兼具纺织材料基本性能与软木功能性的高性能纱线

V. S， S. Ventura， G. Bonifcio， J. Morgado， F. Pereira

1. Sedacor软木出口公司(葡萄牙)

2. Têxteis Penedo公司(葡萄牙)

3. 纺织品和服装行业技术中心(CITEVE)(葡萄牙)

4. 波尔图大学(葡萄牙)

软木来自于栓皮栎树的树皮(图1)。欧盟是世界上最大的软木生产区，占世界软木总产量的80%以上，其中仅葡萄牙的产量就占据世界软木总产量的近50%。

图1 软木原料来源——栓皮栎树皮

软木为一种天然可回收且可重复使用的环保型材料，在全球市场上拥有重要的应用价值。近年来，软木绿色环保的特性引起了大批对天然材料、生态设计及可持续发展感兴趣的设计师、艺术家与建筑师等的关注。尽管人们对软木材料在服装和家纺领域的应用较为关注，但市场上对软木材料在这些领域的研究却很少，仅少数设计人员正进行这方面的研发工作，这导致当前市场上很少可见软木面料和软木纱线。

目前，市场上提供的具有软木成分的纺织材料主要为一些天然软木薄片(图2)或复合软木薄片，这些薄片通常厚约0.5～10.0 mm。将软木薄片与机织材料、非织造材料层压，再经切割加工，可获得宽约3.0～10.0 mm的“软木纱/带”(图3)。但这种材料存在一些缺陷，如缺乏柔韧性和延展性、难以折叠和缝制、透气性差等，导致其并不适合于纺织服装的生产，进而严重限制了其在纺织终端产品(服装和家用纺织品)中的大规模应用。此外，这种材料在存储、养护和清洁方面也存在一定的问题。由于这些软木纱(实际上它们更像是带子)太粗，因此也无法上机织造。

图2 市售软木薄片

图3 市售软木纱/带

考虑到当前市场上现有软木产品所存在的问题及人们对软木纺织产品的关注，本文提出了新的采用软木开发纺织材料的思路和概念。开发出的材料既可保持纺织品的特性，又可结合软木的性能优势，集艺术性与功能性于一体。

1 研究与开发

项目的研发主要分为5个步骤。首先是软木添加成分的研发。这些添加成分从软木废料中提取。项目对多种不同类型的软木添加成分的性能进行了研究、分析与表征，研究内容包括软木添加成分的类型、组成、密度、粒度，以及与黏合剂的适配性，相关试验测试有粒度分布测试、接触角测试、表面能测试及含水量测试。此外，试验还通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了添加成分的组分，通过热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)分析软木添加成分的热稳定性。最终，项目挑选出性能较佳的软木添加成分。

接着是黏合剂的研发。项目通过对不同黏合剂配方(包括使用的软木添加成分类型与使用比例，以及黏合剂的黏度)的测试评估，研发出较适宜的黏合剂，可在软木添加成分与纺织品基材间形成稳定的化学键。

第三步是对软木添加成分在纺织材料上的渗入效果进行研究。为此，在不同的纺织品基材(纱线、针织物、机织物和非织造织布)上使用不同的黏合剂、不同的加工工艺及工艺参数，然后评估软木添加成分的渗入效果。项目还专门开发出一种检测方法进行渗入效果检验。试验结果表明，软木添加成分渗入织物和纱线的平均质量百分比约为20%。对25次洗涤循环后软木添加成分损失的评估结果已证实，使用某些特定的纺织品基材、软木添加成分和加工条件，加工出的产品几乎未出现软木添加成分的损失，但随着洗涤次数的增加，基材表面的黏合剂会发黑。

在第三步结束时，项目参与者意识到将软木添加成分混入纱线的工艺才是最具挑战性和最难的工作，但同时也最具创新性和前景性。由于要求最终所得纱线可通过常规技术制备机织和针织面料，因此项目将研发重点转向纱线涂层工艺。为此，项目开发出一条专用于软木成分包覆纱线的试验线，并优化了软木成分的渗入工艺，制备出性能更完善的软木纱线(图4)。

图4 软木纱线

第四步的研发是开发将软木纱线织造成织物的工艺。为验证加工后的纱线适用于织物的生产织造，项目在工厂中使用软木纱线进行了机织物的生产试验，研究并调整了所有的织造工艺参数，结果表明，软木纱线在上机织造过程中表现良好，既没有出现软木成分的损失，也没有对加工过程造成不利影响。项目采用所得软木纱线织造的机织物实物图如图5所示。

图5 采用软木纱线制备的机织物

下机后的织物经喷射化学助剂与石洗过程进行软化处理，该过程中也未出现明显的软木成分损失及任何其他问题。

项目的最后一步是评估所开发的纱线和织物的质量及性能水平。对软木涂层加工后纱线与未经涂层的同种纱线进行比较分析，发现经软木涂层加工的纱线具有更高的拉伸断裂强力和拉伸断裂强度，以及更少的毛羽，但同时也产生了更多的纱疵，并且断裂伸长率较低。对分别由这两种纱线织造的织物性能进行对比分析，发现采用经软木涂层加工的纱线织造的织物，具有更好的断裂强度和断裂伸长率，良好的耐磨性和抗起球性，并且在家用过程中表现出良好的水洗稳定性、抗菌性和防螨性，但其抗撕裂性能有所下降。

2 结语

项目成功研发出软木纱线及由这种纱线制备的织物，所得纱线和织物均可用于服装和家用纺织品的生产。

项目已申请了国际发明专利，很多纺织终端产品(如羽绒被、枕头、窗帘及桌布等)，都可以使用软木纱线制备的面料进行相应开发。

项目还获得了2015年度产品类别的Inovatêxtil奖(ItechStyle论坛，Modtissimo)，并入围2015年度可持续性类别的未来材料奖(Future Materials Award)，同时入围2019年度产品类别ItechStyle奖(ItechStyle论坛， Modtissimo)的决赛(图6)。

图6 Inovatêxtil 奖获奖作品

Cork. a. Tex-Yarn项目为一项联合开发的项目，项目方由2家中小型企业与2家研发机构组成，分别是拥有丰富软木转化技术的Sedacor公司，致力于家纺产品生产的Têxteis Penedo公司，波尔图大学工程学院(FEUP)分离与反应工程实验室-催化与材料实验室(LSRE-LCM)，以及葡萄牙纺织品和服装行业技术中心(CITEVE)。