羊毛针织物起球行为及平台区形态

孔 雪， 于伟东

(东华大学 纺织学院， 上海 201620)



羊毛针织物起球行为及平台区形态

孔 雪， 于伟东

(东华大学 纺织学院， 上海 201620)

为获得羊毛针织物起球的总体行为特征，采用改型马丁代尔耐磨仪实测了纯毛单面纬平针织物上的毛球数和脱落毛球数，并以二者的简单加和获得了织物实际起球数。实验结果表明：当摩擦次数大于等于13 000时，因新生毛球的近似线性增多和脱落毛球的基本等速减少，织物上毛球数曲线开始趋于稳定而呈平台区；脱落毛球数曲线为两端被拉平的S形光滑曲线；实际起球数单调增加，但有明显的饱和点。平台区中织物上毛球数和毛球形态基本不变，毛球体积先下降后有所增加，毛球质量和密度单调增加。平台区是最为稳定的测评区。

毛针织物； 起球； 毛球数； 毛球脱落； 平台区； 毛球形态

起毛起球的外观疵点在羊毛织物出现时就已存在，而且随着合成纤维的出现及广泛应用，织物起毛起球的问题更为人们所关注[1-2]，由此产生了多种评价指标与测量方法[3-4]、因素分析[5]和理论模型[6-8]。其中最有代表的是Hearl教授[9-10]的模型与因素的表达，但遗憾的是未能提供足够和完整的数据验证及检验其理论的准确性。

起球(pilling)或者“起毛起球”(fuzzing and pilling)并非纤维材料的必然现象，如棉织物起毛但不起球；麻织物可有毛羽但根本不起球；丝织物可钩丝起圈，但几乎无起球；虽然毛织物又起毛又起球，但同类的头发、毛皮、地毯、竖绒和密集的毛丛(羊毛毛被)却不起球。由此现象导致了近年来对羊毛织物起球问题的较多相关研究，如起毛起球与羊毛纤维的卷曲[11]和表面摩擦性质[12]直接相关；起球与纤维间的纠缠概率[13]和织物对纤维的握持作用[14]相关。

故本文选择100%羊毛单面纬平针织物，从织物起球的宏观表现入手，即毛织物摩擦后表面毛球数与实时脱落毛球数特征，探讨全羊毛针织物的起球行为，并进一步完善起毛起球的机制。

1 实验部分

1.1 实验材料

试样选用100%羊毛针织物，其起毛起球的等级适中，约为3级，以避免织物受摩擦起毛起球程度过于严重或过轻。试样参数见表1。

表1 试样基本参数

1.2 实验方法

1.2.1 全毛针织物的起球行为测试

实验仪器选用YG401E改型马丁代尔耐磨仪，参照GB/T 4802.2—2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第二部分：改型马丁代尔法》进行摩擦实验。织物的总摩擦次数为20 000，每隔200次，点数织物上残留的毛球数NF和实时脱落的毛球数NL，二者的简单加和得到总的起球数NR，共做5次实验，求出均值，以此获得织物起球行为曲线。1.2.2 起球平台区形态测量

取平台区中摩擦次数n为13 000～13 550，间隔为50，得出织物上毛球的数量、体积、质量与密度的变化，以探索平台区产生的原因及毛球的动态变化。

1)毛球数。点数面积为2 cm×2 cm织物上的毛球数，得到平台区毛球数的变化；使用数码相机拍照，将拍摄的照片采用Photoshop软件进行处理，以便更清晰地看到平台区毛球的位置变化和形态。

2 结果与讨论

2.1 全毛针织物的起球行为

织物受到外力作用而起毛起球，图1示出全毛针织物的起毛起球行为曲线。

图1 毛球数随摩擦次数的变化曲线Fig.1 Pill numbers versus abrasion rubs curves

2.1.1 织物上毛球数曲线

从图1可看出，织物上毛球数NF随着摩擦次数n的增大先增多达到极值a点便开始下降，从b点开始逐渐趋于平稳，平稳区域为平台区。由本实验结果可知：0

在摩擦初期，由于织物本身存在的毛羽和易变为毛羽的纤维头端较多，在受外力作用时，纤维头端=易露出织物表面形成的毛羽和已有毛羽纠缠形成毛球，毛球数增加迅速。随着摩擦的进行，一方面新生毛羽不断产生，但会出现饱和态势；另一方面，在脱落毛球数曲线(脱落的毛球数NL)与峰值线ln=3 400的交汇处偏前，产生的毛球和握持不良的毛羽将开始出现脱落，尤其是毛球的脱落。二者共同的作用使得织物产生的毛球数继续增多达到极值a点。而在a点之前，随着摩擦次数的增多，既有新毛球的相继产生，又有原毛球的发展壮大，但无毛球脱落。

摩擦次数n为3 400～13 000时，由于毛球不断脱落，织物上毛球数NF逐渐下降。b点(平台区起始线ln=13 000与织物上毛球数曲线的交点)之后，织物上毛球体积和紧密度达到一定程度，固定纤维数增多，毛球附着力大，这一点可从后面毛球变大、变紧得到证实。虽摩擦时受到的外力有所增大，但毛球还不至于脱落，即NF不发生明显变化。

而织物上毛球数曲线F上伴有小幅度抖动，尤其是a点之后，这是由于织物摩擦表面毛羽数与长度的微小变化引起的：在外力作用下，新产生的小毛球较松散，易解聚成为新的毛羽，这样毛球数略微减少，毛羽量增加；反之织物表面毛羽量和长度的增加又致使形成新的松散小毛球，毛球数又有小幅度增加。

2.1.2 脱落毛球数曲线

脱落的毛球数曲线大致为两端被拉平的S形光滑曲线，即脱落的毛球数NL随着摩擦次数n的增多先不变、后增大，最后缓慢增加。在0

2.1.3 实际起球数曲线

实际起球数NR为织物上毛球数NF与脱落的毛球数NL的简单加和，即NR=NF+NL。在n≤3 400时，毛球基本不脱落，或仅仅是开始。实际起球数NR曲线与织物上毛球数曲线基本重合；在n>3 400时，NR不仅一直增加，而且出现明显的饱和值，即曲线实际起球数与峰值线ln=3 400的交点处。这说明织物真实起球曲线类似于屈服特征的曲线。至于发生屈服点的机制尚不明确，有待进一步研究和讨论。

由脱落的毛球数曲线的S形行为特征得知，其与实际起球数曲线在n≥13 000时的线性互补特征是造成n≥13 000时织物上毛球数曲线为平台区的本质原因，即脱落毛球数和新生毛球数达到平衡一致，织物表面毛球数NF为常数。这从测量角度上说，最为特征的值是NFmax，最为稳定准确和实用的测量值应该是NF(n≥13 000)。因为前者是织物上表观毛球最大存在值，不同织物获得NFmax的摩擦次数n是不同的；后者是实用中的NF(n≥13 000)稳定值，若测量时间允许或在实用加工中应用，将是很理想的表征点和后处理条件。

2.2 起球的平台区发展

平台区是指织物上毛球数曲线的下降阶段中毛球数NF不发生明显变化的区域，即该曲线上平台区起始线ln=13 000或b点之后的部分，如图1所示。

2.2.1 平台区毛球数的变化

图2示出平台区织物上单位面积(4 cm2)内毛球数NF随着摩擦次数n的变化情况。由此可明显看出4cm2内毛球数基本保持在15，相邻统计点最大变化值为2，可看作平台区中毛球数NF基本无变化，即NF与n无关。造成这种现象的形式有2种：1)新生毛球的产生和毛球的脱落基本同步，二者均衡发展；2)较少毛球脱落和较少新生毛球的产生，但原毛球变大或变紧。

图2 摩擦次数n=13 000～13 550时，4 cm2内毛球数的变化Fig.2 Pill numbers in 4 cm2 when abrasion rubs are between 13 000 and 13 550

经过Photoshop软件处理后的数码照片见图3。由图可明显看出4cm2内毛球数和其大部分毛球的位置基本无变化，与图2共同说明：1)平台区中织物上单位面积内的毛球数基本为定值；2)残留在织物上的毛球基本不脱落或很难脱落，且在外力作用下，毛球的倾斜方向发生随机性的改变；3)平台区脱落的毛球数很少，发生在此面积区域内的概率小；4)平台区脱落的毛球大都为由原纤化的毛羽新形成的小毛球，很快脱落，且脱落的毛球数与新生毛球数基本相等且数量较少。这与实验观察相一致。

图3 摩擦次数为13 000～13 550的织物起球数码照片Fig.3 Digital photos of wool fabric with abrasion rub of 13 000-13 550

2.2.2 平台区毛球体积的变化

图4 体视显微镜照片(×10)Fig.4 Photos of stereo micro-observation with magnification of 10

摩擦次数毛球高度毛球直径毛球体积平均值/mmCV值/%平均值/mmCV值/%平均值/mm3CV值/%13000181198807213180764058130502042333067160207546391310019918550641219067366813150203223306513807401613200192211206612690674235132501852057065809061303713300193171706496206329981335019813150621026061316134002011291061959058218613450205151806214590633559135002191311064123107128921355021010440645630671643

2.2.3 平台区毛球质量与密度的变化

图5示出平台区毛球质量和密度的变化曲线。

由图可看出，4 cm2内毛球的质量和密度一直在增加。这说明抽拔生长的力增大，毛球自身的毡化或者纠缠作用变大。纤维纠缠成球和毛羽、毛球的脱落造成织物质量的丢失，织物结构松散，固定纤维抽拔变得更加容易，毛球应该变松，但实验结果表明毛球的密度ρ一直增加，这可能与织物内纤维的锁结有很大关系。

3 结 论

织物起球包括宏观的毛球数量及大小的变化和微观的毛球形态和密度的变化。虽过程复杂，影响因素众多，但其织物上表面起球数NF和脱落的毛球数NL的测量，可如实、准确地提供全毛针织物起球行为特征。由马丁代尔n次摩擦的实测结果表明：

1)织物上毛球数NF(n≤3 400)先增加的主要原因是新生毛球的增多与发展，而毛球的脱落还未能产生或很少产生；后期(n≥13 000)NF衰减并趋于平稳的主要原因是脱落毛球数NL与新生毛球数达到一致。

2)脱落毛球数曲线大致成两端被拉平的S形光滑曲线，即NL先缓慢增加再快速增加，最后又缓慢增加。

3)实际起球数NR为织物上毛球数NF与脱落的毛球数NL的简单加和，其值单调上升，但有明确的饱和点。

4)最后的平台区中织物上毛球数NF基本不变，而毛球体积呈先下降后增大的趋势，毛球的质量和密度一直增加。

FZXB

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Behavior of pilling of wool knitted fabric and its platform region morphology

KONG Xue, YU Weidong

(CollegeofTextiles,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

To obtain the overall behavior of pilling of all-wool knitted fabric, a modified Martindale abrasion tester was adopted to measure the number of pills on the surface of the fabric and worn-off pills, which are added to obtain the total number of pills. The experimental results showed that with the abrasion rub ≥13 000, the number of pills on the surface was not obviously changed and developed steadily due to the balance between the approximately linear increase of new pills and the decrease of worn-off pills. The worn-off pills curve was likely to be a smoothS-shaped curve, which is leveled at both ends. The total number of pills monotonically increased but with an obvious saturation point. In the platform region, the number of pills on the surface was steady and the morphology of pills was substantially unchanged. However, the volume of pills firstly decreased and then increased. The weight and the density of pills monotonously increased. The platform region was the stablest region for thepilling test.

wool knitted fabric; pilling; pill number; worn-off pill; platform region; pill morphology

10.13475/j.fzxb.20140903606

2014-09-23

2015-02-03

孔雪(1990—)，女，硕士生。主要研究方向为羊毛织物起毛起球。于伟东，通信作者，E-mail：wdyu@dhu.edu.cn。

TS 102

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