本色棉與染色棉摩擦性能的對比分析

馮萌雨，孫見成

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

本色棉與染色棉摩擦性能的對比分析

馮萌雨，孫見成

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

探討了棉纖維在煮練及染色后單纖維靜摩擦的變化特點。利用Y-151型纖維系數摩擦儀(采用絞盤法)進行相關測試，通過對本色棉和染色棉纖維摩擦因數的測試和對比分析，結果表明：染色棉纖維的摩擦因數有所提高，與鋼輥摩擦上升幅度隨張力增加逐漸減小；與橡膠輥摩擦上升幅度隨張力增加變化為先降后升，表現復雜。研究結果對染色棉纖維與紡紗各工序工藝要點關系提供了理論依據，有利于提高染色后棉纖維的紡紗效率。

棉纖維；染色；摩擦性能

隨著社會發展和生活水平的提高，人們對服裝和家紡的要求已經不僅僅是保暖和實用，而是希望通過各種色彩搭配來提高服裝的時尚性和家紡的美化功能，因此通過對纖維進行染色，賦予纖維不同的顏色，從而滿足人們的需求。但染色后的棉纖維由于在染色過程中，經受力、煮練等物理、化學工藝流程，使得纖維表面發生一定程度的變化，而染料分子的上染還會使纖維內部結構產生一定變化，從而影響棉纖維的摩擦性能。纖維摩擦力的大小直接影響纖維的成卷、梳理、牽伸、卷繞等工藝，并影響紗、布的質量。通過測試纖維摩擦性能，對預測纖維的可紡性和制成品的手感、起毛起球、耐磨、抗皺等服用性能都具有重要意義[1]。因此對染色棉纖維的摩擦性能和抱合性能進行測試和分析，為后道工序提供理論依據，制定出比較完善的紡紗工藝，從而提高生產效率。

探討染色棉纖維摩擦性能的變化，利用Y-151型纖維系數摩擦儀(采用絞盤法)將纖維兩端夾上同等質量(100、200、300 mg)的張力鉗，分別懸掛在鋼輥和橡膠輥上測試本色棉和染色棉纖維的靜摩擦因數。

1 試驗部分

1.1 材料與設備

試驗材料采用本色棉和染色棉。原色棉5.2 g/m，染色棉是原色棉在20%(owf)氫氧化鈉溶液中煮練并經活性艷紅X-3B染料2%(owf)采用一浴二步法染色而成。

實驗條件為：轉速為0 r/min，溫度22 ℃，相對濕度60%RH。

試驗設備利用Y-151型纖維系數摩擦儀(采用絞盤法)進行相關的測試。對原色棉和染色棉纖維的靜摩擦因數進行對比分析。

1.2 試驗原理

纖維摩擦性能測試采用絞盤法，如圖1所示[2]。將被測纖維或掛絲兩端夾上同等質量的張力鉗100 mg(200或300 mg)，然后繞在摩擦輥(或鋼輥)上，使外邊的一個張力鉗騎掛在扭力天平秤鉤上，另一張力鉗自由懸垂，并使纖維或掛絲之間的包角成180°。扭力天平秤鉤充分受力，測出扭力天平受力大小m，即f2等于張力鉗質量，f1為張力鉗質量與m之差，代入歐拉公式[3]，得：

(1)

式中：μ—摩擦因數；

f2—張力鉗質量，mg；

f1—張力鉗質量與m之差，mg。

圖1 Y151絞盤法原理圖

1.3 試驗結果

靜摩擦因數的測定：取一根被測纖維，在其兩端分別夾上同等質量的張力100、200、300mg，然后將掛絲掛在橡膠輥(或鋼輥)上，使摩擦輥不轉動，緩慢并且勻速轉動扭力天平手柄，直至纖維與橡膠輥(或鋼輥)之間發生突然滑移，讀取扭力天平指針開始向左偏轉時天平上的讀數m，代入公式(1)，得到纖維的靜摩擦因數。

由于棉纖維的強力較低，在實驗過程中操作要很小心，否則有些纖維斷裂會致使實驗失敗，實驗次數為10次，結果如表1，2，3，4所示。

表1 本色棉纖維靜摩擦因數(鋼輥)

表2 染色棉纖維靜摩擦因數(鋼輥)

表3 本色棉纖維靜摩擦因數(橡膠輥)

表4 染色棉纖維靜摩擦因數(橡膠輥)

2 結果與討論

本色棉與染色棉纖維靜摩擦因數統計值如表5，6，7，8所示。

表5 本色棉纖維靜摩擦因數統計值(鋼輥)

表6 染色棉纖維靜摩擦因數統計值(鋼輥)

表7 本色棉纖維靜摩擦因數統計值(橡膠輥)

表8 染色棉纖維靜摩擦因數統計值(橡膠輥)

本色棉和染色棉纖維與鋼輥、橡膠輥摩擦的靜摩擦因數變化如表9,10所示。

表9 染色棉和本色棉纖維(鋼輥)靜摩擦因數變化統計值

表10 染色棉和本色棉纖維(橡膠輥)靜摩擦因數變化統計值

從表9，10來看，不管是染色棉還是本色棉，棉纖維在橡膠輥上的摩擦因數要大于在鋼輥上的摩擦因數；染色棉和本色棉在不同的摩擦輥上的摩擦因數都是隨張力鉗質量的增加而減小。理論上來說，摩擦因數隨載荷的增加而降低，最后趨于穩定，在鋼輥和橡膠輥上染色棉纖維的摩擦因數大于本色棉纖維的摩擦因數。這是因為棉纖維在經過染色后, 表面的蠟質被除掉[4]，因此使棉纖維的摩擦因數增大。

3 結論

選用合適的染色工藝對棉纖維進行染色后，測試了原色棉和染色棉的摩擦因數，并對所得數據進行了整理分析與計算，得到以下結論：

(1)棉纖維與橡膠輥的摩擦因數大于棉纖維與鋼輥的摩擦因數；

(2)棉纖維的摩擦因數隨著張力鉗質量的增加而減小；

(3)棉纖維染色后的摩擦因數大于染色前，與鋼輥摩擦上升幅度隨張力增加逐漸減小，增加幅度依次為40.8%、14.5%、6.0%；與橡膠輥摩擦上升幅度隨張力增加變化為先降后升，表現復雜，說明在紡紗時用橡膠輥控制纖維運動比較困難。

[1] 武曉會.纖維摩擦性能測試方法研究及測試參數分析[D].上海:東華大學，2015.

[2] 洪 杰，劉梅城，陸 艷，等.納米銀纖維和Tencel的卷曲、摩擦性能及其可紡性[J].上海紡織科技，2014，42(11)：41.

[3] 朱進忠.紡織材料學實驗[M].北京:中國紡織出版社，2008.

[4] 丁小瑞，楊建中，沈蘭萍.染色棉與本色棉纖維性能的對比與分析[J].西安工程大學學報，2010，24(2)：424.

Analysis of the Friction Performance Between Grey Cotton and Dyed Cotton

FENG Meng-yu, SUN Jian-cheng

(Xi′ an Polytechnic University, Xi′an 710048, China)

The single fiber change characteristics of static friction of cotton fiber after scoured and dyed were studied. The properties were tested by Y-151 fiber coefficient friction tester. Based on the testing and analysis of the friction factor of the grey cotton and dyed cotton fiber, the results showed that the friction factor of the dyed cotton fiber was improved, steel roller friction increased with the increase of tension decreases, and rubber roller friction increased with the increase of tension change after the first drop. The research results provided the theoretical basis for dyed cotton fiber and yarn process and improved efficiency of cotton fiber yarn after dyeing.

cotton; dyeing; friction property

2016-10-17

馮萌雨(1993-)，女，漢，陜西渭南人，在讀碩士研究生，主要從事紡織品材料與紡織品設計研究,E-mail：438247725@qq.com。

TS190.92

A

1673-0356(2017)01-0019-02