（服装设计与工程专业论文）汉麻针织面料的开发研究.pdf

目录 d e v e l o p m e n t a lr e s e a r c ho fk n i t t i n gf a b i u c s co n t a i n i n gh e m p a b s t r a c t f o r s a t i s f y i n g l ye m p l o y i n gt h ee x c e l l e n tp e r f o r m a n c eo fc h i n e s eh e m pf i b e r sa n da p p l y i n g t h e mi n t os p r i n ga n ds u m m e rk n i t w e a r , t h i sr e s e a r c hs p u nf i b e r sb yc o m p a c ts p i n n i n ga n d b l e n d e dh e m pf i b e rw i t hs o m eo t h e rf i b e r s ( c o t t o n ，m o d a l ，p o l y e s t e r , v i s c o s e ) i nd i f f e r e n t p r o p o r t i o n s c o m p a r i n g w i t ht r a d i t i o n a l r i n gs p i n n i n g ，c o m p a c t i n gs p i n n i n g o f f e r ss o m e a d v a n t a g e s ，s u c hl i k ei n c r e a s i n gu t i l i z a t i o nr a t eo fh e m pf i b e rm a r k e d l y , i m p r o v i n gy a m l e v e l n e s sa n dt h ef i n e n e s so ff i b e rs u r f a c e ，f u r t h e rf o rw e l lg o i n gi nt h ef o l l o w i n gk n i t t i n g p r o c e s s i nc o n s i d e r a t i o no fh e m p 、ss p e c i a lp r o p e r t i e s ，t h ek n i t t i n gp r o g r e s sw a sc h a n g e do r i m p r o v e d a tl a s t ，w eg o ts e v e nk i n d so fy a m s ：h10 0 ；i - i c5 5 4 5 ；h c m4 0 3 0 3 0 ；h c m 3 5 3 2 5 3 2 5 ；h t4 0 6 0 ；h c t3 0 3 5 3 5 ；h c r n2 0 4 5 2 0 15 t h ec a p i t a ll e t t e r ss t a n df o r d i f f e r e n tm e a n i n g s ：h ，h e m p ；c ，c o t t o n ；m ，m o d a l ；t p o l y e s t e r ；r ，v i s c o s e ；n ，n y l o n n e x t ，w ea p p l i e dt h es e v e nc a t e g o r i e so fy a m st ok n i t t i n g ，a n dc h o o s et h r e ed i f f e r e n t t e x t u r e sa c c o r d i n gt ot h en e e do fs p r i n g - s u m m e rf a b r i c s ：f l a tk n i t t i n g ，i n t e r l o c kk n i t t i n ga n d m u l t i p l e xk n i t t i n g i nc o n n e c t i o nw i t hd i f f e r e n ty a m sa n dd i f f e r e n tn e e do ff a b r i c s ，t w e n t yk i n d s o ft e x t u r e so ff a b r i c sw e r ed e s i g n e d ，a n dw eu s ea p p r o p r i a t ek n i t t i n gl o o mt og e tr e q u i r e d s e m i f i n i s h e df a b r i c t h e r ea r el o t so fp r o b l e m si nt h ep r o c e s s ，s ow er e a d j u s t e dt h el o o m sa n d e n v i r o n m e n tc o n d i t i o n c h o o s eas t r e n g t h e n e dc o n d i t i o nt od e a lw i t ht h es e m i f i n i s h e df a b r i c st og e tr i do ft h e i m p u r i t i e s ，w a x i n e s sa n dp i g m e n te t c a l s o ，s o m es u r f a c e - a c t i v ea g e n t sa r en e e d e di nt h ep r o c e s s t om o d i f yf a b r i c s m o i s t u r ep r o p e r t yw h i c hi sp r e p a r e df o rt h ef o l l o w i n gd y e i n gp r o c e d u r e t h e d y e i n gp r o c e d u r ei n c l u d e dp o l y e s t e r - d y e i n ga n dh e m p d y e i n g , t h es i n g l eb a t hp r o c e s sw h i c h c o n t a i n sh e m p - d y e i n gi sf o rt h es a k eo ff a b r i cw i t h o u tp o l y e s t e r ；o nt h eo p p o s i t e ，t h et w ob a t h p r o c e s sc o n t a i n i n gp o l y e s t e r - d y e i n ga n dh e m pd y e i n gi st o w a r d sf a b r i c si n c l u d i n gp o l y e s t e r w e g a v et h ef a b r i c ss o f t e n i n gt r e a t m e n tt oi m p r o v et h e i rt o u c h a tl a s t ，s e v e r a lk i n d so ff a b r i c sw e r e i i i 北京服装学院硕士学位论文 c h o s e nf o rb a s i cp r o p e r t i e st e s t k e y w o r d s ：h e m p ，k n i t t i n gf a b r i c s ，b l e n d i n gy a m s ，t e x t u r e s ，d y e i n ga n df i n i s h i n g i v 北京服装学院学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名 日期：矽7 年肜月7 e l 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅、借阅和复印；学校可以将学 位论文的全部或部分内容公开或编入有关数据库进行检索，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书。 学位论文作者签名氍 导师签名： 日期：翮7 年阴7 日 日期： 年i2 具i 日 文献综述 1 文献综述 1 1 汉麻纤维简介 1 1 1 汉麻纤维的发展历史 传统上的理解来讲，汉麻即为大麻，但实际，l - - 者是有区别的。大麻分为毒品大麻 如a r i j u a n a ) 和工业大麻( i n d u s t r i a lh e m p ) ，毒品太麻中四氢大麻醇( t t t c ) 的含量很高， 在3 - 1 6 之间，其主要用途就是制造兴奋剂和毒品，这类大麻的种植是在全世界范围内都 是被控制甚至禁止的，工业大麻的t h c 含量仅有03 _ 1 之间“，1 9 9 2 年之后，低t h c 含量( 低于03 ) 的大麻品种在英国培育成功“1 ，世界各国卅纷纷对大麻种植解禁，我们现 在所说的汉麻，就是这种因低t h c 含量而能够广泛种植的工业大麻品种。 据有史料接在公元前2 7 0 0 年时我国首先丌始种植太麻，那个时候大麻首先是被当作 医用植物发现的，后来才被应用于服装，我国古代汉麻的种植遍及华北、西北、华东、中 南地区。当时的粕衣即是汉麻粗布做的衣服，为一般百姓闩常穿着，在春秋时期，汉麻的 栽培与纺织更是达到相当高的水平，连齐相晏婴也身着汝麻衣。在汉代，汉麻衣还作为军 队的服装口】。随后，种植大麻逐渐在整个亚洲和欧洲传插，2 0 0 0 到2 2 0 0 前大麻传播到了 欧洲，因为用处繁多，在那个时候人麻已经而被广泛种植如图1 。 罔1 丈麻的种植 北京服装学院硕士学位论文 1 6 世纪到1 8 世纪期间，在俄罗斯，欧洲及北美，亚麻跟大麻是主要的纤维植物。在 北美的殖民地大麻很快成为了一种不可或缺的原料。圣经和地图都被印在大麻纸上，并且 大部分的灯油也是用大麻籽压榨的。1 9 世纪初，英格兰的国王向加拿大的农民分发大麻的 种籽。给种植者们提供种植补贴让他们来种植大麻，因此大麻成为了重要的经济作物。 1 9 世纪末和2 0 世纪初期，劳动成本的增加，促使业界转向生产棉花、黄麻、其它热 带纤维以及研制合成纤维。1 9 1 7 年皮杆分离机的发明，使得劳动力成本显著降低。通过大 麻皮杆分离技术更加容易获得韧皮纤维，与其它天然和合成纤维相比，大麻更处于有利的 地位。 1 9 3 7 年，美国根据大麻税收法对生产者施行重税。最初制定大麻法的目的是禁止使用 “毒品大麻 ，但它给生产企业带来很多繁琐的生产程序，使得大麻工业化不再成为可能。 1 9 3 8 年，根据鸦片和麻醉品法，加拿大开始禁止生产大麻。在二战期间，为了供应麻绳， 生产大麻的禁令曾被短时间搁置，但战后又被迅速恢复。 在美国，大麻的种植面积从1 9 3 9 年的5 8 5 公顷上升到1 9 4 3 年的五万九千五百公顷， 而到了1 9 4 6 年，总种植面积已下降到1 9 5 0 公顷。 1 9 6 1 年，加拿大卫生部允许少量生产大麻用于研究。1 9 9 4 年，加拿大给h e m p l i n e 公 司发出了第一批授权4 0 年的许可证。 生物学一麻是一年生草本植物。这是一个高产的纤维作物，生长在温带地区，如加 拿大。大麻在3 个月的生长期内高度可以达到2 - 5 米。大麻雌雄异株，一英亩的大麻产量 高于大多数其它作物。 麻茎是生产大麻纤维的部位。纤维的长度、纤维素与木质素的含量是重要的质量参数 标准。茎产量的纤维有三种类型：原麻、粗麻、精干麻。精干麻质量最高，包括大约2 5 的秸秆。它含有两个品种的韧皮纤维，初级与中级。初级纤维长，含木质素低，众所周知， 它是天然纤维中强度最好的。二级纤维不同于初级纤维，他们的纤维长度要短，木质素含 量要高。低木质素含量的大麻不经过氯化合物的作用就会褪色。芯是短纤维，是大麻杆的 内层核心部分，木质素含量较高。传统上这些纤维被视为废物，但随着不断变化发展的技 术，这些纤维应用范围越来越广，产品包括人造丝，纸，工业，制造材料和生物燃料。 大麻是一种短日照一年生作物。种植生长的平均高度为2 - 5 米。4 个月内产量可以达 到每公顷7 至1 5 吨。在过去几年里，重点在欧洲实行育种计划，即培育雌雄同株的大麻。 选择这些品种将缩短成熟期。大麻最好生长在潮湿的环境里，气温在1 4 。c 到2 7 之间， 尤其是在前六个月的生长期中它需要大量的水分。一旦建立了良好的根系统，它就可以生 2 文献综述 存在最f 旱的地方。 大麻纤维在作物丌花的时候收获。将大麻杆割下或剪下，然后将进行脱胶过程。脱胶 是剥离秸秆中果胶结合纤维及非纤维部分的过程。在脱胶过程中，麻纤维和秸秆分开。其 余的秸秆破碎的纤维和不相干材料都去掉“1 。 大麻纤维凼其经久耐用的特性被应用到制衣业，制帆业和造纸业。值得注意的是，圣 经的第一本复制本的纸就是麻纸。从大麻种子中提炼出的油也被应用到从烹饪到化妆品 制造等多个领域，从大麻中提炼出的汁液也被广泛用于治疗多种病症。大麻的这些被普及 的i 4 k 用法一直持续到2 0 世纪巾期，后来大量便宜的进口棉花和黄麻横行于世，大麻就 渐渐的失去了竞争力。纺织业相较干生物复合材料来说对原材料的需求量较少，而且对纤 维的质量有要求。如果原材料达到了牛产服装和服饰所要求的质量，那么这些纤维就有了 非常高的附加价值。 圈2 打包的大麻杆茎 总之，提炼廿 纤维可以算是对大麻的丰要应用。纤维足生产绳索，帆布和服装的基本 原材料如果大麻要在纺织业中重新站稳脚，发挥重要作用，那首先需耍挣脱一系列的技术 限制，这些眦制包括连串的产品和应用问题：收获机械，水漫溃，打麻处理”1 。到目前 为止。我们已经在这些领域做了研究并掌握了一定的相关技能。做那些研究主要是为了可 以研究出些原型，当这些原型长到2 到4 米高的时候就可以收获大麻植物，并可以把太 麻杆以12 米为单位切成节( 如图2 ) 。这样做的目的是使大麻处理器械可以更顺畅的运 行尤其是为打麻机的工作做了铺垫。利用这种短期策略，工厂可以运用现有的大麻处理 机器来提取大麻纤维，而避免了更多的投资和新的技术要求。此外，被分割的太麻茎优化 北京服装学院硕士学位论文 了水浸渍的效果，植物的每个部分都得到了沤浸，浸液成为了植物体的一部分存在于整个 茎杆中。沤麻是处理麻类韧皮纤维过程中至关重要的一步，这一步对最终纤维的质量起着 决定性的作用。而且，根据不同的纤维特点和纤维含量，麻的茎杆的不同部位最终会有不 同的用途。 在意大利，有另外的一种方法。意大利卡纳帕联盟发起了名为“卡纳帕包包 的方法： 先集约播撒，然后当大麻的茎杆长到1 2 米高的时候便开始撒干燥剂，也就是膦酰甲基甘 氨酸( 草甘磷) ，这样做可以使大麻停止生长。从那一刻起，茎杆开始经历最初的亚麻处 理方法：拔，沤浸，干燥，储藏，打麻。接着，经过了打麻这一步骤的材料被送到纺纱厂， 它们就成为了纱线。这种方法的优点是十分显而易见的：利用同样的亚麻处理器械，植物 的高度却得到了控制，从而省去了不必要的准备过程。当然，这种方法有缺点也是不可避 免的：高价耕作，低茎杆产量( 只是传统型打麻的3 0 到5 0 ) ，使用化学药品，低等纤 维质量，植物不成熟带来的非均匀性，而且鉴于意大利的地理条件( 所处纬度) ，在露珠 沤浸过程中水分不能平衡的到达茎杆的各个部位，因此导致最后获得的纤维并不能拥有很 好的质量8 1 引。 应用到纺织业中的纤维需要满足以下几个参数：纤维长度，纤维成色( 纯度) ，可加 细性。被用于高质量服装的大麻要有良好的成色，用它纺出的纱线要在2 0 t e x 到4 0 t e x 的 范围内。纤维的成色越好，它在服装业和工业纺织被应用的范围就越广。因此，通过纤维 来发展大麻的多样性还是很有必要的。 1 1 2 汉麻纤维性能 1 1 2 1 汉麻聚集态结构 大麻与苎麻、亚麻相比，其胶质含量很高，高达4 0 以上，因此增加了大麻的脱胶难 度【3 2 】。其脱胶程度的好坏直接会影响大麻纺纱的成品质量、织造工艺和染整后处理加工。 特别是大麻纺织发展到今天，市场对其产品的要求已由原来的粗犷新奇，转向精美舒适， 这就对本来就不十分完善的大麻脱胶工艺提出了更大的挑战。同时由于大麻纤维结晶度和 取向度较高，化学反应性能差，化学试剂可及度低，因而也就影响对其产品的后处理加工， 限制了大麻高档产品的开发。 4 文献综述 表1 祝麻与其它纤维微观比较 如表1 所示，麻和棉虽然同为纤维素纤维但结晶度和取向度都比棉的高，而且不匀 率较高，波动范围大，纤维内部大分子排列整齐紧密，缝隙孔洞较少染料渗透能力差， 分子之间各个基团的结合力相互饱和与染料分子结合困难。倾角小，表明原纤维排列平 行度高，光线照射时在纤维表面发生逐层反射，反射光部分被纤维吸收部分回到纤维表 面形成散射层使光线萎暗。 1 i 2 2 汉麻形态结构 汉麻纤维来自汉麻植物茎的皮层和韧皮部，是汉麻茎机械组织的一部分，机械组织具 有支撑汉麻茎部结构和抵抗外力的作用。机械组织包括厚角组织和厚壁组纵，汉麻纤维属 于厚壁组织它在植物成熟后会随着细胞壁的增厚和木质化而死亡。汉麻纤维最初是有葡 萄糖基被氧桥连接成的链状大分子平行排列，聚合成分予诩系统，进而组成有宁隙的纤维 素骨架一纤丝系统。在分子团系统和纤丝系统的空隙巾充填着胶质。随着汉麻的生长， 它们分层淀积，组成纤维的胞壁，纤维2 ，纤维之口还平行分布着胶质。 图3电镜下汉麻纤维的横截面 由图3 可见，汉麻纤维的横截面与棉的腰圆形相比更加的不规则，有多边形、圆形、 椭圆形、扁平型等等，而且对于j j 于成纱的汉麻纤维，正常情况下是处于束纤维的状态 5 北京服装学院硕士学位论文 所以其形状更加不规则，光线照射后，多边形截面不能全部反射入射光线，当光线入射方 向改变后，在纤维内部界面上的入射角也不能随之变化。纵向有竖纹或横节，光线照射后 容易发生漫反射，因而麻纤维本身光泽较差。 1 1 2 3 汉麻化学成分 麻类韧皮纤维的主要化学成分包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶、脂蜡质、水溶 物及灰分等物质，汉麻原麻纤维与其它麻类化学成分组成如表2 。 表2 三种麻类纤维化学组成( ) 由表2 可见，纤维素是麻类纤维中最主要的组成成分，相对于其他麻类来说，汉麻原 麻中纤维素含量较低，它的制成率也较低。半纤维素分子量低，化学性质不稳定，经碱溶 液煮练时发生降解，变成单糖而溶解，通过酸的水解又可溶解一部分，且容易被氧化剂氧 化。在纺纱前要注意去除半纤维素，不然会造成麻条的硬条多，分梳困难，纤维的利用率 低，可纺性差；麻纤维中木质素的含量直接影响纤维的品质，含量少的纤维光泽好、柔软 并富有弹性，可纺性能及染色上色好。脂蜡质能赋予纤维表面以光泽，使纤维柔软、松散， 提高其可纺性。果胶质分为可溶性果胶和不溶性果胶，前者主要是果胶酸的甲酯，后者主 要是果胶酸的钙镁盐，并呈现大分子网状结构， 1 2 汉麻纤维的加工 1 2 1 大麻纤维的脱胶 汉麻收获后，必须经过沤洗、剥制等初步加工过程，成为精麻或粗麻，才能供工业加 工。麻类的沤制，在我国已有三千年以上的历史。早在诗经中就有“东门之池，可以 沤麻，东门之池，可以沤纶”的记载。在1 4 0 0 年前贾思勰所著的齐民要术中也有“获 欲净，沤欲清，水生熟合宜，浊水则麻黑，水少则麻艳，生则难剥，大烂则不任等沤制 技术的记载。汉麻纺织品目前仍处于中、低档水平，其中一个重要原因是汉麻纤维的木质 素含量高、纤维粗硬，难以达到纺制高支纱的可纺性要求，传统的原麻化学脱胶工艺只适 用于低木质素含量的原麻种类，应采用以去除果胶为主要目的的脱胶工艺处理制取精干麻： 6 1 文献综述 对于高木质素含量的原麻种类，应以去除木质素的处理工艺制取精干麻1 0 1 。根据消费需求， 汉麻织物这种功能性绿色产品应向高支、轻薄型方向发展，以提高档次。为此，应提高汉 麻纤维的可纺性【1 1 】，而影响汉麻可纺性的主要因素是脱胶工艺。汉麻脱胶的一个关键环 节是预处理工艺。预处理工艺主要有两方面的作用：一是利用预处理去除部分果胶质，减轻 后面脱胶工艺的负担：二是润湿纤维，使原麻纤维溶胀而变得较松散，在之后的煮练工艺中 提高煮练剂的渗透作用，提高脱胶效果【1 2 1 。 汉麻纤维主要预处理方式有：l 、预酸；2 、预氯；3 、预水；4 、预超声波。预酸脱胶 效果稳定且明显，但由于纤维素在酸性条件下易发生水解，且随酸浓度的增大、时间的延 长，水解作用越显著，所以应控制好预酸的时间和浓度。预氯p h 值较小时，残胶率降低较 为理想，但由于氯较容易分解，导致残胶率的波动较大，脱胶效果不稳定。预水处理效果 不明显，但比较稳定且节约成本，工艺简单。预超声波脱胶效率较高，且煮练后的汉麻纤 维松散度较好。预处理频率越大，时间越久，残胶越低，但易损伤纤纠1 3 】。 几千年来，我们的祖先一直采用传统的沤麻方法进行麻类的脱胶，但是这种方法存在 着环境污染严重、种麻与发展水产养殖业争水源、纤维产量和品质受自然条件影响太大等 主要问题，国内外广泛开展了人工控制下利用微生物和生物酶降解麻类非纤维素物质的新 技术研究【1 4 】。 1 2 1 1 微生物脱胶 早在1 9 2 0 年，k a y s e r 等分离n 7 株能浸渍汉麻的细菌；上世纪5 0 年代，国内多家单位 也开展了该方面的研究，汉麻脱胶微生物主要包括细菌和真菌，实践证明，微生物脱胶可 解决化学脱胶工艺存在的诸多问题，提高精干麻产量和品质，节水节能，降低污染，但因 微生物的产酶能力有限，汉麻生物脱胶后尚需化学脱胶法的联合作用【1 5 】。 1 2 1 2 酶法脱胶 利用脱胶微生物产生的脱胶酶，在适宜的温度、p h 等条件下，处理麻类韧皮原料，除 去非纤维素物质，提取纤维素【1 6 1 。酶法脱胶研究时间只有4 0 多年，主要以苎麻、亚麻、黄 麻和红麻等为原料，汉麻酶法脱胶在近几年才见报道【1 7 】。与微生物脱胶相比，工艺简单易 行，快速高效，但成本高、受酶的种类和活性的限制，脱胶难以彻底，需要辅以化学脱胶 工艺f 1 8 】。 1 2 1 3 超临界介质中的酶法脱胶 将现代生物酶技术和超临界流体技术有机结合，脱胶脱离水体，超临界条件下，麻的 结构发生变化，有利于酶的作用【1 9 1 。 7 北京服装学院硕士学位论文 1 2 1 4 汽爆法脱胶 利用蒸汽加压的高温条件，对纤维束产生劈裂作用，破坏和除去麻类韧皮的结构和非 纤维素物质，可使汉麻纤维中的半纤维素和木质素含量下降，纤维素含量和纤维的结晶度 上升【2 0 】。 1 2 1 5 超声波脱胶 将韧皮纤维放入水( 可加入助剂) 中预处理，然后再进行超声波处理( 水中加助剂) ， 最后水洗、干燥、打包。 1 2 1 6 快速生物脱胶 通过汉麻脱胶微生物筛选、诱变育种，获得了1 株( 编号为d m l l l ) 汉麻快速脱胶菌 株；在实验室条件下( 干茎规模为的汉麻快速脱胶试验结果表明：脱胶周期1 6 h 左右；干 茎出麻率1 3 左右；纤维分裂度6 8 9 m m m g ，纤维强力约8 0 n ) 。生物脱胶纤维( 没有经过漂 白) 颜色浅、质地均匀、光泽好，果胶、木质素和半纤维素含量分别为1 0 7 、2 0 6 、和 1 4 7 7 。具有脱胶周期短、纤维产量高和品质好等特点f 2 i l 。 1 2 2 汉麻纺纱技术 虽然目前为止汉麻纺纱已经取得了一些成就，但是总的来说，现在的汉麻纺纱工艺还 没有成熟，纯汉麻产品的质量大多只是处于中低档层次，也没有成型的专用设备，还只是 处于探索研究阶段，目前国内外尚无专用的汉麻纺纱系统，汉麻纺纱主要借鉴亚麻和苎麻 纺纱系统【2 2 】。 根据“工艺纤维”的长度，汉麻纺纱有长麻纺和短麻纺两种工艺。长麻纺采用的是平 均长度8 0 m m 左右的栉梳工艺纤维。按亚麻纺纱工艺，打成麻经栉梳机梳理而成的梳成麻 是长纤维，用这种长纤维来进行纺纱即为长麻纺。打麻落麻( 一粗和二粗) 和栉梳机的落 麻( 机械落麻) 称为短麻乜朝。 如果按照纺纱中的脱胶控制方式，可以分为干法纺纱和湿法纺纱2 4 1 。干法纺纱是采用 残胶率较低的精干麻，经过多道梳理，获得基本适应纺制4 2 t e x 以上的纯麻纱和落麻。湿 法纺纱，脱胶麻的残胶率较高。梳理后，获得的麻条和落麻工艺纤维的细度较粗，须经练 漂( 实际为二次脱胶) 才能适应纺制6 2 5 t e x 以下，纯麻纱的要求。干法生产的长麻粗纱， 也有经过练漂后上湿纺细纱机纺纱的，因其纤维残胶率较低，一般只漂不煮或轻煮，主要 根据粗上中纤维的细度及需要纺纱细度而定。长麻与短麻均可进行湿纺或干纺，但通常只 对短麻进行干纺。短麻干纺纱一般用来织制帆布。湿纺的特点在于：粗纱煮练，可以使残 胶膨胀、软化，部分分解，还可以重点去除木质素与半纤维素。湿态下的汉麻纤维较为柔 8 1 文献综述 软，强力也高，纤维中单纤维间的胶合力较干态时小。细纱牵伸中，进入前罗拉钳口的纤 维，较易克服周围纤维间的结合力而滑移离解；游离的单纤维和小纤维束因粗纱捻回、水、 残胶抱合等因素，使成纱过程得到良好的控制。因此，利用湿纺技术较易获得细度较细、 条干和强力较均匀的毛羽极少的纯汉麻纱。并且利用水的凝聚作用和果胶质溶化后的粘合 作用，是纱线表面光洁，也提高了纱线强力。由于湿法纺纱须经粗纱练漂，显然不相适宜 不耐酸碱和高温高压煮练的纤维( 如毛、丝。粘胶等) ，这在一定程度上限制了湿纺混纺 产品的开发【2 5 1 。 另外，根据纺纱时是否混入其他纤维，汉麻纺纱系统还可以再分为汉麻纯纺和混纺系 统，汉麻混纺多采用麻纺、绢纺、毛纺、棉纺等纺纱系统，以干法方式进行。混纺时，纤 维可以使落麻或棉型化汉麻纤维，根据不同的混纺原料采用不同汉麻纤维。 在前苏联、罗马尼亚、英国等多用亚麻纺纱路线进行纺纱，英国曾在实验室试纺出 9 1 1 6 6 7 t e x 的纯汉麻纱。德国、加拿大等国对汉麻的研究大都集中在造纸、复合材料等非 纺织领域的应用上，很少见到有关成啥及织物的研究报道。有一百多历史的意见匈牙利麻 纺厂，其主要产品包括汉麻纱、线、绳，6 0 为纯麻产品，4 0 0 t e x 以上为短麻纱，2 0 0 t e x 为长麻纱。目前，我国采用长麻纺技术已能规模生产4 1 6 t e x 纯汉麻纱，并批量生产2 0 t e x 甚至1 6 7 t e x 的纯汉麻纱【2 6 1 。 东欧的多数汉麻生产国，利用汉麻与亚麻纤维性质的相似性，通常对汉麻的初加工和 纺纱都借鉴亚麻纺织方法，纤维特性和纺纱品质也与亚麻相当。实际上，汉麻纤维比亚麻 纤维更长更粗糙，亚麻的纺纱机械与加工方法对汉麻来讲显得有些柔和，纺纱结果并不能 让人十分满意。我国除了应用亚麻纺纱工艺进行汉麻纺纱外，对汉麻纺纱工艺的研究则相 对多样化，有利用绢纺技术的，采用圆梳工艺，粗纱改用毛精纺，细纱改用消极式双皮圈 牵伸；有沿用毛纺技术的，这是针对绢纺工艺中存在的汉麻纤维开松、梳理产量及纤维制 成率低、细纱粗节、毛羽多等问题，把圆梳工艺改成毛纺工艺，但是工艺改进难度大，效 果不够理想；在汉麻与棉混纺时，宜采用棉纺工艺。利用上述方法可以纺制低达1 2 5 t e x 的混纺纱，但是对于纯纺纱而言，一般只能纺织6 6 7 t e x 以上的汉麻纱。 1 2 3 汉麻面料的染整技术 汉麻织物的前处理与棉织物类似，但其关键在于去除麻皮，提高白度，保持一定的柔 软度。在实际生产中，应根据生产品种与加工要求的不同而制定相应的工艺。如加工深杂 色品种，对去除麻皮和白度要求不高，可以考虑省去酸洗和过氧化氢漂或氯漂工序。而浅 杂色或漂白品种不但不能省去酸洗工序，还要加强氧漂或氯漂工艺【2 7 1 。有人采用汉麻帆布 o 北京服装学院硕士学位论文 进行过前处理试验，采用如下工艺流程： 翻布一冷堆一气蒸平洗一烧毛一氯漂一酸洗一氧漂一( 烧毛) 一丝光一酸洗 汉麻织物属于纤维素纤维，从原理上讲，棉用染料均可以对汉麻织物进行染色。但由 于麻纤维纤维素含量低，结晶度高，上染率较差，色泽不及棉纤维鲜艳。因此需选用活性 染料进行染色，以弥补麻纤维色泽萎暗之缺陷。可采用如下工艺流程对汉麻织物进行染色： 漂练下机半成品一浸扎染液一烘干一浸轧固色液一汽蒸固色一水洗一烘干一后整理【2 引。为 了改善汉麻织物的染色性能，青岛大学使用汉麻改性剂s f r - 9 0 8 对织物进行染色前处理。 s f r 一9 0 8 系阳离子化试剂，处理过程中可以与纤维素大分子的羟基发生反应，纤维上引入 阳离子，增加染座，提高对阴离子性染料的吸附能力和上染百分率，增加染色深度。工艺 流程为： 坯布检验一翻缝一烧毛一氧漂一亚漂一液氨处理一改性一染色一烘干一预缩一检验【2 9 】 东华大学针对汉麻织物染色不深，以及经变性工艺处理后手感较差的问题，提出了汉 麻织物经酶( 1 5 3 8 ) 洗处理后，再变性、染色的工艺，不仅改善了织物的手感，还提高了 汉麻织物的固色率以及湿摩擦牢度。汉麻织物经酶洗和变性处理后，经活性染料，如活性 黄x r 、活性红x - 3 b 、活性黑k n - b 以及活性红m - 8 b 染色后，上染百分率均有较大提高， 个别提高近3 0 。这说明经过该工艺处理后，大部分活性染料均可上染汉麻织物f 3 0 1 。 汉麻纤维优良的物理化学性能使其织物可用于休闲服、工作服等，但缺点是易皱易缩。 汉麻织物抗皱防缩可通过以下几项技术进行处理：机械整理、化学整理、机械与化学联合 整理。与棉织物相同，汉麻织物也可采用含氟聚合物乳液进行抗油拒水整理。含氟聚合物 不会对阻燃整理产生任何负面影响。 汉麻织物或纱线在上浆、织造、退漂、烘干等加工过程中，收到的张力均可使纤维产 生内应力，并存在与纤维内，织物洗涤时易产生缩水、起皱变形、手感变硬、布面粗糙等 问题、所以可以对汉麻纤维进行液氨处理，使其结晶度、结晶尺寸等超分子结构发生变化， 纤维内部结晶解取向，释放内应力，随之分子键氢键重排。从而增加了对光线的均匀反射， 增加了谈性格、强度，改善了手感和尺寸稳定性。经电镜试验表明，经过液氨处理后汉麻 纤维有膨化现象，表面明显光滑【3 1 1 。另外，采用1 5 4 8 酶洗并结合砂洗工艺，可以改善汉 麻织物手感。在酶洗工序中，酶用量少时对织物减量作用不大，织物手感改善不明显；酶 用量过大时，强力下降过多，影响织物的服用性。砂洗过程中，柔软剂种类和用量非常重 要。理想的柔软剂既保护酶洗后原纤不剥离，又能明显提高织物的弹性、柔软度、蓬松度 1 0 1 文献综述 与厚实程度。 1 3 课题的研究内容及意义 1 3 1 课题所属研究领域 课题所属的研究领域为新型面料开发研究。本课题是由北京铜牛集团有限公司承担的 北京市科委“绿色环保汉麻针织产品的研究与开发课题的子课题。本课题将研制开发汉 麻针织面料，以用于军地两用内外衣服装生产，实现绿色环保纤维汉麻在北京针织服装产 业上的运用，促进纺织服装产业的进步和促进新材料在纺织服装产业上的应用，具有重要 的经济和社会价值。 1 3 2 课题研究的意义 1 3 2 1 课题的理论意义 随着科技的发展，人们的环保意识日益增强，新型环保服装面料的研制开发成为国内 外纺织业发展的趋势。目前森林资源正同趋匮乏，棉田日益减少，汉麻在服装领域的应用 不但可以解决纺织服装原料短缺的问题，而且具有环保的性能，是一种可持续发展的创新 型纤维材料。本课题所用原料汉麻植物对气候和土壤的要求低，生长迅速，抗虫害能 力强，在北方可以一年种一季，在南方则可以种三季。从汉麻中获取的纤维是一种具有天 然色泽的高品质的天然纤维素纤维。课题所研究开发的汉麻针织面料期望用于舒适性内衣 裤如：背心、短裤、体能训练服等军需产品，也可用于高档休闲、运动装。用绿色环保的 汉麻纤维原料可以代替棉、化纤等高污染、高耗能原料。棉花的种植耗费大量的农药和杀 虫剂，对环境污染严重，化学纤维则是由不可再生的石油资源裂解后合成得到的。而汉麻 不仅可以再生且种植生长中只需少量的水和肥料，无需施用杀虫剂等农药并可自然分解， 是环保的农作物。因此，“汉麻针织面料的开发研究 对开发使用节能环保型原材料，实 现纺织品生产节能减排意义重大。 近几年来，由于国际国内市场的不断变化，迫使我国纺织产业进行产业结构调整。随 着人民币升值、石油和原材料价格不断攀高以及国际市场特别是欧美市场的持续走软，我 国纺织业正面临“内忧外患 的困境。有专家指出，未来几年将是我国纺织业的洗牌年， 我国纺织企业，无论是国有还是私营，都面临一个重新洗牌的问题。如何在新一轮的“牌 局 中，率先占据有利地位，企业的产品结构和品质起着决定性作用。 本课题研究将联合铜牛集团的科技研发和生产实力，并与总后科研院所、前道纺纱企 业共同研究开发汉麻纤维的针织面料，充分整合了不同领域研发的资源优势。该课题的实 1 1 北京服装学院硕士学位论文 施，将丰富纺织行业技术创新的实践，从而推动纺织服装产业链的集成创新。 1 3 2 2 课题的应用价值 在目前全球产品过剩的情况下，中国的纺织企业需要培养本身领域的创造力，树立自 主品牌，提高品牌对产品价值的贡献率。商务部的统计表示，纺织品出口企业平均利润率 仅有3 5 ，出口模式代工为主，自有品牌只占1 0 左右。目前，我国纺织产品的低端市 场已处于饱和或接近饱和状态，纺织企业要想突破目前的困境，必须冲刺高品质、高附加 值的中高档市场，才能在国际市场上有立足之地。在国外市场，汉麻纺织品获得了很高的 认同度，同类规格的汉麻纤维售价要高于亚麻，高档时尚的麻类服装在发达国家市场需求 年增长在3 0 以上，由于欧盟等国家对汉麻类服装都没有进口限制，因此，在当前纺织服 装出口市场疲软的情况下，汉麻类服装的出口具有广阔空间，可以在一定程度上缓解当前 我国纺织服装出口业所面临的压力。 另外，汉麻纺织品具有手感柔软、穿着舒适，透气透湿，抑菌防腐，耐热耐晒，抗菌 和抗静电能力强、吸附性能好、防紫外线辐射能力强等多重天然保健功能，具体如下： ( 1 ) 汉麻与其它纺织纤维混纺性能良好，汉麻混纺织物可防虫蛀；汉麻优异的毛细 效应使汉麻纤维吸湿排汗性能格外好，不仅柔软、而且特别凉爽不出汗斑、无异味天然抑 菌，这是由于汉麻纤维中空，平时富含氧气，使厌氧细菌无法生存； ( 2 ) 经高频等离子发射光谱仪分析测定，汉麻纤维中还含有十多种对人体健康十分 有益的微量元素；据测算，穿着汉麻服装与棉织物相比，可使人体感觉温度低5 。c 左右， 与化纤织物相比就更觉得凉快了。炎炎夏日，即使气温高达3 8 以上，穿着汉麻服装也不 会觉得热不可耐： ( 3 ) 汉麻纤维的横截面表现为不规则的三角形、多边、腰圆型等，其分子结构多棱 状，较松散，有螺旋线纹。因此汉麻纤维制品对音波、光波具有良好的消散作用。经中国 科学院物理所检测，一般汉麻植物，无需特别的整理，即可屏蔽9 5 以上的紫外线； ( 4 ) 干燥的汉麻纤维是电的不良导体，其抗电击穿能力比棉纤维高3 0 左右，是良好 的绝缘材料。通常情况下，由于汉麻纤维吸湿性能特别好，暴露在空气中的汉麻纺织制品， 一般含水达1 2 左右，在空气湿度9 5 时，含水可达3 0 ，手感却不觉潮湿。因此，汉麻纺 织制品又能轻易地避免静电积聚，不会因衣着摆动摩擦引起放电和起球。 上述汉麻特有的多重绿色保健功能决定了汉麻针织面料特别适合在极端艰苦的环境下穿 着，它的开发成功将有利于提高人体健康水平。汉麻纺织品已被业内誉为“会呼吸”的生 态产品和“二十一世纪最具发展前景的绿色产品，由于汉麻所具有的独特的天然多重保 1 2 i 文献综述 健功能，其纺织品非常适合世人日趋崇尚自然、返朴归真的消费需要。 1 3 北京服装学院硕士学位论文 2 1 纤维性能测试 2 纺纱部分 2 1 1 纤维的结晶度测试 本实验采用日本理学公司司生产的d m a x b 型x 射线衍射仪进行测试，实验管压为 4 0 0 k v ，管流5 0 0 m a ，连续扫描，扫描速度为5 0 m i n ，采样间隔：0 0 5 0 。 实验时先制平板状试样，将纤维试样先剪碎，然后压至平板状，放置到样品台上；然 后按照测试条件设定参数，开始测试；记录不同的角度值所对应的i 值，画出测量角度范 围内的x 射线衍射曲线；最后分峰计算结晶度，先定出6 个点。再通过点的高低调节，画 出无定型基线。再设定峰的个数和各个峰的参数如：峰强、半峰宽等，最后通过回归计算 得出结晶度。 纤维的聚集态结构是指纤维的大分子链段之间的作用及堆砌方式，即为纤维的结晶结 构，它对纤维性能影响很大，进而影响纱线和织物的性能。本实验中将汉麻纤维与棉纤维 进行对比实验，观察其x 射线衍射曲线如图4 ，两种纤维的结晶峰参数见表3 、4 。 图4 两种纤维的x 射线衍射曲线 1 4 a 阳 2 纺纱部分 表3 汉麻纤维的结晶峰参数 表4 棉纤维的结晶峰参数 分析图4 和表3 可知，汉麻纤维和棉纤维比较，同为纤维素纤维，结晶峰数量相同，峰 的位置相近，但汉麻纤维的1 、2 、3 号结晶峰的强度均大于棉，晶粒尺寸也相应的大于棉 纤维，汉麻的结晶度比棉高，染料比较难以进入，不易染深色。 2 1 2 纤维的微观形态测试 采用日本电子株氏会社的j s m 6 3 6 0 扫描电镜，观察棉纤维、苎麻纤维和汉麻纤维的 表面微观形态。观测条件：加速电压5 k v ，电流5 m a 。 电镜图片可以观察纤维的表面状态，纤维的横截面形状会影响纤维的光泽，表面的裂 隙、孔隙也有利于液体的吸收和传导；纤维的纵向卷曲会影响可纺性。通过电镜我们可以 直观的看出纤维的外观形态结构。 用于纺纱的汉麻纤维未能完全脱胶，处于束纤维的状态，在束纤维的缝隙中，存在着 胶质，纵向有明显的裂纹沟槽和孔洞；棉纤维横截面呈扁圆或腰圆形，纵向有天然转曲； 苎麻纤维呈扁圆形，内有较大的中腔，纤维较为平直，但外表面有裂纹和孔洞。 汉麻单纤维的横截面非常复杂，有三角形、扁形、四边形、椭圆形等等，当紫外线照 射到纤维上，会形成多层折射被吸收，所以具有较好的抗紫外性能【3 3 1 。另外，汉麻纤维或 束纤维表面有很多裂纹和孔洞，所以会有较好的吸湿散湿性，纤维的末端有分支，而且呈 钝圆形，并不像苎麻和亚麻那样尖锐，能够一定程度上避免类似其他麻类纺织品带来的刺 1 5 北京服装学院硕士学何论文 痒感【圳图5 为三种纤维的纵、横向电镜照片。 e 苎麻纤维横截面 图5 三种纤维扫描电镜图 f 苎麻纤维纵向 2 纺纱部分 2 2 纱线设计与性能测试 2 2 1 汉麻纤维的成纱机理 汉麻纤维最初是由葡萄糖基被氧桥连接成的链状大分子平行排列、聚合成分子团系 统，进而组成一种有空隙的纤维素骨架一纤丝系统。在分子团系统和纤丝系统的空隙之中， 充填着胶质。随着大麻的生长，它们分层淀积，组成纤维的细胞壁：在纤维与纤维之间， 还平行分布着胶质。大麻纤维束的含胶具有三个层次：纤维与纤维之间的胶质系统、纤丝 系统之间的胶质系统和链状分子团系统之间的胶质系统。大麻纤维的这种含胶结构与单纤 维形态，决定了大麻原麻脱胶只能恰到好处：既要裂解纤维束间的薄壁细胞和去除与纤维 束平行的胶质，又要防止过度深入作用到纤维束内部，防止纤维束离解成单纤维。这种适 度脱胶工艺获得的，将是一种长短粗细不一的纤维束与单纤维的混合体。大纤维束将较长， 残胶较多，外表光滑，粗硬，不易加捻：短而细的单纤维和小纤维束掺杂其间，又将使牵伸 运动难以得到有效的控制。 大麻工艺纤维的长度与细度取决于脱胶与梳理的程度。一般说来，工艺纤维的长度越 长，其细度就越粗。为了避免纤维损伤、断裂，减少短绒、麻粒的产生，适度脱胶后的大 麻精麻，应补加油水，提高纤维的柔韧性，然后由粗渐细，采用多道梳理、逐步分解的方 法。如在脱胶时保留较多的胶质，使用较粗的工艺纤维纺粗纱，可大大降低梳理负荷。精 梳是大麻纺纱必不可少的工序。生产中，还常利用复精流来进一步排除短纤和麻粒。但为 工厂降低成本和充分利用自然资源，应对各道梳理产生的落麻加以充分利用。纺纱质量的 好坏，与成纱截面中的纤维根数关系密切。在大麻精麻残胶较多、工艺纤维较为粗长时， 采用类似亚麻的湿纺技术较为有利。粗纱煮练，可使残胶膨胀、软化，部分溶解，还可重 点去除木质素一与半纤维素。湿态下的大麻纤维较柔软，强力较高，纤维束中单纤维间的 胶合力较干态时小。 2 2 2 汉麻纱线设计 本课题研究旨在开发春夏季较为轻薄的服装面料，而且要充分发挥天然汉麻纤维优良 的吸湿散湿性。但由于汉麻纤维可纺性差，实际生产中多与棉纤维混纺，而且，由于单纤 维长度较短、初始模量偏大且卷曲少，纤维之间抱合力小，为满足纺纱的需要不能够完全 脱胶。此外，由于在针织织造过程中，纱线需要经过弯纱成圈过程，故考虑加入适当涤纶 纤维增加其强度和耐磨性，亦可加入适当的莫代尔纤维或其他粘胶纤维改善汉麻针织产品 的刺痒感。 1 7 北京服装学院硕士学位论文 本课题中试验的纱线品种很多，最终定位生产的纱线共有7 个纱线品种，选用h 代表 汉麻、c 代表棉、t 代表涤纶、m 代表莫代尔、r 代表粘胶、n 代表锦纶。具体纱线配比如 表4 ： 表5 纱线成分组成 2 2 3 汉麻纺纱准备工艺研究 前人所应用的汉麻纯纺纱的纺纱工艺，基本有两种，一种是湿纺、一种是干纺。二者 最重要的区别就是原料选择的不同，干法纺纱采用残胶率较低的精麻，经多道梳理，获得 基本适应纺制4 2 t e