CN103485160B - 一种织物改性方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种织物改性方法，以电子加速器产生的电子束对染色后的天然纤维织物进行辐照加工，改善天然纤维织物的色牢度、表面颜色鲜艳度及柔软性能。其中，天然纤维织物为纯棉织物或羊毛织物；辐照加工的剂量为2～200kGy；辐照加工的优选剂量为5～20kGy。本发明通过电子辐照的方法，对纯棉或纯羊毛等天然纤维织物进行直接辐照，在2～200kGy剂量范围内，经不同的剂量辐照后，对天然纤维织物辐照前后的摩擦色牢度、表面颜色性能、弯曲刚度以及弯曲滞后矩等指标进行测试。实验结果表明，电子辐照能够改善织物的色牢度、表面颜色及柔软性能。

Description

一种织物改性方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种织物改性方法。

背景技术

织物改性是通过化学或物理方法来使得织物原有的一些特性发生改变而变得更加适用，主要表现在织物的色泽鲜艳程度、色牢度、挺刮或柔软程度、织物强度等指标有所改善。

除去一些对性能有特殊要求的织物，对于普通织物来说，织物改性的目的多半是希望织物表面色泽鲜艳且不易掉色，织物手感变得更加柔软。日前用于改善织物色牢度、表面颜色和柔性软的处理方法分述如下：

一.织物色牢度处理

添加助剂是增加色牢度的传统方法，由于使用的助剂基本是化学品，其对环境有较大的破坏。

二、织物表面颜色处理

织物表面颜色基本表现为染色织物所表现出的深色效应。染色过程中如何取得深色效果，是染色工作者经常关心的课题之一。深色效应于织物组织结构、纤维性能、助剂性能以及染色工艺的制订关系密切。

对染色纺织品，为了获得表观深色效应，目前大多采用下列方法：

(1)纤维改性(或接枝)法；合成纤维在共聚、共混中加入被称为单体或改性剂的第三组分，天然纤维在染色前用接枝剂处理，改性剂和接枝剂对染料有很好的结合力。

(2)在染浴中添加促染剂法；促染剂溶于染液中带电荷或带有较强的极性，先于染料与纤维结合，降低染料与纤维间的斥力，从而提高染料与纤维间的亲和力。促染剂主要有无机盐类(如元明粉、氯化钠)，稀土元素制剂，有机金属离子化合物和硅胶等。

(3)增深剂处理改变纤维表面光折射率法；增深剂作为一种能降低纤维表面的光折射率的深色加工整理剂，经过浸渍或常规浸轧烘工艺施加于织物，在纤维表面形成均匀完整的薄膜，能够明显增加其表观色深。增深剂适用于各种纤维织物。

近年来，染整工作者对影响织物深色效果的诸多因素作了广泛研究与实践，取得了一定的成果，然而与实际生产中深色织物的染色要求尚有一定的差距。这些染色手段或者仅仅提高了织物的表现上染率，却影响了色牢度；或是取得了一定的深浓色效果，却影响了染后织物的鲜艳度。总之，在如何取得深色效果于染后织物质量、染化料投入等方面上，存在者顾此失彼的情况。

现在，整个纺织行业的趋势是环保、无污染及功能性。我们希望得到深色及色牢度的同时，减少助剂的加入，电子辐照正是这样的一种绿色环保的新技术。

三、织物柔软性处理

织物的手感是人们用来鉴别织物的品质质量的一项重要内容。在选购面料和服装时，人们通常借助力的作用，用手拉伸、抓揉等动作，再通过眼的观察、手的感觉，从而判断织物的弹性、强度、抗皱性及纤维类别等。总的来说，手感是选购面料和服装时最重要的手段和依据。

织物良好的手感是通过后整理获得的，目前主要的方法有织物浸轧柔软剂、进行磨毛处理、轧光处理、预缩处理。

经过这些处理后的面料大致可以满足客户的需求，但过程繁琐，工艺复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种织物改性方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种织物改性方法，以电子加速器产生的电子束对染色后的天然纤维织物进行辐照加工，改善天然纤维织物的色牢度、表面颜色鲜艳度及柔软性能。

作为优选，天然纤维织物为纯棉织物或羊毛织物。

作为优选，辐照加工的剂量为2～200kGy。

作为优选，辐照加工的优选剂量为5～20kGy。

本发明的有益效果是：

通过电子辐照的方法，对纯棉或纯羊毛等天然纤维织物进行直接辐照，在2～200kGy剂量范围内，经不同的剂量辐照后，对天然纤维织物辐照前后的摩擦色牢度、表面颜色性能、弯曲刚度以及弯曲滞后矩等指标进行测试。实验结果表明，电子辐照能够改善织物的色牢度、表面颜色及柔软性能。

具体实施方式

本实施例是利用电子辐照的方法，对织物进行辐照处理。使用10MeV电子加速器，对棉、麻、羊毛等织物进行直接辐照，剂量范围为2～200kGy，在不同的剂量下辐照后，对其辐照前后的摩擦色牢度、表面颜色性能、弯曲刚度以及弯曲滞后矩等指标进行测试。研究结果表明，辐照能够改善织物的色牢度、表面颜色及柔软性能。

一、织物柔软性能测试

1.实验目的

通过测试织物的弯曲刚度及弯曲滞后矩等指标，考察辐照剂量对织物柔软性能的影响。

2.实验样品

试样尺寸为10×10cm，无褶皱、拱曲或卷边，经、纬向各一块。

试样规格如表1所示。

表1

3.实验内容

(1)实验设备：

10MeV电子加速器

(2)测试设备：

KES-FB2织物弯曲测试仪

(3)测试原理

织物受到与自身平面垂直的力或力矩作用时会产生弯曲变形。织物的弯曲形能决定织物的刚柔程度，弯曲刚度大，织物硬挺；弯曲刚度小，织物柔软。揉捏织物时，明显感觉到手感与织物弯曲刚硬程度相关。

织物很容易弯曲，通常在自身重力作用下也会发生弯曲变形，KES试验为了消除重力的影响，弯曲性能在与重力场垂直的方向上测试，被称作纯弯曲试验。测试时首先向面料正面弯曲，曲率从0增加到2.5，而后变形回复到初始状态(曲率为0)，再向面料的反面弯曲到曲率-2.5后，变形回复到初始状态，整个测试过程中曲率匀速增减。

(4)测试指标

a)弯曲刚度B：表示面料抵抗弯曲变形的能力，定义为面料的曲率发生单位变化时单位宽度试样所受的弯矩。弯曲刚度大，织物硬挺；反之，织物柔软。

$B=\frac{dM}{dk}$

在上式中：

M——单位宽度试样所受弯矩，单位是cN·cm/cm；

k——试样的曲率，单位是cm^-1。

对于测试结果我们一般关注平均弯曲刚度：

$B=\frac{1}{2}\×(B_1+B_2)(cN\·{\mathrm{cm}}^2/cm)$

b)弯曲滞后量2HB：反映面料弯曲变形中粘性的大小和弯曲变形回复的难易程度。弯曲滞后量越大，弯曲弹性越差。

对于测试结果我们一般关注平均弯曲滞后量：

$2HB=\frac{1}{2}\×(H_1+H_2)(cN\·cm/cm)$

在上式中：

B1、B2分别为压弯曲线和回复曲线在曲率k为0.5和1.5cm^-1及-0.5和-1.5cm^-1之间的斜率；

H1、H2分别为压弯曲线和回复曲线上，曲率k为±0.5cm^-1处弯矩的差值(即两曲线间的宽度)。

由于KES系统的弯曲性能试验采用的试样属于较大的试样尺寸，而且经后整理的成品织物的性能离散性不大，所以每一品种一般只需测试一次。

4.实验数据及分析

对于一块试样而言，经向弯曲刚度大于纬向，故在柔软度的作用方面，经向弯曲刚度起主导作用，故分析时主要关注经向弯曲刚度。各试样弯曲刚度与辐照剂量关系如表2、3、4所示：

表2

表2中，“经向±％”为以剂量0kGy经向弯曲刚度或滞后矩为基数的增减百分比，“纬向±％”为以剂量0kGy纬向弯曲刚度或滞后矩为基数的增减百分比。

从表2可知，试样1(淡绿条纹纯棉府绸)在20kGy以下时，经向和纬向弯曲刚度都有所下降，即柔软性变好；经向和纬向滞后矩明显降低，可达31％，即弹性回复能力变好。

表3

表3中，“经向±％”为以剂量0kGy经向弯曲刚度或滞后矩为基数的增减百分比，“纬向±％”为以剂量0kGy纬向弯曲刚度或滞后矩为基数的增减百分比。

由表3可知，试样2(黑白条纹纯棉府绸)经向弯曲刚度有所下降，纬向弯曲刚度上升，由于经向弯曲刚度起主导作用，柔软性变好；在小剂量时，经向和纬向滞后矩明显增大，即弹性回复能力变差。

表4

表4中“经向±％”为以剂量0kGy经向弯曲刚度或滞后矩为基数的增减百分比，“纬向±％”为以剂量0kGy纬向弯曲刚度或滞后矩为基数的增减百分比。

从表4可知，试样3(黑色羊毛织物)经向弯曲刚度有所下降，纬向弯曲刚度上升，由于经向弯曲刚度起主导作用，柔软性变好；5kGy以上，经向滞后矩有所降低，即弹性回复能力变好。

5.织物柔软性能实验小结

综上所述，小剂量(5～20kGy)范围内，电子辐照可以一定程度上改善某些织物的柔软性(弯曲刚度最大降低量10％左右)，且织物的弹性回复性可以有较大幅度提高(弯曲滞后量最大减小量可达40％)。

二、织物摩擦色牢度实验

1.实验目的

通过对不同剂量辐照后的织物的摩擦色牢度进行测试，考查辐照剂量对织物摩擦色牢度的影响。

2.实验样品

本实验所用试样规格如表5所示：

表5

试样尺寸为5×20cm

受面料尺寸的限制，没有规定经向还是纬向的摩擦色牢度，只要保证每种面料的试样长度方向均为经向(或纬向)即可。

3.实验内容

(1)实验设备：10MeV电子加速器

(2)测试设备：

a)DHC5J-A织物摩擦色牢度仪

b)电脑测色配色仪

型号：Datacolor650

生产商：美国Datacolor公司

技术指标：波长范围：360-700nm

波长间隔：10nm

光度测量范围：0-200％

(3)测试原理

根据GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验、耐摩擦色牢度》，采用织物摩擦色牢度仪DHC5J-A测定试样的干、湿摩擦牢度，具体操作如下：

a)用夹紧装置将试样固定在试验机底板上，使试样的长度方向与仪器的动程方向一致。

b)干摩擦：用标准漂白纯棉布紧包仪器圆摩擦头上，使白纯棉布经向与摩擦试样形成45°角。在试样的长度方向上，摩擦头在10秒内摩擦10次，往复动程为100mm，垂直压力为9N。

c)湿摩擦：更换试样，用湿标准漂白纯棉布按干摩擦所述重复操作。湿白纯棉布用去离子水润湿，并使用轧液装置倾轧，使其含水量在95％～105％之间。摩擦结束后，将白纯棉布在室温下晾干。

d)用Datacolor650电脑测色配色仪评定白纯棉布上的沾色级数。

4.实验数据及分析

各试样的摩擦色牢度评级如表6、7所示：

表6湿摩擦色牢度实验结果

表6中“±％”为以剂量0kGy的ISO评级数值为基数的增减百分比。

从表6中数据可以看出，试样3(黑色羊毛织物)在辐照后，其湿摩擦色牢度有所提高，其中25kGy和5kGy时湿摩擦色牢度较好，可提高7％左右，达到4.5级，较原样提高约0.5级。

表7干摩擦色牢度实验结果

表7中“±％”为以剂量0kGy的ISO评级数值为基数的增减百分比。

从表7中数据可以看出，辐照后试样4(墨绿色全棉织物)的干摩擦色牢度均高于原样，说明辐照对于提升织物干摩擦色牢度是有帮助的。其中在20kGy以内的剂量，干摩擦色牢度提高的幅度较大，5kGy时试样4的干摩擦色牢度达到最大，可提升5％，高于原样0.25级。

由以上数据可以看出，对天然纤维织物进行辐照一定剂量，可以改善其摩擦色牢度。

三、织物表面颜色实验

1.实验目的

通过对不同剂量辐照后的织物的表面颜色性能进行测试，考查辐照剂量对织物表面颜色性能的影响。

2.实验样品如表8所示：

表8

3.实验内容

(1)实验设备：

a)10MeV电子加速器

b)电脑测色配色仪

型号：Datacolor650

生产商：美国Datacolor公司

技术指标：波长范围：360-700nm

波长间隔：10nm

光度测量范围：0-200％

(2)测试条件及方法

测试条件：D65照明体，10°视角

测试方法：将待测试样折成4层，为防止透光可加垫几层布；将试样待测面放于仪器的测试孔径上，测定多个不同位置，直至其测量偏差＜0.1，取平均值；根据需求读取K/S值、明度(L)、彩度(C)、ΔE、白度、变褪色评级数等指标。

(3)测试指标

a)颜色深度

颜色深度是指不透明的固体物质的颜色给予人们的直观深度感觉或颜色的浓度，其大小常受固体物质中有色物质含量的多少、有色物质的物理状态、固体表面的光学性质等各种因素的影响。颜色深度值的大小通常用Kubelka-Murk函数的(K/S)值来表示，即

$K/S=\frac{{(1-R)}^2}{2R}$

上式中：K——吸收系数；S——散射系数；R——分光反射率。

K/S值越大，颜色越深；反之，颜色越浅。

b)色相

自然界中的所有颜色都可以用明度(L)、色调(a，b)、饱和度即彩度(C)三个基本属性来描述。明度(L)指人眼对物体的明暗感觉，是表示物体表面明亮程度的一种属性；色调(a，b)指颜色的基本色泽，是彩色彼此互相区分的特性；彩度(C)是指彩色的纯洁性。一般来说，明度(L)决定于有色物质的浓淡，色调(a，b)决定于有色物质的颜色，彩度(C)则和颜色的鲜艳度有关。颜色的这三个属性或三个参数(L，a，b)就构成了颜色的三维空间。

c)变色

白度：根据GB/T8424.2-2001《纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》，白度的定义为：所判断的物体颜色与一个最佳白色接近的程度。

色差ΔE：Datacolor公司的测色配色系统提供了两种国际标准色差公式，其中CIELAB、CMC(L：C)色差公式的应用较为广泛。颜色相对于实物标准样品所能容许的偏离称为颜色宽容度，根据具体的要求确定宽容度以评定样品是否合格。

变褪色色卡评级：按通用灰色样卡标准评估标准样与批次样的色差级别，分为ISO评级及AATCC评级。

4.实验数据及分析

表9、10、11是试样3(羊毛织物)、试样4(墨绿色全棉织物)以及试样5(黑色全棉织物)的彩度C、明度L、表观颜色深度K/S值在不同辐照剂量下改变的程度：

表9

表9中的“±％”为以剂量0kGy织物彩度、明度或K/S值为基数的增减百分比。

从表9中数据可以看出，在低剂量(5kGy)时，试样3(黑色羊毛织物)的彩度C下降了10％左右，而K/S值有所增加，即黑色变的更加深了，可见辐照对黑色羊毛织物颜色的加深有着有效的作用。

在10kGy的剂量下，羊毛织物的彩度C下降了15％，而K/S值增加了2.25％，色彩鲜艳度得到了很大的提升。

表10

表10中的“±％”为以剂量0kGy织物彩度、明度或K/S值为基数的增减百分比。

从表10中数据可以看出，辐照后，试样4(墨绿色全棉织物)的彩度、明度增加，在低剂量时，仅有在2kGy时，表观颜色深度增加了3.57％。

表11

表11中的“±％”为以剂量0kGy织物彩度、明度或K/S值为基数的增减百分比。

从表11中数据可以看出，试样5(黑色全棉织物)在辐照后，其彩度、明度、深度均有所提高，在5kGy时增加幅度比较明显，分别增加了6.94％、1.95％、3.52％。

综合观察表9、10、11中数据，对于深色织物，是存在一个使颜色鲜艳度及表观颜色深度都增加的剂量区间的，即通过电子辐照的方式改变深色织物的颜色鲜艳度是有意义的。在低剂量范围(20kGy)内，深色棉织物的彩度C、明度L、表观颜色深度K/S值均有所增加，但幅度较小。

可见，只需要小剂量即可达到提升深色棉织物颜色鲜艳度得目的。从成本、安全防护、易操作性方面来看，这样的结论对于工业化大生产是有利的。

如果需要，还可在0～20kGy范围内做更精细的实验，确定最佳辐照剂量值，并且不同面料最佳辐照剂量值可能不同。

5.织物表面颜色实验小结

(1)直接辐照法可以使黑色羊毛织物颜色得到明显地加深；

(2)不同织物的最佳辐照剂量不同，对植物纤维(如棉、麻)织物以小剂量(如5kGy)辐照即可，而对动物纤维(如羊毛)织物则需要的辐照剂量偏大(如10kGy)。

(3)由于纤维材料的折射率越小，光越容易投入纤维，则反射光量减小，织物颜色增深.此外，当纤维表面粗糙、凹凸不平时，一部分入射光线进入纤维内部，反射到入射面，折射出来后便是有色光。另一部分的光线反射后，进入凹坑的其它表面，再折射进入纤维内部，由于内部吸收，反射光减少，织物看起来色泽变深。

织物颜色的影响因素很多，常受固体物质中有色物质含量的多少、有色物质的物理状态、固体表面的光学性质等各种因素的影响。

直接辐照法之所以对织物颜色有所影响，可能是辐照对染料、糊料的分子结构或织物的组织结构所产生了改变以及这三者的交叉改变。

直接辐射法不需催化剂、引发剂，后处理简单，可在常温常压下反应，无污染，除了辐射源之外，不需特殊设备，在许多方面优于其他的技术。

本实施例之所以采用上述三种不同的实验，其整体思路是对成品面料进行电子辐照处理，考量辐照剂量对于面料性能(包括手感、表观颜色鲜艳度、色牢度、强力等)的影响。对于每种性能而言，宏观现象可能不一样，但是其根本原因都可以归结于电子辐照对面料微观分子产生的作用和影响。

随着生活水平的不断提高，人们对于织物的色牢度、色泽及手感的要求也越来越高。电子辐照是一项高效、方便、节能且环保的技术，并且随着电子加速器的不断发展，其成本也在不断降低。经过普通后整理的面料，若再通过电子辐照进行处理，使得色牢度、色泽及手感等相关指标进一步改善，将是大有裨益的事情。当然，电子辐照技术不仅仅局限于作为后整理的附加工序，可以考虑能否取代目前的某些整理方法，如此更能简化工艺，进一步降低成本，获得更大的市场效益。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种织物改性方法，其特征在于，以电子加速器产生的电子束对染色后的天然纤维织物进行辐照加工，改善天然纤维织物的色牢度、表面颜色鲜艳度及柔软性能。

2.根据权利要求1所述的织物改性方法，其特征在于，所述天然纤维织物为纯棉织物或羊毛织物。

3.根据权利要求1所述的织物改性方法，其特征在于，所述辐照加工的剂量为2～200kGy。

4.根据权利要求3所述的织物改性方法，其特征在于，所述辐照加工的剂量为5～20kGy。