微波处理对丝针织物抗起毛起球性能的影响

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　　摘 要：抗起毛起球是丝针织物重要的服用性能之一，寻找物理方法来改善丝针织物的起毛起球性能，仍然是一个巨大的挑战。采用微波技术对丝针织物进行了处理，通过扫描电子显微镜、傅里叶红外、X射线衍射仪对丝针织物的形貌结构进行多维度分析的基础上，探讨了微波处理对丝针织物力学性能、透湿透气性能、抗起毛起球性能的影响。结果表明，短时间微波处理有利于丝针织物结构的调整，织物结晶度、顶破强力以及耐磨性小幅提高，织物的透湿、透气性也增加;较长时间微波处理，丝针织物力学性能及透湿、透气性降低，利用合适的微波处理工艺，在织物其他服用性能基本不变或有所改善的前提下，可以改善丝针织物的抗起毛起球性能。
　　关键词：丝针织物;微波;抗起毛起球性能
　　中图分类号：TS186;TS101.923
　　文献标志码：A
　　文章编号：1009-265X（2020）02-0020-05
　　Abstract：Anti-pilling is one of the most important wearing characteristics of silk knitted fabrics.It is still a great challenge to figure out physical methods to improve the pilling performance of silk knitted fabrics.Via multi-dimension analysis of morphology and structure of silk knitted fabrics with scanning electron microscope， fourier infrared spectrometer and X-ray diffractometer， the effects of microwave treatment on the mechanical properties， moisture-air permeability and anti-pilling properties of silk knitted fabrics were discussed.The results show that short-time microwave treatment is beneficial to the structural adjustment of silk knitted fabrics， helpful to slightly improve the crystallinity， bursting strength and abrasion resistance of the fabrics and enhance the moisture permeability and air permeability of the fabrics.After long-time microwave treatment， the mechanical properties， moisture permeability and air permeability of the silk knitted fabrics are decreased.The anti-pilling performance of silk knitted fabrics can be improved via proper microwave treatment with other wearing properties of the fabrics basically unchanged or improved.
　　Key words：silk knitted fabrics; microwave; anti-pilling performance
　　絲针织物具有光泽柔和、手感柔软、舒适性好等优点，是近几年来发展迅速的高档面料，常作为夏季的高档服装。但由于针织物结构疏松以及织物中真丝纤维大部分为无捻或低捻，抗起毛起球性能较差，影响织物的使用性能。
　　从蚕茧到丝织物工序繁多、耗能多，蚕丝精练、染色、后整理常在高温环境下效果显著，而由外到内的传统加热易使蚕丝表面变得粗糙，影响蚕丝手感、光泽，使其力学性能下降，同时加剧起毛起球现象的发生[1]。研究人员对如何改善织物的起毛起球现象进行了研究，但大多采用的是减量法（氧化或还原法）和增量法（树脂涂层）[2-3]。无论是减量法还是增量法都会影响织物的性能，寻找一种温和的物理方法改善丝针织物的起毛起球性能，仍面临巨大的挑战。
　　微波作为一种高频率电磁波，主要是通过偶极极化和离子传导两种形式加热[4]。不同物质因介电特性不同，对微波吸收能力不同而作用效果不同，其对极性水分子作用效果显著，而对纤维作用效果次之。在微波作用下，主要分布在织物无定型区中的自由水分子定向移动有利于织物无定型区取向排列，同时微波加热时是内外同时进行的，加热均匀，能减小对蚕丝表面的损害，使得织物的力学性能得到改善[5-7]。与传统加热方式相比，微波加热具有高效、均一、节能、环保等优点，可缩短蚕丝织物加工时间、提高生产效率，同时实现节能减排，减小对环境的污染[8-10]。
　　为此，本文期望采用微波技术处理丝针织物，改善丝针织物的抗起毛起球现象，为进一步提升丝针织物的服用性能提供新途径。此外，为了更全面地分析微波处理对丝针织物其他方面性能的影响，对回潮率、透气性、透湿性、顶破等性能也进行了探究。
　　1 实 验
　　1.1 实验材料
　　丝针织物，1+1罗纹组织（浙江米赛丝绸有限公司，平方米质量97 g/m2）;去离子水。
　　1.2 实验仪器与设备
　　G70F20CN1L-DG格兰仕微波炉（广东格兰仕微波生活电器制造有限公司）;YG461E-3型全自动透气量仪（宁波纺织仪器厂）;YG601-I/II型电脑式织物透湿仪（宁波纺织仪器厂）;YG（B）401E马丁代尔耐磨仪（温州大荣纺织仪器有限公司）;YG031D-500电子强力机（宁波纺织仪器厂）。 　　1.3 丝针织物预处理
　　将规格35 cm×35 cm的丝针织物浸泡在去离子水中，1 h后对浸泡过的织物进行压轧，轧余率为200%，以获得预处理的丝针织物试样。
　　1.4 丝针织物微波处理
　　将预处理试样放入耐高温陶瓷容器中，然后将其放入微波炉内，在输出功率700 W条件下，对丝针织物进行微波处理时间分别为5、10、15、20 min，分别标记为5-MV、10-MV、15-MV、20-MV，未处理丝针织物作为对比试样记为0-MV。按照GB/T 6529—2008《纺织品 调湿和试验用标准大气》规定对微波处理的丝织物调湿24 h，获得不同辐射条件下丝针织物试样。
　　1.5 微波处理丝针织物的结构表征
　　采用德国Carl Zeiss SMT Pte Ltd公司热场发射扫描电子显微镜观察微波处理前后丝针织物表面形貌及纤维横截面，分析微波对丝针织物结构的影响;采用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪对微波处理前后丝针织物进行红外光谱分析，分析微波对丝针织物化学结构的影响;通过D8 discover X射线衍射仪对丝针织物的微观分子结构进行表征，并采用jade6.5软件拟合计算其结晶度，以研究微波对丝针织物结晶度的影响。
　　1.6 微波处理丝针织物的性能测试
　　通过对比微波处理前后丝针织物的回潮率、透气性、透湿性、顶破性能、起毛起球等性能，研究微波处理对丝针织物性能影响。
　　1.6.1 回潮率测试
　　参照GB/T 9995—1997《纺织材料含水率和回潮率的测定 烘箱干燥法》标准，测试丝针织物回潮率。
　　1.6.2 透气性测试
　　参照GB/T 5453.1—1997《纺织品 织物透气性的测定》标准，设定测试面积20 cm2，测试压差100 Pa，每试样测10次，最后求得平均透气率。
　　1.6.3 透湿性测试
　　1.6.4 顶破强力测试
　　参照GB/T 19976—2005《纺织品 顶破强力的测定 钢球法》标准，每试样测5次求平均值。
　　1.6.5 起毛起球测试
　　参照GB/T 4802.2—2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第2部分：改型马丁代尔法》标准，选用加载负荷质量（155±1）g，磨料选用羊毛毡，每试样测3次求平均值并对实验结果进行修约（修约至最近的0.5级）。
　　2 结果与讨论
　　2.1 微波处理对丝针织物微观结构的影响
　　图1为微波处理不同时间对丝针织物微观形貌及纤维横截面的影响。微波对不同介电常数的物质作用效果不同，极性分子易随微波电磁场交变而发生取向排列，丝针织物中极性水分子在微波作用下高速运动，导致丝针织物内部结构发生变化。由图1可知，随着微波处理时间增加，织物微观形貌没有发生明显的变化，然而宏观上，微波处理20 min的丝针织物表面已开始发黄，这说明丝针织物的微结构已经受到了一定程度的破坏。从图1中观察蚕丝的横截面呈近三角形，也是因为这种结构赋予其特有的光泽。随着微波处理时间增加蚕丝纤维横截面微孔增多，这是因为在微波电磁场作用下，主要分布在纤维无定形区极性水分子往复高速运动，纤维无定形区发生取向排列且无定形区出现微孔，导致纤维内部微孔增多。
　　2.2 微波处理对丝针织物化学结构的影响
　　图2为微波处理丝针织物不同时间的红外光谱图。由图2可知，未处理丝针织物在3 288 cm-1处是N—H键伸缩振动特征吸收峰，1 628、1 516、1 225、714 cm-1处分别是β折叠结构中的酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ伸缩振动吸收峰[11-12]。丝针织物经不同时间微波处理，其特征峰无明显偏移且未出现新的峰，说明微波处理对丝针织物的主体化学结构影响不明显，但丝针织物在714 cm-1处酰胺Ⅴ特征吸收峰强度有增大趋势，这是因为微波有利于丝针织物内部结构取向排列，丝针织物中无定形结构向次结晶转化。
　　2.3 微波处理对丝针织物结晶度的影响
　　图3为丝针织物经微波处理不同时间后的XRD图。由图3可知，未处理丝针织物的X射线衍射曲线有4个特征衍射峰，分别是衍射角2θ在8.75°、20.27°处有衍射峰，其代表silkⅡ型结晶结构;衍射角2θ在24.22°、28.64°处有弱衍射峰，其代表silkⅠ型结晶结构[13-15]。图4采用Jade6.5软件拟合微波处理丝针织物不同时间的结晶度，随着微波处理时间增加，丝针织物的结晶度呈先增大后减小趋势，主要是因为织物无定形区中水分子在微波作用下发生定向移动，织物无定形区发生取向排列因而向次结晶转化，织物结晶度增大，而随微波处理时间进一步增加，织物结晶度下降，这是因为织物微波处理较长时间产生大量热量导致织物微结构损伤。
　　2.4 微波处理对丝针织物回潮率影响
　　表1为微波处理丝针织物不同时间的回潮率。从表1可知，随微波处理时间增加丝针织物的回潮率呈先增大后减小趋势，最初微波处理丝针织物的回潮率增加，主要是因为蚕丝纤维内部空隙增多，织物回潮率提高，随后，丝针织物的回潮率减小是因为较长时间微波处理丝针织物，使得织物结构老化，从而导致织物吸水性降低，因而丝针织物回潮率减小。
　　2.5 微波处理对丝针织物透湿性、透气性的影响
　　图5、图6为微波处理不同时间对丝针织物透湿、透气性能的影响。由图5、图6可知，随微波处理时间增加，丝针织物的透湿、透气性变化幅度均在5%以内，说明微波处理对丝针织物透湿、透气性影响不大，可能是因为丝针织物本身具有良好的透湿、透气性以及影响丝针织物透湿、透气性主要影响因素是织物的孔隙率，而微波处理主要使蚕丝纤维无定形区中水分子高速移动导致纤维内部微孔增多，只是對纤维内部结构的影响，而在丝针织物的孔隙率方面影响不大，所以其对织物的透湿、透气性影响不明显。 　　2.6 微波處理对丝针织物顶破强力的影响
　　图7为微波处理不同时间对丝针织物顶破强力的影响。由图7可知，随微波处理时间的增加，丝针织物的顶破强力呈先小幅增大后急剧减小趋势，起初织物顶破强力增大是因为织物中水分子在微波电磁场中发生定向移动，织物中无定形区向次结晶转化，织物结晶度提高有利于改善织物顶破强力，随着微波时间进一步增加，织物的顶破强力呈现下降趋势，这是因为长时间处理织物内部产生大量热致使织物结构破坏，织物结晶度下降，导致织物顶破强力减小，这与织物结晶度变化趋势一致。
　　2.7 微波处理对丝针织物起毛起球的影响
　　图8为微波处理不同时间对丝针织物起毛起球性能的影响。对微波处理不同时间的丝针织物进行6个阶段评定，由图8可知，起初摩擦125次、500次，试样出现轻微起毛，不同试样的抗起毛起球性能无明显差异，而随摩擦次数增加，微波处理10 min的试样表现出良好抗起毛起球性能，这是因为微波处理有利于丝针织物结构调整，织物中弱结构得到改善，织物耐磨性能增强，虽然随着微波处理时间增长，织物抗起毛起球性能下降，但仍然比未处理的织物强。显示合适的微波处理工艺有利于改善丝针织物的抗起毛起球性能。
　　3 结 论
　　通过对丝针织物进行不同时间微波处理，研究了微波处理对丝针织物结构及抗起毛起球性能的影响，主要结论如下：
　　a）短时间的微波处理，有利于蚕丝纤维内部结构调整以及纤维内部微孔增多，织物回潮率增大;较长时间的微波处理，丝针织物结构老化，织物吸湿性减小，回潮率也相应减小。
　　b）在所研究时间范围内，微波处理对丝针织物透湿、透气性影响不大。
　　c）短时间微波处理丝针织物，织物结晶度提高，有利于提高织物的顶破强力以及织物的耐磨性，随微波处理时间进一步增加，其力学性能降低。
　　d）合适的微波处理工艺可以改善丝针织物的抗起毛起球性能。
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