彩色棉纖維最佳工藝的研究

1實驗和采樣1.1原料和實驗設備1.1.1棉重、浴比及ph原料：彩棉是湖北農業科學院培育的綠色棉和棕色棉。測試條件：棉花密度（壓縮）0.38kg/sd3；每次試驗棉重3.7公斤。1.6.5；naoh濃度為30%，b2o濃度為35%。實驗機器為CSDM-2F散纖維試驗機。1.1.2棉纖維強度測試XQ-Y1型電子單纖維強力儀,黑絨板、張力夾、鑷子等。感量0.01g電子天平。試樣:精練前煮后的棕棉和綠棉纖維。1.1.3樣品密度的確定設備是1個干燥的高為8.0cm、直徑為5.0cm柱形銅線筐,筐用銅線直徑為0.4mm,網眼為1.5～2.0cm。筐的質量為m1=(2.7±0.3)g。從產品中5個不同的地方取大約5.00g的試樣做實驗。將試樣松散地放入到筐子中,稱其質量為m2,在直徑為11～12cm的燒杯中加入20℃水到10cm深處。將筐子從水平高度10mm處浸入水中,筐子沒入水表面以下,浸潤后將筐子從水中取出,懸掛其主軸在水平位置,排水30s,然后將其轉移到涂油的燒杯(質量為m3)中,稱其質量為m4。含水量=[m4-(m2+m3)]/(m2-m1),用3次實驗結果的平均值進行計算。1.2彩色棉的活化白棉的工藝流程為:在堿性條件下高溫脫脂、再用H2O2漂白。130℃×60min煮練→排放(冷水洗干凈)→常溫中和(H2SO4)→冷水洗→110℃×45min漂白→冷水洗(充分洗干凈)→中性水洗(常溫30℃)。對于天然彩色棉由于其天然色澤,只須煮練而不漂白。即在傳統的白棉脫漂工藝中去除漂白階段。采用正交試驗法,試圖找出彩色棉纖維的最佳工藝條件。根據理論和實踐,認為影響精練脫脂的因素主要有:時間、溫度、NaOH濃度和煮練劑等條件,由于煮練劑相對固定,與前3個因子而言影響較小,變化較少,暫不列考慮范圍,采用L9(34)正交表進行實驗(見表1)。2結果與討論2.1方差分析方法直觀分析對于多水平因子實驗,如果它的各個水平下數據平均值之間差別較大,說明該因子對指標的影響較大。比較2組數的分散程度,只要比較它們的離差大小就可,試驗結果間的差異是由各因子水平變化所引起的和試驗誤差,方差分析就是將因子水平(或交互作用)的變化所引起的試驗結果間的差異與誤差的波動所引起的試驗結果間的差異區分開來,以確定影響試驗結果的主要因子和次要因子以及顯著性水平,見表2。2.2正交試驗分析2.2.1實驗結果的影響因素有以K1、K2、K3來表示各因子在三水平下的試驗結果和的統計值。極差Ri=max{K1/3,K2/3,K3/3}-min{K1/3,K2/3,K3/3}。一般說來,各列的極差是不相等的,這說明各因素的水平改變時對實驗結果的影響是不同的。極差越大,說明這個因素的水平改變對實驗結果的影響越大,極差最大的那一列的因素,就是因素水平改變對實驗結果影響最大的因素,也就是最主要的因素。2.2.2綠色棉的性能變化對試驗結果的影響G=Σyi,CT=G2/9,S1=(K2112+K2222+K2332)/3-CT,S誤=Se(根據計算結果而定,可以是幾個因子的變動和);自由度fe=f誤(視結果而定,可為幾個因子的自由度之和);F=(S1/f1)/(Se/fe)。上述公式中,yi表示各次實驗的結果,fi表示各因子和誤差的自由度,F表示統計的結果也叫作方差比。yi查表F1-a(f1,f2)(顯著性水平a取0.01,0.05,0.10)得:F0.99(2,4)=18.0;F0.95(2,4)=6.94;F0.90(2,4)=4.32;F0.99(2,6)=10.9;F0.95(2,6)=5.14;F0.90(2,6)=3.46。設因子A的F為FA,為顯著性的影響分為下列幾種情況:當FA>F1-0.01(f1,f2)時,說明該因子水平的改變對試驗結果有高度顯著性的影響,記作**;當F1-0.01(f1,f2)>FA>F1-0.05(f1,f2)時,說明該因子水平的改變對試驗結果有顯著性影響,記作*;當F1-0.05(f1,f2)>FA>F1-0.10(f1,f2)時,說明該因子水平的改變對試驗結果有一定的影響,記作。;當F1-0.10(f1,f2)>FA時,說明該因子水平的改變對試驗結果的影響不顯著,記作?。下面討論轉基因棕色棉和綠色棉的脫脂工藝測試結果,以找出適合非織造的最佳工藝。轉基因棉纖維在非織造上的應用主要表現在干法梳理成網上。脫脂后的棉纖維應有一定的強力和吸水性以適合非織造加工工藝以及棉型非織造材料的材質要求。見表3和表4,表中因子后帶△,表示這一因子變動按誤差記。從極差分析看出,煮練時間與溫度的極差較大,也就是說煮練的時間與溫度對綠色轉基因棉纖維的強力影響較大;煮練時間對綠棉的強力有顯著性影響,溫度有一定的影響。從極差分析看出,煮練的燒堿濃度的極差較大,也就是說煮練的燒堿濃度對綠色棉纖維的吸水量影響較大。從方差分析可以看出,煮練的燒堿濃度對綠色棉纖維的吸水量有高度顯著性影響。表3、表4是綠色棉的強力與吸水量的統計直觀分析表與方差分析表。在方差分析表中,在強力與吸水量上采用不同自由度的F檢驗函數。這是因為在強力的方差檢驗中時間與溫度對強力都有一定的影響,而在吸水量測試中,只有NaOH含量影響較大,而且非常顯著。從圖表中可以看出,時間溫度對綠色棉的強力有影響,而燒堿的含量對吸水量有非常顯著的影響。比較統計直觀分析中的級差,對于綠色棉的非織造前處理,較好的脫脂工藝為A2B2C3。對于棕色棉來說,結果如表5。棕色棉纖維的強力與吸水量的統計直觀分析表與方差分析見表5、表6。在方差分析中都采用自由度為(2,6)的F分布函數來檢驗。從分析得知溫度對棕色棉纖維的強力有顯著影響,而燒堿的濃度對棕色棉纖維的吸水量有非常大的影響。比較統計直觀分析中的極差,對于棕色棉的非織造前處理,較好的脫脂工藝為A3B2C3。從分析中得知,棕色棉纖維的強力與吸水性能比綠色棉要好,綠色棉纖維形態結構與棕色棉不同,即綠色棉的次層細胞壁是由間斷的纖維軟木脂層組成的。對于不同的棉纖維易采用不同的脫脂方法,以獲得適合非織造生產加工的纖維材料。3對非織造布的影響1.加快轉基因彩色棉纖維的發展和拓寬轉基因棉纖維的應用領域迫切需要新的增長點。棉纖維由于其特定的吸濕性及芯吸性能,天然的抗靜電性,耐熱性和尺寸穩定性,在非織造工業中有廣泛的應用前景,例如梳理成網水刺全棉非織造布。2.棕色棉纖維和綠色棉纖維脫脂后強力都有所下降,脫脂后棕色棉纖維的強力與吸水量均大于