牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT混纺针织品的研发

谭湘丽

摘要：

采用精纺绒纱常用设备，纺制牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT混纺纱，介绍其纺纱、染色工艺路线及技术指标;阐述电脑横机编织注意事项及抗皱、柔软、烘干等后整理。检验及市场调研表明，该混纺纱充分发挥三种纤维优点，产品手感柔软、光泽柔和、色泽亮丽，具有吸湿透气、保湿滋润、抗菌抑菌、防紫外线等功能，且易洗涤、打理，弥补了纯绒织物成本高、易起球、难打理缺陷，创新了纱线结构，为增加针织产品品种提供原料保障。

关键词：牛奶蛋白纤维;山羊绒;混纺纱;编织工艺;染色

进入21世纪以来，人们崇尚返璞归真、回归自然，更加注重服饰的舒适性、保健性、高档化和时尚化。因此，牛奶蛋白纤维作为“绿色”、“保健”型纺织品的代表，已成为国际、国内市场消费的潮流，也满足了消费者对服饰“绿色环保特性”和“纤维舒适性”的追求。牛奶蛋白纤维既具有天然纤维的优点，又具有化学纤维的特性，品质好，品质指标达到羊绒纺织要求，可与羊绒混纺和纯纺，制成风格独特的高档服饰。目前市场上羊绒的年产量在1万吨左右，吨价80万元人民币，PTT纤维与羊绒相比有明显的价格优势，经济效益十分显著。牛奶蛋白质纤维、PTT纤维代替部分羊绒的市场潜力巨大。

1    原料特性

1.1  牛奶蛋白纤维

牛奶蛋白纤维是以牛乳作为基本原料，经过脱水、脱油、脱脂、分离、提纯，使之成为一种具有线型大分子结构的乳酪蛋白;再与聚丙烯腈采用高科技手段进行共混、交联、接枝，制备成纺丝原液;最后通过湿法纺丝成纤、固化、牵伸、干燥、卷曲、定形、短纤维切断（长丝卷绕）而成的。牛奶蛋白纤维细柔嫩滑，具有优雅的自然光泽，是华贵时装的最佳拍档。它的柔软性、亲肤性等同或优于羊绒;透气、导湿性好、爽身;保暖性接近羊绒，保暖性好;牛奶绒的耐磨性、抗起球性、着色性、强力均优于羊绒;由于牛奶蛋白中含有氨基酸，皮肤不会排斥这种面料，相当于人的一层皮肤一样。其立体多隙的微孔结构和纵向表面的沟槽结构决定了纤维有冬暖夏凉特性：夏季制成轻薄织物，能快速吸收皮肤散发的湿气汗液，并快速扩散到空气中，保持皮肤干爽透气;冬季制成厚实织物，微孔吸收入体散发的热量，有效阻隔空气流通，防止冷空气入侵，轻盈保暖。

1.2  山羊绒

山羊绒纤细、柔软保暖，是动物纤维中最细的之一，其细度一般在13μm～15.5μm之间，自然卷曲度高，在纺纱织造中排列紧密，抱合力好，所以保暖性好，是羊毛的1.5～2倍。山羊绒纤维外表鳞片小而光滑，纤维中间有一空气层，因而其重量轻，手感滑糯，色泽自然柔和。羊绒纤维细度均匀、密度小，横截面多为规则的圆形，吸湿性强，可充分地吸收染料，不易褪色。与其他纤维相比，羊绒具有光泽自然、柔和、纯正、艳丽、柔韧、有弹性等优点。

1.3  PTT纤维

PTT纤维是一种新型的聚酯纤维，俗称为弹性涤纶，其综合了尼龙的柔软性（及更好的色牢度）、腈纶的蓬松性（而避免了磨损倾向）、涤纶的抗污性（却有很好的手感），除本身固有的弹性和优良的防污性能外，还有易于染色、手感柔软、富有弹性，伸长性同氨纶纤维一样好，与弹性纤维氨纶相比更易于加工，非常适合纺织服装面料;除此以外PTT还具有干爽、挺括等特点。PTT纤维把各种纤维的优良服用性能集于一体，因此成为当前国际上最新开发的热门高分子新材料之一[1]。PTT及其混纺面料具有如下特点： 1.具有独特的记忆功能，舒适的手感，是其他任何纤维无法代替的; 2.面料柔软、光泽亮丽，使其织具可与丝绸媲美; 3.抗皱防缩性、悬垂性、滑爽性及免烫效果是其独一无二的特性; 4.吸湿快干和抗紫外线功能、耐日照，使人与自然始终保持完美的统一; 5.优越的抗菌性、防霉性和护肤的养护性。

2    混纺纱的纺制

混纺纱加工工艺对织物性能有直接影响。由于牛奶蛋白纤维与山羊绒原料特性具有很大相容性，而PTT纤维弹性所表现出的高伸长率，选择原料时须注重原料长度、细度等各项指标相近。

本文在选择原料混纺比例时，将牛奶蛋白纤维比例加大，PTT纤维比例缩小，适量加入山羊绒。足够比例的牛奶蛋白纤维，使织物既可最大限度发挥原料优势，降低生产成本，又有利于做好质量控制。此次尝试开发了50%牛奶蛋白纤维、30%山羊绒、20%PTT混纺针织产品，研发支数选用60/2Nm以上的针织纱，较适宜加工春、秋季针织产品，尤其适合制作内衣，体现原料柔软性、亲肤性的特点。

不论是在纺纱或编织时，可以非常便利地应用现用的纺织加工设备，混纺、制条、铺网等加工性能可参照常用纤维的加工，但对于加热器温度、牵伸张力条件等参数需认真细致地进行工艺调试。加工中要注意温湿度、纺制及编制速度的控制，尤其是纺纱过程要通过工艺调整来解决筒管有可能出现的卷绕收缩以及纺纱张力波动造成的断头的现象，达到正常生产需要的良好成形的纱筒卷装和理想的满卷率;保证环境温度在22℃，相对湿度在75%左右，并尽量减少波动，如果给湿不充分，会使纱线毛羽多、断头率高。回潮率达不到要求时，可采用喷雾器局部给湿;小批量生产时，可采取粗纱小定长、细纱多开车的方法，以缩短纺纱时间，减少回潮率波动，使效率最大化、成本最低化、质量最优化。

2.1  主要工艺路线

该混纺纱加工工序与精纺羊绒纱相似，但由于PTT纤维弹性大、羊绒纤维长度较短等特性，在纺制过程中要注意调整车速、隔距、牵伸等，做好短纤维的控制。主要工艺路线：前纺→粗纱→细纱→络筒→并纱→倍捻→绞杀→染色→倒绞→编织→检验→后整理→定形→检验→包装。

2.2  主要技术指标

在研发过程中，牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT混纺纱可参照精纺高支羊绒纱设定技术指标。考虑原料特性，纱线设计强力及伸长率均应优于全绒针织纱，乌斯特（Uster）条干检测仪检测均匀度、粗细节及毛粒等各项指标可参照羊绒纱精纺指标。最终成品下机后以灯管照度仪眼观比对优质绒纱精纺制片效果标样为准。

⑴单纱（Uster）条干CV%：17.8。

⑵常发纱疵：细节（-50%）210只/km;粗节（+50%）120只/km;毛粒（+200%）90只/km。

⑶混纺纱物理指标举例，如表1所示。

表1中物理指标均达到质量计划目标和要求;从先锋织片结果来看，条干不匀率及纱线综合质量指标均符合产品质量要求。

3    混纺纱染色工艺推荐

牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT三种纤维的内部结构有所不同，对染料的吸附能力、亲和力和反应活性也不同。但牛奶蛋白纤维和山羊绒都具备可在常温常压下染色，颜色鲜艳、柔和有光泽，上染率高，色牢度较好的特性。染色中需充分考虑大比例牛奶蛋白纤维本身呈姜黄色，色素较难去除，需进行漂白才能满足染色要求的特性。漂白时根据染色方式的不同，可以采用双氧水漂白、还原剂漂白和双氧水漂白+还原剂漂白等工艺，试验证明，双氧水漂白的效果较好。在染特浅色织物时，还要进行增白处理。在漂白工序中特别要注意漂白的温度不能过高。因为，当温度超过80℃以上时，会对纱线的伸长强度造成较大影响，纤维的回缩大，手感发硬。

一般来说，适合牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT混纺纱染色的染料有活性染料、弱酸性染料和中性染料等。由于采用活性染料染色织物的耐洗牢度好，鲜艳度高。我们采用常见的活性染料染色，在牛奶蛋白纤维玻璃化温度48℃时的慢速升温、分步收缩、逐步上染、控制升温速度的工艺，在不增加任何新的化学污染物的情况下，得到收缩率适中、染色均匀、色牢度达到毛、绒织物标准的牛奶蛋白纤维混纺纱线。较适宜的活性染料有乙烯砜型染料（55℃），一氯均三嗪/乙烯砜型双活性基染料（60℃～70℃），一氟均三嗪/乙烯砜型双活性基染料（55℃～60℃）。需注意的是，可根据颜色深浅确定纯碱用量：一般染浅色2 g/L～4g/L，中色5 g/L～8g/L，深色11 g/L ～14g/L（为棉布用量的1/2～2/3即可）;根据颜色深浅确定盐（元明粉）用量：一般浅色10 g/L～30g/L，中色40 g/L～70g/L，深色70 g/L～100g/L，可用Na2CO3、Na3PO4调节pH值至10～11;元明粉和纯碱要分次加入，以降低上染速率和固着速率，使染色均匀;染深浓色时需两次皂洗（充分皂洗）。其主要工艺如图1所示[2]。

图1    牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT混纺纱染色工艺推荐

4    产品编织及工艺举例

织物的组织结构和加工条件是体现纤维特性等的最关键的因素。针织物的主要参数是线圈长度（影响到线圈密度、织物的蓬松性、弹性和手感）、纱线张力和离心力（影响成品重量，从而影响织物手感和弹性）。牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT混纺纱可编性、织物组织结构适用范围比较广，尤其适用针织产品的编织。纬平针组织足以能体现原料特性和当今简洁大方的着装风格。当然，为体现时尚，也可用来编织集圈组织、网孔组织针织面料的编织工艺和花色效果，包括：纱罗组织网眼和菠萝组织网眼的网孔效应、以双面纱罗组织为基础形成的凹坑效应和以纬平针组织为基础形成的凸点效应等[3]。

4.1  设备参数

机型  上海广立玉宝牌电脑横机;

设备型号  YB-3188S;

沙嘴数量  6个;

编织系统  单系统;

最大编织速度  1.2;

最大编织尺寸  60英寸（152厘米）;

适合编织针型  3G、 3.5G、 6G、 7G、 12G、 14G。

4.2  编织举例

4.2.1  集圈组织

使用集圈的不同排列和使用不同色彩的毛纱，可使织物表面具有图案、闪色、孔眼、凹凸等花色效应。a.利用集圈单元在平针中的排列形成花色效应;b.利用多列集圈形成凹凸网眼效应;c.利用几种色纱与集圈单元组合形成色彩效应;d.利用集圈悬弧来减少单面提花组织中浮线的长度。具有斜纹效应的集圈组织织针排列和编织图如图2所示;具有凹凸效应的集圈组织织针排列和编织图如图3所示。

4.2.2  半畦编组织

半畦编组织又称单元宝针或单鱼鳞组织，由一个横列的四平和一个横列的集圈组成。两个横列完成一个循环。半畦编组织线圈结构图、编织图、织针排列图、编织时三角状态及走针轨迹如4至图7所示。

4.3  注意事项

编织过程中要注意以下三点：

a. 选用质量较好的织针，避免出现横条、针痕现象;

b. 调整各路喂入纱线的张力，使张力均匀;

c.编织过程中，车间温度控制在20℃～25℃范围内，相对湿度在75%～80%范围内。

5    后整理工艺及注意事项

针织品的功能特性除了一部分依靠特种纤维材料获得以外，大部分是通过后整理而取得的。后整理的工艺条件主要有整理液的浴比;温度，包括浸泡温度、洗涤温度;时间，包括浸泡时间、洗涤时间、烘干时间;pH值;助剂;纤维的品质;纱线和织物机构。后整理尽量选用不含甲醛或不产生甲醛的环保型染料、助剂，如无醛固色剂、无醛树脂;选用亲水性的柔软剂，如有机硅柔软剂ZH-508。牛奶蛋白纤维织物一般应注重如抗皱和柔软等后整理，以保持其柔软、滑爽的特性，同时提高产品的品位，最大限度地满足消费者的需求[4]。

5.1  抗皱整理

抗皱整理剂一般应选择抗皱效果好的环保型整理剂。试验中选择聚马来酸整理剂DP60、改性二羟甲基二羟乙烯脲树脂GQ-810、聚氨酯整理剂，交联剂DINF整理剂和VU整理剂等。

5.2  柔软整理

牛奶蛋白纤维织物本身有较好的柔软性，在染整加工过程中，经高温、张力和抗皱整理，手感变硬。为了使织物蓬松、丰满、柔软，必须进行柔软整理。本试验选择有机硅类柔软剂、脂肪酰胺类柔软剂和阳离子型柔软剂等。

5.3  烘干

织物烘干时，应选择合适的设备及烘干方式，不能用直接接触式高温烘干设备，若直接接触高温，会使牛奶蛋白纤维织物在湿热情况下手感变硬。比较理想的烘干方式是，织物脱水后进行热风烘干或松式烘干，一般烘干温度为70℃～80℃，待织物完全干燥后，再经170℃热定形处理，可获得满意的效果。

6    结论

牛奶蛋白纤维、山羊绒、PTT混纺产品结合了三种纤维的优点，纱线条干均匀，纱疵少，产品手感柔软、光泽柔和、色泽亮丽，更具有吸湿透气、保湿滋润、抗菌抑菌、防紫外线等功能，而且便于洗涤、容易打理，弥补了羊绒织物成本高、易起球、难打理的缺陷，在纱线结构方面也是一种创新，为增加针织产品的品种创造了条件，提升了产品品质、产品档次和产品附加值，且开发的领域呈现多元化，发展将十分迅速。

参考文献：

[1] 姚穆，周锦芳，黄淑珍，等.纺织材料学[M].第3版.北京： 中国纺织出版社， 2009.

[2] 陶乃杰.染整工程[M].北京：中国纺织出版社，2002.

[3] 李琴等.针织毛衫设计与工艺[M].第2版.北京：北京理工大学出版社，2010.

[4] 邓沁兰.牛奶蛋白纤维织物的染整工艺探讨[J].印染，2006，（5）：15-16.

（作者单位：新疆塔城地区纤维检验所）