纯棉坯布前处理效果的测试方法综述

摘要：

纯棉坯布由天然棉纤维纺纱织布而成，须通过退浆、煮练、漂白、丝光等前处理加工，去除棉纤维本身所带的杂质、成纱过程所带的浆料及生产、运输、贮藏中所沾上的污渍，才能被后续加工，赋予更高的性能和价值，前处理效果的好坏对后续加工起着至关重要的作用。文章介绍了棉坯布前处理的基本过程及原理，分析和总结了棉坯布7类18种不同前处理效果测试方法的原理、操作、结果评价及特点。

关键词：棉坯布；前处理效果；测试方法

纯棉坯布，也称原布，由棉花成熟后经采摘、剥绒、纺纱、织造而成，天然、绿色、健康、安全，经过前处理后，其柔软、亲肤、吸湿、透气等优良性能更加突显，是夏季服饰、婴幼儿童装、贴身衣物、床上用品等的首选面料[1]。

1 棉坯布前处理过程及原理

棉坯布含有杂质，主要是棉纤维生长过程的天然伴生物（棉蜡、果胶、灰分等）、纤维纺纱成型过程中所带的浆料（淀粉浆、化学浆）以及纱线织布过程、运输、存储过程中夹杂的其他污渍等，这些杂质对织物后续的染色、印花、整理工艺和性能存在极大的影响，必须进行退浆、煮练、漂白、丝光等前处理（如表1），去除杂质，提高织物的白度、光泽和吸水性，满足后续染整加工的需求[2]。

2 前处理效果的测试方法

棉坯布经过退浆、煮练、漂白、丝光前处理后，服用性能明显提升，测试方法有多种，最常用的如毛细效应、白度、断裂强力等，这些方法根据其测试目的大致可分为以下五类。

2.1 颜色测试

未经前处理的棉坯布表观颜色一般呈浅黄、米黄、土黄或灰色，而经前处理后，尤其是漂白、丝光后，织物的颜色变化非常明显，因此常以此作为判定前处理效果的一个直观依据，如白度、色深值等[3]。

2.1.1 白度法

（1）测试原理

由光源发出光线，经聚光镜和滤色片成蓝紫色光线，进入积分球内壁漫反射后，照射在测试口的织物上，经织物反射的光线经聚光镜、光栏滤色片组后由硅光电池接收，转换成电信号，另有一路硅光电池接收球体内的基底信号，两路信号经过处理，数码显示测定的白度结果。

（2）操作方法

测定方法参见GB/T 8424.2―2001《纺织品 色牢度试验 相对白度的仪器评定方法》，所用设备为全自动白度仪。

（3）结果评价

采用百分制，经前处理后的棉织物白度一般70以上，数值越大，白度越高，效果越好。

（4）方法特点

该法操作相对简单、测试快速、结果准确，所受影响较小，对织物规格适应性广。

2.1.2 色深值法

（1）测试原理

利用染料快速上染经前处理后的棉织物，测试织物表面各处颜色深度差值来间接评价前处理的均匀性、深度等。

（2）操作方法

测定方法参见GB/T 23976.2―2009《染料 上染速率曲线的测定 色深值测定法》，在电脑测色仪上进行，测得织物表观色深K/S值，将其中最大值减去最小值即得色深差值（K/S）。

（3）结果评价

色深差值（K/S）越小说明染色效果越好，匀染性越好，间接说明织物所受的前处理作用均匀、杂质去除干净，效果好。

（4）方法特点

该法虽然增加了染色工序，并且也只是间接说明前处理效果，但作为一种定量测量，在生产中较常用，但须尽量避免或减少染色工艺操作过程对测试结果的影响。

2.2 渗透性（吸湿性）测试

由于棉纤维本身含果胶、蜡质及纤维成纱过程中携带浆料而使棉坯布亲水性变差，经过前处理后，果胶、棉蜡及浆料等几乎被完全去除，织物的亲水性提升明显，常以渗透性（吸湿性）变化作为一个重要判定依据，如毛细效应、润湿性、钡值等[4，5]。

2.2.1 毛效法

（1）测试原理

利用液体对纤维的表面张力形成的毛细效应，使液体（水或染液）沿织物上的纤维方向运动而润湿纤维。

（2）操作方法

测定方法参见FZ/T 01071―2008《纺织品 毛细效应试验方法》，将织物垂直悬挂于毛细效应仪上，测定织物单位时间内液体上升的高度。

（3）结果评价

常以30min内液体沿织物表面上升的高度（cm）来评价织物渗透性能，上升高度越高，说明前处理效果越好。一般棉机织物毛效值可达到10cm以上。

（4）方法特点

该法操作简单、结果较准确，所受影响较少，且可同时进行多条（6～12条）织物测试，效率高，但对毛巾织物的测试有局限性。

2.2.2 滴液法（滴水法）

（1）测试原理

利用棉织物的吸水性，测定液体从滴落在织物表面到被织物完全吸收所需要的时间。

（2）操作方法

参照AATCC 79―2007《织物吸湿性能测试方法》，测定一滴水珠从一定高度滴落到织物表面至液体反光面完全消失所需的时间（s）。

（3）结果评价

所用的时间越短，说明织物吸水性越好，说明织物前处理效果越好。

（4）方法特点

由于该法需通过肉眼观察和判定液体滴落到织物上的起始时间及液滴被织物完全吸收的完成时间，且时间一般较短，因此，测试人员的敏锐性对试验结果有一定的影响。该法比较适合于棉针织物、毛巾织物前处理效果的测定。

2.2.3 钡值法

（1）测试原理

通过对比处理前后织物对溶液中氢氧化钡的吸附性能来比较前处理的效果。

（2）操作方法

将织物浸渍在氢氧化钡溶液中，再以酚酞作指示剂，用标准盐酸溶液来滴定溶液中残余的氢氧化钡的浓度。

计算方法：

其中：V0―空白实验消耗标准盐酸溶液体积，mL；

V1―已处理织物浸渍液消耗标准盐酸溶液体积，mL；

V2―未处理织物浸渍液消耗标准盐酸溶液体积，mL。

（3）结果评价

该法常用于评价棉纤维的丝光效果，钡值在150以上为充分丝光；一般丝光要求钡值在135以上。钡值越大，表示丝光纤维的吸附性能越好。

（4）方法特点

该法操作简单，定量测量、结果准确，对织物规格适应性广。

2.2.4 碘吸附法

（1）测试原理

与钡值法相似，通过对比处理前后织物对溶液中碘的吸附性能来比较前处理的效果。

（2）操作方法

将织物浸渍在I2-KI溶液中，以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液来滴定溶液中残余的碘的浓度。

计算方法：

式中：V―滴定织物试样消耗的硫代硫酸钠溶液体积，mL；

C（Na2S2O3）―硫代硫酸钠标准溶液浓度，0.01mol/L；

W―干燥织物试样重量，g；

126.91：碘的摩尔质量，g /mol。

（3）结果评价

碘吸附值定义为每克棉纤维吸碘的量（mg），碘吸附值越大，表示纤维的吸附性能越好。

（4）方法特点

该法基本原理与钡值法相似，但操作远比钡值法复杂，主要是滴定织物试样消耗的硫代硫酸钠溶液体积的测定比较繁琐，在一定程度上影响了结果的精确性。

2.2.5 上染率法

（1）测试原理

通过测定染液中染料对处理前后织物的不同上染能力来表示。

（2）操作方法

在染料浓度C0的染色初始液中投入织物，染色，染毕，布液分离，通过分光光度法测定染色后残液中的染料浓度C1。

计算方法：

式中：C0―染色初始液中染料浓度，g/L；

C1―染色残液中染料浓度，g/L。

（3）结果评价

上染百分率越大，表明棉纤维的吸附性能越好，前处理越彻底。

（4）方法特点

该法是用上染百分率来间接反映织物的吸附性能好坏，在行业中较常用，但上染百分率的大小还与染料、染色工艺条件等因素有关。

2.3 退浆率

前处理的一个重要目的就是去除纤维在成纱过程中所带的浆料，退浆率通过测定织物经前处理尤其是退浆后的浆料的残留程度来判定前处理的效果，常用的有重量法、评级法、高氯酸法等方法。

2.3.1 失重率

（1）测试原理

坯布经前处理后，所携带的浆料被退除，重量减轻。

（2）操作方法

通过电子天平直接测定处理前后织物的重量差。

计算方法：

其中：G0―处理前织物的重量，g；

G1―处理后织物的重量，g。

（3）结果评价

失重率越高，代表从织物上去除的浆料及杂质越多，效果越好。

（4）方法特点

该法操作简单，定量测试，但由于在前处理或退浆工序过程中，从织物上脱落下来的除了浆料外还有纤维伴生物、杂质、散纤维等物质，因此，其测定的结果并不能完全真实代表织物的退浆率。

2.3.2 重量法

（1）测试原理

坯布经前处理后，浆料被退除，测试去水后织物的质量变化。

（2）操作方法

先以电子天平称量处理前织物的重量，再用电子天平称量处理后并经干燥后的织物重量。

计算方法：

其中：G―处理前的织物重量，g；

G’―处理后的干燥织物重量，g；

A―织物回潮率。

（3）结果评价

退浆率越高，代表从织物上退除的浆料越多，退浆效果越好。

（4）方法特点

该法和失重率法基本相似，但排除了处理前后织物在空气中吸收水分能力差异的影响，准确率更高，但仍受到退浆工序附带去除其他纤维伴生物、杂质、散纤维等影响，因此，所测定的结果也只是相对准确。

2.3.3 评级法

（1）测试原理

根据淀粉遇碘变蓝的显色反应原理，将碘试液滴加于织物上，依据织物所含有的淀粉量不同而对碘液所呈现的颜色深浅不同，对照标准比色卡进行评价。

（2）操作方法

滴加碘试液于织物上，1～2分钟后观察织物颜色的变化，根据颜色深浅，对照TEGEWA色卡进行评级。

（3）结果评价

9级制，级数越高代表浆料退除率越高，前处理效果越好，一般要求大于6级方可满足后续染整加工。

（4）方法特点

该法局限性较大，仅限于判断淀粉浆的退浆效果，对于其他化学浆不起作用，虽是定性测量，但测试过程方便快捷，在生产中使用较多。

2.3.4 高氯酸法

（1）测试原理

先利用高氯酸降解织物上的淀粉并溶于水中，再利用KI-KIO3溶液来显色，通过测定显色溶液的吸光度来表征处理前后织物上所含浆料量的变化。

（2）操作方法

利用高氯酸将织物上的淀粉降解并溶于水中，先加入酚酞作指示剂，氢氧化钠滴定至淡粉色，再用醋酸调至无色，然后再用KI-KIO3溶液来显色，在λ=620nm处测定溶液的吸光度，即可得到淀粉浓度。

计算方法：织物含浆量=c×V

其中：c―溶液中淀粉浓度，mol/L；

V―溶液中淀粉体积，mL。

（3）结果评价

退浆率越高，代表退浆效果越好。

（4）方法特点

如评级法，该法也仅仅限于判断淀粉浆的退浆效果，其中关于溶液中从织物上溶出的淀粉体积的测量较复杂，应用不多。

2.4 手感

棉坯布经过前处理后，不仅是白度增加，润湿性提高，而且手感也会明显改善，因此，手感评价也是判定前处理效果的一个重要依据，其测定方法主要有主观评级法[6]。

（1）测试原理

通过具有多年从业经验的手感测试员对织物进行手感触摸评级。

（2）操作方法

由3～5名经验丰富的专业人员，通过“搓、揉、捏、摸、抓、看”等方式，来比较织物的滑爽、软糯、丰满、弹性、挺括、身骨和活络等手感特征，综合评价织物的手感。

（3）结果评价

采用5级评价，1级最差，5级最好，一般要求3级以上。

（4）方法特点

该法是一种定性的评价方法，操作简单，但由于是主观评价，需要多名具有相当从业经验的专业的手感测试员才会使测试结果具有权威性。

2.5 强力变化

常规前处理工艺中用到大量的烧碱、氧化剂及其他助剂，加之处理过程一般为高温沸煮，作用时间较长，对织物性能尤其是强力具有一定的损伤，若损伤较大，则无法后续加工。因此，常用处理前后织物的强力变化作为判定棉坯布前处理效果，常用的有断裂强力、撕裂（顶破）强力及断裂伸长等。

2.5.1 断裂强力

（1）测试原理

通过对条状织物两端进行强力牵引和拉伸，测定织物拉断时所需要的张力。

（2）操作方法

测定方法参见GB/T 3923.1―2013《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》，在电子织物强力机上进行，以强力下降率（简称降强率）来表示。

计算方法：

（3）结果评价

对于同一批织物，所测得织物的断裂强力越大，降强率（强力损失）越低，织物所受损伤越小。

（4）方法特点

该法适用于机织物强力测试，结果较准确，但须注意夹布时织物与布铗的位置，一般以测经向断裂强力为主，也有经向、纬向都测的，同时，织物的规格对其断裂强力有一定影响。

2.5.2 顶破（撕裂）强力

（1）测试原理

通过金属圆球对水平固定的织物进行缓慢顶压，测定织物直至顶破时所需要的张力。

（2）操作方法

测定方法参见GB/T 3923.1―2013《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》，在落锤式顶破强力机上进行，以强力下降率（简称降强率）来表示。

计算方法：

（3）结果评价

所测得织物的顶破（撕裂）强力越大，降强率（强力损失）越低，织物所受损伤越小，前处理效果越好。

（4）方法特点

该法常用于棉针织物、毛巾织物的强力测试，结果较准确。

2.5.3 断裂伸长率

（1）测试原理

纤维受到拉伸后会产生一定的形变，通过测定处理前后织物在拉伸断裂前伸长的长度来评价织物所受的损伤程度。

（2）操作方法

测定方法参见GB/T 3923.1―2013《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》，在电子织物强力机上进行，以断裂伸长率来表示。

计算方法：

（3）结果评价

一般，断裂伸长率越大，织物所受损伤越小，前处理试剂对织物作用越温和。

（4）方法特点

该法适用于机织物强力测试，但结果重现率有待提高，原因是仪器引牵力在织物断裂后才解除，测试停止，但如何精确界定织物完全断裂（如 “布断线连”），不仅对人、对设备也是道难题。

2.6 棉纤维化学损伤测定

如2.5所述，棉坯布在前处理加工中，会加入强碱、氧化剂、盐、表面活性剂及其他化学试剂，它们不仅会与棉纤维所携带的伴生物、杂质、浆料等发生反应，还可能会与纤维素本身发生反应，改变纤维素的结构与基团，使纤维造成化学损伤，常采用费林试剂法、铜值法等来测定。

2.6.1 费林试剂法

（1）测试原理

纤维素的醛端基可还原费林试剂中的铜络离子，形成红棕色的氧化亚铜沉淀。纤维受损后，末端醛基量增加，氧化亚铜沉淀增多，使织物颜色加深。根据织物上氧化亚铜颜色的深浅，判定纤维的损伤程度。

（2）操作方法

在费林试剂加入酒石酸与铜离子形成稳定的铜络离子，将织物投入溶液中，100℃下作用10min，取出，水洗，烘干，根据织物上氧化亚铜颜色的深浅，判定纤维的损伤程度。

（3）结果评价

颜色越浅，纤维所受损伤越低，前处理越温和。

（4）方法特点

操作较繁琐，仅限于定性比较，在实际生产中应用不多。

2.6.2 铜值法

（1）测试原理

利用纤维素末端醛基的还原性，将高价铜还原生成氧化亚铜沉淀，氧化亚铜能使铁盐还原成亚铁盐，通过硫酸高铈铵标准溶液滴定测定亚铁盐浓度反推醛基浓度。

（2）操作方法

将织物放入硫酸铜溶液中，得到氧化亚铜沉淀，过滤，用硫酸溶解氧化亚铜沉淀，所得溶液再以邻菲罗啉铁作指示剂，用硫酸高铈铵标准溶液滴定至溶液由红色变为浅蓝色即为终点。

计算方法：

其中：V―消耗的标准硫酸铈铵溶液，mL；

C―标准硫酸高铈铵溶液浓度，mol/L；

W―织物干重，g。

（3）结果评价

铜值通常是测定100g干燥的纤维使氧化铜还原成氧化亚铜，折合成金属铜的量（g）。铜值越高，代表棉织物中纤维素的含量越高，纤维所受化学损伤越小。

（4）方法特点

该法为定量测试，结果较准确，但操作复杂，使用得较少。

2.7 棉纤维物理损伤程度测定

各种前处理剂在前处理加工中除了可能与纤维素发生化学反应外，还可能对纤维产生间接的腐蚀、雕刻、塑形等作用，再加上织物在设备中运转、搅拌、打卷、摩擦等过程，会对纤维表观形态造成一定的损伤，为此，常用生物显微镜，SEM扫描电镜等来对纤维横向、纵向微观结构进行观测来判断其损伤程度[7]。

（1）测试原理

利用显微镜的放大作用来观测纤维的横向、纵向微观结构，甚至实现对纤维各种特征图像的电子记录。

（2）操作方法

将纤维放在显微镜下，通过调整放大倍数（分辨率），来对纤维微观结构进行观测和记录。

（3）结果评价

可以通过比对处理前后纤维的横向、纵向微观结构变化，来反映纤维所受损伤程度。

（4）方法特点

虽是定性观测，但通过放大后的微观结构对比，能较清晰地反映处理前后棉纤维所受的物理损伤程度，应用越来越广泛。

3 结语

本文阐述和总结了18种不同的棉坯布织物前处理效果的常规测定方法，试验者须根据所研究的棉织物类型（机织物、针织物及毛巾织物）、浆料种类（淀粉浆、化学浆）等因素来选用；同时上述方法对麻坯布、棉及麻的混纺半漂布的前处理效果测试具有一定的适用性和参考性。

参考文献：

[1]陈镇，赵世显，伍国生，等. 纯棉织物吸湿快干整理工艺[J]. 上海纺织科技，2015，43（2）：30-33.

[2]陈镇，易兵，汪南方，等. 全棉毛巾酶氧一浴法前处理工艺研究[J]. 染整技术，2014，（12）：10-13.

[3]于坤，王健. 纺织品白度的测量方法[J]. 中国纤检，2011，（16）：44-47.

[4]?zlenen Erdem Ismal. 蜡和果胶的去除对棉纤维吸湿性的影响[J].中国纤检，2010，（5）：85-88.

[5]陈镇，赵世显，冯愈，等. 涤棉织物吸湿排汗整理[J]. 印染，2013，（10）：30-35.

[6]陈镇，赵世显，黄斌，等. 涤棉混纺织物纳米无氟拒水整理[J].现代纺织技术，2014，（6）：18-21.

[7]阿里漫. 棉纤维微观结构及与纤维性能的关系[J]. 中国纤检，2010，（13）：80-82.

（作者单位：陈镇，湖南工程学院，生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室；赵雪莲，湖南省纤维检验局）