- 纺织染概论(第3版)
- 刘森 杨璧玲主编
- 11566字
- 2021-04-03 01:47:05
第二节 纺织纤维的基本性能特点
一、天然纤维
天然纤维与化学纤维相比,具有长度、细度不均一;吸湿性、抗熔性较好;强力、伸长能力较小;抗静电性好等特点。常用的天然纤维有棉、麻、毛、丝四种。
1.棉纤维
(1)棉纤维的种类、长度及细度。棉花的种类很多,目前主要有以下两种。
①细绒棉。又称陆地棉,纤维长度和细度中等,手扯长度为23~33mm,细度为143~222mtex(7000~4500公支),一般可纺粗于10tex的棉纱。
②长绒棉。又称海岛棉,纤维特别细长,手扯长度在33mm以上,一般为33~45mm,细度细于143mtex(7000公支以上),一般为111~143mtex(9000~7000公支)。它的品质优良,是纺制细于10tex的优级棉纱和特种用纱的原料。长绒棉产量很少,仅占世界总产量的2%左右。
(2)棉纤维的组成物质。棉纤维中的组成物质主要是天然纤维素,它决定棉纤维的主要物理、化学性质。成熟正常的棉纤维纤维素含量约为94%。另外,还含有蛋白质、脂肪、蜡质、糖类等。棉纤维若含有较多的糖分,在纺纱过程中容易绕罗拉、绕胶辊等,影响工艺过程的顺利进行和产品质量。在纺纱前要进行降糖处理。棉纤维的蜡质有利于纺纱工艺顺利进行,但蜡质影响纤维的吸湿性、染色性,因此在染整加工时须将蜡质去除。
(3)棉纤维的耐酸、碱性。由于棉纤维的主要组成物质为纤维素,所以它较耐碱而不耐酸。在酸中会发生水解;在较浓NaOH溶液中不溶解,但会膨化,可利用这一性能对棉纤维进行丝光处理。
棉纤维在一定浓度的NaOH溶液中处理后,纤维横向膨化,横截面变圆,天然转曲消失,使纤维呈现丝一般的光泽,这一处理称为丝光。成熟棉纤维丝光前后纤维纵、横截面形态如图2-1所示。如果膨化的同时再给予拉伸,则在一定程度上可改变纤维的内部结构,从而可提高纤维强力。
(4)棉纤维的拉伸性能。
①棉纤维的断裂长度为20~30km,较天然纤维中羊毛大,比苎麻小。
②棉纤维的断裂伸长率为7%~10%,较天然纤维中苎麻大、羊毛小。
(5)棉纤维的回潮率。在一般大气条件下,棉纤维的回潮率为7%~9%,在天然纤维中属于比较小的。
图2-1 棉纤维经丝光处理前后纵、横截面形态
(a)棉纤维丝光前截面形状(b)棉纤维丝光后截面形状
(6)棉纤维的成熟度。棉纤维成熟度是指棉纤维中纤维素充满和胞壁加厚的程度,即棉纤维生长成熟的程度。如图2-2所示,是成熟棉纤维的腔壁示意图。棉纤维的成熟度与各项物理性能关系很大。成熟度差的棉纤维细度较细,强力较低,吸湿较多,弹性较差,加工中经不起打击,容易纠缠成棉结,加上染色性差,对织物外观有影响。成熟正常的棉纤维天然转曲多,抱合力大,成纱强力也大。未成熟和过成熟的棉纤维则天然转曲少,抱合力小,过成熟纤维还偏粗,这些都不利于成纱强力。棉纤维成熟度是衡量棉纤维内在质量的一个综合性指标。
图2-2 棉纤维的腔宽与壁厚
(7)棉纤维的颜色级、轧工质量与品级。棉花根据初加工方法的不同分为锯齿棉和皮辊棉。
对于锯齿加工细绒棉,国标新增定义颜色级与轧工质量作为品质指标,而对于皮辊加工细绒棉,仍保留一直沿用的品级指标。
品级是棉纤维质量的一个综合性指标,也是工商交接验收的重要依据。它反映了棉纤维的内在质量,与纺纱价值密切有关。品级评定主要依据棉纤维的成熟度、色泽特征和轧工质量。其中色泽特征主要取决于成熟度,但还受地区、气候、病虫害、收摘期等多种因素的影响。轧工质量是棉纤维与棉籽的分离加工中棉结、棉索和带纤维籽屑的多少,以及纤维状态是否均匀整洁。目前品级主要用于皮辊加工细绒棉。
锯齿加工细绒棉将品级细分为颜色级、轧工质量指标。
①颜色级。指棉花颜色的类型和级别,颜色级划分:依据棉花黄色深度将棉花划分为白棉、淡点污棉、淡黄染棉、黄染棉4种类型。依据棉花明暗程度将白棉分5个级别,淡点污棉分3个级别,淡黄染棉分3个级别,黄染棉分2个级别,共13个级别。白棉3级为颜色级标准级。颜色级用两位数字表示,第一位是级别,第二位是类型。例如,白棉三级为31。
②轧工质量。根据皮棉外观形态粗糙程度、所含疵点种类及数量的多少,轧工质量分好、中、差三档。分别用P1、P2、P3表示。
(8)棉纤维的长度。棉纤维的长度是不均一的,长的为几十毫米,短的为几毫米。任何一批原棉,从中随机取出一束纤维试样,将其从长到短排列,可得到如图2-3所示的长度分布图,图中上、下分别为长绒棉、细绒棉的长度分布。如果将不同长度的纤维进行称重,则可作出纤维质量—长度曲线,如图2-4所示。由于棉纤维的长度形成一个长短不匀的分布,因此要逐根测量纤维才能反映出棉纤维的长度,这在实际中是不可能的,但同时棉纤维的长度同纺纱工艺、纱线质量关系密切,所以在不同场合用不同的长度指标来反映棉纤维的长度,常用的指标有以下几种。
图2-3 棉纤维长度分布图
①手扯长度。将棉纤维整理成一端平齐的小棉束,放在黑绒板上,量取平齐端到另一端不露黑绒板处的距离即为手扯长度。手扯长度接近大多数纤维的长度,与仪器检验原棉长度指标中的主体长度相接近,其单位是毫米(mm),检验时以1mm为间距分档,细绒棉共分为8档,即25mm(25.9mm及以下)、26mm(26.0~26.9mm)、27mm(27.0~27.9mm)、28mm(28.0~28.9mm)、29mm(29.0~29.9mm)、30mm(30.0~30.9mm)、31mm(31mm及以上),28mm为长度标准级。
②主体长度。指一批棉样中含量最多的纤维的长度,如图2-4中所示的Lm,用于工商交接中。
图2-4 棉纤维质量—长度曲线
③品质长度。又称右半部平均长度,即比主体长度长的那一部分纤维的质量加权平均长度。
④短绒率。指纤维长度短于某一长度界限(细绒棉为15.5mm)的棉纤维质量与测试纤维总重量之比,是表示棉纤维长度整齐度的一项指标。
(9)马克隆值。马克隆值是由马克隆气流仪测出来的棉纤维的一项重要性能指标,在棉花贸易和棉纺工艺中有着十分重要的作用。
马克隆值是同时反映棉纤维的线密度和成熟度的综合性指标。对同品种的棉纤维,马克隆值的大小既反映纤维成熟度的高低,也反映纤维线密度的大小。一般细绒棉的马克隆值为3.3~5.6,长绒棉为2.8~3.8,亚洲棉为6.2~10。
马克隆值过高或过低的棉纤维其可纺性能都较差,只有马克隆值适中的棉纤维才能获得较全面的纺纱经济效益。国际上通常把3.5~4.9的马克隆值称为优质马克隆值范围。马克隆值被美国等国家作为棉花结价的依据之一。在棉花贸易中,对超过或低于优质马克隆值范围(或与棉花交易协议上标明的马克隆值不一致)的棉纤维,按马克隆值价差作减价处理或进行经济赔偿。
2.麻纤维 麻纤维有许多种,按取得的部位分为韧皮纤维和叶纤维两类。纺织上用得最多的有苎麻、亚麻、黄麻、槿麻(又称红麻、洋麻)、大麻和苘麻(又称青麻)等。其中,以苎麻和亚麻品质较优,均可织制服用织物。
(1)麻纤维的长度和细度。常见麻纤维长度和细度情况见表2-6,表中宽度为纤维截面最大截径。
除苎麻外,其他麻类纤维经初加工后得到的束纤维,在经过梳麻后,由于梳针的梳理作用,进一步分离,以适应纺纱工艺的要求,这时分离成的束纤维称为工艺纤维。黄麻工艺纤维的公制支数一般为300~500公支,即2~3.33tex;槿麻工艺纤维较黄麻为粗,公制支数一般为250~280公支,即3.57~4tex。
表2-6 麻纤维的单纤维长度和细度
续表
(2)麻纤维的组成物质。麻纤维的主要组成物质是纤维素,但其纤维素的含量比棉纤维少。原麻纤维素含量一般只有60%~80%,视麻类品种而定,苎麻、亚麻含量高些,黄麻、槿麻则低些。除纤维素外还有木质素、果胶、脂肪及蜡质、灰分和糖类物质等。
(3)麻纤维的耐酸、碱性。麻纤维与棉一样,较耐碱而不耐酸。
(4)麻纤维的吸湿性。麻纤维的吸湿能力比棉强,其中尤以黄麻吸湿能力更佳,在一般大气条件下回潮率可达14%左右。
(5)麻纤维的强度和伸长率。麻纤维是主要天然纤维棉、麻、毛、丝中拉伸强度最大的纤维。如苎麻平均单纤维强力为20~40cN,断裂长度可达40~55km,亚麻、黄麻、槿麻等的强度也较大。但麻纤维受拉后的变形能力,即伸长,却是主要天然纤维中最小的,如苎麻、亚麻、黄麻的断裂伸长率分别为2%~3%、3%和0.8%。
(6)麻纤维的柔软性。麻纤维的手感大都比较粗硬而不柔软,尤其是黄麻、槿麻等,因此,麻类织物做成的服装穿着时有刺痒感。大麻是麻类纤维中最细软的一种,单纤维纤细而且末端分叉呈钝角绒毛状,用其制作的纺织品无需经特殊处理就可避免其他麻类产品对皮肤的刺痒感和粗硬感。
3.毛纤维 毛的种类很多,有从绵羊身上取得的绵羊毛,山羊身上取得的山羊绒、山羊毛,骆驼身上取得的骆驼绒、骆驼毛,羊驼身上取得的羊驼毛,兔子身上取得的兔绒、兔毛以及从牛、马、牦牛、鹿身上取得的牛毛、马毛、牦牛毛和鹿绒等。纺织用毛类纤维中,用量最多的是绵羊毛,绵羊毛通称为羊毛。
(1)羊毛纤维的特点。羊毛纤维具有弹性优良,手感丰满,吸湿能力强,保暖性好,不易沾污,光泽柔和,染色性能好,还具有独特的缩绒性,是纺织行业中广泛使用的四季皆宜的高档纺织纤维。
(2)羊毛纤维的主要组成物质。羊毛纤维的主要组成物质为不溶性蛋白质,称为角蛋白,也叫角朊。
(3)羊毛纤维的耐酸、碱性。由于羊毛纤维的主要组成物质是角蛋白,所以它较耐酸而不耐碱。
(4)羊毛纤维的特有性质。
①缩绒性。羊毛纤维在湿、热条件作用下,纤维集合体或织物逐渐收缩紧密,并互相穿插纠缠,使羊毛纤维互相纠缠、收缩成毡,羊毛织物缩短变厚,这一性质称羊毛纤维的缩绒性或毡缩性。利用缩绒性可形成特殊风格的织物。
②天然卷曲。羊毛纤维皮质层中一般有两种不同的皮质细胞,一种是结构疏松的正皮质(又称软皮质);另一种是结构较紧密的偏皮质(又称硬皮质),它们的性质不同。在细羊毛中正皮质和偏皮质分别居于纤维的两半,形成双侧结构,并在长度方向上不断转换位置。由于两种皮质层的物理性质不同引起的不平衡,形成了羊毛的卷曲。如图2-5所示是一般羊毛纤维的卷曲形状。
图2-5 羊毛纤维的卷曲形状
1—弱卷曲 2—常卷曲 3—强卷曲
卷曲有利于缩绒性和抱合力,成纱弹性足,织物手感丰满,毛型感强。
(5)羊毛纤维的拉伸性能。羊毛纤维的断裂长度为9~18km,为天然纤维中最小的;断裂伸长率为25%~35%,为天然纤维中最大的。
(6)羊毛纤维的细度。
①细度指标。
a.平均直径(μm)。在显微镜下,将羊毛纤维放大500倍,逐根测定纤维的直径(300~500根),计算其平均值。羊毛的直径变化很大,最细的羊毛纤维直径只有7μm,最粗的可达240μm以上。羊毛的直径主要取决于绵羊的品种,此外,还有羊的年龄、性别、毛的生长部位和饲养条件等。绵羊的年龄在3~5岁时羊毛最粗。在同一只羊身上,以肩部的毛最细,体侧、颈部、背部的毛次之,前颈、臀部和腹部的毛较粗,喉部、小腿下部、尾部的毛最粗。一根毛纤维上的直径最大差异可达7μm。
b.品质支数。这是毛纺行业中长期沿用下来的表示羊毛细度的一个指标。目前商业上的交易、毛纺工业中的分级、制条工艺品的制订,都以品质支数作为重要依据。它的原意是各种细度的羊毛实际可纺得的英制精梳毛纱支数,以此来表示羊毛品质的优劣。随着科学技术的发展,纺纱方法的改进,对纺织品品质要求的不断提高和纤维性能研究工作的进展,羊毛品质支数已逐渐失去它原来的意义。目前,羊毛品质支数仅表示平均直径在某一范围内的羊毛细度指标。
②羊毛的细度对羊毛及其制品性质的影响。羊毛的细度与它的各项物理性质都有密切的联系。一般来说,羊毛越细,其细度就越均匀,强度越高,天然卷曲多,鳞片密,光泽柔和,脂肪含量高,但长度偏短。细度是决定羊毛品质好坏的重要指标。细度细有利于成纱强力和成纱条干及成纱线密度,能织制精纺毛织物,使织物表面光洁,纹路清晰,手感滑爽。
4.蚕丝
(1)蚕丝种类。
①按饲养方式分类。可分为家蚕丝和野蚕丝,家蚕丝主要是桑蚕丝,野蚕丝主要是柞蚕丝。
②按蚕丝的加工工艺分类。有茧丝、生丝、熟丝、绢纺丝等几种。
a.茧丝。蚕的吐丝口吐出的,由丝素外覆丝胶组成的蚕丝。茧丝不能直接供织造用,需经过一定的工艺加工,使其成为生丝。如图2-6所示为茧丝的截面形状。
b.生丝。经过缫丝,依靠丝胶将几个茧丝胶合在一起形成的蚕丝。如图2-7所示为缫丝示意图。
图2-6 茧丝的截面形状
图2-7 缫丝示意图
c.熟丝。脱胶后的蚕丝称为熟丝,又称精练丝,光泽优良,柔软平滑,是高贵的纺织原料。
d.绢纺丝。茧子中的茧衣及丝织过程中的下脚料经纺纱加工而得的纱线叫绢纺丝。绢纺丝中用高档原料制成的光泽柔和,均匀度好,手感丰满而富有弹性的是绢丝。用较差原料制成的外观少光泽、表面具有随机分布的绵粒、细度极为不匀的是丝。
(2)蚕丝的主要组成物质及其耐酸、碱性。蚕丝的主要组成物质是丝朊,也是一种蛋白质,所以与羊毛纤维相似,但耐酸性较羊毛差,是较耐弱酸而不耐碱。
(3)蚕丝的长度和细度。一个茧子上的蚕丝长度可达数百米至上千米。蚕丝的细度按我国法定计量单位应用特克斯(tex)来表示,但目前习惯仍以旦尼尔(D)来表示。桑蚕丝的细度为2.5~3.5旦。经脱胶后的单根丝素纤度小于茧丝的一半。生丝的细度则根据茧丝旦数和缫丝时茧的粒数而定,有20/22旦、50/70旦等。
(4)蚕丝的吸湿性。桑蚕丝的吸湿能力大于棉而小于羊毛,在温度为20℃,相对湿度为65%的条件下,回潮率为11%左右。
(5)蚕丝的拉伸性能。桑蚕丝的强度大于羊毛纤维而接近于棉纤维,单位纤度的强力可达2.5~3.5cN/旦,断裂长度为22~31km。桑蚕丝的断裂伸长小于羊毛而大于棉,其断裂伸长率为15%~25%。桑蚕丝的弹性恢复能力也小于羊毛,而优于棉。
(6)蚕丝的光泽。蚕丝具有其他纤维所不能比拟的美丽光泽,优雅悦目。
二、化学纤维
天然纤维具有许多优点,但其数量不能满足人们日常生活的需要,价格也较贵,所以19世纪开始就有人研究化学纤维的生产,1884年,法国人获得从硝酸纤维素(棉硝化)制取再生纤维的专利,在1889年的巴黎大博览会上展出并获得好评。1891年开始商品化生产,接着1901年、1905年、1920年相继生产了铜氨纤维、黏胶纤维、醋酯纤维,化学纤维的新纪元开始于20世纪30年代末,主要是生产聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈纤维及聚烯类纤维。
在以往几十年中已经发明了大约100种不同种类的化学纤维,它们生产的原料、生产方法以及它们的性能均不相同。但实际上大规模生产的只有很少的一些纤维。
化学纤维生产方面的专家们认为,在不久的将来,民用的化学纤维不会出现大量的新型纤维。化学纤维生产的目标是改进现有各种化学纤维品种的性能和它们的生产加工。
随着全球化纤生产进一步向中国转移,中国已经成为世界最大的化纤生产国,中国化纤产量占据全球总量的60%以上。化学纤维所用的原料和劳动力消耗不断降低;化学纤维的物理和力学性能不断地改善,保证了工业使用范围的扩大,而且它的某些性能是天然纤维无法获得的。
1.化学纤维的分类
(1)按高聚物的来源分。可分为再生纤维、合成纤维、无机纤维。
(2)按内部组成分。可分为聚酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(锦纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚丙烯纤维(丙纶)、聚乙烯醇纤维(维纶)、聚氯乙烯纤维(氯纶)。
(3)按形态结构分。
①按形态特征:长丝和短纤维。
②按截面形态和结构:异形纤维和复合纤维。
③按纤维粗细:粗特、细特、超细纤维等。
(4)按功能用途分。可分为普通纤维和特种纤维。
2.化学纤维的特性
(1)化学纤维的共性。
①细度、长度根据需要可人为控制,短纤维通常有棉型、中长型、毛型三种规格,这三种化纤的长度、细度如下:
②强度和断裂伸长率较大,且可通过不同的拉伸倍数来人为控制。例如,涤纶可根据控制不同的拉伸倍数形成三种不同强伸度类型的纤维,见表2-7。
表2-7 三种类型涤纶纤维的强度和断裂伸长率
③光泽可控制,化学纤维光泽强且耀眼,特别是没有卷曲的长丝。使用不同折射率的消光剂控制纤维光泽,通过加入不同量的消光剂,可制得有光、消光(无光)、半消光(半无光)纤维。
④化学稳定性好,大多数化学纤维具有不霉不蛀,耐酸、碱性及耐气候性良好的优点。
⑤力学性能:化学纤维一般都有强度高、伸长能力大,弹性优良,耐磨性好,纤维的摩擦力大,抱合力小,容易起毛起球的特点。
⑥吸湿能力差,静电现象严重,织物易洗快干。
⑦特殊的热学性质,主要是指合成纤维,具有熔孔性、热收缩性及热塑性。
(2)黏胶纤维的主要特点。
①较耐酸而不耐碱,但耐酸、碱性均较棉差。
②密度与棉接近,为1.50~1.52g/cm3。
③吸湿能力为所有化纤中最佳的,在一般大气条件下回潮率可达13%左右。吸湿后显著膨胀,制成的织物下水收缩大,发硬。
④强度小于棉,断裂伸长率大于棉。吸湿后强度明显下降,湿态强度约为干态强度的50%左右。因此,黏胶纤维织物洗涤时不宜浸泡及用力搓洗。
⑤耐磨性、抗皱性及尺寸稳定性差。
⑥抗起毛起球性、耐热性、抗熔性好。
⑦染色性能良好,染色色谱全,能染出鲜艳的颜色。
(3)涤纶的主要特点。
①涤纶的耐酸、碱性均较好,它的耐酸性优于耐碱性。
②密度小于棉,略大于羊毛,为1.39g/cm3左右。
③吸湿能力差,在一般大气条件下回潮率只有0.4%左右,穿着有闷热感。静电现象严重,易吸附灰尘。
④强度、伸长能力大,弹性优良。
⑤耐磨性、抗皱性及尺寸稳定性好。
⑥抗起毛起球性、抗熔性差。
⑦耐热性优良,耐晒性也较好。
⑧染色性较差,一般染料难以染色。
(4)锦纶的主要特点。
①较耐碱而不耐酸。
②密度较小,为1.14g/cm3左右。
③吸湿能力是常见合成纤维中较好的,在一般大气条件下回潮率可达4.5%左右。
④强伸度大,弹性优良。
⑤耐磨性是所有常见纤维中最佳的,为棉的10倍,毛的20倍,黏胶的50倍。
⑥小负荷下容易变形,所以锦纶织物的保形性和硬挺性不及涤纶织物。
⑦耐热性、耐晒性较差,遇光时间长易变黄发脆。具有较大的热可塑性,在热的作用下可将纱线加工成不同种类的变形丝。
⑧抗起毛起球性、抗熔性差。
⑨染色性能较好。
(5)腈纶的主要特点。
①对酸、碱的稳定性较好。
②密度较小,为1.14~1.17g/cm3。
③吸湿能力比涤纶好,比锦纶差,在一般大气条件下回潮率为2%左右。
④弹性回复率低于锦纶、涤纶和羊毛。
⑤耐磨性是合成纤维中较差的。
⑥蓬松性、保暖性很好,集合体的压缩弹性很高,约为羊毛、锦纶的1.3倍,有合成羊毛之称。
⑦耐日晒性特别优良,在常见纺织纤维中居首位。
⑧具有特殊的热收缩性,即将普通腈纶再一次热拉伸后骤冷,得到的纤维如果在松弛状态下受到高温处理会发生大幅度回缩。
(6)维纶的主要特点。
①较耐碱而不耐酸。
②密度为1.21~1.30g/cm3。
③吸湿能力为常见合成纤维中最佳的,在一般大气条件下回潮率可达5%左右。
④强度大于棉,断裂伸长率和弹性大于棉而差于其他常见合成纤维。性能接近于棉,有合成棉花之称。
⑤耐热水性、耐晒性差,易老化。
⑤染色性能较差,染色色谱不全。
(7)氨纶的主要特点。
①耐酸、耐碱、耐汗、耐海水性能良好。
②密度为1~1.3g/cm3。
③吸湿性差,在一般大气条件下回潮率为0.8%~1%。
④强度是常见纺织纤维中最低的。
⑤具有高伸长、高弹性的特点,其断裂伸长率可达480%~700%。
三、新型纤维
随着科学技术的进步、消费水平的提高及环保意识的增强,人们越来越不满足于原有天然纤维及化学纤维的性能,而希望将两者合而为一,既希望有天然纤维的穿着舒适性,又希望有化学纤维的耐用性、洗可穿性等优点。人们通过不断开发新纤维种类及对天然纤维和化学纤维的物理、化学改性,使纤维具有美观性、舒适性、保健性、功能性、方便性等特性。
1.新型棉纤维
(1)彩色棉花。彩色棉是采用现代生物工程技术培育出来的一种在棉花吐絮时纤维就具有天然色彩的新型纺织原料。自20世纪70年代开始进行彩色棉的遗传育种工作以来,已培育出浅蓝色、粉红色、浅黄色及浅褐色等颜色的彩色棉。利用彩色棉进行纺纱、织布,无需再进行染色加工,就可获得有色织物。由于这样对人类的生态环境不会造成污染,因此,人们把用彩色棉加工成的纺织品称为环保纺织品或绿色纺织品,而这种纺织品的应用是当今的时尚和潮流。
(2)转基因棉。转基因棉就是将外源基因转入棉花受体,并得到稳定的遗传性能,从而定向培育出的棉花。以生物技术为核心的棉花科技革命,正在使转基因棉成为棉花产业的发展方向,转基因抗虫棉以高产、方便管理、少施或不施农药等特征而使其种植面积日益扩大。采用杂交、转基因等现代生物工程培育出的天然彩色棉,以其生长以及后续加工过程的“零污染”而备受青睐。
(3)有机棉。有机棉就是不使用任何杀虫剂、化肥和转基因产品进行生产、加工,并经独立认证机构认证的原棉。因此,对有机棉的种植有如下非常特殊而严格的规定和要求。
①种植环境:在种植有机棉的200平方公里内无工业污染存在,土壤环境中无重金属离子、有害氰化物酸根离子。
②生产条件:有机棉种植中禁止使用化肥、农药、除草剂和人工合成的生长激素(调节剂)等。
2.改性毛纤维
(1)表面变性羊毛。羊毛变性处理主要是使羊毛纤维直径能变细0.5~1μm,手感变得柔软、细腻,吸湿性、耐磨性、保温性、染色性能等均有提高,光泽变亮,这种羊毛又称为丝光羊毛和防缩羊毛。丝光羊毛与防缩羊毛同属一个家族,两者都是通过化学处理将羊毛的鳞片剥除,而丝光羊毛比防缩羊毛剥除鳞片更彻底,两种羊毛生产的毛纺产品均有防缩、机可洗效果,丝光羊毛的产品有丝般光泽,手感更滑糯,被誉为仿羊绒的羊毛。
(2)超卷曲羊毛。对于纺纱和产品风格而言,纤维卷曲是一项重要的性质。相当一部分的杂种毛、粗羊毛卷曲很少甚至没有卷曲。缺乏卷曲的羊毛纺纱性能相对较差,这种不足很大程度上限制了这些羊毛产品质量档次的提高。为此,希望通过对羊毛纤维外观卷曲形态的变化,改进羊毛及其产品的有关性能,使羊毛可纺性提高,可纺线密度降低,成纱品质更好,故其又称膨化羊毛。增加羊毛卷曲的方法可分为机械方法和化学方法两大类。
(3)拉细羊毛。拉细羊毛是纺织原料生产近几年来取得的重要成就之一。羊毛可纺线密度取决于羊毛细度,纺低线密度或超低线密度毛纱需要的细于18μm的羊毛仅澳大利亚能供应,但产量极少。鉴于这种情况,澳大利亚联邦工业与科学研究院(CSIRO)研制成功羊毛拉细技术,1998年投入工业化生产并在日本推广。拉细处理的羊毛长度伸长、细度变细约20%,如细度21μm羊毛经拉细处理可细化至17μm左右,19μm羊毛可拉细至16μm左右。拉细羊毛改变了羊毛纤维原有的卷曲弹性和低模量特征,提高了弹性模量、刚性,减小了直径,增加了光泽,提高了丝绸感,加之直径变小,可纺线密度变小,也适于生产更轻薄型接近丝绸的面料。
3.改性麻纤维 采用生物酶处理的方法,使麻纤维变得柔软、光滑,穿着舒适,并具有一定的抗皱性能。
4.改性丝纤维 在缫丝过程中用生丝膨化剂对蚕丝进行处理,使真丝具有良好的蓬松性。制成的织物柔软、丰满、挺括、不易折皱而且富有弹性。
5.新型化学纤维
(1)差别化纤维。
差别化纤维就是利用对常规纤维进行物理、化学改性的手段而制造的具有某种特性和功能的纤维,其狭义的定义只是针对服用纤维而言,而广义的定义包括所有纤维制品的应用领域。比较常见的有超细纤维、异形纤维、复合纤维等。
①超细纤维:细度在0.44dtex以下的化学纤维,超细纤维产品具有较高的附加值,其面料手感细腻,柔软轻盈,具有很好的悬垂性、透气性和穿着舒适性。超细纤维多用于仿真丝、仿桃皮、仿麂皮、仿羽绒及高档过滤材料等高附加值与高新技术产品。
②异形纤维:用特殊形状喷丝孔纺制的非圆形截面或空心的化学纤维。常见异形纤维截面形状及喷丝孔如图2-8所示。不同截面形状的纤维可获得不同外观和手感,如三角形截面的纤维具有特殊的光泽,多角形的纤维具有较硬的手感,中空纤维具有较好的保暖性及蓬松性等。
图2-8 几种常见喷丝孔形状和异形纤维的截面形状
③复合纤维:由两种或两种以上不同组分(不同的聚合物;同种聚合物不同的熔点、不同的收缩性等)复合而成的纤维。两种组分的复合纤维常见的有并列型、皮芯型、海岛型以及多层型、放射型等,如图2-9所示。并列型若两组分的收缩性不同,可形成像羊毛纤维那样牢固的卷曲,其弹性和蓬松性亦与羊毛类似,有“人造羊毛”之称。皮芯型纤维可兼具两种纤维的优点,例如,以锦纶为皮,涤纶为芯的复合纤维,既具有锦纶染色性好、耐磨,又具有涤纶挺括、弹性优良的特点;若以网络构造的吸水聚合物为芯、聚酰胺为皮的皮芯型复合纤维,芯层具有较强的吸湿能力而表面保持干爽;若外层为熔点较低的聚乙烯,芯层为熔点较高的聚丙烯,经热处理后,外层部分熔融而起粘接作用。海岛型若将其中一组分溶解则可形成超细纤维或中空纤维。
(2)功能性纤维。
功能性纤维除具有纤维本身常规的性能外,还含有一些超常或对人类及环境有利的功能,如防火、防污、防臭、防蛀、防静电、防微波、防红外线、抗皱、抗起球、耐疲劳、高弹、高吸湿、导电、磁性、变色、形状记忆等。
图2-9 复合纤维类型及其构成示意图
①远红外保温保健纤维:以陶瓷粉末或钛元素等为红外剂添加到纤维中,使纤维产生远红外线,可渗透到人体皮肤深部,产生体感升温效果,起保温保健作用。
②香料纤维:皮芯层复合纤维的芯层掺有天然香精或用含有天然香料的染料处理天然纤维,形成抗菌、防臭、有香味的纤维。
③阻燃纤维:通过在成纤高聚物的合成过程中引入阻燃元素或纺丝液中加入阻燃剂等方法形成阻燃纤维。
④抗静电纤维:采用共聚、共混、复合纺丝等方法,将电解质引入纤维内,使纤维具有抗静电性。
⑤有机导电纤维:导电纤维是指在标准状态(20℃、相对湿度65%)下,质量比电阻小于108Ω·g/cm2的纤维。使用碳黑复合或金属化合物复合有机导电纤维是生产永久性抗静电纺织品的合理途径。从纺织产品的抗静电功能要求看,无尘、无菌、防爆、抗静电工作服等特殊功能纺织品需要采用碳黑复合(碳黑涂敷)高电导有机导电纤维;常规民用纺织品根据其色泽深浅、织物组织、导电纤维可否暴露等具体要求,可采用碳黑复合或金属化合物复合有机导电纤维。
⑥抗菌除臭纤维:是指通过纺丝得到抗菌纤维或普通纺织品经后整理获得的功能性纺织品。抗菌纤维主要是通过把抗菌剂渗入纺丝液中而制成。抗菌纤维在使用过程中抗菌剂会不断渗出至纤维表面,维持一定的浓度而具有良好的抗菌效果。抗菌防臭功能纺织品能杀灭或抑制与其接触的细菌等微生物,从而起到卫生防臭的效果。
(3)新品种纤维。
①PTT纤维:PTT是聚对苯二甲酸丙二酯(polytrimethylene terephthalate)的英文缩写。由1,3-丙二醇(PDO)和对苯二甲酸(TPA)经缩聚制成。它具有锦纶的柔软性且更好的色牢度、腈纶的蓬松性且有较好的耐磨性、涤纶的抗皱性且有很好的手感、氨纶的拉伸弹性且强度较大。把各种纤维的优良性能集于一体,成为当前国际上最新开发的热门高分子材料之一。因此,在不久的将来,PTT纤维将逐步替代涤纶和锦纶而成为21世纪新型纤维。
②Tencel(Lyocell)纤维:Tencel是1989年由英国考陶尔兹公司研制成功的第一个全新的无污染再生纤维,并给“Tencel”一个正式的学名“Lyocell”,“Tencel”是考陶尔兹公司独家注册的商标名。该公司于1993年批量生产Tencel纤维,并向全世界销售。
Tencel采用溶液纺丝法。所用溶剂是氧化胺,它是一种无毒、对人体无害、纺丝后98.5%的溶液可循环再利用的化学试剂,废弃的Tencel纤维在泥土中能完全分解,因此,被誉为“21世纪的绿色纤维”。
Tencel纤维以针叶树为原料,经预混、溶解于氧化胺、除杂、水中凝固、后加工等工序,只需经过约3h,即可完成从投入浆粕到纤维卷曲、切断整个生产过程。与黏胶纤维相比,Tencel纤维产量可提高6倍。
Tencel纤维干、湿强力都很大,干强与涤纶接近,远超过其他纤维素纤维,湿强为干强的85%,比一般黏胶纤维大得多。其物理性能与其他纤维素纤维及涤纶比较见表2-8。
Tencel纤维的吸湿能力大于棉纤维,小于黏胶纤维,具有良好的舒适性、光泽、染色性及生物降解性。
表2-8 Tencel与其他纤维素纤维及涤纶物理性能比较
Tencel纤维容易原纤化,原纤化后具有桃皮绒感,手感丰厚,富有弹力,既具有一定的悬垂性又挺括。
③牛奶纤维:牛奶纤维是一种再生蛋白质纤维,它是以奶蛋白为原料生产的新型环保纤维,其性能与蚕丝相近,手感光滑柔软,光泽优雅独特,触感轻滑舒适,能保持自然水分,也能迅速吸收和传递汗液,有良好的温湿度舒适性。
④甲壳质与壳聚糖纤维:甲壳质又称甲壳素、壳质、几丁质,是一种带正电荷的天然多糖高聚物。壳聚糖是甲壳质大分子脱去乙酰基的产物。一般来说,从虾、蟹壳中提取甲壳质比较方便,提取的甲壳质经脱盐、脱蛋白质和脱色等处理形成壳聚糖,再把它溶解在合适的溶剂中形成纺丝液,经纺丝及后加工制得甲壳质纤维。可纺制成长丝和短纤维两大类,长丝主要用于制成可吸收医用缝合线,短纤维经纺纱织制成各种规格的医用纱布。甲壳质与壳聚糖既具有与植物纤维素相似的结构,又具有类似人体骨胶原组织结构,这种双重结构赋予了它们极好的生物特性,具有消炎、止血、镇痛、抑菌、促进伤口愈合等作用,是医药领域不可多得的材料。用甲壳质、壳聚糖及其衍生物纤维制作的内衣裤,具有抑制微生物、菌类繁殖和吸臭功能。
⑤竹浆纤维:竹浆纤维是以山上毛竹为原料提取纤维素,通过采用与黏胶纤维相同的生产方法制取的纤维。竹浆纤维与黏胶纤维相比,具有湿强较大、抗菌、吸放湿速度快的特点。
⑥大豆纤维:化学名称为大豆蛋白复合纤维,是16%~50%大豆蛋白与聚乙烯醇等通过接枝、共聚、共混生产的纤维,属我国原创发明。大豆蛋白纤维为天然金黄色,具有亲肤、吸湿排汗、负氧离子、远红外和抗紫外线功能;其拉伸性能、吸湿能力与蚕丝接近;具有羊绒的手感与外观,被誉为“植物羊绒”。