次氯酸钠溶液对羊毛束拉伸强度的影响

李志东++++周海峰++++胡艳++++杨学++++马海++++吴桂芳

摘要：通过正交试验研究次氯酸钠溶液对羊毛束纤维拉伸强度的影响， 试验采用不同的溶液浓度、处理温度、处理时间作为因素， 每个因素设计三个水平， 按照L9（34）设计正交试验表，选取断裂强力、断裂强度、断裂时间、断裂伸长作为试验指标，通过极值方法分析得出次氯酸钠溶液浓度对试验指标的影响比溶液的温度和处理时间的影响程度大。通过正交试验的方差分析，次氯酸钠溶液浓度对断裂强度、断裂时间、断裂伸长三个试验指标都有非常显著的影响（P<0.01）；溶液温度对断裂时间、断裂伸长有显著影响（0.010.05），处理时间对断裂时间有显著影响（P<0.01），对断裂强度和断裂伸长没有影响（P>0.05）。

关键词：羊毛；次氯酸钠；断裂强度；断裂时间；断裂伸长

羊毛拉伸强度对纺织品的耐磨性、结实度、弹性、抗皱性、悬垂性都有很大的影响。一直以来，澳大利亚等国家对羊毛强度等力学指标的检测比较重视，80%以上的原料批次是要进行强度检测的。我国目前对羊毛强度的检测还没有予以足够的重视，检测精度水平远远落后于发达国家[1-3]。从我国目前情况看，采用主观的手拉或手弹的传统测试方法区别或划分毛丛强度具有很大的局限性，进口羊毛由于没有强度指标检测要求，对强力较弱的进口羊毛无法向供货方提出索赔。由于弱节毛的存在，以及在洗净、漂白、印染等工艺中所造成的羊毛强度下降，导致了纺织品品质的降低，并且给企业和消费者都带来较大的经济损失，因此研究羊毛强度的检测方法以及寻找加工工艺所导致的羊毛强度的降低因素对提高羊毛制品的品质具有较重要的意义[4-6] 。

次氯酸钠，是钠的次氯酸盐，常用作纺织品和造纸工业的漂白剂，次氯酸钠漂白具有价格低廉、工艺设备简单等优点。但是次氯酸钠本身是一种强氧化剂，因此在漂白过程中，织物除了天然色素受到氧化破坏外，天然纤维的结构也会受到不同程度损伤，导致纤维聚合度降低，从而导致纤维束的拉伸强度降低。本研究采用正交试验设计方法研究不同浓度、温度和处理时间下的次氯酸钠溶液对羊毛纤维强度的影响[7-10]。

1 试验

1.1 材料与仪器

样本采用敖汉细羊毛，羊毛单纤维平均直径27.8?m， 图1为试验样本在光学显微镜下的观察结果。试验药品为次氯酸钠溶液（质量分数为10%）。仪器：水浴振荡器HT-100X50（金坛市城西春兰实验仪器厂）；电子天平ME204（梅特勒-托利多仪器有限公司，分度值0.001g）；YG（B）162D型毛绒束纤维强力机（温州市大荣纺织仪器有限公司）；CU-6纤维细度分析仪（北京合众视野科技有限公司），Y（B）802K-II快速烘干箱（温州市大荣纺织仪器有限公司），绒板，镊子，钢板尺，细梳（15针/cm～20针/cm）。

1.2 正交试验设计

为了考察次氯酸钠溶液在0.01mol/L～0.1 mol/L对羊毛纤维的损伤程度，试验设计了0.01mol/L、0.055 mol/L、0.1 mol/L三个次氯酸钠溶液浓度水平。考虑羊毛织物的清洗温度10℃～30℃，处理时间10min～30min较为合适。选择次氯酸钠溶液浓度、处理时间和处理温度作为主要的影响因素，设计了L9（34）的正交试验表，正交试验的因素与水平见表1，因素A、B、C分别安排在正交试验表格的1、2、4列，第3列为空列（Empty Column，简称EC）。

1.3 断裂强度的检测

羊毛束断裂强度的测试参照GB/T 27629—2011毛绒束纤维断裂强度试验方法，在同一试验方案下制作5个样本，将样本整理成一端基本整齐的纤维束，用细梳将纤维束内短纤维梳去，将羊毛样本梳理成近似平行的束纤维集合体，剪取每个样本长度100mm，称取3mg作为试验样本，将样本夹装在夹持器上，夹距设为10mm，在恒温恒湿条件下测试羊毛束样本的强度，测试环境温度10℃、湿度50%。取5个样本试验指标的平均值进行分析。

2 结果与讨论

根据表1设计的试验方案进行正交试验，对所得的断裂强度（N/ktex），断裂时间（s）、断裂伸长（mm）进行分析与评价，其中断裂强度为断裂强力与纤维束线密度的比值；断裂时间为拉伸开始到拉断时刻所用的时间；断裂伸长为拉伸开始到拉断时刻由于拉力的作用引起试样长度的增量。所得数据列于表2。

2.1 试验结果的极差分析

从表2可以看出，与未处理的羊毛束相比较，次氯酸钠处理过的羊毛束纤维断裂强力明显降低了，对正交试验中的断裂强度、断裂时间、断裂伸长进行极差分析，结果见表3，其中RA、 RB、RC、REC分别为A因素、B因素、C因素、空列的极差，表3数据表明正交试验中的三个因素对断裂强度的影响不同，浓度影响>温度影响>时间影响，说明次氯酸钠溶液浓度是影响断裂强度的重要影响因素；三个因素对断裂时间的影响不同，浓度影响>温度影响>时间影响，说明次氯酸钠溶液浓度是影响断裂时间的重要影响因素；三个因素对断裂伸长的影响不同，浓度影响>温度影响>时间影响，说明次氯酸钠溶液浓度是影响断裂伸长的重要影响因素。

2.2 试验结果的方差分析

为了弥补正交试验直观分析方法的不足，对试验结果采用了方差分析，方差分析的原理是把试验数据的总的波动分解成两部分，一部分反映因素水平变化引起的波动，另一部分反映试验误差引起的波动，即把数据总的偏差平方和（SST）分解为因素的偏差平方和（SSA 、SSB 、SSC）与误差的偏差平方和（SSe），计算自由度（df），并计算它们的平均偏差平方和（或均方，记为MS），然后进行F检验，得出方差分析表，试验结果的方差分析如表4所示。

其中，临界值F0.05（2，6）=5.14；F0.01（2，6）=10.92；F0.05（2，2）=19； F0.01（2，2）=99。 通过上述方差分析的结果，溶液浓度（因素A）对断裂强度、断裂时间、断裂伸长有非常显著的影响处理；温度（因素B）对断裂强度没有影响，对断裂时间、断裂伸长影响显著；处理时间（因素C）对断裂强度、断裂伸长都没有影响，对断裂时间的影响显著。相比处理温度和处理时间这两种因素，溶液浓度对三个试验指标的影响都非常显著。

3 结论

通过正交试验研究次氯酸钠溶液对羊毛束纤维拉伸强度的影响，试验采用三因素三水平的正交试验设计，研究了三个因素（溶液浓度、处理温度、处理时间）对羊毛束纤维的断裂强度、断裂时间、断裂伸长的影响，通过极值方法分析得出次氯酸钠溶液浓度对试验指标的影响比溶液的温度和处理时间的影响程度大。通过对正交试验结果的方差分析，次氯酸钠溶液浓度对断裂强度、断裂时间、断裂伸长三个试验指标都有非常显著的影响（P<0.01）；溶液温度对断裂时间、断裂伸长有显著影响（0.010.05），处理时间对断裂时间有显著影响（P<0.01），对断裂强度和断裂伸长没有影响（P>0.05）。试验结果对羊毛产品加工前处理条件以及羊毛制品的清洗漂白等工艺条件的选择具有指导意义。

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（作者单位：李志东、周海峰、胡艳、杨学，宁夏纺织纤维检验局、国家羊绒及其制品质量监督检验中心；马海、吴桂芳，内蒙古农业大学机电工程学院）