基于布面毛羽長度和毛羽密度的滌棉混紡機織物起球傾向

肖琪 王瑞 陸鑫 孫紅玉 王力民

摘要： 為了探討布面毛羽對滌棉機織物起球的影響，采用正交優化設計法研究紗支、捻度、捻比、織物覆蓋系數、紗線燒毛及滌綸堿處理6個工藝參數對布面毛羽和毛球的影響，并利用圖像處理法和馬丁代爾法分別對布面毛羽和毛球進行測試與分析。結果表明：6個工藝參數對布面毛羽和毛球的影響具有統計學意義，且最優工藝參數為紗支24 S、捻度890 T/m、捻比0.0、織物覆蓋系數91%、紗線燒毛、滌綸堿處理。滌棉機織物起球的先決條件為毛羽平均長度在3.7～9.0 mm，毛羽密度達到8.6～9.1 根/cm2，織物才開始起球。

關鍵詞： 滌棉機織物;起毛;起球;毛羽長度;毛羽密度

中圖分類號： TS101.91

文獻標志碼： A

文章編號： 10017003（2020）09002707

引用頁碼： 091106

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2020.09.006（篇序）

Pilling tendency of polyester/cotton blended woven fabric basedon fabric hairiness length and hairiness density

XIAO Qi1，2， WANG Rui2， LU Xin1， SUN Hongyu3， WANG Linmin4

（1.School of Textile Garment and Design， Changshu Institute of Technology， Suzhou 215500， China; 2.School of Textile Science and Engineering，Tiangong University， Tianjin 300387， China; 3.Binzhou Huafang Engineering Technology Research Institute， Binzhou 256600， China;4.Key Laboratory of Short-term Printing and Dyeing Technology in Shandong Province， Binzhou 256600， China）

Abstract：

To study the effects of fabric hairiness on the pilling of polyester/cotton woven fabric， the orthogonal design optimization method was used to study effects of yarn count， yarn twist， twist ratio， fabric cover factor， yarn singeing and polyester alkali treatment on the hairiness and hair bulb of fabrics. The image processing method and Martindale method were adapted to test and analyze the hairiness and hair bulb on the fabric surface. The results showed that the effects of the six parameters on the hairiness and hair bulb of the fabric were statistically significant. The optimal parameters were yarn count 24 S， yarn twist 890 T/m， twist ratio 0.0， fabric cover factor 91%， yarns singed， and alkali treatment of polyester fibers. The prerequisite for pilling of polyester/cotton woven fabrics included average length of hairiness between 3.7 mm and 9.0 mm， and the hairiness density between 8.6 and 9.1 root/cm2.

Key words：

polyester/cotton woven fabric; fuzzing; pilling; hairiness length; hairiness density

收稿日期： 20200201;

修回日期： 20200817

基金項目：

作者簡介： 肖琪（1988），女，博士研究生，研究方向為紡織品的結構與性能。通信作者：陸鑫，教授，luxin66cn@163.com。

滌棉機織物由于其耐久性、挺括、尺寸穩定性、易洗滌性和快干性而廣泛用于工裝織物中[1]。隨著時代的發展，人們對滌棉機織物的性能提出了更高的要求，如一些高檔滌棉機織面料對抗起毛起球性有很高的要求[2]。滌棉機織物的起毛起球是影響織物外觀手感及服用性能的重要因素[3]，也是滌棉機織物在使用中存在的經典難題。起毛和起球是織物在使用過程中具有先后次序關系的2個階段效應，且所有織物在摩擦力的作用下都會起毛，即形成毛羽;但不一定會形成毛球[4]?？梢姡鸷兔虻男纬芍g存在著復雜的關系。敖利民等[5-6]研究發現，織物的起球傾向與起球處理前后織物表面毛羽長度的變化率密切相關，變化率越大說明織物的起球傾向越大?？梢姡痖L度和毛羽密度的研究對起球傾向的預測顯得尤為重要。

毛羽是起毛起球過程中影響織物是否起球、起球多少、起球大小的先決條件，它們不是生產中可調控的因素。因此，研究影響毛羽長度和毛羽密度的可控因素與規律，對揭示織物起毛起球的本質機理具有非常重要的意義。劉蕾[7]采用正交實驗設計法研究了紗支、紗線捻度、捻比等因素對大豆蛋白纖維織物起毛和起球性能，對于環錠紡織物，紗支越細，織物越不易起毛，從而不容易起球;對于純大豆蛋白織物，紗線捻度和捻比越大，織物表面產生的毛羽越少，從而起球程度有所改善。吳堅等[8]研究了不同影響因素對毛滌和滌黏混紡織物的起毛起球性能影響，織物覆蓋系數越大單位面積的紗線交織點越多，從而增加了纖維遷移到織物表面形成毛羽的阻力，改善了起球傾向。徐繼寵[9]發現織物燒毛處理可以改善黏膠針織物起毛起球性能。張靜等[10]采用堿減量法處理腈綸纖維表面，使得纖維表面產生凹凸的溝槽，變得粗糙，增加了纖維之間的摩擦力，從而改善了腈綸織物的抗起毛起球性能?？梢?，紗支、捻度、捻比、織物覆蓋系數、紗線燒毛、滌綸堿處理等參數都對織物起毛起球有重要影響。

本文擬選用企業具有代表性的滌綸和棉纖維，采用正交優化法合理設計紗支、紗線捻度、捻比、織物覆蓋系數、紗線燒毛及滌綸堿處理等工藝參數，紡制具有不同布面毛羽長度和毛羽密度的樣品，分別采用圖像處理法和馬丁代爾法對不同起毛起球次數下樣品的毛羽和毛球進行測試與分析，從而研究工藝參數對織物毛羽和毛球的影響規律，并獲取織物表面產生的毛羽長度和毛羽密度與起球傾向之間的關系。

1?實?驗

1.1?試樣規格

本實驗采用企業提供的具有代表性的滌綸（儀征化纖股份有限公司）和棉纖維（際華3542紡織有限公司），原料配比為滌綸含量65%、棉含量35%，即T65/C35。滌綸纖維的細度16.5 μm，長度38 mm，斷裂強力7.7 cN;棉纖維的細度23.4 μm，長度27.6 mm，斷裂強力4.45 cN?？椢锏慕M織結構為平紋（平紋滌棉機織物在工裝領域應用廣泛），具有代表性。合理設計工藝參數紡制紗線，并織制具有不同毛羽長度和毛羽密度的織物樣品，本實驗的工藝參數如表1所示。其中滌綸堿處理的堿溶液質量濃度5 g/L，浴比1︰50，溫度90 ℃，時間60 min。

1.2?設計原理

正交優化設計法是一種安排和分析多種因素對因變量影響的科學方法。本實驗采用正交優化設計法對實驗進行設計，選取紗支、捻度、捻比、織物覆蓋系數、紗線燒毛、滌綸堿處理作為實驗的影響因素，具體實驗設計如表2所示。采用L16（44×23）六因素的混合水平進行實驗設計，其中紗支、捻度、捻比、織物覆蓋系數四個因素設計為四個水平，紗線燒毛、滌綸堿處理兩個因素設計為兩個水平，最后一列為空列，作為誤差列，用于方差分析。

1.3?儀?器

采用YG（B）401E型馬丁代爾耐磨儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），對織物進行不同摩擦次數的起毛起球處理。

采用USB電子顯微鏡（南京艾唯真電子科技有限公司）和Nano Measurer粒徑分布計算軟件，測量每個織物樣品在不同摩擦轉數下表面上不同長度的毛羽及一定長度毛羽的數量，結合不同樣品毛球數的計算結果，探討滌棉機織物表面毛羽長度和毛羽密度與毛球數量之間的關系。

1.4?方?法

1.4.1?織物起毛起球性能測試

按照ISO 12945-2—2000《織物表面起毛起球的測定：馬丁代爾法》，在溫度20 ℃、相對濕度65%的恒溫恒濕環境下，在相同規格的織物上剪取6塊規定尺寸的圓形試樣，組成3組（每組包括2塊試樣），將試樣安裝在YG（B）401T型馬丁代爾耐磨儀上，在415 g壓力下圓形試樣以李莎茹圓形的軌跡與相同織物進行摩擦，每組試樣分別進行2 000、5 000、10 000轉的摩擦后（為了使得不同摩擦階段織物表面的毛球數量變化比較明顯，本實驗設置不同摩擦階段的摩擦轉數間隔較大），對試樣上的毛球數量進行計數，以3塊織物表面的平均毛球數量來表征織物的起球程度。

1.4.2?織物表面毛羽長度和毛羽密度分布測試

將起毛起球測試后的試樣沿著織物的紋路進行折疊，折疊處作為基線，把露出絨毛的部分向外，放置在有較大反差的背景之上，放大100倍后用數碼成像設備對試樣直接拍攝，獲得織物毛羽和毛球圖像。毛羽是指纖維從織物表面外露出來的單根纖維，毛球是指由2根及以上織物表面毛羽糾纏形成的球狀纖維集合體，如圖1所示。

采用粒徑分布計算軟件對拍攝的圖像進行處理，測量并記錄毛羽的數量及每根毛羽的長度，如圖2所示。其他基線上的毛羽數量和長度也采用上述方法進行。最后將每條基線上的毛羽數量和長度進行匯總，即可獲得一塊試樣上的毛羽長度和毛羽密度分布。

2?結果與分析

2.1?工藝參數對織物毛羽和毛球的影響

對不同工藝參數下的織物樣品進行起毛起球測試，并獲得織物表面的平均毛球數量（每個織物品種取3塊試樣的毛球數量平均值作為平均毛球數量）。在2 000、5 000及10 000轉等不同摩擦轉數下，16個品種的織物表面毛球數量如表3所示。

對16個品種織物起毛起球測試（摩擦轉數為5 000轉時）的實驗結果進行極差分析，如表4所示。其中R代表極差，可以根據極差大小，判斷因素的主次影響順序。R越大說明該因素的水平變化對起毛起球性能的影響越大。因此，6個因素對起毛起球性能的影響主次順序為：紗線燒毛、捻比、織物覆蓋系數、捻度、紗支、滌綸堿處理。

極差分析無法精確估計各因素對起毛起球性能的影響是否具有顯著性及統計學意義。為了彌補極差分析的缺陷，本文利用SPSS軟件進行方差分析，結果如表5所示。從表5可以看出，在90%的置信水平內，起毛起球性能與捻度、捻比、織物覆蓋系數、紗線燒毛、紗支及滌綸堿處理6個因素都存在著明顯的相關性。從統計學角度看，6個因素對起毛起球性能有影響，具有統計學意義。因此，結合極差分析的結果可以得到，最優工藝參數為紗支24 S、捻度890 T/m、捻比0.0、織物覆蓋系數91%、紗線燒毛且滌綸堿處理。

實驗結果發現，控制以上6個因素可以改善滌棉機織物起毛起球程度。毛羽長度和毛羽密度是起毛起球過程中影響起球、起球多少的重要條件，但它們不是生產中可調控的因素，通過控制以上6個因素來調節織物表面毛羽長度和毛羽密度，進而控制起球傾向。織物表面毛羽包括織物表面原有的毛羽及在摩擦作用下新產生的毛羽，因此還需要進一步分析在摩擦過程中毛羽長度和毛羽密度對起球傾向的影響規律。

16個織物表面的毛球數量可以明顯看出，品種10#的織物起球量在16個品種中毛球數量最少，而品種14#的毛球數量在16個品種中最多。所以，本文主要針對這兩個具有代表性的織物展開羽毛長度和毛羽密度的研究。

2.2?毛羽長度和毛羽密度對起球傾向的影響

2.2.1?摩擦處理前后織物表面毛羽長度的變化

圖3是品種10#在未摩擦處理前、2 000轉摩擦、5 000轉摩擦及10 000轉摩擦處理后的布面毛羽情況。圖4是品種14#在未摩擦處理前、2 000轉摩擦、5 000轉摩擦及10 000轉摩擦處理后的布面毛羽情況。從圖3和圖4可以看出，品種10#和品種14#在不同摩擦次數處理后，織物表面毛羽長度和毛羽密度均發生了變化。

品種10#和14#在不同摩擦處理階段，織物表面毛羽的平均長度如表6所示。

從表6可以看出，品種10#和品種14#的織物表面原有毛羽平均長度差別很大。品種10#的織物表面原有毛羽平均長度約2.8 mm，品種14#的織物表面原有毛羽平均長度約6.9 mm。這主要是因為品種10#相對于品種14#的工藝參數上，捻比和緊度更大，且紗線經過燒毛處理，這些都會相應地降低織物表面原有的毛羽。這兩個品種在摩擦次數不斷增加的情況下，毛羽平均長度均呈現先增加、后減小然后又增加的變化趨勢。

2.2.2?摩擦處理前后織物表面毛羽密度變化

圖5是品種10#在未摩擦處理前、2 000轉摩擦、5 000轉摩擦及10 000轉摩擦處理后的布面毛羽密度分布情況。從圖5可以看出，在0～2 000摩擦轉數階段，0～6 mm的短毛羽密度顯著減少，6～12 mm長度的毛羽密度明顯增加，這主要是因為織物表面原有的短毛羽在摩擦力的作用下逐漸從織物表面遷移出來變成中長毛羽;在2 000～5 000摩擦轉數階段，毛羽密度主要集中在0～6 mm的短毛羽，而6～12 mm的中長毛羽有所減少，主要是因為此時由于摩擦作用產生了新的短毛羽，而中長毛羽可能參與了毛球的形成;在5 000～10 000摩擦轉數階段，毛羽密度主要集中在6～12 mm的中長毛羽，主要是因為此時由于摩擦作用前一階段的短毛羽逐漸被遷移至織物表面。

圖6是品種14#在未摩擦處理前、2 000轉摩擦、5 000轉摩擦及10 000轉摩擦處理后的布面毛羽密度分布情況。從圖6可以看出，品種14#的織物表面原有毛羽相對較多。在0～2 000摩擦轉數階段，0～6 mm長度的毛羽密度顯著減小，而6～ 16 mm長度的毛羽密度有所增加;2 000～5 000摩擦轉數階段，0～10 mm長度的毛羽密度有所增加，10 mm以上長度的毛羽密度有所減小;5 000～10 000摩擦轉數階段，0～10 mm長度的毛羽密度有所減少，10～16 mm長度的毛羽有所增加。

2.2.3?織物表面毛羽長度、毛羽密度與起球傾向的關系

表7是品種10#和品種14#在不同摩擦轉數下的織物表面起球數量。從表7可以看出，品種14#的毛球數量相比品種10#的毛球數量在各個階段明顯更多。主要是因為品種14#相對于品種10#在工藝參數上，捻比和緊度更小，且紗線未經過燒毛處理，使得品種14#不僅織物表面原有毛羽多，且更容易產生新的毛羽;同時品種14#的滌綸沒有經過堿處理，強力較大，形成的毛球不容易脫落。從表7還可以看出，品種10#隨著摩擦轉數的增加，織物表面毛球數量呈現先增加后減小的趨勢，且2 000轉時幾乎沒有毛球形成，5 000轉時毛球數量達到最高值，也只有2.6個。品種14#隨著摩擦轉數的增加，織物表面毛球數量呈現逐漸減小的趨勢?？椢锉砻嬖械拿鹪谀Σ磷饔孟驴焖賲⑴c到毛球的形成，且在2 000轉時毛球數量達到最高值15.5個。

表8是品種10#在摩擦過程中不同長度的毛羽數量變化分布。從表8可以看出，品種10#的織物表面毛羽長度和毛羽密度的變化規律是：2 000轉摩擦階段，主要是織物表面原有的0～6 mm短毛羽逐漸從織物表面遷移出來形成6～12 mm的中長毛羽階段，此時毛羽還沒有來得及參與毛球的形成，幾乎不產生毛球;5 000轉摩擦階段，由于前一階段形成了6～12 mm（毛羽平均長度為9 mm）的毛羽64根（參與摩擦的織物面積為7.07 cm2），即單位面積毛羽數量為9.1根/cm2，使得此階段能夠產生毛球;而10 000轉階段，中長毛羽數量減少，毛球數量也減少，說明中長毛羽沒有參與毛球的形成，而是脫落了。這是因為品種10#的滌綸經過堿處理，使得滌綸強力有所下降，在摩擦力的作用下容易被磨斷，導致毛球脫落，從而毛球數量減少。

表9是品種14#在摩擦過程中不同長度的毛羽數量變化分布。從表9可以看出，品種14#的織物表面毛羽長度和毛羽密度的變化規律是：2 000轉時參與起球的毛羽長度主要為0～6 mm（毛羽平均長度為3.7 mm）的短毛羽，且短毛羽數量達到61根（參與摩擦的織物面積為7.07 cm2），即單位面積毛羽數量為8.6 根/cm2，毛球能夠產生。此階段織物表面原有的短毛羽和新產生的短毛羽一方面參與毛球的形成，另一方面被抽拉出來形成中長毛羽。品種14#的毛球變化不明顯的主要原因是品種14#中的滌綸并沒有進行堿處理，滌綸的高強度導致其不容易被磨斷。

品種10#和品種14#分別是16個品種中起球最少和最多的兩個具有代表性的織物。通過對兩種織物在起毛起球過程中毛羽長度和密度的分析結果可以看出，品種10#起球的先決條件是當織物表面毛羽平均長度為9.0 mm且毛羽密度達到91 根/cm2時，織物開始起球;品種14#起球的先決條件是當織物表面毛羽平均長度為3.7 mm且毛羽密度達到8.6 根/cm2時，織物開始起球。其他品種的起球條件應介于品種10#和品種14#之間，即當織物表面毛羽平均長度為3.7～9.0 mm且毛羽密度為8.6～9.1 根/cm2時，織物開始起球。為了驗證先決條件的有效性，選取工藝參數為紗支24 S、捻度800 T/m、捻比1、織物覆蓋系數88%、紗線燒毛且滌綸堿處理，織造滌棉織物。對織物進行起毛起球測試，并測試摩擦后織物表面毛羽長度、毛羽密度及毛球數量，結果如表10所示。從表10可以看出，2 000轉以后織物表面產生了毛球且毛羽平均長度為37～90 mm，毛羽密度為8.6～9.1 根/cm2。

3?結?論

本實驗采用正交優化設計法紡制了16個不同品種的織物，研究了紗支、捻度、捻比、紗線燒毛、織物覆蓋系數、滌綸堿處理6個影響因素對織物表面毛羽和毛球的影響規律，并采用圖像處理法測試和分析了在不同摩擦次數下的織物表面毛羽長度和毛羽密度的變化對起球傾向的影響規律。

1）紗線紗支、捻度、捻比、紗線燒毛、織物覆蓋系數、滌綸堿處理對滌棉機織物表面的毛羽產生及毛球形成具有顯著影響。6個因素對滌棉機織物起毛起球的影響程度由大到小排列為紗線燒毛、捻比、織物覆蓋系數、捻度、紗支、滌綸堿處理。采用正交實驗優化設計法獲得的最優工藝參數為紗支24 S、捻度890 T/m、捻比0.0、織物覆蓋系數91%、紗線燒毛且滌綸堿處理。

2）織物表面毛羽長度和毛羽密度的變化對織物起球傾向有顯著影響。具有不同毛羽長度和毛羽密度的滌棉機織物，起球的先決條件是織物表面毛羽平均長度必須在3.7～9.0 mm，毛羽密度在8.6～9.1 根/cm2時，織物才開始起球。通過實驗驗證，該先決條件是有效的。

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