目前我国已有27个大类功能性纺织品已进入批量性生产,尤以复合超细旦、抗起球、抗静电、远红外保健纤维、阻燃、抗菌等纤维发展很快。随着化纤产量的大幅增长,人们对穿着的要求除美观大方外,越来越追求舒适性,健康环保性,因此合成纤维的改性已成为当前的主要方向。以棉纺行业而言,当前已开发的几种新型纤维有:
Tencel (Lyocell) Fibers & Seacell active Fibers(天然纤维及其活性纤维)
Lycra Fibers & PBT Fibers(莱卡纤维与聚对苯二甲酸丁二酯纤维)
Modal Fibers & Modal Fresh fibers (莫代尔及其抗菌莫代尔纤维)
Bamboo Fibers (竹纤维)
Soybean protein Fibers (大豆蛋白质纤维)
Chitin Fibers & Chitosan Fibers (甲壳质与壳聚糖纤维)
在此,本人就这几种新型纤维的性能和纺织生产技术中应注意掌握的一些问题,提一些不成熟的看法与各位共同探索并不断完善。
一、天丝纤维织物——“21世纪的绿色纤维纺织品”
根据国际人造丝及合成纤维标准局(BISFA)的规定,用再生纤维素作原料, 以NMMO(N-甲基码啉-N-氧化物)作溶剂,纺丝制成的纤维,命名为Lyocell。
Lyocell的含义前缀Lyo-为希腊文表示溶解的意思,后缀-cell表示纤维素的意思,整个Lyocell的含义表示该纤维能进行生物降解的绿色纤维。目前世界上研究和生产这种纤维的公司主要有英国的考陶尔兹公司(Courtaulds Co.)现已属于阿考迪斯公司(Acordis Co.),奥地利的兰精公司(Lenzing Co.),荷兰的阿克苏·诺贝尔(AKZO-NOBEI)和德国的德林肯(Thuringen)纺织及研究所等几家国际大公司,但形成产业化和商品化的只有英国Acordis公司和奥地利的Lenzing 公司。Lenzing公司于1987年获得Lyocell短纤生产许可证商品名叫做“Lenzing Lyocell”。而“Tencel”是考陶尔兹公司独家注册的商标名。由2004年5月兰精合并天丝后,兰精公司把旗下所有的Lyocell纤维采用单一品牌名称:TENCEL® [天丝®]。
1、天丝纤维的性能及纱线、织物特性
目前天丝纤维生产的规格有棉型和毛型两种。大多为有光短纤也已开发了无光短纤,棉型有1.0d×38mm;1.0d×51mm;(中长型)和1.5d×38mm;1.5d×51mm;1.25d×38mm。毛型有2.2d×70mm;3.3d×70mm。
天丝纤维由于聚合度高(500~550),结晶度高(50),纤维截面呈圆形,与其他植物类天然纤维相比,具有高强度、高湿模量、干湿强接近等特点。物理性能见表
天丝纤维与其他纤维物理性能比较
项目 | 单位 | Acordis Tencel 天丝纤维 | 粘胶 纤维 | 高湿模量粘纤 | 棉 | 原纤化 天丝纤维 A100 | Lenzing Lyocell 辽丝纤维 | |
线密度 | 旦 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
强度 | CN/tex | 42~44 | 23~27 | 34~36 | 21~26 | 42~53 | 38~40 | 45 |
伸长率 | % | 14~16 | 20~25 | 13~15 | 7~9 | 25~30 | 11~16 | 12 |
湿态强度 | CN/tex | 37~41 | 10~15 | 19~21 | 27~30 | 42~53 | 26~32 | 39 |
湿态伸长 | % | 16~18 | 25~30 | 13~15 | 12~14 | 25~30 | 10~14 | 14 |
湿态模量 (5%伸长时) | CN/tex | 270 | 50 | 110 | ||||
回潮率 | % | 11.5 | 13.0 | 12.5 | 8 | 0.4 | 11.5 | 13 |
吸水膨胀润率 | % | 65 | 90 | 90 | 50 | 3 | 70~85 | 65 |
由表可见,天丝纤维具有天然纤维的舒适性,强度接近,是所有再生纤维素纤维中强度是最高的,特别是它的湿强能达到干强的88%以上,因此织物在水中不易破损,这也是其他再生纤维素纤维所不具备的,湿模量比粘胶纤维高5倍多,纤维吸水膨润率略高于棉但比粘胶要低30%左右,吸湿却到好处。此外,生产天丝纤维工艺流程短,溶剂NMMO无毒且99.5%可循环再利用,生产周期比粘胶纤维短得多,生产粘胶纤维从投料到制成纤维需40小时,而生产天丝纤维只需3小时左右,所以天丝纤维被称为“21世纪的绿色纤维”。经原纤化后具有桃皮绒感,富有弹力,具有良好的挺度和悬垂感,可纯纺和其他纤维混纺或交织,适应各种纺纱机纺纱,开发出高附加值的机织、针织时装运动服、休闲服、牛仔布、装饰家纺织物和产业用织物等。
天丝纤维的可纺支数范围广,棉纱可纺10S~100S,转杯纺可纺7S,10S,16S,21S,32S,40S用于牛仔布,针织用纱,也可与其他纤维混纺。天丝短纤纱的物理性能与棉纱基本相同,与其他纤维素纤维相比,它的显著特点是强力高,伸度低,条干均匀,细节、粗节、棉结少。阿考迪斯公司(Acordis Co.)规定,采用100%天丝产品挂白色标签,含51%以上的天丝产品挂藏青色标签。
由于天丝纤维性能优于其它纤维素纤维,其所制成的织物具有吸湿性好、悬垂性好、强力高、抗静电性强、缩水率低和触感柔滑等特点。新开发的品种很多,有棉纺纱、精纺毛纱,各种包芯纱、花色纱线等,但以棉纺纱最多,约占90%,多用于开发轻薄型面料,多为平纹、斜纹等简单组织,也有少量强捻纱织物、条绒、平绒织物及提花类织物。天丝与其他原料混纺的品种也较多,可与棉、麻、羊毛、、锦纶、腈纶、真丝、氨纶及其他新型纤维混纺,制成品种繁多的特色产品,有靛兰牛仔裤牛仔衣、衬衫、茄克衫、连衣裙、高尔夫球裤及各种针织内衣运动衫和床上用品等。
“Seacell”活性纤维是德国Zimmer公司所属ALCERU-Schwarza公司生产的一种具有抗菌功能的新型纤维素纤维,其纤维结构中由于加入的物质形成一个永久性的抗菌作用,能抑制大多数种类的细菌。Seacell生产以Lyocell纤维的加工工艺为基础,因此也是一种绿色环保型纤维,同时在纺丝溶液中还加入一些研磨得很细的海藻,使海藻以粉末或悬浮物的形式在纺丝前加入。由于海藻中所含的酚类物质具有螯合重金属的能力,因此Seacell纤维对金属离子具有很好的吸附能力,在Seacell纤维活化过程中,银、锌、铜等灭菌金属被纤维所吸收,永久嵌入纤维的芯部,金属离子通过纤维素的膨胀牢固地固定在纤维矩阵中,并促进海藻在纤维横截面上均匀分布,用传统的清洁方法不会影响吸附在Seacell纤维上的金属离子量。金属离子锌具有抗菌和阻燃功能,银具有抗菌作用且对皮肤没有副作用,可用于水的净化和伤口的消毒,含有少量银的床上用品和纺织品对治疗神经性皮炎有明显作用,因此把银作为活性剂来加工Seacell活性纤维是最好的选择。Seacell是以Lyocell纤维的加工工艺,纤维既有良好的化学、物理性能及纤维素纤维的特点,制成的服装穿着舒适,又有卓越的抗菌能力,因此Seacell纤维实质上是一种具有抗菌作用的Lyocell。
“Seacell”活性纤维是德国Zimmer公司所属ALCERU-Schwarza公司生产的一种具有抗菌功能的新型纤维素纤维,其纤维结构中由于加入的物质形成一个永久性的抗菌作用,能抑制大多数种类的细菌。Seacell生产以Lyocell纤维的加工工艺为基础,因此也是一种绿色环保型纤维,同时在纺丝溶液中还加入一些研磨得很细的海藻,使海藻以粉末或悬浮物的形式在纺丝前加入。由于海藻中所含的酚类物质具有螯合重金属的能力,因此Seacell纤维对金属离子具有很好的吸附能力,在Seacell纤维活化过程中,银、锌、铜等灭菌金属被纤维所吸收,永久嵌入纤维的芯部,金属离子通过纤维素的膨胀牢固地固定在纤维矩阵中,并促进海藻在纤维横截面上均匀分布,用传统的清洁方法不会影响吸附在Seacell纤维上的金属离子量。金属离子锌具有抗菌和阻燃功能,银具有抗菌作用且对皮肤没有副作用,可用于水的净化和伤口的消毒,含有少量银的床上用品和纺织品对治疗神经性皮炎有明显作用,因此把银作为活性剂来加工Seacell活性纤维是最好的选择。Seacell是以Lyocell纤维的加工工艺,纤维既有良好的化学、物理性能及纤维素纤维的特点,制成的服装穿着舒适,又有卓越的抗菌能力,因此Seacell纤维实质上是一种具有抗菌作用的Lyocell。
2、天丝织物生产要点
天丝纤维含杂少易于开松,因此纺纱清梳工艺宜采用轻打、少落、合理分梳,慢速的原则,以减少对纤维的损伤,适当加重棉卷和生条定量提高纤维间的抱合力。天丝纤维比较膨松,表面光滑,易造成须条滑脱,意外牵伸大,细节多毛羽多,条粗工艺,采用两道并条8根并合,牵伸倍数接近并合数,粗纱捻系数比同支涤棉纱偏大些,(如40S天丝粗纱捻系数控制在80—85左右)细纱捻系数为430左右。
筒经工艺 以清除纱疵减少毛羽,均匀经纱张力为目的,络筒机备有电清和空气捻结器,整经平行加压,直接传动,变频调速,达到卷绕均匀的目的。
上浆工艺 主浆料选用含亲水性基团多的,浆膜强伸性好的粘着剂,中、细支天丝纱线可用酸解淀粉、氧化淀粉或磷酸酯变性淀粉,高支纱以PVA和变性淀粉为主浆料,为改善分纱性能PVA以1799PVA和PVA205MB搭配使用更有利于减少毛羽,再添加一些必要的增塑剂以提高浆纱的柔韧性。天丝纤维因结晶的取向度高,湿强明显高于其他再生纤维与棉相当,干强接近而高于粘胶和棉,同时天丝纤维的湿模量高,因此,浆纱伸长和织物的缩水率较低。鉴于这个特点,因此天丝纱的浆纱工艺与粘胶纱有所不同,可以采用单浸双压或双浸双压和较高的浆槽温度,整体上浆工艺应贯彻高浓、低粘、中压、轻张力、小伸长、湿分绞、保浆膜、单浸双压、浸透被覆并重的工艺路线。
以 100% Lyocell L50sⅹL50s 140ⅹ90 63"天丝绸为例,用祖克双浆槽浆纱机的上浆工艺为:
浆料配方 1799PVA 25kg
PVA205MB 15kg
O·M-st(15mpa·s) 50kg
Emulsify oil(s.c40%) 8kg
调浆体积700L, 含固量12%
浆纱工艺
浆槽温度 90℃
浆槽温度 90℃
浆纱速度 50m/min
压浆力 10KN;13KN
浆槽粘度 7″~8″(水值3.8″)
目标上浆率 13%