干法細旦腈綸與天絲的完美結合

2019-12-11 03:37:50李艾遠

紡織報告 2019年10期

李艾遠

（山東理工大學,山東淄博 255000）

純棉面料的襯衫穿著舒適、柔軟、吸汗，但如果不進行免燙整理，就極易皺褶、變形、變色。因此，純棉面料一般都要進行免燙整理。免熨整理屬于化學處理，主要通過液氨整理和樹脂整理兩種工藝實現。免燙面料在工藝處理時會用到含甲醛、含液氨的化學物質，這些化學物質多多少少有害身體健康。免燙面料的樹脂處理破壞了棉纖維應有的質感，讓棉的質感在一定程度偏向于化纖的質感。

普通混紡面料一般是棉和滌綸按照一定比例混紡而成。這種面料吸收了棉和滌綸的優點，一定程度上掩蓋了它們各自的缺點。總體來說，這種面料質感較硬，穿著不如純棉舒適，但不易變形，不易皺，不易變色，易打理。按照棉和滌綸的比例不同，特點向純棉或者純滌綸偏移。混紡面料目前廣泛適用于中低檔襯衫產品。[1-3]

山東理工大學與魯泰紡織紡織服裝研究院聯合組建了“先進襯衣面料課題組”。課題組的目標是通過技術研究和探索，開發一種柔軟親膚、吸濕排汗、輕薄保暖、不易皺褶變形、免打理的高檔混紡面料。

1 原料的選擇

按照面料柔軟親膚、吸濕排汗、輕薄保暖、不易皺褶變形、免打理的目標，對若干種纖維原料進行了調研比對，尋找最佳組合。

1.1 聚酯纖維

聚酯纖維也就是滌綸，是免燙面料中常用的一種原料。滌綸面料的優點是強度高，短纖維強度為2.6～5.7 cN/dtex，它的濕態強度與干態強度基本相同，所以面料不易變形；彈性超強，彈性模數為22～141 cN/dtex，將滌綸面料反復揉搓，很快就能恢復原形且不留下皺褶。滌綸面料的主要缺點是吸濕性差，穿著有悶熱感；易起靜電、沾污灰塵，影響美觀和舒適性；容易起球，滌綸面料在摩擦處很容易起球，一旦起球就很難脫落，影響面料檔次。經多方比對，排除了滌綸纖維。

1.2 黏膠纖維

普通黏膠纖維吸濕性好，易于染色，不易起靜電，有較好的可紡性。但是，普通黏膠纖維的斷裂強度比棉小，約為1.6～2.7 cN/dtex；斷裂伸長率大于棉，為16%～22%；濕強下降多，約為干強的50%，濕態伸長增加約50%。因此，織物不耐洗滌，容易伸長變形，尺寸穩定性特別差，普通黏膠纖維最終也被排除了。

1.3 萊賽爾纖維

萊賽爾纖維也稱“天絲”，屬于第三代再生纖維素纖維。

再生纖維素纖維可分為三代產品：第一代是20世紀初為解決棉花短缺而面世的普通黏膠纖維；第二代是高濕模量黏膠纖維，典型的如蘭精公司20世紀80年代后期開發的莫代爾（Modal）纖維；第三代產品是以20世紀90年代推出的短纖天絲（Tencel）為代表。天絲既具有普通黏膠纖維良好的吸濕性，又有合成纖維的高強度，克服了普通黏膠纖維強力低、尤其是濕強低的缺陷。因而，天絲面料不起靜電、透氣透濕性能好的同時，又具有良好的水洗尺寸穩定性，水洗縮率較小。

天絲的缺點是原纖間結合較弱且沒有彈性，如受機械摩擦，纖維外層會發生斷裂，形成長度約1～4 mm的毛茸，特別在濕態情況下，更易產生，嚴重時還會纏結成棉粒。此外，天絲面料在濕熱的環境下會稍微變硬。

多方對比，課題組決定選擇萊賽爾纖維作為混紡面料的主要原料之一。針對萊賽爾纖維的缺點，選擇了一種在襯衣面料中十分罕見的纖維來彌補，那就是干法細旦腈綸。

2 干法細旦腈綸

腈綸具有“人造羊毛”的美稱，曾經與滌綸、錦綸齊名，號稱“三大綸”。但是近十年，由于原料丙烯腈價格持續偏高，腈綸的競爭力越來越小，加之人們消費習慣的改變，腈綸的需求量越來越低，腈綸逐步演變成一個小眾產品。高校及相關科研機構對腈綸的研究也越來越少。目前，腈綸主要用于針織毛衫、保暖內衣、毛毯、地毯等領域，腈綸在襯衣面料上的應用還幾近空白。其實，腈綸還有很多優異性能沒有得到開發，隨著國內近幾年腈綸主要原料丙烯腈的生產裝置持續擴建，丙烯腈價格將大幅下滑，腈綸纖維有望重新獲得成本優勢。特別是干法腈綸，由于具有獨特的性能優勢，應用領域也會進一步擴展。

2.1 干法腈綸生產工藝

干法腈綸是由美國杜邦公司實現首次工業化投產的。目前，國內只有中石化齊魯腈綸廠一家在生產。跟濕法紡絲不同，干法紡絲是把加熱后原液擠壓從噴絲孔噴出進入紡絲甬道，在那里，熱的氮氣(約370℃)以同方向吹下，大部分溶劑迅速離開絲條蒸發到氮氣中，從而使纖維凝固成形；紡絲溶劑通過固化的纖維表層從芯層進一步向外擴散，從而減少了芯層的質量，結果皮層向里塌陷，纖維橫截面就會變成犬骨形。

簡易生產工藝流程：聚合→紡絲→水洗牽伸→上油→卷曲→切斷→烘干→打包。

濕法晴綸纖維截面見圖1。干法腈綸紡絲工藝給干法腈綸帶來獨特的犬骨狀纖維截面，見圖2。

圖1 濕法腈綸纖維截面

圖2 干法腈綸纖維截面

2.2 犬骨性截面

奇特的犬骨性截面給干法細旦腈綸帶來了優良的性能，截面見圖3。

圖3 犬骨性截面

2.2.1 柔軟的手感

干法腈綸纖維具有犬骨形截面，它的彎曲模量比圓形和腎豆形纖維低。干法腈綸纖維截面長徑比在2左右。纖維在受外力作用時，纖維受到的彎曲力最小，僅為圓形截面纖維的1/3，賦予纖維柔軟的手感。細旦干法腈綸纖維直徑只有10 μm左右，加之纖維截面長徑比大，使得纖維手感更加柔軟；由于干法腈綸彈性模量在400～550 kg/cm2，高于濕法腈綸纖維的30～450 kg/cm2，纖維回彈力強，顯示出柔軟而富有身骨的特性，形成干法腈綸纖維軟而不爛的特點。干濕法晴綸彈性模量見圖4。

圖4 干濕法腈綸彈性模量

2.2.2 纖維蓬松，覆蓋能力強

犬骨形截面纖維的堆砌密度較小，產品更為蓬松。犬骨形截面纖維在可比較的相同紗線結構下比圓形和腎豆形纖維分別粗30%和15%。因此，相同厚度的織物可節省原料10%以上。

2.2.3 纖維輸水能力強

犬骨形截面纖維較低的堆砌密度使得相鄰犬骨形截面纖維之間存在著比圓形纖維更大的空間或毛細孔，皮膚更能夠通過纖維之間的空隙遷移更多的濕氣或水分。“芯吸效應”是干法腈綸細旦纖維特有的性能，細旦腈綸犬骨狀截面比表面積更大，芯吸透濕效應更明顯，使織物導濕干爽、不悶熱。

2.2.4 非凡的保暖性

普通腈綸的保暖性比羊毛高15%，干法腈綸細旦纖維之間空隙的增加進一步降低了纖維的導熱系數，織物的保暖性遠遠超過其它纖維，經魯泰紡織服裝研究院監測，制得的襯衣面料保暖性是正常純棉織物的3倍。

2.2.5 干法細旦腈綸光澤優雅

由于初生纖維成型條件不同，干法腈綸纖維表面光滑，加之犬骨狀截面，產生了一種優雅的光澤。圖5是電鏡觀測到的干法腈綸和濕法腈綸的纖維表面。

圖5 電鏡觀測到的干、濕法腈綸

2.2.6 高強、抗起毛起球

特殊的生產工藝使得干法腈綸微細纖維不僅強力高于普通腈綸，還具有良好的抗起毛、起球性能，采用干法細旦腈綸生產出的織物的抗起球性能可達4級。另外，由于分子鏈上含有腈基，抗紫外線能力也有所增強。

3 樣衣面料開發

3.1 混紡比例確定

產品定位為保暖輕薄襯衣面料，經多次試紡，將天絲和細旦腈綸的混紡比定為70 : 30。

3.2 染色工藝確定

經多次實驗，確定采用同浴漂白、兩浴兩步法，成功解決了紗線的白度差和同色性差的難題。腈綸纖維選用陽離子染料進行染色。分散染料染色時，優化選擇染色溫度98℃，染色時間50 min，AB酸用量1.5 g/L。陽離子染色優化選擇染色溫度98 ℃，染色時間60 min，HAc用量為1.0 g/L。天絲用活性染料染色，進行兩浴兩步法染色。