从

分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉

混纺的方式纺制５８３tex的混纺纱编织成织物并参考常规的精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液

质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定

性的影响

１　实　验

１１　绿棉与白棉结构形态观测

白棉绿棉纤维经四氧化锇染色固定切片采用

1048944２６1048944

JEMＧ１２００EX透射电镜放大后观察获得白棉和绿

棉纤维的横截面视图

１２　绿棉白棉混纺纱线与织物制备

１２１　纱线纺制

选用山东寿光生产的绿棉和白棉纤维为原料设计绿棉白棉质量比５０５０在小样纺纱机上纺制

环锭纱线纱线的线密度５８３tex捻度６４捻

１０cm

１２２　织物小样织造

使用１０针英寸的电脑横机采用２根纱并线

方式进线选用合适的密度编织纬编平纹组织织物

若干用于后整理实验下机平衡后测试织物横密

为１２列５cm纵密为１６行５cm

１３　织物颜色测试

采用SFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织

物的颜色变化SFＧ６００测色光谱仪直接测试织物

的Lab变化值[３]通过计算可以得到衡量颜色变化

的色差值DEDL表示颜色明度的变化实验测试

结果中DL 值为正说明试样颜色比标样浅相反

DL值为负颜色比标样深DaDb描述色向的变

化趋势实验测试结果中Da为正值表示织物红色

调加深Da为负值表示绿色调增加实验测试结

果中Db为正值表示黄色调加深Db为负值表示

蓝色调增加色差值DE 用于衡量颜色的总变化

DE 在０~０５表示两种织物颜色变化不大[４]选用生坯织物作为标准样处理过的织物作为

测试样通过织物的DLDaDbDE 值来研究精练

和碱缩工艺对绿棉白棉混纺织物的颜色稳定性的

影响每一种实验方案制作测试３块试样取平均

值作为分析依据

１４　精练与碱缩实验

１４１　精练实验

织物精练的目的是去除棉纤维中的天然杂质采用氢氧化钠为主练剂表面活性剂硅酸钠为助练

剂改变精练碱液质量浓度和精练温度按下列工艺

条件对织物进行单因子实验共１５组

a)工艺处方

氢氧化钠５１０１５２０２５gL硅酸钠１耐碱渗透剂１

b)工艺条件

浴比１∶３０精练温度７０８０９０ 精练时

间１h

c)工艺过程

织物质量称量rarr计算氢氧化钠硅酸钠和耐碱

渗透剂的用量配置相应的煮练液rarr水浴锅加热至

４０放入织物rarr继续加热至相应温度保温煮练

１hrarr取出织物热冷水交替洗３次rarr烘箱烘干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织物的颜色变化

１４２　碱缩实验

碱缩是棉织物在松弛状态下用浓氢氧化钠溶

液处理使织物紧密碱缩通常在常温(２０)下进

行在配置碱液过程中氢氧化钠吸水放热碱液温

度为５０本文做了２０５０条件下的碱缩实验

a)工艺条件

氢氧化钠２００gL碱缩温度２０５０ 浸渍

时间１０min

b)工艺过程

将生坯织物放入２００gL氢氧化钠溶液中浸渍

１０minrarr热冷水洗涤３次去除氢氧化钠rarr烘箱烘

干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定

彩棉白棉混纺织物的颜色变化

２　结果与讨论

２１　绿棉与白棉结构形态比较

图１为实验用白棉绿棉纤维的横截面视图绿棉和白棉的横截面均呈腰圆形白棉中腔小而圆绿棉中腔呈干瘪状可推知白棉成熟度较高纤维品

质更好绿棉纤维品质较差[５]因此采用白棉绿棉

混纺的方式白棉几乎不含色素绿棉含有大量的色

素色素分布不均匀主要分布在靠近中腔的次生细

胞壁内[６]

图１　棉纤维横截面视图

２２　精练对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　通过改变精练碱液质量浓度温度进行单因子

1048944３６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

实验以生坯织物作为标准样得到１５组测试结果见表１所示

精练过程用J表示下标表示精练实验碱液质

量浓度上标表示精练实验温度如精练碱液质量

浓度５gL温度７０处理的测试样品表示为J７０５

表１　精练前后试样的Lab值

测试样 J７０５ J７０

１０ J７０１５ J７０

２０ J７０２５ J８０

５ J８０１０ J８０

１５ J８０２０ J８０

２５ J９０５ J９０

１０ J９０１５ J９０

２０ J９０２５

DL －０２６－０２８－０４２－０６３ －１１ －０７２－０７５－０７８ －１２ －１４６ －０９８－１１３－１３２－１３５－１５９Da －０５８－０６７－０７４－０８７ －０９１－１３１－１４４－１５１ －１５６－１６５ －１３６－１４７－１５８－１６２－１８４Db －０６７－０８ －０９１－１０９ －１１１－０７ －０９ －０９８ －１０９－１５９ －０９１－１１７－１４９－１６２－１６５DE １１ １２３ １２９ １５４ ２０３ １８６ ２１ ２２３ ２３ ２３５ １９８ ２１６ ２２６ ２６３ ２６７

　　为分析精练中碱液质量浓度温度对试样颜色

的影响得到图２mdash图５

图２　精练碱液质量浓度对DL值的影响

图２表明绿棉白棉混纺织物经过精练处理其DL值均为负值即经过精练试样颜色加深随着碱液浓度的增加DL 值明显下降随着温度的增

加DL值呈下降趋势经过精练工艺织物DL 值

的下降范围在－０２６~－１５９绿棉白棉混纺织物经过精练处理除去棉纤维

中的果胶脂类糖类等杂质织物的明度有增加的

趋势

图３　精练碱液质量浓度对Da值的影响

图４　精练碱液质量浓度对Db值的影响

由图３和图４可知绿棉白棉混纺织物经过精

练处理其DaDb值均为负值即经过精练试样颜

色向绿色调蓝色调加深随着碱液质量浓度的增加

DaDb值下降随着温度的增加DaDb值呈下降趋

势经过精练工艺织物Da值的下降范围在－０５８~－１８４Db值的下降范围在－０６７~－１６５

棉纤维颜色不纯经过精练后一些色素因色牢

度低被减弱使得织物颜色更蓝更绿

图５　精练碱液质量浓度对DE值的影响

根据图５可知绿棉白棉混纺织物经过精练处

理其DE 值均大于０５即经过精练试样有色差

变化随着碱液浓度的增加DE 值变大随着温度

的增加DE 值呈上升趋势经过精练工艺织物DE值的变化范围在１１~２６７

总之精练碱质量液浓度的增加温度的上升均

1048944４６1048944

　染化工程 第２６卷

使绿棉白棉混纺织物的颜色变深且向蓝绿色变化

２３　碱缩对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　调整碱缩温度生坯织物直接进行碱缩处理以生坯织物作为标准样得到２组测试结果见表２

５０碱液进行碱缩处理的样品表示为S５０２０碱

液进行碱缩处理的样品表示为S２０

表２　碱缩对织物颜色影响

品种 DL Da Db DES５０ －５８２ －１０７ －１１９ ６１３S２０ －４７８ －０８８ －１１９ ５０４

经过碱缩处理织物颜色变深颜色鲜艳度变

高其颜色向蓝绿色调变化碱缩最小色差值为５０４而精练的最大色差值

为２６７所以碱缩处理使绿棉白棉混纺织物变化

更大说明浓碱的处理比温度对绿棉白棉混纺织

物颜色稳定性影响更大这是因为通过碱缩成熟的棉纤维在浓碱的作

用下横向上发生剧烈的溶胀反应由腰圆形变成柱

形同时浓碱会使纤维内的胞腔和纤维内的天然捻

度消失棉织物的色泽鲜艳度也会发生改变结合绿棉结构分析绿棉色素中含有大量羰基

羧基和酚羟基等吸电子基团和羟基甲氧基等供电子

基团[７]碱性基团为供电子基团在碱性浴中绿棉

色素中吸电子基团与碱性基团(供电子基团)结合使绿棉颜色向蓝绿色变化结果表明绿棉颜色变化趋

势大小与碱性基团浓度有一定关系随着碱液质量浓

度的增加绿棉颜色向蓝绿色变化趋势增大

３　结　论

a)根据单因子变量精练工艺实验结果精练碱

液质量浓度的增加温度的上升均使绿棉白棉混纺

织物颜色变深且向偏蓝偏绿变化DE 值变化幅度

在１１~２６７变化幅度较小

b)碱缩工艺后绿棉白棉混纺织物的颜色加深

且向蓝绿色改变其色差值DE 为５０４６１３

c)相同的绿棉白棉混纺织物精练处理后色差

最大值为 ２６７碱缩处 理 后 最 小 色 差 值 DE 为

５０４碱缩工艺后的色差值远大于精练工艺后的色

差值说明浓碱对绿棉织物颜色的稳定性影响更大

参考文献

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10508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882(上接第６１页)

参考文献

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防电磁波性能[J]材料工程２００７(５)３１－３５

1048944５６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１５

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵

(广东省东莞市质量监督检测中心广东东莞　５２３８０８)

　　摘　要为了验证甲酸氯化锌溶液储存一定时间后试剂的有效性用不同时间配制的甲酸氯化锌溶液

对４种质控样进行重复测试验证在不同时间相同试验条件下质控样的稳定性然后用同次制备储存使用

的甲酸氯化锌溶液每间隔一定时间对４种质控样进行重复测试分析甲酸氯化锌溶液储存时间对纤维定量

结果准确性的影响程度结果表明甲酸氯化锌溶液在２０条件下储存３０d内不同时间的测试结果差异

很小试验结果用t检验分析后无显著差异３０d储存时间对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数据

完全符合标准要求

关键词甲酸氯化锌储存时间纤维成分准确性

中图分类号TS１０７６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６６－０４

EffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitativeAccuracyofFiber

FANGFangDAIYingyiZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenterDongguan５２３８０８China)

AbstractInordertoverifythereagenteffectafterthestorageofformicacidzincchloridesolutionforcertainperiodfourkindsofqualitycontrolsamplesweretestedwiththeformicacidzincchloridesolutionwhichwerepreparedatdifferenttimetoverifythestabilityofthequalitycontrolsamplesunderdifferenttimeandsametestconditionsThenthefoursamplesweretestedbyformicacidzincchloridesolutionwithdifferentstoragetimetodeterminetheeffectofthestoragetimeonthequantitativeaccuracyofthefiberTheresultsshowthatthereisnoobviousdifferenceinthetestresultsofformicacidzincchloridesolutionstoredfor３０dunder２０TtestresultshowsthereisnoobviousdifferenceThe３０dstoragetimehasnosignificanteffectonthequantitativetestaccuracyofthefibercontentThetestdatacompletelymeetthestandardrequirementsKeywordsformicacidzincchloridestoragetimefibercompositionaccuracy

收稿日期２０１７－０６－２１

基金项目广东省质监局科技项目(２０１６CZ０３)

作者简介方　方(１９８０－)男陕西洛南人工程师主要从

事纺织品检测及新检测技术方面的研究

　　化学试剂在纺织纤维成分的定性和定量过程中

有着非常重要的作用试剂不同储存时间和储存方

法也存在差异一般纤维成分定量所用试剂按配制

方式可分为现配现用和可储存使用两种现配现用

的试剂储存易分解变质对检测时效性要求较高对于对储存时间无明确要求的试剂一次配制可分

多次使用有利于检验人员批量操作节约人力成

本检测效率相对较高但是对于储存期限无明确

说明的试剂可能存在因储存时间超出有效期而失

效进而影响检测结果的可能如甲酸氯化锌溶液甲酸氯化锌溶液在纤维成分检测中常用于棉和再

生纤维素纤维麻和再生纤维素纤维羊毛和蚕丝混

纺产品的定量分析试剂用量相对较大但是在相应

方法标准[１Ｇ３]中对甲酸氯化锌溶液的储存时间无明

确说明现配现用除试剂配制工作量大外还易导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解一次配制多次使用因储

1048944６６1048944

存时间无明确说明若储存不当容易导致试验误差行业中对甲酸氯化锌溶液储存时间方面研究较少多集中在该试剂的定量溶解方法的研究上[４Ｇ１０]本

文主要针对甲酸氯化锌溶液的储存时间进行研究用４种质控样对储存不同时间的甲酸氯化锌溶液

试剂进行重复测试验证甲酸氯化锌溶液储存时间

对纤维定量结果准确性的影响探讨甲酸氯化锌溶

液的合理储存时间提高检测效率和准确性

１　试　验

１１　试验设备

CUＧ６纤维细度分析仪(北京和众视野科技有

限公司)UF１１０ 型烘箱 (德国 Memmert公司)

SPHＧ１１０times１２往复式恒温振荡水浴摇床(上海世平

实验设备有限公司)TBＧ２１４型电子天平(德国赛多

利斯精度为０１mg)GMＧ１０A隔膜真空泵(天津

市津腾试验设备有限公司)玻璃砂芯坩埚(容量

３０mL微孔直径９０~１５０μm)干燥器(装有变色

硅胶)具塞三角烧瓶(容量２５０mL)

１２　试验原理

在溶解温度为(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)

min的试验条件下用甲酸氯化锌溶液将其中一组

分从已知干燥质量的混合物中溶解去除收集残留

物清洗烘干和称重用修正后的质量计算其占混

合物干燥质量的质量分数再由差值得出混合物中

各组分的质量分数

１３　试样样品

准备４块质控样品分别标记为１２３和４其中１为１９６tex棉莫代尔５０５０白色

针织平纹布２为２９５tex亚麻粘纤５５４５浅灰

色针织平纹布３为１８４tex羊毛桑蚕丝８５１５浅蓝针织平纹布４为１９８tex棉粘纤１０９０粉

色针织平纹布

１４　试验试剂

甲酸氯化锌溶液２０g无水氯化锌(质量分数

＞９８)和６８g无水甲酸加水至１００g本试验中一次配制１０L甲酸氯化锌溶液储存于棕色瓶内密闭存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中

稀氨水溶液取氨水２０mL(密度为０８８０gmL)用水稀释至１L

１５　试验方法

选用溶解温度(７０plusmn２)溶解时间(２０plusmn１)min

的试验条件试样和试剂按照１g∶１００mL的比例进

行配比试验将配制好的试剂从当天开始试验第一

天相当于现配试剂以后每隔若干天分别取４种试样

进行一次平行试验借助显微镜观察不溶解纤维形

态判定是否完全溶解每次每种试样结果取平均值保留１位小数根据试验结果分析甲酸氯化锌随着

时间变化对检验结果的影响程度推算甲酸氯化锌

合理储存期限

１６　计算公式

P１ ＝m１dm０

times１００ (１)

P２ ＝１００－P１ (２)式中P１mdash 不溶解纤维的净干含量百分率P２mdash溶解纤维净干含量百分率P２mdash 溶解纤维净干

含量百分率m０mdash 溶解处理前试样干质量g

m１mdash 剩余的不溶纤维干质量gdmdash 不溶纤维在试

剂处理时的质量修正系数其中棉１０３亚麻１０７羊毛１００

２　结果与讨论

２１　质控样稳定性测试

为了验证质控样在特定实验室测试条件下的稳

定性选用现配甲酸氯化锌溶液在(７０plusmn２)溶解

时间为(２０plusmn１)min的条件下分别进行测试各质控

样每天进行１次平行样测试共测试１０次按照式

(１)和式(２)计算结果取平均值计算１０次试验的平

均值X测试结果见表１

表１　不同时间用现配试剂测试质控样的结果

次数质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

第１次 ４９６ ５５６ ８４３ １０４第２次 ４９８ ５４８ ８５６ １０１第３次 ５０４ ５４９ ８５２ ９７第４次 ４９９ ５４６ ８５４ １０５第５次 ５００ ５５４ ８５４ ９９第６次 ５０６ ５５３ ８４８ １００第７次 ５０４ ５５１ ８５１ ９７第８次 ４９５ ５４７ ８４６ ９８第９次 ５０６ ５５０ ８５３ ９７第１０次 ４９５ ５４９ ８４７ １０３平均值X ５００ ５５０ ８５０ １００

从表１可以看出在选定试验条件下经过多次

重复测量１质控样的棉含量范围在４９５~

1048944７６1048944

　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

５０６最大差值为１１２质控样的亚麻含量

范围在５４６~５５６最大差值为１０３质

控样的棉含量范围在８４３~８５６最大差值为

１３４质控样的棉含量范围在９７~１０５最大差值为０８从试验数据可以看出甲酸氯

化锌溶液现配现用定量４个质控样试验数据稳定符合质控样稳定性的要求

１７　准确性测试

纤维成分实验室一次配制储存使用的化学试剂

一般保存１个月比较合适超过１个月有效期建议及

时调整试剂配置量本试验一次配置１０L甲酸氯化

锌溶液因氯化锌在常温的甲酸中较难溶解建议将

试剂置于水浴锅中加热不停搅拌加速溶解同时防

止试剂挥发影响溶液浓度将配制好的试剂储存于

棕色容量瓶中存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中按照试验方法中试验条件对４种质控样分别进行首

次平行样测试以后每隔几天按照相同试验条件进行

重复测试按照式(１)和式(２)计算结果若平行样间

测试值差值超过１０则用号标注否则取平行试

验结果的平均值并将测试结果进行分析分别计算

４种质控样的平均值X和标准偏差s(x)并对检测结

果采用t分布进行检验判定测试值与期望值的差异

情况测试结果见表２

表２　不同储存时间的甲酸氯化锌对

１~４质控样的测试结果

时间d质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

１ ５０４ ５４６ ８５５ １０２３ ４９９ ５４３ ８４８ ９８５ ５０６ ５４８ ８５２ １０４７ ５０１ ５５１ ８５０ １０４１０ ５０６ ５４７ ８５３ １００１３ ５０７ ５４７ ８４６ １０６１５ ４９８ ５５５ ８４９ ９７１８ ５０２ ５５１ ８５０ ９８２０ ５０３ ５５３ ８５３ ９７２３ ４９６ ５５０ ８５２ １０３２５ ５０４ ５４６ ８４９ １０１２７ ５００ ５５３ ８４８ ９７３０ ４９８ ５４４ ８５４ １０６

平均值X ５０２ ５４９ ８５１ １０１标准偏差s(x) ０３５ ０３７ ０２７ ０３３

从表２中试验数据可以看出不同储存时间测

试的结果存在小幅波动但都在方法标准允差范围

内其中１质控样棉纤维测试含量范围为４９６~５０７之间最大相差１１２质控样亚麻测

试含量范围为 ５４３ ~５５５ 之间最 大 相 差

１２３质控样羊毛测试含量范围为８４６~８５５之间最大相差０９４质控样棉纤维测试

含量范围为９７~１０６之间最大相差０９为了判定测试值与真实值的差异情况对试验

数据采用t分布进行检验查t分布表可知t０００１(１２)＝４３１８计算得

t１棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|５０２－５００|

０３５ １３

＝２０６０＜t０００１(１２)＝４３１８

t２亚麻 ＝|X－X０|s(x) n＝|５４９－５５０|

０３７ １３

＝０９７４＜t０００１(１２)＝４３１８

t３羊毛 ＝|X－X０|s(x) n＝|８５１－８５０|

０２７ １３

＝１３３５＜t０００１(１２)＝４３１８

t４棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|１０１－１００|

０３３ １３

＝１０８＜t０００１(１２)＝４３１８根据t分布可判定４个质控样的测试值与真实

值之间无显著差异即甲酸氯化锌溶液储存３０d内对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数

据完全符合标准要求

３　结　论

a)按规定方法配制的甲酸氯化锌溶液阴凉

储存在(２０plusmn２)恒温避光环境３０d内在(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)min的条件下定量测试

棉莫代尔亚麻粘纤羊毛桑蚕丝棉粘纤４种

混纺织物测试值与真实值之间无显著差异即两种

试剂配制方式对检测结果无明显影响

b)甲酸氯化锌溶液的配制和储存注意规范操

作一次配制多次使用可防止因多次配制试剂导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解提高试剂配制精确度

c)甲酸氯化锌溶液储存时间超过３０d后或用

其他方法储存是否继续有效有待进一步研究

参考文献

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标准化管理委员会GBT２９１０６mdash２００９ 纺织品 定量

化学分析　第６部分粘胶纤维某些铜氨纤维莫代尔

纤维或莱赛尔纤维与棉的混合物(甲酸氯化锌法)[S]北京中国标准出版社２００９

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　染化工程 第２６卷

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检测方法的探讨[J]纺织科技进展２０１７(３)４１－４３[６]李姗李献鑫刘明牛仔布棉与丝光棉在甲酸氯化锌

中d值的探讨[J]纺织标准与质量２０１６(２)４５－４７[７]赵为陶杨良波棉黏混纺产品定量分析化学方法的探

讨[J]纺织科技进展２０１６(９)２８－３０[８]任婷婷羊毛黏纤混纺织物定量分析方法之比较[J]

纺织标准与质量２０１６(５)４５－４８[９]林本术郑少明棉与莱赛尔混纺织物定量分析方法研

究[J]针织工业２０１６(４)６８－７０[１０]胡凇月葛晓青羊毛与桑蚕丝混纺织物定量分析方法

的研究[J]针织工业２０１６(５)７１－７４

10509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904

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　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１６

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀１２胡克勤２王　静２胡金莲３吕　晶３

(１浙江工业职业技术学院鉴湖分院浙江绍兴　３１２０００２浙江省现代纺织工业研究院

浙江绍兴　３１２０８１３香港理工大学纺织及服装学系中国香港　９９９０７７)

　　摘　要为研究压烫工艺对聚氨酯形状记忆纤维(SMF)棉机织物的折痕保持性能采用不同的压烫温

度和压烫时间制备了２５个试样并进行折痕保持性(CR值)的测试结果表明在压烫时间不变的情况下随着压烫温度的提高织物的CR值呈上升态势只有当外界作用温度高于形状记忆纤维定型温度一定幅度时

织物的CR值才达到最高值(５级)最佳压烫工艺为温度１９０时间５０s对６个CR值达到５级的试样进

行形变固定率形状回复率缩水率和平整度的测试结果显示经过压烫定型整理后的SMF棉机织物具有较

高的形变固定率和形状回复率以及优于纯棉织物的布面平整度和尺寸稳定性

关键词聚氨酯形状记忆纤维棉机织物折痕保持性

中图分类号TS１９５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７０－０５

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabric

JINGuanxiu１２HUKeqin２WANGJing２HUJinlian３LU10489441048944

Jing３

(１JianhuBranchZhejiangIndustryPolytechnicCollegeShaoxing３１２０００China２ZhejiangInstituteofModernTextileIndustryShaoxing３１２０８１China３InstituteofTextilesandClothing

TheHongKongPolytechnicUniversityHongKong９９９０７７China)

AbstractTostudytheinfluenceofhotpressingprocessoncreaseretentionofSMFcottonwovenfabrictwentyＧfivesampleswereproducedunderdifferenthotpressingtemperatureandhotpressingtimeThevaluesofcreaseretention(CR)ofthesesamplesweretestedTheresultsshowthatwhenthehotpressingtimekeepsunchangedtheCRvalueincreaseswiththeincreaseofhotpressingtemperatureOnly whentheexternaltemperatureishigherthantheshapesettingtemperatureofshapememoryfiberandthedifferencereachescertainextenttheCRvalueofthefabricreachesthehighest(Class５)Theoptimizedhotpressingtemperatureis１９０ andtheoptimizedhotpressingtimeis５０secondsThedeformationfixityratioshaperecoveryratio

shrinkageandsmoothnessofthefabricswhoseCRvaluesreachedClass５weretestedTheresultsshowthatboththedeformationfixityratioandtheshaperecoveryratioofhotＧpressedSMFcottonfabricarequitehighInadditionthesmoothnessanddimensionalstabilityofhotＧpressedSMF

cottonfabricarebetterthanthoseofpurecottonfabricKeywordspolyurethaneshapememoryfibercottonwovenfabriccreaseretention

收稿日期２０１７－０５－１４

作者简介金关秀(１９６２－)男浙江萧山人教授博士主要

从事纺织染整技术方面的研究

　　形状记忆聚合物(SMP)属于智能材料具有受

到外部刺激(热化学机械光磁或电等)时改变形

状的能力[１]形状记忆聚氨酯(PUs)是一种温敏形

状记忆材料可通过湿法纺或熔融纺工艺纺制聚氨

酯形状记忆纤维(SMF)[２]含SMF纺织品具有各

种形状记忆功能[３Ｇ４]纺织面料的服用性能包括织物的基本性能和舒

适性能广义的织物舒适性能包括心理感觉即美学

功能作为一种造型艺术服饰美总是以一定的几

何形状来表现的[５Ｇ６]如用于正式场合穿着的西裤

1048944０７1048944

为体现出挺括的质感而对裤线(裤腿前片正中从上

到下熨成的褶子)的要求非常高[７]然而用常规面料

裁制成的西裤经过洗涤后其裤线保持性差一般须

重新熨烫不但费时费力其美观性也不尽人意具

有良好折痕保持性的织物非常适合于制作需要裤

线褶皱层叠等造型的服饰产品因此研究SMF棉机织物折痕的保持性对提升服饰的美观度和服用

性能具有现实意义事实上含SMF的织物可以根

据需要进行压烫成型整理包括折皱压烫成型或平

整压 烫 成 型可 达 到 永 久 保 型 效 果[８]本 文 对

SMF棉机织物进行压烫成型整理探讨压烫工艺

对折痕保持性能的影响

１　机理分析

作为温 敏 形 状 记 忆 材 料形 状 记 忆 聚 氨 酯

(PUs)的记忆性能与两个关键温度密切相关即形

状恢复温度TR 和定型温度TS[９]图１所示为形状记

忆聚氨酯的记忆原理

图１　 形状记忆聚氨酯记忆原理

形状记忆聚氨酯由固定相和可逆相两个部分组

成前者能够记忆材料的初始形状而后者随温度变

化能可逆地固化和软化SMF在第一次成型时(外界作用温度须高于TS)将外界赋予的初始形状记

忆下来但纤维仍可发生形变并在较低的温度下将

此形变加以固定(二次成型)当将上述已形变纤维

的温度升高至超过TR 时材料能恢复至一次成型时

的形状但如果在作用温度高于TS 的条件下对其

施加外力使其发生形变则材料的初始形状就发生

了变化如果此后作用于材料的温度不超过TS其初始形状就不会再改变这就是形状记忆织物能够

永久保持折痕的机理

２　试验方法

２１　材料与设备

SMF棉机织物２７８tex(CJ＋５６texSMF)包

芯纱２７８tex(CJ＋５６texSMF)包芯纱２８５根

１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cmSMF含量１７SMF的定型温度１８５形状恢复温度

６５为减少包芯纱外包棉纤维之问的抱合因形

状记忆纤维芯丝的存在而受影响的程度本研究中

包芯纱捻系数的设计较相同规格纯棉纱偏高１５左右即捻度为７４捻１０cm经测试包芯纱断裂强

力为１２８cNtex断裂强力变异系数为７５能够满足织染工序生产的要求

纯棉机织物(对照样)CJ２７８texCJ２７８tex

２８５根１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cm设备WascatorFOM７１ CLS 洗 衣 机 (瑞 典

Electrolux公司)Y７４３N 翻滚式烘干机(温州际高

检测仪器有限公司)YPＧR１８０Ｇ１６００型滚筒热压机

(有利机械工业(无锡)有限公司)YG０２６PC型电子

织物强力测试仪(宁波纺织仪器厂)Instron５５６６万

能材料试验机(美国Instron公司)

２２　织物压烫定型

聚氨酯形状记忆材料的形状恢复温度TR 和定

型温度TS 都是由合成配方所确定的其中定型温

度TS 在１８０以上然而在较高温度区间对材料

进行处理时应注意控制处理的时间否则有可能对

聚氨酯材料造成损伤实际操作中应通过相关实验

来确定最终的处理工艺方案本研究的压烫定型实验是在 YPＧR１８０Ｇ１６００型滚

筒热压机上进行的实验中通过改变温度和时间这２个参数共制备２５个试样实验方案如表１所示

表１　试样制备实验方案

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s１ １７５ ４０ １４ １９０ ５０

２ １８０ ４０ １５ １９５ ５０

３ １８５ ４０ １６ １７５ ５５

４ １９０ ４０ １７ １８０ ５５

５ １９５ ４０ １８ １８５ ５５

６ １７５ ４５ １９ １９０ ５５

７ １８０ ４５ ２０ １９５ ５５

８ １８５ ４５ ２１ １７５ ６０

９ １９０ ４５ ２２ １８０ ６０

１０ １９５ ４５ ２３ １８５ ６０

１１ １７５ ５０ ２４ １９０ ６０

１２ １８０ ５０ ２５ １９５ ６０

１３ １８５ ５０ mdash mdash mdash

1048944１７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

２３　性能测试

２３１　折痕保持性能

按照ISO７７６９mdash２００９laquo纺织品 经清洗后织物褶

裥外观评价试验方法raquo进行测定这一方法可用于

评价经反复家庭洗涤后织物折痕的保持性能图

２为该方法的评价示意图将水洗烘干后织物的折

痕保持状态与标准样品折痕对比即可评价出织物

折痕的耐水洗性和形状记忆特征标准样品折痕分

５个等级将最接近试样外观的标准样照的级数作

为评价结果如试样折痕外观介于整数标准样照之

间则确定为中间级(半级)

２３２　形变固定率和形状回复率

形变固定率和形状回复率是除了折痕保持性能

之外表征形状记忆性能的两个主要技术参数形变固定率是表征织物固定瞬时形变能力的指

标将织物在一定温度下实施形变释负后织物发

生部分回缩这部分形变系普通形变未回缩的形变

则为固定形变计算如式(１)[９]

形变固定率＝一定温度下固定的形变

总形变 times１００

(１)形状回复率是描述织物在经历一系列的热机械

变形后恢复其原来形状的能力的指标计算如式

(２)[９]

形状回复率＝恢复形变总形变 times１００ (２)

图２　折痕保持性评价示意

　　在Instron５５６６试验机上采用热循环拉伸法对织

物进行形变固定率和形状回复率的测试具体步骤如

下将试样紧固在夹持器内预加张力为０１N升温

至７０开启拉伸使试样伸长１５然后将其冷却

至室温(２１)夹头回复至起始位置得到拉伸Ｇ回复

曲线和数据重复上述测试循环３次根据式(１)和式(２)分别计算形变固定率和形状回复率每个试样

测试５次求取平均值通常认为织物的形变固定率和形状回复率的

数值均超过８０时具有优良的形状记忆性能２３３　缩水率

按照ISO５０７７mdash２００７laquo纺织品 洗涤和干燥后尺

寸变化的测定raquo进行测定２３４　平整度

按照ISO７７６８mdash２００９laquo纺织品 评定织物经洗涤

后外观平整度的试验方法raquo进行测定

３　结果与讨论

由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉

机织物能够保留纯棉织物吸湿好静电少不易起毛

起球穿 着 舒 适 等 优 点以 下 讨 论 压 烫 工 艺 对

SMF棉机织物形状记忆性能以及其它相关性能的

影响

３１　压烫定型工艺对折痕保持性的影响

表２所示为经受压烫定型整理的SMF棉机织

物经水洗烘干后其折痕保持性测试结果由表１和表２可见在压烫时间不变的情况下

随着压烫温度的提高SMF棉机织物的折痕保持

性能(CR 值)呈上升态势但无论对于哪一个压烫

时间织 物 的 CR 值 均 未 在 压 烫 温 度 等 于 TS

(１８５)时达到最高值(５级)而是升至１９０ 才

达到的此外在压烫温度低于TS 尚有一定幅度时

1048944２７1048944

　染化工程 第２６卷

(１８０)织物的CR 值已有不同程度的上升其上

升幅度取决于压烫的时间压烫时间越长上升幅度

就越大分析认为聚氨酯形状记忆材料的TS 值实

际上表现为一个温度区间在压烫温度低于名义TS

尚有一定幅度时织物的折痕保持性能就趋于上升而只有当外界作用温度高于其名义 TS 一定幅度

时织物的折痕保持性能才达到理想的水平

表２　折痕保持性测试结果

试样编号折痕保持性

(CR)级试样编号

折痕保持性

(CR)级

１ １ １４ ５２ １５ １５ ５３ ３５ １６ １４ ４ １７ ２５５ ４５ １８ ４５６ １ １９ ５７ ２５ ２０ ５８ ４ ２１ １９ ４５ ２２ ２５１０ ４５ ２３ ４５１１ １ ２４ ５１２ ２５ ２５ ５１３ ４５ mdash mdash

　　由于实验结果显示只有当压烫温度ge１９０ 且压烫时间ge５０s时织物的折痕保持性才能达到

５级因此对于SMF棉机织物的压烫定型来说最佳工艺应设定为压烫温度１９０压烫时间５０s压烫温度低于１９０或压烫时间少于５０s会使得

织物的折痕保持性能达不到理想的水准但压烫温

度过高或压烫时间过长时一方面织物的力学性能

会受影响另一方面也会增加不必要的加工成本

３２　织物形变固定率与形状回复率分析

对６个折痕保持性达到５级的织物试样(１４

１５１９２０２４２５)以及对照样压烫定型

前后的形变固定率和形状回复率进行测试表３所

示为测试结果由表３可见一方面在总共４８个形变固定率和形

状回复率的指标值(不含对照样的指标值)上有４５个

数值(占总数９３７５)达到８０以上表明加入SMF后的棉织物在具有良好的折痕保持性能的同时也具

有较高的形变固定率和形状回复率相比较之下对照

样(纯棉织物)的指标值仅为３９４~６１３另一方

面实验结果显示压烫定型前后形变固定率和形状回复

率的指标值未表现出明显的下降趋势表明研究中所

选择的压烫工艺没有对聚氨酯材料造成损伤

表３　织物形变固定率与形状回复率测试结果

试样

编号

形变固定率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

形状回复率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

１４ ８４３ ８３０ ８２５ ８３１ ７８４ ８０７ ８０２ ８１６１５ ８６８ ９１９ ８４３ ８４０ ８４９ ８３２ ８３１ ８４１１９ ８３３ ８１７ ８２６ ８３５ ８０６ ７９０ ８１４ ８１２２０ ８４４ ８５３ ８５２ ８３８ ９０１ ８５５ ８６９ ８６５２４ ８０８ ８１５ ８３４ ８１１ ８５０ ８３９ ８７７ ８８２２５ ８０２ ８１６ ７９７ ８０４ ８０９ ８１５ ８２１ ８０３

对照样 ６１３ ５８６ ５９７ ６０１ ４３９ ３９４ ４５８ ４２０

３３　织物相关性能分析

同样对６个折痕保持性达到５级的织物试样

(１４１５１９２０２４２５)以及对照样进

行其它相关性能测试包括缩水率和平整度测试结

果见表４所示由表 ４ 可 见所 有 试 样 的 缩 水 率 均 未 超 过

３５其中经向缩水率的平均值为３１纬向缩

水率的平均值为２８分别小于对照样的４１和

３３分析其原因一方面包芯纱中棉纤维含量仅

为８３(其余为SMF)从而因棉纤维溶胀引起纱线

直径增粗进而使得织物缩水率增大的程度较纯棉织

物要小但另一方面包芯纱捻系数比纯棉纱要高出

１５则因棉纤维溶胀而激发纱线退捻进而使得织

物缩水率增大的程度较纯棉织物要大此外具有形

状记忆性能的SMF芯丝可产生ldquo骨架效应rdquo能在

一定程度上阻碍纱线沿长度方向的收缩(因织物中

经纬纱交织原因纱线不可能自由退捻而导致其长

度缩短)分析认为上述３种效应叠加的结果使得

1048944３７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

SMF棉机织物的缩水率小于纯棉机织物此外所

有试样的平整度均达到４级以上在较大程度上优

于普通纯棉织物(表４显示对照样的平整度仅为

２５级)分析认为其机理在于实验中在对试样折

痕部位的SMF进行折皱压烫定型的同时也对试

样其余部位的SMF进行了平整压烫定型从而使

得织物获得了良好的平整性上述结果表明通过压

烫定型整理后的SMF棉机织物在具备优异的形状

记忆性能的同时其尺寸稳定性和布面平整度均处

于较好的水准

表４　织物相关性能测试结果

试样编号缩水率

经向 纬向平整度(SA)级

１４ ３３ ３０ ４１５ ３２ ２６ ４１９ ３５ ３２ ４２０ ３１ ２９ ４２４ ２７ ２７ ４５２５ ２８ ２４ ４

对照样 ４１ ３３ ２５

４　结　论

a)通过实验探索压烫工艺对SMF棉机织物折

痕保持性能的影响规律得出最佳压烫定型工艺即温度１９０时间５０s此外实验结果表明SMF的

TS 值实际上表现为一个温度区间在压烫温度低于

TS 尚有一定幅度时织物的CR值已有不同程度的

上升压烫时间越长上升幅度越大要使织物的折

痕保持性能达到理想的水平必须使外界作用温度

高于其名义TS 一定的幅度

b)由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉机织物在保留纯棉织物固有的风格性能的同时也具有良好的形状记忆性能(除了折痕保持性能外还包括形变固定率和形状回复率)此外经压烫成型

整理后的SMF棉机织物具有优于纯棉织物的布面

平整度和尺寸稳定性

参考文献

[１]金关秀胡金莲吕晶等形状记忆包芯纱织物的生产

[J]棉纺织技术２０１７４５(１)７１－７４[２]全琼英胡金莲吕晶高紧度形状记忆纤维棉机织物

的记忆性能[J]纺织学报２０１３３４(７)５７－６１[３]刘岩胡金莲形状记忆纺织品的制备及其发展前景

[J]纺织科技进展２００５(５)７－９[４]全琼英胡金莲吕晶等纺织用形状记忆材料的应用

开发[J]纺织导报２０１２(４)９９－１０１[５]韩冷论西装的审美文化内涵[J]集宁师范学院学报

２０１２３４(１)８０－８６[６]金晨服装流行中款式细节变化的研究[D]西安西安

工程大学２０１２[７]王霞影响西裤裤线不正的另一关键因素分析[J]黑龙

江纺织２０１６(２)２５－２６[８]金关秀莫穷胡金莲等聚氨酯形状记忆纤维棉机织

物的染整[J]印染２０１２(１５)２７－２９[９]胡金莲形状记忆纺织材料[M]北京中国纺织出版

社２００６８－１２

1048944４７1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１７

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼１沈　来１时景龙２金　晶１黄行舟１董岳龙１张　云１鲍国芳１

(１绍兴市质量技术监督检测院浙江绍兴　３１２０７１２绍兴柯润纺织品有限公司浙江绍兴　３１２０３０)

　　摘　要介绍了国内外标准对室内装饰织物燃烧性能的要求采集了１００批次窗帘织物进行燃烧性能风

险监测结果显示２７０的样品符合B１ 级要求７０的样品仅符合B２ 级要求其中３１批次明示阻燃的样

品中有１９４的样品不符合明示等级(均明示为B１ 级)主要是续燃时间不达标采用比利时风险评估矩阵

评估窗帘织物的燃烧性能风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险并从标准制修订产品标识标签完成等方面提出

了应对措施与建议

关键词燃烧性能装饰织物风险监测风险评估矩阵

中图分类号TS１０１９　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７５－０５

RisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabricsYEQiong１SHENLai１SHIJinglong２JINjing１HUANGXingzhou１

DONGYuelong１ZHANGYun１BAOGuofang１

(１ShaoxingTestingInstituteofQualityandTechnicalSupervisionShaoxing３１２０７１China

２ShaoxingKerunTextileCoLtdShaoxing３１２０３０China)

AbstractRequirementsofdomesticandforeignstandardstoflammabilityofinteriordecorativefabricswereintroducedOnehundredbatchesofcurtainsanddrapeswerecollectedforflammabilitytestTheresultsshowedthat２７０ofsamplesmettherequirementsofClassB１and７０ofsamplesmettherequirementsofClassB２Among３１batchesofsamplesretardingflame１９４ofthem (declaringClassB１)didn1049011tmeettherequirementsofdeclaringClassmainlybecauseofthedissatisfactionofafterＧflametimeBelgiumriskassessmentmatrixwasadoptedtoassesstheriskgradeofflammabilityofcurtainsanddrapesasldquohighrdquowhichindicatedthatitwasrequiredtoreducerisksMeanwhilecountermeasuresandsuggestionswerepresentedtoreducerisksfromstandardformationmodificationproductidentificationandlabelKeywordsflammabilitydecorativefabricriskmonitoringriskassessmentmatrix

收稿日期２０１７－０１－１７

作者简介叶　琼(１９８３－)女浙江绍兴人工程师主要从

事纺织染化料检测方面的研究

　　室内装饰织物包括窗帘帷幕墙布等具有款

式丰富肌理鲜明质感柔和清洗方便等优点通过

精心设计可以适应各种环境场所的需要营造出豪

华温馨舒适的环境满足现代人群的审美观[１Ｇ３]随着房地产项目的大量建设室内装饰织物的

需求量直线上升但目前窗帘帷幔墙布等的监督

抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺织产品

基本安全技术规范raquo检验并不涉及燃烧性能GB

５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范(２００１年

版)raquo对室内装饰用纺织品的燃烧性能是有明确要求

的室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰随着装饰织物蔓延同时释放出大量烟雾和

有毒有害气体危害人体健康甚至产生灾难性的后

果１９９４年１２月８日克拉玛依市友谊馆举办迎

专场文艺演出活动时舞台帷幕被光柱灯烤燃火势

迅速蔓延至剧厅酿成３２５人死亡２０１４年１月１１日云南省香格里拉县独克宗古城因为经营者用电不

慎导致窗帘起火引发火灾事故过火面积约１平方

公里(近２３的古城)直接损失近亿元

1048944５７1048944

１　相关法规标准

１１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的

要求

　　美国早在１９５３年就通过了laquo易燃织物法案raquo(FFA)对儿童睡衣服装床垫地毯薄膜材料等

纺织品内部装饰物和相关材料等都提出了燃烧性

能要求由美国消费者产品安全委员会(CPSC)负责

制定和修改纺织产品易燃性相关标准CPSC 将

FFA编入了CFR第１６卷中包括服用纺织品可燃

性标准(１６CFR１６１０)乙烯基塑料膜可燃性标准

(１６CFR１６１１)儿童睡衣可燃性标准(１６CFR１６１５１６CFR１６１６)和地毯类产品表面可燃性能

标准(１６CFR１６３０１６CFR１６３１)等日本消

防法对多数商业性建筑物内的地毯和窗帘等装饰

织物规定了阻燃要求[４Ｇ５]英国等欧洲国家对装饰

织物 的 燃 烧 性 能 亦 都 有 自 己 的 要 求如 表 １所示

FZT３４０１０mdash２０１４laquo亚麻装饰织物raquo等产品标

准对燃烧性能并无明确要求GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo虽然对燃烧性能指标要求做了明确规

定但仅限于明示阻燃的织物国标 GB１７９５１mdash

２００６laquo阻燃机织物raquo对阻燃机织物的阻燃性能等级划

分及其判定作了规定但并未规定何种产品要求何

种阻燃性能目前窗帘帷幔等室内装饰用纺织品

的监督抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺

织产品基本安全技术规范raquo检测并不涉及燃烧

性能

表１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的要求

标准法规 要求

CPSC１６CFR１６１１ 平均燃烧速率le３０５cm(１２in)s

NFPA７０１mdash２０１５laquo纺织品和胶片的火焰蔓延

的燃烧试验raquo

平方米质量le７００gm２滴落物燃烧时间不得超过２s平均燃烧失重le４０平方米质量＞７００gm２单个试样续燃时间不得超过２s折叠试样烧焦长度不得超过４３５~１０５０mm(依试样种类而定)滴落碎片燃烧时间不得超过２s

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１０s

GB２０２８６mdash２００６laquo公共场所阻燃制品及

组件燃烧性能要求和标识raquo

阻燃１级氧指数ge３２０损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５s燃烧滴落物

未引起脱脂棉燃烧或阴燃烟密度等级le１５产烟毒性等级不低于ZA２ 级阻燃２级损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s燃烧滴落物未引起脱脂棉

燃烧或阴燃产烟毒性等级不低于ZA３ 级

GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s

日本消防法[５] 续燃时间３~５s以下阴燃时间５~２０s以下损毁面积３０~４０cm２ 以下

BS５８６７mdash２２００８laquo窗帘及帘用织物规范

第２部分可燃性要求raquo

A第一条标记线没有被烧断或穿孔两条垂直边缘没有都被烧断穿孔B没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘C没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘没有燃烧的滴落物若平均

续燃或阴燃时间超过２５s则认为不符合C类要求

１２　不同场所室内织物燃烧性能要求

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范

(２００１年版)raquo对不同场所的室内装饰用纺织品都有

不同的燃烧性能要求具体如表２所示不同场所特别是公共场所的室内装饰用纺织品燃烧性能至少

达到B２ 级甚至B１ 级单层多层公共场所商业

楼饭店旅馆住宅等众多场所都要求窗帘的燃烧性

能至少达到B２ 级甚至B１ 级而不少高层建筑的要

求又要高于单层多层建筑对窗帘燃烧性能都要求

达到B１ 级即使是普通住宅最低也应达到B２ 级

表２　不同场所室内装饰织物燃烧性能要求

建筑物及场所 单多层要求 高层要求

候机楼 B１ 或B２ 汽车站火车站等 B２

影院礼堂剧院音乐厅等 B１ 饭店旅馆 B２ 高级旅馆B１

歌舞厅餐馆等娱乐餐饮建筑 B１ 或B２ 幼儿园医院病房疗养院养老院 B１ B１

高级住宅 B２ B１

普通住宅 － B２

商业楼综合楼商住楼等 B１ 或B２

　　注ldquordquo表示标准未提及该类场所ldquo－rdquo表示标准对该类场所装

饰织物燃烧性能无要求

1048944６７1048944

　染化工程 第２６卷

２　窗帘面料燃烧性能检测情况

２１　采样情况

本次风险监测对象主要为在浙江省生产及销售

的窗帘织物通过生产领域和流通领域随机采样的

模式样品覆盖不同价格档次不确保明示阻燃样品

不低于３０浙江省的窗帘织物生产企业主要集

中在绍兴杭州嘉兴等地流通领域则基本集中在

绍兴柯桥轻纺市场嘉兴海宁许村市场等地实际

共采样１００批次其中明示阻燃功能的样品３１批

次具体如表３所示

表３　窗帘织物采样情况 批

地区 总批次 明示阻燃样品来源

流通领域 生产领域

价格档次(元1048944m－１)

le３０ ３０~７０ ge７０ 不详

杭州 ２４ １４ １３ １１ １４ ７ ３ ０绍兴 ５４ １２ ２５ ２９ ２５ ６ ０ ２３嘉兴 ２２ ５ １７ ５ ２２ ０ ０ ０总计 １００ ３１ ５５ ４５ ６１ １３ ３ ２３

　　注单价不详的样品均为生产企业抽样主要为企业样品出货后的尾单

２２　检测方法和评价依据

仪器设备HD８１５A 型织物阻燃性能测试仪

(南通宏大实验仪器有限公司)检测方法采用 GBT５４５５mdash２０１４laquo纺织品 燃

烧性能 垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测

定raquo条件 A 进行试验从代表性样品中取尺寸为

３００mmtimes８９mm的样布经纬向各取５块置于标

准大气压条件下调湿[６]调湿完的样品装入试样

夹进行点火试验点火时间１２s观察燃烧现象记录试样续燃和阴燃时间测量损毁长度计算平

均值评价依据以 GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修

设计防火规范raquo为评价依据确定技术指标和要求具体见表４

表４　窗帘面料燃烧性能检测方法与评价依据

检测

项目检测方法

技术要求

B１ 级 B２ 级

燃烧

性能

GBT５４５５mdash

２０１４(条件A)

损毁长度le１５０mm 损毁长度le２００mm续燃时间le５s 续燃时间le１５s阴燃时间le５s 阴燃时间le１０s

２３　检测结果

２３１　总体检测结果

１００批次样品中具有阻燃功能有３４批次其中

符合B１ 级要求的２７批占７９４仅符合B２ 级要

求的有７批次占２０６３１批次明示阻燃功能

(均明示为B１ 级)样品中有１批次不具备阻燃功能

５批次仅符合B２ 级要求不符合率为１９４主要

是续燃时间不达标６９批次未申明具有阻燃功能

的样品中有４批次具有阻燃功能占５８其中B１

级和B２ 级各２批次

２３２　单项指标分析

燃烧性能单项指标符合情况如图１所示单项

指标中最好的是阴燃时间有９７０的样品符合阻燃

要求且全部为B１ 级其次是损毁长度有４３０的

样品符合阻燃要求续燃时间有３４０的样品符合

阻燃要求聚酯织物点火后快速燃烧伴随融缩或熔融火

焰下滴含棉等天然纤维的织物不但快速燃烧蔓延还能长时间阴燃传统的窗帘织物一般为聚酯纤

维仅小部分产品采用聚酯纤维和少量棉纤维交织故９７０的样品阴燃时间符合要求绝大部分不阴

燃而损毁长度和续燃时间一般需经过阻燃处理才

能达到要求做过阻燃处理的样品在离开点火源后

能立即或稍许后停止燃烧其续燃时间和损毁长度

都要远远小于未经阻燃处理的样品

图１　燃烧性能单项指标检测情况

1048944７７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

２３３　样品来源分析

流通领域采集的５５批次样品中仅７３的样

品具有阻燃功能３批次明示具有阻燃功能的样品

都具有阻燃功能生产领域采集的４５批次样品中有６６７的样品具有阻燃功能２８批次明示具阻燃

功能的样品中有２１４不符合明示要求具体如

图２图３所示

图２　流通领域样品阻燃情况

图３　生产领域样品阻燃情况

目前流通领域特别是零售市场的窗帘织物绝大

多数为未明示阻燃产品生产企业生产的阻燃窗帘

织物多为定制或出口产品一般来说生产厂家根

据其产品的销售市场工程项目地域等因素决定是

否对其产品进行阻燃处理北京上海等大城市和

大工程及定制产品要求产品具有阻燃功能小城市

和小工程及家用产品都不要求产品经过阻燃处理出口欧美等地的窗帘织物都会进行阻燃处理因为

欧美等地对室内装饰材料有阻燃要求部分买家还

要认证验厂等

２３４　价格档次分析

单价低于３０元m 的样品中仅１４８具有阻

燃功能其中１批次占１１１的样品不符合明示燃

烧性能等级要求单价３０~７０元m 的样品全部具

有阻燃功能其中２批次为B２ 级占１５４的样品

不符合明示燃烧性能等级要求单价高于７０元m的样品燃烧性能等级全部为 B１ 级均符合明示要

求具体如表５产品价格与其阻燃性能息息相关单价越高阻

燃等级总体越好通常B２ 级产品要比不具有阻燃

功能的普通产品贵至少８~１０元m而B１ 级要比

普通产品贵至少２０元m由于价格因素再加上

部分消费者对防火规范不了解及监管难度大实际

选择还是以不具备阻燃功能的产品为主这也促成

了目前流通领域产品基本以非阻燃产品为主

表５　不同价格档次样品燃烧性能检测结果

价格分类

(元1048944m－１)采样

批次

明示阻

燃批次

具阻燃功能批

次(占比)不符合明示B１ 级

批次(占比)le３０ ６１ ９ ９(１４８) １(１１１)

３０~７０ １３ １３ １３(１０００) ２(１５４)

ge７０ ３ ３ ３(１０００) ０(０００)不详 ２３ ６ ６(２６１) ３(５００)总计 １００ ３１ ３１(３１０) ６(１９４)

　　注单价le３０元m的样品中有１批次未明示具有阻燃功能实

际检测为B２ 级单价不详的样品中有３批次样品未明示具有 B１ 级

阻燃功能实际检测２批为B１ 级１批为B２ 级

３　燃烧性能安全风险分析

燃烧性能安全风险评估主要采用比利时风险评

估矩阵[７]进行分析包含３个要素伤害的严重程

度伤害发生的可能性危害暴露的可能性３个要

素的等级与取值情况如表６所示风险值R＝E(伤害严重程度)timesW (伤害发生

可能性)timesB(危害暴露可能性)根据公式计算出风险值依据风险值的大小划

分出风险等级

表６　风险评估各要素等级与分值划分

伤害严重程度(E)危害发生的

可能性(W)危害暴露的

可能性(B)等级 分值 等级 分值 等级 分值

惨重性后果 １００ 一定发生 １０ 很经常 １０严重的灾难 ８０ 非常可能 ６ 经常 ６多人死亡 ４０ 很可能 ３ 时常 ３一人死亡 １５ 可能 １ 偶尔 ２

重伤 ７ 可推知的 ０ 很少 １切割伤等 ３ 几乎不可能 ０ 非常少 ０５

微小的伤害 １ 非常不可能 ０ 从不 ０不可能 ０

３１　伤害的严重程度

室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰会随着装饰织物蔓延引发火灾同时织物持

续燃烧释放出大量烟雾和有毒有害气体影响人身

安全危害财产安全严重时甚至酿成灾难性后果如１９９４年新疆克拉玛依大火２０１４年云南香格里

1048944８７1048944

　染化工程 第２６卷

拉县独克宗古城大火本次风险监测综合评定燃烧

性能伤害程度为ldquo多人死亡rdquoE 取４０

３２　伤害发生的可能性

窗帘织物起火引发火灾的可能性较小但确实

存在亦有不少实际案例故本次风险监测评定伤害

发生的可能性为ldquo可能rdquoE 取１

３３　危害暴露的可能性

本次风险监测的１００批次样品中具有阻燃功

能的占３４０流通领域仅７３的样品具有阻燃

功能明示阻燃的样品中有１９４的样品燃烧不符

合明示阻燃等级目前大城市大工程中所使用的

窗帘多是定制产品而普通住宅办公楼民营餐饮

旅馆等场所用的窗帘一般都是在工程通过验收后由

消费者自行在流通市场上采购普通消费者并不了

解 GB５０２２２mdash１９９５对室内装饰用织物的防火要

求且流通领域中具备阻燃功能的窗帘产品比例很

小再加上价格因素消费者实际选择时多为非阻燃

产品故认为危害暴露的可能性是比较大的依据

表３取危害暴露的可能性等级为ldquo时常rdquo即B＝３

３４　风险等级划分

风险值R＝EtimesW timesB＝４０times１times３＝１２０依据

表７风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险

表７　风险等级划分及处理措施

风险值 风险等级 处理措施

＞３２０ 非常高 停止出售

１６０~３２０ 高 立即整改

７０~１６０ 较高 需要降低风险

２０~７０ 一般 注意关注

＜２０ 较低 也许可接受

４　风险应对措施及建议

a)加强监管和标准宣贯燃烧性能安全性普

及GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规

范raquo对住宅办公楼商场餐饮宾馆等诸多场所的

室内装饰用纺织品都有燃烧性能要求而普通消费

者对此并不了解部分企业认为仅工程用装饰织物

才需阻燃功能家用产品则无此要求建议加强

GB５０２２２mdash１９９５等标准宣贯和室内装饰织物燃烧

性能安全性普及鼓励普通消费者更多地选择具阻

燃功能的产品鼓励生产企业更多的生产阻燃产品

供消费者选择以减小危害暴露的可能性同时对

办公楼餐饮宾馆等场所所使用的装饰织物加强

监管

b)建议对现行室内装饰织物产品标准和评价

规则进行制修订增加燃烧性能要求

c)完善阻燃产品标签标识目前流通领域中

有少部分产品具备阻燃功能而未明示通常具阻燃

功能的产品价格要明显高于未经阻燃处理的产品建议生产企业和销售单位对具有阻燃功能的产品在

标签标识上进行明示申明燃烧性能等级一则利于

提高产品竞争力二则便于消费者根据使用场所合

理选购

d)开发研究新型阻燃剂改进生产工艺本次

风险监测明示燃烧性能B１ 级的样品中有１９４的

样品不符合明示要求部分企业也表示B１ 级燃烧性

能要求较高成本较大现有阻燃剂和生产工艺难以

做到B１ 级建议政府鼓励企业进行新型生态高效

阻燃剂的开发研究并改进生产工艺同时对高效经济的阻燃剂和生产工艺进行大力推广提高产品质

量降低生产成本提高产品市场竞争力为消费者

选购优质低价的装饰织物提供更多选择

参考文献

[１]苏淼纺织品在现代室内空间环境中的应用初探[J]丝绸２００６(７)１５－１７

[２]张丹室内软装饰审美情感研究[J]艺术与设计理论

２００９(２)８８－９０[３]赵艺探析室内装饰织物在现代室内环境设计中的运用

[J]建材发展导向２０１１９(７)１４１－１４２[４]王悦中纺织品燃烧性能技术法规标准和测试方法

[J]中外缝制设备２００９(９)７８－８１[５]金美菊洪武勇纺织品燃烧性能技术法规与标准研究

[J]上海纺织科技２００９３７(９)４２－４４[６]中国纺织工业协会GBT６５２９mdash２００８纺织品调湿和试

验用标准大气[S]北京中国标准出版社２００８[７]刘霞罗红旗汤万金等欧盟消费品安全风险管理现

状及对我国的启示[J]标准科学２０１１(１２)６９－７４

1048944９７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１８

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全１何旭平２张承瑞１

(１山东大学机械工程学院济南　２５００６１２山东日发纺织机械有限公司山东聊城　２５２０００)

　　摘　要针对现阶段喷气织机车间生产的网络化需求和现存喷气织机监测系统缺乏统一数据接口这一

现状研究借助 MTConnect协议实现设备联网的方法建立喷气织机设备的 MTConnect模型设计了基于

MTConnect的喷气织机远程监控系统系统为喷气织机控制系统设计了 MTConnect接口实现数据的标准

输出至于远程控制指令的下发则借助自定义数据协议完成经测试该系统能够远程监测喷气织机的各

项信息同时能够通过远程控制实现对车间喷气织机的加密解密操作系统能够提高喷气织机车间网络化

水平增强设备之间的互联互通特性

关键词喷气织机MTConnect协议监控系统网络化

中图分类号TS１０４２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８０－０７

RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnectWANGQuan１HEXuping２ZHANGChengrui１

(１CollegeofMechanicalEngineeringShandongUniversityJinan２５００６１China

２ShandongRIFATextileMachineryCoLtdLiaocheng２５２０００China)

AbstractInview ofthepresentstateofnetworkedproductiondemandofairＧjetloomworkshopandthelackofuniform datainterfaceintheexistingairＧjetloom monitoringsystemthispaperstudiesthemethodofequipmentnetworkingwiththehelpofMTConnectprotocolestablishestheMTConnectmodelofairＧjetloomequipmentanddesignsaremotemonitoringsystem basedon MTConnectThe MTConnectinterfaceisdesignedforthecontrolsystemofairＧjetloomtoobtainstandardoutputdataTheremotecontrolinstructionisissuedwiththehelpofcustomizeddataprotocolAftertestingthesystemcanmonitortheinformationofairＧjetloomandrealizetheencryptiondecryptionoperationoftheairjetloombyremotecontrolInbriefthesystemcanimprovethenetworklevelofairＧjetloomworkshopandenhancetheinteroperabilityofequipmentKeywordsairＧjetloomMTConnectprotocolmonitoringsystemnetworking

收稿日期２０１７－０７－０３

基金 项 目山 东 省 科 学 技 术 厅 自 主 创 新 专 项 基 金

(２０１３CXB４０１０１)

作者简介王　全(１９８９－)安徽亳州人男硕士研究生主

要从事机械电子方面的研究

通信作者张承瑞EＧmail１３９６９０７６９１０１２６com

　　当前国产喷气织机产业发展迅速各种新型喷

气织机被先后推出对织机远程监控系统的研究已

经成为各高校企业研究机构关注的热点之一相应也取得了一定研究成果董卿霞[１]借助局域网开

发了一套CS架构的织机监测系统能够在局域网

内部完成对车间织机的监测邓玉文[２]研发了一套

基于 Web 技术的喷气织机网络管控系统借助

CAN网关监控程序与服务器进行信息交互对喷气

织机生产车间进行网络管控罗东升[３]开发了一套

织机实时织造信息管理系统采用硬件采集卡采集

织机数据选用 TCPIP协议组建信息管理系统实现远程监测北京经纬纺机针对棉纺设备开发了经

纬E系统[４Ｇ６]能够监视纺织设备的运行信息并统

计监视的信息无锡丝普兰公司为喷气织机配备有

1048944０８1048944

SPR１０００喷气织机网络监控系统[７]系统不仅能够

采集监视喷气织机的实时状态还具有部分生产管

理功能以上织机远程监测系统虽然在一定程度上

实现了对喷气织机的远程监控但各系统之间缺乏

统一的数据接口限制了不同设备系统的互联互通针对这一现状本文研究了 MTConnect协议为喷气

织机控制系统添加了标准数据输出接口并完成了基

于BS架构的喷气织机远程监控系统设计

１　喷气织机控制系统 MTConnect接口设计

图１　MTConnect应用示例

１１　MTConnect分析

MTConnect[８Ｇ１０]是美国机械制造技术协会提出

的一种基于开放式协议的数控设备互联通信协议其目的是提高设备的数据采集功能增强设备的互

操作性创造一种ldquo即插即用rdquo的应用环境虽然

MTConnect协议最初是针对数控机床提出的但是

其具有超强的设备描述能力[１１]且用户可根据需要

添加描述元素因此其适用于喷气织机监测信息的

描述图１所示为 MTConnect在实际应用中主要

包括４种模型概念设备适配器代理和客户端其中设备是所要监测的目标单位也是监测数据

源适配器是一种数据格式转化器用于将设备原始

数据 转 化 为 代 理 能 够 识 别 的 数 据 格 式代 理 是

MTConnect的核心负责采集存储设备数据并响

应客户端 HTTP请求与客户端进行数据交互客户端是监测数据的最终使用者可以是应用分析软

件或是其他处理系统本文借助 MTConnect协

议为喷气织机控制系统设计标准数据输出接口远程监控服务器作为 MTConnect客户端与各喷气织

机控制系统 MTConnect接口通信完成分散织机

数据的采集在 MTConnect协议中XML语言被用于描述设

备的各项监测信息MTConnect协议采用４种类型的

XML文件对设备进行描述即 MTConnectDevices

MTConnectStreamsMTConnectErrors和 MTConnectＧAssetsMTConnectDevices是设备描述文件在完

整的设备描述文件中包含设备集(Devices)组件

集(Components)等其中设备集可以包含多个设

备在本文中设备即喷气织机组件集是组件的集

合组件指的是轴(Axes)传感器(Sensors)控制器

(Controller)等每个组件可以包含多个数据项

(DataItems)用 于 描 述 组 件 的 各 个 属 性

MTConnectStreams是数据流文件设备和组件的

具体数据通过此文件描述MTConnectErrors是

错误文件当客户端请求出现错误时则通过此文件

将错误报告返回给客户端MTConnectAssets是

资产描述文件主要和机床加工刀具相关在喷气织

机设备描述中忽略此文件

１２　基于 MTConnect的喷气织机监测信息

建模

　　对喷气织机监测信息进行基于 MTConnect的

建模需要明确喷气织机的机械结构和所需监测的信

息喷气织机主要包括３个平行传动轴和布面张力

传感器３个平行传动轴分别是织机主轴送经轴和

卷取轴其中送经轴和卷取轴同步运行将其简化为

一个进给运动轴喷气织机所需监测内容主要包

括织机主轴转速工作效率布面张力及报警信息

等织机状态信息织机系统参数工艺参数张力参

数等配置信息报表统计等历史信息本文主要针

对织机状态信息完成基于 MTConnect的喷气织机

远程监控系统设计与验证图２所示为基于 MTConnect的喷气织机状态

信息结构图图２描述了喷气织机的供电系统张力

传感器织机主轴和进给运动轴根据喷气织机状

态信息结构图可使用 XML文件对喷气织机运行

状态信息进行描述图３所示为喷气织机的状态信

息描述文件文件中除了图２中的基本信息还增

加了运行效率当前状态挡车工等数据项并根据

MTConnect协 议 规 定 为 各 数 据 项 的 idtype

category等属性进行了赋值

1048944１８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

图２　基于 MTConnect的喷气织机状态信息结构

图３　喷气织机状态信息描述文件

１３　MTConnect接口设计

喷气织机控制系统 MTConnect接口负责读取喷

气织机控制系统内部数据将数据统一整合为符合

MTConnect标准协议的数据格式并将其存储于临时

存储 区当 接 收 到 客 户 端 发 送 的 HTTP 请 求

MTConnect接口做出响应返回符合标准协议的织机

数据在 MTConnect协议中客户端主要有４种

HTTP请求即 ProbeSampleCurrent和 Asset其

中Probe请求用于查询设备的组件和数据项代理返

回 MTConnectDevices文档Sample请求用于查询某

一 段 数 据代 理 返 回 MTConnectStreams 文 档

Current请求用于查询设备组件的当前状态代理返

回 MTConnectStreams文档Asset请求用于获取设备

资产信息本文不涉及此类请求

MTConnect接口的设计重点是代理的设计美国

制造技术协议为方便用户开发代理端程序提供了代

理软件开发工具该开发工具提供了一系列函数接

口用户可直接以 DLL类库的形式调用如图４所

示为喷气织机控制系统 MTConnect接口工作原理

图MTConnect接口主要包括４个模块即数据读取

模块XML解析器数据存储模块和 HTTPServer

a)数据读取模块从喷气织机控制系统的配置

文件Sqlite数据库以及共享内存中获取监测数据并借助开发工具提供的IData函数接口将数据存储

入数据存储模块

b)XML解析器负责解析设备描述文件和代理

配置文件并根据 XSD 定义文件校验设备描述文

件在XSD文件中对设备描述文件中的组件属性

1048944２８1048944

　纺织设备 第２６卷

等均有定义用户可根据需要添加定义

c)数据存储模块按照 MTConnect协议整合

ProbeCurrentError请求的响应数据包并将数据包

存储在临时存储区当客户端有 HTTP请求进入时

利用NETLINQ技术[１２]从存储区内获得相应数据包

d)HTTPServer侦听 HTTP请求进而从数

据存储模块中得到响应数据包并做出响应

图４　喷气织机控制系统 MTConnect接口原理

２　喷气织机远程监控系统设计

２１　数据传输模型设计

喷气织机远程监控系统的数据传输模型包含两

层含义喷气织机监测信息的上传和远程控制指令

的下发喷气织机监测信息通过 MTConnect接口

即可获得然而由于 MTConnect协议尚不支持控

制指令下发因此自定义数据协议传输加密解密控

制指令图５所示为自定义数据包结构数据包由

前导符数据属性数据长度组包数据加密码以及

CRC校验码组成其中前导符占据６个字节位

用于对数据包做第一道校验检测其是不是本系统

内部定义数据属性占据１个字节位用于标识数据

包的类型数据长度占据２个字节位用于记录组包

数据的字节数组包数据可以包含多个数据节点分别存储不同数据加密码占据 ６ 个字节位基于

MD５加密算法[１３]获得是保证加密解密控制指令

安全性的又一道保障CRC校验码占据４个字节用于校验数据包传输过程中是否出现错误喷气织

机监测信息符合 MTConnect协议标准为提高监

测信息的安全性防止信息泄露MTConnect数据

包同样按照图５的数据包结构再次组包

图５　自定义数据包结构

1048944３８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

　　如图６所示在喷气织机控制系统软件上层设

计有 MTConnect接口和协议解析模块协议解析

模块负责解析控制指令数据包为统一管理在

MTConnect接口和协议解析模块上层设计有请求

过滤模块该模块对接收到的数据包按照自定义的

数据结构进行过滤将 HTTP请求数据包传递给

MTConnect接口处理而控制指令数据包交由协议

解析模块处理

图６　喷气织机控制系统软件上层模块示意

２２　系统整体设计

如图７所示喷气织机远程监控系统在硬件上

主要需要以下设备带有通用串口的工业控制计算

机串口转 WiＧFi模块工业路由器云服务器远程

客户端工业控制计算机作为喷气织机控制系统的上位

机主控制器其上运行有喷气织机控制系统上位机

软件和与喷气织机远程监控系统相关的各功能模

块喷气织机工业控制计算机通过串口通信线与串

口转 WiＧFi模块相连接串口转 WiＧFi模块负责透明转发串口与服务器

之间的数据本系统中的串口转 WiＧFi模块选择的

是济南有人物联网公司开发的工业级产品该模块

能够实现串口与 WiＧFi之间数据的双向透明传输串口转 WiＧFi模块既可以作为 TCPServer存在也可以作为 TCPClient工作在本系统该模块作为

TCPClient存在串口转 WiＧFi模块与远程服务器

的通信是采用Socket通信的方式完成的该模块相

当于Socket通信的 TCPClient而布置在云服务器

图７　喷气织机远程监控系统整体方案

上的 数 据 处 理 模 块 相 当 于 Socket通 信 的 TCPServer

工业路由器负责提供网络接入服务通过工业

路由器车间织机与云服务器完成信息交互云服务器是喷气织机远程监控系统的核心其

上运行有数据处理模块和远程监控服务器远程监

控服务器包括数据库服务模块和 Web服务模块数据处理模块作为车间织机与服务器Socket通信

的 TCPServer与车间各织机的串口转 WiＧFi模块

建立连接系统正常运行时数据处理模块主动向

1048944４８1048944

　纺织设备 第２６卷

喷气织机控制系统 MTConnect接口发送 HTTP请

求获取各织机信息并将织机监测信息分类存储到

数据库服务模块另外数据处理模块定时检测数

据库服务模块中的织机加密解密控制信息并将该

控制指令按照前文的自定义数据协议打包下发给车

间织机上位机主控制器实现远程控制数据库服

务模块是车间织机与远程用户进行数据交互的媒

介车间喷气织机需要远程监视的数据被上传到数

据库服务模块以备查看远程用户借助于 Web服务

模块将加密解密等控制指令写入数据库服务模块以备数据处理模块检测Web服务模块用于提供

监控信息浏览服务其响应用户的 HTTP请求与数据库服务模块完成数据交互

３　实验验证

喷气织机远程监控系统开发完成后需要对系

统进行系统功能测试和现场车间试验以检测系统

的可行性

３１　系统功能测试

图８所示为喷气织机远程监控系统功能测试环

境系统功能测试是在实验室内部搭建起喷气织机

远程监控系统进行的测试服务器客户端均接入内

部局域网喷气织机通过串口转 WiＧFi模块接入同

一局域网由于内部测试过程中喷气织机控制系

统未实际控制喷气织机机械结构运动因此编写测

试文件按照测试文件手动操作喷气织机控制系统

软件模拟喷气织机正常工作

图８　系统功能测试环境

系统功能测试主要测试喷气织机远程监控系统

的逻辑功能Web服务器的兼容性等内容如图９所示

图９　喷气织机远程监控系统织机列表页面

为喷气织机远程监控系统功能测试过程截图图９显示了配备有喷气织机远程监控系统的织机列

表通过该列表可选择查看某一特定喷气织机的具

体监测信息(图１０)经测试基于 MTConnect的

喷气织机远程监控系统方案可行

图１０　喷气织机运行状态页面

３２　现场车间试验

在本系统中喷气织机采用无线连接的方式与

服务器通信由于无线连接的抗干扰能力相对较弱因此系统功能测试完成后还需进行现场车间试验进一步验证喷气织机远程监控系统在车间复杂环境

下的稳定性和远程控制对车间喷气织机的影响图

１１所示为该系统被配备在新疆某纺织企业现场图服务器布置在云服务器中客户端通过公共网络访

问服务器图１２所示为车间喷气织机控制系统上

图１１　车间试验现场

1048944５８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

位机软件显示的喷气织机运行信息图１３所示为喷

气织机远程监控系统监测到的该喷气织机的运行信

息对比后发现远程监测的信息与喷气织机控制系

统上位机软件显示的一致通过喷气织机远程监控

系统对车间织机进行远程加密解密操作车间织机

运行正常远程加密解密操作不会影响车间喷气织

机的安全性

图１２　喷气织机控制系统上位机软件显示界面

图１３　喷气织机远程监控系统显示页面

４　结　语

本文针对现存织机远程监控系统缺乏统一数据

接口这一问题研究了 MTConnect协议为喷气织机

控制系统设计了 MTConnect接口实现了监测信息

的标准输出对于远程加密解密等控制指令的下

发则通过自定义数据协议完成系统基于BS架构

　

设计完成服务器布置在云服务器上远程用户不

受地理位置限制可实时对车间喷气织机进行远

程监控最后分别对喷气织机远程监控系统进行

了系统功能测试和现场车间试验经测试系统方

案可行

参考文献

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MD５algorithm technique[J]InternationalJournalofComputerApplications２０１５１２３(１５)１４－１７

1048944６８1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１９

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇１２３方欣蓓３虞美雅３吴文丹３陈建勇１胡英杰２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２浙江华孚色纺有限公司浙江绍兴

３１２３００３绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴　３１２０００)

　　摘　要为深入研究与推广低扭矩环锭纺技术首先从纱线加工过程出发基于罗拉单龙带双皮带假捻

方式的低扭矩环锭纺加工设备分析了各自的假捻原理与设备优缺点然后就市场上三大设备商提供的较为

成熟的低扭矩纺纱设备的投资成本与效益进行了比较分析最后对低扭矩环锭纺技术的发展方向进行了展

望研究表明不同类型的低扭矩纱加工设备优缺点主要由纱线加工过程不同假捻方式决定影响设备投资

维护保养成本假捻效率成纱过程与品质稳定性及便捷操作性

关键词低扭矩技术加工设备投资效益发展分析

中图分类号TS１１１８　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８７－０４

收稿日期２０１７－１１－２８

作者简介邹专勇(１９８３－)男重庆人博士主要从事新型纺纱技术理论与产品开发方面的研究

通信作者陈建勇EＧmailcjyzstueducn

AnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcessEquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarn

ZOUZhuanyong１２３FANGXinbei３YUMeiya３

WU Wendan３CHENGJianyong１HUYingjie２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２ProductionR amp DCenterZhejiangHuafuMelangeYarnSpinningCoLtdShaoxing３１２３００China３CollegeofTextilesampFashionShaoxingUniversityShaoxing３１２０００China)

AbstractLowtorsionringspinningtechnologyisanewtechnologywhichmakestheyarnbealowertorsionmomentbycontrollingyarnformationInthispaperforthesakeofdeepstudyandextensiveapplicationofthistechnologytheprocessingadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentsoflowtorsionringspinningwhicharebasedonthemethodsoffalsetwistbyrollerssingletangentialbeltanddoubletangentialbeltswereanalyzedfromtheviewofyarnformationAndthenenterprisesinvestmentcostsandbenefitsofrelativelyprovenprocessingequipmentofringspinningusedforalowertorsionmomentyarnprovidedbythreeequipmentmanufacturersuppliersonthemarketwerecomparedandanalyzedFinallyanoutlookofthedevelopmentdirectionofringspinningtechnologyusedforalowertorsionmomentyarnwasdone

whichwillhelppeopleconcernedaboutthisyarnprocesstechnologyinordertoenrichexistingyarncategoriesTheresearchshowsthatadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentoflowtorsionringspinningaredecidedbythefalsetwistingmethodsintheyarnprocessingwhichaffectsthecostsofinvestmentandmaintainingfalsetwistingefficiencystabilityofyarnformationandyarnqualityandconvenientoperabilityKeywordstechnologywithalowertorsionmomentprocessequipmentinvestmentcostsandbenefitsdevelopmentanalysis

1048944７８1048944

　　低扭矩环锭纺纱是指在普通环锭细纱机上加装

假捻装置使加捻中的纱条获得一定假捻并成纱的

一种纺纱技术其核心技术是假捻装置即利用假捻

装置改变纱线内部纤维的排列使纱线在较低的捻

度和扭矩条件下获得较好的强力和柔软性[１Ｇ３]低

扭矩纺纱技术的应用可显著改善纱线的残余扭矩提高织物手感柔软度与织物表面平整光洁度给予

消费者更加舒适的穿着体验同时该技术可有效降

低生产过程中的能耗并通过纱线捻系数的降低获

得产 量 的 提 高能 够 满 足 工 业 大 规 模 生 产 的 需

求[４Ｇ５]因而该纺纱技术的研发与推广具有较高的

产业应用价值市场前景可观香港理工大学最早将低扭矩纱技术成果推向市

场为实现该技术在国内市场的拓展成立了渡茂纺

织技术有限公司但因专利技术壁垒问题该技术未

能在棉纺企业大面积推广[４６]如今低扭矩环锭纺

纱技术经过了十几年的研究和发展山星纺机实业

有限公司德昌精密纺织机械有限公司等也相继推

出了低扭矩纺纱技术因此本文将对目前各不同低

扭矩环锭纺纱设备的开发现状进行分析比较分析

相应设备的投资成本并就低扭矩技术推广与应用

提出努力方向这有助于提升低扭矩环锭纺在纱线

加工领域的市场份额

１　低扭矩环锭纺加工设备应用现状

１１　基于罗拉式假捻的低扭矩纱加工

基于罗拉式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指利

用罗拉的回转导致纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而使纱条获得相应假捻最终降低纱线扭矩的一

种纺纱技术其设备装置见图１该设备通过轮盘

转动带动罗拉回转而使纱线与罗拉表面产生摩擦纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而获得假捻[７]罗拉假捻装置位于前罗拉与原导纱钩之间位置可安装在目前各类细纱机上单锭独立驱动结构简

单占用空间小制造成本低并将叶子板上下翻转

功能应用到加捻装置的开关上在接头落纱等方面

操作较快捷同时采用 V 型槽导向瓷代替导纱钩利用 V型槽的两侧挡板来防止纱线产生圆周跳动从而保持绕纱张力稳定假捻装置的回转缩小了加

捻三角区面积减少了纱线毛羽数量也增强了纺纱

过程纱线张力稳定性减少细纱断头数量相应纱线

扭应力在一定程度上得到降低但降低效果并不够

显著且存在扭应力下降纱线强力相应幅度下降的

问题这限制了其在色纺纱加工领域的应用因此配制紧密器解决上述弊端是未来重要的发展方向此外该设备的假捻装置采用单锭驱动涉及相应的

零配件较多增加了后续设备维护强度且对各锭间

纱线加工过程稳定性造成影响不利于成纱质量

稳定

图１　基于罗拉式假捻的低扭矩装置

１２　基于单龙带式假捻的低扭矩纱加工

基于单龙带式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指

利用单龙带传动使纱条回转并获得假捻最终使纱

线扭矩降低的一种纱线加工技术其设备装置如图

２所示该设备在前罗拉与导纱钩之间引入单龙带

假捻器控制龙带朝某一方向运动给须条一个强假

捻增加须条的抱合力使机器高速运转成为可能同时使前罗拉到导丝钩之间的纱线断头率大大减

小最后须条经导纱钩在钢丝圈的带动下加捻卷绕

形成管纱假捻器龙带拥有大抗拉强度极小伸长高耐磨低静电良好曲挠性大传动功率等特点要适应线速度为２５ms的环锭细纱机必须要求龙

带接头光洁且具有高的接头强度[８]若接头不良会对机件和龙带造成损坏基于单龙带式假捻的低

扭矩技术常与紧密纺技术(如紧密赛络纺)相结合以确保纱线品质稳定在正常织造用强力下采用

精梳棉纺纱与常规针织纱捻系数相比该设备可使

纱线捻系数下降２２~３５捻线数下降幅度随纱

线线密度增加而增加对５８３tex纱线最低捻系

数可降至１８０纱线加工过程低捻高速生产将使

纱线产量增加且有利于吨纱单位产量的功耗降低但随纱线线密度减小纱线的断头率也快速增加(如

１４６tex纱线断头率是普通环锭纺的１２~１５倍

１１７tex纱线断头率是普通环锭纺的１４~２０倍)对纱线加工效率提升产生负面影响

1048944８８1048944

　纺织设备 第２６卷

图２　基于单龙带式假捻的低扭矩装置

１３　基于双皮带假捻的低扭矩纱加工

基于双皮带假捻的低扭矩纺纱加工技术是指在

传统环锭细纱机前罗拉和导纱器之间安装一个采用

上下两条皮带的假捻装置对纱线进行假捻其加工

过程如图３所示该技术最早由香港理工大学陶晓

明教授提出纱线从前罗拉出来穿过导纱器经过

上皮带的外表面以及下皮带的内表面分别与其相

互作用产生摩擦力上下两条皮带以相同的速率反

向运行形成两个假捻点由此对纱线产生扭矩使其获得假捻皮带与纱线输送之间的速率比纱线

与皮带间的接触角(即纱线与上皮带和下皮带表面

之间的摩擦力)是影响假捻效率的主要因素通过这

两因素的控制可调节不同的纱线残余扭矩以获得

不同性能的低扭矩纱

图３　基于双龙带假捻的低扭矩纱加工过程示意

该装置采用两个假捻点假捻效率明显高于仅

有一个假捻点的单龙带假捻装置生产效率高能够

提高纺纱三角区纤维束的强度降低普通原料的纺

纱断头率保证较低捻系数下正常纺纱能够满足纺

织工业中大规模生产的商业需求目前渡茂纺织

技术有限公司着手推广该技术该技术可实现比环

锭纱正常捻度低２５~４０捻度的５８~８３３tex单纱规模生产相应实现２５~４０的产量提高生产的纱线拥有羊绒般手感且具有低捻高强毛羽少织物蓬松歪斜少等优点但因采用上下两皮

带为纱线接头和落纱带来不便且装置功耗较大实行技术封锁如５万纱锭规模以内的１０年授权总

费用高达２００万元人民币的投资成本较高使其推

广应用受到阻碍

２　低扭矩环锭纺加工设备投资成本分析

低扭矩设备的投资成本主要包括设备折旧成

本设备保养专利及维护成本生产功耗成本等假定设备年运行时间３５０d每天实际运行２２h且国产设备的折旧年限按 １０ 年折旧年折旧率为

１０残值设备按１０计算以每年每万锭为基准就山星纺机实业有限公司(简称山星纺机)[７]德昌

精密纺织机械有限公司(简称德昌纺机)渡茂纺织

技术有限公司(简称渡茂纺织)[９]的低扭矩纺纱设备

运行维护费用及投资成本作分析比较见表 １所示

表１　低扭矩纺纱装置投资成本对比分析

费用项目 山星纺机 德昌纺机 渡茂纺织

投资总额(万元万锭) ２００ ２１０ ３００折旧成本(万元万锭) １８ １８９ ２７万锭功率(kW万锭) ３０ １５５ ３８１装置功耗(万元万锭) １８４８ ９５５０３ ２３４６９６

设备保养费(万元万锭) ２ ６８３３３ １３７１４２专利及维护费(万元万锭) ０ ０ ２０

投资成本(万元万锭) ３８４８ ３５２８３６ ８４１８３８棉纱(１８２tex)年产量t １５８０ １５８０ １５８０

低扭矩装置引入的

估计产量提升率１０ １０ ２０

低扭矩装置引入的

产量提升量t１５８ １５８ ３１６

吨纱增值元 ２５００ ２５００ ２５００产量提升总收益万元 ３９５ ３９５ ７９０仅考虑产量提升带来的

净利润万元１０２ ４２１６４ －５１８３８

山星纺机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在紧密器胶圈轴承传送带等相关部件上德昌纺

机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现在龙带更

1048944９８1048944

　第５期 邹专勇 等低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析 纺织设备

换渡茂纺织低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在皮带更换由表１可知渡茂纺织的低扭矩纺纱

设备投资成本是国内三家投资生产低扭矩纱中最高

的是山星纺机投资成本的２１９倍德昌纺机投资

成本的２６４倍专利及维护费独有此外其投资总

额装置功耗设备保养费都远高于其余两家因

此尽管低扭矩设备能带来一定产量增值但不菲的

低扭矩纺纱装置投资成本包括专利使用费仍是阻碍

低扭矩纺纱技术在国内推广的一大因素

３　低扭矩环锭纺纱加工技术的发展思考

　　低扭矩纺纱技术也称作假捻纺纱技术与普通

纺纱技术相比具有低捻度低扭矩低能耗高产能高柔软性等优点因而逐渐被棉纺企业重视但其在

国内的产业化推广仍然受到设备技术生产质量及

市场需求等方面限制就目前来讲棉纺企业就低

扭矩纺纱设备的前期投入资金相对较大且生产过

程还需要持续对假捻元器件等增加机构进行维护保

养这将增加吨纱生产成本而其投资效益主要来

源于生产中产量增产能耗节省以及所得产品对外

销售的附加值增量目前因低扭矩纱生产过程质量

控制不够稳定消费者对低扭矩纱终端产品认可度

不高导致产品附加值增幅不明显假捻元器件损坏

维护的持续投入等因素使得投资回报不可控最终

导致企业投资热情下降如何进一步通过假捻原理的探索改进与完善

现有假捻装置合理配置假捻工艺参数降低设备损

耗提升低扭矩纱的加工过程稳定性拓展假捻技术

在本色与色纺纱领域的应用实现纱线的低捻高速

生产降低设备投入与运行成本降低纱线加工过程

能耗并提升纱线产能同时强化低扭矩纱线品种开

发与后道特色产品应用研究充分发挥低扭矩纱线

的性能特点实现低扭矩纱线的附加值提升最终达

到降低低扭矩纺纱技术的投资成本提高加工过程

与产品效益实现低扭矩纺纱技术繁荣发展

４　结　语

目前国内引进或自主研发低扭矩纺纱加工技术

的厂家相对较少其加工设备的规模化产业应用还

处于起步阶段技术推广主要受到设备投资成本专利技术壁垒生产质量以及市场需求等限制未来

降低低扭矩纺纱的投资成本提高产品质量与加工

效益将会是低扭矩纺纱技术的重要发展方向随着

人们消费观念的转变及对服装柔软舒适性的追求不可否认低扭矩纺纱的发展具有较大潜力空间同时随着技术的逐步成熟发展低扭矩纺纱的投资

成本也会相应的下降柔软织物的生产会获得进一

步的扩大和发展从而实现在国内的产业化快速

推广

参考文献

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学２０１１[４]赵培黄建民倪远假捻纺纱技术推广应用现状的疑虑

探讨[J]纺织器材２０１２３９(５)４４９mdash４５２[５]黄建明赵培倪远环锭假捻纺纱技术应用效应与发展

展望[J]纺织导报２０１２(１１)６２－６５[６]陶肖明华涛徐宾刚等用于在环锭纱线上产生弯折

假捻的方法和装置中国１０１６４３９４８[P]２０１０－０２－１０

[７]中国纱线网山星超低捻低扭矩纺纱技术揭开神秘面纱

[DBOL]httpwwwchinayarncomnews２０１５

２０１５－６－２６－８９８７５html２０１５－０６－２６[８]李学成龙带粘接技术和张力调整的探讨[J]纺织器

材２０１０３７(１)３０－３１[９]中国纱线网环锭纺技术ldquo新成员rdquomdash低扭矩纺纱技术

[DBOL]httpwwwchinayarncomnews２０１５

２０１３－４－１－７２１７６html２０１３－０４－０１

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　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０２０

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超１２赵连英１３潘　梁１２章友鹤１

(１浙江省新型纺织品研发重点实验室杭州　３１０００９２浙江纺织服装科技有限公司杭州　３１０００９

３浙江理工大学材料与纺织学院丝绸学院杭州　３１００１８)

　　摘　要分析了传统纺纱装备存在着工序多设备运行效率低用工多等弊端及进行改造升级的必要性

从第十八届上海国际纺织工业展览会展示的纺纱设备向自动化连续化智能化发展的特点为传统纺纱装备

进行改造升级指明了方向提高装备运行效率缩短纺纱工序采用机器换人减少劳动用工是传统纺纱业改

造升级的重点随着智能化与信息网络化技术的广泛应用彻底改变了纺纱业的原有生产和管理模式跨入

智能化与互联网新时代使纺纱业从劳动密集型向技术密集型迈进

关键词环锭纺技术升级智能化网络化

中图分类号TS１０４　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００９１－０６

NewWaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieveIntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８th

SessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustryZHAOShuchao１２ZHAOLianying１３PANLiang１２ZHANGYouhe１

(１ZhejiangKeyLaboratoryofNewTextileResearchandDevelopmentHangzhou３１０００９China

２ZhejiangTextileandGarmentTechnologyCoLtdHangzhou３１０００９China３CollegeofMaterialsandTextilesandCollegeofSilkinZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１０００９China)

AbstractThedefectsoftraditionalspinningequipmentsuchas multipleprocesseslowequipmentoperationefficiencyandmanylaborersandthenecessityofreformandupgradingwereanalyzedinthispaperThespinningequipmentexhibitedinthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustrydevelopstoautomationserializationandintelligentization which indicates the direction for transforming and upgradingtraditionalspinningequipmentThekeypointoftraditionalspinningtransformationandupgradingistoimproveequipmentoperationefficiencyshortenspinningprocessesadoptrobotsand reducelaborers With the extensive application ofintelligentization andinformationnetworktechnologytheoriginalproductionandmanagementmodeoftextileindustryischangedthoroughlyThereforethetextileindustrystepsintotheneweraofintelligentizationandinternetandadvancestotechnologyintensivetypefromlaborintensivetypeKeywordsringspinningtechnologyupgradingintelligentizationnetworking

收稿日期２０１７－１２－２６

作者简介赵树超(１９８６－)男黑龙江克山人工程师硕士

主要从事纺纱工艺与数字化纺纱设备方面的研究

　　纺纱是纺织产业链的首道工序选配好纺纱工 艺技术装备对提高纺纱的生产效率与产品质量节约劳动用工与降低加工成本等关系十分密切近年

来国内重点纺纱企业尤其是大中型企业通过设备

更新与改造采用了先进的技术装备使生产的自动

化[１]智能化及网络监控技术有了显著提升在提高

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产品质量减少劳动用工等方面已取得一定效果[２]但多数中小型的纺纱企业目前仍以传统纺纱技术装

备作为生产主体约占纺纱产能的８０左右从纺

纱技术进步与发展分析传统纺纱工艺设备与当前

形势发展要求存在三大弊端a)纺纱连续化程度较

低[３]经过的工序较多b)单机生产效率较低设备

配台多能耗高如以１万纱锭从前纺到细纱络筒

工序至少需经过６~７道工序要配备８０多台主机

设备c)设备自动化程度较低手工操作仍占较大

比重由于纺纱工序设备配台多自动化程度较低故用工较多目前以传统纺纱工艺装备企业生产

１９４tex纱为例每万锭用工仍需１００人左右(三班

制生产)如生产色纺纱及半精纺纱企业由于设备

效率更低经过的纺纱道数更多故其用工更多故

传统纺纱企业的劳动密集型态势仍未显著改变当

前随着纺纱加工成本的逐年提高用工多招工难的

矛盾又十分突出要改变传统纺纱工艺装备落后的

面貌必须要加快装备的更新改造步伐采用自动

化连续化智能化纺纱装备实现技术提升笔者参观了第十八届上海国际纺织工业展览

会来自国内外多家纺机制造商集中展示了智能制

造的成果有智能化设备应用及智能化纺织工厂的

建立破解了劳动成本大幅上升与招工难的困局也缩小了中国与东南亚国家纺纱人力成本的差距

从展会展出智能化纺纱装备分析[４]其最大亮

点是机器换人节约劳动用工与节能降耗主要优

势有三点采用智能化技术实现纺纱连续化使纺纱

工序缩短如清梳联粗细联细络联的采用可使

纺纱工序从６~７道缩短到３~４道采用自动化技

术如梳棉并条机的自动换筒粗纱机与细纱机的

自动落纱既减少了繁重的手工操作又显著节省了

劳动用工缓解了纺纱企业用工多招工难的困境广泛采用智能化网络化数控技术如原料中的异

纤检控半制品质量在线检控成纱中的疵点在自动

络筒机上自动监控与切除技术等应用从而使成纱

质量处于稳定与质优状态满足国内外用户对纱线

高品质的需求总之用自动化数字化[５]智能化的工艺技术

装备来改造传统纺纱设备是使劳动密集型向技术

密集型转变的重要举措也是传统纺纱企业跨入智

能化网络化的重要标志现将第十八届上海国际

纺织工业展会上展示的各工序采用智能化纺纱工艺

装备简析如下

１　智能化技术装备在纺纱各工序应用情况

１１　清梳联工序

清梳联工序即采用智能化联接成ldquo清梳联合

机rdquo清棉和梳棉是纺纱的前道准备工序其作用是

将纤维从块状或束状通过开清棉的开松与梳棉机的

梳理成单纤维状态并清除原料中的大部分杂质疵

点与棉结后制成梳棉条(又称生条)目前在国内大

中型纺纱企业通过技术改造与升级已普遍采用了

这项技术但这次展会上展出的清梳工序实现智能

化联接是针对目前中小纺纱企业仍在使用的传统

开清棉机和梳棉机而推出的ldquo简易化清梳联rdquo系统将现有的开清棉大部分设备与梳棉机连接在一起组

成ldquo清梳联合机rdquo展会上展出的联接形式有两种一种是用于棉纺生产另一种是用于半精纺生产用于棉纺生产的保留大部分开清棉设备在梳棉机

上加装智能控制的喂棉箱用于半精纺生产的是在

梳棉机上加装自动控制的喂毛斗使通过开毛机与

和毛机开松的原料直接装入喂毛斗上经过梳棉机

制成梳棉条这两个智能化联接方法都取消了成卷

工序及运卷与梳棉机的换卷工种实现连续化生产同时也改变了传统纺纱工序中先开松纤维再在成

卷中压紧纤维在梳棉机上又要开松纤维的重复不

合理工艺对减轻梳棉机的梳理负荷提高梳棉机的

生产效率与梳棉条质量均有积极效果但实现清梳

工序智能化联速必须在棉流输送过程中对风机实

现变频控制确保棉流均衡输送在梳棉机上要加装

自调匀整装置以控制好输出梳棉条的质量差异为后工序提供质量好质量差异小的梳棉条据会展

上青岛东昌纺机制造有限公司江阴百田机械制造

有限公司及北京大图科技公司展出简易式清梳联

单位的负责人介绍将传统清梳工序用智能化技术

联接成简易式清梳联深受国内外中小企业欢迎这是因为改造时可充分利用现有的开清棉与梳棉设

备改造投入费用较少同时可以根据生产批量大小

灵活组合有利于小批量多品种生产此外通过改

造取消了成卷运卷与梳棉机后换卷等工种可节约

劳动用工５０左右清梳工序除了采取智能化联接外为了节约用

工减轻劳动强度还采用了智能化的自动换筒技术尤其是展出的德国特吕茨勒公司生产的梳棉机采用

了全新换筒装置 TＧMOVE通过水平移动的圈条头

进行瞬间换筒且换筒时出条速度保持不变避免了

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　纺织设备 第２６卷

出条速度变化导致生条质量的波动在圈条头移动

的同时棉条会在精确的定位点被拉断此外该自

动换筒系统还采用了１２００mm 大直径条筒在更

少占地面积下增加棉条容量达４３可减少棉条

筒的运输次数和下一道并条机的接头次数有利于

挡车工扩大看台数

１２　并条工序

并条在纺纱中处于承上启下的重要地位通过

并条机的并合与牵伸使生条中的弯曲纤维消失条子的分离度伸直度平行度提高同时通过并条机

的多次合并可使各种原料混合均匀条子的质量差

异减少由于并条工序后纺纱没有再并合机会(除赛络纺外)故控制好末道并条的条子质量差异将直

接影响成纱的长片段的质量差异(即成纱的百米重

量变异系数)因此并条工序除要提高条子的ldquo三度rdquo(分离伸直平行)外更重要的是要控制好末道

并条输出的条子质量差异传统并条机是靠人工通

过调换牵伸变换齿轮来调整耗工费时且有时间差故国外生产的并条机早就采用自调匀整在线智能控

制技术来自动调整输出条的质量差异目前国内

很多纺纱厂都采用引进国外带自调匀整的末道并条

机作为控制好成纱质量的关键设备但投入费用较

高这次展会上国内陕西宝成精密制造公司展出

了自主研发的带自调匀整功能的数字化在线检控的

新一代并条机同时传动系统采用电子传动模式消除了原机械齿轮传动的许多弊病传动精度提高在高速７００mmin条子输出时运转稳定噪音小此外湖北天门纺机公司展出的三款并条机都配置

了自 调 匀 整 与 在 线 检 控 系 统其 中 最 新 研 发 的

TM３８０Y型并条机上配置了国际最先进的 UQA短

片段自调匀整系统可实现双眼单用一台机器上可

同时生产两个不同品种该机采用三上三下加压棒

曲线牵伸装置与自动生头机构和罗拉轴承储油装

置既方便挡车工操作又能有效延长加油周期机

上的上下圈条采用伺服电机独立传动可使圈条张

力无级调整并设置多个备筒的自动换筒装置与直

径为６００times１２００mm条筒及电子断条系统能延长

换筒时间为扩大看台数量减轻操作工劳动强度创

造了有利条件从展会上展出的国产并条机技术发展分析已

广泛应用了多项数字化自动化智能化新技术与

国外并条机的技术性能接近可广泛应用于对传统

并条机更新与改造替代进口节省改造费用

１３　粗纱工序

粗纱是纺纱最后准备的一道工序其任务是将

并条工序生产的条子(又称熟条)通过再牵伸拉细成

粗纱并经适当加捻后卷绕在粗纱管上供细纱机纺

纱经粗纱工序加工的半制品直接影响成纱的质量

与生产效率传统纺纱的 A 系列与 FA 系列粗纱

机都采用人工落纱传动方式是用机械(铁砲)传动

来实现加捻与卷绕机构较复杂故障率较高且维

护成本也较高这次展会上国内青岛环球集团纺织

机械有限公司河北太行机械工业有限公司江苏中

晖纺织机械有限公司及太平洋机电(集团)有限公司

展出的多台粗纱机普遍采用了自动化智能化及连

续化等新技术使粗纱工序的装备显著改观主要

反映在三方面

a)取消了落后的机械传动模式采用多电机直

接驱动粗纱机的锭子龙筋升降及卷绕成型控制实现了光电一体化技术提高了传动效率与各关键部

件的同步性实现粗纱恒张力卷绕消除了传统粗纱

机开关车的细节疵点产生使粗纱机质量显著提高同时由于传动方式的改变使粗纱机的生产效率比

传统FA系列粗纱机提高３０左右从原１０００rmin提高到１２００~１３００rmin相应万锭粗纱机的配台

可以从原４台减少至２５~３台既节省了能耗又可

减少用工

b)将原人工落纱改为自动落纱技术取得了既减

轻人工劳动强度节约用工又提高设备生产效率的效

果如青岛环球纺机展出的EMT１８００型自动落纱粗

纱机最快可在两分钟以内完成落纱与抽管工作同时随着自动落纱技术的采用还可加大粗纱卷装容量

与增加粗纱锭数卷绕尺寸为１７５times５００mm比原卷

装增加了２５可减少接头及换批时间每台粗纱机

最多可配２０４锭比常规１２０锭台增加了近８０减少了设备投资提高了纺纱效率

c)在粗纱机自动落纱基础上实现粗纱与细纱智

能化自动联接系统这次展会上青岛环球纺机集团

与天津宏大纺机公司都展示了粗细联接特点和运行

情况如天津宏大公司展示的自动落纱粗纱机及粗

细联输送系统由三个部分组成有以下几个特点分组传动克服传动系统轴传动扭振实现高速多锭数

(１９２锭)每节由一台电机直接驱动锭与锭节与

节之间通过齿形带串联起来保证每节纺纱的一致

性并提高了机器的稳定性降低了能耗空满管交换

无空载每分钟可交换４个纱管射频识别即 RFID技术首次实现在粗细联输送系统上应用应用忠旺

1048944３９1048944

　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

铝型材轨道降低了轨道内滑轮的磨损使轨道水平

不变形直线不变形开口不变形TWFT５６２A 轨

道系统采用德国进口系统运行稳定具有国内首家

粗纱立体加湿库可控制不同地区的气候条件以及

用户对粗纱张力毛羽等不同要求并在粗细联纱库

中采用独有的加湿功能总之粗纱和细纱二工序

实现智能化联接输送与信息化管理不但取消了粗

纱搬运工种且取消了粗纱与纱管储备空间节约了

厂房面积实现了智能化的运送系统

１４　细纱工序

是纺纱的主要工序也是目前用工最多的工序

之一选配好细纱工序的主机及相应的配套设备对提高纺纱技术水平与节约劳动用工都有积极的作

用故国内外纺机织造企业都十分重视细纱工序技

术装备的研究与创新从这次展会上展示的细纱技

术装备分析有３个显著特点围绕节约劳动用工与

减轻工人劳动强度采用了多种智能化与连续化装

备围绕提高纱线质量档次推出了多种智能化的在

线控制技术围绕开发新型纱线增加纱线花色品种

推出了智能化多用途的新型细纱机实现了一机多

用现分析如下展会上展出的针对节约劳动用工减轻劳动强

度的智能化设备有４类

a)智能落纱小机一是针对传统细纱机的人工

落纱改为小机自动落纱实现机器换人展出智能

落纱机企业较多安徽铜陵松宝智能装备股份有限

公司展示的SD９型智能落纱机器人最受参观者的

关注也是目前国内纺纱企业使用量最多的一种智

能化落纱机据介绍这次展示的是经过多次改进后

的第４代智能落纱小机其特点是落纱机能自动运

行拔管落纱与插管动作解决了原靠人工操作的难

题二是采用了更耐久的抓管器改变了原来气囊

式抓管器使用寿命提高４~８倍三是采用了创新

的防拔锭杆与锭杆设计确保落纱过程中不会拔出

锭杆此外采用松宝智能落纱机落纱停台时间也

比原人工落纱缩短每台落纱工可从原６人减少到

４人节约劳动用工１３改造费用投入可在３年左

右收回

b)智能化自动理管机采用智能落纱机必须

与自动理管机配套因落纱机的插管必须要将空管

整理有序排列才能减少漏插现象展会上江阴市凯

业纺织机械制造有限公司展出的 LGJＧ２００全自动

络筒理管机应用了智能相机检测系统高效简洁不会发生死机感染丢失程序等电脑问题该机可以

与各种型号络筒机连接使用对多种颜色细纱管的

分离收集分拣分辨率可在９９以上检测精度较

高此外该自动理管机可以处理１８０１９０２０５

２３０mm等不同规格细纱管并可适用于不同纱支

的要求自动理管机的采用可以减少用工与减轻劳

动强度也是机器换人的一种方式

c)智能化集体落纱细纱机这次展会上国外德

国青泽公司印度朗维公司国内经纬纺机上海二

纺机江苏同和纺机等都展示了集体自动落纱的细

纱机(１０００锭以上)由于采用带集体自动落纱机

比原人工落纱可减少落纱工１２~２３并可提高落

纱留头率与减少落纱停台时间故正在国内逐步扩

大使用但目前仍有８０常规细纱机未采用自动

集体落纱技术尤其是纺中粗号的纺纱企业由于落

纱次数频率高落纱工劳动强度高用工又多故将人

工落纱改为自动集体落纱是生产企业的要求针对

企业的需求这次展会上盐城市海马纺织机械有限

公司浙江凯灵纺机山西经纬纺机等细纱机制造公

司也展出了在常规细纱机上改智能化自动集体落纱

机技术它与采用智能落纱小机是两种不同改造模

式常规细纱机改集体自动落纱采用的机电气仪

设备与集体自动落纱长机基本相同各项动作具有

高度的自动化与智能化故其改造费用要高于采用

智能落纱小机但节约劳动用工可达５０以上且其落纱的可靠性和稳定性要优于采用智能小机落

纱由于其落纱次数不受限制故其适用于生产纱

支号数较粗落纱次数较多的企业改造采用

d)细络联机这是节约用工最多的一项新技

术它是将细纱机与络筒机通过多项智能化与自动

化技术联接在一起将细纱机落下的管纱通过智能

化的纱管输送系统直接运送到托盘式自动络筒机上

卷绕成筒纱省去了管纱运输及细纱管搬到络筒机

等工作节约劳动用工优势明显细纱工序采用细

络联在国外推广应用已有十多年时间主要是国外

工人工资昂贵要少用工人细络联机在国内尚处

于试验起步阶段经纬纺机在其无锡试验基地建立

了一个１万锭试验生产线但要扩大应用细络联技

术必须具备两个基本条件一是生产品种要相对稳

定二是要用托盘式自动络筒机配套由于国内多数

纺纱企业尚不具备上述条件制约了推广应用围绕提高纱线质量与档次在展会上展出的有

三项智能化控制技术

a)单锭检测与控制技术国内外制造企业均有

展出它是在纺纱加捻卷绕部分安装了一个传感器

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　纺织设备 第２６卷

来跟踪每锭运行情况发现断头或运行异常能及时

在互联网的视频上反映出来使挡车工能及时接好

断头检修工及时修复运转异常锭子同时可及时对

断头原因进行统计分析做好修复消除疵点确保纱

线质量稳定

b)变频调整技术变频调整也是一项智能化

纺纱技术目前国内外生产与使用的新一代细纱机

都采用了变频调整技术根据纺纱卷绕直径从小到

大的变化分１０档速变频调速使纺纱张力变化得

到有效控制基本实现恒张力纺纱使纺纱断头降低

到最少断头少人工接头次数少产生纱疵的几率

也减少既利于纱线质量提高也可适当扩大工人的

看台能力

c)集聚纺纱技术集聚纺纱也是一项智能化纺

纱技术[６]在展出的国内外细纱机均已普遍采用它是在纺纱牵伸区加装一套负压系统使牵伸中的

运动纤维集聚在一起在前罗拉中输出由于缩小了

加捻三角区使经加捻卷绕的纱线更紧密能显著减

少毛羽并提高纱线强力目前集聚纺纱技术不但在

纯棉纱生产中应用在混纺纱及化纤纺纱中也在扩

大应用多年来生产实践证明这是一项提升纱线

质量与档次的纺纱技术围绕开发环锭纺新型纱线用智能化技术改造

传统细纱机实现功能多样化环锭细纱机较长时

间来以生产纯棉纱化纤及混纺平纱为主功能较单

一当前随着人们对穿着要求的不断提高对服饰

要求有时尚化个性化多样化的特点而用常规环

锭细纱机纺纱难以达到上述要求故必须对现有环

锭细纱机进行改造与升级使之能适应多样化新型

纱线开发与生产从这次展会显示近几年来国内

外纺机制造业都围绕这个需求运用多种智能化数

控技术在环锭细纱机上加装多功能花色纱装置来生产竹节纱段彩纱竹节＋段彩纱等新型花色纱经纬纺机的分公司与国内多家高校合作在展会上

展出了一台JWF１５１１型三元色细纱样机无锡恒久

科技公司也展出了一台多功能环纺细纱样机受到

参观者高度关注JWF１５１１型三元色细纱机采用

了３根不同颜色粗纱喂入通过智能数控牵伸改

变三基色成分配比实现了纱线色泽及支数变化可纺出多种形态和色泽的纱线使环锭细纱机具备了

纺纱与智能化配色的双重功能而恒久科技公司研

发的多功能花色细纱机也采用数码控制技术在一

台设备上只要变更一个控制系统就可生产多种如段

彩纱波浪纱竹节纱等各种新型纱线实现了一机

多功能此外山东裕华纺机公司与意大利 Pinter公司合作开发的多种花色装置也在展会上以实物

或演示方式作了介绍有马泰克花色纱装置双包芯

与单包芯纱装置及３D 包芯纱装置等将这些装置

安装在环锭细纱机上也可生产出形态各异色彩多

样的纱线

１５　成品工序

成品工序是纺纱工序的最后加工工序有络筒

机与倍捻机两种设备络筒机与细纱机一样原是

纺纱中用工最多的一种设备也是用智能化的数控

技术实现机器换人的重点工序从这次展会上国内

外展出的络筒机分析已全面采用全自动化的第三

代托盘式自动络筒机展示设备有卓郎赐来福公司

生产的奥拓康诺 ACＧ６型意大利沙维奥公司生产

的EcoPlus型日本村田公司生产的 QPROPLUS优宝络型及青岛宏大纺机公司的SMORＧ１型这

几种新一代托盘式自动络筒机与目前多数企业使用

的纱库型自动络筒机相比智能化与自动化程度更

高从纱管自动运送自动退解纱尾自动络筒自动

运送筒纱等都采用智能化机器人操作来完成而

目前使用的纱库型自动络筒机尚需人工插纱管络筒满筒时仍需人工换筒等辅助操作由于第三代托

盘式自动络筒机全部实现自动化操作不但进一步

减轻了工人劳动强度且使用工进一步节省从原纱

库型络筒机每人挡１台增加到挡３~４台按目前

每万锭配备３台络筒机为例则只需一个工人使络

筒工序从用工最多成为用工最少的工种此外在自动络筒机还采用电子清纱器智能化技术它用在

线监控技术将纱线中的各类疵点设置多个通道在纱线通过时将疵点切除从而使经过络筒加工并卷

绕成筒纱上的疵点降到最少或无纱疵为后加工用

户提供品优质良的纱线倍捻机是加工细号或特细号纱的配套设备它

将２根或３根单纱通过并合倍捻成股线对提高成

纱强力与改善条干均匀度有积极作用尤其是生产

半精纺纱线及９８tex(６０s以上)特细号纱线都需

要通过倍捻机加工这次展会上除福克曼公司展出

一台短纤倍捻机外国内也有多家制造企业展示采

用智能化技术研发生产的倍捻机如浙江东星纺机

公司展出的两款倍捻机 DX２６８９型短纤倍捻机与

DX３２１FＧ５００型长丝倍捻机都吸收采用了国外倍

捻机的优点整个纱线成型机构都由伺服电机驱动与

在线控制代替了传统倍捻机上的往复导丝机构机构简单操作方便噪音低成形工艺可无极变换能

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　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

适应 多 品 种 生 产倍 捻 锭 速 度 可 在 ８０００~１００００rmin范 围 内 无 极 调 速 在 现 场 演 示

１００００rmin高速运行时纱线成型和运转稳定性良

好各项性能指标已接近国际先进水平可取代进口

倍捻机

１６　辅助设备

这次展会中除纺纱主要工序设备上都广泛采用

了智能化在线监控技术外在部分辅助设备中也采

用了智能化控制技术[７]青岛环球集团展示的筒纱

智能物流系统是一项成功的范例该系统整个流程

从络筒机上自动取纱输送品种识别机器人卸纱

堆垛称重筛选到自动包装套袋编织布无人自动

成包自动打包整包自动称重自动贴标自动码

垛自动入库到自动出库止全部实现了机器人自动

化操作据介绍用该智能化自动运送包装系统可节

约原工种劳动用工的８０此外江苏凯宫纺机也展示了一套精梳工序采

用智能化技术该技术是将条并卷机与精梳机有机

联接 TSFA０１６０智能棉卷搬运系统将条并卷机

落下的小卷通过满卷存储平台自动输送到精梳机吊

装运输区域备用换卷并将精梳机用完的条卷空管

通过存储平台码齐逐一喂入条并卷机的备管箱内实现了条并卷机与精梳小卷喂入端的连续生产对改善质量及节约运输工人均有积极作用

２　互联网信息化技术在纺纱生产中的应用

　　纺纱生产是一种多工序多机台与三班连续运

转一环扣一环的生产模式一个工序一台设备发生

故障或出现异常都会影响整个生产系统故对每台

设备的运行状态都有严格要求互联网技术的采用

可将每道工序中每台设备的运转情况进行实时监

控并及时作出相应处理和调整目前互联网技术

不仅在细纱机单锭监控技术上应用在其他工序纺

纱设备中也已开始应用如这次展会上展出的陕西

宝成公司生产的并条机上设置了与互联网联接端使管理人员可以从视频或智能手机上掌握每台设备

的运行情况并可对各种工艺参数实时作出调整彻底改变了传统生产管理模式使纺纱生产与管理

进入了一个智能化与信息化的新时代[８]

　　传统纺纱企业采用智能化与信息化技术后能取得节能降耗与减少劳动用工等显著效果据对浙

江省内一些纺纱企业了解采用清梳联合机粗细联

合技术及新一代托盘式络筒机等技术后不但缩短

了纺纱工序同时可使生产一线劳动用工从原来

５００人万锭减少至５０~６０人万锭如果传统细

纱机更新为带自动落纱细纱长机或改造成集体落纱

细纱机不但使工人劳动强度显著降低且每万锭又

可节约劳动用工１０人左右仅从节约劳动用工一

项每万锭可减少工费支出２５０万元左右且可以缓

解当前纺纱企业招工难的压力经济效益是十分明

显的

３　结　语

纺纱业是纺织产业链的首道工序纺纱生产历

史悠久曾为中国纺织业发展与解决人民穿衣问题

做出过重要贡献但随着科学技术的发展尤其是自

动化连续化智能化与信息化等技术的广泛采用传统的纺纱技术与管理模式已与现代化生产与管理不

相适应必须要进行改造与升级要围绕ldquo机器换人减人增效提升产品质量与档次rdquo为目标采用自动

化智能化网络化等手段来彻底改变传统生产与管

理模式使纺纱生产跨入智能化与信息化的新时代

参考文献

[１]朱丹萍寿弘毅章友鹤等纺纱设备和技术的进步与发

展[J]浙江纺织服装职业技术学院２０１７(１)１－７[２]潘梁朱丹萍寿弘毅等国外纺纱机械与纺纱器材技

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化智能化与高速化[J]纺织导报２０１７(６)２４－３２[４]赵阳陈新鹤宋均燕智能纺纱新模式的探索与实践

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[８]胡广敏智能纺模式助力传统纺织企业提升盈利能力

[J]棉纺织技术２０１７(８)１９－２２

1048944６９1048944

　纺织设备 第２６卷

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C M Y K

为量子能粉末1049023 (简称 QE粉)[５]QE粉具有抗氧

化吸湿以及紫外吸收和红外辐射等许多独特的性

能在新型聚合物材料领域表现出了良好的应用前

景[６Ｇ８]本文关注到 QE粉具有较强的吸湿性且对

紫外光存在一定的吸收因此将其作为新型改性剂

引入到PET纤维中用以开发兼具吸湿和抗紫外性

能的新型多功能聚酯纤维采用纺牵一步法制备得

到PETQE纤维研究了 QE粉的添加对 PET 纤

维的表面形貌力学性能以及吸湿抗静电性能的影

响并讨论了PETQE纤维的紫外吸收性能

１　实　验

１１　实验原料

工业丝用 PET 切片(特性黏度０９５dLg上海石化有限公司)纤维级 PET 切片(特性黏度

０６４dLg浙江恒逸聚合物有限公司)量子能粉

(粒径为４０~２００nm韩国(株)量子能技术研究

所)上述原料使用前均在真空度为－００９５MPa干燥温度为１０５的条件下干燥１２h

１２　PETQE改性纤维的制备

将干燥的 QE粉与工业丝用 PET 切片混合均

匀得到 QE粉质量分数为２０的 PETQE混合

料采用TSEＧ３０A型双螺杆挤出机对其进行挤出造粒得到 QE粉改性的 PET 母粒共混物熔融温

度为２８０挤出温度为２６５在高速纺丝机上采用纺牵一步法工艺制备

PETQE纤维熔融纺丝温度为２８８~２８０热辊温度为８５~１６０牵伸比为１６０倍纺丝工艺

流程自制母粒与纤维级PET切片的共混熔融rarr熔

体过滤rarr计量rarr纺丝细流rarr拉伸及吹风冷却rarr初生

纤维上油rarr热牵伸rarr卷绕rarrFDY 丝制得的PET

QE改 性 纤 维 所 含 的 QE 粉 质 量 分 数 理 论 值 为

０６取部分 PETQE 改性纤维在 KU４８２A 型

染色试验编织机上摇制袜筒以用于后续的测试

１３　PETQE改性纤维的测试

１３１　表面形貌

PETQE纤维经乙醇洗涤除去表面灰尘后用

JSMＧ５６１０型扫描电子显微镜(SEM)对纤维的表面

形貌进行观察加速电压为５kV放大倍数为１５００倍并通过X射线能谱仪(EDS)对改性剂 QE粉的

成分组成进行分析采用LeicaDMLP型偏光显微

镜(POM)对纤维截面形貌进行观察放大倍数为

５００倍

１３２　纤度测试

用 YG０８６型缕纱测长仪卷绕１００mPETQE纤维并用电子天平称得绞丝质量然后换算成纤维

线密度试样测试３次并取平均值纤维预加张力

为００５cNdtex

１３３　力学性能测试

采用XLＧ２型纱线强伸度仪测试PETQE纤维

的力学性能试样测试１０次并取平均值夹具间距

２５０mm预加张力为００５cNdtex拉伸速度为

２５０mmmin

１３４　吸湿性能测试

纤维回潮率将PETQE纤维在２０相对湿

度６５的环境下调湿４８h称取一定量纤维记录质

量后将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒重后再

次记录纤维质量根据烘前与烘后质量计算纤维回

潮率

QE粉的吸湿曲线称取一定质量 QE粉并置

于称量瓶内将其置于１０５烘箱内干燥干燥至恒

重后置于２０相对湿度６５的环境中每５min称量样品的质量并记录

纤维的吸湿爬杆曲线PETQE纤维经长尺卷

绕１０次后得３０cm的纤维束给纤维施加适当捻度

以使纤维抱合后得到测试样条将测试纤维悬垂于

蓝色染料中每３min记录染料的爬升高度

１３５　抗静电性能测试

纤维体积比电阻采用 YG３２１型纤维比电阻仪

对PETQE纤维的体积比电阻进行测试试样测试

３次并取平均值织物静电性能采用 YG４０１型织物感应式静电

测试仪对PETQE改性织物的静电性能进行测试测试模式采用定压法放电电压设置为１０kV试样

测试３次并取平均值

１３６　紫外吸收性能测试

采用 UH４１５０型紫外可见近红外分光光度计对

QE粉和 PETQE织物的紫外吸收性能进行测试测试采用漫反射模式测试区间为８００~２００nm

２　结果与讨论

２１　改性剂的X射线能谱分析

新型架状硅酸盐改性剂 QE粉的制备工艺如下将天然长石类矿物原料粉碎至粒径小于３２０目rarr筛

除原料中的重金属等有害物质rarr经筛选后的原料在

1048944２1048944

　材料工程 第２６卷

８５０下煅烧１０hrarr煅烧产物与植物浸出液混合后

在－１０~２００下熟成１０~９０d[５]制得的QE粉微

观下呈片层状层间距约０８９８nm利用 X射线能

谱(EDS)对QE粉的组成元素及含量进行分析结果

如图１所示可以看到 QE粉的成分与其他常见长

石类硅酸盐相似即 Al元素Si元素和 O元素占主

要成分摩尔比nAl∶nSi∶nO＝１∶３∶１０５０可以看

到除 Al３＋ 外QE 粉中还含有 Na＋ Ca２＋ Fe３＋

Ti４＋ K＋ 和 Mg２＋ 等金属阳离子属于纳米硅酸盐

复合材料

图１　改性剂 QE粉的EDS谱图

２２　纤维形态结构

利用自制 QE粉母粒改性PET得到的PETQE纤维的线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex其纤维形态结

构如图２所示图２(a)为PETQE纤维的截面形貌

的POM图像可以看到纤维的截面呈圆形且尺寸均

匀改性剂颗粒均匀分布在纤维中图２(b)为PET

QE纤维表面的SEM 图像可以看出纤维表面均匀

分布有数目众多尺寸不一的明显颗粒证明改性纤

维表面成功负载了改性剂 QE粉粉体自身出现了团

聚导致部分颗粒尺寸较大此外改性剂的添加也使

纤维表面变得粗糙增大了纤维的比表面积这有益

于纤维吸湿及抗紫外性能的提高

２３　纤维性能分析

２３１　吸湿性能

图３ 为 干 燥 的 改 性 剂 QE 粉 在 标 准 条 件 下

(２０相对湿度６５)的吸湿曲线从图３中可以看

到QE粉在５min内就吸湿增重了２０４４h内最

高增重可达３３２左右具有很高的吸湿速率和能

力表明 QE粉具备用于PET纤维吸湿改性的潜力改性后PET纤维的回潮率达１２３

图２　PETQE改性纤维的形态结构

图３　改性剂 QE粉的吸湿曲线

　　图４为经 QE粉改性的 PETQE纤维和常规

PET纤维的吸湿爬杆曲线可以看到 PETQE 纤

维的吸湿能力明显优于常规PET纤维纤维悬垂于

蓝色染料内３min时PETQE纤维蓝色部分高度

为６５cm而常规PET纤维为４５cm经过６min后随着时间的增长两者的芯吸高度始终相差约

１cmQE粉不仅能够改善PET的吸湿性能其在

环境中短时间的强吸湿能力也会在加工过程中造成

PET熔体降解的问题因此尽量避免生产过程中干

燥 QE粉暴露在高湿环境下是维持 PETQE熔体

的纺丝细流稳定性的重要措施之一

1048944３1048944

　第５期 林启松 等架状硅酸盐粉末改性聚酯纤维的制备及性能研究 材料工程

图４　PETQE改性纤维和常规PET纤维的吸湿爬杆曲线

２３２　抗静电性能

表２为PETQE纤维的回潮率纤维比电阻和

织物静电性能QE粉的添加增强了 PET 的吸湿

性能使得 PETQE纤维的回潮率较常规 PET 纤

维增加了０８３纤维回潮率的增加也使纤维的

抗静电性能得到加强PETQE纤维的纤维比电阻

较常规PET纤维下降了３２显著改善了纤维加工

过程中的静电效应提高了纤维的可纺性利用定压

法进一步测试了PETQE织物的静电性能其结果

也列于表２可以看到PETQE织物的静电电压峰

值和半衰时间分别为１１１V和０４９s较常规PET织

物均下降了４９左右说明经QE粉改性的PETQE织物同样具有较好的抗静电性能静电荷在PETQE织物的表面不易积累且逸散速度较快

表２　PETQE改性纤维的回潮率纤维比电阻和织物静电性能

样品回潮率

纤维比电阻

(times１０８ Ω1048944cm)织物静电性能

峰电压V 半衰时间sPETQE １２３ ４６９ １１１ ０４９常规PET ０４０ ６９０ ２１８ ０９６

２３３　紫外吸收性能

图５为QE粉PETQE纤维和常规PET纤维

的固体紫外漫反射曲线由图５(a)可见QE粉对

紫外线具有一定的吸收能力其对波长４００nm 以

下的紫外线反射率低于４０且对波长２４５nm 左

右的吸收效果最好将 QE粉与PET复合后纤维

的紫外吸收性能如图５(b)所示可以看到 QE粉的

添加提高了PET的紫外吸收能力PETQE纤维在

UVA 波段(３２０~４００nm)的反射率相较于常规PET纤维下降了２５~３０在可见光波段PETQE纤

维同样拥有更低的反射率表明PETQE纤维对可见

光也有一定的吸收作用除 QE粉对紫外的吸收作

用外PETQE纤维粗糙的表面也使其拥有较大的比

表面积加强了对紫外线的吸收

图５　QE粉PETQE纤维和常规PET纤维的固体紫外漫反射曲线

３　结　论

a)利用自制 QE粉母粒成功制备了 PETQE纤维纤维表面及截面都均匀分布有大量改性粉体纤维线密度为１５４３dtex４６根断裂伸长率和断

裂强度分别为２８０和２６cNdtex

b)吸湿性能测试表明PETQE纤维的吸湿能

力明显提高其芯吸高度及液态水扩散速率均优于

常规PET 纤维纤维回潮率也达到了１２３吸

湿性能的提高使改性纤维的静电性能也得到了改

善相较于常规 PETPETQE纤维的纤维比电阻

下降了３２其纤维织物的感应静电电压峰值和半

衰时间较常规 PET 织物也分别下降了１０７V 和

０４７s说明 PETQE 纤维具有较好的抗静电性

能表面电荷不易积累且逸散速度较快提高了纤维

的可纺性(下转第１５页)

1048944４1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００２

收稿日期２０１７－０２－２２

基金项目浙江理工大学优秀青年人才培养基金项目(２０１３YXQN０９)

作者简介曹　晨(１９９２－)男江苏徐州人硕士研究生主要从事新型纺织材料方面的研究

通信作者钱建华EＧmailqianjianhuazstueducn

添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析

曹　晨钱建华曹　原鲁文芳朱金铭

(浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要采用浸没相转变沉淀法制备聚砜超滤膜探究添加剂对聚砜超滤膜亲水性能以及过滤性能的影

响以聚砜为原料以 NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液溶剂通过添加不同种类的添加剂聚乙烯吡咯烷

酮(PVP)和聚乙二醇PEG制得不同结构和性能的聚砜超滤膜应用扫描电子显微镜观察膜的表面微观结

构测试超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率并通过接触角和平衡水含量结果来表征膜的亲水性

能以水通量和截留率来表征膜的过滤性能结果表明对于同一种添加剂随着PVPＧK３０质量分数的增加

聚砜膜的亲水性能得到明显改善水通量上升过滤性能增加对于同一质量分数的 PEG随其相对分子质

量的增加其亲水性过滤性及抗污性显著提高当PEG相对分子质量为２０００质量分数为６时得到的膜

具有最佳的亲水性和过滤性能

关键词聚砜超滤膜添加剂亲水性聚乙二醇过滤性能

中图分类号TQ０２８８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－０００５－０６

AnalysisofAdditivesonHydrophilicPropertiesandFiltrationPropertiesofPolysulfoneUltrafiltrationMembrane

CAOChenQIANJianhuaCAOYuanLUWenfangZHUJinming(CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractInthispaperimmersionprecipitation method wasusedtopreparethepolysulfoneultrafiltrationmembraneTheeffectsofadditivesonhydrophilicpropertiesandfiltrationpropertiesofpolysulfoneultrafiltrationmembraneareexploredPolysulfoneultrafiltrationmembraneswithdifferentstructuresandpropertieswerepreparedbytakingpolysulfoneasrawmaterialandNNＧdimethylacetamide (DMAc) as the solvent and adding different kinds of additivesPolyvinylpyrrolidone(PVP)andPolyethyleneglycol(PEG)ThesurfacemicrostructureofthefilmwasobservedbyscanningelectronmicroscopyThecontactangleequilibriumwatercontentwaterfluxandrejectionrate weretestedAndthehydrophilicperformanceofthe membrane wascharacterizedthroughtheresultsofcontactangletestandequilibrium watercontenttestThefiltrationperformanceofthemembranewascharacterizedthroughthewaterfluxandretentionrateTheexperimentalresultshowsforthesamekindofadditivethehydrophilicityofpolysulfonemembraneimprovesobviously withtheincreaseofPVPＧK３０concentrationandthefiltrationperformanceincreaseswiththeriseofwaterfluxForPEGwiththesameconcentrationwiththeincreaseofitsrelative molecular weightitshydrophilicityfilterabilityandstainresistance

1048944５1048944

significantlyimproveWhentherelativemolecularweightofPEGis２０００andtheconcentrationis６theresultingfilmhasoptimumhydrophilicityandfiltrationperformanceKeywordsPSF ultrafiltration membraneadditivehydrophilicitypolyethyleneglycol

filtrationperformance

　　随着科学的不断进步聚合物膜已经广泛的应

用到超滤微滤反渗透气体分离等方面[１Ｇ２]其中

超滤膜作为分离膜的主要形式已在污水净化处理食品生产等领域有着广泛的应用聚砜具有成本低

廉力学性能优异化学稳定性及耐热性好的优点已成为国内研究最多的超滤膜材料之一但是聚砜

膜的本身有着疏水性所以需要改性处理目前的主

要方法是加入添加剂来改善聚砜膜的亲水性能添

加剂共分为３种有机大分子有机小分子以及无机

盐在现有的研究中添加剂已经从单一材料逐渐

扩展到多种材料共同混合使用从而来改善聚砜膜

的亲水性能[３Ｇ６]本文主要探究不同种类的添加剂

聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚乙二醇PEG以及不同相

对分子质量的PEG对聚砜超滤膜的亲水性能过滤

性能膜的微观结构和抗污性能之间的影响分析聚

砜超滤膜的接触角平衡水含量水通量截留率的

测试结果并确定最佳的制膜方案

１　实　验

１１　实验原料和仪器

实验原料聚砜树脂(PSF)(化学纯美国苏威

集团)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(化学纯杭州蓝博工

业)聚乙二醇(PEGＧ４００２０００６０００)(分析纯海安石油化工)NNＧ二甲基乙酰胺(DMAc)(化学

纯上海金山经纬化工有限公司)实验仪器HANGPINGFA２００４电子天平(梅

特勒Ｇ托利多仪器(上海)有限公司)电热鼓风干燥

箱(上海市实验仪器总厂)GGＧ１７５００mL三口烧瓶

(四川蜀牛玻璃仪器有限公司)搅拌机(常州国华电

器有限公司)DZKWＧ４电子恒温不锈钢水浴锅(杭州蓝天化验仪器厂)HLK GM３１２５C台式刮膜机

(苏州圣恳自动化科技有限公司)JSMＧ５６１０LV 扫

描电子显微镜(日本株式会社)JYＧ８２B视频接触角

测定仪(承德鼎盛试验机检测设备有限公司)SHZＧ３(Ⅲ)循环水多用真空泵(巩义市英峪华中仪器厂)

UVＧPROB岛津紫外可见光光度计(梅特勒Ｇ托利多

仪器(上海)有限公司)

１２　PSF平板膜的制备

采用浸没相转变法制备聚砜膜将聚砜树脂在

８０的烘箱内干燥２h然后称取一定量的聚砜放

入到三口烧瓶中再分别称量相应的添加剂 PVP

PEG于三口烧瓶中最后加入溶剂 DMAc在８０的恒温水浴下以１５００Hz左右的频率搅拌溶解直至聚合物的溶液变得均一稳定透明接着静置脱

泡２４h在９０的恒温水浴锅里静置留作后续实

验使用在温度２５ 相对湿度为７０左右的条

件下进行实验首先打开刮膜机的电源调整预刮

膜厚度(约为７５μm)再将静置脱泡后的铸膜液倒

在干燥洁净的玻璃板上刮刀速度设为４０mms利用刮刀将铸膜液刮成厚度均匀的液态膜令初生膜

在空气中蒸发１０s至２０s后将其迅速地放进纯水

凝固浴当中待膜从玻璃板上自动脱落后[７Ｇ９]将固

态膜移至装有去离子水的大烧杯中浸泡每２h换

一次去离子水这样浸泡大致２天左右直到膜表面

不再有气泡便可将聚砜膜在室内晾干以备测试用各铸膜液配比及编号见表１其中铸膜液的总重量

为５０g

表１　铸膜液配比

膜编号PSF质量

分数

添加剂质量

分数DMAc质量

分数P１ １４ PVPＧK３０２ ８４P２ １４ PVPＧK３０４ ８２P３ １４ PVPＧK３０６ ８０P４ １４ PVPＧK３０８ ７８P５ １４ PVPＧK３０１０ ７６

１－１ １４ PEGＧ４００２ ８４１－２ １４ PEGＧ４００４ ８２１－３ １４ PEGＧ４００６ ８０１－４ １４ PEGＧ４００８ ７８１－５ １４ PEGＧ４００１０ ７６２－１ １４ PEGＧ２０００２ ８４２－２ １４ PEGＧ２０００４ ８２２－３ １４ PEGＧ２０００６ ８０２－４ １４ PEGＧ２０００８ ７８２－５ １４ PEGＧ２０００１０ ７６３－１ １４ PEGＧ６０００２ ８４３－２ １４ PEGＧ６０００４ ８２３－３ １４ PEGＧ６０００６ ８０３－４ １４ PEGＧ６０００８ ７８３－５ １４ PEGＧ６０００１０ ７６

1048944６1048944

　材料工程 第２６卷

１３　聚砜膜性能测试

１３１　水通量测试

用水通量测试仪测量膜的水通量从每块膜上

选取６个均匀且表面光滑的位置剪成直径为２５cm的圆形试样用于水通量的测定将进水管放入盛有

去离子水的桶中出水口处用量筒接过滤后的水开始进行测试时先预压２５min预压结束后读出

１０min内通过膜的水的体积每组膜测试６组数据并计算平均值按式(１)计算膜的水通量

J＝ VAtimesT

(１)

式中J为膜的纯水通量L(m２1048944h)V 为透过液体

积LA 为膜的有效面积m２T 为测试时间h

１３２　截留率测试

截留率也常用于表征膜的过滤性能与水通量

相反表达的是截留某种物质的能力首先称取一

定量的 NaHPO４1048944１２H２O 和 KH２PO４ 并用纯水将

其溶解直至完全溶解后同１０００mL容量瓶定容

即为PBS溶液留作待用将牛血清蛋白溶于PBS溶液后制得 BSA 溶液按要求配成一系列质量分

数采用紫外分光光度计测定不同浓度的BSA溶液

在２８０nm 处的紫外吸光度此时便可得到一条关

于BSA溶液质量分数吸光度的标准曲线用于后续

查询将配制好的１０mgmL的BSA溶液在测水

通量的装置中过滤得到滤液用紫外分光光度计测定

滤液在２８０nm 处的紫外吸光度从标准曲线上读

出此时所对应的质量分数Cf并用式(２)计算

R ＝ (１－CdCf)times１００ (２)式中R 为膜的截留率Cd 为１０mgmLCf 为

滤液的质量分数

１３３　接触角测试

用接触角测定仪测试膜的接触角用来反应膜的

亲水性能[１０]将膜剪成合适长条并贴在载玻片上放在针管对准的平台上调节物镜使研究者能够清

晰观察液滴滴落的行为通过调节螺旋器使针尖出

现小液滴最后让其在自重作用下滴落在膜上通过

鼠标控制并使捕捉液体滴落在膜时的瞬时状态后保

存最后利用量高法测出接触角并做好相应记录

１３４　平衡水含量测试

平衡水含量是间接反映膜的亲水性或疏水性又

一参数[１１]用干燥的滤纸将浸泡在水中的聚砜膜表

面的水分擦干选取一定大小的膜称重放在玻璃培

养皿上去皮称重记为W再将其置于５０的烘箱中

干燥５h后称重记为W１按式(３)计算平衡水含量

EWC ＝ (W －W１)W times１００ (３)式中W 为聚砜膜的湿质量gW１ 为聚砜膜的干质

量g

１３５　膜的样貌观察

选取样品表面均匀且光滑的部分剪取２cmtimes５cm的小长条在装有液氮的保温碗中冷冻１０min(观察膜表面无需冷冻)之后用镊子迅速将其脆断然后用导电胶固定于载物台上经真空喷金处理后

在扫描电镜下观察膜的表面及截面样貌选择清晰

图片进行分析对比

１３６　膜的抗污染性能表征

随着过滤的进行聚砜膜内的孔会产生不同程

度的堵塞即产生膜污染[１２]通常采用膜污染指数

FI或者衰减率来表征其抗污性能[１３Ｇ１４]本次实验

测试了膜的污染指数在一定操作压力下用自制的

水通量测试装置进行水过滤实验与水通量操作不

同的是此次是要测定过滤一定量的水(５０mL)所需要的时间t１过滤一段时间t２ 的水后再测定过

滤５０mL的水所需要的时间t３最后根据式(４)计算最终的污染指数

FI＝(１－t１t２)t３times１００ (４)式中FI为膜污染指数t１t２t３ 为过滤时间s

２　结果与讨论

２１　添加剂对聚砜膜亲水性能的影响

２１１　接触角的测试结果分析

膜表面的接触角数值是反映膜亲水性能的重要

参数接触角小于９０deg的材料为亲水材料接触角大

于９０deg的材料为疏水性材料图１是聚砜膜接触角

随各种添加剂质量分数的变化折线图

图１　聚砜膜接触角与各添加剂质量分数的关系

由图１可知聚砜膜在未加添加剂时接触角为

９５１２deg表现为疏水性随着添加剂的加入聚砜膜

的接触角下降到９０deg以下即膜的亲水性增强由

1048944７1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为

水溶性高分子添加剂在成膜过程中会富集在膜表

面其自身的亲水特性使得水渗入膜内的速率增加膜表现的亲水能力增强膜的接触角降低

对于同一种质量分数的添加剂PEG对聚砜膜

亲水性能的改善能力高于PVPＧK３０这是因为对于

相同质量分数的两种添加剂PEG所含的亲水基团

多于PVPＧK３０故其表现的亲水能力更强对于同

一质量分数的３种PEG添加剂其对聚砜膜亲水性

能的改善能力随着相对分子质量的升高而增大这是由于相对分子质量大的PEG 内所含的亲水基团

羟基个数更多亲水能力增大对于相同种类的添

加剂聚砜膜的水接触角随着添加剂质量分数的增

大而降低表示聚砜膜的亲水性随添加剂质量分数

的增大而增大这是由于添加剂含的总亲水基团个

数增多膜的吸水能力增大亲水增强

２１２　平衡水含量的测试结果分析

高分子添加剂会影响溶剂的溶解能力改变铸膜

液中聚合物的热力学和动力学行为改变膜的沉淀速

率形成不同大小和数量的孔隙这些孔相当于空心

的球或圆柱有着较大的比表面积可以吸附更多的

水因此影响着聚砜膜的平衡水含量经过测试各种添加剂对聚砜膜的平衡水含量的影响如图２所示

图２　聚砜膜的平衡水含量与各添加剂质量分数的关系

对于添加剂PVP聚砜膜的平衡水含量随其质

量分数的增加而增加对于同一相对分子质量的添

加剂PEG聚砜膜的平衡水含量随着其质量分数的

增加先升高后降低升高是由于 PEG 起着致孔作

用随着其质量分数的升高膜内孔的数量和孔径均

会有所增大此时吸附的水含量也增多因此平衡水

含量也增大但进一步升高PEG质量分数会使得

铸膜液体系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速

率减少了孔的形成因而其平衡水含量降低

对于同一质量分数的添加剂PEG聚砜膜的平

衡水含量随着 PEG 相对分子质量的升高而增大这是由于PEG相对分子质量的增大使得聚合物胶

束聚集体的尺寸增大加快了膜的沉淀速率使得孔

隙率增多因此膜的平衡水含量增大

２２　添加剂对聚砜膜过滤性能的影响

水通量和截留率是表征聚砜膜过滤性能的两个

重要参数通常情况下高水通量和高截留率体现出

膜优异的过滤性能图３和图４分别是不同添加剂

聚砜膜的水通量和截留率与添加剂质量分数的关系

图３　聚砜膜的水通量与添加剂质量分数的关系

图４　聚砜膜的截留率与添加剂质量分数的关系

由图３图４可以看出对于相同种类的添加剂聚砜膜的水通量随着添加剂质量分数的增大呈总体上升

的趋势截留率则相反这是由于添加剂 PVPＧK３０

PEG均促进了膜的多孔结构的形成且随着添加剂质

量分数的升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此

水通量升高截留率降低但当添加剂PEG的相对分

子质量为６０００时随着质量分数进一步的升高水通

量反而下降这是由于随着相对分子质量的增加铸膜

液粘度增大降低了铸膜液的沉淀速率故使得膜的皮

层增厚孔隙率下降水通量下降对于同一质量分数的添加剂添加剂PEG的聚

1048944８1048944

　材料工程 第２６卷

砜膜水通量较PVPＧK３０的高截留率较其小理论

上来讲PVPＧK３０利于聚砜膜形成长的指状结构的

孔而 PEG 利 于 聚 砜 膜 形 成 海 绵 状 结 构 的 孔

PVPＧK３０应具有更高的水通量较低截留率但实际

上相反这可能与其较易形成闭合性孔有关对于

同一质量分数的添加剂PEG随着其相对分子质量

的增加聚砜膜的水通量升高截留率降低尤其是

相对分子质量为６０００的PEG这是由于相对分子

质量的增加使得孔隙率的增大孔径也有所增大

２３　添加剂对聚砜膜耐污染性的影响

对各组膜进行污染指数的测量结果如图５所示

图５　聚砜膜的污染指数与添加剂质量分数的关系

　　一般来说膜的污染指数越大膜的堵孔率增

大则膜的抗污性能越差反之污染指数越小膜的

抗污染性能越好从图５中可以看出添加剂PVP改善抗污性能力不如添加剂 PEG 的好且增大

PEG的相对分子质量会使膜的污染指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着其质量分数的

增加膜的污染指数下降抗污性能增强

２４　添加剂对聚砜膜结构的影响

聚砜超滤膜是由表面皮层和多孔底层两部分组

成的非对称结构皮层靠近空气一侧膜溶剂会蒸

发形成孔径较小致密的孔隙结构皮层厚度与在空

气中蒸发时间相关而贴近玻璃板一侧为多孔底

层液态膜在浸入水凝固浴后水溶性溶剂 DMAc会立马溶于水凝固浴中此时便发生相分离液态膜

变成固态膜而膜内会形成诸多的孔隙这是因为分

散在液态膜中的强亲水添加剂极易溶于水从而形

成大大小小的孔隙不同的添加剂所制得的聚砜膜具有不同的表面

结构和断面结构由于多孔底层相较于皮层更能清

晰地反映出膜孔隙分布及孔径大小的信息因此选

用膜的多孔底层结构进行表面结构的对比图６为

不同膜的表面结构和断面结构

图６　不同添加剂的聚砜超滤膜的表面和断面结构

　　图６a１b１的表面结构均在５００放大倍数下观

察的可以看出随着PVP的质量分数增加膜的孔

数量增加孔径大小并无很大差异图６c１d１和图６e２的表面结构均在３０００放大

倍数下观察的可以看出随着PEG相对分子质量的

增加膜的孔径增大特别是 PEGＧ６０００的表面结

构中出现了个别极大孔这也是后来测得水通量急

剧上升的原因孔隙率并无明显的差别

1048944９1048944

　第５期 曹　晨 等添加剂对聚砜超滤膜亲水性能及过滤性能的影响分析 材料工程

图６a１图６b１图６e１的表面结构在５００放大

倍数下比较相似图６a２图６b２图６e３断面结构均

为指状结构其中添加剂为 PEGＧ６０００的孔最为

密集图６a２图６b２的断面结构均在１０００放大倍数

下观察的可以看出添加剂为PVP时断面结构均

为指状PVP的分子结构决定了PVP是一种水溶

性的高分子添加剂PVP一旦接触到水便立即溶

于水形成的水溶液以非溶剂的角色进入膜内部的

通道其在膜内形成的路径便形成了指状孔当添加

剂PVP质量分数为２时其指状孔与PVP质量分

数为６时的小且有较厚皮层由图６e３可知添加剂质量分数为６的PEGＧ６０００所制得的聚砜膜

断面结构也为指状且较前两者的皮层薄孔径更大

且孔更长图６c２图６d２图６e３的断面结构均在１０００放

大倍数下观察的可以看出在添加剂PEG相对分子

质量小于６０００时所制得的聚砜膜的断面结构均

为海绵状在相对分子质量为６０００时断面结构为

指状

３　结　论

a)聚砜膜在未加入添加剂时的接触角为９５１２deg其表现为疏水性随着各种添加剂的加入聚砜膜的

接触角均小于９０deg即膜的亲水性增强由PVPPEG的结构分子式可知这两种添加剂均为水溶性高分子

添加剂在成膜过程中会富集在膜表面其自身的亲

水特性会使得水渗入膜内的速率增加因此膜表现出

的亲水能力增强膜的接触角降低

b)对于同一相对分子质量添加剂PEG聚砜膜

的平衡含水率随着其质量分数的增加先升高后降

低进一步增加PEG的质量分数会使得铸膜液体

系粘度变得过大从而降低了膜的沉淀速率减少了

孔的形成导致其平衡含水量降低

c)对于同一种添加剂聚砜膜的水通量随着添

加剂质量分数的升高呈总体上升的趋势截留率则

相反原因是添加剂 PVPＧK３０PEG 均可以促进

膜表面多孔结构的形成且随着添加剂质量分数的

升高孔的数量增多且孔径稍有增大因此水通量

升高截留率降低

d)添加剂 PVP 改善抗污性能力不如添加剂

PEG好增大PEG的相对分子质量会使膜的污染

指数减小即抗污性能增强对于同一添加剂随着

其质量分数的增加膜的污染指数下降抗污性能

增强

e)以膜的海绵状结构高孔隙率高水通量高截留率低污染指数作为基准经过对比可以确定

添加剂为PEGＧ２０００６时膜的综合性能最佳在此

配比下聚砜膜的表面孔隙率高且断面结构为海绵

状水通量达到７３６L(m２1048944h)截留率为７３５

参考文献

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技术１９９５２１(３)１３７－１４１[１２]申利国聚醚砜(PES)膜改性及抗污染性能研究[D]

上海中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)

２０１４[１３]周庆祥肖军平汪卫东等碳纳米管应用研究进展

[J]化工进展２００６２５(７)７５０－７５４[１４]刘梅红姜坪膜法染料废水处理工艺研究[J]膜科学

与技术２００１２１(３)５０－５２

1048944０１1048944

　材料工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００３

玄武岩长丝可编织性能的试验研究

贾　崇孟　琳高翼强

(河北科技大学纺织服装学院石家庄　０５００３１)

　　摘　要对玄武岩长丝的可编织性能及编织参数与制品性能之间的变化关系进行了试验研究首先利用

玄武岩长丝通过采用不同的编织纱根数和纱线排列位置变化设计试验方案然后在编织机上进行编织得到

不同的编织制品并利用万能强力机对不同编织参数下的制品进行了强伸性能测试和分析结果表明利用

编织机对玄武岩长丝进行编织切实可行编织节距对编织制品的断裂强度影响显著最大值与最小值相差

６０以上编织速度对玄武岩长丝的编织品性能有较大影响随着编织速度的增大编织制品的断裂强度呈现

下降趋势且５００~１０００rmin之间的降幅最大降幅达３０左右

关键词玄武岩长丝编织机工艺参数强伸性能

中图分类号TS１８１８　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１１－０５

ExperimentalStudyonWeavingPerformanceofBasaltFilamentJIAChongMENGLinGAOYiqiang

(CollegeofTextileandGarmentHebeiUniversityofScienceandTechnologyShijiazhuang０５００３１China)

AbstractThispaperconductstheexperimentalstudyontherelationshipamongweavingpropertyweavingparametersandproductperformanceofbasaltfilamentFirstlytheexperimentalschemewasdesignedthroughdifferentnumberofbraidingyarnsandyarnarrangementThentheyarnswerewovenonthemachinetogaindifferentproductsNextthetensilemechanicalpropertiesoftheproductsunderdifferentbraidingparametersweretestedandanalyzedbyuniversalpowermachineTheresultshowsthatitisfeasibletobraidbasaltfiberbythebraidingmachineandthebraidingpitchplaysagreatroleonthebreakingstrengthofbraidedproductsThedifferencebetweenthemaximumandtheminimumisabove６０BesidesthebraidingspeedalsohasabigimpactontheperformanceofbraidedproductsWiththeincreaseofbraidingspeedthebreakingstrengthofwovenproductsshowsadecreasingtrendandthereductionscopeisbetween５００rminand１０００rminwiththereductionrangeofabout３０Keywordsbasaltfilamentbraidingmachinetechnologicalparameterstensileproperty

收稿日期２０１７－０５－１５

基金项目河北科技大学平台开放重点课题(２０１４PT０７)

作者简介贾　崇(１９９１－)男河北邯郸人硕士研究生主

要从事玄武岩纤维制品开发与应用方面的研究

通信作者高翼强EＧmailgao_yiqiang１６３com

　　近年来绿色环保的高性能纤维和功能性纤维材

料得到了快速发展应用的领域越来越广泛优异

的工程性质使玄武岩纤维可掺入到混凝土等工程

材料中能有效地改善材料的力学性能使材料的抗

压强度抗折强度抗拉强度抗渗性能抗震性能等

得到更加显著的提高[１Ｇ３]独特的耐高温性能使得

它可以在高温过滤材料领域发挥巨大优势另外也

可以在冶金钢铁水泥等行业中用作耐高温的防护

服装或者是传送带等产品石材作为主要的建筑材

料之一与水泥有着极佳的结合特性所以也决定了

玄武岩纤维制品可以在建筑和土木工程领域拓展出

广泛的使用空间用于各种住宅基础设施工程等项

目当中总之玄武岩纤维及其制品的应用领域是

1048944１１1048944

非常广泛的产品的应用形式也是多种多样的它可

以是以纤维的形态使用也可以是以产品的形式使

用产品的形式又可以是一维的产品两维的产品和

三维立体结构的产品[４Ｇ５]玄武岩纤维的优良性能

毋庸置疑但纤维本身也有不足之处如纤维的脆性

较大编织和织造时困难较大故本论文主要就玄武

岩长丝的可编织性能进行了试验研究

１　试验原料

本试验所用玄武岩长丝为东莞俄金玄武岩纤维

有限公司和江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司

生产单丝直径为１３μm线密度为８００tex测试拉

伸断裂强度分别为４９３cNtex和３５４cNtex

２　设备测试仪器及测试条件

设备KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机(徐州恒辉编织机械

有限公司)２个头每头２４个锭子拨盘直径９０mm编织原理为二维二轴１times１编织[６Ｇ１１]L３０双头全自动

并丝机(徐州恒辉编织机械有限公司)测试仪器UTM５３０５电子万能强力机(深圳三

思纵横公司生产)实验测试条件温度２２相对湿度６０测试标准参照 FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用

绳带物理机械性能测试方法raquo

３　试验研究与分析

在本试验中首先使用 L３０双头全自动并丝

机将玄武岩长丝缠绕在编织机配套的专用纱管上再将缠绕好的２４个管纱按编织机操作规定装在

KBL２４Ｇ２Ｇ９０编织机上准备进行编织

３１　玄武岩长丝可编织性

鉴于在普通的小样机上织造玄武岩机织物时纤维有脆性大易断布面毛糙高低不平等问题本次拟利用编织设备对玄武岩长丝先进行编织改善

其脆性然后再利用所得线性材料去织造为厚重型

玄武岩纤维制品开发打基础该编织机共有２４个

锭子红绿两组各１２个锭子以下为设计的试验方案方案１利用２４根玄武岩无捻粗纱进行编织方案２利用２０根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列情况如图１所示方案３利用１６根玄武岩无捻粗纱进行编织

纱管排列有２种情况如图２中的(a)和(b)所示

方案４利用１２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图３中的(a)(b)和(c)所示

图１　２０根纱编织

图２　１６根纱编织

图３　１２根纱编织

1048944２１1048944

　材料工程 第２６卷

方案５利用８根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列分２种情况如下图４中的(a)和(b)所示

方案６利用４根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管排列有３种情况如图５中的(a)(b)和(c)所示

方案７利用２根玄武岩无捻粗纱进行编织纱管的放置位置如图６所示

图４　８根纱编织

图５　４根纱编织

图６　２根纱编织

试验结果表明

a)利用玄武岩长丝在编织机上进行编织是可

行的纤维只有少部分断裂本次实验(从方案１到

方案７)从２根粗纱到２４根粗纱通过不同的编织

纱根数变化和纱线放置位置变化得到了１２种不同

粗细和结构的玄武岩线性制品如图７所示

图７　玄武岩线性编织制品实物照片

b)为了得到外观粗细均匀组织结构紧凑的玄

武岩编织绳编织节距参数必须与参与编织的纱线

根数相对应否则随着纱线数量的减少产品会越来

越松散影响外观和内在性能表１是此次试验的纱线根数和相对应的编织

节距

表１　编织参数及参与编织纱根数

纱线根数根 编织速度(r1048944min－１) 编织节距mm

２４ ５００ ５０

２０ ５００ ４０

１６ ５００ ３０

１２ ５００ ３０

８ ５００ １５

４ ５００ １０

２ ５００ ５

c)当参与编织的纱线为２根时所编织出的产

品只是简单的交织类似于股线的加捻而且纱线会

出现自身扭转编织出的绳会出现较大的结点建

议编织时最少使用４根纱进行编织

３２　编织参数与制品性能的关系

３２１　节距与制品断裂强度间的关系

本试验分别用广东和江苏产的单丝直径为

1048944３１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

１３μm线密度为８００tex的玄武岩长丝进行编织编织速度恒定为５００rmin编织节距从３５mm 到

５５mm分５个不同数据进行编织用这两组试验

进行 研 究以 保 证 结 论 的 准 确 性 然 后 参 照

FZ６５００２mdash１９９５laquo特种工业用绳带物理机械性能测

试方法raquo利用 UTM５３０５电子万能强力机进行拉伸

断裂强度测试测试数据如表２所示

表２　编织节距与制品断裂强度间的关系

编织节距mm断裂强度(cN1048944tex－１)

广东 江苏

３５ ２９２９３ ２７１２６

４０ ２７９５３ ３５７０７

４５ ３５４２５ ３８０３９

５０ ５０５７７ ４２４７１

５５ ４６７５０ ４５０８９

由表２中数据得出编织节距与制品断裂强度之

间的变化规律曲线如图８所示从图８中两组曲线

可以明显看出在编织速度一定时随着编织节距的

增加断裂强度也相应增加且断裂强度的最大值和

最小值相差高达６０以上

图８　编织节距与制品断裂强度之间变化曲线

３２２　编织速度对制品断裂强度影响

同样进行两组试验使用两种不同产地生产的

玄武岩长丝编织节距都为 ５０ mm编织速度从

２５０rmin到１２５０rmin之间依次提高分别进行

编织然后利用万能强力机对所得试样进行强伸性

能测试所得试验数据如表３所示

表３　编织速度与制品断裂强度的关系

编织速度(r1048944min－１)断裂强度(cN1048944tex－１)广东 江苏

２５０ ５２１７０ ３８０３９５００ ５０５７７ ３７９６９７５０ ４３８６３ ３４２６１

１０００ ３８９１０ ２９７８５１２５０ ４２１８０ ２８７５３

根据表３中试验数据得出编织速度与制品的断

裂强度的变化关系曲线如图９所示从两组曲线中

可以明显看出当编织节距一定时随着编织速度的

增大断裂强度呈下降趋势而且两组试验的编织速

度从５００rmin提高到１０００rmin时断裂强度的

降幅最大下降了３０左右可见编织速度对玄武

岩长丝的编织品性能有较大的影响之前本课题组

的学生曾用涤棉混纺纱进行过编织得出编织速度

与断裂强度无必然联系的结论

图９　编织速度与制品断裂强度之间关系

经过分析笔者认为本次实验所用的玄武岩长

丝是抗弯折性很弱的纤维在卷绕和编织过程中会出

现飞丝甚至断线且编织速度越快玄武岩纤维受损

越严重从而导致编织速度大的时候断裂强度明显

变小而柔韧性好的纤维在编织时没有这种现象

４　结　论

本试验主要对玄武岩长丝的可编织性以及编织

参数与产品的强伸性能关系进行了试验研究通过

方案的设计上机编织性能的测试以及数据的分

析得出以下几点结论

a)玄武岩长丝粗纱尽管脆性很大但在编织机

上是可以编织的且根据不同的参与编织纱数量和

不同的纱线排列方式可以得到不同结构和性能的

1048944４１1048944

　材料工程 第２６卷

线性编织制品

b)当参与编织的纱线根数改变时编织节距必

须相应改变否则随着纱线数量的减少制品会越

来越松散影响外观和内在性能

c)在编织速度一定时随着编织节距的增加断裂强度显著增加断裂强度的最大值和最小值相

差高达６０以上

d)编织速度对玄武岩长丝编织品的断裂强度

有明显影响速度从５００rmin提升到１０００rmin之

间断裂强度的降幅最大下降了３０左右

参考文献

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10508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880105088010508801050880(上接第４页)

　　c)紫外吸收测试表明PETQE纤维在紫外及

可见光波段均有一定的吸收相较于常规PET纤维

其 UVA波段的反射率下降了２５~３０可见光

波段则由８０下降至６０左右因此经 QE粉改

性的PETQE纤维也具有一定的紫外吸收性能综上所述QE粉的引入可以提高PET的吸湿

性改善纤维的静电和紫外吸收性能在提高织物的

加工性能的同时可以满足对织物穿着舒适性及日常

防护的需求

参考文献

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producedfromnaturalclaymineralsofSouthKorea[J]MaterialsFocus２０１４３(６)４９１－４９５

1048944５１1048944

　第５期 贾　崇 等玄武岩长丝可编织性能的试验研究 材料工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００４

棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究

洪　杰ab刘梅城ab邢洪莉a唐晓辉a魏　优a

(江苏工程职业技术学院a纺染工程学院b江苏省先进纺织工程技术中心江苏南通　２２６００１)

　　摘　要为设计开发一种具有吸声特性的纺织新产品利用中空尼龙长丝作为芯丝纺制了棉中空尼龙长

丝包芯纱再制取为织物对织物的吸声性能及撕破透气热阻弯曲性能进行了研究结果表明采用低捻

度的棉中空尼龙长丝包芯纱其松散的纱线结构可以很好的保持纤维中空特性所制取的织物吸声性能良

好撕破弯曲性能较优热阻较低有利于改善织物的吸声性能但织物透气性较差

关键词中空尼龙长丝包芯纱吸声性能热阻透气性

中图分类号TS１５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１６－０３

DevelopmentandPropertyStudyofCottonHollowNylonFilamentCoreＧspunYarnFabric

HONGJieabLIUMeichengabXINGHongliaTANGXiaohuiaWEIYoua

(aCollegeofTextileandDyingEngineeringbJiangsuAdvancedTextileEngineeringTechnologyCenterJiangsuCollegeofEngineeringandTechnologyNantong２２６００１China)

AbstractInordertodesignanddevelopakindofnewtextileproductswithsoundabsorptionpropertythehollownylonfilamentwasusedasthecoreyarntoproducecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnandthenitwasmadeintofabricMeanwhilethesoundabsorptiontearingairpermeabilitythermalresistanceandbendingpropertiesofthisfabricwereinvestigatedTheresultsindicatethatforthecottonhollownylonfilamentcoreＧspunyarnwithlowtwisttheunconsolidatedyarnstructurecankeephollowfeatureofthefiberwellThefabrichasgoodsoundabsorptionpropertyInadditionthetearingandbendingpropertiesarealsogoodLowerthermalresistancecanbenefitforsoundabsorptionpropertyofthefabricbutthefabrichaspoorairpermeabilityKeywordshollow nylonfilamentcoreＧspunyarnsoundabsorptionpropertythermalresistanceairpermeability

收稿日期２０１６－１２－２３

基金项目江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY２０１５A０９３)

２０１７年江苏高校ldquo青蓝工程rdquo优秀青年骨干教师资助项目(苏教师

[２０１７]１５号)２０１７年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项

目(２０１７１０９５８００１Y)江苏工程职业技术学院２０１６年优秀青年科技

人才培养项目(苏工院[２０１６]８０号)

作者简介洪　杰(１９８１－)男浙江开化人副教授主要从

事纺织检测纺织新产品开发方面的研究

　　尼龙长丝在纺织产品开发中已有很多应用有加工为凉感尼龙长丝制取针织物[１]有单独使用尼

龙长丝制取轻质高密织物[２]有与棉竹节纱交织制

取府绸[３]也有以其做芯丝外包短纤纺成包芯纱制

取织物[４Ｇ５]但是将中空尼龙长丝作为芯丝纺制棉

中空尼龙长丝包芯纱再进行产品开发并对性能进

行研究的报道较少基于开发一种具有吸声特性复合型纺织新产品

的需要设计纺制了线密度１４５tex捻系数３００的

棉中空尼龙长丝包芯纱以该纱为基础制取了一种

机织物对机织物的吸声性能以及影响织物实际使

用的透气弯曲撕破热阻等性能进行了测试和分

析为后续进一步深入进行系列化产品开发和性能

研究奠定基础

１　纱线基本性能

纺制棉中空尼龙长丝包芯纱(下文简称包芯

纱)所用的中空尼龙长丝牌号为２８T１２Ｇ２H９B中空

1048944６１1048944

度２５由日本东丽株式会社生产规格为２８tex

１２根其断裂强度经测试为４６３cNtex断裂伸长

率为３１９图１和图２分别为所用长丝和包芯

纱的横截面形态在研究中为了对比同期纺制了

设计线密度１４５tex捻系数为３４０的纯棉纱表１为所纺两种纱的基本性能

图１　中空尼龙长丝横截面切片(times１０００)

图２　包芯纱横截面切片(times１０００)

表１　两种纱的基本性能

项目１４５tex包芯

纱(织物１)１４５tex纯棉

纱(织物２)实际线密度tex １５１５ １４６４

单纱断裂强度(cN1048944tex－１) １３０ １３６单纱断裂伸长率 ６２ ５１

实际捻度(捻1048944(１０cm)－１) ７４６ ８６２实际捻系数 ２９０ ３３０

２　织物设计与试织

织物采用平纹组织经纬密度３９４times３１５根

１０cm幅宽４０cm在南通三思机电科技有限公司

生产的 Y３００S型自动剑杆织样机上织造而成分别

织造了经纬纱均采用包芯纱的织物１和经纬纱均采

用纯棉纱用以对比的织物２下机后的织物１实际

经纬密度为３８２times３４５根１０cm织物２实际经纬密

度为３８８times３４６根１０cm

３　测试与分析

３１　织物性能测试

图３为吸声性能测试示意图测试所用SW２３０系列阻抗管为北京声望声电技术有限公司生产对

所制取的织物进行了吸声性能测试依据标准 GB

T１８６９６２mdash２００２laquo声学 阻抗管中吸声系数和声阻

抗的测量 第２部分 传递函数法raquo进行测试时将织

物裁剪为直径８cm的圆形试样

图３　阻抗管测试吸声系数示意

表２为织物撕破透气弯曲热阻性能测试依据

的标准所用测试设备及裁剪尺寸此外还测试了织

物的平方米质量纯棉织物为１２４３gm２中空织物

为１２８６gm２

表２　织物性能测试要求

测试项目 依据标准 测试仪器 测试样裁剪尺寸

撕破GBT３９１７１mdash２００９laquo纺织品 织物撕破性能 第

１部分冲击摆锤法撕破强力的测定raquo莱州市电子仪器有限公司YG０３３D数字式织

物撕裂仪１００mmtimes７５mm

透气 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo温州市大荣纺织仪器有限公司YG(B)４６１D数字式织物透气量仪

圆形试样２０cm２

弯曲GBT１８３１８１mdash２００９laquo纺织品 弯曲性能的测定

第１部分斜面法raquo莱州市电子仪器有限公司LLYＧ０１型 电子

硬挺度仪２５０mmtimes２５mm

热阻GBT１１０４８mdash２００８laquo纺织品 生理舒适性 稳态条

件下热阻和湿阻的测定raquo南通宏大实验仪器有限公司YG６０６N 平板

式织物保暖仪３００mmtimes３００mm

1048944７１1048944

　第５期 洪　杰 等棉中空尼龙长丝包芯纱织物开发及性能研究 纺织工程

３２　结果分析

３２１　吸声性能分析

图４为织物的吸声性能测试结果从图４中可以

看出由纯棉纱制取的织物２具有一定的吸声性能吸声系 数 大 于 ０２ 的 有 效 频 率 范 围 为 ２３００~２５００Hz[６]在该范围内各点的平均吸 声 系 数 为

０２４１并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０２８６这是由于棉纤维本身为中空结构含有一定静止空

气因此织物２基于所含静止空气的摩擦和黏滞作用空气与纤维之间的振动摩擦作用以及纱线之间纤维

之间的振动摩擦作用耗能而具有一定的吸声性能由包芯纱制取的织物１其吸声性能自１０００Hz

起开 始 优 于 织 物 ２有 效 频 率 范 围 为 １９００~２５００Hz在该范围内各点的平均吸声系数为０２６２并在２５００Hz处吸声系数达到峰值为０３３９表明织

物１相比织物２具有更优的吸声特性

图４　织物吸声性能

对于图４中织物１呈现出优于织物２的吸声性

能结合图１图２横截面切片以及表１中纱线的实际

加捻情况认为这是由于采取较低捻度设计使得作为

包芯纱芯丝的中空尼龙长丝其中空结构很好的保持因此所含静止空气多于纯棉纱同时包芯纱的结构相

对纯棉纱松散使得纱线本身纤维相互之间存有较多

的空隙也含有更多的静止空气在入射声波的激发

作用下织物１所含静止空气总体更多空气的摩擦粘滞作用及空气与纤维之间的振动摩擦作用更强能耗散更多声波能量且相对松散的纱线结构也有利于

更好的引起振动摩擦而耗能吸声由此将入射声波能

量更多的耗散转换为热能同时织物１中尼龙长丝的

导热系数高能很好的将热能传导耗散综合之下织

物１的吸声性能相比织物２有很大的改善[７Ｇ８]３２２　其他性能分析

表３为织物的撕破弯曲透气及热阻性能通

过表３中的数据可知织物１的撕破强力优于织物

２根据上文对织物设计与试织的描述结合表１中

的纱线数据认为这可能是由于织物１所用的包芯纱

断裂伸长率大于纯棉纱加之包芯纱中的中空尼龙

长丝弹性好表面光滑使得纱线之间摩擦阻力减小在受到摆锤冲击时瞬时承受外力作用的纱线根数

相对越多同时所用包芯纱的芯丝断裂强度高达

４６３cNtex因此虽然包芯纱的拉伸断裂强度略低

于纯 棉 纱但 织 物 １ 的 撕 破 强 力 反 而 高 于 织 物

２[９Ｇ１０]对于织物１的撕破强力也有待于在后续进

一步做系统性的研究和分析

表３　织物的撕破弯曲透气的热阻性能

　　　性能 织物１ 织物２

撕破强力N经 １５９ １１２纬 １３３ ７９

弯曲长度cm 经纬 ３９２３６６ ４２１４０７抗弯刚度(mN1048944cm－１) 经纬 ０５０４０４７１ ０５２３０５０６

透气率(mm1048944s－１) ９４８ １４１６７热阻(m２1048944K1048944W－１) ００１３８ ００１９５

从表３中的织物弯曲性能数据可知织物１的

经纬向弯曲长度抗弯刚度均小于织物２这是织物

１纱线芯丝为柔软的中空尼龙的缘故其弯曲刚度

小于棉纤维再结合表１中纱线的加捻数据纯棉纱

实际加捻的程度也大于包芯纱由此纯棉纱的刚度

大于包芯纱促使织物２的硬挺度也有增加织物１相比更加柔软[１１Ｇ１３]

表３中织物透气性能数据表明织物２透气性优

于织物１根据前述吸声性能的分析虽然包芯纱的

纱线结构相比纯棉纱更为松散然而这两种织物组织

结构设计相同根据实际的经纬密度及纱线线密度计

算织物１的总紧度为７９２２织物２的总紧度为

７７０１因此织物１的紧度更大使得织物空隙相对

较小同时根据图２纱线横截面切片织物１中的中

空尼龙长丝相比棉纤维的腰圆形其横截面结构更为

规整综合之下导致织物１的透气性相比更差[１３Ｇ１５]从表３中的织物热阻数据可以看出织物１小于

织物２虽然织物１中纤维中空结构及松散纱线结

构所含的静止空气有助于织物热阻值增加但是所

用的包芯纱芯丝为中空尼龙长丝其导热系数高因此总体上织物１热阻还低于织物２进而能更好的

将耗能吸声转换的热能消散也佐证了前述分析中

织物１导热性能更好有助于改善织物的吸声性能(下转第５８页)

1048944８１1048944

　纺织工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００５

３D绳绣鞋面设计与生产

陈绍芳

(成都纺织高等专科学校纺织工程学院成都　６１１７３１)

　　摘　要为使用电脑缠绕绣花机刺绣３D绳绣鞋面采用贴楦展平法设计出３D绳绣鞋面平面样板应用

田岛电脑刺绣花样设计软件设计３D绳绣鞋面刺绣花样给出了鞋面的后整理方法该３D绳绣鞋面成型度

高轻薄透气造型美观制作工艺简洁低碳环保为３D绳绣鞋面提供设计和生产依据

关键词绳绣鞋面样板设计电脑缠绕绣花机

中图分类号TS９４３６　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００１９－０３

DesignandProductionof３DCordingEmbroideryShoeUpperCHENShaofang

(SchoolofTextileEngineeringChengduTextileCollegeChengdu６１１７３１China)

AbstractInthispapercomputerizedcordingembroiderymachinewasusedtoembroider３Dcordingembroideryshoeupperandpostshoelastmodelmethodwasusedtodesignthe３DcordingembroideryshoeupperflatpatternfirstlyFurthermoreTajimaDGMLdesignsoftwarewasappliedtodesign３DcordingembroideryshoeupperpatternFinallythefinishingmethodoftheshoeupper wasgivenTheresultsshowthatthe３D cordingembroideryshoeupperpresentsfineshapingeffectlightnessairpermeabilitybeautifulappearancesimpletechnologiesandlowＧcarbonenvironmentThispaperalsoprovidesthedesignandproductionbasisfor３DcordingembroideryshoeupperKeywordscordingembroideryshoeupperpatterndesigncomputerizedcordingembroiderymachine

收稿日期２０１７－０２－１６

作者简介陈绍芳(１９８３－)男江西赣州人讲师主要从事

针织新产品方面的研究

　　鞋主要由鞋面和鞋底两大部分组成鞋面又称

为鞋帮目前休闲鞋的鞋面主要是皮革布等材

料制成需要下料裁断和车帮缝制无法一次成型后整理需要冲边包边拼接等复杂工序并使用一

些配件浪费材料整个生产过程中还依赖大量人

工此外皮革鞋面等产品污染较大透气性差[１Ｇ２]

３D绳绣鞋面使用电脑缠绕绣花机将涤纶包缠纱刺

绣加工成一片式３D绳绣鞋面无需裁剪缝合即一

次成型颠覆了传统的鞋面制造技术生产过程环保

省料自动化程度高生产出的鞋面具有轻薄透气舒适合脚可定制等特点

１　刺绣原理

缠绕绣属于特种绣的一种是以绳子为主导元

素以绣线为辅助利用绣线将绳子按特定的针法刺

绣在底料上形成花样的刺绣在电脑缠绕绣花机的

电控系统中预存有６种特定的锯齿绣针法分别为

Z１绣Z２绣Z３绣Z４绣Z５绣和Z６绣其刺绣图

标分别如图１所示

图１　锯齿绣针法

６种锯齿绣针法都可以将绳子固定在织物上只是刺绣动作和绣线缠绕在绳子上的分布形状不一

1048944９１1048944

样Z１绣是每两针摆杠摆动一次Z２绣是每一针

摆杠摆动一次和每两针摆杠摆动一次交替进行Z３绣是每一针摆杠摆动一次Z４绣是每一针摆杠摆动

一次但摆杠摆动方向和 Z３绣相反Z５绣特点同

Z４但适合于粗绳的绣作Z６绣是同一针上落三针每一针摆杠摆动一次常用的绣法为Z１绣Z３Z４绣Z５绣Z６绣其绣法效果如图２所示在３D绳

绣鞋面刺绣生产中因绳子较粗故选用Z５绣

图２　锯齿绣效果

２　刺绣设备

使用禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机刺

绣３D绳绣鞋面该机器安装有绳绣装置具有缠绕

绣锯齿绣(亦称Z绣)羽状绣等多种绣作方式可通过离合气阀实现单头补绣和隔头绣功能绣作平

绣缠绕绣等多种绣作方式其绣品形象美观层次

丰富被广泛应用于服装服饰及工艺品等行业禾丰 HFTCIIIＧ９１２型电脑缠绕绣花机平绣头

数１２个缠绕绣头数１２个平绣针数９枚缠绕绣

针数３枚刺绣范围７５０mmtimes８５０mm平绣转速

２５０~１０００rmin缠绕绣转速２５０~７００rmin

３　３D绳绣鞋面平面样板设计

采用实际生产广泛运用的贴楦展平法设计鞋面

平面样板贴楦展平法是将美纹纸平服地贴在休闲

鞋鞋楦的表面画出帮样线后将所贴美纹纸剥下并

展平得到展平样板３D绳绣鞋面样板的设计以脚

长２５５mm对应的休闲鞋鞋楦为例采用外踝半面

板贴楦法制作平面样板将制作的外踝样板旋转修正并考虑上底工艺及材料性能得到内踝平面样

板最终设计出由内外踝样板组成的３D 绳绣鞋面

平面样板[３Ｇ４]如图３所示在３D绳绣鞋面平面样

板中口门宽度１５mm足踝高度６５mm后帮高度

４０mm鞋帮高度１００mm楦面长３０５mm

图３　３D绳绣鞋面平面样板

４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

４１　刺绣设计

将３D绳绣鞋面平面样板装入到田岛电脑刺绣

花样设计软件(版本 V７０)使用平针工具设计出两

色三层结构的３D绳绣鞋面花样[５]如图４所示

４２　设计要点

a)在 平 针 属 性 设 置 中将 平 针 长 度 设 置

２５０mm最小针步０８０mm弦高００７mm

b)将实际尺寸的３D 鞋面平面样板装入软件装入后不能改变样板尺寸大小否则设计出尺寸不

符的鞋面花样

1048944０２1048944

　纺织工程 第２６卷

图４　３D绳绣鞋面刺绣花样设计

c)在实际刺绣生产中因电脑缠绕绣花机刺绣

绳绣时不具备自动剪绳功能因此在刺绣花样设计

时平针从头至尾尽量一次性设计完中间不要断开否则将增加人工剪绳次数

d)设计鞋面刺绣花样的相邻两层时平针方向

不能平行否则两根绳子会嵌入重叠上层和下层绳

子之间最好交叉以形成稳定牢固的结构

e)通常在平绣花样设计中都需要打开对象前锁

针和对象后停针功能以避免起头和结尾绣线松散但是在绳绣花样设计中一定要关闭对象前锁针和

对象后停针功能否则绳子将在刺绣的前几针和后

几针往回重叠

f)鞋面的前帮和后帮设计为三层结构是为提

高鞋面的耐磨拉力和耐折度等多项性能指标以延

长鞋面的使用寿命

g)为识别鞋子品牌可以在鞋面后帮两侧采用

平绣方式设计鞋子品牌的商标logo刺绣后醒目

４３　刺绣材料

a)面线１５３tex(１３７３D)涤纶丝(亦称鱼丝线)

b)底线８３tex(７５D)涤纶丝

c)绳子２９２tex涤纶包涤纶包缠纱

d)衬纸０１５mm热熔衬

４４　刺绣事项

a)在刺绣生产中需调节好面线张力和底线张

力以防止鞋面上露出底线面线颜色和底线颜色

最好为同色以防止刺绣中张力波动引起露底

b)刺绣生产中面线涤纶丝断线后需及时拉杆

停车并进行回退补绣

c)刺绣开始和结束时要及时停车剪断绳子避免绣框移动拉断绳子

d)热熔衬的颜色需和鞋面底层颜色同色避免不同

色的热熔衬在后整理溶解后粘附在鞋面上造成疵点

e)面线和底线需有足够的强力以防止鞋面在

使用过程中磨损断线致鞋面脱散

５　３D绳绣鞋面后整理

对刺绣生产后的３D绳绣鞋面进行热熔衬溶解

和定型整理以溶解热熔衬并保证３D鞋面后续使

用不易变形采用DZＧ１１００热熔胶机对３D鞋面进

行后整理定型温度１９０时间２０s热熔衬溶解

充分定型效果好经过后整理后的３D 绳绣鞋面

如图５所示３D绳绣鞋面经缝制上鞋舌和后跟再经贴里后与鞋底粘合得到３D绳绣鞋如图６所示

图５　３D绳绣鞋面 图６　３D绳绣鞋

６　结　语

在电脑缠绕绣花机上刺绣３D 绳绣鞋面产品

成型程度高鞋面无拼缝缩短了制鞋流程减少了

人工降低了成本３D绳绣鞋面轻便柔软颜色丰

富款式多变外观美观时尚符合消费者时尚个性

的需求具有低碳环保的特点同时保证了休闲鞋的

透气性舒适性和轻便柔软性等粘合鞋底后即可成

鞋具有独特的优势和广阔的市场前景

参考文献

[１]田正崔同赞鞋靴样板设计与制作[M]北京高等教

育出版社２００９[２]高士刚现代制鞋工艺[M]北京中国轻工业出版社

２００８[３]楚玉松丛洪莲万爱兰等纬编提花鞋面材料的样板

设计与开发[J]针织工业２０１６(２)５－９[４]卢致文蒋高明丛洪莲等基于人体足部特征的鞋面

样板设计及横编成形方法[J]纺织学报２０１５３６(４)

６５－７０[５]张志刚电脑绣花花样设计系统应用教程[M]北京中

国纺织出版社２０１０

1048944１２1048944

　第５期 陈绍芳３D绳绣鞋面设计与生产 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００６

毛纤维纵向形态参数测试软件的开发

周方颖a杨立志b

(江阴职业技术学院a化学纺织工程系b计算机科学系江苏江阴　２１４４０５)

　　摘　要为了使羊毛纤维的检测结果更好地服务于生产及贸易活动对采撷卡捕获的图像采用SVM 方

法进行分析同时滤波降噪开发羊毛纤维显微镜下纵向形态参数测试软件结果表明该软件不仅获得羊毛

纤维细度的系列指标同时可以获得髓质层指标并根据不同的羊毛品质获得其细度分类统计指标从而为

生产和贸易提供有效的依据

关键词羊毛髓质层纵向形态参数软件

中图分类号TS１０２３　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２２－０４

DevelopmentofVerticalMorphologicalParameterTestSoftwareforWoolZHOUFangyingaYANGLizhib

(aChemistryamp TextileEngineeringDepartmentbComputerScienceDepartment

JiangyinPolytechnicCollegeJiangyin２１４４３３China)

AbstractInordertomakethetestresultsmorebetterserveforproductionandtradeofwoolSVMwasusedtoanalyzethecapturedimaginesandnoisereductionwereconductedTheverticalmorphologicalparametertestsoftwareforwoolfiberunderthemicroscopewasdevelopedTheresultindicatesthatthesoftwarenotonlygetsthefinenessindexesofwoolbutalsoobtainsmedullalayerindexesAtthesametimetheclassificationindexesofwoolaregainedaccordingtodifferentwoolqualitysoastoprovidemoreeffectiveevidenceforproductionandtradeKeywordswoolmedullalayerverticalmorphologicalparametersoftware

收稿日期２０１７－０７－１１

作者简介周方颖(１９７０－)女浙江奉化人副教授主要从

事纺织生产与质量控制方面的研究

　　从羊毛本身看其最重要的性状特征就是粗细羊毛的细度直接决定它的性能加工及价格因此羊毛细度检测方法显得尤为重要目前检测方法

主要分为两类mdashmdashmdash直接检测和间接检测比较常见

的有 OFDA(光学纤维直径分析仪)Laserscan(激光细度仪)显微镜投影仪等这些方法能够比较快

速准确地获得羊毛直径指标[１]目前大多数厂家及检测机构采用软件技术检测

羊毛纤维的细度但是也发现一些问题如图１和

图２所示虽然都是羊毛纤维但在内部结构上却有

着较大的差异图２中的羊毛纤维含有髓质层这种

结构形成羊毛的弱节使羊毛脆而易断不易染

色[２Ｇ３]但目前使用的软件所提交的指标中没有包

含有髓质层羊毛的结构参数软件获得的指标参数

不能涵盖羊毛的所有性状特征为此从实际需求出

发自行设计开发适合教学及检测使用的指标比较

完备的测试软件

图１　羊毛纤维

1048944２２1048944

图２　含髓质层的毛纤维

１　软件总体设计

１１　软件的功能设计

按照软件的开发目标设计软件功能如图３所

示包括图像采撷图像处理和结果报表３部分

图３　软件的功能设计

１２　软件设计流程

软件设计流程如图４所示

图４　软件设计流程

１３　软件设计关键点

１３１　分时处理与并发处理的协调

软件开发过程中由于采用了图像采撷卡在图

像采撷与图像处理之间需要协调因为采撷图像和

处理图像都需要由 CPU 处理涉及到共享资源访

问既要让两者并发工作以提高效率又不能让两

者无限制地并发而影响效果因此要进行分时处理也就是要让分时处理机制和并发处理机制协调好保证工作有条不稳的正确运行既能使采集工作有

效又能使分析工作受到的干扰尽可能的小

１３２　图像处理

软件设计中建立特征向量和滤波降噪的处理方式

a)以羊毛直径边界亮度(v１)边界平行度(p)边界之间区域亮度(v２)为特征值建立羊毛直径特

征向量[４]如式(１)所示

V ＝ [W１timesEX(v１Δ1048944max(p(v１)))W２timesEX(p)W３timesEX(v２Δ1048944max(p(v２)))] (１)

式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v的均值EX(p)表

示羊毛直径边界平行度的均值Wn(n＝１２３)表

示该特征值的权重以羊毛髓质层的亮度(v)长度(l)宽度(w)

边界偏移量(off)作为特征值建立髓质层特征向

量如式(２)所示

V ＝ [W１timesEX(vΔ1048944max(p(v)))W２timesEX(l)

W３timesEX(w)W４timesEX(off)] (２)式中(Δ1048944max(p(v))表示 max(p(v))的Δ邻域

EX(v(Δ1048944max(p(v)))表示该邻域内v 的均值EX(l)

EX(w)EX(off)分别表示髓质层长度宽度边

界偏移量的均值Wn(n＝１２３４)表示该特征值

1048944３２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

的权重软件必须首先勾勒出视野内羊毛和髓质层的轮

廓因此首先将羊毛的边界亮度和平行度作为特征

向量同时为了防止将平行的两根羊毛误判为一根

羊毛的边界加入边界之间的区域亮度作为特征值这样可以勾勒出羊毛直径对于髓质层主要考虑它

在羊毛直径的位置即边界偏移量通过这个特征向

量既可以勾画出髓质层的位置又可以剔除满足其

他条件但偏移量ldquo失真rdquo的污点信息测量时采用摄像头采撷卡捕获图像信息通

过 VC６０中嵌入的 OpenCV 读取采撷卡缓存的图

像数据并进行处理最终在显示器上获取图像为了标定获取的图像的尺寸需要首先借助标准尺(图

５)占据的像素点数计算出每个像素点代表的长度而后获得羊毛纤维直径及髓质层长度和宽度指标

图５　２０μm标准尺

通过式(１)和式(２)获得羊毛直径及髓质层的

特征向量对每一根羊毛纤维直径特征向量必备但髓质层特征向量则视每一根羊毛而不同在此基

础上采用SVM[５] 方法对有限样本进行训练得到

划分目标的支持向量根据支持向量对样本集之外

的特征进行类别确认[６]

b)由于纤维试样容易被灰尘污点干扰影响

图像的效果致使图像出现噪声干扰清晰度下降等

问题为了能有效地处理这类图像在提取特征值之

前首先采用高斯滤波方法对图像进行降噪处理高斯滤波有利于图像平滑消除随机噪声的影响对图

像细节也具有较好的保护作用为了避免在降噪过

程中造成信息损失将图像按式(３)进行量化处理

f(xy)＝ttimesfloor f(xy)８

aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide (３)

式中f(xy)表示坐标为xy处的图像像素值t是

每个量化级的期望值按照将像素值划分为３２个等

级的设定取

t＝２５６３２ ＝８

将t值代入式(３)中可以得出当像素值为０~７时f(xy)为０当像素值为８~１５时f(xy)为

t即为８10490181049018当像素值为２４８~２５５时f(xy)为

３１t即为２４８通过式(３)将像素值划分为[０８１６

２４1049018２４０２４８]３２个等级可以更加有效地提取主

要信息实现降噪的目的图６是采撷到的羊毛纤维图像图７是经处理

在后台得到的结果可以看出经过处理的羊毛纤

维周围的污点杂质等已被有效滤除只保留纤维

直径轮廓和髓质层轮廓

图６　采撷到的羊毛纤维

图７　分析得出的完整图像

１３３　不同种类羊毛结构参数的纳入

不同种类的羊毛品质不同其细度指标不同将这些结构参数纳入软件系统以便针对不同的测

试对象给出相应的结果表１是国毛和澳毛的细度

分类

２　软件运行结果

图８图９以及图１０分别是软件主界面和数据

结果图９为软件测试得到的羊毛细度指标图１０

1048944４２1048944

　纺织工程 第２６卷

是针对本次测试对象mdashmdashmdash国毛按照其细度分类统 计的结果髓质层毛指标包含在ldquo两型毛含量rdquo中

表１　国毛和澳毛的细度分类

国毛 澳毛

细羊毛品质支数在６０S以上毛纤维平均直径在２５μm以下的同质毛

粗毛毛纤维直径在５２５μm以上的羊毛

腔毛髓腔连续长达２５mm以上宽为直径的１３以上的为腔毛

两型毛具有不连续髓腔的羊毛为两型毛

超细羊毛小于等于１２５μm的羊毛为超细羊毛

细毛小于等于２００μm的羊毛为细毛

中支毛２０１~２４０μm的羊毛为中支毛

粗毛２４１μm及以上的羊毛为粗毛

图８　软件主界面

图９　软件测试得到的细度指标

图１０　国毛试样细度分类统计结果

　　图１０的结果包含ldquo细羊毛rdquoldquo两型毛rdquoldquo其他rdquo三项数据ldquo粗毛rdquoldquo腔毛rdquo两种含量没检出用ldquo－－－－rdquo表示各指标均遵照表１的规定ldquo其他rdquo是除

去已测出的各类型羊毛含量余下部分的羊毛含量

３　结论与讨论

以羊毛纤维的边界线亮度边界线平行度边界

之间区域亮度为特征值建立羊毛纵向轮廓特征向

量以髓质层的亮度长度宽度边界偏移量为特征

值建立髓质层特征向量运用SVM 方法对羊毛轮

廓及其髓质层进行标定并进行滤波降噪同时纳入

不同品种羊毛细度指标通过 VC６０ 中嵌入的

OpenCV读取采撷卡缓存的图像数据并进行图像

处理开发羊毛纵向形态参数测试软件可以获得比

较准确详细的纤维细度及其他纵向结构参数指标为生产及贸易提供可靠的依据结合软件的使用效

果尚有需要完善的工作

a)结合市场调研结果目前国内使用的羊毛除

了澳毛国毛还有数量较多的新西兰毛乌拉圭毛

等它们在品质上又区别于澳毛和国毛因此有必

要针对不同品种的羊毛纳入不同的羊毛细度指标

体系进一步完善软件系统

b)软件是与显微镜配合使用的使用时为了

获得载玻片上多根羊毛的纵向形态参数信息旋转

载物台旋钮造成羊毛纤维被重复测试的可能性目前主要依靠人为主观的方式按一定方式转动旋

钮尽量避免重复测试这是下一步软件需要努力改

进的方向

c)进一步提高滤波降噪的精准性避免在髓质

层分析中对髓质层附近的试样污点产生误判和漏

判影响最终结果

参考文献

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国纤检２００６(７)３９－４３[２]姚穆周锦芳黄淑珍等纺织材料学[M]２版北京

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信息与控制２００２３１(１)４５－５０[６]马淑艳基于支持向量机的高炉铁水硅含量预测[D]杭

州浙江大学２０１６

1048944５２1048944

　第５期 周方颖 等毛纤维纵向形态参数测试软件的开发 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００７

温控电热防护手套研制与性能评价

马妮妮１许凡菲１卢业虎１２戴宏钦１２

(１苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５１２３

２苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州　２１５１２３)

　　摘　要防护手套的防寒性能对于户外工作人员抵御寒冷环境伤害尤为重要研制了一款较为轻便可持续保暖的温控电热防护手套在人工气候室模拟的冷环境中(温度２５相对湿度６０)通过真人试穿

实验评价其调温和保暖性能分别实时采集６０min内５个手指和手背的皮肤温度变化和主观热感觉其次

探讨了有风(０５ms)和无风(０１７ms)条件下温控电热手套加热与不加热时的防寒性能结果表明加热时

的手背和手指皮肤温度热感觉等级均有大幅度提升与不加热条件下的手部皮肤温度均存在显著性差异较之

无风条件０５ms风速会降低手套的防寒性能加热与不加热条件下皮肤温度的差异更显著

关键词防护手套智能电加热防寒性能局部热感觉

中图分类号TS９４１７３　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００２６－０８

DevelopmentandPerformanceEvaluationofElectricallyHeatedProtectiveGloveswithThermoregulationFunction

MANini１XUFanfei１LUYehu１２DAIHongqin１２

(１CollegeofTextileandClothingEngineeringSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China

２NationalEngineeringLaboratoryforModernSilkSoochowUniversitySuzhou２１５１２３China)

AbstractColdＧproofperformanceofprotectiveglovesplaysanimportantroleinavoidingcoldinjuryfortheoutdoorworkstaffApairoflightweightandelectricallyheatedgloves (EHG)withthermoregulationfunctionwhichcankeepwarmcontinuouslyhasbeendevelopedToevaluatethethermalinsulationandthermoregulationpropertiesofEHGhumantrialexperimentswereconductedinaclimatechamberwiththeairtemperatureof２５andrelativehumidityof６０Thechangesinskintemperatureatsixparts(ie５fingersandbackofthehand)andsubjectivethermalsensationwererecordedrespectivelyin６０minBesidesthecoldＧproofperformanceofEHGundertheconditionsofwind(０５ms)nowind(０１７ms)heatingandnoheatingwasdiscussedResultsindicatethattheskintemperatureandthethermalsensationofthebackofthehandandfingersimprovealotunderheatingconditionandthereissignificantdifferencewithhandskintemperatureundernoheatingconditionComparedwithnowindconditionthewindvelocityof０５mswillgreatlyreducethecoldＧproofperformanceoftheglovesandthedifferencebetweenheatingandnoheatingconditionsismoresignificantKeywordsprotectiveglovesintelligentelectricallyheatingcoldＧproofperformancelocalthermalsensation

收稿日期２０１７－１０－２４

基金项目国家自然科学基金青年基金(５１５０６１３７)江苏省自

然科学基金(BK２０１６１２５５)

作者简介马妮妮(１９８８－)女山东临沂人硕士研究生主

要从事智能与防护服装方面的研究

通信作者卢业虎EＧmailyhlusudaeducnn

　　户外工作人员在严寒环境中作业时尤其是极

地高峰或太空深海等极端环境极易引起手部冻伤冻僵当手指皮肤温度低于１５６时[１]手部灵敏

度将大幅度降低阻碍工人作业精度和效率严重增

1048944６２1048944

加事故发生率低于４４时[２]手指精细作业能力

几乎全部丧失因此佩戴防寒手套对于保证工人

健康和安全尤为重要传统多层增厚手套虽能抵御

严寒但是不利于手工操作相比之下电加热手套

不仅具有优越的防寒保暖性能有效减少手部向周

围环境中的热量损失同时较为轻薄对手指灵活性

影响较小可满足人们手部对于工效性防寒保暖性

的要求即使是在－３２的寒冷环境中电加热产

品可有效保持手部皮肤温度[３]目前市场上电热手套的加热方式分为持续加热

和控温加热持续加热手套结构简单控温电路设计

不完善普遍出现加热不均匀的现象易引起手部局

部温度过高产生不适且一般无过热保护装置存在

极大安全隐患[１]对于市场上已有的可调温和控温

的加热手套加热档位固定且可选范围小既不能实

现智能加热也无法调节加热区间满足个人对温度

舒适度的要求另一方面一些电热手套的加热材料

选用的金属材料易折断[４Ｇ５]且难以贴合手部曲线电热膜或涂层材料不透气容易引起手部出汗闷热以致水分凝结降低手套保暖效果[６]此外导电布的高电

阻以及加热片的偏移都会影响加热效率或加热面积针对以上问题本研究研制一款较为轻便可持

续保暖的温控电热防护手套可根据人体以及外界

温度变化自行启动和停止加热功能调节手部热量

平衡提高手套的使用时间[７]通过真人实验基于

手部实时皮肤温度变化以及真人主观手部热感觉评

价评价其防寒效果和舒适性能

１　温控电热手套研发

１1049008温控装置２1049008调温按钮３1049008手套

４1049008触头５1049008导线６1049008接口７1049008加热片

图１　智能电加热手套构成

１１　手套设计

为使手套更贴合人体手部增强保暖效果整体

采用立体设计便于手指弯曲增加动作灵活性如

图１所示温控电热防护手套包括手套本体加热元

件和智能调温装置手套本体共四层包括手套外

层防水透气层隔热层和内里外层面料采用防风

织物防水透气层采用 PTFE膜层压材料材料表

面分布均匀的凸点手套隔热层采用抓绒面料内里采用锦纶里料

１２　加热元件

加热元件由五指型加热片和连接头组成由于

手背温度低于内部因此加热片位于手套背部隔热

层和手套内里之间[８]如图１(b)所示考虑到小拇

指易寒冷情况增加小拇指加热面积加热元件采

用ldquo三明治rdquo结构的复合材料硅胶外皮碳纤维束导

电材料被夹在PET薄膜之间发热片温度范围为

３５~４５ 以保证加热中手部的安全性和热舒

适性

１３　智能温控装置

将长宽为２cm的微型智能温控装置安置在手

套背部感温触头固定在内部虎口位置以检测的手

套内部微环境的温度调节加热片的工作方式调温

按钮设定温度(２６~３５)手套内温度低于下阈值

加热片开始加热工作超过上阈值加热片停止工作从而保持微环境温度的相对稳定防止升温过快过

高手部过热出汗从而解决加热效率和手部舒适性

问题同时可满足不同人群的舒适温度要求智能电加热手套电源可以由几种方式提供a)

连接电动车电源可直接用于骑行电瓶车时穿戴

b)连接小型便携式可充电锂电池将导线通过袖子

穿出电池可放在服装或背包等用于登山长时间

外出等

２　真人实验

６名志愿者(男３名女３名)自愿参加穿戴试验其特征如表１所示要求受试者在实验之前２４h内

不可饮酒不可做剧烈运动２h内不可进食不可吸

烟喝茶或咖啡

表１　受试者信息

性别 年龄y 身高cm 体重kg BMI(kg1048944m－２)男 ２０plusmn１ １７１plusmn５ ５８plusmn４ ２００plusmn２５女 ２０plusmn１ １５９plusmn４ ５１６plusmn３８ ２０５plusmn１１

试验在人工气候室进行试验中受试者保持着

装一致均穿着同一套服装即纯棉内衣和内裤羽绒上衣羽绒裤防寒靴受试者需穿戴手套在无风

1048944７２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

(０１７ms)和有风(０５ms)两种工况下分别进行

两次试验(手套加热和不加热)两次试验至少间隔

一天以排除受试者对冷环境适应性的影响

图２　手部皮肤温度测量

试验前要求志愿者在室内环境(２８)中贴好

皮肤温湿度传感器见图２静坐１５~３０min达到正

常体温并保持稳定之后戴上手套进入预先设定好温

湿度(２５６０)风速(０１７ms或０５ms)的人

工气候室静坐在桌前双手半握放在桌上风自左

向右吹向人体试验时长６０min每隔１０min询问

受试者手部主观热感觉主观热感觉分为９个等级

(－４非常冷－３冷－２凉－１有点凉０适中１有

点暖２暖３热４非常热)

３　结果与分析

３１　各部位皮肤温度变化

３１１　大拇指温度

不同条件下大拇指皮肤温度变化曲线如图３所

示在无风环境中大拇指皮肤温度在不加热的条件

下６０min内持续快速下降了１７１最终温度是

１４４加热状态下大拇指皮肤温度下降速度变

缓其间温度略有上升６０min内共下降了９８最终温度为２２３

当风速为０５ms不加热状态下的大拇指皮

肤温度先快速下降之后缓慢下降６０min内温度

共下降１７６最终温度为１２４加热状态下大拇指皮肤温度先是快速下降后速度变缓平稳之

后温度缓慢上升最后略有下降试验过程中温度共

下降１２４最终温度为１８４统计分析表明无风条件下的大拇指皮肤温度在加热和不加热两种

情况下第４５min之后存在显著性差异有风条件下

的大拇指皮肤温度自试验开始后的第１０min后存

在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图３　无风和有风环境下大拇指皮肤温度变化曲线

３１２　食指温度

图４描述了无风有风环境中食指皮肤温度的

变化趋势即在无风环境中不加热条件下６０min内食指皮肤温度持续快速下降了１８６最终温度

为１３１加热状态下食指皮肤温度在前１５min略有下降之后逐渐趋于平稳６０min内温度共下

降５８最终温度为２５４风速为０５ms时在不加热条件下食指皮肤

温度先急剧下降之后下降速度变缓６０min内温

度共下降１９５ 最终温度为１１７ 加热状态

下食指温度在短暂快速下降后趋于平稳第３０~５０min内温度缓慢上升后略下降试验过程中共下

降８６最终温度为２２０统计分析表明在无

风环境食指在加热与不加热两种情况下的皮肤温度

自第２５min后存显著性差异在有风环境中自第

１５min后存在显著性差异

1048944８２1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图４　无风和有风环境下食指皮肤温度变化曲线

３１３　中指温度

中指皮肤温度随时间变化曲线如图５所示无

风环境中中指在不加热的条件下温度持续快速下

降６０min内中指温度共下降１７９最终温度为

１４５加热条件下温度略微下降后保持稳定之后略下降６０min内中指皮肤温度共下降８０ 最终温度为２４８

风速为０５ms试验中中指在不加热的条件

下温度先是急速下降之后速度变缓６０min内共

下降１９６最终温度为１１３加热状态下中指温度在快速下降后趋于稳定第６０min时中指皮

肤温度共下降１０１最终温度为２１０统计

分析表明在无风环境中加热和不加热条件下的中

指皮肤温度变化在第２５min后存在显著性差异在有风环境中加热和不加热两种条件下中指皮肤温

度变化在第１５min之后出现显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图５　无风和有风环境下中指皮肤温度变化曲线

３１４　无名指温度

图６描述了无风有风环境中无名指皮肤温度

的变化趋势如图６所示在无风环境中无名指皮

肤温度在不加热条件下快速下降６０min内温度共

下降１６７最终温度为１４４加热条件下无名指皮肤温度略有下降后稍有停滞之后缓慢下降

６０min内温度共下降８１最终温度为２３７风速为０５ms手套不加热条件下６０min内

无名皮肤指温度先是迅速下降之后下降速度变缓共计下降了１９７最终温度是１１１加热状态

下无名指皮肤温度平缓下降至趋于稳定试验过程

中共下降９５最终温度为２１６统计分析表

明在无风环境中无名指在加热和不加热两种情况

下的温度变化在３５~６０min内出现显著性差异在有风环境中无名指温度变化自第２０min开始出

现显著性差异

1048944９２1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图６　无风和有风环境下无名指皮肤温度变化曲线

３１５　小拇指温度

不同条件下小拇指皮肤温度随时间变化曲线见

图７由 图 ７ 可 见在 无 风不 加 热 的 条 件 下

６０min小拇指皮肤温度快速下降了１７３最终温

度为１４７加热条件下小拇指皮肤温度略微下

降后趋于平稳６０min内温度共下降７８ 最终

温度为２３６风速为０５ms不加热的条件下小拇指温度

先是迅速下降之后下降速度较为缓慢并逐渐趋于

稳定６０min内温度共下降１９１第６０min时小

拇指皮肤温度为１０８加热状态下小拇指皮肤温

度在迅速下降后变缓２０min后略微上升后趋于平

稳６０min内温度共下降１０５最终温度是２０３统计分析表明在无风环境中２５~６０min内

加热和不加热两种情况下的小拇指皮肤温度变化存

在显著性差异有风环境中１５~６０min内加热和

不加热两种状态下的小拇指皮肤温度变化存在显著

性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图７　无风和有风环境下小拇指皮肤温度变化曲线

　　图８描述了有风无风环境中手背皮肤温度的

变化趋势即在无风不加热条件下前５min内手

背皮肤温度快速下降之后缓慢下降６０min内手

背皮肤温度共下降１４０最终温度是１７７加热状态下手背皮肤温度略下降后逐渐平稳６０min内手背温度共下降６８最终温度为２５５

风速为０５ms不加热的条件下手背皮肤温

度先快速下降第１０min后缓慢下降试验过程中

温度共下降了１５０最终温度１６５加热状态

下手背皮肤温度短暂下降之后缓慢上升一段时间

的平稳之后略下降最终温度共下降 ８１ 第

６０min时的温度为２２９统计分析表明无风环

境中自第２５min后加热与不加热条件下的皮肤温

度存在显著性差异有风环境中手背在加热和不加

热条件下的皮肤温度变化在１５~６０min内存在显

著性差异

1048944０３1048944

　纺织工程 第２６卷

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图８　无风和有风环境下手背皮肤温度变化曲线

３１７　手部平均皮肤温度

图９描述了有风无风环境中手部(五指和手背)的平均皮肤温度的变化趋势在无风不加热条件

下６０min内手部平均皮肤温度持续下降了１７０最终温度是１４８加热状态下手部平均皮肤温度

在短暂下降之后变缓至逐渐平稳６０min内手部平均

皮肤温度共下降７７最终温度为２４２风速为０５ms不加热的条件下手部平均皮

肤温度先快速下降第３５min后缓慢下降试验过

程中温度共下降了１８４最终温度１２３加热

状态下手部平均皮肤温度在前１０min内快速下降

之后保持平稳最后略下降最终共下降９８第

６０min时的温度为２１０ 统计分析表明无风

环境中在１０~６０min加热与不加热条件存在显著

性差异有风环境中手背在加热和不加热条件下的

皮肤温度变化自第５min之后存在显著性差异

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图９　无风和有风环境下手部平均皮肤温度变化曲线

　　综上所述两种风速环境中无论加热与否五指和手背的皮肤温度和平均皮肤温度均随着时间增

长而下降但是加热组温度在最初下降后最终保持

相对稳定风速为０１７ms时加热条件下的手指

和手背在第６０min时的平均皮肤温度相比于对照

组(手套不加热)高了９４０５ms时相比于对

照组最终温度提升了８６１５被认为是手动

作业工效不受影响的临界温度[２９]对照组中所有

部位的局部皮肤温度均低于１５即手工操作能力

受到明显影响灵活性降低相比之下加热状态下

的手部局部温度均高于１５也就是说在寒冷的

环境中加热状态下手套保暖效果更好有利于降低

五指和手背部位热量的散失能更好维持手部的皮

肤温度保证手部的作业工效研究表明嵌入式加

热元件可以提高手套的防寒效果这与之前的研究

结果是一致的[１０Ｇ１１]

1048944１３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

在加热条件下手指各部位的皮肤温度均出现

小幅增加的动态波动这可能与智能调温装置有关试验的前几分钟由于手部温度仍处于设定温度范

围内(２６~３５ )因此加热装置处于不工作状态随着温度下降到低于下阈值加热装置开始启动手部皮肤温度出现轻微上升因此不会出现手部局部

温度过高状况或因环境变化时频繁调整温控器的

不便不同部位的皮肤温度变化情况不同相比于其

它部位加热状态下大拇指的最终温度最低这可能

是因为大拇指部位特殊加热片与该部位皮肤贴合

度不够加热效果不理想仍需改进研究两种风速

下无论是否加热第６０min时的手背皮肤温度均

是最高一方面这可能是因为手背比手指更接近人

体另一方面可能是因为电热片更接近贴合手背皮

肤表面增加了之间的接触面积和热量传递这进

一步证明了较大的加热面积可以增加加热效果这与Song等[１１]Wang等[１２]的研究结果一致然而由于小手指空隙较大试验最开始时手到周围环境

的对流散热很大所以０５ms环境中加热状态下

前２０min小拇指的温度曲线明显下降之后温度略

有增加且第６０min时的最终温度高于２０ 这同样证明了加热片提高了手套的保暖性能

此外同一部位的皮肤温度在高风速环境中

的下降速度更快这与空气速度会降低防寒性能

的研究结果一致[１０１３]空气流速对有效加热功率

的影响较小但可以降低手套热阻增加了向周围

环境的热量损失大大降低了保暖效果从图３到图９可以看到尽管高风速条件下(０５ms)的手部最终温度低于低风速环境(０１７ms)但是

在加热与对照组的统计差异出现的更早这表明

０５ms风速下温控电热手套对于手部局部加热

的效果更明显这可能与人体生理和心理变化有

关需进行进一步探究

３２　主观评价

不同条件下的手部热感觉评价结果分别如图

１０(a)图１０(b)所示从图１０中可以看出两种风

速环境中手套加热和不加热时受试者的手部总体

热感觉均呈下降趋势即感觉手部越来越冷无风环境不加热状态下受试者手部热感觉自

进入人工气候室的０５(微暖)逐渐下降到－２(凉)加热状态下受试者的手部热感觉从进入气候室的

第１０min开始下降由０５(微暖)缓慢降至－０７(微凉)风速为０５ms不加热条件下受试者的

手部热感觉由起初进入气候室的０５(微暖)开始下

降最终达到－２５(较凉)的状态加热状态下受试

者的手部热感觉在气候室的前１０min几乎无变化

１０min后从０５(微暖)缓慢下降最终达到－１(有点凉)统计分析表明无风环境中在加热和不加

热下的热感觉等级在第２０min后存在显著性差异有风环境中手部主观热感觉在第１０~６０min存在

显著性差异综上分析可得两种风速环境中不论手套加热

与否手部热感觉均随时间增长呈下降趋势但加热

状态下手部热感觉下降的起点较晚且下降速度更

缓慢最终热感觉等级较高在一定程度上说明加热

手套的保暖效果更好相比于无风环境有风环境中

的加热手套最终热感觉较低说明０５ms的风速

会降低加热手套的防寒性能这与手套加热时手指

和手背的皮肤温度变化规律相同证明实验结果的

可靠性

显著性差异水平P＜００５时标记为ldquolowastrdquo显著性差异水平P＜００１时标记为ldquolowastlowastrdquo

图１０　无风和有风环境下手部整体热感觉评价

1048944２３1048944

　纺织工程 第２６卷

４　结　论

本研究采用智能温控装置研制了一款较为轻

便并且可持续保暖的温控电热防护手套通过真

人实验基于手指和手背的皮肤温度变化以及真人

主观热感觉得到结论如下

a)在 寒 冷 环 境 中无 风 (０１７ ms)和 有 风

(０５ms)条件下的手指和手背皮肤温度均随时间

增长会下降但电热手套均能提供较好的保暖性能在６０min内使皮肤温度维持相对稳定无风环境

中手套不加热较加热时的手部最终平均皮肤温度

相差９３有风情况下手套不加热较加热时的手

部最终平均皮肤温度相差８６

b)在寒冷环境中手部热感觉呈现下降趋势加热状态相对于不加热状态时的手指和手背热感觉

等级有大幅度提升不加热状态下的热感觉下降起

点更早最终评价等级也略低

c)智能温控系统加热后的手套保暖性能更好有利于降低手指和手背部位的热量散失更好维持

手指和手背皮肤温度保证手部精细作业能力风速

影响电热手套保暖效果０５ms的风速会降低智

能温控电热手套的防寒性能

参考文献

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1048944３３1048944

　第５期 马妮妮 等温控电热防护手套研制与性能评价 纺织工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００８

膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用

陈　镇１蒋　彬１邓继勇１刘日平２胡灿辉３

(１湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室湖南湘潭　４１１１０４２苏州大学

纺织与服装工程学院江苏苏州　２１５００６３广东德美精细化工股份有限公司广东顺德　５２８３０５)

　　摘　要采用盐酸对膨润土进行改性将改性后的膨润土作为双氧水稳定剂用于纯棉织物碱氧一浴法前

处理并与传统双氧水稳定剂进行了效果对比结果表明改性膨润土可用于纯棉织物碱氧一浴法前处理在优化工艺条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９与传统双氧水稳定剂进行

对比效果基本相近但原料更安全环保

关键词膨润土改性前处理碱氧一浴法棉织物

中图分类号TS１９２２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３４－０５

ModificationofBentoniteandItsApplicationinPretreatmentofCottonFabricbyAlkaliＧoxideOneBathProcess

CHENZhen１JIANGBin１DENGJiyong１LIURiping２HUCanhui３

(１KeyLaboratoryofEcologicalTextileMaterialsamp NovelDyeingandFinishingTechnologyHunanProvincialEducationDepartmentHunanInstituteofEngineeringXiangtan４１１１０４China

２CollegeofTextileandClothingEngineeringofSoochowUniversitySuzhou２１５００６China３DymaticChemicalsIncShunde５２８３０５China)

AbstractThebentonitewasmodifiedbyhydrochloricacidfirstlyandthenitwasappliedashydrogenperoxidestabilizerinpretreatmentofcottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessThepretreatmenteffectwascomparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizerinthispaperTheresultsshowthatthemodifiedbentonitecanbeusedforpretreatmentofpurecottonfabricbyalkaliＧoxideonebathprocessUndertheoptimizedprocessconditionsthewhitenessoftreatedfabricis８１４thecapillaryeffectis１２１cm３０minandthestrengthlossis９９ComparedwiththetraditionalhydrogenperoxidestabilizertheireffectisbasicallysimilarbutbentoniteissaferandmoreenvironmentallyfriendlyKeywordsbentonitemodificationpretreatmentalkaliＧoxideonebathprocesscottonfabric

收稿日期２０１７－０７－０２

基金项目湖南省教育厅创新平台开放基金项目(１７K０２６)

作者简介陈　镇(１９８１－)男湖南湘潭人讲师主要从事

环境友好型染整技术及印染废水处理方面的研究

　　H２O２ 是最常用的前处理漂白剂其主要作用

机理为H２O２ 在碱性条件下分解出 HOO1048944与棉

纤维天然色素中的共轭双键发生加成反应破坏其

发色体系而消色漂白H２O２ 在放置过程中会逐渐

分解在碱性条件下稳定性更差同时溶液中的铜铁锰镍等金属离子杂质会催化加速双氧水的分

解[１Ｇ２]因此在使用 H２O２ 漂白时需配合双氧水稳

定剂使用[３]本世纪初粘土矿物开始在印染助剂行业中崭

露头角如德国拜耳公司及先邦化学(上海)公司研

制的漂白助剂 TannexRENATannexGEO上海

德 桑 精 细 化 工 有 限 公 司 研 制 的 前 处 理 剂

GreenStoneG 等[４Ｇ５]对粘土矿物的研究和应用表

明其协同作用机理为[６Ｇ７]a)粘土矿物所特有的离

子交换吸附功能及晶体结构使其能吸附溶液中的重

金属离子降低 H２O２ 的分解速率b)粘土矿物本身

1048944４３1048944

的富镁性使其所携带的 Mg２＋ 能与 HOO1048944结合起到缓释的作用c)粘土矿物的特殊空间结构还能起

到固载保护双氧水的功能膨润土作为一种绿色安全环保的代表性层状

硅酸盐粘土矿物结构单元层是中间为 O 层两边

为 T层其中O层为八面体层由 Al３＋ Mg２＋ 等阳

离子占据[８Ｇ９]作为一种含镁粘土矿物本研究将对

其通过酸改性纯化其空间结构强化其交换及吸附

性能考察其作为氧漂稳定剂用于纯棉织物前处理

的性能

１　实验部分

１１　实验药品及仪器

１１１　材　料

纯棉毛巾坯布(平方米质量３５０gm２益阳龙

源纺织有限公司)膨润土(细度２５０~３００目辽宁

建平县润营矿业有限公司)

１１２　药　品

氢氧化钠过氧化氢盐酸硅酸钠(分析纯天津科密欧化学试剂有限公司)非离子渗透剂 DMＧ１２３０精练剂DMＧ１３６１氧漂稳定剂 DMＧ１４０３(工业

级广东德美精细化工有限公司)

１１３　仪　器

毛细效应测定仪 TG８７１(上海美谱达仪器有限

公司)YG０２６H 型多功能电子织物强力机(宁波纺

织仪器厂)WSDＧⅢ全自动型白度仪(上海通显机

电设备有限公司)JJＧ１型电热恒温水浴锅(上海普

瑞赛斯仪器有限公司)XY 系列精密电子天平(常州市幸运电子设备有限公司)

１２　实验内容

１２１　膨润土的酸改性实验

选用盐酸对膨润土进行浸泡法改性设计L４４ 正

交试验进行改性条件研究影响因素及水平选择见

表１

表１　膨润土改性正交实验设计

因素

A B C D改性时间

h

改性温度

液固比

盐酸浓度

(mol1048944L－１)

水平

２ ７０ ２∶１ １４ ８０ ３∶１ ２６ ９０ ４∶１ ３８ １００ ５∶１ ４

１２２　改性膨润土在碱氧一浴法前处理中的应用

实验

　　将表１中L４４ 正交试验设计的１６个改性样品用

于纯棉毛巾坯布碱氧一浴法前处理实验工艺流程配前处理液rarr润湿坯布入液rarr保温前处理(９０times９０min)rarr出布rarr热水洗(９５times５min)rarr冷水洗

(２０times５min)rarr热水洗(９５times３min)rarr冷水洗

(２０times３min)rarr烘干rarr测试前处理液初始配方

NaOH(gL)　　　　　　　　　３０H２O２(gL) １５非离子渗透剂DMＧ１２３０(gL) １精练剂DMＧ１３６１(gL) ０５改性膨润土(gL) ２浴比 １∶５０

１２３　前处理液配方及工艺优化实验

继续以正交试验来优化前处理工艺做L５４ 正交

试验因素及水平选择如表２

表２　前处理正交试验设计

因素

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)膨润土用量

(g1048944L－１)保温时

间min

保温温

度

水平

３０ １５ ４ ９０ ９０２８ １４ ３ ８０ ８５２６ １３ ２ ７０ ８０２４ １２ １ ６０ ７５

１２４　横向对比实验

采用１２３优化后的前处理液配方及工艺对坯

布进行碱氧一浴前处理对比改性膨润土与常用的

双氧水稳定剂硅酸钠DMＧ１４０３及未改性膨润土不加双氧水稳定剂的前处理效果

１３　分析与测试

a)毛效参照 FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细

效应测试方法raquo测定

b)白度参照 GBT８４２４２mdash２００１laquo纺织品色

牢度试验相对白度的仪器评定方法raquo测定

c)强 力 损 失用 强 降 率 来 表 示参 照 GBT３９２３mdash１９９７laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分断裂

强力和断裂伸长率的测定 条样法raquo测定织物的初

始经向断裂强力F０ 和处理后的经向断裂强力F１则

1048944５３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

强降率＝F０－F１

F０times１００

d)手感采用５级评价法将织物放在暗箱内通过ldquo搓捏摸抓rdquo等评定织物的滑爽软糯丰满弹性等手感特征１级最差５级最好

２　结果与讨论

２１　膨润土的改性实验结果

根据１２１酸改性实验设计及１２２改性膨润土

的应用实验结果见表３结果分析见表４表５表６

表３　改性膨润土正交试验结果

实验号A B C D

改性时间h 改性温度 液固比 盐酸浓度(mol1048944L－１)前处理效果

白度 毛效cm 强力损失１ ２ ７０ ２∶１ １ ７３５ １０２ ９８２ ２ ８０ ３∶１ ２ ７５２ １０５ ８９３ ２ ９０ ４∶１ ３ ７６８ １０３ １２２４ ２ １００ ５∶１ ４ ７７１ １２５ １９０５ ４ ７０ ３∶１ ３ ７５９ ９９ １０１６ ４ ８０ ２∶１ ４ ７５９ １３０ １６１７ ４ ９０ ５∶１ １ ７４１ １２２ １２８８ ４ １００ ４∶１ ２ ７４９ １１５ １３７９ ６ ７０ ４∶１ ４ ７５０ １１６ １７７１０ ６ ８０ ５∶１ ３ ７７７ １２８ １１２１１ ６ ９０ ２∶１ ２ ７４０ ８５ ９５１２ ６ １００ ３∶１ １ ７２１ １０２ １６９１３ ８ ７０ ５∶１ ２ ７３５ ９６ １４３１４ ８ ８０ ４∶１ １ ７２６ １０１ １５２１５ ８ ９０ ３∶１ ４ ７２６ ９５ １０４１６ ８ １００ ２∶１ ３ ６４９ １０３ １８２

表４　白度正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ ７５６５０ ７４４７５ ７２０７５ ７３０７５K２ ７５２００ ７５３５０ ７３９５０ ７４４００K３ ７４７００ ７４３７５ ７４８２５ ７３８２５K４ ７０９００ ７２２５０ ７５６００ ７５１５０R ４７５０ ３１００ ３５２５ ２０７５

主次因素 A＞C＞B＞D最佳工艺 A１B２C４D４

从表４按照极差大小得到影响白度的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为改性温度盐酸浓度影响最小最佳工艺

为A１B２C４D４

表５　毛效正交结果分析

极差分析因素

A B C DK１ １０８７５ １０３２５ １０５００ １０６７５K２ １１６５０ １１６００ １００２５ １００２５K３ １０７７５ １０１２５ １０８７５ １０８２５K４ ９８７５ １１１２５ １１７７５ １１６５０R １７７５ １４７５ １７５０ １６２５

主次因素 A＞C＞D＞B最佳工艺 A２B２C４D４

　　从表５按照极差大小得到影响毛效的主次因素

及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液固

比再次为盐酸浓度改性温度影响最小最佳工艺

为A２B２C４D４

表６　强力损失正交结果分析

极差分析因素

A B C D

K１ １２９７５ １３４００ １３６７５ １１２７５

K２ １２８５０ １１５７５ １１６００ １４４００

K３ １１２２５ １４７００ １２９２５ １４８７５

K４ １６９５０ １４３２５ １５８００ １３４５０

R ５７２５ ３１２５ ４２００ ３６００

主次因素 A＞C＞D＞B

最佳工艺 A３B２C２D１

从表６按照极差大小得到影响强力损失的主次

因素及优化工艺组合改性时间影响最大其次为液

固比再次为盐酸浓度改性温度影响最小与毛效

的影响主次因素相同最佳工艺为A３B２C２D１综合毛效白度和强力损失确定膨润土改性的

1048944６３1048944

　染化工程 第２６卷

优化条件为A２B２C４D４即改性时间４h改性温度

８０液固比５∶１盐酸浓度４molL在该条件下

的改性膨润土用于前处理的效果白度７６５毛效

１２２cm强力损失１２６

２２　碱氧一浴法前处理液及工艺优化

根据１２３碱氧一浴前处理液配方及工艺优化

实验设计结果见表７结果分析见表８９１０

表７　正交实验

实验号

E F G H I烧碱用量

(g1048944L－１)双氧水用量

(g1048944L－１)改性膨润土用量

(g1048944L－１)保温时间

min

保温温度

前处理效果

白度 毛效cm 强力损失

１ ３０ １５ ４ ９０ ９０ ７５８ １１５ １２２２ ３０ １４ ３ ８０ ８５ ７３０ １２０ １０７３ ３０ １３ ２ ７０ ８０ ７３５ １３０ ８９４ ３０ １２ １ ６０ ７５ ７８３ １１３ １０６５ ２８ １５ ３ ７０ ７５ ７３７ １１０ １１９６ ２８ １４ ４ ６０ ８０ ７２９ １１７ ８６７ ２８ １３ １ ９０ ８５ ７７５ １２５ ９８８ ２８ １２ ２ ８０ ９０ ７７６ １３１ １１２９ ２６ １５ ２ ６０ ８５ ７６７ １３７ ８５１０ ２６ １４ １ ７０ ９０ ７８７ １２３ １０５１１ ２６ １３ ４ ８０ ７５ ７２４ １１８ ９２１２ ２６ １２ ３ ９０ ８０ ７２４ １１７ １１７１３ ２４ １５ １ ８０ ８０ ７３８ １２０ ９６１４ ２４ １４ ２ ９０ ７５ ７５０ １２８ ９３１５ ２４ １３ ３ ６０ ９０ ７５４ １２４ １２８１６ ２４ １２ ４ ７０ ８５ ７３５ １３０ ９７

表８　白度正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ ７５１５ ７５００ ７３６５ ７５１８ ７６８８K２ ７５４３ ７４９０ ７３６３ ７４２０ ７５１８K３ ７５０５ ７４７０ ７５７０ ７４８５ ７３１５K４ ７４４３ ７５４５ ７７０８ ７５８３ ７４８５R １ ０７５ ３４５ １６３ ３７３

主次因素 I＞G＞H＞E＞F最佳工艺 E２F４G４H４I１

根据表８按照极差大小得到影响白度的主次因

素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润土用量

的影响最大前处理时间次之烧碱用量和双氧水用

量的影响相对小最佳工艺为E２F４G４H４I１

表９　毛效正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １１９５ １２０５ １２ １２１３ １２３３K２ １２０８ １２２０ １１７８ １２２３ １２８０K３ １２３８ １２４３ １３１５ １２３３ １２１０K４ １２５５ １２２８ １２０３ １２２８ １１７３R ０６ ０３８ １３７ ０２ １０８

主次因素 G＞I＞E＞F＞H最佳工艺 E４F３G３H３I２

　　根据表１０按照极差大小得到影响毛效的主次

因素及优化工艺组合改性膨润土影响最大前处理

温度影响次之再烧碱用量双氧水用量和前处理时

间影响较小最佳工艺为E４F３G３H３I２

表１０　强力损失正交结果分析

极差分析因素

E F G H IK１ １０６００ １０５５０ ９６７５ １０７５０ １１６７５K２ １０３７５ ９７７５ １１７７５ ９９２５ ９６７５K３ ９７２５ ９９２５ ９４７５ １０２５０ ９７００K４ １０３５０ １０８００ １０１２５ １０１２５ １００００R ０８７５ １０２５ ２３ ０８２５ ２

主次因素 G＞I＞F＞E＞H最佳工艺 E３F２G３H２I２

根据表１０按照极差大小得到影响强力损失的

主次因素及优化工艺组合前处理温度和改性膨润

土用量影响最大双氧水次之烧碱用量与前处理时

间影响接近前处理时间影响更小与毛效的影响主

次因素比较相似最佳工艺为E３F２G３H２I２综合考虑毛效白度和强力确定前处理的优化

配方及工艺是E３F２G３H３I２即烧碱２６gL双氧水

1048944７３1048944

　第５期 陈　镇 等膨润土的改性及在棉织物碱氧一浴法前处理中的应用 染化工程

１４gL改性膨润土２gL前处理时间７０min前处理温度８５ 在该条件下的前处理效果白度

８１４毛效１２１cm强力损失９９

２３　与其他双氧水稳定剂的对比

根据１２４实验设计硅酸钠DMＧ１４０３改性

膨润土未改性膨润土及不加任何氧漂稳定剂的对

比实验结果如表１１所示

表１１　与其他双氧水稳定剂的对比

序号 产品 白度毛效

cm

强力损失

手感

级

１ 未处理坯布 ３９９ １４ － １~２２ 改性膨润土 ８１４ １２１ ９９ ４~５３ 硅酸钠 ８１５ １２７ １００ ４~５４ DMＧ１４０３ ８２０ １２７ １１７ ４~５５ 未改性膨润土 ７６９ ９２ １１９ ３~４６ 不加氧漂稳定剂 ７４２ ８４ １２７ ３

从表１１可以看出改性后的膨润土与硅酸钠

DMＧ１４０３相比较手感相似白度毛效基本接近强力损失更小同时与未改性膨润土对比其性能

均有显著提升说明通过盐酸改性作用优化了膨润

土的空间结构增大了层间距提高了其离子交换性

能有效抑制了溶液中重金属离子的催化分解破坏并通过对 H２O２HOO1048944的固载与缓释等协同作用保证了 H２O２ 的分解稳定性提升了漂白效果

３　结　论

a)改性膨润土粘土矿物可作为双氧水稳定剂

用于纯棉织物碱氧一浴法前处理

b)在本研究中盐酸膨润土改性的优化工艺

为改性时间４h改性温度８０液固比５∶１盐酸浓度４molL该工艺下的膨润土效果为白度

７６５毛效１２２cm３０min强力损失１２６

c)采用改性膨润土进行碱氧一浴法前处理的优

化配方及工艺为烧碱２６gL双氧水１４gL非离子

渗透剂 DMＧ１２３０１gL精炼剂 DMＧ１３６１０５gL改性膨润土２gL浴比１∶５０前处理温度８５前处

理时间７０min该条件下处理后的织物白度８１４毛效１２１cm３０min强力损失９９

d)与其他双氧水稳定剂相比改性膨润土的应

用效果基本相近并具有安全环保等优点

参考文献

[１]RUJQIANXHydrogenperoxidebleachingofcotton

fiberswithcationicliposomesasnovelstabilizer[J]

FibersampPolymers２０１５１６(１１)２４０９－２４１５[２]徐长绘纳米双氧水稳定剂用于棉织物漂白效果的研究

[J]棉纺织技术２０１４４２(９)３１－３４[３]陈辉丰周秋宝非硅型氧漂稳定剂 DM－１４０４的性能

及应用[J]现代纺织技术２０１１１９(６)１８－２０[４]姚永丽膨润土的改性及其在纺织品加工中的应用[D]

上海东华大学２００６[５]吕家华拜耳的绿色纺织化学品概念及其产品[J]印

染２００２２８(１)４８－５０[６]刘伟伟新型双氧水漂白活化剂的研究[D]石家庄河

北科技大学２０１０[７]查贝利吕家华氧漂稳定剂 TannexGEO 的氧漂工艺

[J]印染２００１２７(３)５３－５４[８]CHOIAESROCESSDUGOSNetalAdsorptive

removalofdibenzothiophenesulfonefromfueloilusingclay material adsorbents [J]Journal of Cleaner

Production２０１７１６１(１０)２６７－２７６[９]BOURAIE M E MASOUD A A Adsorption of

phosphateions from aqueous solution by modified

bentonitewith magnesium hydroxide Mg(OH)２ [J]

AppliedClayScience２０１７１４０(５)１５７－１６４

1048944８３1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５００９

金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究

李　珂１叶　挺１蒋　静１王少飞２３

(１河南工程学院材料与化学工程学院郑州　４５０００７２江南大学生态纺织教育部重点实验室

江苏无锡　２１４１２２３江南大学纺织服装学院江苏无锡　２１４１２２)

　　摘　要针对天然染料直接法染棉织物过程中的上染率低染色牢度差问题采用硫酸铁和硫酸铜作为媒

染剂通过单因素实验与正交设计实验探讨了橘皮色素媒染棉织物染色工艺效果结果表明最佳染色方法

为预媒法染色硫酸铁作为媒染剂时橘皮色素染棉的工艺较佳最优染色工艺为橘皮色素质量分数３硫酸铁质量分数１５媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色７０min染色浴

比１∶４０经橘皮色素染色后织物各项牢度均能达到服用要求

关键词棉织物橘皮色素金属媒染剂预媒法

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００３９－０６

StudyonPromotionEffectofMetalIonMordantforCottonFabricDyeingwithOrangePigment

LIKe１YETing１JIANGJing１WANGShaofei２３

(１DepartmentofMaterialsandChemicalEngineeringHenanInstituteofEngineering

Zhengzhou４５０００７China２KeyLaboratoryofEcoＧTextiles(JiangnanUniversity)

MinistryofEducationWuxi２１４１２２China３SchoolofTextileandClothing

MinistryofEducationJiangnanUniversityWuxi２１４１２２China)

AbstractBecauseoflowdyeＧuptakeandpoorcolorfastnessofthecottondyedwithnaturaldyebyusingdirectdyeingmethodtheferricsulfateandcoppersulfatewereusedasthemordantandthedyeingeffectoforangepeelpigment wasdiscussedbysinglefactorexperimentandorthogonalexperimentTheresultsindicatethattheoptimumdyeingmethodispreＧmordantdyeingmethodWhenferricsulfateisusedasamordanttheorangepeelpigmenthastheoptimumdyeingprocessasfollowsthedosageoforangepeelpigment３(owf)themassfractionofferricsulfate１５(owf)mordantdyeingbathratio１５０mordantdyeingtemperature７０mordantdyeingtime６０mindyeingtemperature９０dyeingtime７０mindyeingbathratio１４０ThefastnessofdyedfabricisuptotherequirementofwearabilityKeywordscottonfabricorangepeelpigmentmetalmordantpreＧmordantmethod

收稿日期２０１７－０７－２１

基金项目河南工程学院博士基金资助项目(D２０１４０１９)

作者简介李　珂(１９８３－)男河南许昌人讲师主要从事

纺织品清洁染整及纺织品材料功能化方面的研究

　　橘皮又名陈皮为芸香科植物橘及其栽培变种

的成熟果皮具有抗菌消炎抗病毒和抗氧化等作

用是一种可再生的优异生物资源[１]但在中国大部分橘皮没有得到有效利用而被废弃不仅造成很

大的浪费还给环境带来了污染[２]橘子黄皮层约

占果实质量的１０含有精油和橘皮色素[３]橘皮

色素是一种应用广泛的天然色素它主要存在于橘

子柚子柑枸橼甜橙酸橙金橘等植物的果皮

中[４]目前研究人员对橘皮色素的提取已经进行广

泛的研究[５Ｇ８]但橘皮色素的应用主要在食品等行业

中[９Ｇ１０]橘皮色素作为天然染料也仅仅应用在蚕丝

等蛋白质纤维[１１]对在棉织物方面的相关文献还甚

1048944９３1048944

少本文以橘皮色素作为天然染料尝试对棉织物

进行染色天然染料对棉织物染色存在亲和力低染色牢度差等问题为提高染色织物色深度和染色

牢度金 属 离 子 常 作 为 天 然 染 料 染 色 时 的 媒 染

剂[１２Ｇ１４]因此本文拟采用铁离子作为媒染剂探讨橘

皮色素在棉织物上的染色效果为橘皮色素作为天

然染料染色提供更多理论依据

１　实　验

１１　实验材料试剂及仪器

织物棉针织物(１５１５２gm２)材料橘皮(市售)药品硫酸铁硫酸铜乙醇(分析纯天津市恒

兴化学试剂制造有限公司)仪器RE５２CS旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器

厂)CE７００A电脑测色配色仪(美国 XＧRite爱色丽

有限公司)DGF３００２２B电热鼓风干燥箱(中国重庆

银河实验仪器有限公司)RCＧIR２４S红外线高温染

色机(上海一派印染有限公司)

１２　实验方法

１２１　橘皮色素提取工艺

称取适量橘皮粉碎后浸于７５乙醇溶液其中

料液比为１∶４在温度７０ 条件下于旋转蒸发仪

中处理９０min重复浸提３次后浓缩干燥得到凝胶

状色素最后配置成橘皮色素母液１０gL

１２２　预媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂溶液

中在一定温度下媒染一定时间然后浸渍于含有天

然染料的染浴中以１min升温至一定温度染色

一定时间水洗烘干

１２３　同媒染色工艺

将织物润湿浸于含有一定浓度的媒染剂和天然

染料的染浴中在一定温度下染色一定的时间水洗烘干

１２４　后媒染色工艺

将织物润湿浸渍于含有天然染料的染浴中在一定的温度处理一定时间再投入含有一定浓度的

媒染剂染浴中而后以１min缓慢降温至一定的

媒染温度下处理一定时间水洗烘干

１３　测试方法

１３１　KS值及颜色特征值测定

使用CE７００A(美国 XＧRite爱色丽有限公司)电脑测色配色仪测定染色后织物的表观深度 KS

值以及织物的颜色特征值Llowast alowast blowast Clowast 和hdeg

１３２　染色牢度测定

按照 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品色牢度试验耐

摩擦牢度raquo测定耐摩擦色牢度和 GBT５７１３mdash２０１３laquo纺织品色牢度试验耐水牢度raquo测定耐水洗色色牢

度使用灰色样卡评定耐摩擦色牢度和耐水洗色牢

度等级

２　结果与讨论

２１　媒染方式的选择

取橘皮色素质量分数 ３媒染剂质量分数

４浴比１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色温度８０染色时间３０min按照１２染色工

艺探讨不同媒染法对橘皮色素上染棉织物染色KS值的影响分析最佳媒染方式结果如表１所示

表１　不同媒染方法对织物染色KS值的影响

媒染剂KS值

前媒法 同媒法 后媒法

硫酸铁 ６１ ５５ ５１硫酸铜 ４２ ３９ ３３

由表１可知对比分析以硫酸铁硫酸铜为媒染

剂时采用不同媒染方法染色织物 KS 值为前媒

法＞同媒法＞后媒法分析原因可能为前媒染时

媒染剂先于橘皮色素染料分子吸附在棉织物上而后在棉织物上与橘皮色素分子发生染料Ｇ媒染剂Ｇ棉

织物结合形成配位键在棉织物吸附染料分子的同

时媒染剂分子也会与橘皮色素分子发生结合同媒

染时染料分子与媒染剂分子易在染液中形成不溶

性沉淀导致染浴中染料分子浓度下降而后媒染

时棉织物先与橘皮色素分子结合再与媒染剂分子

形成配位键由于天然染料缺少与棉织物结合的基

团故棉织物吸附天然染料分子较少故在３种媒染

方式中前媒法染色织物KS值最高硫酸铜会对织物造成一定程度损伤且铜离子

不符合生态纺织品标准要求故在实验过程中不考

虑硫酸铜作为媒染剂仅选择硫酸铁作为媒染剂探讨其对染色效果的影响

２２　媒染因素对染色性能的影响

２２１　媒染剂硫酸铁质量分数

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

1048944０４1048944

　染化工程 第２６卷

量分数分别为３６９１２１５媒染浴比

为１∶５０媒染温度５０媒染时间３０min染色浴

比１∶５０染色温度９０ 染色时间３０min按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同硫酸铁的质量

分数对棉织物染色性能影响结果见图１和表２

图１　媒染剂硫酸铁用量对织物KS值的影响

表２　染色织物颜色特征值

硫酸铁质量分数

Llowast alowast blowast Clowast hdeg

３ ７３６ ８８ ２６７ ２８０ ７１７６ ７２２ １１０ ３２４ ３４２ ７１２９ ６９３ １２７ ３５６ ３７７ ７０３１２ ６８０ １４２ ４０１ ４２６ ７０５１５ ６７２ １４４ ４１７ ４４１ ７１０

由图１可知随着媒染剂用量的增加染色织物

KS值也不断增加主要原因为a)媒染剂用量的

增加使能与橘皮色素和棉纤维络合的金属铁离子

的浓度增加有利于染出深色b)经过硫酸铁媒染

后的织物具有一定的颜色硫酸铁用量越大颜色越

深在一定程度上影响了织物的色深导致随着媒染

剂用量增加KS值增加由表２可知明度(Llowast )降低饱和度(Clowast )不断

增加表明增加媒染剂用量织物颜色越深色光纯度

越高红光(alowast )黄光(blowast )呈现上升趋势

２２２　媒染温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比为１∶５０媒染温度为４０５０６０７０８０媒染时间３０min染色温度９０染色时间３０min其他按照１２２染

色工艺染色棉织物考察不同媒染温度对棉织物染

色性能影响结果如图２和表３所示

图２　媒染温度对织物KS值的影响

表３　染色织物颜色特征值

媒染温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１２ ６５ ２２９ ２３８ ７４２５０ ６８０ ９０ ２９０ ３０４ ７２８６０ ６５８ １０４ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６２８ １２９ ３６７ ３８９ ７０７８０ ６９３ ９２ ３１３ ３２６ ７３６

由图２可知在７０之前随着媒染温度增加染色织物表观表观色深(值)增加媒染温度在７０之后染色织物 KS 值下降主要原因为升高媒

染温度可以使媒染液中的金属离子运动加剧与棉

纤维发生碰撞产生配位反应的几率增加可以形成

染料Ｇ金属离子Ｇ纤维络合结构的数量也增多色深

增加但继续升高媒染温度金属离子运动进一步加

剧金属离子自身电荷比较大所产生的斥力也比较

大阻碍了它与棉纤维的结合所以色深会降低由表３可知Llowast 在７０时最低表明７０时织

物颜色最深Clowast 在７０时最高alowast blowast 在７０达到

最大值综上所述最佳媒染温度为７０

２２３　媒染时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０硫酸

铁媒染温度７０媒染时间分别为４０５０６０７０

８０min染色温度８０染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同媒染时间对

棉织物染色性能影响结果如图３和表４所示由图３可知随着媒染时间增加染色织物KS

值也不断增加在媒染时间为６０min时染色织物

KS值达到最大继续延长媒染时间染色织物的

KS值下降主要原因为长时间在铁离子和高温

的条件下棉纤维受到一定的损伤形成染料Ｇ金属

1048944１４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

离子Ｇ纤维这种配位结合的性能减弱导致织物KS值降低

图３　媒染时间对织物表观色深的影响

表４　染色织物颜色特征值

媒染时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ６６８ １０６ ２８４ ２９６ ７１８５０ ６５８ ８６ ３２４ ３４１ ７３２６０ ６５８ ８５ ３２９ ３４５ ７２５７０ ６７４ ８８ ２９８ ３１５ ７２５８０ ６９２ １０１ ２７９ ２９３ ７１３

由表４可知织物Llowast Clowast 在６０min时分别达到

最小值和最大值表明此时织物颜色最深色光纯度

最高综上最佳媒染时间为６０min

２３　染色因素对染色性能的影响

２３１　染色温度

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染

温度７０媒染时间６０min染色温度分别为９０

１００１１０１２０１３０ 染色时间３０min其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色温度对

棉织物染色性能影响结果如图４表５所示

图４　染色温度对织物KS值的影响

表５　染色织物颜色特征值

染色温度 Llowast alowast blowast Clowast hdeg９０ ６５７ １４４ ４１９ ４４３ ７１０１００ ６７８ １３１ ３９６ ４１７ ７１６１１０ ６８０ １１７ ３６６ ３８４ ７２３１２０ ７０５ １１５ ３０６ ３３１ ６７８１３０ ７２５ １０６ ２４４ ２６６ ６６５

由图４可知随着染色温度上升染色织物KS值下降较为明显在１３０时染色织物不仅色深下

降而且织物强力受到很大的损伤主要原因为a)三价铁离子在水中会发生水解且反应为吸热反应升高温度会大大的促进水解反应导致纤维表面可

与染料形成配位结合的 Fe３＋ 减少使织物 KS 值

变少同时在高温条件下Fe３＋ 的氧化性会对织物纤

维造成严重的损伤b)随着温度的上升橘皮色素

耐热稳定性变差部分橘皮色素染料分解[１５]所以

导致被染织物的KS值下降尤为明显由表５可知Llowast 不断增加即织物色深降低

alowast blowast Clowast 呈现降低趋势

２３２　染色时间

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质

量分数为６媒染浴比１∶５０染色浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间６０min染色温度９０染色时间 分 别 为 ４０５０６０７０８０ min其 他 按 照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色时间对棉

织物染色性能影响结果如图５和表６所示

图５　染色时间对织物KS值的影响

表６　染色织物颜色特征值

染色时间min Llowast alowast blowast Clowast hdeg４０ ７１０ １２０ ３５４ ３７３ ７１４５０ ７０１ １２９ ３６５ ３８７ ７０５６０ ６７１ １４０ ３８８ ４１２ ７０１７０ ７０４ １２１ ３５９ ３７９ ７１４８０ ７２３ １０９ ３３５ ３５２ ７２０

1048944２４1048944

　染化工程 第２６卷

　　由图５可知随着染色时间增加织物KS值也

逐渐增加染色时间为６０min时达到最大值继续延

长染色时间织物KS值不断降低可能原因为染液中的橘皮色素在长时间的高温环境中会使染料分

子本身的稳定性下降且橘皮色素的分子结构可能会

发生氧化变性所以会影响到染色织物KS值由表６可知染色织物明度(Llowast )饱和角(Clowast )

在染色时间为６０min时分别达到最小值和最大值即此时织物颜色最深纯度最好

２３３　染色浴比

取橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁的质量

分数６媒染浴比１∶５０媒染温度７０媒染时间

６０min染色温度９０染色时间６０min染色浴比

分别为１∶３０１∶５０１∶６０１∶７０１∶８０其他按照

１２２染色工艺染色棉织物考察不同染色浴比对棉

织物染色性能影响结果如图６和表７所示

图６　染色时间对织物KS值的影响

表７　染色织物颜色特征值

浴比 Llowast alowast blowast Clowast hdeg

１∶３０ ６８５ １４０ ３９０ ４１４ ６９９

１∶４０ ６８９ １３９ ３８８ ４１０ ７０４

１∶５０ ６９２ １３４ ３８３ ４０６ ７０７

１∶６０ ７１３ １３０ ３８１ ４０５ ７１４

１∶７０ ７２０ １１３ ３６０ ３７８ ７２５

由图６可知随着染色浴比增大织物KS值降

低可能原因为随着染色时浴比的增大导致染液

中染料分子浓度降低使染料分子与织物上通过前

媒处理所附着的金属离子发生配位结合的概率降

低[１６]导致织物的表观色深降低由表７可知Llowast 不断增加即织物的色深不断

降低Clowast 不断降低表明色彩纯度下降

２４　正交试验

通过前面的单因素试验发现媒染温度在６０附近染色织物KS值达到最大其中硫酸铁做媒

染剂时媒染温度为７０时KS值达到最大但此

时的 匀 染 性 远 不 如 ６０ 时一 般 媒 染 时 间 在

６０min时织物的KS值达到最大所以在正交试

验中确定媒染时间为６０min媒染温度为６０以(A)浴比(B)染色时间(C)染色温度(D)媒染剂

用量４个因素及水平来筛选出较佳的橘皮色素对棉

织物的染色工艺

表８　硫酸铁做媒染剂时橘皮色素染棉正交试验

实验序号 (A)浴比 (B)时间min (C)温度 (D)媒染剂质量分数 KS值

１ １∶３０ ５０ ９０ ９ １４３２ １∶３０ ６０ １００ １２ １４２３ １∶３０ ７０ １１０ １５ １３２４ １∶４０ ５０ １００ １５ １４５５ １∶４０ ６０ １１０ ９ １１１６ １∶４０ ７０ ９０ １２ １６９７ １∶５０ ５０ １１０ １２ １１８８ １∶５０ ６０ ９０ １５ １６２９ １∶５０ ７０ １００ ９ １２７

均值１ １３９ １３５ １５８ １２７ －均值２ １４２ １３８ １３８ １４３ －均值３ １３５ １４３ １２０ １４６ －极差 ０７ ０８ ３８ １９ －

　　由表８中的各因素极差可知硫酸铁做媒染剂时

对于橘皮色素上染棉织物受各因素影响大小顺序依

次为染色温度＞媒染剂质量分数＞染色时间＞浴

比通过表８可知各因素较优组合为A２B３C１D３即得出最优工艺为浴比为１∶４０时间７０min温度

９０媒染剂质量分数为１５

1048944３４1048944

　第５期 李　珂 等金属离子媒染剂增进橘皮色素染色棉织物研究 染化工程

２５　染色牢度分析

在单因素实验和正交设计实验基础之上用最

佳染色工艺对棉织物预媒染色并对染色织物进行

染色牢度测试结果如表９所示

表９　最佳工艺下橘皮色素染色棉织物色牢度

媒染剂耐摩擦色牢度级

干摩 湿摩

耐水洗色牢度级

沾棉 沾毛 褪色

硫酸铁 ３~４ ３ ３~４ ３~４ ３

由表９可知利用最优染色工艺染色棉织物染色后棉织物色牢度普遍达到３~４级满足纺织品服

装性能要求

３　结　论

a)采用预媒法硫酸铁做媒染剂橘皮色素对

棉织物染色最佳工艺为橘皮色素质量分数３媒染剂硫酸铁质量分数１５媒染时间６０min媒染

温度７０媒染浴比１∶５０然后以１min缓慢

升温至９０染色７０min染色浴比１∶４０

b)在天然染料橘皮色素染棉织物中硫酸铁做

媒染剂染色后织物色牢度满足纺织品服用要求

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的媒染工艺研究[J]大连工业大学学报２０１１３０(３)

２３２－２３４

1048944４４1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１０

姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究

任哲民１王淑颖１薄士振１刘　娜１陈德红１贾艳梅１２

(１辽东学院化学工程学院辽宁丹东　１１８００３２辽宁省功能纺织材料重点实验室辽宁丹东　１１８００３)

　　摘　要从姜黄中提取天然染料研究姜黄染料对柞蚕丝绸的染色性能及功能性探讨染色工艺参数如

染色温度染色时间染浴pH 值对染色织物KS值的影响研究了媒染剂硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁对试样

KS值及色泽的影响测试了染色柞蚕丝织物的染色牢度及其抗紫外线抗菌性能结果表明天然姜黄染

料对柞蚕丝织物的上染性能良好媒染剂显著影响试样的色泽及染色深度姜黄染色柞蚕丝织物具有优良的

紫外线防护性能及抗菌性能

关键词姜黄染料柞蚕丝织物染色紫外线防护性能

中图分类号TS１９３６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００４５－０５

DyeingBehaviorofTurmericDyeonTussahSilkFabricRENZhemin１WANGShuying１BOShizhen１

LIUNa１CHENDehong１JIAYanmei１２

(１SchololofChemicalEngineeringEasternLiaoningUniversityDandong１１８００３China

２LiaoningProvincialKeyLaboratoryofFunctionalTextileMaterialsDandong１１８００３China)

AbstractNaturaldyeswereextractedfromturmericandthedyeingpropertiesandfunctionsofthedyesontussahsilkwerestudiedTheinfluenceofdyeingprocessparameterssuchasdyeingtemperaturedyeingtimeanddyebathpHvalueontheKSvalueofdyedsilkwerediscussedTheinfluenceofmordants(zincsulfatealuminumsulfateandferroussulfate)onKSvalueandcolorlusterofdyedsampleswerealsostudiedFurthermorethecolorfastnessantiＧultravioletpropertyandantibacterialactivityofthedyedtussahsilk weretestedTheresultsshowthatthenaturalcurcumindyeisgoodforsilkdyeingandthecolorlusterandcolorstrengthofthesamplearesignificantlyinfluencedbymordantsTussahsilkfabricsdyedwithturmericextractshaveexcellentUVprotectionpropertiesandantibacterialactivityKeywordsturmericdyetussahsilkfabricdyeingUVprotectionperformance

收稿日期２０１７－０７－０７

基金项目辽东学院科研基金(２０１６YY００５)辽东学院大学生

创新训练项目(２０１７１３８)

作者简介任哲民(１９９６－)女辽宁沈阳人２０１４级本科生

轻化工程专业

通信作者贾艳梅EＧmailjiayanmei１９６７１６３com

　　姜黄是一种多年生有香味的草本植物既有药

用价值又可以作食品调料作为一种传统中药姜黄具有破血行气通经止痛抗癌抗炎抗氧化等诸

多药理功能用作调味品姜黄具有辛香轻淡带有

胡椒麝香甜橙与姜之混合味道作为天然食用色

素其着色力强色泽鲜艳安全无毒性热稳定性良

好[１Ｇ２]姜黄素作为姜黄中主要的功效成分及天然

着色物质是姜黄发挥药理及食用作用的主要活性

成分[３]目前姜黄染料用于纺织品染色工艺的研

究主要集中在桑蚕丝羊毛及改性纤维素等织物

上[４Ｇ７]天然染料在染色过程中其中的功能性成分

被纤维吸收可以赋予纺织品一定的功能[８]本文

在研究天然染料姜黄在柞蚕丝织物上的染色性能的

同时测试了染色柞蚕丝织物的颜色特性及抗菌抗紫外线性能为姜黄在纺织品天然染色及功能整理

中的应用提供理论参考

1048944５４1048944

１　试　验

１１　试验材料

材料柞蚕丝平纹织物(４２gm２)中药姜黄

(购于药房)冰醋酸氢氧化钠结晶硫酸锌硫酸

铝硫酸亚铁(均为分析纯购自沈阳化学试剂有限

公司)仪器HL型染色小样机(靖江市海澜装备厂)

雷磁pHSＧ３C型酸度计(上海仪电科学仪器有限公

司)ColorＧEye７０００A 型电脑测色配色仪(XＧRite

USA)UVＧ２４５０ 紫 外Ｇ可 见 分 光 光 度 计 (日 本 岛

津)UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪(LabsphereIncUSA)YG(B)０２６D 型织物强力仪(温州大

荣纺织仪器公司)

１２　试验方法

１２１　姜黄染料的制备

称取中 药 姜 黄 １００g粉 碎加 入 ７５ 乙 醇

８００mL于６０回流提取２h经过滤后滤除残

渣得到姜黄色素的乙醇溶液该溶液经减压蒸馏得到浓缩的姜黄染料该浓缩物加入到１L热水

中加入０５g分散剂 NNO后制成姜黄染料水分

散液以此作为该实验的染液

１２２　染色工艺

a)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH 值)选取

５０７０９０３个温度参数分别染色６０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升温

至指定温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

b)以上述制备的姜黄染料对柞蚕丝织物染色染色浴比１∶５０pH＝６(提取液自身pH值)选取上述获

得的适宜温度染色分别调整染色时间为２０~８０min步骤调配染色工作液rarr织物４０入染rarr升至

适宜温度rarr保温２０~８０minrarr水洗rarr晾干

c)以上述获得的适宜温度及时间条件染色浴比选取１∶５０pH 值分别为３５７进行染色实验

步骤配置不同pH 值染液(pH３~７)rarr织物

４０入染rarr升至适宜温度rarr保温rarr水洗rarr晾干

d)媒染染色是在不同pH 值条件下进行染色然后分别采用硫酸锌硫酸铝硫酸亚铁作为媒染

剂对染色柞蚕丝进行后媒染色媒染剂质量浓度

３gL浴 比 １∶５０媒 染 温 度 ５０ 恒 温 处 理

３０min之后取出试样经水洗皂洗晾干

１２３　测试方法

紫外光谱以无水乙醇作空白样将试样用无水

乙醇稀释至一定浓度对其进行紫外Ｇ可见光谱扫描

KS值测试染色柞蚕 丝 织 物 的 KS 值 及

CIELAB色度值采用电脑测色配色仪进行测定试

样折叠４层不同部位测定３次取平均值色牢度测试染色柞蚕丝织物的皂洗色牢度按

GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢

度raquo标准采用SWＧ１２型皂洗牢度仪进行测定干湿摩擦色牢度按 GBT３９２０mdash２００８laquo纺织品 色牢度

试验 耐摩擦色牢度raquo标准采用YＧ５７１B型摩擦色牢

度仪进行测定耐光色牢度按 GBT８４２７－２００８laquo纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度氙弧raquo标准采用 YG８１１日晒色牢度仪进行测定

功能性测试试样的紫外线防护性能采用 UVＧ２０００F纺织品抗紫外线测试仪测试以紫外线透过

率(T)及 UPF指数进行评价试样的抗菌性能

按 GBT２０９４４３mdash２００８laquo纺织品抗菌性能的评价

第３部分震荡法raquo进行测试测试菌种为革兰氏阳

性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌试

样抑菌率按式(１)计算

Y ＝ (Wt－Qt)Wttimes１００ (１)式中Ymdash 试样的抑菌率Wtmdash 空白样１８h振荡

接触后烧瓶内的活菌浓度CFUmLQtmdash 待测织

物试 样 １８h 振 荡 接 触 后 烧 瓶 内 的 活 菌 浓 度

CFUmL

２　结果与讨论

２１　姜黄染料的紫外Ｇ可见光谱

制备的姜黄色素紫外Ｇ可见吸收光谱如图 １所示

图１　姜黄染料乙醇溶液的紫外Ｇ可见光谱

1048944６４1048944

　染化工程 第２６卷

由图１ 可知姜黄染料在紫外波段的 ２２０~２５０nm有强吸收它们归因于苯环中 C10512691051269C共轭双

键体系的π－πlowast跃迁在可见光波段其最大吸收

峰出现在４２６nm该吸收峰对应于姜黄素分子中的

n－πlowast跃迁

２２　染色温度对KS值的影响

采用常规pH 值(提取姜黄染料的pH 值约为

６)分别在５０７０９０条件下以姜黄染料对柞蚕

丝织物恒温染色６０min不同染色温度下试样的

KS值曲线见图２

图２　不同温度下染色柞蚕丝的KS值曲线

姜黄染料上染柞蚕丝具有良好的染色深度得色为较鲜艳的黄色所试的不同温度条件下以

７０时KS值最高织物得色量最大故以７０进行后续染色实验

２３　染色时间对染色的影响

采用姜 黄 染 料 对 柞 蚕 丝 织 物 染 色在 温 度

７０常规pH 值下调整染色时间为２０~８０min染色时间对染色柞蚕丝织物 KS 值及黄蓝值b 的

影响见图３

图３　染色时间对试样KS值及b值的影响

　　图３可以看出染色初始阶段染色织物的KS值及黄蓝值b 均随时间的延长而提高说明试样的

颜色 随 时 间 延 长 而 逐 渐 加 深当 染 色 时 间 达 到

５０min时KS值及b 值趋于稳定不再继续增加此时染色过程达到了动态平衡即染料在纤维上的

吸附与解吸数量相当再继续增加染色时间对染色

无明显效果所以姜黄上染柞蚕丝织物的适宜时

间为５０min

２４　染色pH值对KS值的影响

天然染料染色往往适宜在酸性条件下进行测试当染色温度为７０ 染色时间为５０min染色

pH 值分别为３５７时姜黄染料染色柞蚕丝的

KS曲线结果如图４所示

图４　pH 值对染色柞蚕丝织物KS值曲线的影响

图４可知pH 值对试样的KS值影响显著随着染色pH 值升高试样的 KS 值呈降低趋势酸性条件有利于染料上染柞蚕丝纤维同时为考查

染色pH 值对试样强力的影响对不同pH 值染色

柞蚕丝绸的断裂强力进行测定染色前及染色pH值分别为３５７时柞蚕丝织物的经向断裂强力依

次为２７１２６６２６８２６８N这说明染色pH 值为３时试样的强力稍有降低但幅度极小pH＝３可作

为柞蚕丝染色的适宜条件

２５　媒染剂对染色性能的影响

为评价不同pH 值下的姜黄染料对柞蚕丝绸的

媒染性能分别采用硫酸锌硫酸铝及硫酸亚铁作为

媒染剂分别对染色pH 值为３５７的染色织物进

行后媒染色媒染剂及染色pH 值对染色织物 KS值及颜色特征值的影响见表１

1048944７４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

表１　不同pH 值及媒染剂下染色柞蚕丝的色度值

试样 pH 值 Llowast alowast blowast Clowast KS值 λmax 色泽

硫酸锌

３ ７１６１１ ６０２８ ７７４０４ ７７６３９ １６６１６ ４００ 黄色

５ ６９７５３ ８６７６ ７４９９４ ７５４９４ １５４８４ ４２０ 黄色

７ ７３０１５ ６２４８ ６１１６３ ６１４８１ ８８７７ ４００ 暗黄色

硫酸铝

３ ６９７９７ ５２１３ ７４３２１ ７４５０４ １７５８０ ４２０ 黄色

５ ７３２３２ ２４５１ ７８３０１ ７８３３９ １７２５５ ４２０ 黄色

７ ６６９０２ ８８７６ ４４９５３ ４５８２１ ８９６８ ４００ 暗黄色

硫酸亚铁

３ ５１６４８ １０５５２ ４８９８８ ５０１１２ １８１５５ ４２０ 棕黄色

５ ４８６３５ １２２７２ ４３４２２ ４５１２３ １５９１８ ４２０ 棕黄色

７ ５４４２０ ９３１７ ４３６９７ ４４６７９ １１１３６ ４００ 黄色

无媒

３ ５３８１７ ８３３８ ５０５５６ ５１２３９ １５６０７ ４３０ 黄色

５ ５６７４３ ７３１８ ５０７０７ ５１２３２ １２６１３ ４３０ 黄色

７ ５７９８０ ９９３１ ４６０６０ ４７１１９ ８１１３ ４３０ 黄色

　　表１表明染色pH 值对直接及媒染试样的染

色性能影响很大随pH 值的提高织物的表观色

深值降低以pH＝３时的KS值最高酸性有利于

姜黄色素上染柞蚕丝直接染色时不同pH 值下染色试样的KS 曲线形态及最大吸收波长未发生

变化表明pH 值对织物的色调无影响得色均为较

鲜艳的黄色媒染剂对染色试样的色深值及颜色值

有显著影响与无媒染色相比较媒染试样的最大吸

收波长均发生变化且媒染时不同pH 值下染色试

样的最大波长也不同这表明媒染剂在影响色深值

的同时还对试样的色调产生影响３种媒染剂染

色后KS值均明显高于直接染色样品这是因为

姜黄色素中含有羟基它可以与媒染剂中的金属离

子及柞蚕丝纤维之间形成配位键提高了染料的上

染强度及上染率３种媒染剂比较硫酸亚铁媒染

对色调的影响较大硫酸铝及硫酸锌媒染对色调影

响相对较小

２６　牢度特性

实验测试了当染色 pH＝３温度７０ 时间

５０min３种媒染剂染样及直接染色样品的染色牢

度结果见表２

表２　姜黄染色柞蚕丝织物的色牢度

试样皂洗色牢度级

褪色 沾棉 沾绸

摩擦色牢度级

干 湿耐光色牢度级

直接染色 ２ ３ ３ ３ ２~３ １~２硫酸锌媒染 ２~３ ３~４ ３ ４ ３ ２硫酸铝媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~４ ３ ２~３

硫酸亚铁媒染 ３ ３~４ ３~４ ４~５ ３ ２~３

　　表２表明姜黄染料染色柞蚕丝绸染色牢度较

低经媒染后所测各项牢度有所提高摩擦牢度提

高到３级以上皂洗色牢度以硫酸铝及硫酸亚铁较

好可达到３级但是耐光色牢度仍然不佳这一点

可能与天然的姜黄素的分子结构有关[７]预测可以

通过进一步的固色处理或对色素结构进行一定的改

性等方法进行改进将在后续工作中研究

２７　染色柞蚕丝的抗菌性能

鉴于姜黄素具有很好的抗菌性能实验测试了

染色柞蚕丝对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性

能结果见表３

表３　染色柞蚕丝织物的抗菌活性

试样抑菌率

金黄色葡萄球菌 大肠杆菌

空白样 ０ ０直接染色 ８７９ ８０２

硫酸锌媒染 ９５８ ８５６硫酸铝媒染 ９６７ ８９２

硫酸亚铁媒染 ９６３ ８８６

1048944８４1048944

　染化工程 第２６卷

表３可知空白试样无抗菌活性经姜黄染料染

色后试样均显示出明显抗菌活性对金黄色葡萄球

菌和 大 肠 杆 菌 的 抑 菌 率 均 高 于 ７０按 GBT２０９４４３mdash２００８该染色柞蚕丝符合抗菌纺织品的

要求

２８　抗紫外性能

姜黄色素具有紫外线吸收的性能实样测试了

染色前后柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指

数结果见图５

图５　柞蚕丝织物的紫外透射光谱及UPF 指数

　　图５可以看出未染色柞蚕丝紫外线透过率高经姜黄染色后其紫外线透射率显著降低由原来的

紫外线透射率１０以上降低到２以下测试结果

表明未染色的柞蚕丝织物的UPF 值为１０姜黄染

色后其UPF 值显著提升其中硫酸亚铁媒染试样

的UPF 值最高为１８５显示了极佳的紫外线防护性

能这是因为柞蚕丝纤维吸附了具有良好紫外线吸

收性能的姜黄染料的结果

３　结　论

a)姜黄染料对柞蚕丝具有良好的上染性能其适宜的染色工艺参数为温度７０ 时间５０min

pH 值为３

b)所试用３种媒染剂会对柞蚕丝织物的色泽

及得色深度产生较大影响与直接染色比较媒染后

织物KS值提高颜色发生变化姜黄染色柞蚕丝

的色牢度一般经硫酸铝及硫酸亚铁媒染后染色牢

度得以改善但耐日晒牢度提升有限

c)经姜黄染料染色后柞蚕丝织物具有明显的

抗菌活性织物的紫外线防护性能提高UPF 值最

高达到１８５姜黄适于作为柞蚕丝的天然染料及抗

　

菌抗紫外线功能整理剂

参考文献

[１]苏菁徐宗佩姜黄素药理作用研究进展[J]江西中医

药２０１０４１(８)７８－８０[２]袁利佳刘黎红姜福佳等食品添加剂姜黄生物活性

研究进展[J]农产食品科技２０１２(１)３４－３７[３]刘春艳姜黄的化学成分研究[D]沈阳沈阳药科大学

２００８[４]王辉陈学遂陆伟等水溶性姜黄色素对真丝染色工

艺的研究[J]印染助剂２００９２６(５)２４－２５[５]周秋宝余志成姜黄染料在毛织物染色中的应用[J]

毛纺科技２００３(４)２５－２８[６]吕丽华吴坚叶方姜黄染料用于阳离子改性纤维素纤

维织物的染色性能研究[J]印染助剂２００５２２(６)２１

－２４[７]李萍棉织物改性及其姜黄天然染料染色性能[J]天津

纺织科技２０１１(２)２１－２５[８]ZHOUYTANGRCModificationofcurcuminwitha

reactive UV absorberandits dyeing andfunctional

propertiesforsilk[J]Dyesamp Pigments２０１６(１３４)

２０３－２１１

1048944９４1048944

　第５期 任哲民 等姜黄染料对柞蚕丝织物的染色性能研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１１

真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究

安子栋a张　艳b余志成a

(浙江理工大学a教育部工程研究中心b材料与纺织学院杭州　３１００１８)

　　摘　要以真丝织物与三醋酯织物模拟真丝三醋酯交织物研究高温高压真丝织物脱胶和三醋酯织物分

散染料染色一浴法工艺探究染色温度pH 值时间高温匀染剂等对真丝织物练减率以及三醋酯织物染色

KS值的影响结果表明最佳一浴法工艺为温度１２０pH 值７５时间５０min高温分散匀染剂２１２ W质量浓度３gL三醋酯织物染色KS值较高真丝织物练减率达到２３６毛效为９１cm

关键词真丝三醋酯脱胶分散染料一浴法

中图分类号TS１９０５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５０－０５

StudyonOneBathProcessofDegummingandDyeingofSilkTriacetateIntertextureANZidongaZHANGYanbYUZhichenga

(aMinistryofEducationEngineeringResearchCenterbCollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractThesimulatedintertexturemadeofthesilkfiberandthetriacetatewasusedtostudytheonebathprocessofsilkdegumminganddispersedyeingoftriacetateunderhightemperatureandhighpressureTheeffectsofdyeingtemperaturepHdyeingtimeandhightemperaturelevelingagentondegumminglossrateofsilkfabricandKSvalueoftriacetateＧdyedfabricwerediscussedTheresultsshowthattheoptimalparametersofonebathprocessareasfollowstemperature１２０pHvalue７５time５０minandthedosageofhightemperaturelevelingagent２１２W３gLTheKSvalueoftriacetatefibersishigh

thedegummingrateofsilkfabricisupto２３６andthecapillaryeffectis９１cmKeywordssilktriacetatedegummingdispersedyesonebathprocess

收稿日期２０１７－０４－２２

作者简介安子栋(１９９０－)男河北辛集人硕士研究生主

要从事生态染整技术方面的研究

通信作者余志成EＧmailyuzhicheng８aliyuncom

　　 真丝具有柔软舒适等特点吸湿透气性良

好[１]对人体肌肤有保健作用素有ldquo纤维皇后rdquo之称但真丝湿弹性较差容易泛黄并且价格较高导致其优良性能不能得到广泛利用

三醋酯纤维兼有合成纤维和天然纤维的优

点[２]有良好的光学性和平滑性[３]其悬垂性优异回弹性良好且比重强力与真丝接近[４Ｇ６]

将真丝与三醋酯纤维交织使得两种纤维实现

优势互补织成的织物不易泛黄有良好的服用性

能降低了成本不仅可以用在睡衣旗袍等高档产

品上还可以应用在家纺装饰等领域[７Ｇ９]具有较好

的市场前景但在真丝三醋酯交织物加工流程中真丝脱胶

及分散染料染色分两步进行[１０Ｇ１１]耗时较长且能源

消耗大加工过程真丝易受损本文采用高温高压

一浴法真丝织物脱胶与三醋酯织物染色同时进行在真丝织物达到适宜练减率的同时三醋酯织物获

得较好的染色效果为真丝三醋酯交织物脱胶染色

一浴法提供了指导

１　试　验

１１　材料药品和仪器

试验材料１６电力纺生坯三醋酯织物(绍兴喜

能纺织科技有限公司)

1048944０５1048944

试验药品碳酸钠冰乙酸连二亚硫酸钠为分

析纯耐碱型分散红 SXF２００分散蓝 SXF２００等(浙 江 闰 土 股 份 有 限 公 司)耐 碱 型 分 散 橙

ALD１５０分散红玉 ALD１５０等(浙江吉化集团

有限公司)高温分散匀染剂 ２１２W还原清洗剂

TFＧ１１０B(浙江传化股份有限公司)仪器和设备高温高压染色机 DYEＧ２４(上海千

立自动化设备有限公司)电子天平 ARA５２０(奥豪

斯仪器上海有限公司)恒温振荡器SHAＧB(国华企

业)电热恒温鼓风干燥箱 DHGＧ９１４０A(上海一恒

科技有限公司)计算机测色配色仪SF６００X(美国

DataColor公司)

１２　试验方法

１２１　脱胶与分散染料染色一浴法工艺

分散染料质量分数为１(owf)调节pH 值

(５５~８５)升温至３０按１∶１比例投入１６电

力纺生坯和三醋酯织物以２min升至所需温度

(９０~１３０)保温一段时间浴比为１∶５０升温

曲线如图１所示

图１　升温曲线

１２２　还原清洗工艺

碱性还原清洗保险粉１gL纯碱１gL８５保温２０min

酸性还原清洗还原清洗剂 TFＧ１１０B１gL调节pH 值为４５８５保温２０min

１３　织物性能测试

１３１　KS值的测试

采用DatacolorSF６００X型电脑测配色仪(D６５光源４５deg)对织物的染色表观色深值(KS 值)进行

测定

１３２　练减率的测试

将缝边处理后的１６电力纺生坯与三醋酯织物

按１∶１比例一同投入染浴处理后测试真丝练减

率采用称重法按下式计算

练减率＝W０－W１

W０times１００

式中W０ 为处理前织物干重W１ 为处理后织物干重

１３３　毛效的测试

根据FZT０１０７１mdash２００８laquo纺织品毛细效应试验

方法raquo当垂直悬挂的纺织材料一端被液体浸湿时计

时测定３０min时沿纺织材料上升的高度

１３４　色牢度测试

参照 GBT３９２１mdash２００８laquo纺织品 色牢度试验

耐皂洗色牢度raquo标准测试试样的皂洗色牢度以三醋

酯织物和粘胶织物为贴衬在６０标准皂洗液(皂片５gL碳 酸 钠 ２gL)中处 理３０min浴 比

１∶５０充分水洗干燥后用灰色样卡评定试样的变色

和贴衬织物的沾色牢度级别

２　结果与讨论

２１　温度对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用吉华 ALD系列三原色(分散红玉 ALD分散橙 ALD分散深蓝 ALD)及分散黑 ALD４种染

料研究温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色

KS值的影响结果如图２所示由图２可知随着温度的升高真丝织物的练减

率逐渐增大这是因为丝胶的溶解度随温度的升高

而增加当温度为 １２０ 时真丝织物练减率为

２３左右当温度达到１３０时真丝织物的练减率

高于２４对丝素造成损伤分散红玉 ALD分散橙 ALD等４种染料对三

醋酯织物的染色KS值随温度的提高而逐渐增大这是因为当染液温度较高时三醋酯大分子链段运动

加快形成的空穴有利于染料从纤维表面向纤维内

部扩散温度越高染色 KS 值越大当温度达到

１１０时三醋酯织物的染色KS值达到或接近最

大值进一步提高温度三醋酯织物的染色 KS 值

趋向稳定因此综合真丝织物脱胶与三醋酯织物染色情

况最佳温度选为１２０

２２　pH值对织物练减率及染色KS值的

影响

　　考虑一般分散染料染色pH 值为５５左右在碱性环境中染料结构容易被破坏因此选用耐碱型

分散染料(吉华 ALD系列分散染料闰土SXF系列

分散染料)研究不同pH 值对真丝织物练减率及三

醋酯织物染色KS值的影响结果如表１所示

1048944１５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

图２　温度对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

表１　pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

染料真丝织物练减率

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５

三醋酯织物染色KS值

pH 值５５ pH 值６５ pH 值７５ pH 值８５分散红SXF ２１４２ ２２３０ ２３５１ ２３７２ ２３３９ ３３３５ ３６０７ ３４９８分散黄SXF ２１８１ ２２８２ ２３２０ ２３７０ ２１２２ ２３３９ １１８２ １０４１分散蓝SXF ２１４３ ２２６０ ２３６０ ２３９４ １８１９ １７９９ １６０４ １３９３

分散红玉 ALD ２１６０ ２２１０ ２３２０ ２３６０ １４２７ １４７３ １４９０ １２３６分散黑 ALD ２２００ ２２２１ ２３１０ ２３５４ ５１８ ５１９ ４７３ ４６５

分散深蓝 ALD ２０３０ ２１５０ ２３７１ ２４１０ ８１７ ７３３ ７２９ ７２２分散橙 ALD ２１３０ ２２４０ ２３５０ ２３７０ １９５７ １５１２ １５１０ １４１７

　　注分散染料１(owf)温度１２０时间５０min浴比１∶５０

　　由表１可知真丝织物的练减率随着pH 增大

而增大这是因为丝胶的溶解度随pH 值增大而提

高当pH 值达到７５左右时真丝织物练减率达到

２３５左右基本可以脱尽丝胶进一步提高pH 值

可能会造成丝素损伤由表１还可知大部分耐碱型分散染料对三醋

酯织物染色KS值随pH 值增加变化较小能够在

碱性条件下保持结构稳定pH 值为６５~７５时染

色效果较好

　　综合考虑pH 值对真丝织物练减率及三醋酯织

物染色KS值的影响适宜pH 值为７５且染料应

选择耐碱性分散染料如分散红 SXF分散深蓝

ALD等

２３　时间对织物练减率及染色KS值的

影响

　　选用耐碱型染料分散红SXF等研究不同时间

对真丝织物练减率及三醋酯织物染色 KS 值的影

响结果如表２所示

1048944２５1048944

　染化工程 第２６卷

表２　时间对真丝织物练减率及三醋酯织物染色KS值的影响

分散染料真丝织物练减率

３０min ４０min ５０min ６０min

三醋酯织物染色KS值

３０min ４０min ５０min ６０min分散红SXF ２２４０ ２３４０ ２３７０ ２４２１ ３２３０ ３５６９ ３６０７ ３６１０分散黄SXF ２２６７ ２３１０ ２３２５ ２３９４ ８４５ １０９２ １１８２ １１８５分散蓝SXF ２２８０ ２３４０ ２３６０ ２４１８ １３６９ １５３８ １６０４ １６１１

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值为７５浴比为１∶５０

　　由表２可知当时间为３０min时真丝织物练

减率偏低时间为４０min或５０min时真丝织物练

减率在２３５左右真丝织物脱胶效果较好时间

为６０min时真丝织物练减率偏高导致丝素受损由表２还可知在时间为５０min时三醋酯织物染

色KS值较大因此综合真丝织物练减率及三醋

酯织物 KS 值的情况温度１２０ pH 值为７５时时间选择５０min

２４　高温分散匀染剂２１２W 用量对织物毛

效的影响

　　脱胶染色一浴法工艺中加入高温匀染剂具有

匀染作用的同时还可以有效去除油脂蜡质等杂质提高织物毛效有利于后续加工因此选用高温分

散匀染剂２１２W研究其用量对真丝织物毛效的影

响结果如图３所示

分散红SXF１(owf)温度１２０

pH 值７５时间５０min浴比１∶５０

图３　高温分散匀染剂２１２W 的用量对真丝毛效的影响

由图３可知随着２１２W 用量增加真丝织物毛

效逐渐提高这是因为随着高温匀染剂用量的增加其润湿乳化能力增强去除油脂蜡质等杂质更为充

分当高温匀染剂２１２W 质量浓度为３gL时真丝

织物的毛效达到９１cm基本达到精练要求

２５　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

将经过脱胶染色一浴法工艺处理的真丝织物沾

色情况与常规方法(先脱胶后染色)处理的真丝织物

沾色对比其结果如表３所示

表３　一浴法工艺对真丝织物沾色的影响

染料常规方法真丝沾色

KS值

一浴法真丝沾色

KS值

分散红SXF １０９ ０６３分散黄SXF ０９６ ０６５分散蓝SXF １２１ ０７０

分散红玉 ALD ０８８ ０５１分散橙 ALD １３９ ０９７

分散深蓝 ALD ０７５ ０６１分散黑 ALD ０５４ ０３８

由表３可以看出使用脱胶染色一浴法工艺真丝织物的沾色情况要比常规方法轻主要原因是一

浴法工艺在真丝织物脱胶的同时沾在真丝织物表

面的分散染料会随着丝胶的脱去而去除相比先脱

胶后染色的常规方法可以有效减少真丝织物沾色由此可见一浴法工艺对减小真丝织物沾色有一定

帮助

２６　还原清洗

分散染料染色后一般均需要进行还原清洗以去除织物表面的浮色提高色牢度同时还原清洗

还可减轻分散染料对真丝织物的沾色分别进行碱

性还原清洗与酸性还原清洗通过比较还原清洗前

后织物KS的变化研究两种还原清洗的效果结果如表４所示

由表４可以看出两种不同的还原清洗方法对三

醋酯织物的染色KS值影响不大减小真丝织物沾

色的效果也较为接近在还原清洗时纤维表面的

浮色以及在真丝织物上的沾色染料在碱性或酸性

还原条件下都会发生化学反应被去除从而达到减

轻真丝织物沾色的效果对两种还原清洗处理的三

醋酯织物进行皂洗色牢度测试结果如表５所示

1048944３５1048944

　第５期 安子栋 等真丝三醋酯交织物脱胶染色一浴法工艺研究 染化工程

表４　还原清洗工艺对三醋酯及真丝织物KS值的影响

染料 织物织物KS值

还原清洗前 碱性还原清洗后 酸性还原清洗后

分散红SXF三醋酯 ３６３２ ３６０７ ３６１０真丝 ５２３ ０６３ ０７２

分散黄SXF三醋酯 １２０７ １１８２ １１９６真丝 ２５６ ０６５ ０８１

分散蓝SXF三醋酯 １６３８ １６１４ １６２２真丝 ３０１ ０７１ ０８２

　　注碱性还原清洗工艺保险粉１gL碳酸钠１gL温度８５时间２０min酸性还原清洗工艺还原清洗剂TFＧ１１０B１gLpH 值４５

温度８５时间２０min

表５　三醋酯织物皂洗色牢度测试 级

分散染料

碱性还原清洗 酸性还原清洗

原样变色牢度沾色牢度

三醋酯 粘胶原样变色牢度

沾色牢度

三醋酯 粘胶

分散红SXF ４ ４ ４ ４~５ ４ ４分散黄SXF ４ ４ ４ ４ ４ ４分散蓝SXF ４~５ ４ ４~５ ４ ４ ４

　　注分散染料１(owf)温度１２０pH 值７５时间５０min高温匀染剂２１２W 质量浓度３gL浴比为１∶５０

３　结　论

本文以真丝织物三醋酯织物(１∶１)模拟真丝三醋酯交织物研究了高温高压脱胶染色一浴法工

艺优化了工艺参数使真丝织物脱胶分散染料上

染三醋酯织物同时完成取得了良好的效果

a)一浴法最佳工艺为温度１２０ pH 值为

７５时间为５０min高温分散匀染剂２１２W 质量浓

度为３gL且染料应选择耐碱性分散染料此时三

醋酯织物染色KS值较高且真丝织物练减率达到

较好水平为２３６毛效达到９１cm

b)采用一浴法脱胶染色工艺一部分浮色随脱

胶过程被去除对减小真丝织物沾色有一定帮助

c)碱性或酸性还原清洗均可有效去除真丝织

物沾色碱性还原清洗工艺条件为保险粉１gL碳酸钠１gL８５下处理２０min酸性还原清洗工

艺条件为还原清洗剂 TFＧ１１０B１gLpH 值为

４５温度８５ 时间２０min还原清洗后三醋酯

织物的皂洗色牢度(变色和沾色)均可达到４级

参考文献

[１]梅士英唐人成新型多组分纤维纺织品及染整关键技

　

术[C]高技术纤维及其面料开发应用论坛论文集２０１０[２]王玉仙李德娴醋酯丝绸的织造与染整[M]北京中

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展２００６(３)８－９[９]王石磊张建波张林等醋酸纤维的染色性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１１)１５－１９[１０]汪澜周秋宝真丝涤纶交织物的练染技术探讨[J]

印染２００１２７(１)１４－１６[１１]朱善长醋纤织物应用分散性染料染色的技术探讨

[J]印染２００１２７(１０)１７－２２

1048944４５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１２

泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备及其应用研究

张建娟１张超民２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２莱美科技股份有限公司浙江湖州　３１３１００)

　　摘　要采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选出癸基葡糖苷(APGＧ１０)为发泡剂与相应的抗皱整理剂复

配制备了泡沫整理液 AFＧ４研究了发泡剂用量酸度和温度对 AFＧ４的泡沫性能的影响并测试棉织物泡

沫抗皱整理后的性能结果表明发泡剂质量浓度为６~８gL时AFＧ４的泡沫特性符合泡沫整理工艺的要

求AFＧ４耐酸性好适合应用温度为２５~３５经 AFＧ４整理后的棉织物折皱回复角断裂强力保留率与浸

轧抗皱相比均有所提高

关键词泡沫抗皱棉织物癸基葡糖苷(APGＧ１０)折皱回复角

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５５－０４

StudyonthePreparationandApplicationofFoamAntiＧwrinkleFinishingLiquidAFＧ４ZHANGJianjuan１ZHANGChaomin２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２LaiMeiTechnologyCoLtdHuzhou３１３１００China)

AbstractDecylglucoside(APGＧ１０)wasscreenedoutasthefoamingagentby DFA１００dynamicfoamanalyzeranditwascombinedwithantiＧwrinklefinishingagentaccordinglytopreparefoamfinishingliquidAFＧ４TheeffectsofdosageoffoamingagentacidityandtemperatureontheperformanceofAFＧ４werestudiedandthentheperformanceofcottonfabricafterfoamantiＧwrinklefinishingwastestedTheresultsindicatethatwhenthemassconcentrationoffoamingagentis６~８gLthefoam propertiesofAFＧ４can meettherequirementsoffoamfinishingprocessAFＧ４isacidＧproofanditsavailabletemperatureis２５~３５ ThecreaserecoveryangleandbreakingstrengthretentionofcottonfabricafterAFＧ４finishingareallbetterthanthoseofpaddingantiＧwrinklefinishingKeywordsfoamantiＧwrinklecottonfabricdecylglucoside(APGＧ１０)creaserecoveryangle

收稿日期２０１６－０９－２３　网络出版日期２０１７－１２－０５

作者简介张建娟(１９９０－)女浙江嘉兴人硕士研究生主

要从事生态纺织品染整加工方面的研究

　　随着科学技术的发展新型纺织纤维[１]层出不

穷纺织品整理技术也日新月异棉织物浸轧抗皱

常存在带液率高高耗能抗皱效果不佳等问题[２]泡沫整理技术具有低带液率高节能少污染等优

点在纺织品整理行业有很大的发展空间[３]李永

庚等[４]采用罗氏Ｇ迈尔斯(RossＧMiles)泡沫仪和搅

拌法相结合的方法研究了柔软树脂防水等泡沫整

理液的组成和性能提出在生产中为确保系统相容

性应根据整理剂的性质合理选择发泡剂类型杨振

等[５]通过对阴阳离子表面活性剂进行复配发现两

者复配反而会降低体系的起泡性金国标等[６]研究

发现抗 皱 整 理 剂 的 加 入 会 降 低 椰 油 基 葡 糖 苷

(APGＧ０８１４)的泡沫性能本文实验采用 DFA１００动态泡沫分析仪筛选

出一款比椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)更高效的表面

活性剂作为发泡剂制备泡沫抗皱整理液 AFＧ４通

过 Autofoam 发泡机发泡可以对棉织物进行抗皱

整理达到抗皱节水节能的目的

１　实　验

１１　材料与仪器

材料精练纯棉织物(１１０times１１０根１０cm市购)抗皱剂 TFＧ６５０催化剂 TFＧ６５１(工业级浙江

传化股份有限公司)十二烷基硫酸钠(SDS)十二

烷基硫酸铵(ALSA)椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)

1048944５５1048944

癸基葡糖苷 (APGＧ１０)十二烷基三甲基氯化 铵

(１２３１)十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２)十二烷基

二甲基胺乙内酯(BSＧ１２)月桂基醋酸钠(LADＧ５０)(工业级临沂绿森化工有限公司)冰乙酸(分析纯杭州高晶精细化工有限公司)

仪器DFA１００动态泡沫分析仪(德国 Kruss公

司)Autofoam发泡机(DTC科技(香港)有限公司)

RJＧ３５０Ⅲ轧车(上海双翼实业公司)MＧ６型连续式焙

烘机(杭州三锦纺织科技有限公司)YG５４１E全自动激

光织物折皱弹性测试仪(宁波纺织仪器厂)YG０６５H电子式织物强力机(莱州市电子仪器有限公司)

１２　实验方法

１２１　泡沫性能测试方法

在２５下将４０mL发泡液置于 DFA１００动

态泡沫分析仪的容杯中控制转速４０００rmin剪切发泡２０s后测定发泡液的泡沫性能

１２２　织物抗皱整理方法

a)泡沫抗皱整理工艺

工艺配方发泡剂７gL抗皱剂TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL

工 艺 流 程制 备 泡 沫 抗 皱 整 理 液 AFＧ４rarrAutofoam 发泡机发泡rarr泡沫施加(带液率４０左

右)rarr焙烘(１６０９０s)

b)浸轧抗皱整理工艺

工艺配方抗皱剂 TFＧ６５０８０gL催化剂 TFＧ６５１１２gL

工艺流程制备浸轧抗皱整理液rarr浸轧(带液率

７０左右)rarr焙烘(１６０１８０s)

１３　测试方法

１３１　泡沫性能测试

发泡比SV发泡液质量与发泡后同体积的泡

沫质量之比其数值达到５以上可以认为起泡速

度快起泡性好泡沫半衰期D５０ 剪切发泡２０s后析出泡沫中

总含液量１２所需时间其数值越大表示泡沫稳

定性越好

１３２　织物性能测试

折皱回复角根据 GBT３８１９mdash１９９７laquo纺织品

织物折痕回复性的测定raquo测定经纬向各测５次取各自平均值相加

断裂强力保留率R根据 GBT３９２３１mdash２０１３laquo纺织品 织物拉伸性能 第１部分 断裂强力和断裂

伸长率的测定(条样法)raquo测定经纬向各测３次取各自平均值相加织物断裂强力保留率R 按下式

计算

R＝FF０

times１００

式中F 为整理后织物的断裂强力F０ 为整理前织

物的断裂强力

２　结果与讨论

２１　泡沫抗皱整理液AFＧ４的制备

根据文献[７]可知泡沫整理工艺所需发泡剂和

泡沫应满足一定的条件a)用量少起泡快b)与整

理剂有很好的相容性c)较宽的pH 值适应范围d)泡沫在输送到织物的过程中足够稳定

２１１　发泡剂的筛选

表面活性剂是一类能在界面形成吸附具有特

殊双亲结构的化合物实验分别对阴离子非离子阳离子两性型表面活性剂进行性能测试比较各自

的泡沫性能从中筛选出适合泡沫抗皱整理用的发

泡剂结果如表１所示

表１　不同表面活性剂的泡沫性能比较

表面活性剂 质量浓度(g1048944L－１) 发泡比SV 起泡速度 半衰期D５０s十二烷基硫酸钠(SDS) ５０ ６３ 快 １２１６

十二烷基硫酸铵(ALSA) ５０ ６５ 快 １２５３椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４) ５０ ５４ 快 ９７５

癸基葡糖苷(APGＧ１０) ５０ ５９ 快 １０７８十二烷基三甲基氯化铵(１２３１) ５０ ３３ 慢 ２９４

十二烷基二甲基氧化胺(OAＧ１２) ５０ ４０ 慢 ２８３月桂基醋酸钠(LADＧ５０) ５０ ４２ 慢 ６５７

十二烷基二甲基胺乙内酯(BSＧ１２) ５０ ３３ 慢 ４７１

　　由表１可知同一条件下阴离子型表面活性剂

的发泡比起泡速度和半衰期明显优于非离子阳离

子两性型表面活性剂但由于 AFＧ４中含有催化

剂TFＧ６５１(主要为 MgCl２1048944６H２O)金属 Mg２＋ 离子

的存在会在不同程度上影响离子型表面活性剂极

性头基之间的静电斥力影响 AFＧ４的系统相容性

1048944６５1048944

　染化工程 第２６卷

故需要选择非离子型表面活性剂作为 AFＧ４中的发

泡剂同一条件下癸基葡糖苷(APGＧ１０)的泡沫性

能优于椰油基葡糖苷(APGＧ０８１４)故选择癸基葡糖

苷(APGＧ１０)作为 AFＧ４中的发泡剂为使泡沫整理与浸轧整理织物上整理剂用量相

同泡沫整理中整理剂的质量浓度等于浸轧整理中整

理剂的质量浓度与两者带液率比值的乘积[８]浸轧

抗皱整理液中抗皱剂 TFＧ６５０８０gL故泡沫抗皱整

理液AFＧ４中抗皱剂TFＧ６５０的质量浓度为１４０gL催化剂 TFＧ６５１２０gL(一般为抗皱剂 TFＧ６５０的

１０~２０)

２１２　发泡剂质量浓度对AFＧ４泡沫性能的影响

整理液的泡沫性能主要受发泡剂质量浓度的影

响故实验研究发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能

的影响结果如图１所示

图１　发泡剂质量浓度对 AFＧ４泡沫性能的影响

由图 １ 可知随着发泡剂质量浓度的增大

AFＧ４的发泡比和半衰期均先增大后趋于稳定这

是因为随着 AFＧ４中发泡剂质量浓度的增大更多

的表面活性剂分子吸附于界面降低表面张力提高

AFＧ４的泡沫性能当发泡剂质量浓度为６gL时发泡比达到７２起泡速度快半衰期达到２００５s泡沫细腻稳定满足泡沫整理工艺所需泡沫特性当发泡剂质量浓度为８gL后AFＧ４的泡沫性能几

乎不变产生这种现象的原因是整理液表面吸附达

到饱和表面性能趋于稳定故发泡剂的最佳质量

浓度为６~８gL

２２　酸度温度对AFＧ４泡沫性能的影响

泡沫抗皱整理液 AFＧ４发泡剂７gL抗皱剂

TFＧ６５０１４０gL催化剂TFＧ６５１２０gL织物抗皱

整理一般在酸性环境中进行且生产过程中温度会

发生一定波动故研究酸度和温度对其性能的影响

２２１　酸　度

酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响曲线如图２所

示由图２可知泡沫抗皱整理液 AFＧ４在酸性环

境下(pH 为２~７)随酸性增强即pH 值减小发泡比和半衰期均减小但整体受pH 值变化影响不

大具有较宽的pH 值适应范围

图２　酸度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２２２　温　度

温度对泡沫稳定性影响极大[９]故实验研究

AFＧ４对温度的敏感性温度对 AFＧ４泡沫性能的

影响曲线如图３所示由图３可知随着温度的升

高AFＧ４泡沫性能下降当温度在２５~３５ 时

AFＧ４的发泡比和半衰期波动不大大致处于７６

２５６２s当温度高于３５ 后发泡比尤其是半衰

期迅速下降这可能是因为温度升高使发泡剂在气

液界面的吸附量减少液膜表观粘度减小泡沫稳定

性下降也可能是因为温度升高使得 AFＧ４本身粘

度降低即流体性增强排液速度加快泡沫易破裂半衰期减小故 AFＧ４适合在２５~３５下使用

图３　温度对 AFＧ４泡沫性能的影响

２３　棉织物抗皱整理效果比较

本文对不同抗皱整理工艺对棉织物整理效果的

影响进行了比较结果见表２由表２可知棉织物

分别经泡沫抗皱和浸轧抗皱整理后折皱回复角提

1048944７５1048944

　第５期 张建娟 等泡沫抗皱整理液 AFＧ４的制备及其应用研究 染化工程

高断裂强力保留率减小这是因为抗皱剂 TFＧ６５０与棉纤维发生物理化学反应导致纤维微观结构发

生变化改变了织物的弯曲性能[１０]弹性回复性提

高拉伸断裂强力减小经 AFＧ４整理后的棉织物

折皱回复角断裂强力保留率分别达到２５７deg６８与浸轧抗皱相比具有一定的优势说明泡沫整理技

术较为先进可为纺织品整理提供一个新的途径

表２　棉织物抗皱整理效果比较

整理工艺 折皱回复角(deg) 断裂强力保留率空白 １３６ １００

泡沫抗皱 ２５７ ６８浸轧抗皱 ２４０ ６３

３　结　论

采用DFA１００动态泡沫分析仪制备的泡沫抗皱整

理液AFＧ４不仅有较佳的起泡性泡沫稳定性而且有

较宽的pH值适应范围适合在２５~３５环境下使用泡沫整理的棉织物折皱回复角断裂强力保留率均优

于浸轧抗皱整理效果泡沫整理过程中带液率降低焙烘时间缩短因而可达到节能减排的目的

参考文献

[１]杨振吴明华新型纺织纤维及其染整特性[J]现代纺

织技术２００７１５(４)５０－５４[２]姚金龙顾义师纯棉织物的免烫整理工艺优化[J]印

染２０１６(８)３８－４０[３]陈英车迪张倩洁纺织品泡沫染理的发展与应用现状

[J]纺织导报２０１３(１０)３４－３８[４]李永庚许海育泡沫整理发泡原液的组成及性能研究

[J]印染助剂２００９２６(１)２３－２４[５]杨振吴明华阴阳离子二元表面活性剂复配体系的发泡

性能研究[J]浙江理工大学学报２００７２４(２)１４３－１４６[６]金国标刘建华椰油基葡萄苷及在织物抗皱整理中的

泡沫性能研究[J]现代纺织技术２０１６２４(２)２２－２５[７]WALTER A TBRYANT G MREADSHAW RL

FoamsfortreatingfabricsUS４０９９９１３[P]１９７８－０７－１１

[８]李永庚泡沫整理发泡原液及其泡沫性能的研究和在生

产中的应用[D]上海东华大学２００８５１－５２[９]刘德生陈小榆温度对泡沫稳定性的影响研究[J]中

国海洋平台２００６２１(４)１９－２２[１０]阿里漫棉纤维微观结构及与纤维性能的关系[J]中

国纤检２０１０(１３)８０－８２

10508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881105088110508811050881(上接第１８页)

４　结　论

相比由纯棉纱制取的织物２以中空尼龙长丝为

芯丝制取的棉中空尼龙长丝包芯纱制取的织物１具

有更优的吸声性能在２５００Hz处的吸声系数达到

峰值为０３３９其有效频率范围在１９００~２５００Hz此范围内平均吸声系数为０２６２同时织物１撕破性

能弯曲性能更优且相对更低的热阻对改善织物吸

声性能有益透气性相对较差

参考文献

[１]王干张佩华凉感尼龙长丝针织物热湿舒适性能测试

与分析[J]国际纺织导报２０１５４３(２)３８－４２[２]鲁宏伟马芹高密锦纶长丝织物的生产[J]棉纺织技

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制[J]棉纺织技术２００８３６(１)３１－３４

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力的影响[J]国际纺织导报２０１３４１(８)５５－５６[１１]吕丽华吴坚叶方织物结构对折皱弹性和硬挺度的

影响[J]纺织学报２００４２５(５)９９－１０１[１２]中国国家标准化管理委员会GBT１８３１８１－２００９纺

织品 弯曲性能的测定 第１部分斜面法[S]北京中国标准出版社２００９

[１３]于伟东纺织材料学[M]北京中国纺织出版社２００６[１４]赵领航蔡普宁贾哲昆等金属纤维及其混纺纱线直

径系数的计算及测试[J]产业用纺织品２０１５３３(８)

４１－４４[１５]张华秦雅伟周永凯锦纶棉混纺织物的热湿舒适性

研究[J]棉纺织技术２０１６４４(８)２７－３０

1048944８５1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１３

超声波处理时间对镀银棉织物性能影响

杨　陈

(江西服装学院纺织教研室南昌　３３０２０１)

　　摘　要利用超声波对棉织物进行预处理制备镀银棉织物并对其性能进行测试分析超声波预处理对镀

银棉织物的性能影响研究表明棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能随着超声波预处理时间的增加

而增加而其服用性能则随随着超声波预处理时间的增加而下降其中相比仅经超声波预处理的棉织物而言

在相同的超声波预处理时间点上镀银处理对织物的力学性能有所提升

关键词超声波棉织物镀银电磁屏蔽服用性能

中图分类号TS１９５５　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００５９－０３

InfluenceofUltrasonicTreatmentTimeonSilverＧPlatedCottonFabricYANGChen

(TextileOfficeJiangxiInstituteofFashionTechnologyNanchang３３０２０１China)

AbstractCottonfabricwaspretreatedwithultrasoundwavetopreparesilverＧplatedcottonfabricandthepropertiesweretestedBesidestheinfluenceofultrasonicpretreatmentonsilverＧplatedcottonfabricwasinvestigatedTheresearchshowsthatsilverionadsorptionpropertiesandelectromagneticshieldingpropertiesofcottonfabricsareincreasewiththeriseofultrasonicpretreatmenttimewhilethewearabilitydeclineswiththeriseofultrasonicpretreatmenttimeMeanwhilethemechanicalpropertiesofcottonfabricsareimprovedbytheprocessingofsilverplatingcomparedwithcottonfabricsonlypretreatedbyultrasonicunderthesameultrasonicpretreatmenttimeKeywordsultrasoundcottonfabricsilverplatingelectromagneticshieldingwearability

收稿日期２０１６－０９－３０

基金项目江西省教育厅科技计划项目(GJJ１５１２３０)江西省

文化艺术科学重点研究基地中华服饰文化研究中心资助(赣文厅字

[２０１５]１３４号)

作者简介杨　陈(１９８０－)男重庆人副教授主要从事功

能性纺织材料开发方面的研究

　　棉织物不仅具有优异的吸湿导汗柔软舒适性还具有齐全的色谱历来是高档服饰面料与家居饰

品的首选材料随着人们生活水平的提高人们对

棉织物的服用性能也提出了更高的要求其中就有

棉织物的防辐射性能这是由于科技的进步电子产

品的使用也愈加频繁长期的电磁辐射不仅导致正

常人头晕脑胀失眠身体机能紊乱对孕妇而言电磁辐射甚至能够导致胎儿畸形或流产[１Ｇ４]目前对棉织物的防电磁辐射整理多集中在多离子电磁整

理不锈钢纤维混纺电磁防护织造与金属离子涂层

整理３种方式３种方式各有利弊目前通过金属离

子涂层整理制备防辐射织物的材料主要为涤纶织

物对棉织物进行金属涂层的研究鲜有报道[５Ｇ７]本

文通过利用超声波辅助对棉织物进行镀银处理为开发抗辐射性能良好的棉织物提供一定的参考

１　试　验

１１　材料与仪器

材料棉织物(１００棉平纹经纬密度４２０times３６０根１０cm平方米质量２００gm２经纬纱线的细

度均为１８４５tex的合股纱)硝酸银(太仓市兴隆

化工贸易有限公司)氨水(杭州萧山天一化工有限

公司)蔗糖(郑州瑞恒化工产品有限公司)氯化亚

锡(温州海盛化工材料有限公司)氯化钯(日照力德

1048944９５1048944

士化工有限公司)氢氧化钾(青州市奥星化工有限

公司)盐酸(广萍化工有限责任公司)次磷酸钠(浙江增新化学有限公司)无水乙醇(东光鑫源化工有

限公司)以上所列化学试剂均为分析纯仪器FA１６０４精密电子分析天平(上海楚定分

析仪器有限责任公司)１０１B型电热鼓风干燥箱(吴江市新盛电热设备科技有限公司)ICH２５６恒温恒

湿试 验 箱 (美 墨 尔 特 (上 海)贸 易 有 限 公 司)

NETANALYZERFY８００网络分析仪(温州方圆仪

器有限公司)KQＧ６００VDY医用三频数控超声波清

洗器(昆山市超声仪器有限公司)INSTRON５５９０万能材料试验机(美国INSTRON 公司)YG４６１E数字式织物透气量仪(宁波纺织仪器厂)YG８１１D型全电脑织物悬垂仪(宁波市江东璟瑞仪器仪表有

限公司)

１２　镀银棉织物的制备

去浆棉织物于１０５ 的干燥箱中干燥至恒重

后剪成６０cmtimes６０cm 的正方形称重记作 M０取干燥后棉织物４块放入６５的超声波清洗器中

(频率４０kHz)分别超声处理２４６８h后取出再于１０５的温度下干燥至恒重称重记作M１

取超声波处理前后的棉织物依次按照如下工艺

进行处理浸没在０１５gL的氯化钯与１６gL的

氯化锡混合溶液中敏化处理２h后去离子水冲洗按照浴比１∶５投入到１００mLL的盐酸溶液中进

行解胶处理６０s去离子水冲洗按照浴比１∶５投入

到１２gL的次磷酸钠溶液与１００mLL的无水乙

醇中还原５min水洗后１０５下干燥至恒重配

制镀银溶液[８]硝酸银５１gL氨水２６mLL蔗糖８gL氢氧化钾３５gL按照浴比１∶１０将棉

织物投入到 ２５ 镀银溶液中在超声波频率为

１５kHz功率为２００W 的条件下进行镀银处理后水洗１０５下干燥至恒重称重记作M２

１３　测　试

１３１　棉织物的质量变化

用式(１)式(２)计算超声波处理后棉织物的损

失率与棉织物镀银后的质量增重率重复试验５次取５次质量变化的平均值

W１ ＝ M０－M１

M０times１００ (１)

W２ ＝ M２－M１

M１times１００ (２)

式中M０ 为超声波预处理前棉织物的质量gM１ 为

超声波预处理后棉织物的质量gM２ 为棉织物镀银

后的质量gW１ 为超声波预处理后棉织物的质量损

失率W２ 为棉织物镀银后的质量增重率

１３２　 镀银棉织物电磁屏蔽性能

使用网络分析仪在频率３０~３０００MHz范围

对镀银棉织物试样的电磁屏蔽性能进行测定利用

式(３)计算屏蔽效能的平均值SE重复５次

SE ＝２０timeslg H０

H１＝２０timeslg E０

E１＝１０timeslg P０

P１

(３)式中H０ 为未镀银棉织物磁场强度TH１ 为镀银

棉织物磁场强度TE０ 为未镀银棉织物电场强度

NCE１ 为镀银棉织物电场强度NCP０ 为未镀银

棉织物功率WP１ 为镀银棉织物功率W

１３３　镀银棉织物的服用性能

将干燥至恒重的镀银棉织物在温度为２０相对湿度为６５的环境中预调湿２４h后依据 GBT５４５３mdash１９９７laquo纺织品 织物透气性的测定raquo使用织物

透气量仪对镀银棉织物的透气性能进行测试依据

FZT０１０４５mdash１９９６laquo织物悬重性试验方法raquo使用织

物悬垂仪对镀银棉织物的悬垂性能进行测试透气

性能与悬垂性能均测试１０次取平均值另将布样

裁剪成经纱方向长度２５０mm纬纱方向长度５０mm的布样使用万能材料试验机对镀银棉织物的断裂

强力进行测试其中拉伸预加张力２００cN拉伸速

度１００mmminCRE拉伸该试验重复测试２０次取平均值同理裁剪纬纱方向长度２５０mm经纱方

向长度５０mm的布样进行力学性能测试其他测试

参数不变

２　结果与讨论

２１　质量变化

棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银

过后的质量增重率测试结果如１表所示从表１的

测试数据可以看出棉织物的质量损失率随着超声

波预处理时间的增加而升高这是由于超声波的空

化作用使得棉纤维表面出现了不同程度的孔穴造成棉织物的质量损失而棉织物镀银处理后的质量

增重率却随着超声波预处理时间的增加而增加这是由于超声波空化作用产生的孔穴更有利于银离子

的吸附提高棉织物镀银的效果

1048944０６1048944

　染化工程 第２６卷

表１　棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银后的质量增重率测试结果

指标超声波预处理时间h

０ ２ ４ ６ ８超声波预处理棉织物的质量变化g ７２００００ ６９６８５２ ６４３４２６ ６０４３６１ ５３９５３５

棉织物镀银后的质量变化g ９２４６９６ ９２３４６８ ８７８３４１ ８４３５６７ ７７４９８８超声波预处理棉织物的质量损失率 ０ ３２２ １０６４ １６０６ ２５０６棉织物镀银处理后的质量增重率 ２８４３ ３２５２ ３６５１ ３９５８ ４３６４

２２　电磁屏蔽性能

镀银棉织物的电磁屏蔽性能测试结果如图１所

示从图１可以看出镀银棉织物的电磁屏蔽性能

随着超声波预处理时间的增加而增加也即是与镀

银质量变化呈正相关同时从图１中还可以看出

图１　超声波预处理不同时间的镀银棉织物

电磁屏蔽效果随频率变化曲线

超声波预处理８h与６h的电磁屏蔽性能非常接

近在３０~３０００MHz的电磁波屏蔽效果均值均在

４０dB以上达到了很好的电磁屏蔽效果而超声波预

处理４h与２h均与其有一定的差距同时镀银棉

织物 对 不 同 频 率 的 屏 蔽 性 能 也 不 完 全 相 同

１５００MHz左 右 的 电 磁 波 屏 蔽 效 果 最 佳而

２４００MHz左右电磁波屏蔽效果最差

２３　服用性能

镀银棉织物的服用性能测试结果如表２所示从表２可以看出棉织物的透气率随着超声波预处理

时间的增加而增加超声波预处理提高了棉织物的透

气率而镀银棉织物的透气率随着超声波预处理时间

的增加而下降且该过程与银离子的增重率呈正相

关单独超声波预处理改善了织物的悬垂性但镀

银棉织物的悬垂系数随着超声波预处理时间的增加

而不断增大说明随着吸附银离子的增加棉织物的

悬垂性变差至于镀银棉织物的力学性能无论是经

向还是纬向的断裂强力均随着超声波预处理时间的

增加而减小且这种变化趋势并未因为镀银而改变但在相同的超声波预处理时间条件下镀银后棉织物

的经向与纬向断裂强力高于相对应的仅经超声波预

处理的棉织物说明镀银处理对棉织物的力学性能有

一定程度的改善但低于超声波预处理对棉织物力学

性能的损害由此可知镀银棉织物的服用性能随着

处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银

处理对织物的力学性能有所改善

表２　镀银棉织物的服用性能测试结果

超声波

预处理

时间h

透气率(mm1048944s－１)

镀银前 镀银后

悬垂系数

镀银前 镀银后

断裂强力N经

镀银前 镀银后

纬

镀银前 镀银后

０ ２８３５ ２６１２ ４８４３ ４９６４ ９７２６５ ９８３５４ ４２３３２ ４３８４５２ ３０４１ ２５４２ ４７７６ ４７９７ ９５４３１ ９６４５３ ４０１７６ ４１３５６４ ３４３２ ２３６３ ４５２６ ５３２２ ９２１４３ ９３７４７ ３７４６２ ３９２８７

３　结　论

通过超声波辅助制备镀银棉织物并对其性能

进行分析表明随着超声波预处理时间的增加棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能均有一

定程度的改善在超声波预处理６~８h的时间段

内镀银棉织物获得很好的电磁屏蔽性能而镀银

棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低在相应的处理时间点镀银处理对织物的力学性

能有所改善(下转第６５页)

1048944１６1048944

　第５期 杨　陈超声波处理时间对镀银棉织物性能影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１４

绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究

程田田徐英莲

(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室杭州　３１００１８)

　　摘　要天然彩棉具有天然颜色可以简化后整理工艺实现绿色生产为探究绿棉色素在后整理工艺中

颜色的稳定性从分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉混纺纱编织成平纹织物并参考常规的

精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性的影响结果表

明绿棉白棉混纺织物经过精练碱缩工艺处理其颜色有加深并向蓝绿色改变的趋势且碱液质量浓度越大

对织物颜色的影响更大

关键词绿棉精练碱缩Lab值颜色稳定性

中图分类号TS１４３２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６２－０４

StudyonStabilityofColorAlkaliResistanceofGreenCottonFabricsCHENGTiantianXUYinglian

(KeyLaboratoryforAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology

MinistryofEducationZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China)

AbstractNaturalcoloredcottonisprovidedwithnaturalcolorandthefinishingprocesscanbesimplifiedtorealizegreenproductionInordertoprobeintothecolorstabilityofgreencottoninthepostＧfinishingprocessthispaperstartsfromtheanalysisofthemicrostructureofgreencottonandwhitecottonandusestheblendedyarnsofgreencottonandwhitecottontoweaveintoplainweavefabricsByreferencingtotheconditionsofconventionalscouringandalkalishrinkageprocesstheinfluenceoflyeconcentrationandtemperatureoncolorstabilityofgreencottonwhitecottonblendedfabricswasdiscussedTheresultsofthestudyshowthatthecolorofgreencottonwhitecottonblendedfabricsgetsdarkerandtendstoblueandgreenafterscouringandalkalishrinkageprocessthebiggerofthelyeconcentrationthegreateroftheimpactonthecolorofthefabricsKeywordsgreencottonscouringalkalishrinkagevalueofLabcolorstability

收稿日期２０１７－０１－２０

作者简介程田田(１９９３－)女河南驻马店人硕士研究生

主要从事现代纺织技术及新产品方面的研究

通信作者徐英莲EＧmailXYL６０００１２６com

　　天然彩棉具有天然颜色其产品的生产过程中无

需染色符合开发生态纺织品的趋势但是天然彩棉

色系单调纤维的成熟度较差[１]为丰富产品颜色提高产品质量常常采用彩棉与白棉混纺的方式

彩棉纤维的主要成分包括纤维素和果胶物质脂肪灰分和蜡状物质等杂质[２]这些杂质影响纤维

的服用性能在生产过程中需要经过精练碱缩等工

艺过程为了探究绿棉色素遇碱和高温的变化本文从

分析绿棉与白棉的微观结构出发采用绿棉和白棉

混纺的方式纺制５８３tex的混纺纱编织成织物并参考常规的精练工艺和碱缩工艺条件探讨碱液

质量浓度温度参数对绿棉白棉混纺织物颜色稳定

性的影响

１　实　验

１１　绿棉与白棉结构形态观测

白棉绿棉纤维经四氧化锇染色固定切片采用

1048944２６1048944

JEMＧ１２００EX透射电镜放大后观察获得白棉和绿

棉纤维的横截面视图

１２　绿棉白棉混纺纱线与织物制备

１２１　纱线纺制

选用山东寿光生产的绿棉和白棉纤维为原料设计绿棉白棉质量比５０５０在小样纺纱机上纺制

环锭纱线纱线的线密度５８３tex捻度６４捻

１０cm

１２２　织物小样织造

使用１０针英寸的电脑横机采用２根纱并线

方式进线选用合适的密度编织纬编平纹组织织物

若干用于后整理实验下机平衡后测试织物横密

为１２列５cm纵密为１６行５cm

１３　织物颜色测试

采用SFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织

物的颜色变化SFＧ６００测色光谱仪直接测试织物

的Lab变化值[３]通过计算可以得到衡量颜色变化

的色差值DEDL表示颜色明度的变化实验测试

结果中DL 值为正说明试样颜色比标样浅相反

DL值为负颜色比标样深DaDb描述色向的变

化趋势实验测试结果中Da为正值表示织物红色

调加深Da为负值表示绿色调增加实验测试结

果中Db为正值表示黄色调加深Db为负值表示

蓝色调增加色差值DE 用于衡量颜色的总变化

DE 在０~０５表示两种织物颜色变化不大[４]选用生坯织物作为标准样处理过的织物作为

测试样通过织物的DLDaDbDE 值来研究精练

和碱缩工艺对绿棉白棉混纺织物的颜色稳定性的

影响每一种实验方案制作测试３块试样取平均

值作为分析依据

１４　精练与碱缩实验

１４１　精练实验

织物精练的目的是去除棉纤维中的天然杂质采用氢氧化钠为主练剂表面活性剂硅酸钠为助练

剂改变精练碱液质量浓度和精练温度按下列工艺

条件对织物进行单因子实验共１５组

a)工艺处方

氢氧化钠５１０１５２０２５gL硅酸钠１耐碱渗透剂１

b)工艺条件

浴比１∶３０精练温度７０８０９０ 精练时

间１h

c)工艺过程

织物质量称量rarr计算氢氧化钠硅酸钠和耐碱

渗透剂的用量配置相应的煮练液rarr水浴锅加热至

４０放入织物rarr继续加热至相应温度保温煮练

１hrarr取出织物热冷水交替洗３次rarr烘箱烘干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定彩棉白棉混纺织物的颜色变化

１４２　碱缩实验

碱缩是棉织物在松弛状态下用浓氢氧化钠溶

液处理使织物紧密碱缩通常在常温(２０)下进

行在配置碱液过程中氢氧化钠吸水放热碱液温

度为５０本文做了２０５０条件下的碱缩实验

a)工艺条件

氢氧化钠２００gL碱缩温度２０５０ 浸渍

时间１０min

b)工艺过程

将生坯织物放入２００gL氢氧化钠溶液中浸渍

１０minrarr热冷水洗涤３次去除氢氧化钠rarr烘箱烘

干rarr恒温恒湿放置２４hrarrSFＧ６００测色光谱仪测定

彩棉白棉混纺织物的颜色变化

２　结果与讨论

２１　绿棉与白棉结构形态比较

图１为实验用白棉绿棉纤维的横截面视图绿棉和白棉的横截面均呈腰圆形白棉中腔小而圆绿棉中腔呈干瘪状可推知白棉成熟度较高纤维品

质更好绿棉纤维品质较差[５]因此采用白棉绿棉

混纺的方式白棉几乎不含色素绿棉含有大量的色

素色素分布不均匀主要分布在靠近中腔的次生细

胞壁内[６]

图１　棉纤维横截面视图

２２　精练对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　通过改变精练碱液质量浓度温度进行单因子

1048944３６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

实验以生坯织物作为标准样得到１５组测试结果见表１所示

精练过程用J表示下标表示精练实验碱液质

量浓度上标表示精练实验温度如精练碱液质量

浓度５gL温度７０处理的测试样品表示为J７０５

表１　精练前后试样的Lab值

测试样 J７０５ J７０

１０ J７０１５ J７０

２０ J７０２５ J８０

５ J８０１０ J８０

１５ J８０２０ J８０

２５ J９０５ J９０

１０ J９０１５ J９０

２０ J９０２５

DL －０２６－０２８－０４２－０６３ －１１ －０７２－０７５－０７８ －１２ －１４６ －０９８－１１３－１３２－１３５－１５９Da －０５８－０６７－０７４－０８７ －０９１－１３１－１４４－１５１ －１５６－１６５ －１３６－１４７－１５８－１６２－１８４Db －０６７－０８ －０９１－１０９ －１１１－０７ －０９ －０９８ －１０９－１５９ －０９１－１１７－１４９－１６２－１６５DE １１ １２３ １２９ １５４ ２０３ １８６ ２１ ２２３ ２３ ２３５ １９８ ２１６ ２２６ ２６３ ２６７

　　为分析精练中碱液质量浓度温度对试样颜色

的影响得到图２mdash图５

图２　精练碱液质量浓度对DL值的影响

图２表明绿棉白棉混纺织物经过精练处理其DL值均为负值即经过精练试样颜色加深随着碱液浓度的增加DL 值明显下降随着温度的增

加DL值呈下降趋势经过精练工艺织物DL 值

的下降范围在－０２６~－１５９绿棉白棉混纺织物经过精练处理除去棉纤维

中的果胶脂类糖类等杂质织物的明度有增加的

趋势

图３　精练碱液质量浓度对Da值的影响

图４　精练碱液质量浓度对Db值的影响

由图３和图４可知绿棉白棉混纺织物经过精

练处理其DaDb值均为负值即经过精练试样颜

色向绿色调蓝色调加深随着碱液质量浓度的增加

DaDb值下降随着温度的增加DaDb值呈下降趋

势经过精练工艺织物Da值的下降范围在－０５８~－１８４Db值的下降范围在－０６７~－１６５

棉纤维颜色不纯经过精练后一些色素因色牢

度低被减弱使得织物颜色更蓝更绿

图５　精练碱液质量浓度对DE值的影响

根据图５可知绿棉白棉混纺织物经过精练处

理其DE 值均大于０５即经过精练试样有色差

变化随着碱液浓度的增加DE 值变大随着温度

的增加DE 值呈上升趋势经过精练工艺织物DE值的变化范围在１１~２６７

总之精练碱质量液浓度的增加温度的上升均

1048944４６1048944

　染化工程 第２６卷

使绿棉白棉混纺织物的颜色变深且向蓝绿色变化

２３　碱缩对绿棉白棉混纺织物颜色稳定性

的影响

　　调整碱缩温度生坯织物直接进行碱缩处理以生坯织物作为标准样得到２组测试结果见表２

５０碱液进行碱缩处理的样品表示为S５０２０碱

液进行碱缩处理的样品表示为S２０

表２　碱缩对织物颜色影响

品种 DL Da Db DES５０ －５８２ －１０７ －１１９ ６１３S２０ －４７８ －０８８ －１１９ ５０４

经过碱缩处理织物颜色变深颜色鲜艳度变

高其颜色向蓝绿色调变化碱缩最小色差值为５０４而精练的最大色差值

为２６７所以碱缩处理使绿棉白棉混纺织物变化

更大说明浓碱的处理比温度对绿棉白棉混纺织

物颜色稳定性影响更大这是因为通过碱缩成熟的棉纤维在浓碱的作

用下横向上发生剧烈的溶胀反应由腰圆形变成柱

形同时浓碱会使纤维内的胞腔和纤维内的天然捻

度消失棉织物的色泽鲜艳度也会发生改变结合绿棉结构分析绿棉色素中含有大量羰基

羧基和酚羟基等吸电子基团和羟基甲氧基等供电子

基团[７]碱性基团为供电子基团在碱性浴中绿棉

色素中吸电子基团与碱性基团(供电子基团)结合使绿棉颜色向蓝绿色变化结果表明绿棉颜色变化趋

势大小与碱性基团浓度有一定关系随着碱液质量浓

度的增加绿棉颜色向蓝绿色变化趋势增大

３　结　论

a)根据单因子变量精练工艺实验结果精练碱

液质量浓度的增加温度的上升均使绿棉白棉混纺

织物颜色变深且向偏蓝偏绿变化DE 值变化幅度

在１１~２６７变化幅度较小

b)碱缩工艺后绿棉白棉混纺织物的颜色加深

且向蓝绿色改变其色差值DE 为５０４６１３

c)相同的绿棉白棉混纺织物精练处理后色差

最大值为 ２６７碱缩处 理 后 最 小 色 差 值 DE 为

５０４碱缩工艺后的色差值远大于精练工艺后的色

差值说明浓碱对绿棉织物颜色的稳定性影响更大

参考文献

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10508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882(上接第６１页)

参考文献

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防电磁波性能[J]材料工程２００７(５)３１－３５

1048944５６1048944

　第５期 程田田 等绿棉织物颜色耐碱稳定性的研究 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１５

甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响

方　方戴颖怡曾银玉卢康宁韦海贵

(广东省东莞市质量监督检测中心广东东莞　５２３８０８)

　　摘　要为了验证甲酸氯化锌溶液储存一定时间后试剂的有效性用不同时间配制的甲酸氯化锌溶液

对４种质控样进行重复测试验证在不同时间相同试验条件下质控样的稳定性然后用同次制备储存使用

的甲酸氯化锌溶液每间隔一定时间对４种质控样进行重复测试分析甲酸氯化锌溶液储存时间对纤维定量

结果准确性的影响程度结果表明甲酸氯化锌溶液在２０条件下储存３０d内不同时间的测试结果差异

很小试验结果用t检验分析后无显著差异３０d储存时间对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数据

完全符合标准要求

关键词甲酸氯化锌储存时间纤维成分准确性

中图分类号TS１０７６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００６６－０４

EffectofStorageTimeofFormicAcidZincChlorideonQuantitativeAccuracyofFiber

FANGFangDAIYingyiZENGYinyuLUKangningWEIHaigui(GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenterDongguan５２３８０８China)

AbstractInordertoverifythereagenteffectafterthestorageofformicacidzincchloridesolutionforcertainperiodfourkindsofqualitycontrolsamplesweretestedwiththeformicacidzincchloridesolutionwhichwerepreparedatdifferenttimetoverifythestabilityofthequalitycontrolsamplesunderdifferenttimeandsametestconditionsThenthefoursamplesweretestedbyformicacidzincchloridesolutionwithdifferentstoragetimetodeterminetheeffectofthestoragetimeonthequantitativeaccuracyofthefiberTheresultsshowthatthereisnoobviousdifferenceinthetestresultsofformicacidzincchloridesolutionstoredfor３０dunder２０TtestresultshowsthereisnoobviousdifferenceThe３０dstoragetimehasnosignificanteffectonthequantitativetestaccuracyofthefibercontentThetestdatacompletelymeetthestandardrequirementsKeywordsformicacidzincchloridestoragetimefibercompositionaccuracy

收稿日期２０１７－０６－２１

基金项目广东省质监局科技项目(２０１６CZ０３)

作者简介方　方(１９８０－)男陕西洛南人工程师主要从

事纺织品检测及新检测技术方面的研究

　　化学试剂在纺织纤维成分的定性和定量过程中

有着非常重要的作用试剂不同储存时间和储存方

法也存在差异一般纤维成分定量所用试剂按配制

方式可分为现配现用和可储存使用两种现配现用

的试剂储存易分解变质对检测时效性要求较高对于对储存时间无明确要求的试剂一次配制可分

多次使用有利于检验人员批量操作节约人力成

本检测效率相对较高但是对于储存期限无明确

说明的试剂可能存在因储存时间超出有效期而失

效进而影响检测结果的可能如甲酸氯化锌溶液甲酸氯化锌溶液在纤维成分检测中常用于棉和再

生纤维素纤维麻和再生纤维素纤维羊毛和蚕丝混

纺产品的定量分析试剂用量相对较大但是在相应

方法标准[１Ｇ３]中对甲酸氯化锌溶液的储存时间无明

确说明现配现用除试剂配制工作量大外还易导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解一次配制多次使用因储

1048944６６1048944

存时间无明确说明若储存不当容易导致试验误差行业中对甲酸氯化锌溶液储存时间方面研究较少多集中在该试剂的定量溶解方法的研究上[４Ｇ１０]本

文主要针对甲酸氯化锌溶液的储存时间进行研究用４种质控样对储存不同时间的甲酸氯化锌溶液

试剂进行重复测试验证甲酸氯化锌溶液储存时间

对纤维定量结果准确性的影响探讨甲酸氯化锌溶

液的合理储存时间提高检测效率和准确性

１　试　验

１１　试验设备

CUＧ６纤维细度分析仪(北京和众视野科技有

限公司)UF１１０ 型烘箱 (德国 Memmert公司)

SPHＧ１１０times１２往复式恒温振荡水浴摇床(上海世平

实验设备有限公司)TBＧ２１４型电子天平(德国赛多

利斯精度为０１mg)GMＧ１０A隔膜真空泵(天津

市津腾试验设备有限公司)玻璃砂芯坩埚(容量

３０mL微孔直径９０~１５０μm)干燥器(装有变色

硅胶)具塞三角烧瓶(容量２５０mL)

１２　试验原理

在溶解温度为(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)

min的试验条件下用甲酸氯化锌溶液将其中一组

分从已知干燥质量的混合物中溶解去除收集残留

物清洗烘干和称重用修正后的质量计算其占混

合物干燥质量的质量分数再由差值得出混合物中

各组分的质量分数

１３　试样样品

准备４块质控样品分别标记为１２３和４其中１为１９６tex棉莫代尔５０５０白色

针织平纹布２为２９５tex亚麻粘纤５５４５浅灰

色针织平纹布３为１８４tex羊毛桑蚕丝８５１５浅蓝针织平纹布４为１９８tex棉粘纤１０９０粉

色针织平纹布

１４　试验试剂

甲酸氯化锌溶液２０g无水氯化锌(质量分数

＞９８)和６８g无水甲酸加水至１００g本试验中一次配制１０L甲酸氯化锌溶液储存于棕色瓶内密闭存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中

稀氨水溶液取氨水２０mL(密度为０８８０gmL)用水稀释至１L

１５　试验方法

选用溶解温度(７０plusmn２)溶解时间(２０plusmn１)min

的试验条件试样和试剂按照１g∶１００mL的比例进

行配比试验将配制好的试剂从当天开始试验第一

天相当于现配试剂以后每隔若干天分别取４种试样

进行一次平行试验借助显微镜观察不溶解纤维形

态判定是否完全溶解每次每种试样结果取平均值保留１位小数根据试验结果分析甲酸氯化锌随着

时间变化对检验结果的影响程度推算甲酸氯化锌

合理储存期限

１６　计算公式

P１ ＝m１dm０

times１００ (１)

P２ ＝１００－P１ (２)式中P１mdash 不溶解纤维的净干含量百分率P２mdash溶解纤维净干含量百分率P２mdash 溶解纤维净干

含量百分率m０mdash 溶解处理前试样干质量g

m１mdash 剩余的不溶纤维干质量gdmdash 不溶纤维在试

剂处理时的质量修正系数其中棉１０３亚麻１０７羊毛１００

２　结果与讨论

２１　质控样稳定性测试

为了验证质控样在特定实验室测试条件下的稳

定性选用现配甲酸氯化锌溶液在(７０plusmn２)溶解

时间为(２０plusmn１)min的条件下分别进行测试各质控

样每天进行１次平行样测试共测试１０次按照式

(１)和式(２)计算结果取平均值计算１０次试验的平

均值X测试结果见表１

表１　不同时间用现配试剂测试质控样的结果

次数质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

第１次 ４９６ ５５６ ８４３ １０４第２次 ４９８ ５４８ ８５６ １０１第３次 ５０４ ５４９ ８５２ ９７第４次 ４９９ ５４６ ８５４ １０５第５次 ５００ ５５４ ８５４ ９９第６次 ５０６ ５５３ ８４８ １００第７次 ５０４ ５５１ ８５１ ９７第８次 ４９５ ５４７ ８４６ ９８第９次 ５０６ ５５０ ８５３ ９７第１０次 ４９５ ５４９ ８４７ １０３平均值X ５００ ５５０ ８５０ １００

从表１可以看出在选定试验条件下经过多次

重复测量１质控样的棉含量范围在４９５~

1048944７６1048944

　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

５０６最大差值为１１２质控样的亚麻含量

范围在５４６~５５６最大差值为１０３质

控样的棉含量范围在８４３~８５６最大差值为

１３４质控样的棉含量范围在９７~１０５最大差值为０８从试验数据可以看出甲酸氯

化锌溶液现配现用定量４个质控样试验数据稳定符合质控样稳定性的要求

１７　准确性测试

纤维成分实验室一次配制储存使用的化学试剂

一般保存１个月比较合适超过１个月有效期建议及

时调整试剂配置量本试验一次配置１０L甲酸氯化

锌溶液因氯化锌在常温的甲酸中较难溶解建议将

试剂置于水浴锅中加热不停搅拌加速溶解同时防

止试剂挥发影响溶液浓度将配制好的试剂储存于

棕色容量瓶中存放于(２０plusmn２)恒温避光环境中按照试验方法中试验条件对４种质控样分别进行首

次平行样测试以后每隔几天按照相同试验条件进行

重复测试按照式(１)和式(２)计算结果若平行样间

测试值差值超过１０则用号标注否则取平行试

验结果的平均值并将测试结果进行分析分别计算

４种质控样的平均值X和标准偏差s(x)并对检测结

果采用t分布进行检验判定测试值与期望值的差异

情况测试结果见表２

表２　不同储存时间的甲酸氯化锌对

１~４质控样的测试结果

时间d质控样中不溶纤维的实测含量

１棉 ２亚麻 ３羊毛 ４棉

１ ５０４ ５４６ ８５５ １０２３ ４９９ ５４３ ８４８ ９８５ ５０６ ５４８ ８５２ １０４７ ５０１ ５５１ ８５０ １０４１０ ５０６ ５４７ ８５３ １００１３ ５０７ ５４７ ８４６ １０６１５ ４９８ ５５５ ８４９ ９７１８ ５０２ ５５１ ８５０ ９８２０ ５０３ ５５３ ８５３ ９７２３ ４９６ ５５０ ８５２ １０３２５ ５０４ ５４６ ８４９ １０１２７ ５００ ５５３ ８４８ ９７３０ ４９８ ５４４ ８５４ １０６

平均值X ５０２ ５４９ ８５１ １０１标准偏差s(x) ０３５ ０３７ ０２７ ０３３

从表２中试验数据可以看出不同储存时间测

试的结果存在小幅波动但都在方法标准允差范围

内其中１质控样棉纤维测试含量范围为４９６~５０７之间最大相差１１２质控样亚麻测

试含量范围为 ５４３ ~５５５ 之间最 大 相 差

１２３质控样羊毛测试含量范围为８４６~８５５之间最大相差０９４质控样棉纤维测试

含量范围为９７~１０６之间最大相差０９为了判定测试值与真实值的差异情况对试验

数据采用t分布进行检验查t分布表可知t０００１(１２)＝４３１８计算得

t１棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|５０２－５００|

０３５ １３

＝２０６０＜t０００１(１２)＝４３１８

t２亚麻 ＝|X－X０|s(x) n＝|５４９－５５０|

０３７ １３

＝０９７４＜t０００１(１２)＝４３１８

t３羊毛 ＝|X－X０|s(x) n＝|８５１－８５０|

０２７ １３

＝１３３５＜t０００１(１２)＝４３１８

t４棉 ＝|X－X０|s(x) n ＝|１０１－１００|

０３３ １３

＝１０８＜t０００１(１２)＝４３１８根据t分布可判定４个质控样的测试值与真实

值之间无显著差异即甲酸氯化锌溶液储存３０d内对纤维含量定量测试准确性无明显影响测试数

据完全符合标准要求

３　结　论

a)按规定方法配制的甲酸氯化锌溶液阴凉

储存在(２０plusmn２)恒温避光环境３０d内在(７０plusmn２)溶解时间为(２０plusmn１)min的条件下定量测试

棉莫代尔亚麻粘纤羊毛桑蚕丝棉粘纤４种

混纺织物测试值与真实值之间无显著差异即两种

试剂配制方式对检测结果无明显影响

b)甲酸氯化锌溶液的配制和储存注意规范操

作一次配制多次使用可防止因多次配制试剂导致

试剂瓶中剩余氯化锌潮解提高试剂配制精确度

c)甲酸氯化锌溶液储存时间超过３０d后或用

其他方法储存是否继续有效有待进一步研究

参考文献

[１]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家

标准化管理委员会GBT２９１０６mdash２００９ 纺织品 定量

化学分析　第６部分粘胶纤维某些铜氨纤维莫代尔

纤维或莱赛尔纤维与棉的混合物(甲酸氯化锌法)[S]北京中国标准出版社２００９

1048944８６1048944

　染化工程 第２６卷

[２]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家

标准化管理委员会GBT２９１０２２mdash２００９纺织品 定量

化学分析　第２２部分粘胶纤维某些铜氨纤维莫代

尔纤维或莱赛尔纤维与亚麻苎麻的混合物(甲酸氯化

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纺织品 定量化学分析 蚕丝与羊毛或和羊绒的混合物

(甲酸氯化锌法)[S]北京中国标准出版社２０１３[４]刘锦瑞张向丽高友军等染色莱赛尔粘胶混纺产品

的定量分析[J]印染２０１７(２)４６－４９[５]章锋宇俞鸿杰杜茜妮等羊毛桑蚕丝混纺产品定量

检测方法的探讨[J]纺织科技进展２０１７(３)４１－４３[６]李姗李献鑫刘明牛仔布棉与丝光棉在甲酸氯化锌

中d值的探讨[J]纺织标准与质量２０１６(２)４５－４７[７]赵为陶杨良波棉黏混纺产品定量分析化学方法的探

讨[J]纺织科技进展２０１６(９)２８－３０[８]任婷婷羊毛黏纤混纺织物定量分析方法之比较[J]

纺织标准与质量２０１６(５)４５－４８[９]林本术郑少明棉与莱赛尔混纺织物定量分析方法研

究[J]针织工业２０１６(４)６８－７０[１０]胡凇月葛晓青羊毛与桑蚕丝混纺织物定量分析方法

的研究[J]针织工业２０１６(５)７１－７４

10509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904105090410509041050904

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　第５期 方　方 等甲酸氯化锌储存时间对纤维定量准确性的影响 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１６

压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究

金关秀１２胡克勤２王　静２胡金莲３吕　晶３

(１浙江工业职业技术学院鉴湖分院浙江绍兴　３１２０００２浙江省现代纺织工业研究院

浙江绍兴　３１２０８１３香港理工大学纺织及服装学系中国香港　９９９０７７)

　　摘　要为研究压烫工艺对聚氨酯形状记忆纤维(SMF)棉机织物的折痕保持性能采用不同的压烫温

度和压烫时间制备了２５个试样并进行折痕保持性(CR值)的测试结果表明在压烫时间不变的情况下随着压烫温度的提高织物的CR值呈上升态势只有当外界作用温度高于形状记忆纤维定型温度一定幅度时

织物的CR值才达到最高值(５级)最佳压烫工艺为温度１９０时间５０s对６个CR值达到５级的试样进

行形变固定率形状回复率缩水率和平整度的测试结果显示经过压烫定型整理后的SMF棉机织物具有较

高的形变固定率和形状回复率以及优于纯棉织物的布面平整度和尺寸稳定性

关键词聚氨酯形状记忆纤维棉机织物折痕保持性

中图分类号TS１９５６　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７０－０５

StudyonPropertyofCreaseRetentionofHotＧpressedSMFcottonWovenFabric

JINGuanxiu１２HUKeqin２WANGJing２HUJinlian３LU10489441048944

Jing３

(１JianhuBranchZhejiangIndustryPolytechnicCollegeShaoxing３１２０００China２ZhejiangInstituteofModernTextileIndustryShaoxing３１２０８１China３InstituteofTextilesandClothing

TheHongKongPolytechnicUniversityHongKong９９９０７７China)

AbstractTostudytheinfluenceofhotpressingprocessoncreaseretentionofSMFcottonwovenfabrictwentyＧfivesampleswereproducedunderdifferenthotpressingtemperatureandhotpressingtimeThevaluesofcreaseretention(CR)ofthesesamplesweretestedTheresultsshowthatwhenthehotpressingtimekeepsunchangedtheCRvalueincreaseswiththeincreaseofhotpressingtemperatureOnly whentheexternaltemperatureishigherthantheshapesettingtemperatureofshapememoryfiberandthedifferencereachescertainextenttheCRvalueofthefabricreachesthehighest(Class５)Theoptimizedhotpressingtemperatureis１９０ andtheoptimizedhotpressingtimeis５０secondsThedeformationfixityratioshaperecoveryratio

shrinkageandsmoothnessofthefabricswhoseCRvaluesreachedClass５weretestedTheresultsshowthatboththedeformationfixityratioandtheshaperecoveryratioofhotＧpressedSMFcottonfabricarequitehighInadditionthesmoothnessanddimensionalstabilityofhotＧpressedSMF

cottonfabricarebetterthanthoseofpurecottonfabricKeywordspolyurethaneshapememoryfibercottonwovenfabriccreaseretention

收稿日期２０１７－０５－１４

作者简介金关秀(１９６２－)男浙江萧山人教授博士主要

从事纺织染整技术方面的研究

　　形状记忆聚合物(SMP)属于智能材料具有受

到外部刺激(热化学机械光磁或电等)时改变形

状的能力[１]形状记忆聚氨酯(PUs)是一种温敏形

状记忆材料可通过湿法纺或熔融纺工艺纺制聚氨

酯形状记忆纤维(SMF)[２]含SMF纺织品具有各

种形状记忆功能[３Ｇ４]纺织面料的服用性能包括织物的基本性能和舒

适性能广义的织物舒适性能包括心理感觉即美学

功能作为一种造型艺术服饰美总是以一定的几

何形状来表现的[５Ｇ６]如用于正式场合穿着的西裤

1048944０７1048944

为体现出挺括的质感而对裤线(裤腿前片正中从上

到下熨成的褶子)的要求非常高[７]然而用常规面料

裁制成的西裤经过洗涤后其裤线保持性差一般须

重新熨烫不但费时费力其美观性也不尽人意具

有良好折痕保持性的织物非常适合于制作需要裤

线褶皱层叠等造型的服饰产品因此研究SMF棉机织物折痕的保持性对提升服饰的美观度和服用

性能具有现实意义事实上含SMF的织物可以根

据需要进行压烫成型整理包括折皱压烫成型或平

整压 烫 成 型可 达 到 永 久 保 型 效 果[８]本 文 对

SMF棉机织物进行压烫成型整理探讨压烫工艺

对折痕保持性能的影响

１　机理分析

作为温 敏 形 状 记 忆 材 料形 状 记 忆 聚 氨 酯

(PUs)的记忆性能与两个关键温度密切相关即形

状恢复温度TR 和定型温度TS[９]图１所示为形状记

忆聚氨酯的记忆原理

图１　 形状记忆聚氨酯记忆原理

形状记忆聚氨酯由固定相和可逆相两个部分组

成前者能够记忆材料的初始形状而后者随温度变

化能可逆地固化和软化SMF在第一次成型时(外界作用温度须高于TS)将外界赋予的初始形状记

忆下来但纤维仍可发生形变并在较低的温度下将

此形变加以固定(二次成型)当将上述已形变纤维

的温度升高至超过TR 时材料能恢复至一次成型时

的形状但如果在作用温度高于TS 的条件下对其

施加外力使其发生形变则材料的初始形状就发生

了变化如果此后作用于材料的温度不超过TS其初始形状就不会再改变这就是形状记忆织物能够

永久保持折痕的机理

２　试验方法

２１　材料与设备

SMF棉机织物２７８tex(CJ＋５６texSMF)包

芯纱２７８tex(CJ＋５６texSMF)包芯纱２８５根

１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cmSMF含量１７SMF的定型温度１８５形状恢复温度

６５为减少包芯纱外包棉纤维之问的抱合因形

状记忆纤维芯丝的存在而受影响的程度本研究中

包芯纱捻系数的设计较相同规格纯棉纱偏高１５左右即捻度为７４捻１０cm经测试包芯纱断裂强

力为１２８cNtex断裂强力变异系数为７５能够满足织染工序生产的要求

纯棉机织物(对照样)CJ２７８texCJ２７８tex

２８５根１０cmtimes２７０根１０cm２２斜纹门幅１５２cm设备WascatorFOM７１ CLS 洗 衣 机 (瑞 典

Electrolux公司)Y７４３N 翻滚式烘干机(温州际高

检测仪器有限公司)YPＧR１８０Ｇ１６００型滚筒热压机

(有利机械工业(无锡)有限公司)YG０２６PC型电子

织物强力测试仪(宁波纺织仪器厂)Instron５５６６万

能材料试验机(美国Instron公司)

２２　织物压烫定型

聚氨酯形状记忆材料的形状恢复温度TR 和定

型温度TS 都是由合成配方所确定的其中定型温

度TS 在１８０以上然而在较高温度区间对材料

进行处理时应注意控制处理的时间否则有可能对

聚氨酯材料造成损伤实际操作中应通过相关实验

来确定最终的处理工艺方案本研究的压烫定型实验是在 YPＧR１８０Ｇ１６００型滚

筒热压机上进行的实验中通过改变温度和时间这２个参数共制备２５个试样实验方案如表１所示

表１　试样制备实验方案

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s

试样

编号

制备技术参数

压烫温

度

压烫时

间s１ １７５ ４０ １４ １９０ ５０

２ １８０ ４０ １５ １９５ ５０

３ １８５ ４０ １６ １７５ ５５

４ １９０ ４０ １７ １８０ ５５

５ １９５ ４０ １８ １８５ ５５

６ １７５ ４５ １９ １９０ ５５

７ １８０ ４５ ２０ １９５ ５５

８ １８５ ４５ ２１ １７５ ６０

９ １９０ ４５ ２２ １８０ ６０

１０ １９５ ４５ ２３ １８５ ６０

１１ １７５ ５０ ２４ １９０ ６０

１２ １８０ ５０ ２５ １９５ ６０

１３ １８５ ５０ mdash mdash mdash

1048944１７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

２３　性能测试

２３１　折痕保持性能

按照ISO７７６９mdash２００９laquo纺织品 经清洗后织物褶

裥外观评价试验方法raquo进行测定这一方法可用于

评价经反复家庭洗涤后织物折痕的保持性能图

２为该方法的评价示意图将水洗烘干后织物的折

痕保持状态与标准样品折痕对比即可评价出织物

折痕的耐水洗性和形状记忆特征标准样品折痕分

５个等级将最接近试样外观的标准样照的级数作

为评价结果如试样折痕外观介于整数标准样照之

间则确定为中间级(半级)

２３２　形变固定率和形状回复率

形变固定率和形状回复率是除了折痕保持性能

之外表征形状记忆性能的两个主要技术参数形变固定率是表征织物固定瞬时形变能力的指

标将织物在一定温度下实施形变释负后织物发

生部分回缩这部分形变系普通形变未回缩的形变

则为固定形变计算如式(１)[９]

形变固定率＝一定温度下固定的形变

总形变 times１００

(１)形状回复率是描述织物在经历一系列的热机械

变形后恢复其原来形状的能力的指标计算如式

(２)[９]

形状回复率＝恢复形变总形变 times１００ (２)

图２　折痕保持性评价示意

　　在Instron５５６６试验机上采用热循环拉伸法对织

物进行形变固定率和形状回复率的测试具体步骤如

下将试样紧固在夹持器内预加张力为０１N升温

至７０开启拉伸使试样伸长１５然后将其冷却

至室温(２１)夹头回复至起始位置得到拉伸Ｇ回复

曲线和数据重复上述测试循环３次根据式(１)和式(２)分别计算形变固定率和形状回复率每个试样

测试５次求取平均值通常认为织物的形变固定率和形状回复率的

数值均超过８０时具有优良的形状记忆性能２３３　缩水率

按照ISO５０７７mdash２００７laquo纺织品 洗涤和干燥后尺

寸变化的测定raquo进行测定２３４　平整度

按照ISO７７６８mdash２００９laquo纺织品 评定织物经洗涤

后外观平整度的试验方法raquo进行测定

３　结果与讨论

由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉

机织物能够保留纯棉织物吸湿好静电少不易起毛

起球穿 着 舒 适 等 优 点以 下 讨 论 压 烫 工 艺 对

SMF棉机织物形状记忆性能以及其它相关性能的

影响

３１　压烫定型工艺对折痕保持性的影响

表２所示为经受压烫定型整理的SMF棉机织

物经水洗烘干后其折痕保持性测试结果由表１和表２可见在压烫时间不变的情况下

随着压烫温度的提高SMF棉机织物的折痕保持

性能(CR 值)呈上升态势但无论对于哪一个压烫

时间织 物 的 CR 值 均 未 在 压 烫 温 度 等 于 TS

(１８５)时达到最高值(５级)而是升至１９０ 才

达到的此外在压烫温度低于TS 尚有一定幅度时

1048944２７1048944

　染化工程 第２６卷

(１８０)织物的CR 值已有不同程度的上升其上

升幅度取决于压烫的时间压烫时间越长上升幅度

就越大分析认为聚氨酯形状记忆材料的TS 值实

际上表现为一个温度区间在压烫温度低于名义TS

尚有一定幅度时织物的折痕保持性能就趋于上升而只有当外界作用温度高于其名义 TS 一定幅度

时织物的折痕保持性能才达到理想的水平

表２　折痕保持性测试结果

试样编号折痕保持性

(CR)级试样编号

折痕保持性

(CR)级

１ １ １４ ５２ １５ １５ ５３ ３５ １６ １４ ４ １７ ２５５ ４５ １８ ４５６ １ １９ ５７ ２５ ２０ ５８ ４ ２１ １９ ４５ ２２ ２５１０ ４５ ２３ ４５１１ １ ２４ ５１２ ２５ ２５ ５１３ ４５ mdash mdash

　　由于实验结果显示只有当压烫温度ge１９０ 且压烫时间ge５０s时织物的折痕保持性才能达到

５级因此对于SMF棉机织物的压烫定型来说最佳工艺应设定为压烫温度１９０压烫时间５０s压烫温度低于１９０或压烫时间少于５０s会使得

织物的折痕保持性能达不到理想的水准但压烫温

度过高或压烫时间过长时一方面织物的力学性能

会受影响另一方面也会增加不必要的加工成本

３２　织物形变固定率与形状回复率分析

对６个折痕保持性达到５级的织物试样(１４

１５１９２０２４２５)以及对照样压烫定型

前后的形变固定率和形状回复率进行测试表３所

示为测试结果由表３可见一方面在总共４８个形变固定率和形

状回复率的指标值(不含对照样的指标值)上有４５个

数值(占总数９３７５)达到８０以上表明加入SMF后的棉织物在具有良好的折痕保持性能的同时也具

有较高的形变固定率和形状回复率相比较之下对照

样(纯棉织物)的指标值仅为３９４~６１３另一方

面实验结果显示压烫定型前后形变固定率和形状回复

率的指标值未表现出明显的下降趋势表明研究中所

选择的压烫工艺没有对聚氨酯材料造成损伤

表３　织物形变固定率与形状回复率测试结果

试样

编号

形变固定率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

形状回复率经向

压烫前 压烫后

纬向

压烫前 压烫后

１４ ８４３ ８３０ ８２５ ８３１ ７８４ ８０７ ８０２ ８１６１５ ８６８ ９１９ ８４３ ８４０ ８４９ ８３２ ８３１ ８４１１９ ８３３ ８１７ ８２６ ８３５ ８０６ ７９０ ８１４ ８１２２０ ８４４ ８５３ ８５２ ８３８ ９０１ ８５５ ８６９ ８６５２４ ８０８ ８１５ ８３４ ８１１ ８５０ ８３９ ８７７ ８８２２５ ８０２ ８１６ ７９７ ８０４ ８０９ ８１５ ８２１ ８０３

对照样 ６１３ ５８６ ５９７ ６０１ ４３９ ３９４ ４５８ ４２０

３３　织物相关性能分析

同样对６个折痕保持性达到５级的织物试样

(１４１５１９２０２４２５)以及对照样进

行其它相关性能测试包括缩水率和平整度测试结

果见表４所示由表 ４ 可 见所 有 试 样 的 缩 水 率 均 未 超 过

３５其中经向缩水率的平均值为３１纬向缩

水率的平均值为２８分别小于对照样的４１和

３３分析其原因一方面包芯纱中棉纤维含量仅

为８３(其余为SMF)从而因棉纤维溶胀引起纱线

直径增粗进而使得织物缩水率增大的程度较纯棉织

物要小但另一方面包芯纱捻系数比纯棉纱要高出

１５则因棉纤维溶胀而激发纱线退捻进而使得织

物缩水率增大的程度较纯棉织物要大此外具有形

状记忆性能的SMF芯丝可产生ldquo骨架效应rdquo能在

一定程度上阻碍纱线沿长度方向的收缩(因织物中

经纬纱交织原因纱线不可能自由退捻而导致其长

度缩短)分析认为上述３种效应叠加的结果使得

1048944３７1048944

　第５期 金关秀 等压烫工艺对SMF棉机织物的折痕保持性能研究 染化工程

SMF棉机织物的缩水率小于纯棉机织物此外所

有试样的平整度均达到４级以上在较大程度上优

于普通纯棉织物(表４显示对照样的平整度仅为

２５级)分析认为其机理在于实验中在对试样折

痕部位的SMF进行折皱压烫定型的同时也对试

样其余部位的SMF进行了平整压烫定型从而使

得织物获得了良好的平整性上述结果表明通过压

烫定型整理后的SMF棉机织物在具备优异的形状

记忆性能的同时其尺寸稳定性和布面平整度均处

于较好的水准

表４　织物相关性能测试结果

试样编号缩水率

经向 纬向平整度(SA)级

１４ ３３ ３０ ４１５ ３２ ２６ ４１９ ３５ ３２ ４２０ ３１ ２９ ４２４ ２７ ２７ ４５２５ ２８ ２４ ４

对照样 ４１ ３３ ２５

４　结　论

a)通过实验探索压烫工艺对SMF棉机织物折

痕保持性能的影响规律得出最佳压烫定型工艺即温度１９０时间５０s此外实验结果表明SMF的

TS 值实际上表现为一个温度区间在压烫温度低于

TS 尚有一定幅度时织物的CR值已有不同程度的

上升压烫时间越长上升幅度越大要使织物的折

痕保持性能达到理想的水平必须使外界作用温度

高于其名义TS 一定的幅度

b)由于SMF在包芯纱中充当芯丝因此SMF棉机织物在保留纯棉织物固有的风格性能的同时也具有良好的形状记忆性能(除了折痕保持性能外还包括形变固定率和形状回复率)此外经压烫成型

整理后的SMF棉机织物具有优于纯棉织物的布面

平整度和尺寸稳定性

参考文献

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社２００６８－１２

1048944４７1048944

　染化工程 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１７

室内装饰织物燃烧性能风险及管控

叶　琼１沈　来１时景龙２金　晶１黄行舟１董岳龙１张　云１鲍国芳１

(１绍兴市质量技术监督检测院浙江绍兴　３１２０７１２绍兴柯润纺织品有限公司浙江绍兴　３１２０３０)

　　摘　要介绍了国内外标准对室内装饰织物燃烧性能的要求采集了１００批次窗帘织物进行燃烧性能风

险监测结果显示２７０的样品符合B１ 级要求７０的样品仅符合B２ 级要求其中３１批次明示阻燃的样

品中有１９４的样品不符合明示等级(均明示为B１ 级)主要是续燃时间不达标采用比利时风险评估矩阵

评估窗帘织物的燃烧性能风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险并从标准制修订产品标识标签完成等方面提出

了应对措施与建议

关键词燃烧性能装饰织物风险监测风险评估矩阵

中图分类号TS１０１９　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００７５－０５

RisksandControlofFlammabilityofInteriorDecorativeFabricsYEQiong１SHENLai１SHIJinglong２JINjing１HUANGXingzhou１

DONGYuelong１ZHANGYun１BAOGuofang１

(１ShaoxingTestingInstituteofQualityandTechnicalSupervisionShaoxing３１２０７１China

２ShaoxingKerunTextileCoLtdShaoxing３１２０３０China)

AbstractRequirementsofdomesticandforeignstandardstoflammabilityofinteriordecorativefabricswereintroducedOnehundredbatchesofcurtainsanddrapeswerecollectedforflammabilitytestTheresultsshowedthat２７０ofsamplesmettherequirementsofClassB１and７０ofsamplesmettherequirementsofClassB２Among３１batchesofsamplesretardingflame１９４ofthem (declaringClassB１)didn1049011tmeettherequirementsofdeclaringClassmainlybecauseofthedissatisfactionofafterＧflametimeBelgiumriskassessmentmatrixwasadoptedtoassesstheriskgradeofflammabilityofcurtainsanddrapesasldquohighrdquowhichindicatedthatitwasrequiredtoreducerisksMeanwhilecountermeasuresandsuggestionswerepresentedtoreducerisksfromstandardformationmodificationproductidentificationandlabelKeywordsflammabilitydecorativefabricriskmonitoringriskassessmentmatrix

收稿日期２０１７－０１－１７

作者简介叶　琼(１９８３－)女浙江绍兴人工程师主要从

事纺织染化料检测方面的研究

　　室内装饰织物包括窗帘帷幕墙布等具有款

式丰富肌理鲜明质感柔和清洗方便等优点通过

精心设计可以适应各种环境场所的需要营造出豪

华温馨舒适的环境满足现代人群的审美观[１Ｇ３]随着房地产项目的大量建设室内装饰织物的

需求量直线上升但目前窗帘帷幔墙布等的监督

抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺织产品

基本安全技术规范raquo检验并不涉及燃烧性能GB

５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范(２００１年

版)raquo对室内装饰用纺织品的燃烧性能是有明确要求

的室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰随着装饰织物蔓延同时释放出大量烟雾和

有毒有害气体危害人体健康甚至产生灾难性的后

果１９９４年１２月８日克拉玛依市友谊馆举办迎

专场文艺演出活动时舞台帷幕被光柱灯烤燃火势

迅速蔓延至剧厅酿成３２５人死亡２０１４年１月１１日云南省香格里拉县独克宗古城因为经营者用电不

慎导致窗帘起火引发火灾事故过火面积约１平方

公里(近２３的古城)直接损失近亿元

1048944５７1048944

１　相关法规标准

１１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的

要求

　　美国早在１９５３年就通过了laquo易燃织物法案raquo(FFA)对儿童睡衣服装床垫地毯薄膜材料等

纺织品内部装饰物和相关材料等都提出了燃烧性

能要求由美国消费者产品安全委员会(CPSC)负责

制定和修改纺织产品易燃性相关标准CPSC 将

FFA编入了CFR第１６卷中包括服用纺织品可燃

性标准(１６CFR１６１０)乙烯基塑料膜可燃性标准

(１６CFR１６１１)儿童睡衣可燃性标准(１６CFR１６１５１６CFR１６１６)和地毯类产品表面可燃性能

标准(１６CFR１６３０１６CFR１６３１)等日本消

防法对多数商业性建筑物内的地毯和窗帘等装饰

织物规定了阻燃要求[４Ｇ５]英国等欧洲国家对装饰

织物 的 燃 烧 性 能 亦 都 有 自 己 的 要 求如 表 １所示

FZT３４０１０mdash２０１４laquo亚麻装饰织物raquo等产品标

准对燃烧性能并无明确要求GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo虽然对燃烧性能指标要求做了明确规

定但仅限于明示阻燃的织物国标 GB１７９５１mdash

２００６laquo阻燃机织物raquo对阻燃机织物的阻燃性能等级划

分及其判定作了规定但并未规定何种产品要求何

种阻燃性能目前窗帘帷幔等室内装饰用纺织品

的监督抽查主要还是参照 GB１８４０１mdash２０１０laquo国家纺

织产品基本安全技术规范raquo检测并不涉及燃烧

性能

表１　不同标准法规对窗帘织物燃烧性能的要求

标准法规 要求

CPSC１６CFR１６１１ 平均燃烧速率le３０５cm(１２in)s

NFPA７０１mdash２０１５laquo纺织品和胶片的火焰蔓延

的燃烧试验raquo

平方米质量le７００gm２滴落物燃烧时间不得超过２s平均燃烧失重le４０平方米质量＞７００gm２单个试样续燃时间不得超过２s折叠试样烧焦长度不得超过４３５~１０５０mm(依试样种类而定)滴落碎片燃烧时间不得超过２s

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１０s

GB２０２８６mdash２００６laquo公共场所阻燃制品及

组件燃烧性能要求和标识raquo

阻燃１级氧指数ge３２０损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５s燃烧滴落物

未引起脱脂棉燃烧或阴燃烟密度等级le１５产烟毒性等级不低于ZA２ 级阻燃２级损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s燃烧滴落物未引起脱脂棉

燃烧或阴燃产烟毒性等级不低于ZA３ 级

GBT１７５９１mdash２００６laquo阻燃织物raquo

B１损毁长度le１５０mm续燃时间le５s阴燃时间le５sB２损毁长度le２００mm续燃时间le１５s阴燃时间le１５s

日本消防法[５] 续燃时间３~５s以下阴燃时间５~２０s以下损毁面积３０~４０cm２ 以下

BS５８６７mdash２２００８laquo窗帘及帘用织物规范

第２部分可燃性要求raquo

A第一条标记线没有被烧断或穿孔两条垂直边缘没有都被烧断穿孔B没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘C没有孔和火焰的最低边界超出上边缘或任意一条垂直边缘没有燃烧的滴落物若平均

续燃或阴燃时间超过２５s则认为不符合C类要求

１２　不同场所室内织物燃烧性能要求

GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规范

(２００１年版)raquo对不同场所的室内装饰用纺织品都有

不同的燃烧性能要求具体如表２所示不同场所特别是公共场所的室内装饰用纺织品燃烧性能至少

达到B２ 级甚至B１ 级单层多层公共场所商业

楼饭店旅馆住宅等众多场所都要求窗帘的燃烧性

能至少达到B２ 级甚至B１ 级而不少高层建筑的要

求又要高于单层多层建筑对窗帘燃烧性能都要求

达到B１ 级即使是普通住宅最低也应达到B２ 级

表２　不同场所室内装饰织物燃烧性能要求

建筑物及场所 单多层要求 高层要求

候机楼 B１ 或B２ 汽车站火车站等 B２

影院礼堂剧院音乐厅等 B１ 饭店旅馆 B２ 高级旅馆B１

歌舞厅餐馆等娱乐餐饮建筑 B１ 或B２ 幼儿园医院病房疗养院养老院 B１ B１

高级住宅 B２ B１

普通住宅 － B２

商业楼综合楼商住楼等 B１ 或B２

　　注ldquordquo表示标准未提及该类场所ldquo－rdquo表示标准对该类场所装

饰织物燃烧性能无要求

1048944６７1048944

　染化工程 第２６卷

２　窗帘面料燃烧性能检测情况

２１　采样情况

本次风险监测对象主要为在浙江省生产及销售

的窗帘织物通过生产领域和流通领域随机采样的

模式样品覆盖不同价格档次不确保明示阻燃样品

不低于３０浙江省的窗帘织物生产企业主要集

中在绍兴杭州嘉兴等地流通领域则基本集中在

绍兴柯桥轻纺市场嘉兴海宁许村市场等地实际

共采样１００批次其中明示阻燃功能的样品３１批

次具体如表３所示

表３　窗帘织物采样情况 批

地区 总批次 明示阻燃样品来源

流通领域 生产领域

价格档次(元1048944m－１)

le３０ ３０~７０ ge７０ 不详

杭州 ２４ １４ １３ １１ １４ ７ ３ ０绍兴 ５４ １２ ２５ ２９ ２５ ６ ０ ２３嘉兴 ２２ ５ １７ ５ ２２ ０ ０ ０总计 １００ ３１ ５５ ４５ ６１ １３ ３ ２３

　　注单价不详的样品均为生产企业抽样主要为企业样品出货后的尾单

２２　检测方法和评价依据

仪器设备HD８１５A 型织物阻燃性能测试仪

(南通宏大实验仪器有限公司)检测方法采用 GBT５４５５mdash２０１４laquo纺织品 燃

烧性能 垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测

定raquo条件 A 进行试验从代表性样品中取尺寸为

３００mmtimes８９mm的样布经纬向各取５块置于标

准大气压条件下调湿[６]调湿完的样品装入试样

夹进行点火试验点火时间１２s观察燃烧现象记录试样续燃和阴燃时间测量损毁长度计算平

均值评价依据以 GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修

设计防火规范raquo为评价依据确定技术指标和要求具体见表４

表４　窗帘面料燃烧性能检测方法与评价依据

检测

项目检测方法

技术要求

B１ 级 B２ 级

燃烧

性能

GBT５４５５mdash

２０１４(条件A)

损毁长度le１５０mm 损毁长度le２００mm续燃时间le５s 续燃时间le１５s阴燃时间le５s 阴燃时间le１０s

２３　检测结果

２３１　总体检测结果

１００批次样品中具有阻燃功能有３４批次其中

符合B１ 级要求的２７批占７９４仅符合B２ 级要

求的有７批次占２０６３１批次明示阻燃功能

(均明示为B１ 级)样品中有１批次不具备阻燃功能

５批次仅符合B２ 级要求不符合率为１９４主要

是续燃时间不达标６９批次未申明具有阻燃功能

的样品中有４批次具有阻燃功能占５８其中B１

级和B２ 级各２批次

２３２　单项指标分析

燃烧性能单项指标符合情况如图１所示单项

指标中最好的是阴燃时间有９７０的样品符合阻燃

要求且全部为B１ 级其次是损毁长度有４３０的

样品符合阻燃要求续燃时间有３４０的样品符合

阻燃要求聚酯织物点火后快速燃烧伴随融缩或熔融火

焰下滴含棉等天然纤维的织物不但快速燃烧蔓延还能长时间阴燃传统的窗帘织物一般为聚酯纤

维仅小部分产品采用聚酯纤维和少量棉纤维交织故９７０的样品阴燃时间符合要求绝大部分不阴

燃而损毁长度和续燃时间一般需经过阻燃处理才

能达到要求做过阻燃处理的样品在离开点火源后

能立即或稍许后停止燃烧其续燃时间和损毁长度

都要远远小于未经阻燃处理的样品

图１　燃烧性能单项指标检测情况

1048944７７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

２３３　样品来源分析

流通领域采集的５５批次样品中仅７３的样

品具有阻燃功能３批次明示具有阻燃功能的样品

都具有阻燃功能生产领域采集的４５批次样品中有６６７的样品具有阻燃功能２８批次明示具阻燃

功能的样品中有２１４不符合明示要求具体如

图２图３所示

图２　流通领域样品阻燃情况

图３　生产领域样品阻燃情况

目前流通领域特别是零售市场的窗帘织物绝大

多数为未明示阻燃产品生产企业生产的阻燃窗帘

织物多为定制或出口产品一般来说生产厂家根

据其产品的销售市场工程项目地域等因素决定是

否对其产品进行阻燃处理北京上海等大城市和

大工程及定制产品要求产品具有阻燃功能小城市

和小工程及家用产品都不要求产品经过阻燃处理出口欧美等地的窗帘织物都会进行阻燃处理因为

欧美等地对室内装饰材料有阻燃要求部分买家还

要认证验厂等

２３４　价格档次分析

单价低于３０元m 的样品中仅１４８具有阻

燃功能其中１批次占１１１的样品不符合明示燃

烧性能等级要求单价３０~７０元m 的样品全部具

有阻燃功能其中２批次为B２ 级占１５４的样品

不符合明示燃烧性能等级要求单价高于７０元m的样品燃烧性能等级全部为 B１ 级均符合明示要

求具体如表５产品价格与其阻燃性能息息相关单价越高阻

燃等级总体越好通常B２ 级产品要比不具有阻燃

功能的普通产品贵至少８~１０元m而B１ 级要比

普通产品贵至少２０元m由于价格因素再加上

部分消费者对防火规范不了解及监管难度大实际

选择还是以不具备阻燃功能的产品为主这也促成

了目前流通领域产品基本以非阻燃产品为主

表５　不同价格档次样品燃烧性能检测结果

价格分类

(元1048944m－１)采样

批次

明示阻

燃批次

具阻燃功能批

次(占比)不符合明示B１ 级

批次(占比)le３０ ６１ ９ ９(１４８) １(１１１)

３０~７０ １３ １３ １３(１０００) ２(１５４)

ge７０ ３ ３ ３(１０００) ０(０００)不详 ２３ ６ ６(２６１) ３(５００)总计 １００ ３１ ３１(３１０) ６(１９４)

　　注单价le３０元m的样品中有１批次未明示具有阻燃功能实

际检测为B２ 级单价不详的样品中有３批次样品未明示具有 B１ 级

阻燃功能实际检测２批为B１ 级１批为B２ 级

３　燃烧性能安全风险分析

燃烧性能安全风险评估主要采用比利时风险评

估矩阵[７]进行分析包含３个要素伤害的严重程

度伤害发生的可能性危害暴露的可能性３个要

素的等级与取值情况如表６所示风险值R＝E(伤害严重程度)timesW (伤害发生

可能性)timesB(危害暴露可能性)根据公式计算出风险值依据风险值的大小划

分出风险等级

表６　风险评估各要素等级与分值划分

伤害严重程度(E)危害发生的

可能性(W)危害暴露的

可能性(B)等级 分值 等级 分值 等级 分值

惨重性后果 １００ 一定发生 １０ 很经常 １０严重的灾难 ８０ 非常可能 ６ 经常 ６多人死亡 ４０ 很可能 ３ 时常 ３一人死亡 １５ 可能 １ 偶尔 ２

重伤 ７ 可推知的 ０ 很少 １切割伤等 ３ 几乎不可能 ０ 非常少 ０５

微小的伤害 １ 非常不可能 ０ 从不 ０不可能 ０

３１　伤害的严重程度

室内装饰用纺织品燃烧性能不达标若不慎失

火火焰会随着装饰织物蔓延引发火灾同时织物持

续燃烧释放出大量烟雾和有毒有害气体影响人身

安全危害财产安全严重时甚至酿成灾难性后果如１９９４年新疆克拉玛依大火２０１４年云南香格里

1048944８７1048944

　染化工程 第２６卷

拉县独克宗古城大火本次风险监测综合评定燃烧

性能伤害程度为ldquo多人死亡rdquoE 取４０

３２　伤害发生的可能性

窗帘织物起火引发火灾的可能性较小但确实

存在亦有不少实际案例故本次风险监测评定伤害

发生的可能性为ldquo可能rdquoE 取１

３３　危害暴露的可能性

本次风险监测的１００批次样品中具有阻燃功

能的占３４０流通领域仅７３的样品具有阻燃

功能明示阻燃的样品中有１９４的样品燃烧不符

合明示阻燃等级目前大城市大工程中所使用的

窗帘多是定制产品而普通住宅办公楼民营餐饮

旅馆等场所用的窗帘一般都是在工程通过验收后由

消费者自行在流通市场上采购普通消费者并不了

解 GB５０２２２mdash１９９５对室内装饰用织物的防火要

求且流通领域中具备阻燃功能的窗帘产品比例很

小再加上价格因素消费者实际选择时多为非阻燃

产品故认为危害暴露的可能性是比较大的依据

表３取危害暴露的可能性等级为ldquo时常rdquo即B＝３

３４　风险等级划分

风险值R＝EtimesW timesB＝４０times１times３＝１２０依据

表７风险等级为ldquo较高rdquo需要降低风险

表７　风险等级划分及处理措施

风险值 风险等级 处理措施

＞３２０ 非常高 停止出售

１６０~３２０ 高 立即整改

７０~１６０ 较高 需要降低风险

２０~７０ 一般 注意关注

＜２０ 较低 也许可接受

４　风险应对措施及建议

a)加强监管和标准宣贯燃烧性能安全性普

及GB５０２２２mdash１９９５laquo建筑内部装修设计防火规

范raquo对住宅办公楼商场餐饮宾馆等诸多场所的

室内装饰用纺织品都有燃烧性能要求而普通消费

者对此并不了解部分企业认为仅工程用装饰织物

才需阻燃功能家用产品则无此要求建议加强

GB５０２２２mdash１９９５等标准宣贯和室内装饰织物燃烧

性能安全性普及鼓励普通消费者更多地选择具阻

燃功能的产品鼓励生产企业更多的生产阻燃产品

供消费者选择以减小危害暴露的可能性同时对

办公楼餐饮宾馆等场所所使用的装饰织物加强

监管

b)建议对现行室内装饰织物产品标准和评价

规则进行制修订增加燃烧性能要求

c)完善阻燃产品标签标识目前流通领域中

有少部分产品具备阻燃功能而未明示通常具阻燃

功能的产品价格要明显高于未经阻燃处理的产品建议生产企业和销售单位对具有阻燃功能的产品在

标签标识上进行明示申明燃烧性能等级一则利于

提高产品竞争力二则便于消费者根据使用场所合

理选购

d)开发研究新型阻燃剂改进生产工艺本次

风险监测明示燃烧性能B１ 级的样品中有１９４的

样品不符合明示要求部分企业也表示B１ 级燃烧性

能要求较高成本较大现有阻燃剂和生产工艺难以

做到B１ 级建议政府鼓励企业进行新型生态高效

阻燃剂的开发研究并改进生产工艺同时对高效经济的阻燃剂和生产工艺进行大力推广提高产品质

量降低生产成本提高产品市场竞争力为消费者

选购优质低价的装饰织物提供更多选择

参考文献

[１]苏淼纺织品在现代室内空间环境中的应用初探[J]丝绸２００６(７)１５－１７

[２]张丹室内软装饰审美情感研究[J]艺术与设计理论

２００９(２)８８－９０[３]赵艺探析室内装饰织物在现代室内环境设计中的运用

[J]建材发展导向２０１１９(７)１４１－１４２[４]王悦中纺织品燃烧性能技术法规标准和测试方法

[J]中外缝制设备２００９(９)７８－８１[５]金美菊洪武勇纺织品燃烧性能技术法规与标准研究

[J]上海纺织科技２００９３７(９)４２－４４[６]中国纺织工业协会GBT６５２９mdash２００８纺织品调湿和试

验用标准大气[S]北京中国标准出版社２００８[７]刘霞罗红旗汤万金等欧盟消费品安全风险管理现

状及对我国的启示[J]标准科学２０１１(１２)６９－７４

1048944９７1048944

　第５期 叶　琼 等室内装饰织物燃烧性能风险及管控 染化工程

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１８

基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计

王　全１何旭平２张承瑞１

(１山东大学机械工程学院济南　２５００６１２山东日发纺织机械有限公司山东聊城　２５２０００)

　　摘　要针对现阶段喷气织机车间生产的网络化需求和现存喷气织机监测系统缺乏统一数据接口这一

现状研究借助 MTConnect协议实现设备联网的方法建立喷气织机设备的 MTConnect模型设计了基于

MTConnect的喷气织机远程监控系统系统为喷气织机控制系统设计了 MTConnect接口实现数据的标准

输出至于远程控制指令的下发则借助自定义数据协议完成经测试该系统能够远程监测喷气织机的各

项信息同时能够通过远程控制实现对车间喷气织机的加密解密操作系统能够提高喷气织机车间网络化

水平增强设备之间的互联互通特性

关键词喷气织机MTConnect协议监控系统网络化

中图分类号TS１０４２　 文献标志码A　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８０－０７

RemoteMonitoringSystemDesignforAirＧjetLoomBasedonMTConnectWANGQuan１HEXuping２ZHANGChengrui１

(１CollegeofMechanicalEngineeringShandongUniversityJinan２５００６１China

２ShandongRIFATextileMachineryCoLtdLiaocheng２５２０００China)

AbstractInview ofthepresentstateofnetworkedproductiondemandofairＧjetloomworkshopandthelackofuniform datainterfaceintheexistingairＧjetloom monitoringsystemthispaperstudiesthemethodofequipmentnetworkingwiththehelpofMTConnectprotocolestablishestheMTConnectmodelofairＧjetloomequipmentanddesignsaremotemonitoringsystem basedon MTConnectThe MTConnectinterfaceisdesignedforthecontrolsystemofairＧjetloomtoobtainstandardoutputdataTheremotecontrolinstructionisissuedwiththehelpofcustomizeddataprotocolAftertestingthesystemcanmonitortheinformationofairＧjetloomandrealizetheencryptiondecryptionoperationoftheairjetloombyremotecontrolInbriefthesystemcanimprovethenetworklevelofairＧjetloomworkshopandenhancetheinteroperabilityofequipmentKeywordsairＧjetloomMTConnectprotocolmonitoringsystemnetworking

收稿日期２０１７－０７－０３

基金 项 目山 东 省 科 学 技 术 厅 自 主 创 新 专 项 基 金

(２０１３CXB４０１０１)

作者简介王　全(１９８９－)安徽亳州人男硕士研究生主

要从事机械电子方面的研究

通信作者张承瑞EＧmail１３９６９０７６９１０１２６com

　　当前国产喷气织机产业发展迅速各种新型喷

气织机被先后推出对织机远程监控系统的研究已

经成为各高校企业研究机构关注的热点之一相应也取得了一定研究成果董卿霞[１]借助局域网开

发了一套CS架构的织机监测系统能够在局域网

内部完成对车间织机的监测邓玉文[２]研发了一套

基于 Web 技术的喷气织机网络管控系统借助

CAN网关监控程序与服务器进行信息交互对喷气

织机生产车间进行网络管控罗东升[３]开发了一套

织机实时织造信息管理系统采用硬件采集卡采集

织机数据选用 TCPIP协议组建信息管理系统实现远程监测北京经纬纺机针对棉纺设备开发了经

纬E系统[４Ｇ６]能够监视纺织设备的运行信息并统

计监视的信息无锡丝普兰公司为喷气织机配备有

1048944０８1048944

SPR１０００喷气织机网络监控系统[７]系统不仅能够

采集监视喷气织机的实时状态还具有部分生产管

理功能以上织机远程监测系统虽然在一定程度上

实现了对喷气织机的远程监控但各系统之间缺乏

统一的数据接口限制了不同设备系统的互联互通针对这一现状本文研究了 MTConnect协议为喷气

织机控制系统添加了标准数据输出接口并完成了基

于BS架构的喷气织机远程监控系统设计

１　喷气织机控制系统 MTConnect接口设计

图１　MTConnect应用示例

１１　MTConnect分析

MTConnect[８Ｇ１０]是美国机械制造技术协会提出

的一种基于开放式协议的数控设备互联通信协议其目的是提高设备的数据采集功能增强设备的互

操作性创造一种ldquo即插即用rdquo的应用环境虽然

MTConnect协议最初是针对数控机床提出的但是

其具有超强的设备描述能力[１１]且用户可根据需要

添加描述元素因此其适用于喷气织机监测信息的

描述图１所示为 MTConnect在实际应用中主要

包括４种模型概念设备适配器代理和客户端其中设备是所要监测的目标单位也是监测数据

源适配器是一种数据格式转化器用于将设备原始

数据 转 化 为 代 理 能 够 识 别 的 数 据 格 式代 理 是

MTConnect的核心负责采集存储设备数据并响

应客户端 HTTP请求与客户端进行数据交互客户端是监测数据的最终使用者可以是应用分析软

件或是其他处理系统本文借助 MTConnect协

议为喷气织机控制系统设计标准数据输出接口远程监控服务器作为 MTConnect客户端与各喷气织

机控制系统 MTConnect接口通信完成分散织机

数据的采集在 MTConnect协议中XML语言被用于描述设

备的各项监测信息MTConnect协议采用４种类型的

XML文件对设备进行描述即 MTConnectDevices

MTConnectStreamsMTConnectErrors和 MTConnectＧAssetsMTConnectDevices是设备描述文件在完

整的设备描述文件中包含设备集(Devices)组件

集(Components)等其中设备集可以包含多个设

备在本文中设备即喷气织机组件集是组件的集

合组件指的是轴(Axes)传感器(Sensors)控制器

(Controller)等每个组件可以包含多个数据项

(DataItems)用 于 描 述 组 件 的 各 个 属 性

MTConnectStreams是数据流文件设备和组件的

具体数据通过此文件描述MTConnectErrors是

错误文件当客户端请求出现错误时则通过此文件

将错误报告返回给客户端MTConnectAssets是

资产描述文件主要和机床加工刀具相关在喷气织

机设备描述中忽略此文件

１２　基于 MTConnect的喷气织机监测信息

建模

　　对喷气织机监测信息进行基于 MTConnect的

建模需要明确喷气织机的机械结构和所需监测的信

息喷气织机主要包括３个平行传动轴和布面张力

传感器３个平行传动轴分别是织机主轴送经轴和

卷取轴其中送经轴和卷取轴同步运行将其简化为

一个进给运动轴喷气织机所需监测内容主要包

括织机主轴转速工作效率布面张力及报警信息

等织机状态信息织机系统参数工艺参数张力参

数等配置信息报表统计等历史信息本文主要针

对织机状态信息完成基于 MTConnect的喷气织机

远程监控系统设计与验证图２所示为基于 MTConnect的喷气织机状态

信息结构图图２描述了喷气织机的供电系统张力

传感器织机主轴和进给运动轴根据喷气织机状

态信息结构图可使用 XML文件对喷气织机运行

状态信息进行描述图３所示为喷气织机的状态信

息描述文件文件中除了图２中的基本信息还增

加了运行效率当前状态挡车工等数据项并根据

MTConnect协 议 规 定 为 各 数 据 项 的 idtype

category等属性进行了赋值

1048944１８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

图２　基于 MTConnect的喷气织机状态信息结构

图３　喷气织机状态信息描述文件

１３　MTConnect接口设计

喷气织机控制系统 MTConnect接口负责读取喷

气织机控制系统内部数据将数据统一整合为符合

MTConnect标准协议的数据格式并将其存储于临时

存储 区当 接 收 到 客 户 端 发 送 的 HTTP 请 求

MTConnect接口做出响应返回符合标准协议的织机

数据在 MTConnect协议中客户端主要有４种

HTTP请求即 ProbeSampleCurrent和 Asset其

中Probe请求用于查询设备的组件和数据项代理返

回 MTConnectDevices文档Sample请求用于查询某

一 段 数 据代 理 返 回 MTConnectStreams 文 档

Current请求用于查询设备组件的当前状态代理返

回 MTConnectStreams文档Asset请求用于获取设备

资产信息本文不涉及此类请求

MTConnect接口的设计重点是代理的设计美国

制造技术协议为方便用户开发代理端程序提供了代

理软件开发工具该开发工具提供了一系列函数接

口用户可直接以 DLL类库的形式调用如图４所

示为喷气织机控制系统 MTConnect接口工作原理

图MTConnect接口主要包括４个模块即数据读取

模块XML解析器数据存储模块和 HTTPServer

a)数据读取模块从喷气织机控制系统的配置

文件Sqlite数据库以及共享内存中获取监测数据并借助开发工具提供的IData函数接口将数据存储

入数据存储模块

b)XML解析器负责解析设备描述文件和代理

配置文件并根据 XSD 定义文件校验设备描述文

件在XSD文件中对设备描述文件中的组件属性

1048944２８1048944

　纺织设备 第２６卷

等均有定义用户可根据需要添加定义

c)数据存储模块按照 MTConnect协议整合

ProbeCurrentError请求的响应数据包并将数据包

存储在临时存储区当客户端有 HTTP请求进入时

利用NETLINQ技术[１２]从存储区内获得相应数据包

d)HTTPServer侦听 HTTP请求进而从数

据存储模块中得到响应数据包并做出响应

图４　喷气织机控制系统 MTConnect接口原理

２　喷气织机远程监控系统设计

２１　数据传输模型设计

喷气织机远程监控系统的数据传输模型包含两

层含义喷气织机监测信息的上传和远程控制指令

的下发喷气织机监测信息通过 MTConnect接口

即可获得然而由于 MTConnect协议尚不支持控

制指令下发因此自定义数据协议传输加密解密控

制指令图５所示为自定义数据包结构数据包由

前导符数据属性数据长度组包数据加密码以及

CRC校验码组成其中前导符占据６个字节位

用于对数据包做第一道校验检测其是不是本系统

内部定义数据属性占据１个字节位用于标识数据

包的类型数据长度占据２个字节位用于记录组包

数据的字节数组包数据可以包含多个数据节点分别存储不同数据加密码占据 ６ 个字节位基于

MD５加密算法[１３]获得是保证加密解密控制指令

安全性的又一道保障CRC校验码占据４个字节用于校验数据包传输过程中是否出现错误喷气织

机监测信息符合 MTConnect协议标准为提高监

测信息的安全性防止信息泄露MTConnect数据

包同样按照图５的数据包结构再次组包

图５　自定义数据包结构

1048944３８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

　　如图６所示在喷气织机控制系统软件上层设

计有 MTConnect接口和协议解析模块协议解析

模块负责解析控制指令数据包为统一管理在

MTConnect接口和协议解析模块上层设计有请求

过滤模块该模块对接收到的数据包按照自定义的

数据结构进行过滤将 HTTP请求数据包传递给

MTConnect接口处理而控制指令数据包交由协议

解析模块处理

图６　喷气织机控制系统软件上层模块示意

２２　系统整体设计

如图７所示喷气织机远程监控系统在硬件上

主要需要以下设备带有通用串口的工业控制计算

机串口转 WiＧFi模块工业路由器云服务器远程

客户端工业控制计算机作为喷气织机控制系统的上位

机主控制器其上运行有喷气织机控制系统上位机

软件和与喷气织机远程监控系统相关的各功能模

块喷气织机工业控制计算机通过串口通信线与串

口转 WiＧFi模块相连接串口转 WiＧFi模块负责透明转发串口与服务器

之间的数据本系统中的串口转 WiＧFi模块选择的

是济南有人物联网公司开发的工业级产品该模块

能够实现串口与 WiＧFi之间数据的双向透明传输串口转 WiＧFi模块既可以作为 TCPServer存在也可以作为 TCPClient工作在本系统该模块作为

TCPClient存在串口转 WiＧFi模块与远程服务器

的通信是采用Socket通信的方式完成的该模块相

当于Socket通信的 TCPClient而布置在云服务器

图７　喷气织机远程监控系统整体方案

上的 数 据 处 理 模 块 相 当 于 Socket通 信 的 TCPServer

工业路由器负责提供网络接入服务通过工业

路由器车间织机与云服务器完成信息交互云服务器是喷气织机远程监控系统的核心其

上运行有数据处理模块和远程监控服务器远程监

控服务器包括数据库服务模块和 Web服务模块数据处理模块作为车间织机与服务器Socket通信

的 TCPServer与车间各织机的串口转 WiＧFi模块

建立连接系统正常运行时数据处理模块主动向

1048944４８1048944

　纺织设备 第２６卷

喷气织机控制系统 MTConnect接口发送 HTTP请

求获取各织机信息并将织机监测信息分类存储到

数据库服务模块另外数据处理模块定时检测数

据库服务模块中的织机加密解密控制信息并将该

控制指令按照前文的自定义数据协议打包下发给车

间织机上位机主控制器实现远程控制数据库服

务模块是车间织机与远程用户进行数据交互的媒

介车间喷气织机需要远程监视的数据被上传到数

据库服务模块以备查看远程用户借助于 Web服务

模块将加密解密等控制指令写入数据库服务模块以备数据处理模块检测Web服务模块用于提供

监控信息浏览服务其响应用户的 HTTP请求与数据库服务模块完成数据交互

３　实验验证

喷气织机远程监控系统开发完成后需要对系

统进行系统功能测试和现场车间试验以检测系统

的可行性

３１　系统功能测试

图８所示为喷气织机远程监控系统功能测试环

境系统功能测试是在实验室内部搭建起喷气织机

远程监控系统进行的测试服务器客户端均接入内

部局域网喷气织机通过串口转 WiＧFi模块接入同

一局域网由于内部测试过程中喷气织机控制系

统未实际控制喷气织机机械结构运动因此编写测

试文件按照测试文件手动操作喷气织机控制系统

软件模拟喷气织机正常工作

图８　系统功能测试环境

系统功能测试主要测试喷气织机远程监控系统

的逻辑功能Web服务器的兼容性等内容如图９所示

图９　喷气织机远程监控系统织机列表页面

为喷气织机远程监控系统功能测试过程截图图９显示了配备有喷气织机远程监控系统的织机列

表通过该列表可选择查看某一特定喷气织机的具

体监测信息(图１０)经测试基于 MTConnect的

喷气织机远程监控系统方案可行

图１０　喷气织机运行状态页面

３２　现场车间试验

在本系统中喷气织机采用无线连接的方式与

服务器通信由于无线连接的抗干扰能力相对较弱因此系统功能测试完成后还需进行现场车间试验进一步验证喷气织机远程监控系统在车间复杂环境

下的稳定性和远程控制对车间喷气织机的影响图

１１所示为该系统被配备在新疆某纺织企业现场图服务器布置在云服务器中客户端通过公共网络访

问服务器图１２所示为车间喷气织机控制系统上

图１１　车间试验现场

1048944５８1048944

　第５期 王　全 等基于 MTConnect的喷气织机远程监控系统设计 纺织设备

位机软件显示的喷气织机运行信息图１３所示为喷

气织机远程监控系统监测到的该喷气织机的运行信

息对比后发现远程监测的信息与喷气织机控制系

统上位机软件显示的一致通过喷气织机远程监控

系统对车间织机进行远程加密解密操作车间织机

运行正常远程加密解密操作不会影响车间喷气织

机的安全性

图１２　喷气织机控制系统上位机软件显示界面

图１３　喷气织机远程监控系统显示页面

４　结　语

本文针对现存织机远程监控系统缺乏统一数据

接口这一问题研究了 MTConnect协议为喷气织机

控制系统设计了 MTConnect接口实现了监测信息

的标准输出对于远程加密解密等控制指令的下

发则通过自定义数据协议完成系统基于BS架构

　

设计完成服务器布置在云服务器上远程用户不

受地理位置限制可实时对车间喷气织机进行远

程监控最后分别对喷气织机远程监控系统进行

了系统功能测试和现场车间试验经测试系统方

案可行

参考文献

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天津工业大学２００８[２]邓玉文基于CAN总线和 Web技术的智能喷气织机网

络管控系统的研发[D]青岛青岛大学２０１４[３]罗东升织机实时织造信息管理系统的研发与应用[D]

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２０１２(３)６１－６２[５]金光成安莉经纬E系统在棉纺设备中实现人机交互

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纺织技术２０１６４４(１０)８０－８４[７]洪海沧综观２０１４年中国纺机展暨ITMA亚洲纺机展

谈新型织机的技术进步[C]全国织造新产品开发学术

研讨会暨２０１４织造年会论文集２０１４[８]EDRINGTON B ZHAO B HANSEL Aet al

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[９]刘日良张承瑞姜宇等基于 MTConnect的数控机床

网络化监控技术[J]计算机集成制造系统２０１３１９(５)１０７８－１０８４

[１０]卢林于东胡毅等开放式数控系统网络接口技术研

究[J]小型微型计算机系统２０１５(３)６２１－６２６[１１]李杰诚基于 MTConnect的机器人制造单元系统研究

与实现[D]广州广东工业大学２０１６[１２]李婷妤卢华灯基于NET多层架构的信息系统开发

实践[J]信息系统工程２０１５(７)７８－７８[１３]KUMARRMKBSecuringbigdataovernetworkusing

MD５algorithm technique[J]InternationalJournalofComputerApplications２０１５１２３(１５)１４－１７

1048944６８1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０１９

低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析

邹专勇１２３方欣蓓３虞美雅３吴文丹３陈建勇１胡英杰２

(１浙江理工大学材料与纺织学院杭州　３１００１８２浙江华孚色纺有限公司浙江绍兴

３１２３００３绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴　３１２０００)

　　摘　要为深入研究与推广低扭矩环锭纺技术首先从纱线加工过程出发基于罗拉单龙带双皮带假捻

方式的低扭矩环锭纺加工设备分析了各自的假捻原理与设备优缺点然后就市场上三大设备商提供的较为

成熟的低扭矩纺纱设备的投资成本与效益进行了比较分析最后对低扭矩环锭纺技术的发展方向进行了展

望研究表明不同类型的低扭矩纱加工设备优缺点主要由纱线加工过程不同假捻方式决定影响设备投资

维护保养成本假捻效率成纱过程与品质稳定性及便捷操作性

关键词低扭矩技术加工设备投资效益发展分析

中图分类号TS１１１８　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００８７－０４

收稿日期２０１７－１１－２８

作者简介邹专勇(１９８３－)男重庆人博士主要从事新型纺纱技术理论与产品开发方面的研究

通信作者陈建勇EＧmailcjyzstueducn

AnalysisofEconomicBenefitsandDevelopmentonApplyingProcessEquipmentofRingSpinningUsedforaLowerTorsionMomentYarn

ZOUZhuanyong１２３FANGXinbei３YUMeiya３

WU Wendan３CHENGJianyong１HUYingjie２

(１CollegeofMaterialsandTextilesZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１００１８China

２ProductionR amp DCenterZhejiangHuafuMelangeYarnSpinningCoLtdShaoxing３１２３００China３CollegeofTextilesampFashionShaoxingUniversityShaoxing３１２０００China)

AbstractLowtorsionringspinningtechnologyisanewtechnologywhichmakestheyarnbealowertorsionmomentbycontrollingyarnformationInthispaperforthesakeofdeepstudyandextensiveapplicationofthistechnologytheprocessingadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentsoflowtorsionringspinningwhicharebasedonthemethodsoffalsetwistbyrollerssingletangentialbeltanddoubletangentialbeltswereanalyzedfromtheviewofyarnformationAndthenenterprisesinvestmentcostsandbenefitsofrelativelyprovenprocessingequipmentofringspinningusedforalowertorsionmomentyarnprovidedbythreeequipmentmanufacturersuppliersonthemarketwerecomparedandanalyzedFinallyanoutlookofthedevelopmentdirectionofringspinningtechnologyusedforalowertorsionmomentyarnwasdone

whichwillhelppeopleconcernedaboutthisyarnprocesstechnologyinordertoenrichexistingyarncategoriesTheresearchshowsthatadvantagesanddisadvantagesofdomesticprocessingequipmentoflowtorsionringspinningaredecidedbythefalsetwistingmethodsintheyarnprocessingwhichaffectsthecostsofinvestmentandmaintainingfalsetwistingefficiencystabilityofyarnformationandyarnqualityandconvenientoperabilityKeywordstechnologywithalowertorsionmomentprocessequipmentinvestmentcostsandbenefitsdevelopmentanalysis

1048944７８1048944

　　低扭矩环锭纺纱是指在普通环锭细纱机上加装

假捻装置使加捻中的纱条获得一定假捻并成纱的

一种纺纱技术其核心技术是假捻装置即利用假捻

装置改变纱线内部纤维的排列使纱线在较低的捻

度和扭矩条件下获得较好的强力和柔软性[１Ｇ３]低

扭矩纺纱技术的应用可显著改善纱线的残余扭矩提高织物手感柔软度与织物表面平整光洁度给予

消费者更加舒适的穿着体验同时该技术可有效降

低生产过程中的能耗并通过纱线捻系数的降低获

得产 量 的 提 高能 够 满 足 工 业 大 规 模 生 产 的 需

求[４Ｇ５]因而该纺纱技术的研发与推广具有较高的

产业应用价值市场前景可观香港理工大学最早将低扭矩纱技术成果推向市

场为实现该技术在国内市场的拓展成立了渡茂纺

织技术有限公司但因专利技术壁垒问题该技术未

能在棉纺企业大面积推广[４６]如今低扭矩环锭纺

纱技术经过了十几年的研究和发展山星纺机实业

有限公司德昌精密纺织机械有限公司等也相继推

出了低扭矩纺纱技术因此本文将对目前各不同低

扭矩环锭纺纱设备的开发现状进行分析比较分析

相应设备的投资成本并就低扭矩技术推广与应用

提出努力方向这有助于提升低扭矩环锭纺在纱线

加工领域的市场份额

１　低扭矩环锭纺加工设备应用现状

１１　基于罗拉式假捻的低扭矩纱加工

基于罗拉式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指利

用罗拉的回转导致纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而使纱条获得相应假捻最终降低纱线扭矩的一

种纺纱技术其设备装置见图１该设备通过轮盘

转动带动罗拉回转而使纱线与罗拉表面产生摩擦纱线因摩擦驱动力向切向滚动从而获得假捻[７]罗拉假捻装置位于前罗拉与原导纱钩之间位置可安装在目前各类细纱机上单锭独立驱动结构简

单占用空间小制造成本低并将叶子板上下翻转

功能应用到加捻装置的开关上在接头落纱等方面

操作较快捷同时采用 V 型槽导向瓷代替导纱钩利用 V型槽的两侧挡板来防止纱线产生圆周跳动从而保持绕纱张力稳定假捻装置的回转缩小了加

捻三角区面积减少了纱线毛羽数量也增强了纺纱

过程纱线张力稳定性减少细纱断头数量相应纱线

扭应力在一定程度上得到降低但降低效果并不够

显著且存在扭应力下降纱线强力相应幅度下降的

问题这限制了其在色纺纱加工领域的应用因此配制紧密器解决上述弊端是未来重要的发展方向此外该设备的假捻装置采用单锭驱动涉及相应的

零配件较多增加了后续设备维护强度且对各锭间

纱线加工过程稳定性造成影响不利于成纱质量

稳定

图１　基于罗拉式假捻的低扭矩装置

１２　基于单龙带式假捻的低扭矩纱加工

基于单龙带式假捻的低扭矩纺纱加工技术是指

利用单龙带传动使纱条回转并获得假捻最终使纱

线扭矩降低的一种纱线加工技术其设备装置如图

２所示该设备在前罗拉与导纱钩之间引入单龙带

假捻器控制龙带朝某一方向运动给须条一个强假

捻增加须条的抱合力使机器高速运转成为可能同时使前罗拉到导丝钩之间的纱线断头率大大减

小最后须条经导纱钩在钢丝圈的带动下加捻卷绕

形成管纱假捻器龙带拥有大抗拉强度极小伸长高耐磨低静电良好曲挠性大传动功率等特点要适应线速度为２５ms的环锭细纱机必须要求龙

带接头光洁且具有高的接头强度[８]若接头不良会对机件和龙带造成损坏基于单龙带式假捻的低

扭矩技术常与紧密纺技术(如紧密赛络纺)相结合以确保纱线品质稳定在正常织造用强力下采用

精梳棉纺纱与常规针织纱捻系数相比该设备可使

纱线捻系数下降２２~３５捻线数下降幅度随纱

线线密度增加而增加对５８３tex纱线最低捻系

数可降至１８０纱线加工过程低捻高速生产将使

纱线产量增加且有利于吨纱单位产量的功耗降低但随纱线线密度减小纱线的断头率也快速增加(如

１４６tex纱线断头率是普通环锭纺的１２~１５倍

１１７tex纱线断头率是普通环锭纺的１４~２０倍)对纱线加工效率提升产生负面影响

1048944８８1048944

　纺织设备 第２６卷

图２　基于单龙带式假捻的低扭矩装置

１３　基于双皮带假捻的低扭矩纱加工

基于双皮带假捻的低扭矩纺纱加工技术是指在

传统环锭细纱机前罗拉和导纱器之间安装一个采用

上下两条皮带的假捻装置对纱线进行假捻其加工

过程如图３所示该技术最早由香港理工大学陶晓

明教授提出纱线从前罗拉出来穿过导纱器经过

上皮带的外表面以及下皮带的内表面分别与其相

互作用产生摩擦力上下两条皮带以相同的速率反

向运行形成两个假捻点由此对纱线产生扭矩使其获得假捻皮带与纱线输送之间的速率比纱线

与皮带间的接触角(即纱线与上皮带和下皮带表面

之间的摩擦力)是影响假捻效率的主要因素通过这

两因素的控制可调节不同的纱线残余扭矩以获得

不同性能的低扭矩纱

图３　基于双龙带假捻的低扭矩纱加工过程示意

该装置采用两个假捻点假捻效率明显高于仅

有一个假捻点的单龙带假捻装置生产效率高能够

提高纺纱三角区纤维束的强度降低普通原料的纺

纱断头率保证较低捻系数下正常纺纱能够满足纺

织工业中大规模生产的商业需求目前渡茂纺织

技术有限公司着手推广该技术该技术可实现比环

锭纱正常捻度低２５~４０捻度的５８~８３３tex单纱规模生产相应实现２５~４０的产量提高生产的纱线拥有羊绒般手感且具有低捻高强毛羽少织物蓬松歪斜少等优点但因采用上下两皮

带为纱线接头和落纱带来不便且装置功耗较大实行技术封锁如５万纱锭规模以内的１０年授权总

费用高达２００万元人民币的投资成本较高使其推

广应用受到阻碍

２　低扭矩环锭纺加工设备投资成本分析

低扭矩设备的投资成本主要包括设备折旧成

本设备保养专利及维护成本生产功耗成本等假定设备年运行时间３５０d每天实际运行２２h且国产设备的折旧年限按 １０ 年折旧年折旧率为

１０残值设备按１０计算以每年每万锭为基准就山星纺机实业有限公司(简称山星纺机)[７]德昌

精密纺织机械有限公司(简称德昌纺机)渡茂纺织

技术有限公司(简称渡茂纺织)[９]的低扭矩纺纱设备

运行维护费用及投资成本作分析比较见表 １所示

表１　低扭矩纺纱装置投资成本对比分析

费用项目 山星纺机 德昌纺机 渡茂纺织

投资总额(万元万锭) ２００ ２１０ ３００折旧成本(万元万锭) １８ １８９ ２７万锭功率(kW万锭) ３０ １５５ ３８１装置功耗(万元万锭) １８４８ ９５５０３ ２３４６９６

设备保养费(万元万锭) ２ ６８３３３ １３７１４２专利及维护费(万元万锭) ０ ０ ２０

投资成本(万元万锭) ３８４８ ３５２８３６ ８４１８３８棉纱(１８２tex)年产量t １５８０ １５８０ １５８０

低扭矩装置引入的

估计产量提升率１０ １０ ２０

低扭矩装置引入的

产量提升量t１５８ １５８ ３１６

吨纱增值元 ２５００ ２５００ ２５００产量提升总收益万元 ３９５ ３９５ ７９０仅考虑产量提升带来的

净利润万元１０２ ４２１６４ －５１８３８

山星纺机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在紧密器胶圈轴承传送带等相关部件上德昌纺

机低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现在龙带更

1048944９８1048944

　第５期 邹专勇 等低扭矩环锭纺加工设备应用经济效益与发展分析 纺织设备

换渡茂纺织低扭矩纺纱设备维护与保养主要体现

在皮带更换由表１可知渡茂纺织的低扭矩纺纱

设备投资成本是国内三家投资生产低扭矩纱中最高

的是山星纺机投资成本的２１９倍德昌纺机投资

成本的２６４倍专利及维护费独有此外其投资总

额装置功耗设备保养费都远高于其余两家因

此尽管低扭矩设备能带来一定产量增值但不菲的

低扭矩纺纱装置投资成本包括专利使用费仍是阻碍

低扭矩纺纱技术在国内推广的一大因素

３　低扭矩环锭纺纱加工技术的发展思考

　　低扭矩纺纱技术也称作假捻纺纱技术与普通

纺纱技术相比具有低捻度低扭矩低能耗高产能高柔软性等优点因而逐渐被棉纺企业重视但其在

国内的产业化推广仍然受到设备技术生产质量及

市场需求等方面限制就目前来讲棉纺企业就低

扭矩纺纱设备的前期投入资金相对较大且生产过

程还需要持续对假捻元器件等增加机构进行维护保

养这将增加吨纱生产成本而其投资效益主要来

源于生产中产量增产能耗节省以及所得产品对外

销售的附加值增量目前因低扭矩纱生产过程质量

控制不够稳定消费者对低扭矩纱终端产品认可度

不高导致产品附加值增幅不明显假捻元器件损坏

维护的持续投入等因素使得投资回报不可控最终

导致企业投资热情下降如何进一步通过假捻原理的探索改进与完善

现有假捻装置合理配置假捻工艺参数降低设备损

耗提升低扭矩纱的加工过程稳定性拓展假捻技术

在本色与色纺纱领域的应用实现纱线的低捻高速

生产降低设备投入与运行成本降低纱线加工过程

能耗并提升纱线产能同时强化低扭矩纱线品种开

发与后道特色产品应用研究充分发挥低扭矩纱线

的性能特点实现低扭矩纱线的附加值提升最终达

到降低低扭矩纺纱技术的投资成本提高加工过程

与产品效益实现低扭矩纺纱技术繁荣发展

４　结　语

目前国内引进或自主研发低扭矩纺纱加工技术

的厂家相对较少其加工设备的规模化产业应用还

处于起步阶段技术推广主要受到设备投资成本专利技术壁垒生产质量以及市场需求等限制未来

降低低扭矩纺纱的投资成本提高产品质量与加工

效益将会是低扭矩纺纱技术的重要发展方向随着

人们消费观念的转变及对服装柔软舒适性的追求不可否认低扭矩纺纱的发展具有较大潜力空间同时随着技术的逐步成熟发展低扭矩纺纱的投资

成本也会相应的下降柔软织物的生产会获得进一

步的扩大和发展从而实现在国内的产业化快速

推广

参考文献

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学２０１１[４]赵培黄建民倪远假捻纺纱技术推广应用现状的疑虑

探讨[J]纺织器材２０１２３９(５)４４９mdash４５２[５]黄建明赵培倪远环锭假捻纺纱技术应用效应与发展

展望[J]纺织导报２０１２(１１)６２－６５[６]陶肖明华涛徐宾刚等用于在环锭纱线上产生弯折

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２０１５－６－２６－８９８７５html２０１５－０６－２６[８]李学成龙带粘接技术和张力调整的探讨[J]纺织器

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２０１３－４－１－７２１７６html２０１３－０４－０１

1048944０９1048944

　纺织设备 第２６卷

第２６卷　第５期

２０１８年９月 AdvancedTextileTechnologyVol２６No５Sep２０１８

DOI１０１９３９８jatt２０１８０５０２０

实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径mdashmdashmdash参观第十八届上海国际纺织工业展览会的启示

赵树超１２赵连英１３潘　梁１２章友鹤１

(１浙江省新型纺织品研发重点实验室杭州　３１０００９２浙江纺织服装科技有限公司杭州　３１０００９

３浙江理工大学材料与纺织学院丝绸学院杭州　３１００１８)

　　摘　要分析了传统纺纱装备存在着工序多设备运行效率低用工多等弊端及进行改造升级的必要性

从第十八届上海国际纺织工业展览会展示的纺纱设备向自动化连续化智能化发展的特点为传统纺纱装备

进行改造升级指明了方向提高装备运行效率缩短纺纱工序采用机器换人减少劳动用工是传统纺纱业改

造升级的重点随着智能化与信息网络化技术的广泛应用彻底改变了纺纱业的原有生产和管理模式跨入

智能化与互联网新时代使纺纱业从劳动密集型向技术密集型迈进

关键词环锭纺技术升级智能化网络化

中图分类号TS１０４　 文献标志码B　 文章编号１００９－２６５X(２０１８)０５－００９１－０６

NewWaysofTransformingandUpgradingTraditionalSpinningＧToAchieveIntelligentizationandinformatizationmdashEnlightenmentfromvisitingthe１８th

SessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustryZHAOShuchao１２ZHAOLianying１３PANLiang１２ZHANGYouhe１

(１ZhejiangKeyLaboratoryofNewTextileResearchandDevelopmentHangzhou３１０００９China

２ZhejiangTextileandGarmentTechnologyCoLtdHangzhou３１０００９China３CollegeofMaterialsandTextilesandCollegeofSilkinZhejiangSciＧTechUniversityHangzhou３１０００９China)

AbstractThedefectsoftraditionalspinningequipmentsuchas multipleprocesseslowequipmentoperationefficiencyandmanylaborersandthenecessityofreformandupgradingwereanalyzedinthispaperThespinningequipmentexhibitedinthe１８thSessionofShanghaiInternationalExhibitiononTextileIndustrydevelopstoautomationserializationandintelligentization which indicates the direction for transforming and upgradingtraditionalspinningequipmentThekeypointoftraditionalspinningtransformationandupgradingistoimproveequipmentoperationefficiencyshortenspinningprocessesadoptrobotsand reducelaborers With the extensive application ofintelligentization andinformationnetworktechnologytheoriginalproductionandmanagementmodeoftextileindustryischangedthoroughlyThereforethetextileindustrystepsintotheneweraofintelligentizationandinternetandadvancestotechnologyintensivetypefromlaborintensivetypeKeywordsringspinningtechnologyupgradingintelligentizationnetworking

收稿日期２０１７－１２－２６

作者简介赵树超(１９８６－)男黑龙江克山人工程师硕士

主要从事纺纱工艺与数字化纺纱设备方面的研究

　　纺纱是纺织产业链的首道工序选配好纺纱工 艺技术装备对提高纺纱的生产效率与产品质量节约劳动用工与降低加工成本等关系十分密切近年

来国内重点纺纱企业尤其是大中型企业通过设备

更新与改造采用了先进的技术装备使生产的自动

化[１]智能化及网络监控技术有了显著提升在提高

1048944１９1048944

产品质量减少劳动用工等方面已取得一定效果[２]但多数中小型的纺纱企业目前仍以传统纺纱技术装

备作为生产主体约占纺纱产能的８０左右从纺

纱技术进步与发展分析传统纺纱工艺设备与当前

形势发展要求存在三大弊端a)纺纱连续化程度较

低[３]经过的工序较多b)单机生产效率较低设备

配台多能耗高如以１万纱锭从前纺到细纱络筒

工序至少需经过６~７道工序要配备８０多台主机

设备c)设备自动化程度较低手工操作仍占较大

比重由于纺纱工序设备配台多自动化程度较低故用工较多目前以传统纺纱工艺装备企业生产

１９４tex纱为例每万锭用工仍需１００人左右(三班

制生产)如生产色纺纱及半精纺纱企业由于设备

效率更低经过的纺纱道数更多故其用工更多故

传统纺纱企业的劳动密集型态势仍未显著改变当

前随着纺纱加工成本的逐年提高用工多招工难的

矛盾又十分突出要改变传统纺纱工艺装备落后的

面貌必须要加快装备的更新改造步伐采用自动

化连续化智能化纺纱装备实现技术提升笔者参观了第十八届上海国际纺织工业展览

会来自国内外多家纺机制造商集中展示了智能制

造的成果有智能化设备应用及智能化纺织工厂的

建立破解了劳动成本大幅上升与招工难的困局也缩小了中国与东南亚国家纺纱人力成本的差距

从展会展出智能化纺纱装备分析[４]其最大亮

点是机器换人节约劳动用工与节能降耗主要优

势有三点采用智能化技术实现纺纱连续化使纺纱

工序缩短如清梳联粗细联细络联的采用可使

纺纱工序从６~７道缩短到３~４道采用自动化技

术如梳棉并条机的自动换筒粗纱机与细纱机的

自动落纱既减少了繁重的手工操作又显著节省了

劳动用工缓解了纺纱企业用工多招工难的困境广泛采用智能化网络化数控技术如原料中的异

纤检控半制品质量在线检控成纱中的疵点在自动

络筒机上自动监控与切除技术等应用从而使成纱

质量处于稳定与质优状态满足国内外用户对纱线

高品质的需求总之用自动化数字化[５]智能化的工艺技术

装备来改造传统纺纱设备是使劳动密集型向技术

密集型转变的重要举措也是传统纺纱企业跨入智

能化网络化的重要标志现将第十八届上海国际

纺织工业展会上展示的各工序采用智能化纺纱工艺

装备简析如下

１　智能化技术装备在纺纱各工序应用情况

１１　清梳联工序

清梳联工序即采用智能化联接成ldquo清梳联合

机rdquo清棉和梳棉是纺纱的前道准备工序其作用是

将纤维从块状或束状通过开清棉的开松与梳棉机的

梳理成单纤维状态并清除原料中的大部分杂质疵

点与棉结后制成梳棉条(又称生条)目前在国内大

中型纺纱企业通过技术改造与升级已普遍采用了

这项技术但这次展会上展出的清梳工序实现智能

化联接是针对目前中小纺纱企业仍在使用的传统

开清棉机和梳棉机而推出的ldquo简易化清梳联rdquo系统将现有的开清棉大部分设备与梳棉机连接在一起组

成ldquo清梳联合机rdquo展会上展出的联接形式有两种一种是用于棉纺生产另一种是用于半精纺生产用于棉纺生产的保留大部分开清棉设备在梳棉机

上加装智能控制的喂棉箱用于半精纺生产的是在

梳棉机上加装自动控制的喂毛斗使通过开毛机与

和毛机开松的原料直接装入喂毛斗上经过梳棉机

制成梳棉条这两个智能化联接方法都取消了成卷

工序及运卷与梳棉机的换卷工种实现连续化生产同时也改变了传统纺纱工序中先开松纤维再在成

卷中压紧纤维在梳棉机上又要开松纤维的重复不

合理工艺对减轻梳棉机的梳理负荷提高梳棉机的

生产效率与梳棉条质量均有积极效果但实现清梳

工序智能化联速必须在棉流输送过程中对风机实

现变频控制确保棉流均衡输送在梳棉机上要加装

自调匀整装置以控制好输出梳棉条的质量差异为后工序提供质量好质量差异小的梳棉条据会展

上青岛东昌纺机制造有限公司江阴百田机械制造

有限公司及北京大图科技公司展出简易式清梳联

单位的负责人介绍将传统清梳工序用智能化技术

联接成简易式清梳联深受国内外中小企业欢迎这是因为改造时可充分利用现有的开清棉与梳棉设

备改造投入费用较少同时可以根据生产批量大小

灵活组合有利于小批量多品种生产此外通过改

造取消了成卷运卷与梳棉机后换卷等工种可节约

劳动用工５０左右清梳工序除了采取智能化联接外为了节约用

工减轻劳动强度还采用了智能化的自动换筒技术尤其是展出的德国特吕茨勒公司生产的梳棉机采用

了全新换筒装置 TＧMOVE通过水平移动的圈条头

进行瞬间换筒且换筒时出条速度保持不变避免了

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　纺织设备 第２６卷

出条速度变化导致生条质量的波动在圈条头移动

的同时棉条会在精确的定位点被拉断此外该自

动换筒系统还采用了１２００mm 大直径条筒在更

少占地面积下增加棉条容量达４３可减少棉条

筒的运输次数和下一道并条机的接头次数有利于

挡车工扩大看台数

１２　并条工序

并条在纺纱中处于承上启下的重要地位通过

并条机的并合与牵伸使生条中的弯曲纤维消失条子的分离度伸直度平行度提高同时通过并条机

的多次合并可使各种原料混合均匀条子的质量差

异减少由于并条工序后纺纱没有再并合机会(除赛络纺外)故控制好末道并条的条子质量差异将直

接影响成纱的长片段的质量差异(即成纱的百米重

量变异系数)因此并条工序除要提高条子的ldquo三度rdquo(分离伸直平行)外更重要的是要控制好末道

并条输出的条子质量差异传统并条机是靠人工通

过调换牵伸变换齿轮来调整耗工费时且有时间差故国外生产的并条机早就采用自调匀整在线智能控

制技术来自动调整输出条的质量差异目前国内

很多纺纱厂都采用引进国外带自调匀整的末道并条

机作为控制好成纱质量的关键设备但投入费用较

高这次展会上国内陕西宝成精密制造公司展出

了自主研发的带自调匀整功能的数字化在线检控的

新一代并条机同时传动系统采用电子传动模式消除了原机械齿轮传动的许多弊病传动精度提高在高速７００mmin条子输出时运转稳定噪音小此外湖北天门纺机公司展出的三款并条机都配置

了自 调 匀 整 与 在 线 检 控 系 统其 中 最 新 研 发 的

TM３８０Y型并条机上配置了国际最先进的 UQA短

片段自调匀整系统可实现双眼单用一台机器上可

同时生产两个不同品种该机采用三上三下加压棒

曲线牵伸装置与自动生头机构和罗拉轴承储油装

置既方便挡车工操作又能有效延长加油周期机

上的上下圈条采用伺服电机独立传动可使圈条张

力无级调整并设置多个备筒的自动换筒装置与直

径为６００times１２００mm条筒及电子断条系统能延长

换筒时间为扩大看台数量减轻操作工劳动强度创

造了有利条件从展会上展出的国产并条机技术发展分析已

广泛应用了多项数字化自动化智能化新技术与

国外并条机的技术性能接近可广泛应用于对传统

并条机更新与改造替代进口节省改造费用

１３　粗纱工序

粗纱是纺纱最后准备的一道工序其任务是将

并条工序生产的条子(又称熟条)通过再牵伸拉细成

粗纱并经适当加捻后卷绕在粗纱管上供细纱机纺

纱经粗纱工序加工的半制品直接影响成纱的质量

与生产效率传统纺纱的 A 系列与 FA 系列粗纱

机都采用人工落纱传动方式是用机械(铁砲)传动

来实现加捻与卷绕机构较复杂故障率较高且维

护成本也较高这次展会上国内青岛环球集团纺织

机械有限公司河北太行机械工业有限公司江苏中

晖纺织机械有限公司及太平洋机电(集团)有限公司

展出的多台粗纱机普遍采用了自动化智能化及连

续化等新技术使粗纱工序的装备显著改观主要

反映在三方面

a)取消了落后的机械传动模式采用多电机直

接驱动粗纱机的锭子龙筋升降及卷绕成型控制实现了光电一体化技术提高了传动效率与各关键部

件的同步性实现粗纱恒张力卷绕消除了传统粗纱

机开关车的细节疵点产生使粗纱机质量显著提高同时由于传动方式的改变使粗纱机的生产效率比

传统FA系列粗纱机提高３０左右从原１０００rmin提高到１２００~１３００rmin相应万锭粗纱机的配台

可以从原４台减少至２５~３台既节省了能耗又可

减少用工

b)将原人工落纱改为自动落纱技术取得了既减

轻人工劳动强度节约用工又提高设备生产效率的效

果如青岛环球纺机展出的EMT１８００型自动落纱粗

纱机最快可在两分钟以内完成落纱与抽管工作同时随着自动落纱技术的采用还可加大粗纱卷装容量

与增加粗纱锭数卷绕尺寸为１７５times５００mm比原卷

装增加了２５可减少接头及换批时间每台粗纱机

最多可配２０４锭比常规１２０锭台增加了近８０减少了设备投资提高了纺纱效率

c)在粗纱机自动落纱基础上实现粗纱与细纱智

能化自动联接系统这次展会上青岛环球纺机集团

与天津宏大纺机公司都展示了粗细联接特点和运行

情况如天津宏大公司展示的自动落纱粗纱机及粗

细联输送系统由三个部分组成有以下几个特点分组传动克服传动系统轴传动扭振实现高速多锭数

(１９２锭)每节由一台电机直接驱动锭与锭节与

节之间通过齿形带串联起来保证每节纺纱的一致

性并提高了机器的稳定性降低了能耗空满管交换

无空载每分钟可交换４个纱管射频识别即 RFID技术首次实现在粗细联输送系统上应用应用忠旺

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　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

铝型材轨道降低了轨道内滑轮的磨损使轨道水平

不变形直线不变形开口不变形TWFT５６２A 轨

道系统采用德国进口系统运行稳定具有国内首家

粗纱立体加湿库可控制不同地区的气候条件以及

用户对粗纱张力毛羽等不同要求并在粗细联纱库

中采用独有的加湿功能总之粗纱和细纱二工序

实现智能化联接输送与信息化管理不但取消了粗

纱搬运工种且取消了粗纱与纱管储备空间节约了

厂房面积实现了智能化的运送系统

１４　细纱工序

是纺纱的主要工序也是目前用工最多的工序

之一选配好细纱工序的主机及相应的配套设备对提高纺纱技术水平与节约劳动用工都有积极的作

用故国内外纺机织造企业都十分重视细纱工序技

术装备的研究与创新从这次展会上展示的细纱技

术装备分析有３个显著特点围绕节约劳动用工与

减轻工人劳动强度采用了多种智能化与连续化装

备围绕提高纱线质量档次推出了多种智能化的在

线控制技术围绕开发新型纱线增加纱线花色品种

推出了智能化多用途的新型细纱机实现了一机多

用现分析如下展会上展出的针对节约劳动用工减轻劳动强

度的智能化设备有４类

a)智能落纱小机一是针对传统细纱机的人工

落纱改为小机自动落纱实现机器换人展出智能

落纱机企业较多安徽铜陵松宝智能装备股份有限

公司展示的SD９型智能落纱机器人最受参观者的

关注也是目前国内纺纱企业使用量最多的一种智

能化落纱机据介绍这次展示的是经过多次改进后

的第４代智能落纱小机其特点是落纱机能自动运

行拔管落纱与插管动作解决了原靠人工操作的难

题二是采用了更耐久的抓管器改变了原来气囊

式抓管器使用寿命提高４~８倍三是采用了创新

的防拔锭杆与锭杆设计确保落纱过程中不会拔出

锭杆此外采用松宝智能落纱机落纱停台时间也

比原人工落纱缩短每台落纱工可从原６人减少到

４人节约劳动用工１３改造费用投入可在３年左

右收回

b)智能化自动理管机采用智能落纱机必须

与自动理管机配套因落纱机的插管必须要将空管

整理有序排列才能减少漏插现象展会上江阴市凯

业纺织机械制造有限公司展出的 LGJＧ２００全自动

络筒理管机应用了智能相机检测系统高效简洁不会发生死机感染丢失程序等电脑问题该机可以

与各种型号络筒机连接使用对多种颜色细纱管的

分离收集分拣分辨率可在９９以上检测精度较

高此外该自动理管机可以处理１８０１９０２０５

２３０mm等不同规格细纱管并可适用于不同纱支

的要求自动理管机的采用可以减少用工与减轻劳

动强度也是机器换人的一种方式

c)智能化集体落纱细纱机这次展会上国外德

国青泽公司印度朗维公司国内经纬纺机上海二

纺机江苏同和纺机等都展示了集体自动落纱的细

纱机(１０００锭以上)由于采用带集体自动落纱机

比原人工落纱可减少落纱工１２~２３并可提高落

纱留头率与减少落纱停台时间故正在国内逐步扩

大使用但目前仍有８０常规细纱机未采用自动

集体落纱技术尤其是纺中粗号的纺纱企业由于落

纱次数频率高落纱工劳动强度高用工又多故将人

工落纱改为自动集体落纱是生产企业的要求针对

企业的需求这次展会上盐城市海马纺织机械有限

公司浙江凯灵纺机山西经纬纺机等细纱机制造公

司也展出了在常规细纱机上改智能化自动集体落纱

机技术它与采用智能落纱小机是两种不同改造模

式常规细纱机改集体自动落纱采用的机电气仪

设备与集体自动落纱长机基本相同各项动作具有

高度的自动化与智能化故其改造费用要高于采用

智能落纱小机但节约劳动用工可达５０以上且其落纱的可靠性和稳定性要优于采用智能小机落

纱由于其落纱次数不受限制故其适用于生产纱

支号数较粗落纱次数较多的企业改造采用

d)细络联机这是节约用工最多的一项新技

术它是将细纱机与络筒机通过多项智能化与自动

化技术联接在一起将细纱机落下的管纱通过智能

化的纱管输送系统直接运送到托盘式自动络筒机上

卷绕成筒纱省去了管纱运输及细纱管搬到络筒机

等工作节约劳动用工优势明显细纱工序采用细

络联在国外推广应用已有十多年时间主要是国外

工人工资昂贵要少用工人细络联机在国内尚处

于试验起步阶段经纬纺机在其无锡试验基地建立

了一个１万锭试验生产线但要扩大应用细络联技

术必须具备两个基本条件一是生产品种要相对稳

定二是要用托盘式自动络筒机配套由于国内多数

纺纱企业尚不具备上述条件制约了推广应用围绕提高纱线质量与档次在展会上展出的有

三项智能化控制技术

a)单锭检测与控制技术国内外制造企业均有

展出它是在纺纱加捻卷绕部分安装了一个传感器

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　纺织设备 第２６卷

来跟踪每锭运行情况发现断头或运行异常能及时

在互联网的视频上反映出来使挡车工能及时接好

断头检修工及时修复运转异常锭子同时可及时对

断头原因进行统计分析做好修复消除疵点确保纱

线质量稳定

b)变频调整技术变频调整也是一项智能化

纺纱技术目前国内外生产与使用的新一代细纱机

都采用了变频调整技术根据纺纱卷绕直径从小到

大的变化分１０档速变频调速使纺纱张力变化得

到有效控制基本实现恒张力纺纱使纺纱断头降低

到最少断头少人工接头次数少产生纱疵的几率

也减少既利于纱线质量提高也可适当扩大工人的

看台能力

c)集聚纺纱技术集聚纺纱也是一项智能化纺

纱技术[６]在展出的国内外细纱机均已普遍采用它是在纺纱牵伸区加装一套负压系统使牵伸中的

运动纤维集聚在一起在前罗拉中输出由于缩小了

加捻三角区使经加捻卷绕的纱线更紧密能显著减

少毛羽并提高纱线强力目前集聚纺纱技术不但在

纯棉纱生产中应用在混纺纱及化纤纺纱中也在扩

大应用多年来生产实践证明这是一项提升纱线

质量与档次的纺纱技术围绕开发环锭纺新型纱线用智能化技术改造

传统细纱机实现功能多样化环锭细纱机较长时

间来以生产纯棉纱化纤及混纺平纱为主功能较单

一当前随着人们对穿着要求的不断提高对服饰

要求有时尚化个性化多样化的特点而用常规环

锭细纱机纺纱难以达到上述要求故必须对现有环

锭细纱机进行改造与升级使之能适应多样化新型

纱线开发与生产从这次展会显示近几年来国内

外纺机制造业都围绕这个需求运用多种智能化数

控技术在环锭细纱机上加装多功能花色纱装置来生产竹节纱段彩纱竹节＋段彩纱等新型花色纱经纬纺机的分公司与国内多家高校合作在展会上

展出了一台JWF１５１１型三元色细纱样机无锡恒久

科技公司也展出了一台多功能环纺细纱样机受到

参观者高度关注JWF１５１１型三元色细纱机采用

了３根不同颜色粗纱喂入通过智能数控牵伸改

变三基色成分配比实现了纱线色泽及支数变化可纺出多种形态和色泽的纱线使环锭细纱机具备了

纺纱与智能化配色的双重功能而恒久科技公司研

发的多功能花色细纱机也采用数码控制技术在一

台设备上只要变更一个控制系统就可生产多种如段

彩纱波浪纱竹节纱等各种新型纱线实现了一机

多功能此外山东裕华纺机公司与意大利 Pinter公司合作开发的多种花色装置也在展会上以实物

或演示方式作了介绍有马泰克花色纱装置双包芯

与单包芯纱装置及３D 包芯纱装置等将这些装置

安装在环锭细纱机上也可生产出形态各异色彩多

样的纱线

１５　成品工序

成品工序是纺纱工序的最后加工工序有络筒

机与倍捻机两种设备络筒机与细纱机一样原是

纺纱中用工最多的一种设备也是用智能化的数控

技术实现机器换人的重点工序从这次展会上国内

外展出的络筒机分析已全面采用全自动化的第三

代托盘式自动络筒机展示设备有卓郎赐来福公司

生产的奥拓康诺 ACＧ６型意大利沙维奥公司生产

的EcoPlus型日本村田公司生产的 QPROPLUS优宝络型及青岛宏大纺机公司的SMORＧ１型这

几种新一代托盘式自动络筒机与目前多数企业使用

的纱库型自动络筒机相比智能化与自动化程度更

高从纱管自动运送自动退解纱尾自动络筒自动

运送筒纱等都采用智能化机器人操作来完成而

目前使用的纱库型自动络筒机尚需人工插纱管络筒满筒时仍需人工换筒等辅助操作由于第三代托

盘式自动络筒机全部实现自动化操作不但进一步

减轻了工人劳动强度且使用工进一步节省从原纱

库型络筒机每人挡１台增加到挡３~４台按目前

每万锭配备３台络筒机为例则只需一个工人使络

筒工序从用工最多成为用工最少的工种此外在自动络筒机还采用电子清纱器智能化技术它用在

线监控技术将纱线中的各类疵点设置多个通道在纱线通过时将疵点切除从而使经过络筒加工并卷

绕成筒纱上的疵点降到最少或无纱疵为后加工用

户提供品优质良的纱线倍捻机是加工细号或特细号纱的配套设备它

将２根或３根单纱通过并合倍捻成股线对提高成

纱强力与改善条干均匀度有积极作用尤其是生产

半精纺纱线及９８tex(６０s以上)特细号纱线都需

要通过倍捻机加工这次展会上除福克曼公司展出

一台短纤倍捻机外国内也有多家制造企业展示采

用智能化技术研发生产的倍捻机如浙江东星纺机

公司展出的两款倍捻机 DX２６８９型短纤倍捻机与

DX３２１FＧ５００型长丝倍捻机都吸收采用了国外倍

捻机的优点整个纱线成型机构都由伺服电机驱动与

在线控制代替了传统倍捻机上的往复导丝机构机构简单操作方便噪音低成形工艺可无极变换能

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　第５期 赵树超 等实现智能化与信息化是传统纺纱改造升级的新途径 纺织设备

适应 多 品 种 生 产倍 捻 锭 速 度 可 在 ８０００~１００００rmin范 围 内 无 极 调 速 在 现 场 演 示

１００００rmin高速运行时纱线成型和运转稳定性良

好各项性能指标已接近国际先进水平可取代进口

倍捻机

１６　辅助设备

这次展会中除纺纱主要工序设备上都广泛采用

了智能化在线监控技术外在部分辅助设备中也采

用了智能化控制技术[７]青岛环球集团展示的筒纱

智能物流系统是一项成功的范例该系统整个流程

从络筒机上自动取纱输送品种识别机器人卸纱

堆垛称重筛选到自动包装套袋编织布无人自动

成包自动打包整包自动称重自动贴标自动码

垛自动入库到自动出库止全部实现了机器人自动

化操作据介绍用该智能化自动运送包装系统可节

约原工种劳动用工的８０此外江苏凯宫纺机也展示了一套精梳工序采

用智能化技术该技术是将条并卷机与精梳机有机

联接 TSFA０１６０智能棉卷搬运系统将条并卷机

落下的小卷通过满卷存储平台自动输送到精梳机吊

装运输区域备用换卷并将精梳机用完的条卷空管

通过存储平台码齐逐一喂入条并卷机的备管箱内实现了条并卷机与精梳小卷喂入端的连续生产对改善质量及节约运输工人均有积极作用

２　互联网信息化技术在纺纱生产中的应用

　　纺纱生产是一种多工序多机台与三班连续运

转一环扣一环的生产模式一个工序一台设备发生

故障或出现异常都会影响整个生产系统故对每台

设备的运行状态都有严格要求互联网技术的采用

可将每道工序中每台设备的运转情况进行实时监

控并及时作出相应处理和调整目前互联网技术

不仅在细纱机单锭监控技术上应用在其他工序纺

纱设备中也已开始应用如这次展会上展出的陕西

宝成公司生产的并条机上设置了与互联网联接端使管理人员可以从视频或智能手机上掌握每台设备

的运行情况并可对各种工艺参数实时作出调整彻底改变了传统生产管理模式使纺纱生产与管理

进入了一个智能化与信息化的新时代[８]

　　传统纺纱企业采用智能化与信息化技术后能取得节能降耗与减少劳动用工等显著效果据对浙

江省内一些纺纱企业了解采用清梳联合机粗细联

合技术及新一代托盘式络筒机等技术后不但缩短

了纺纱工序同时可使生产一线劳动用工从原来

５００人万锭减少至５０~６０人万锭如果传统细

纱机更新为带自动落纱细纱长机或改造成集体落纱

细纱机不但使工人劳动强度显著降低且每万锭又

可节约劳动用工１０人左右仅从节约劳动用工一

项每万锭可减少工费支出２５０万元左右且可以缓

解当前纺纱企业招工难的压力经济效益是十分明

显的

３　结　语

纺纱业是纺织产业链的首道工序纺纱生产历

史悠久曾为中国纺织业发展与解决人民穿衣问题

做出过重要贡献但随着科学技术的发展尤其是自

动化连续化智能化与信息化等技术的广泛采用传统的纺纱技术与管理模式已与现代化生产与管理不

相适应必须要进行改造与升级要围绕ldquo机器换人减人增效提升产品质量与档次rdquo为目标采用自动

化智能化网络化等手段来彻底改变传统生产与管

理模式使纺纱生产跨入智能化与信息化的新时代

参考文献

[１]朱丹萍寿弘毅章友鹤等纺纱设备和技术的进步与发

展[J]浙江纺织服装职业技术学院２０１７(１)１－７[２]潘梁朱丹萍寿弘毅等国外纺纱机械与纺纱器材技

术的进步与发展[J]纺织导报２０１７(４)５６－６０[３]章友鹤朱丹萍赵树超等纺纱装备的自动化连续

化智能化与高速化[J]纺织导报２０１７(６)２４－３２[４]赵阳陈新鹤宋均燕智能纺纱新模式的探索与实践

[J]棉纺织技术２０１７(８)１４－１８[５]马晓辉陈建数字化纺纱车间的智能化技术特点及效

果分析[J]棉纺织技术２０１７(８)１０－１３[６]章友鹤周建迪赵连英等紧密纺纱技术的发展[J]

纺织导报２０１６(６)５３－６０[７]章友鹤赵连英毕大明等对第１７届上海国际纺织工

业展展出的纺纱机械与纺纱器材技术创新的评析[J]现代纺织技术２０１６(２)４６－５０

[８]胡广敏智能纺模式助力传统纺织企业提升盈利能力

[J]棉纺织技术２０１７(８)１９－２２

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　纺织设备 第２６卷

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