洗涤因素对莱卡长丝弹性的影响

严 婕,李 龙,林思伶,胡锦健

(西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安710048)

随着生活品质的提高,人们对服用纺织品的舒适及美观有了更高的要求,莱卡因其性能的优越性已经广泛应用于服用纺织品行业。由于使用不当、穿着时间过长或洗涤次数过多等原因,会导致真丝/氨纶织物的弹性性能下降以及色泽变化,影响织物的“体型”及外观[1]。蒋曙等[2-3]报道了老化环境下氨纶丝的微观结构、外观形貌以及拉伸性能的变化。游革新等[4-5]研究了聚氨酯纤维在紫外老化试验条件下,聚氨酯纤维的表面形貌、化学结构以及力学特性。周方颖等[6-7]采用碱处理、双氧水处理、热处理3种方式对氨纶丝进行处理,分析了氨纶丝弹性力学性能的变化。谢婉晨等[8]报道强酸强碱以及氯漂处理对氨纶丝弹性回复率的影响。黄印等[9]报道锦氨包芯纱中的氨纶长丝在真空汽蒸处理后弹性回复率变差、塑性变形率增大。徐枫等[10]比较了不同洗涤剂对纬平氨纶针织物弹性回复率的影响,并认为40℃是氨纶弹性织物比较合适的洗涤温度。基于莱卡长丝在日常洗涤过程中弹性的损耗问题,通过对莱卡长丝经不同条件湿处理后的弹性指标的测试,探寻其弹性性能的变化,并分析了影响莱卡弹性损耗的主要因素,为莱卡长丝的产品开发、使用以及保养等提供相关的理论依据。

1 试验部分

1.1 材料

试验所用莱卡长丝的主要性能见表1。洗涤剂分别为洗衣液、洗衣粉和肥皂,洗涤剂规格见表2。主要仪器为水浴锅。

表1 莱卡长丝主要性能

表2 洗涤剂规格

1.2 试样处理

从莱卡长丝的筒子上分别绕取长为26 m的绞纱若干组,然后将绞纱自由地置于调配好的(浴比为100∶1)的溶液中处理。每种洗涤剂溶液的浓度分别为1%、2%、4%,在松弛状态下分别处理2、3和4 h。试验时,水浴锅加热,溶液温度升至40℃放入试样并开始计时,预定时间结束时取出试样,用清水冲洗后,自然晾干。

1.3 莱卡长丝的弹性伸长率和弹性回复率的测试

以固定重量作为试验中的牵伸负荷,试样被牵拉而伸长,待试样在张紧状态下保持规定的时间后,卸去负重,使试样恢复,求得纱线的弹性伸长率和回复率及其损失率[11]。

1.3.1 测试条件

测试仪器:测定装置一套(100 c m长的钢尺、握持夹、张力钩、砝码)、剪刀。

预加重量:预加初始张力=纱线特数×0.008 8 N/tex,换算成克重(即4 g);

后加重量:10 g。

1.3.2 测试程序

(1)调整夹间距,使上夹口“O”距钢尺“A”位置为20 c m,OA=20 c m;

(2)取长约260 mm的试样;

(3)将试样夹在上夹口中,在距上夹口25 c m处,加初始张力P,经过30 s后,在距上夹口20 c m处(即和钢板尺“A”处平齐)做一记号M;

(4)加负荷(10 g),经过1 min后观测试样上M点与标尺上的位置,即OB长度;

(5)去掉负荷,使试样缓慢回缩,恢复2 min,读取M点在标尺上的位置,即OC长度;

(6)每种试样重复试验10次。

图1 弹性测试示意图

公式(1)和公式(2)分别计算莱卡长丝的弹性伸长率和弹性回复率:

莱卡长丝的弹性伸长损失率与弹性回复损失率分别按照公式(3)与公式(4)计算:

式中:ε为弹性伸长率,%;R为弹性回复率,%;OA为预加小负荷后的定值(20 c m);OB为施加10 g重量试样拉伸1 min后的长度,c m;OC为去掉复合试样缓慢回复2 min后的长度,c m;εL为弹性伸长率损失率,%;R L为弹性回复率损失率,%;ε0为未处理莱卡长丝的弹性伸长率,%;ε为处理后莱卡长丝的弹性伸长率,%;R0为未处理莱卡长丝的弹性回复率,%;R为处理后莱卡长丝的弹性回复率,%(计算取平均值为试样的试验值)。

2 结果与分析

莱卡试样的弹性伸长率ε、弹性回复率R的测试结果见表3。

表3 弹性测试结果

莱卡长丝在40℃、分别经过不同条件处理后弹性性能损失指标的测试结果见表4。

表4 弹性损失测试结果

在常规的洗涤温度(40℃)下,经过洗涤剂溶液处理的莱卡长丝,其弹性回复率均有所损失,经洗衣液溶液处理后的损伤最小,肥皂次之,洗衣粉溶液处理的损伤最大;在洗衣液溶液中处理后,莱卡试样的弹性伸长率变大,而经肥皂溶液和洗衣粉溶液处理后,其弹性伸长率变小。聚酯型氨纶的耐碱性差,在碱性条件下会快速水解降解[12],使纤维损伤,从而使其弹性性能变差。发生上述变化,是由于所用洗衣液为中性洗涤剂,而肥皂和洗衣粉为碱性洗涤剂,但洗衣粉的碱性较肥皂更强,因而洗衣粉对莱卡的损伤更大。

为了研究湿热处理对莱卡长丝弹性伸长率损失率和弹性回复率损失率的影响因素,按照表5的正交试验设计方案进行正交试验,结果见表6。按照文献[13]的计算方法,莱卡长丝弹性伸长率损失率直观分析结果见表7。

表5 正交试验设计

表6 正交试验结果

表7 弹性伸长率损失率直观分析结果

根据表7结果得到,洗涤剂种类对试样的弹性伸长率回复率影响程度最大,时间次之,影响最小的是洗涤剂浓度。为了判断各因素对莱卡长丝弹性伸长率损失率影响的显著性,对试验结果进行方差分析,方差分析结果见表8。

表8 弹性伸长率损失率方差分析结果

方差分析的结果表明,给定α=0.1,Fα(2,2)=9,洗涤剂种类对弹性伸长损失率的影响显著,时间、洗涤剂浓度的影响不显著。按照文献[12]的计算方法,莱卡长丝弹性回复率损失率直观分析结果分别见表9。

表9 弹性回复率损失率直观分析结果

根据表9的结果得到,洗涤剂种类对试样的弹性回复率损失率的影响程度最大,时间次之,对其影响程度最小的是洗涤剂浓度。为了判断各因素对莱卡长丝断裂伸长率影响的显著性,对试验结果进行方差分析,方差分析结果见表10。

表10 弹性回复率损失率方差分析结果

方差分析的结果表明,给定α=0.1,Fα(2,2)=9,洗涤剂种类对弹性伸长损失率影响显著,时间和洗涤剂浓度的影响不显著。

3 结论

(1)洗衣液处理后莱卡的弹性回复率损失率为6.243%、9.015%、7.744%,弹性伸长率损失率为-1.715%、-6.264%、-9.321%;洗衣粉处理后莱卡的弹性回复率损失率为15.070%、11.903%、12.082%,弹性伸长率损失率为3.654%、1.864%、2.461%;肥皂处理后莱卡的弹性回复率损失率为10.487%、10.576%、10.091%,弹性伸长率损失率为0.075%、0.298%、2.834%。可以看出,经过处理后,莱卡的弹性回复率均有损失,因洗涤剂酸碱性的不同,洗衣粉处理对莱卡的损伤最大,肥皂次之,洗衣液的损伤最小。用中性洗衣液的溶液处理的莱卡试样,其弹性伸长率变大;用碱性的洗衣粉溶液或肥皂溶液处理的莱卡试样,其弹性伸长率变小。所以碱性洗涤剂对纺织品的损害更大。

(2)对莱卡弹性伸长率损失率和弹性回复率损失率的影响最大的均是洗涤剂种类,且影响显著。