干法细旦腈纶与天丝的完美结合

2019-12-11李艾远

纺织报告 2019年10期

李艾远

（山东理工大学,山东淄博 255000）

纯棉面料的衬衫穿着舒适、柔软、吸汗，但如果不进行免烫整理，就极易皱褶、变形、变色。因此，纯棉面料一般都要进行免烫整理。免熨整理属于化学处理，主要通过液氨整理和树脂整理两种工艺实现。免烫面料在工艺处理时会用到含甲醛、含液氨的化学物质，这些化学物质多多少少有害身体健康。免烫面料的树脂处理破坏了棉纤维应有的质感，让棉的质感在一定程度偏向于化纤的质感。

普通混纺面料一般是棉和涤纶按照一定比例混纺而成。这种面料吸收了棉和涤纶的优点，一定程度上掩盖了它们各自的缺点。总体来说，这种面料质感较硬，穿着不如纯棉舒适，但不易变形，不易皱，不易变色，易打理。按照棉和涤纶的比例不同，特点向纯棉或者纯涤纶偏移。混纺面料目前广泛适用于中低档衬衫产品。[1-3]

山东理工大学与鲁泰纺织纺织服装研究院联合组建了“先进衬衣面料课题组”。课题组的目标是通过技术研究和探索，开发一种柔软亲肤、吸湿排汗、轻薄保暖、不易皱褶变形、免打理的高档混纺面料。

1 原料的选择

按照面料柔软亲肤、吸湿排汗、轻薄保暖、不易皱褶变形、免打理的目标，对若干种纤维原料进行了调研比对，寻找最佳组合。

1.1 聚酯纤维

聚酯纤维也就是涤纶，是免烫面料中常用的一种原料。涤纶面料的优点是强度高，短纤维强度为2.6～5.7 cN/dtex，它的湿态强度与干态强度基本相同，所以面料不易变形；弹性超强，弹性模数为22～141 cN/dtex，将涤纶面料反复揉搓，很快就能恢复原形且不留下皱褶。涤纶面料的主要缺点是吸湿性差，穿着有闷热感；易起静电、沾污灰尘，影响美观和舒适性；容易起球，涤纶面料在摩擦处很容易起球，一旦起球就很难脱落，影响面料档次。经多方比对，排除了涤纶纤维。

1.2 黏胶纤维

普通黏胶纤维吸湿性好，易于染色，不易起静电，有较好的可纺性。但是，普通黏胶纤维的断裂强度比棉小，约为1.6～2.7 cN/dtex；断裂伸长率大于棉，为16%～22%；湿强下降多，约为干强的50%，湿态伸长增加约50%。因此，织物不耐洗涤，容易伸长变形，尺寸稳定性特别差，普通黏胶纤维最终也被排除了。

1.3 莱赛尔纤维

莱赛尔纤维也称“天丝”，属于第三代再生纤维素纤维。

再生纤维素纤维可分为三代产品：第一代是20世纪初为解决棉花短缺而面世的普通黏胶纤维；第二代是高湿模量黏胶纤维，典型的如兰精公司20世纪80年代后期开发的莫代尔（Modal）纤维；第三代产品是以20世纪90年代推出的短纤天丝（Tencel）为代表。天丝既具有普通黏胶纤维良好的吸湿性，又有合成纤维的高强度，克服了普通黏胶纤维强力低、尤其是湿强低的缺陷。因而，天丝面料不起静电、透气透湿性能好的同时，又具有良好的水洗尺寸稳定性，水洗缩率较小。

天丝的缺点是原纤间结合较弱且没有弹性，如受机械摩擦，纤维外层会发生断裂，形成长度约1～4 mm的毛茸，特别在湿态情况下，更易产生，严重时还会缠结成棉粒。此外，天丝面料在湿热的环境下会稍微变硬。

多方对比，课题组决定选择莱赛尔纤维作为混纺面料的主要原料之一。针对莱赛尔纤维的缺点，选择了一种在衬衣面料中十分罕见的纤维来弥补，那就是干法细旦腈纶。

2 干法细旦腈纶

腈纶具有“人造羊毛”的美称，曾经与涤纶、锦纶齐名，号称“三大纶”。但是近十年，由于原料丙烯腈价格持续偏高，腈纶的竞争力越来越小，加之人们消费习惯的改变，腈纶的需求量越来越低，腈纶逐步演变成一个小众产品。高校及相关科研机构对腈纶的研究也越来越少。目前，腈纶主要用于针织毛衫、保暖内衣、毛毯、地毯等领域，腈纶在衬衣面料上的应用还几近空白。其实，腈纶还有很多优异性能没有得到开发，随着国内近几年腈纶主要原料丙烯腈的生产装置持续扩建，丙烯腈价格将大幅下滑，腈纶纤维有望重新获得成本优势。特别是干法腈纶，由于具有独特的性能优势，应用领域也会进一步扩展。

2.1 干法腈纶生产工艺

干法腈纶是由美国杜邦公司实现首次工业化投产的。目前，国内只有中石化齐鲁腈纶厂一家在生产。跟湿法纺丝不同，干法纺丝是把加热后原液挤压从喷丝孔喷出进入纺丝甬道，在那里，热的氮气(约370℃)以同方向吹下，大部分溶剂迅速离开丝条蒸发到氮气中，从而使纤维凝固成形；纺丝溶剂通过固化的纤维表层从芯层进一步向外扩散，从而减少了芯层的质量，结果皮层向里塌陷，纤维横截面就会变成犬骨形。

简易生产工艺流程：聚合→纺丝→水洗牵伸→上油→卷曲→切断→烘干→打包。

湿法晴纶纤维截面见图1。干法腈纶纺丝工艺给干法腈纶带来独特的犬骨状纤维截面，见图2。

图1 湿法腈纶纤维截面

图2 干法腈纶纤维截面

2.2 犬骨性截面

奇特的犬骨性截面给干法细旦腈纶带来了优良的性能，截面见图3。

图3 犬骨性截面

2.2.1 柔软的手感

干法腈纶纤维具有犬骨形截面，它的弯曲模量比圆形和肾豆形纤维低。干法腈纶纤维截面长径比在2左右。纤维在受外力作用时，纤维受到的弯曲力最小，仅为圆形截面纤维的1/3，赋予纤维柔软的手感。细旦干法腈纶纤维直径只有10 μm左右，加之纤维截面长径比大，使得纤维手感更加柔软；由于干法腈纶弹性模量在400～550 kg/cm2，高于湿法腈纶纤维的30～450 kg/cm2，纤维回弹力强，显示出柔软而富有身骨的特性，形成干法腈纶纤维软而不烂的特点。干湿法晴纶弹性模量见图4。

图4 干湿法腈纶弹性模量

2.2.2 纤维蓬松，覆盖能力强

犬骨形截面纤维的堆砌密度较小，产品更为蓬松。犬骨形截面纤维在可比较的相同纱线结构下比圆形和肾豆形纤维分别粗30%和15%。因此，相同厚度的织物可节省原料10%以上。

2.2.3 纤维输水能力强

犬骨形截面纤维较低的堆砌密度使得相邻犬骨形截面纤维之间存在着比圆形纤维更大的空间或毛细孔，皮肤更能够通过纤维之间的空隙迁移更多的湿气或水分。“芯吸效应”是干法腈纶细旦纤维特有的性能，细旦腈纶犬骨状截面比表面积更大，芯吸透湿效应更明显，使织物导湿干爽、不闷热。

2.2.4 非凡的保暖性

普通腈纶的保暖性比羊毛高15%，干法腈纶细旦纤维之间空隙的增加进一步降低了纤维的导热系数，织物的保暖性远远超过其它纤维，经鲁泰纺织服装研究院监测，制得的衬衣面料保暖性是正常纯棉织物的3倍。

2.2.5 干法细旦腈纶光泽优雅

由于初生纤维成型条件不同，干法腈纶纤维表面光滑，加之犬骨状截面，产生了一种优雅的光泽。图5是电镜观测到的干法腈纶和湿法腈纶的纤维表面。

图5 电镜观测到的干、湿法腈纶

2.2.6 高强、抗起毛起球

特殊的生产工艺使得干法腈纶微细纤维不仅强力高于普通腈纶，还具有良好的抗起毛、起球性能，采用干法细旦腈纶生产出的织物的抗起球性能可达4级。另外，由于分子链上含有腈基，抗紫外线能力也有所增强。

3 样衣面料开发

3.1 混纺比例确定

产品定位为保暖轻薄衬衣面料，经多次试纺，将天丝和细旦腈纶的混纺比定为70 : 30。

3.2 染色工艺确定

经多次实验，确定采用同浴漂白、两浴两步法，成功解决了纱线的白度差和同色性差的难题。腈纶纤维选用阳离子染料进行染色。分散染料染色时，优化选择染色温度98℃，染色时间50 min，AB酸用量1.5 g/L。阳离子染色优化选择染色温度98 ℃，染色时间60 min，HAc用量为1.0 g/L。天丝用活性染料染色，进行两浴两步法染色。