后处理工艺对纯棉牛仔面料力学性能的影响

田 磊，郑晓静，龙 丹，易长海1,

(1.广东省均安牛仔服装研究院,广东 佛山 528329;2.武汉纺织大学,湖北 武汉 430073;3.广东华纺纺织品检测技术服务中心,广东 佛山 528329)

后处理工艺对纯棉牛仔面料力学性能的影响

田 磊1,3，郑晓静2，龙 丹2，易长海1,2

(1.广东省均安牛仔服装研究院,广东 佛山 528329;2.武汉纺织大学,湖北 武汉 430073;3.广东华纺纺织品检测技术服务中心,广东 佛山 528329)

文章探讨了碱丝光处理和酵素洗水、高锰酸钾漂洗、树脂压皱整理三种后水洗方法，在不同工艺条件下对三种不同厚度纯棉牛仔面料(11.70、8.64、4.24oz)水洗后力学性能的影响。

牛仔面料；水洗工艺；撕破强力；断裂强力

牛仔服装的洗涤后整理技术是牛仔服装生产过程中的最后工艺阶段，也是整个牛仔服装后整理的技术核心，它直接关系着牛仔服装的外观、风格、品质和价值。经过前期的纺纱、染色等工艺形成的仅仅是半成品牛仔，而后整理技术是牛仔服装风格形成的关键，牛仔服装的时尚、立体、“怀旧”都是通过各种后整理工艺达到的[1]。本文选择三种不同厚度牛仔布，探讨最易导致其力学性能下降的后处理环节的各项工艺参数，为牛仔服装生产质量控制提供理论指导。

1 实验部分

1.1 原料及试剂

靛蓝纯棉牛仔面料:硅油，双氧水，纤维素酶，防染盐，碳酸氢钠，磷酸，草酸，碳酸钠，渗透剂JFC，2D树脂,氢氧化钠，高锰酸钾。

1.2 实验步骤

1.2.1 牛仔面料退浆[2]

准备样品(40 cm×70 cm)，将牛仔面料浸入80℃的退浆液中(洗水设备)20 min，然后清水洗涤，烘干；过硅油2 min(硅油50 g，水1.6 L)，烘干(75℃，15 min)。退浆液配方：氢氧化钠3 g/L，30%双氧水2 g/L。

1.2.2 牛仔面料的后期处理

(1)丝光：将牛仔面料放入70℃，100 g/L烧碱中10 s，然后放入丝光溶液中(丝光渗透剂：2 g/L)，之后用2 g/L冰醋酸中和，清水冲洗，烘干后面料pH值调至6～8。

(2)酵洗：将面料浸入45℃酵液中(酵素粉100 g，防染剂100 g，水60 L)，洗涤(为保证酶活性，洗涤前溶液pH值调至5～7)清水冲洗，甩干；过硅油2 min(硅油50 g，水1.6 L)，烘干。

(3)锰漂：将面料浸入40℃锰漂液中，然后在70℃草酸溶液中清洗5 min后烘干。其中锰漂配方：高锰酸钾为20 g/L，磷酸10 g/L。

(4)2D树脂整理：将面料浸入33℃整理液中(渗透剂2 g/L)取出平铺，并沥去多余溶液，烘干。

1.3 分析与表征

牛仔面料撕破强力的测定：采用CMT6503万能试验机，根据GB/T 3917.1—2009《纺织品 织物撕破性能 第1部分：撕破强力的测定 冲击摆锤法》[3]。

牛仔面料拉伸断裂强力的测定：采用CMT6503万能试验机，根据GB/T 3923.1—1997《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》[4]。

2 结果与讨论

2.1 碱丝光对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

2.1.1 氢氧化钠浓度对三种纯棉面料力学性能的影响

由图1(a)可知，不同氢氧化钠浓度丝光后，A、B、C三种纯棉牛仔面料的经纬向撕破强力均有不同程度的下降。这可能是因为棉纤维的杂质和缺陷被融掉，整体的撕破强力下降；但是当氢氧化钠的浓度大于150 g/L的时候，其撕破强力又有不同程度增加或减少，这可能是因为在高浓度氢氧化钠溶液中天然棉纤维溶胀，纤维内部的分子发生重排作用，纤维的韧性增加的原因。由图1(b)可知，A和B牛仔面料经向断裂强力均明显增加，这可能是因为在高浓度氢氧化钠溶液中天然棉纤维溶胀，纤维横截面变得规则，更有利于断裂强力增加。而C牛仔面料断裂强力变化不明显，因为高浓度的碱溶液在增加纤维取向度和结晶度的同时，也更容易破坏薄牛仔面料的纤维结构。

表1 三种纯棉牛仔面料的力学性能及标准要求

注：A—11.70oz；B—8.64oz；C—4.24oz；经向—W；纬向—Z

图1 氢氧化钠浓度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响注：丝光时间t=120 s；丝光温度T=30 ℃

2.1.2 碱丝光时间对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

由图2(a)可知，随着丝光时间的增加，A、B、C三种纯棉牛仔面料的经纬向撕破强力均有不同程度的下降。这可能是因为棉纤维的杂质和缺陷被融掉，整体的撕破强力下降；但是当丝光时间大于120 s时，A、B两种面料的撕破有不同程度提升，而C面料的则基本都处于下降的趋势，这说明丝光时间长对轻薄型面料更不利。由图2(b)可知，A和B纯棉牛仔面料经向断裂强力明显增加。A、B牛仔面料纬向断裂强力和C牛仔面料经纬向断裂强力几乎没有变化，说明当丝光浓度为200 g/L，T=30℃时，丝光240 s对断裂强力几乎没有降低的影响。

图2 丝光时间对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响注：丝光浓度200 g/L；丝光温度T=30℃

2.1.3 碱丝光温度对三种纯棉面料力学性能的影响

由图3(a)可知，在10～50 ℃的温度条件下，三种面料的撕破强力均有不同程度的下降，但是在10℃时面料A的撕破强力有较小程度的提升，这说明在较低温条件下对较厚面料有利。而在30℃温度下，丝光处理对面料的撕破强力最不利。由图3(b)可知，A、B面料的经向断裂强力的均增加，而C面料的经向和纬向断裂强力均减小，这说明对于较薄的牛仔面料丝光对其断裂强力的保持是十分不利的；同时可知丝光温度的变化对A、B面料的纬向断裂强力影响不大。

图3 丝光温度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响注：丝光时间t=120 s；丝光浓度200 g/L

2.2 酵素洗水对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

2.2.1 纤维素酶浓度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

由图4(a)可知，对A、B、C三种不同厚度的牛仔面料，总体变化趋势是随着酵素浓度的增加，其对面料撕破强力不断变小，这可能是因为酵素对纤维损伤的程度随其浓度增加而增加的缘故；但是当酵素浓度超过4 g/L的时候，却出现了一个回升的现象，这可能是随着纱线表面的纤维逐渐被酵素反应掉后，出现一个织物结构变密集而使得其撕破强力变大的原因。由图4(b)可知，三种不同面料的断裂强力随着酵素浓度的提升，均有不同程度的下降，并且基本是酵素浓度越大断裂强力越低的趋势。

图4 纤维素酶浓度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

2.2.2 酵素洗水时间对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

由图5(a)可知，三种纯棉牛仔面料随着酵洗时间的延长，经纬向撕破强力整体呈现下降的趋势，这可能是因为酵素洗水的时间越长纤维的损伤越厉害。由图5(b)可知，A、B面料随酵洗水时间延长，经向断裂程下降趋势；而C面料及A、B面料的纬向断裂强力则有所增加，但变化幅度不大。总之酵素洗水对面料力学性能影响不大，这主要是因为酵素的洗水作用只是剥掉纱线表面的小部分纤维，反应比较温和。

2.3 高锰酸钾洗水对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

2.3.1 高锰酸钾浓度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

由图6可知，三种纯棉牛仔面料经锰漂后，撕破强力和断裂强力均显著下降趋势。同时由表2可知，在高锰酸钾的浓度超过50 g/L的时候，B面料的纬向撕破强力为12.41 N，低于标准值；而当高锰酸钾的浓度超过30 g/L的时候，C面料的经、纬向撕破强力均低于标准值13 N和10 N。同时在高锰酸钾的浓度超过40 g/L和50 g/L的时候，B面料的经向和纬向断裂强力，以及C面料的纬向

和经向断裂强力均在标准值之下。这可能是因为高锰酸钾具有强氧化性，其酸性环境中氧化性增加，酸性高锰酸钾在漂白牛仔面料的同时，对纤维也有很大破坏，因此面料的力学性能均受到严重破坏。并且牛仔面料越薄，受损程度越大，出现经纬向撕破强力就不满足牛仔服装行业标准要求。

图5 酵素洗水时间对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响注：酵素浓度3 g/L；酵素洗水温度T=45 ℃

2.3.2 锰漂时间对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

由图7可知，随着锰漂时间的延长，三种纯棉牛仔面料的经纬向撕破强力和断裂强力逐渐下降。而且从表3可知，对于面料A，当锰漂时间大

于30 min和10 min时，其经向和纬向的撕破强力和断裂强力均低于标准要求值；而面料B，当锰漂时间大于40 min时，经纬向撕破强力均低于标准值，当锰漂时间大于30 min时，经纬向断裂强力均低于标准值；对于面料C，当锰漂时间大于20 min，经纬向撕破强力和纬向断裂强力均低于标准值，而经向断裂强力在锰漂时间大于50 min时为126.31 N，即小于标准值150 N。由此可知，随着锰漂延长，对纱线的损伤增加，而且对于较厚的A面料损伤程度最大。这可能是因为随着处理时间的增加，高锰酸钾的作用约充分，导致较厚面料同样损伤严重的缘故。

图6 高锰酸钾浓度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响注：锰漂时间t=30 min；锰漂温度T=40℃

浓度(g/L)01020304050撕破强力(N)AW56.1539.5936.9929.1319.0416.23Z28.1920.1417.7312.6711.1410.57BW55.7328.3022.6518.8518.2916.62Z39.0521.4919.2114.6014.5912.41CW24.8216.3714.6010.768.687.86Z19.6113.1311.839.098.516.69断裂强力(N)AW1041.82588.21539.94319.65255.06237.57Z500.81389.06354.45237.17177.37136.62BW1039.32445.67402.41350.21272.70194.25Z450.89280.53244.86199.71173.65134.55CW439.15319.43280.14230.19172.16126.04Z319.11234.1204.22175.07126.386.92

图7 锰漂时间对三种纯棉牛仔面料物理性能的影响注：锰漂浓度15 g/L；锰漂温度T=40℃

2.4 2D树脂压皱对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

2.4.1 树脂浓度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

如图8所示，树脂处理后，三种面料的经纬向撕破强力和断裂强力整体出现下降趋势。这可能是因为树脂对纱线的包覆作用而使得纤维变粗，数量变小，导致其力学性能下降，但是其均在标准

要求合格范围之内。如图8(a)所示，在树脂浓度处于100～150 mL/L之间时，三种不同面料撕破强力有不同幅度的上升，而超过此浓度时候又出现不同程度的上升和下降。这说明树脂浓度和纱线的经纬密度、纱号等都会对其撕破强力的变化有所影响。而对于断裂强力，不同厚度面料对树脂浓度的变化关系各不相同。

图8 树脂浓度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

力学性能(N)01020304050撕破强力(N)AW56.1530.9025.3616.6414.3412.58Z28.1915.6213.2811.4510.829.9BW55.7326.1724.9717.9412.9112.58Z39.0522.6521.0214.0612.0211.02CW24.8214.5712.019.879.278.56Z19.6112.418.137.896.467.13断裂强力(N)AW1041.82458.78443.22291.05210.48165.21Z500.81193.62164.05118.10115.9986.91BW1039.32301.68309.68252.12134.41155.85Z450.89231.48170.55118.7298.71100.21CW439.15293.52223.14187.81175.24126.31Z319.11205.83143.175123.7977.2596.44

图9 烘干温度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

2.4.2 烘干温度对三种纯棉牛仔面料力学性能的影响

由图9(a)知，A面料随着烘干温度的升高，经纬向撕破强力呈现先升高后下降的趋势，当烘干温度T=150℃时，经纬向撕破强力最大。B面料随着烘干温度的升高，经纬向撕破强力逐渐下降，当烘干温度为160℃时，下降率高达50%；C面料也是随着烘干温度的增大，经纬向撕破强力呈下降趋势。如图9(b)所示，树脂处理后，随着烘干温度的升高，牛仔面料的断裂强力均下降。

3 结论

3.1 不同厚度的牛仔面料，因为其纱号、经纬密

度等条件的不同，在碱丝光、酵素洗、高锰酸钾漂洗、2D树脂整理等不同条件下，表现出不同的断裂强力和撕破强力。

3.2 随着丝光工艺中碱液浓度、丝光时间、丝光温度的增加，撕破强度均有不同程度下降，而断裂强力则随碱液浓度、丝光时间的增加而有所上升，表明低温碱丝光有利于牛仔面料力学性能。

3.3 酵素洗水时，三种面料的断裂强力和撕破强力整体变化比较缓和；其中随着酵素浓度升高，三种面料的断裂强力呈整体变小趋势。

3.4 高锰酸钾漂洗工艺，因为其强氧化性对牛仔面料的损伤比较大，对三种牛仔面料力学性能破坏均较大，甚至低于牛仔服装行业标准。其中高锰酸钾漂得时间越长，其力学性能下降得越明显，且纬向比经向下降的更明显。所以在实际生产中，应综合考虑高锰酸钾的浓度和漂洗时间来确定锰漂的工艺，避免出现最终产品的不合格现象。3.5 树脂压皱处理后，三种纯棉牛仔面料经纬向撕破、断裂强力均有不同程度的下降。其中树脂烘干的温度越高，其力学性能下降越明显，特别是断裂强力。综合考虑树脂浓度和烘干温度参数，将有利于最佳工艺的选择。

[1] 文水平.牛仔面料后整理技术与发展[J].纺织导报, 2010,(10)：52—53.

[2] 姚继明,贾佳.牛仔布的几种退浆方法比较[J].印染, 2009,35(19):21.

[3] GB/T 3917.1—2009, 纺织品 织物撕破性能 第1部分: 撕破强力的测定冲击摆锤法[S].

[4] GB/T 3923.1—1997, 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[S].

Effect of Mechanical Properties about Pure Cotton Denim by Post-processing

TianLei1，3,ZhengXiaojing2,LongDan2,YiChanghai1，2

(1.Guangdong Jun′an Jeans Institue,Foshan 528329,China;2.Wuhan Textile University,Wuhan 430073,China;3.Guangdong Huafang Textile Testing Service Center, Foshan 528329,China)

The effect of mechanical properties about three kinds of different thickness of cotton denim processed by alkali mercerization, washing by enzyme, rinsing by potassium permanganate, resin crumpling finishing were studied.

denim; washing; tearing strength; tensile strength

2015-03-05

田 磊(1983—)，男，湖北黄冈人，工程师。

TS101.8

A

1009-3028(2015)03-0012-06