次氯酸鈉溶液對羊毛束拉伸強度的影響

李志東++++周海峰++++胡艷++++楊學++++馬海++++吳桂芳

摘要：通過正交試驗研究次氯酸鈉溶液對羊毛束纖維拉伸強度的影響， 試驗采用不同的溶液濃度、處理溫度、處理時間作為因素， 每個因素設計三個水平， 按照L9（34）設計正交試驗表，選取斷裂強力、斷裂強度、斷裂時間、斷裂伸長作為試驗指標，通過極值方法分析得出次氯酸鈉溶液濃度對試驗指標的影響比溶液的溫度和處理時間的影響程度大。通過正交試驗的方差分析，次氯酸鈉溶液濃度對斷裂強度、斷裂時間、斷裂伸長三個試驗指標都有非常顯著的影響（P<0.01）；溶液溫度對斷裂時間、斷裂伸長有顯著影響（0.010.05），處理時間對斷裂時間有顯著影響（P<0.01），對斷裂強度和斷裂伸長沒有影響（P>0.05）。

關鍵詞：羊毛；次氯酸鈉；斷裂強度；斷裂時間；斷裂伸長

羊毛拉伸強度對紡織品的耐磨性、結實度、彈性、抗皺性、懸垂性都有很大的影響。一直以來，澳大利亞等國家對羊毛強度等力學指標的檢測比較重視，80%以上的原料批次是要進行強度檢測的。我國目前對羊毛強度的檢測還沒有予以足夠的重視，檢測精度水平遠遠落后于發達國家[1-3]。從我國目前情況看，采用主觀的手拉或手彈的傳統測試方法區別或劃分毛叢強度具有很大的局限性，進口羊毛由于沒有強度指標檢測要求，對強力較弱的進口羊毛無法向供貨方提出索賠。由于弱節毛的存在，以及在洗凈、漂白、印染等工藝中所造成的羊毛強度下降，導致了紡織品品質的降低，并且給企業和消費者都帶來較大的經濟損失，因此研究羊毛強度的檢測方法以及尋找加工工藝所導致的羊毛強度的降低因素對提高羊毛制品的品質具有較重要的意義[4-6] 。

次氯酸鈉，是鈉的次氯酸鹽，常用作紡織品和造紙工業的漂白劑，次氯酸鈉漂白具有價格低廉、工藝設備簡單等優點。但是次氯酸鈉本身是一種強氧化劑，因此在漂白過程中，織物除了天然色素受到氧化破壞外，天然纖維的結構也會受到不同程度損傷，導致纖維聚合度降低，從而導致纖維束的拉伸強度降低。本研究采用正交試驗設計方法研究不同濃度、溫度和處理時間下的次氯酸鈉溶液對羊毛纖維強度的影響[7-10]。

1 試驗

1.1 材料與儀器

樣本采用敖漢細羊毛，羊毛單纖維平均直徑27.8?m， 圖1為試驗樣本在光學顯微鏡下的觀察結果。試驗藥品為次氯酸鈉溶液（質量分數為10%）。儀器：水浴振蕩器HT-100X50（金壇市城西春蘭實驗儀器廠）；電子天平ME204（梅特勒-托利多儀器有限公司，分度值0.001g）；YG（B）162D型毛絨束纖維強力機（溫州市大榮紡織儀器有限公司）；CU-6纖維細度分析儀（北京合眾視野科技有限公司），Y（B）802K-II快速烘干箱（溫州市大榮紡織儀器有限公司），絨板，鑷子，鋼板尺，細梳（15針/cm～20針/cm）。

1.2 正交試驗設計

為了考察次氯酸鈉溶液在0.01mol/L～0.1 mol/L對羊毛纖維的損傷程度，試驗設計了0.01mol/L、0.055 mol/L、0.1 mol/L三個次氯酸鈉溶液濃度水平。考慮羊毛織物的清洗溫度10℃～30℃，處理時間10min～30min較為合適。選擇次氯酸鈉溶液濃度、處理時間和處理溫度作為主要的影響因素，設計了L9（34）的正交試驗表，正交試驗的因素與水平見表1，因素A、B、C分別安排在正交試驗表格的1、2、4列，第3列為空列（Empty Column，簡稱EC）。

1.3 斷裂強度的檢測

羊毛束斷裂強度的測試參照GB/T 27629—2011毛絨束纖維斷裂強度試驗方法，在同一試驗方案下制作5個樣本，將樣本整理成一端基本整齊的纖維束，用細梳將纖維束內短纖維梳去，將羊毛樣本梳理成近似平行的束纖維集合體，剪取每個樣本長度100mm，稱取3mg作為試驗樣本，將樣本夾裝在夾持器上，夾距設為10mm，在恒溫恒濕條件下測試羊毛束樣本的強度，測試環境溫度10℃、濕度50%。取5個樣本試驗指標的平均值進行分析。

2 結果與討論

根據表1設計的試驗方案進行正交試驗，對所得的斷裂強度（N/ktex），斷裂時間（s）、斷裂伸長（mm）進行分析與評價，其中斷裂強度為斷裂強力與纖維束線密度的比值；斷裂時間為拉伸開始到拉斷時刻所用的時間；斷裂伸長為拉伸開始到拉斷時刻由于拉力的作用引起試樣長度的增量。所得數據列于表2。

2.1 試驗結果的極差分析

從表2可以看出，與未處理的羊毛束相比較，次氯酸鈉處理過的羊毛束纖維斷裂強力明顯降低了，對正交試驗中的斷裂強度、斷裂時間、斷裂伸長進行極差分析，結果見表3，其中RA、 RB、RC、REC分別為A因素、B因素、C因素、空列的極差，表3數據表明正交試驗中的三個因素對斷裂強度的影響不同，濃度影響>溫度影響>時間影響，說明次氯酸鈉溶液濃度是影響斷裂強度的重要影響因素；三個因素對斷裂時間的影響不同，濃度影響>溫度影響>時間影響，說明次氯酸鈉溶液濃度是影響斷裂時間的重要影響因素；三個因素對斷裂伸長的影響不同，濃度影響>溫度影響>時間影響，說明次氯酸鈉溶液濃度是影響斷裂伸長的重要影響因素。

2.2 試驗結果的方差分析

為了彌補正交試驗直觀分析方法的不足，對試驗結果采用了方差分析，方差分析的原理是把試驗數據的總的波動分解成兩部分，一部分反映因素水平變化引起的波動，另一部分反映試驗誤差引起的波動，即把數據總的偏差平方和（SST）分解為因素的偏差平方和（SSA 、SSB 、SSC）與誤差的偏差平方和（SSe），計算自由度（df），并計算它們的平均偏差平方和（或均方，記為MS），然后進行F檢驗，得出方差分析表，試驗結果的方差分析如表4所示。

其中，臨界值F0.05（2，6）=5.14；F0.01（2，6）=10.92；F0.05（2，2）=19； F0.01（2，2）=99。 通過上述方差分析的結果，溶液濃度（因素A）對斷裂強度、斷裂時間、斷裂伸長有非常顯著的影響處理；溫度（因素B）對斷裂強度沒有影響，對斷裂時間、斷裂伸長影響顯著；處理時間（因素C）對斷裂強度、斷裂伸長都沒有影響，對斷裂時間的影響顯著。相比處理溫度和處理時間這兩種因素，溶液濃度對三個試驗指標的影響都非常顯著。

3 結論

通過正交試驗研究次氯酸鈉溶液對羊毛束纖維拉伸強度的影響，試驗采用三因素三水平的正交試驗設計，研究了三個因素（溶液濃度、處理溫度、處理時間）對羊毛束纖維的斷裂強度、斷裂時間、斷裂伸長的影響，通過極值方法分析得出次氯酸鈉溶液濃度對試驗指標的影響比溶液的溫度和處理時間的影響程度大。通過對正交試驗結果的方差分析，次氯酸鈉溶液濃度對斷裂強度、斷裂時間、斷裂伸長三個試驗指標都有非常顯著的影響（P<0.01）；溶液溫度對斷裂時間、斷裂伸長有顯著影響（0.010.05），處理時間對斷裂時間有顯著影響（P<0.01），對斷裂強度和斷裂伸長沒有影響（P>0.05）。試驗結果對羊毛產品加工前處理條件以及羊毛制品的清洗漂白等工藝條件的選擇具有指導意義。

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（作者單位：李志東、周海峰、胡艷、楊學，寧夏紡織纖維檢驗局、國家羊絨及其制品質量監督檢驗中心；馬海、吳桂芳，內蒙古農業大學機電工程學院）