原液着色黏胶纤维的拉伸性能研究

陈莉娜，孔繁荣，许瑞超

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

原液着色黏胶纤维的拉伸性能研究

陈莉娜，孔繁荣，许瑞超

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

对原液着色黏胶纤维的生产方法进行了探讨，选择红黄蓝三原色原液着色黏胶纤维和普通白色黏胶在XD-1振动式细度仪和XQ-2型纤维强伸度仪上联机进行纤维拉伸性能的测试，结果发现，原液着色黏胶纤维的线密度变异系数大，纤度不均较普通黏胶纤维大；原液着色黏胶纤维的断裂强力、断裂伸长率、断裂强度和比功均比普通黏胶纤维有所下降，但拉伸性能和普通黏胶纤维接近，可满足纺织生产加工的一般要求.

原液着色黏胶；线密度；拉伸性能

原液着色是指在聚合加工过程中或过程后，在纺丝前加入着色剂制得有色纤维的生产方法.该技术起始于1936年英国的卜内门公司，经过九十多年的发展，原液着色技术在欧美和日本已经被广泛应用于合成纤维.中国从20世纪七十年代初开始对黏胶纤维进行原液着色，与传统的纤维染色方法相比，原液着色技术解决了染料染色中日晒牢度和水洗牢度差、色泽不匀等弊病.更重要的是，该技术省略了下游产品的染色环节，极大地降低了纤维素色丝的生产成本，减少了水和能源的消耗，不存在印染过程带来的环境污染问题，并有效解决了印染厂的污水问题，在环境保护要求日益严格的今天更具有现实的使用价值，发展前景良好.

纺织纤维在纺织品加工和使用过程中，会不断受到各种外力的作用而导致变形甚至遭到破坏，纤维的强度也是纤维制品的其他物理性能得以充分发挥的必要基础，故纤维的力学性质是其最主要的性质，而其中纤维的强伸性质是衡量其力学性能的重要指标，研究纤维的强伸性能至关重要.

1 原液着色黏胶的生产方法

原液着色黏胶的生产制备方法是将颜料和纺丝溶剂、表面活性剂或少量纺丝原液一起在砂磨机中研磨成色浆(着色剂)，然后按一定的比例和纺丝原液均匀混合，制成有色原液，过滤后经过纺丝而制成[1]，其生产工艺流程见图1.由于色浆中的微小颗粒在纤维内部呈现直接而均匀的分布，所以原液着色黏胶织制成的面料与普通的染色丝织成的面料相比，具有色牢度高、耐皂洗、耐日晒、不怕汗渍、色泽鲜艳、色谱齐全、手感柔软等优点[2].

图1 原液着色黏胶生产工艺流程Fig.1 Production process of the liquid coloring viscose

2 实验

2.1材料

新乡白鹭化纤集团有限公司生产的名义线密度为1.67 dtex、长度为38 mm的红黄蓝3种原液着色黏胶纤维和同规格的普通白色黏胶纤维.

2.2仪器

XD-1振动式细度仪，XQ-2型纤维强伸度仪.

2.3测试方法和过程

用XD-1振动式细度仪和XQ-2型纤维强伸度仪联机逐根测试纤维的细度和强伸性能，每种颜色的纤维随机取样20根.在测试过程中，预加张力选择0.25 cN，纤维拉伸时夹持器的定长距离选择20 mm，测定伸长负荷时，伸长率值设定为10%，实验条件均为标准大气状态.

3 结果与分析

3种原液着色黏胶纤维和同规格的普通白色黏胶纤维的测试结果数据如表1所示.

表1 4种纤维的测试结果Tab.1 Test results of four kinds of fibers

图2 红色黏胶纤维的强伸性能Fig.2 Tensile properties of the red liquid coloring viscose fiber

表1的数据结合图2、图3和图4的曲线可以看出，3种有色黏胶纤维的细度偏差较普通黏胶大，线密度值的变异系数也较大.在原液着色纺丝过程中加入颜料色浆，颜料色浆会减缓纤维的成形成纤速度，纺丝速度低，纺丝液细流在喷丝孔就容易形成粘连造成纤维细度变化较大；加入的颗粒状颜料对喷丝孔还会造成一定程度的堵塞，从而使纺制的有色黏胶纤维的线密度差异变大.

图3 黄色黏胶纤维的强伸性能Fig.3 Tensile properties of the yellow liquid coloring viscose fiber

图4 蓝色黏胶纤维的强伸性能Fig.4 Tensile properties of the blue liquid coloring viscose fiber

红黄蓝3种有色黏胶的断裂强力平均值分别为4.98 cN，4.32 cN和4.95 cN，均比普通白色黏胶的断裂强力平均值小；红黄蓝3种有色黏胶的断裂伸长率分别为15.15%，17.65%和17.84%，均小于普通黏胶纤维的断裂伸长率，而断裂强力和断裂伸长率的变异系数却比普通黏胶大，尤其是红色纤维.这是因为在原液着色纺丝过程中加入颜料色浆后，颜料以微小颗粒状均匀分散在纺丝原液中，对纤维浆液的连续性和纯净度有一定影响，色浆的颗粒越大，在纤维中的浓度越高，对纤维的影响程度也越大，从而造成纤维的强力和延伸性下降.3种有色黏胶中，黄色纤维的色深度最高，色浆在纤维中的含量比较高，造成纤维的平均强力偏小.

纺丝速度会影响纤维的结构，在一定范围内，随着纺丝速度的增加，纤维的大分子取向和结晶会提高，而原液着色黏胶的纺丝速度没有那么高，使得在后加工中牵伸倍数相同的情况下制成的黏胶强伸性能下降，再加上在纺丝原液中加入颜料色浆后，色浆粒子在纤维中呈现不同的分布状态，也造成了纤维强伸性的下降以及强伸不匀的增加，这一点和线密度及线密度不匀是一致的.

断裂比功表示材料抵抗外力破坏所具有的能量[3]，值越大说明承受冲击破坏的能力越强.由表1可知，红黄蓝3种黏胶的断裂比功分别为0.25 cN/dtex，0.27 cN/dtex和0.25 cN/dtex，而普通黏胶的断裂比功为0.33 cN/dtex，说明着色之后黏胶纤维的韧性稍差，抵抗外力破坏的能力较低.

初始模量是在小变形条件下，纤维承受外力作用时抵抗变性的能力[4]，值越大说明纤维的刚性越大.红黄蓝3种黏胶的初始模量分别为46.52 cN/dtex，44.41 cN/dtex和43.30 cN/dtex，普通黏胶的初始模量为43.19 cN/dtex.可以看出，着色黏胶的初始模量稍大于普通黏胶，说明着色之后的黏胶纤维的刚性比普通黏胶稍有增加，柔性变差，在小作用力下不容易发生变形，在一定程度上也会降低纤维的伸长能力.

综上可知，原液着色黏胶纤维在拉伸性能上虽然比普通黏胶差一些，但其数值显示并不影响纺织品的可加工性和生产的可行性.因其性能的不匀率较高，所以在后面的纺纱和织造过程中，需采取一定的措施消除或者降低各种不匀带来的危害.另外，在原液纺丝的过程中也可对颜料颗粒进行进一步粉碎和细化，以生产出高品质的有色纤维.

4 结论

(1)原液着色黏胶纤维的线密度变异系数大，纤度不均较普通黏胶纤维高.

(2)原液着色黏胶纤维的断裂强力、断裂伸长率、断裂强度和比功均比普通黏胶纤维有所下降.

(3)原液着色黏胶纤维的拉伸性能和普通黏胶纤维接近，可满足纺织生产加工的一般要求.

[1] 吴益民,马正升.NaSCN一步法原液着色腈纶的开发[J].轻纺工业与技术，2010,39(4):2-4.

[2] 付少海,张凯,孙贵生,等.纤维素纤维原液着色技术的研究进展[J].纺织导报，2010(5):73-75.

[3] 于伟东，储才元，纺织物理[M].上海：东华大学出版社，2002：73-76.

[4] 朱进忠，苏玉恒. 玻璃纤维纱线力学性质损伤的测试分析[J].河南工程学院学报：自然科学版，2011(1):11-14.

Researchonthetensilepropertiesoftheliquidcoloringviscosefiber

CHEN Li-na, KONG Fan-rong, XU Rui-chao

(CollegeofTextileEngineering,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou450007,China)

Through discussing the liquid coloring viscose fiber production methods, the red, yellow, and blue three kinds of liquid coloring viscose fibers and regular white viscose fibers are selected, and the tensile properties of the fibers are tested on the XD-1 type of vibrating fiber fineness tester and XQ-2 type of fiber tensile tester. The results showed that liquid colored viscose fibers have a larger linear density variation coefficient and the deviation coefficient of elongation are bigger than that of ordinary viscose fibers; and the breaking strength and elongation, tenacity and breaking work of the liquid coloring viscose fibers decline over normal viscose fibers, but the overall tensile properties of the liquid coloring viscose fiber is close to the regular viscose fiber which can meet the general requirements of textile production and processing.

liquid coloring viscose; linear density; tensile properties

2013-10-25

河南省教育厅科学技术重点研究项目(13A540878 )；郑州市2013年度科技发展计划(131PPTGG414-3)

陈莉娜(1982-)，女，河南漯河人，讲师，主要从事针织产品开发及性能方面的研究.

TS111

A

1674-330X(2014)01-0019-03