棉/维股线及其针织物的退维工艺研究

徐国平 刘玉 范小红 丁新波

摘 要：退维工艺是棉/维股线织物生产的关键，退维过程的控制一直是困扰水溶性维纶产品开发的技术难点。采用称重法和强力法研究了棉/维股线及织物的退维工艺，同时考察了纱线及织物的形貌和性能变化，结果表明：该棉/维股线的最佳退维工艺为温度95 ℃，时间60 min;而由该纱所制成针织物的最佳退维工艺为温度99 ℃，时间120 min;退维后，纱线和织物的力学性能下降，织物的柔软性、蓬松度提高。

关键词：棉/维股线;针织物;退维工艺;性能;织物形貌

中图分类号：TS195.6

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2019）06-0042-05

Abstract：Dissolution process is the key to the production of C/V plied yarn knitted fabric， and the control of dissolution has been a technological difficulty for water-soluble polyvinyl alcohol （PVA） fiber. The weighing method and brute force method were adopted to study dissolution process of C/V plied yarn and its knitted fabric， and the changes in morphology and property of the yarn and its knitted fabric were inspected. It was found that the optimum dissolution process of the C/V plied yarn is 95 ℃ for 60 min， and that of knitted fabric made therefrom is 99 ℃ for 120 min. After dissolving treatment， the mechanical properties of the yarns and knitted fabric were degraded， and the softness and filling power were improved.

Key words：C/V plied yarns; knitted fabric; dissolution process; properties; fabric appearance

无捻纱是一种构成纱线的纤维成平行或带状排列形态的新颖纱线，常以股线的形式出现，目前常采用棉∕维纶合股解捻法生产[1-2]。用棉/维股线织成机织物或针织物，经过一定温度、时间的水溶液浸泡，维纶全部溶解，形成无捻纱织物。无捻纱织物非常柔软蓬松，透气透湿性好，手感堪比羊绒织物，具有很广阔的应用前景。

无捻纱在国外已形成了比较丰富的针织与机织产品;但国内对于无捻纱的研究起步较晚，直到20世纪90年代末才向市场推出粘合式无捻纱，并在针织物上开始应用[3-4]。目前国内市场上的无捻纱制品，主要是毛巾、浴巾类产品，在其他方面的使用十分有限[5-6]。棉/维股线的退维工艺是织制无捻纱织物的关键工艺，如果退维不彻底，则残留的维纶会使纱线发硬;若退维时间过长，则会影响纱线品质[7-8]。为此，需要通过各种方法寻找并验证合适的退维时间及温度。本文采用称重法和强力法研究了无捻纱及其织物的退维工艺，同时研究了纱线及织物的外观和性能。

1 实 验

1.1 材料和仪器

材料：线密度为28 tex的棉/维股线;再由该股线制织而成棉/维针织平布，织针号为14，平方米质量为152 g/m2。

仪器：YG086D缕纱测长机（温州方圆仪器有限公司）;DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）;DK-S24型电热恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司）;YG021D电子单纱强力机（温州方圆仪器有限公司）;YG031D电子顶破强力机（温州方圆仪器有限公司）;DXS-10扫描电子显微镜（JEOL）。

1.2 实验方法

1.2.1 纱线质量损失率

用纱框测长机卷绕退维前纱线50 m若干组，在105 ℃的干燥箱内烘90 min后逐一称重得到纱线无水质量M1。然后分别放入若干标有编号的小称量瓶中，在20、40、60、80、85、90、95、99 ℃等8个温度点恒温溶解60 min（温度对质量损失）;或者同时放入温度为25 ℃的水中，让其充分浸泡（60 min），然后加热至95 ℃时开始计时并取出第一缕纱，此后每隔6 min取出一缕，并记下编号和时间，直至全部取出（时间对质量损失）。取出后将纱线在室温下晾24 h，最后烘干再分别称其干质量M2。重复试验10次，取平均值。由此得出纱线的损失质量为M=M1-M2。由于原试样的质量不完全相等，因此采用计算M/M1的方法来消除纱线初始质量差异对试验结果的影响。

1.2.2 织物质量损失率

剪出10 cm×10 cm大小的织物若干组，在105 ℃的干燥箱内烘120 min后逐一稱重。其余步骤与1.2.1所述处理方法相同。

1.2.3 力学性能

纱线力学性能：将退维前纱线平行缠绕在若干个30 cm×30 cm的矩形铁丝框架上。然后采用1.2.1所述的类似方法对纱线进行处理，无需烘干，参考GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》分别测试纱线的断裂强力和断裂伸长等。

织物力学性能：采用1.2.2所述的类似方法对织物进行处理，无需烘干，参考GB/T 19976—2005《纺织品 顶破强力的测定 钢球法》测试织物的顶破强力。

1.2.4 纱线结构参数

线密度参考GB/T 4743—2009《纺织品 卷装纱 绞纱法线密度的测定》;捻度参考GB/T 2543.2—2001《纺织品 纱线捻度的测定 第2部分：退捻加捻法》，第2部分1次退捻加捻法，隔距长度为500 mm。试验30次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 质量损失率

图1和图2分别为纱线、织物质量损失与退维温度的关系。由图1可知，60 ℃之前纱线的质量损失均很小，这主要是因为纱线中的维纶纤维刚开始浸润、膨胀;60～80 ℃时，质量损失随着温度的升高而逐渐增加，这是因为纱线中的维纶开始溶解，且随着温度的增加溶解加速;80 ℃之后的质量损失幅度快速上升，在95 ℃到达最高点，之后就趋向平缓，说明在95 ℃时维纶已全部溶解。

由图2发现，在75 ℃之前织物的质量损失均很小，这是由于织物中的维纶纤维刚开始膨润;75～90 ℃，质量损失随着温度的升高而逐渐增加，这是由于织物中的维纶开始溶解;90 ℃之后的质量损失幅度明显上升，在99 ℃到达最高点，之后就趋向平缓，说明在99 ℃时维纶已全部溶解。

织物退维相比纱线退维所需温度更高，主要是由于织物具有交织点，纱线之间互相重叠，水溶液更难渗入纱线内部所至。

为进一步确定工艺参数及其可预测性，将对实验数据进行分段线性拟合，以线性相关系数R2为线性判断依据，为找出纱线和织物退维工艺的可控性提供一定的预测模型。图3和图4分别为纱线、织物质量损失与退维时间的关系。由图3可知，纱线的质量损失随着时间增加而增加。18 min之前质量损失增加很快，线性拟合得到斜率为0.924，因为与水接触初期，溶液中维纶大分子的浓度较低，纱线表面的维纶大分子迅速溶入水中;18～42 min，质量损失增加较快，线性拟合所得斜率为0.325;42 min之后，质量损失增加变缓慢，在60 min到达最高点，随后趋向平缓，线性拟合所得斜率仅为0.103，说明在60 min时维纶已全部溶解。

由图4可见，织物的质量损失随着时间增加而增加。48 min之前质量损失增加较快，线性拟合所得斜率为0.250，因为与水接触初期，溶液中维纶大 分子的浓度较低，织物表面的维纶大分子首先被浸润，并迅速溶入水中;48～96 min，质量损失增加缓慢，因为织物中存在交织点，使得此处的维纶纱被覆盖，溶液浸润较难，因此维纶溶解较慢，线性拟合所得斜率为0.066;96 min之后，质量损失增加又变快，线性拟合斜率达到了0.458，在120 min基本到达最高点，随后趋向平缓，说明在120 min时维纶完全溶解。因此，可以得出织物的最佳退维时间是120 min。

2.2 力学性能分析

表1为退维前纱线的断裂强力及伸长。由表1可知：退维前纱线的平均断裂强力为617.8 cN，平均断裂伸长为18.81 mm。而退维后的纱线，在相同的条件下测试其强力，由于纤维基本处于无捻状态，强力太小，无法测出。

图5和图6分别为纱线、织物顶破强力与退维时间的关系。由图5可知，纱线的强力随着退维时间的增加而降低。通过对实验数据的分析，利用分段线性拟合，结果发现：纱线的退维强力随着时间的延长，其强力损失发生了较大的变化，该退维时间转折点为18 min，为纱线退维处理时间工艺参数的设定提供了实验依据。即18 min之前的强力下降较慢，线性拟合所得斜率为-5.545，这主要是因为水接触初期，维纶溶解后会进入棉纤维之间，并使纤维之间互相粘连，导致抱合力改善，使得纱线强力不会因维纶迅速溶解而急剧下降;18～48 min，强力下降很快，线性拟合所得斜率为-11.668，这主要是因为大量维纶溶解，进入棉纤维形成粘着位阻效应下降，纱线结构变得较为松散，纤维之间的摩擦力下降，导致力学性能急剧下降;当退维60 min时，纱线结构进一步变松，位阻效应和摩擦力进一步下降，抱合力严重下降，导致无法测得纱线的强力。

由图6可以看出：织物的顶破强力随着退维时间的增加而降低。通过分段线性拟合发现，织物顶破强力转折点为84 min，远远大于纱线强力损失转折点，为织物退维处理时间工艺参数的设计提供了实验依据。与水接触初期至84 min，织物强力下降相对较缓，线性拟合所得斜率为-0.845;与水接触 84 min之后，织物强力下降很快，线性拟合所得斜率为-2.908，在120 min时降到最低点，之后曲线趋向平缓。这种现象与维纶溶解后进入并粘附于织物上，以及维纶大量溶解后导致织物强力下降有关。织物的力学性能主要有纱线的力学性能决定，退维过程的进行，导致纱线结构松散，抱合力下降，最终导致织物力学性能下降。综合考虑能耗、生产周期等因素，最终确定织物的最佳退维时间是120 min。

2.3 形貌分析

图7为纱线退维过程中放大50倍后的电镜照片。图7（a）所示，退维前的纱线上有很明显的因加捻而引起的扭曲，呈股线结构，纤维间抱合力较大，其纱线结构紧密、表面光滑、毛羽较少;图7（b）为95 ℃溶解30 min，此时部分纤维仍处于粘联状态，纱线呈螺旋状扭曲，结构相对紧密、毛羽较多;图7（c）为95 ℃溶解60 min，纱线中纤维排列松散，与单位长度内相同克重的退维前纱线相比，其体积要大，纤维间无粘联现象、蓬松，说明已经完全退维。

图8为织物退维过程中放大16倍的电镜照片。由图8（a）可以看出，退维前织物中的纤维平行排列，但因维纶纱的存在，使得织物上的光线发生较强镜面反射，光泽较强;图8（b）为99 ℃溶解48 min的织物，纱线排列紧密且杂乱无章，孔隙闭合，厚实感强，这是由于维纶部分溶解后将纱线互相粘联引起;图8（c）为99 ℃溶解120 min后织物，光澤柔和，因为纤维在织物中平行排列，入射到织物上的光线发生了较弱的漫反射，而且织物结构蓬松、柔软，孔隙增加。

2.4 纱线与织物结构参数

2.4.1 纱线线密度

表2为纱线退维前、后（95 ℃溶解60 min）的线密度比较。退维前纱线质量即棉/维混纺纱质量，退维后纱线质量即棉纱质量。

2.4.2 纱线捻度

表3为退维前、后（95 ℃下溶解60 min）纱线的捻度比较。退维前纱线的平均捻度为36.15 T/m，退维后纱线的平均捻度为0。因为退维后，纱线中的维纶全部溶解，纱线中只剩棉纱，且棉纱呈平行排列，没有捻度。

3 结 论

通过对棉/维股线及其针织物的退维工艺，外观结构和基本性能等的研究，得到以下结论：

a）该纱线的最佳退维工艺为温度95 ℃，时间60 min;而织物的最佳退维工艺为温度99 ℃，时间120 min。而且利用强力法和称重法得出的结论一致。

b）退维处理使得纱线的体积变大，变蓬松;织物变得更蓬松更柔软，光泽也变好。

c）退维处理后纱线的线密度变小，捻度变为零，力学性能下降。

参考文献：

[1] 熊燕，徐先林.无捻纱的生产实践[J].上海毛麻科技，2008（3）：27-29.

[2] 郭凤，杨晓燕.新型针织面料—无捻纱制品[J].针织工业，2003（3）：46-47.

[3] 林曉云，李楠楠.平行纺无捻纱毛羽对针织物抗起毛起球性能的影响[J].毛纺科技，2017，45（10）：8-11.

[4] 夏兆鹏，范君.无捻纱捻度设计及织物湿传递性能探讨[J].棉纺织技术，2012，40（5）：291-294.

[5] 吴为民.中空纱毛巾与无捻纱毛巾力学与热湿性能的检测分析[J].江苏纺织，2012（11）：49-51.

[6] 蔡永东.纯棉色织半无捻凹凸提花剪绒手帕的生产技术[J].上海纺织科技，2016，44（3）：42-44.

[7] 夏兆鹏，马会英，陶顶松.无捻纱退维工艺的试验分析[J].棉纺织技术，2005，33（10）：29-31.

[8] 赵庆福，窦海萍，孙世元，等.无捻纱退维时间的分析[J].纺织学报，2007，28（1）：28-30.