（纺织工程专业论文）竹浆纤维面料的开发与性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

竹浆纤维面料的开发与性能研究 中文摘要 竹浆纤维面料的开发与性能研究 中文摘要 竹浆纤维以其良好的性能越来越受到人们的青睐。本文介绍了竹浆纤维的的结构 和性能，竹浆纤维的力学性能好于常规粘胶纤维，有良好的吸、放湿性和透气性、较 高的初始模量和较好的弹性、抗皱性、具有较好的天然抗菌和抑菌及良好的抗紫外线 性能，根据竹浆纤维的这些特点，利用以竹浆纤维为主的混纺纱和包芯线开发了平纹 地、双珠地、纵条提花的针织面料。 分析探讨了生产中的主要工艺参数与技术关键，并对产品的主要性能如强度、 透气、透湿、抗皱性、抗起毛起球性等进行了测试，应用模糊综合评判法对竹浆纤维 针织产品的凉爽舒适综合性能进行了评判，结果表明竹棉涤包芯产品凉爽综合性能最 好，含竹浆纤维的产品有抗茵、杀菌效果，紫外线防护效果良好。在针织产品开发及 性能研究的基础上，又开发了府绸、斜纹、直贡类的机织面料，对面料的性能测试结 果说明采用竹浆纤维与棉混纺或交织织物的耐磨性、抗折皱性好于纯棉织物，抗起毛 起球性能略低于纯棉织物，但仍然比较好，包芯纱织物可明显改善织物的强力、弹性、 抗折皱能力。 关键词：竹浆纤维产品开发性能测试综合评判 作者：邹清云 指导老师：王国和 d e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c ho fb a m b o op u l pf a b r i c s a b s t r a c t d e v e l o p m e n ta n d r e s e a r c ho fb a m b o o p u l pf a b r i c s a b s t r a c t t h i sp a p a ri n t r o d u c e ds t n l c t u r ea n dp e r f o r m a n c eo fb a m b o op u p l ef i b e r , i t s m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c e i s b e t t e rt h a nc o n v e n t i o n a lr a y o n ，w h i c hh a se x c e l l e n t h y g r o s c o p i c i t y ，m o i s t u r el i b e r a t i o n ，p e r m e a b i l i t y ，h i g h e ri n i t i a lm o d u l u s ，b e t t e re l a s t i c i t y ， c r e a s er e s i s i t a n c e ，a n t i - b a c t e r i a l ，b a c t e r i o s t a t i ca n dg o o du n l t r a v i o l e tr e s i s t a n t s ot h e t e x i t i l e so fb a m b o o p u p l ef i b e ra l ew e l lw e l c o m e d a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r s ，t h i sp a p e r d e v e l o p e dk n i t t e dm a t e r i a l s ，w h i c hh a sp l a i n & l a c o s t e ，a n dv e r t i c a lj a q u a r dt e x t u r e ，u s i n g b l e n d e dy a r na n dc o r n - s p u ny a r nm a i n l y m a d eb yb a m b o op u p l ef i b e r t h i s p a p e ra n a l y s i z e d & d i s c u s s e d t h em a i n p r o c e s s i n gp a r a m e t e r a n dk e y t e c h n i t i o n ，a n dt e s t e dt h em a i np r o p e r s i t y , s u c ha st e n a c i t y 、p e r m e a b i l i t y 、c r e a s er e s i s t a n c e 、 a n t i p i l l i n gt e n d e n c y 。t h i sp a p e rp r i z e dt h ec o m p r e h e n s i o n a lp r o p e r s i t yr e l a t e dt oc o o l i n g a n dc o m f o r tf o rk n i t t e dp r o d u c to fb a m b o op u p l ef i b e ru s i n gf u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n t h et e s tr e s u l ti n d i c a t e d t h e c o r n s p u ny a r np r o d u c t w i t h b a m b o o c o t t o n p o l y e s t e rh a st h eb e s tc o o l i n gc o m p r e h e n s i o n a lp r o p e r s i t y t h ep r o d u c t s i n c l u d i n gb a m b o op u p l ef i b e rh a sa n t i - b a c t e r i a l 、b a c t e r i c i d a la c t i o n ，a n db e t t e r u n i t r a v i o l e tr e s i s t a n te f f e c t s t h i st h e s i sa l s od e v e l o p e dp o p l i n 、t w i l la n ds a t i nd r i l l m a t e r i a l sb a s e do nt h ed e v e l o p m e n to fk n i t t e dp r o d u c ta n dp r o p e r s i t yr e s e a r c h t h ef a b r i c s w h i c ha r es p u n e dw i t hb a m b o op u p l ef i b e ra n dc o t t o nh a v eb e t t e ra b r a s i o nr e s i s t e n c ea n d w r i n k l e - p r o o ft h a n1 0 0 c o t t o nf a b r i c s ，b u tt h ea n t i - p i l l i n gt e n d e n c yo fw h i c hi sl i t t l e l o w e rt h a n1 0 0 c o t t o nf a b r i c s t h ef a b r i c sw i t hc o r n s p u ny a r nc a l lo b v i o u s l ym o d i f y f a b r i c s t e n a c i t y 、e l a s t i c i t ya n d c r e a s er e s i s t a n c e k e y w o r d s ：b a m b o op u l p f i b r e ；p r o d u c td e v e l o p m e n t ；p e r f o r m a n c e t e s t ； c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n w r i t t e n b y z o uq i n g y u n s u p e r v i s e db y ：w a ng u o h e l i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提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。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名： 缉蓝墨 e l期： 1 2 ：占 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容：论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：墨e 孟参日期： ：查 导师签名： 2 - j 司叠 日期：厶型 竹浆纤维面料的开发与性能研究第一章绪论 第一章绪论 1 1 竹浆纤维的研究现状 传统的再生纤维素纤维粘胶纤维生产原料是棉花和木材。随着森林资源的日 趋匮乏，耕地的减少，木材成本和棉花成本不断增加，人们对生态的保护意识增强， 粘胶化纤行业的原料供应将越来越困难。 资料显示，在我国，竹的大家庭里有4 0 0 多形态各异的成员，竹类植物种植、生 长面积达4 2 0 万公顷，在世界上名列第一。竹子的资源不仅丰厚，而且还有栽种成活 率高的特征，3 - 5 年即可成林。竹纤维是以竹子为原料，采用化纤新工艺加工，通过 特殊的工艺处理，将甲种纤维素含量在3 5 左右的竹浆纤维提纯到9 3 以上，以满 足纤维生产的要求，再经制胶、纺丝等工序制造的再生纤维素纤维，性能优于传统粘 胶纤维。由于竹子是常绿植物，生长在崇山峻岭的大自然中，极少受到农药和其它有 害物质的污染，因此，用竹子作原料生产的竹原纤维具有无毒、无污染等特点，符合 目前纺织纤维绿色、环保的要求【l 】。 竹子自身有抗菌、抑菌、防紫外线特性，在纤维素提纯纺丝过程中采用高科技工 艺处理，提取的再生纤维素纤维，保护了天然的抗菌、防紫外线物质，使它们始终结 合在纤维素大分子上，其织物经多次反复洗涤、日晒也不失抗菌、抑菌、防紫外线作 用，它与其他纤维在后整理中加入抗菌剂、抗紫j b 齐u 有本质的区别。与一般粘胶纤维 相比，竹纤维细度适中，强力、韧性、耐磨性较高，且具有天然抗菌功能【刁。 竹l y o c e l l 纤维是由英国c o u r l a u l d s 公司和奥地利l e n z i n g 公司相继开发成功的， 它是以生长5 7 年的速生树种为原料，在加上成木浆后用特定的溶剂进行溶剂纺丝 而制得的。日本东丽公司开发的聚酯竹( 8 0 2 0 ) 混纺产品被命名“爽竹 3 1 。 再生竹纤维在我国已有稳定的生产线，如河北吉藁化纤有限公司生产的竹纤维、 上海化纤浆粕总厂与上海月季化学纤维有限公司合作生产的竹纤维长丝、山东潍坊海 龙股份有限公司和其他厂家联合生产的竹素纤维等，现在市场上有多种规格的竹浆纤 维供应。中国纱线网通过长期与生产一线的新品开发专家的接触，从纤维生产到纺纱、 织布、印染整理，到成品设计，积累了大量资料，并在此预测2 0 0 7 年十大畅销新型 纤维，其中竹浆纤维位列其中h 1 。 竹浆纤维面料的开发与性能研究第一章绪论 竹纤维的主要应用有： ( 1 ) 竹纤维纱线：其手感柔软、光泽好，吸湿性极佳，又具有天然的抗菌性能， 是织造贴身内衣、t 恤、袜子、家纺用品的优选纱线。现已开发出1 0 0 竹纤维纱线， 竹棉混纺纱，竹绢混纺纱，竹与m o d a l 纤维、睛纶纤维、涤纶纤维混纺纱等品种。 ( 2 ) 竹纤维面料：该面料吸湿性好，透气性好，手感柔软，织物悬垂性好，上 色容易，染色色彩亮丽，是继木浆纤维t e n c e i 之后的又一种前景广阔的新型环保面 料。尤其独特的是竹纤维具有天然抗菌功能，因而用于制作内衣、贴身t 恤衫、袜子 等更加合适。同时竹纤维与棉、睛纶等原料混纺制成的面料也具有很好的效果。 ( 3 ) 竹纤维无纺布：由1 0 0 竹浆纤维制成，性能上与粘胶纤维非常接近，但 是竹纤维具有天然杀菌、抑菌的效果，因而在卫生材料如卫生巾、口罩、护垫、食品 包装袋等方面具有无比广阔的应用前景。 ( 4 ) 竹纤维卫生材料：有竹纤维纱布、手术衣、护土服等一系列产品。 ( 5 ) 竹纤维毛巾、浴巾、脚垫、凉席：手感柔软舒适，同时有一种特殊的光泽， 染色鲜明亮丽，吸水性好，脚垫及凉席不易滋生细菌。 ( 6 ) 竹纤维床上用品， 1 2 竹浆纤维面料的开发研究现状 目前多家纺织企业及高校都在进行产品开发及性能研究工作。如河北省保定依棉 公司，苏州利飞纺织品有限公司，广东省艾佳谊纺织有限公司等，先后开发了竹纤维 与棉纤维合纺，竹纤维与涤纶合纺，竹纤维与莫黛尔，以及用竹纤维与海岛纤维的纺 织面料3 。目前生产的品种有全竹、竹棉、竹麻、竹毛、竹真丝、竹天丝、竹莱卡、 混纺丝的机织及针织系列产品。从织物的用途上看有做牛仔外衣、休闲服装、内衣、 贴身t 恤衫、衬衣、浴衣、毛巾、床上用品，也有做纱布、口罩等医用产品。高校也 进行了产品的开发及竹纤维性能的研究，如天津工业大学硕士生熊秋元进行了“竹纤 维针织面料的工艺与性能研究 ，分析了竹浆纤维的纺纱性能；开发了珠地及双纱汗 布，并对针织产品的性能进行了分析，得出竹纤维面料透气性、吸湿性、悬垂性好， 顶破较低，但采用混纺纱和适当的组织结构能提高其织物强力等结论脚。还有苏州大 学硕士生储咏梅进行了“竹纤维结构性能与产品开发研究。分析并探讨了竹浆纤维 的纺纱工艺过程及纺纱工艺特点，分析了细度变化对竹纤维相关性能的影响、混纺比 2 竹浆纤维面料的开发与性能研究 第一章绪论 变化对混纺纱相关性能的影响，以及产生影响的内在因素；分析并探讨了竹纤维织物 的织造工艺与染整工艺特点。对含竹纤维织物进行了有关性能测试，分析研究了竹纤 维与丝、棉纤维织物性能方面的优劣；结合竹纤维的性能优势开发设计了风格独特的 桑竹绢乔其纱织物n 1 。但在棉型产品的开发上，凉爽舒适性和身骨、抗皱性方面的 矛盾没有很好解决；竹浆纤维混纺织物可以选择不同的混纺成分，对这些不同混纺成 分的含竹织物以及其他类纤维织物性能比较上研究的还不够。 竹浆纤维产品符合高技术、高附加值、时尚性的要求，不仅拥有较高的技术含量， 具有很多其它产品无法比拟的功能，而且其生产成本仅略高于一般棉布，竞争力强。 在国内一件高尔夫t 恤衫售价为8 0 0 元r m b 左右；一件普通文化衫售价也在2 0 0 多元。 竹纤维产品在国内外广受欢迎，具有可观市场发展前景。 1 3 本课程研究目的和主要内容 1 3 1 本课题研究的目的和意义 竹浆纤维作为一种新型纤维素纤维，在纤维性能研究、纺织染生产等工作中还 存在着很多问题。本课题旨在通过对纤维性能的分析研究，有针对性地利用纯纺、混 纺、交织等方式，设计开发出机织、针织系列产品，尽量充分利用竹浆纤维的优点， 同时弥补该纤维在性能上的不足，解决竹浆纤维在生产中的技术难题。通过对不同成 份产品的性能比较，找出竹浆纤维纺织品特别是混纺交织产品的优势及劣势所在，对 以后此类产品的开发提供一定的借鉴作用。 1 3 2 本课程主要研究内容 1 原料研究：研究竹浆纤维的结构、服用性能和功能性，并和其它纤维进行结构 对比分析，找出竹浆纤维的特点及优势。 2 产品设计：根据纤维特点，设计一系列竹浆纤维的针织和机织产品，内容包 括设计思路、原料设计、纱线设计及织物规格设计。设计产品力求能充分体现竹纤维 柔软、光滑、透湿、放湿，舒适性强、良好的抗紫外线、抗菌等性能，同时通过原料 混纺或交织形式及织物规格设计克服竹浆纤维强力较低、弹性较差的不足。 3 研究生产工艺：根据纤维性能，研究确定纺织染生产的工艺路线和机器设备， 进行相关的设备改造和配件选用；确定具体的纺织染工艺参数、技术要点。解决生产 3 竹浆纤维面料的开发与性能研究第一章绪论 中的具体技术难题。并通过试验，对生产工艺进行优化设计。 4 产品性能测试与评价：通过测试竹浆纤维产品及参照产品的主要性能，分析 比较、竹浆纤维织物与其他纤维织物性能特点上的优劣，从而为竹浆纤维产品的开发 提供可靠依据。 4 竹浆纤维面料开发与性能研究第二章竹浆纤维的结构与性能分析 第二章竹浆纤维的结构及性能分析 竹浆纤维是采用竹子为原料，经特殊的高科技工艺制得的纤维，纤维纵向表面笔 直，无扭转，但表面呈现深浅不一的沟纹，基本呈纵向平行状态，排列细密。具有更 好的吸放湿性、易染色、色泽鲜艳、可纺性好等。用竹浆纤维生产的织物悬垂性好、 光泽明亮、手感柔软光滑舒适性强。 2 1 竹浆纤维简介 把竹子中的纤维素提取出来，再经制胶、纺丝等工序制造而成的再生纤维素类纤 维。纤维具有柔软、光亮、吸放湿能力强，易染色等特性，特别是该纤维还具有独特 的天然抗菌、抑菌、抗紫外线和易于生物降解等性能，使得该纤维一经面市，就受到 了纺织界的广泛关注。 再生竹纤维的生产方法主要有溶剂纺丝和粘胶纤维纺丝法。溶剂纺丝法的生产工 艺条件苛刻，对浆粕品质要求较高，溶剂回收难，最终产品成本高，因此限制了此技术 的应用。目前常用的是粘胶纺丝法1 。 粘胶纺丝法首先用硫酸盐蒸煮、多段漂白工艺制备竹纤维浆粕，然后用碱和二硫 化碳处理竹浆粕，使其溶解在氢氧化物溶液中制成粘胶溶液，用湿喷湿纺工艺纺丝制 成竹纤维。主要工艺流程为：浆粕浸渍压榨一粉碎一老化一黄化一溶解一过滤一熟 成一脱泡一纺丝凝固一切断一后处理阳3 。 2 2 竹浆纤维的结构 图2 - 1 竹浆纤维的横向截面图 5 竹浆纤维面料开发与性能研究第二章竹浆纤维的结构与性能分析 从图2 1 可以看出，竹浆纤维的横截面呈不规则锯齿型，但其锯齿形状不及粘胶 纤维显著；没有明显皮芯结构，这与纤维的生产过程中成形条件有关。在每根竹浆纤 维中，存在着多级结合体的结构，其中的结晶区和非结晶区，不仅大小不同，而且排列 方向也不尽相同，纤维中还存在着许多级从几埃、几十埃、几百埃甚至上千埃的不同 尺寸的缝隙和孔洞。这些使得纤维的吸湿性、光学性质、各种力学性质表现出各向异 性。 从图2 2 可以看出，竹浆纤维纵向表面笔直，无扭转，但表面呈现深浅不一的沟 纹，基本呈纵向平行状态，排列细密。这些沟纹有的浅浮表面，造成凹凸不平的外观； 有的深陷其里，造成较大裂缝。这些裂缝不仅影响纤维外观风格特征，而且会影响到纤 维的强伸性能。竹浆纤维截面形态的不规整，主要也是由于纵向分布深浅不一的沟槽 所致。纤维截面有分布不均、大小不一的微孔，这些微孔小的为类似椭圆形的孔洞， 大的一般呈扁平带状孔洞。这些孔洞和沟槽一方面给纤维及其纱线、织物提供了较好 的吸湿透气性，使纤维的毛细作用明显，具有良好的芯吸能力，导湿和吸放湿能力强； 另一方面在纤维中形成缺陷，对纤维的强伸性能有着负面影响，导致了纤维强力的降 低、脆性的增加，使得水分子较易进入非结晶区，减小了大分子之间的相互作用，大 大降低了竹浆纤维的湿态强度。据报道，纤维纵向裂缝的深度可达到1 1 2i j , m ，相当 于整根纤维界面跨度的五分之一左右，这也是竹浆纤维的断裂强力不高的主要因素之 一 图2 - 3 粘胶纤维的横向截面图图2 - 4 粘胶纤维的纵向截面图 从图2 3 和2 4 可以看出，粘胶纤维横向呈锯齿型截面，有皮芯结构，中间没有 孔洞，所以吸放湿能力不如竹浆纤维。粘胶纤维的纵向和竹浆纤维类似，存在深浅不 譬 。4 。o 。：鬻翁淫， 裁瀚| 1 一渤 竹浆纤维面料开发与性能研究第二章竹浆纤维的结构与性能分析 表2 2 常用纤维性能的比较 高湿模 m o d a 纤维竹纤维粘胶丽赛 t e n c e l 棉涤纶 量粘胶 l 纤维线密度( d t e x ) 1 5 1 71 6 71 6 71 6 71 6 71 6 7 1 6 5 1 9 51 6 7 干强度( c n t e x ) 2 5 3 02 2 2 6 3 4 3 6 3 0 _ 4 02 6 0 22 4 3 42 m 2 84 0 5 2 湿强度( c n t e x ) 1 2 1 71 0 1 51 9 2 l2 2 3 22 5 3 01 6 2 02 6 3 04 0 5 2 干断裂伸长( ) 1 7 2 22 0 2 51 3 1 51 0 1 31 5 1 71 3 1 57 - 92 5 3 0 湿断裂伸长( ) 2 0 2 52 5 3 01 3 1 51 3 1 51 7 1 91 4 1 71 2 1 42 5 3 0 干初始模量( c n d t e x ) 1 8 2 01 5 1 82 0 2 22 m 2 41 8 2 2 湿初始模量( c n d t e x ) 1 5 一1 81 1 1 31 8 2 11 5 。2 01 5 1 8 从表2 - 2 可以看出，竹浆纤维的强度接近略高于普通粘胶纤维，湿强明显低于干 强，比天丝、莫代尔、丽赛等再生纤维素纤维低。断裂伸长较大，特别是湿态断裂伸 长值超过2 0 ，说明竹浆纤维在湿态下容易发生变形，尺寸稳定性较差。初始模量高 于粘胶，与莫代尔纤维接近，纤维柔软性比天丝、丽赛等纤维好，但比粘胶略硬。回 潮率达1 3 ，吸湿能力强，生产过程中不易产生静电。 3 其它特性 由于竹子的结构特点、加工工艺、聚合度、结晶度等的不同，造成竹浆纤维与其 它纤维素纤维及再生纤维素纤维相比，有一些不同的特性。如具有更好的吸放湿性、 易染色、色泽鲜艳、可纺性好等。用竹浆纤维生产的织物悬垂性好、光泽明亮、手感 柔软光滑舒适性强。 ( 1 ) 良好的吸、放湿性和透气性 纤维吸湿性与聚合物的官能团及结构有关，天然纤维素与再生纤维素虽然具有相 同数量的羟基，但由于再生纤维素大分子间氢键较少，故吸湿性要比天然纤维大，回 潮率达1 3 ；同时竹浆纤维具有多孔网状结构，芯吸作用强，具有良好的吸放湿能力； 纤维多孔结构的存在，也使透气性提高。 ( 2 ) 较高的初始模量和较好的弹性、抗皱性 纤维的初始模量主要取决于聚合物的化学性质以及大分子间的相互作用力的强 弱，分子间相互作用力强度大，纤维的结晶度和取向度越大，初始模量也越高，纤维 8 竹浆纤维面料开发与性能研究第二章竹浆纤维的结构与性能分析 不易变形。普通粘胶的结晶度约为3 0 ，而竹浆纤维结晶度为4 0 左右，其初始模 量和弹性回复能力都比普通粘胶好，接近天丝、莫代尔等新型再生纤维n 引。 ( 3 ) 较好的染色均匀性 竹浆纤维属再生纤维素纤维，染色时多采用活性染料。由于具有多孔网状结构， 可以在水中瞬时润涨，使水溶性极好同时分子又较小的活性染料能迅速吸附于纤维 上，并快速扩散，初染率较高，半染时间较短，渗透性和匀染性较好。由于结构特点， 活性染料的可吸区增加，活性染料和纤维间以氢键、范德华力形成多层物理吸附的绝 对数量增加，因此其平衡上染率较高，同时与纤维发生键合反应的活性染料数量增加， 能获得较高的固色率。 ( 4 ) 生物可降解性 在正常温度条件下，竹浆纤维及其纺织品稳定性强，但在一定环境和条件下，竹 浆纤维可分解成二氧化碳和水，即形成生物降解。主要的降解方法有： 垃圾处理：燃烧生成二氧化碳和水。 土地填埋t 土中的微生物使泥土活化，经过8 1 0 个月可降解。 活性污泥降解：通过大量存在的细菌，加速纤维素降解。 ( 5 ) 耐酸碱性和耐热性 在纤维素大分子中，连接的基本链接为葡萄糖甙键，对酸的稳定性很小，加上竹 浆纤维的结构特点，对无机酸的稳定性要比粘胶纤维小。温度升高时，酸的破坏作用 特别强烈；竹浆纤维在碱中的膨润和溶解作用较强，在相同条件下，碱对竹浆纤维的 渗透性要比普通粘胶大，所以虽然竹浆纤维结晶度比普通粘胶高，但耐碱性不如普通 粘胶。竹浆纤维在较高温度下比较容易分解，耐热性低于粘胶纤维n 1 。 2 3 2 功能性 竹浆纤维具有独特的天然抗菌、防紫外线功能，并且这种防护性能经洗涤后基本 不变，与许多功能性织物是通过后整理得到防护效果有着本质的区别n 1 ，竹子在大自 然中能保持不霉烂、不虫蛀，有良好的自我保护性，主要是因为竹子中存在有天然抗 菌物质“竹醌”。竹浆纤维在生产中保持了纤维的这种成分，从而使竹浆纤维具 有了较好的天然抗菌和抑菌性能。竹纤维的抗菌性能独特，同样数量的细菌在显微镜 下观察，在棉、木纤维制品中能生存繁衍，在竹纤维中不仅不能长时间生存，而且短 9 竹浆纤维面料开发与性能研究 第二章竹浆纤维的结构与性能分析 时间内还能消失、减少。因此，使用采用竹浆纤维生产的服装可有效地防止细菌滋生。 竹浆纤维还具有良好的抗紫外线性能，测试表明，竹浆纤维对2 0 0 4 0 0 n m 的紫外 线防护效果良好，透过率几乎为零。 2 4 本章小结： ( 1 ) 根据相关文献介绍了竹浆纤维的来源、生产方法，经过c c d 光学显微镜拍 照显示，竹浆纤维纵向表面笔直，无扭转，但表面呈现深浅不一的沟纹，基本呈纵向 平行状态，排列细密，纤维横截面有分布不均、大小不一的微孔。通过结构分析可知 竹浆纤维及织物有较强的毛细作用，具有良好的芯吸能力，导湿和吸放湿能力强，同 时也会造成纤维的强力不高。 ( 2 ) 通过对竹浆纤维和其他同类纤维的性能分析表明：竹浆纤维的力学性能要 好于常规粘胶纤维，具有良好的吸、放湿性和透气性、较高的初始模量和较好的弹性、 抗皱性、较好的染色均匀性、可生物降解性，耐酸碱性和耐热性不如粘胶，具有较好 的天然抗菌和抑菌性能，竹浆纤维还具有良好的抗紫外线性能。 l o 竹浆纤维面料开发与性能研究 第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 竹浆纤维的性能比较接近粘胶纤维，可纺性好，可开发纯纺、混纺纱，生产纯 纺织物。由于其弹性及强力不好，开发混纺及包芯纱线织物效果较好。纺纱、织造及 后整理都要根据竹浆纤维的特性确定合理的工艺路线，相应调整工艺。 3 1 竹浆纤维针织物的设计 3 1 1 产品设计思想 在对竹浆纤维进行大量分析测试的基础上，查阅了大量技术资料，对竹浆纤维 的主要性能有了比较深入的了解。我们认为，竹浆纤维的性能比较接近粘胶纤维，但 在强度、伸长变形、初始模量等方面的指标要略好于粘胶。纤维总的强伸度一般，比 较容易产生变形。但该纤维在表面光泽、手感舒适程度、吸放湿能力、抗菌抑菌、抗 紫外线等功能性方面有明显的优势。因此，利用竹浆纤维开发产品时，在产品设计中 应尽量发挥纤维的优点，避免不足。综上所述，竹浆纤维在应用中应注意以下问题： 1 由于竹浆纤维的结构特点，可纺性好，可开发纯纺、混纺纱，生产纯纺织物、 各种不同成分的混纺、交织类织物；既可开发机织产品，也可开发针织产品；由于纤 维具有良好的抗菌、抑菌、抗紫外线等功能，特别适合制作各类医用卫生产品，如护 士服、手术服、口罩、床单等，有效防止病菌传播。同时，竹浆纤维还适合开发生产 各种装饰及床上用品，如：地毯、凉席、玩具、毛巾、浴巾、床单等，应用范围非常 广泛。 2 由于纤维强度较小，弹性一般，容易产生伸长变形，所以在开发产品时更加 适合应用于针织中。考虑到纤维具有天然抗菌性、吸湿性和透气性，特别适合开发各 类夏季t 恤面料，内衣面料。但在纯纺纱进行织物开发时，不适合采用特别细的纱线 ( 高于6 0 支) 。 3 竹浆纤维在应用中，可采用与天丝、涤纶、棉等强力较高或弹性较好的纤维 竹浆纤维面料开发与性能研究第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 混纺、交织，提高产品的强力、弹性、身骨等服用性能。 4 在机织产品开发时，可利用竹浆纤维初始模量较高、手感光滑、吸湿透气、 色泽亮丽等特点，开发一些表面光洁细腻、手感挺括、悬垂性好的产品。 根据上述设计思路，我们在确定开发品种时，首先定位在夏季服装面料，首先开 发了针织产品，在针织产品性能研究的基础上，再开发机织产品。为了使产品既保持 竹浆纤维柔软光滑、吸湿透气、抗菌抑菌、抗紫外线等良好性能，又有较好的身骨和 弹性，采用以竹浆纤维为主，适当加入少量棉进行混纺；或以竹浆纤维和棉混纺后作 外包纤维，用涤纶长丝为芯丝生产包芯纱产品。 3 1 2 针织产品设计 3 1 2 1 纱线设计与原料选择 1 纱线设计 竹浆纤维和棉纤维同属纤维素纤维，有许多共同特性，又各有优势，采用竹浆和 棉纤维混纺，充分利用竹浆纤维光泽好、模量小的特性改善棉织物的光泽和悬垂性； 利用其吸湿快干的特性，改善棉织物的放湿性能；同时棉纤维也可以弥补竹浆纤维湿 强不足的缺点。 混纺纱设计时采用了竹7 0 ，棉3 0 的比例，可以充分发挥竹纤维的优势。线密度 为1 8 4 r e x 。 竹棉混纺纱柔软、吸湿、透气、排汗性好，但是存在着尺寸稳定性、保型性和免 烫性差的缺点，为了提高这方面的性能，在混纺纱中加入芯丝成分。涤纶长丝具有较 高的强力、弹性和模量，作为芯丝可在不破坏竹棉产品柔软、光洁、吸湿排汗能力 的情况下，提高产品的强力，同时使最终织物具有良好的尺寸稳定性、保型性和免烫 性。在满足织物保型性和长丝完全被包覆的前提下，芯丝含量在3 0 左右，效果较好。 为此又设计了竹棉混纺纱和涤长丝包芯纱，竹棉比例仍为7 0 3 0 ，线密度为1 8 4 r e x 。 2 原料选择 竹浆纤维：采用棉型纤维，1 6 7 d t e x 3 8 m m 。 棉纤维：选用2 - 3 级原棉，含杂要少，线密度1 6 7 d t e x 左右，长度2 9 3 1 m m ，以减 1 2 竹浆纤维面料开发与性能研究 第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 少两种纤维混纺时的长度和细度的差异，以利于混和均匀和提高产品均匀度。 涤纶长丝：选用5 5 d t e x 2 4 f 低弹丝。 3 1 2 2 织物花型设计 编织机型为x l 一3 f a 型日本福原机，该机参数为机号2 8 针2 5 4 ，筒径7 6 2 舢 ( 3 0 ) ，路数9 0 f ，总针数2 5 2 0 枚，针道4 道。 为了比较不同花型之间性能的差异，特设计了三种不同组织，分别为平纹地i 双 珠地和纵条提花组织。 1 双珠地组织。 采用成圈与集圈交错配置，形成珠地织物。其特点是织物表面有点点突起，类似 颗颗珍珠。 图3 1 双珠地编织 nn 八八 1 八2 八3 n4 n- 1 - j - 1 il- 1 三角排列图 织针排列图 图3 - 2 双珠地三角排列及织针排列图 2 提花纵条组织 采用成圈与集圈规律配置，形成纵条效果织物。 1 3 竹浆纤维面料开发与性能研究第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 图3 3 提花纵条编织图 三三舍 竺 1 一一 n n i一j 三角排列图 织针排列图 图3 4 提花纵条三角排列及织针排列图 3 1 2 3 织物品种 由于该类产品吸湿透气、舒适性好，所以比较适合夏季服用，同时为了保证织物 具有一定的身骨和抗菌防晒效果，设计织物的重量以中等偏轻掌握。开发的针织物规 格如表3 1 。 表3 1 针织物规格表 编号原料种类组织 重量( g m 2 ) 1 #竹7 0 棉3 0毛坯布双珠地 1 6 0 2 #竹7 0 棉3 0 ( 5 5 d t e x 涤纶长丝)毛坯布双珠地 1 6 0 3 #竹7 0 棉3 0 ( 5 5 d t e x 涤纶长丝) 光坯布纵条提花 1 7 5 4 #竹7 0 棉3 0 ( 5 5 d t e x 涤纶长丝)光坯布双珠地1 8 5 5 #竹7 0 棉3 0 ( 5 5 d t e x 涤纶长丝)光坯布平纹1 5 7 6 #竹7 0 棉3 0光坯布纵条提花1 6 8 7 #竹7 0 棉3 0光坯布双珠地1 7 7 1 4 群 竹浆纤维面料开发与性能研究 第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 3 2 纱线的纺制 3 2 1 纺纱工艺流程 1 竹棉混纺纱： 竹短纤维：a 0 0 2 c a 0 0 6 c _ a 0 3 6 cja 0 9 2 a 2 ja 0 7 6 x 2 专a 1 8 6 d1 棉纤维：a 0 0 2 d 专a 0 0 6 b f a l 0 3 专a 0 3 6 b 哼a 0 9 2 a x2 专a 0 7 6 x2 专f a 2 1 2 1 i 争a 2 7 2 f a 2 7 2 f 争a 2 7 2 f 争a 4 5 4 e 寸f a 5 0 7 2 竹棉涤包芯纱 竹短纤维oa 0 0 2 c 专a 0 0 6 cja 0 3 6 cja 0 9 2 a 2 - - - ) a 0 7 6 x2j a 1 8 6 d l 棉纤维：a 0 0 2 d a 0 0 6 b 专f a l 0 3 一a 0 3 6 b 专a 0 9 2 a 2 - - - 9 , a 0 7 6 x2 _ f a 2 1 2 l 州2 7 2 a 誓f 州d y ? 州4 5 4 e 卜一7 涤纶 ： l 3 2 2 主要工艺参数 竹浆纤维的可纺性能与普通粘胶相似，具有较好的纺纱性能。在纺纱时需主要以 下几点： 吸湿性能：竹浆纤维吸湿能力较强，对纺纱顺利进行非常有利；但吸放湿速度较 快，因此在纺纱过程中也必须注意控制温湿度。 静电性能：竹浆纤维的比电阻和粘胶纤维的比电阻接近，但由于其较快的吸放湿 性能，在纺纱过程中，有时也会产生静电，上机回潮应控制在1 2 左右，必要时可在 纺纱前补湿或加抗静电剂。 抱合性能：竹浆纤维无卷曲，抱合力较差，纺纱时宜采用重定量、重加压和适当 加大捻度。 模量：竹浆纤维初始模量比较小，纤维柔软，易弯曲变形。纺制过程中要加强梳 棉的转移，不宜采用高速度。 清花、梳棉、混并、粗纱、细纱工序主要工艺参数分别如表3 2 、表3 3 、表3 4 、表3 5 、表3 6 ： 竹浆纤维面料开发与性能研究 第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 表3 - 2 开清棉主要工艺参数配置 原 打手速小车转 刀片伸出 打手一尘棒尘棒一尘棒风扇转速罗拉转速干定量 机型度速 料长度( 唧) ( 1 1 1 1 1 1 )( 咖) ( r p m )( r p m )( g m ) ( r p m ) ( m m ) a 0 0 2棉9 9 03 3 2 4 c 、d 竹7 6 03 3 3 水平帘 a 0 0 6 棉4 3 0进1 2 出1 8 1 2 1 6 6 5 1 2 5 b 、c 水平帘 竹 4 3 0 进1 0 出1 2 1 21 6 6 5 1 2 5 f a l 0：4 1 2 3 棉 1 81 0 4 2 4 a 0 3 6 棉 5 6 01 2 、1 4 、1 61 5 、9 2 、5 61 4 6 03 5 b 、c 竹 5 6 01 2 、1 4 、1 6全封3 5 棉 1 0 1 21 1 、1 68 41 33 7 0 a 0 7 6 竹9 5 0 1 1 、1 6 5 0 1 3 84 2 6 4 表3 - 3 梳棉工序主要工艺参数 原 定量( g 5 m ) 总牵伸速度( r p m ) 机型 盖板 料 干重湿重回潮机械实际效率张力 锡 道夫刺辊 林( m m m ) a 1 8 6 d 竹 2 1 8 72 4 4 3u 79 4 7 59 7 51 0 2 91 1 2 83 3 02 3 81 0 7 08 9 f a 2 1 2 棉 1 8 7 51 9 9 76 59 1 4 49 8 6 71 0 7 91 2 33 6 03 9 88 3 02 1 4 主要隔距( 册) 原 锡林一 锡林 除尘除尘 机型 给棉一 刺辊一锡林一 小漏底 锡林一后一前 料前上 锡林一盖板 刀高刀角 刺辊锡林道夫进出罩板下罩 罩板度度 板 0 6 6 ，1 0 9 ，o 3 8 ，0 3 6 ，o 3 0 a 1 8 6 d竹 0 2 3 0 1 3 0 1 3 9 5 ，1 00 5 6 ，0 3 0 + 3 28 5 1 0 90 7 9 ，0 3 0 ，0 3 6 d 坞，0 1 5 ，o 1 3 f a 2 1 2棉o 2 30 1 3 o 1 0 6 5 ，0 50 6 6 。o 3 8 0 8 lo 5 6平9 0 ，0 1 3 ，0 1 5 表3 - 4 混并工序主要工艺参数表 定量( g 5 m )总牵伸牵伸分配 道别机型特数 干重湿重回潮机械重量效率张力 1 22 - 3 混一 a 2 7 2 f2 0 4 52 1 8 974 5 4 56 3 76 1 10 9 61 0 1 33 6 61 7 2 混二 a 2 7 2 f2 0 2 5 2 1 6 7 74 4 6 36 3 26 0 6o 9 61 0 1 34 8 01 3 混三a 2 7 2 f1 9 9 82 1 3 87 4 4 6 36 3 36 0 80 9 61 0 1 34 8 l1 3 握持距( 锄)罗拉加压( d a n )罗拉直径( 哪)罗拉转喇叭口 道别机型 1 - 22 - 3集束1 2 3集束i 2 3 速( r p m ) ( m m ) 混一a 2 7 2 f4 54 8 51 2 3 2 3 5 3 2 4 0 3 5 3 5 3 51 3 2 03 8 混二a 2 7 2 f4 54 8 5 1 2 3 2 3 5 3 24 0 3 5 3 5 3 5 1 3 2 03 8 混三 a 2 7 2 f4 54 8 5 1 2 3 2 3 5 3 24 0 3 5 3 5 3 5 1 3 2 03 8 竹浆纤维面料开发与性能研究第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 表3 - 5 粗纱工序主要工艺参数表 定量( g l o m )总牵伸牵伸分配 计算捻度 捻 机型特数 干重湿重回潮机械重量效率 1 - 22 3( t l o c m )系数 a 4 5 4 4 9 4 5 2 8 75 4 98 1 6 8 0 8 9 96 9 21 1 83 27 5 e 罗拉隔距( 册)罗拉加压( d a n )罗拉直径( 咖)转速( r p m )集合器钳口 机型 1 - 22 3l 2 31 2 3前罗拉锭子 ( m m ) 隔距 a 4 5 4 2 63 82 6 1 4 x 1 42 8 2 5 2 82 3 5 6 6 0 1 07 o e 表3 - 6 细纱工序主要工艺参数 定量( g l o o m )总牵伸牵伸分配公定 机型特数 干重湿重回潮机械重量效率 1 22 - 3回潮率 f a 5 0 71 i6 61 7 76 51 8 43 0 72 9 8 9 72 3 61 31 1 1 3 罗拉隔距( 咖)罗拉直径( 舳)胶辊位置罗拉加压( d a n )计算捻度捻 1 - 22 3 1 2 31 2 x 3l 2 3 ( 捻l o c m ) 系数 钢丝圈 1 93 52 5 2 5 2 5+ 3 一2 01 4 l o 1 2 57 9 33 4 0f 0 8 o 钢令转速( r p m ) 胶圈钳 前罗 型号直径锭子 口( m m ) 拉 p g l4 22 0 91 3 0 3 43 0 3 2 3 技术关键 ，1 清花 竹浆纤维长度长、整齐度好、不含杂，所以开清棉工序采用“轻打、少落、多松 的原则。a 0 3 6 豪猪开棉机采用梳针打手，降低打手速度，避免过度打击损伤纤维，造成 短绒增加，形成棉结；增大打手与尘棒间隔距，封闭豪猪开棉机所有尘棒，防止落棉。 竹浆纤维抱合力差，成卷松散，易粘连，不宜采用太小的棉卷定量和过长的棉卷长度。 粘连严重时可采用防粘粗纱。 2 梳棉工序 竹浆纤维抱合力差，棉网易飘浮断头，所以应采用较小的张力牵伸，适中的生条 定量，以利成网。竹浆纤维的梳棉工艺应采用“中定量、中隔距、低速度、小张力” 的原则。纯棉纤维则采用“轻定量、紧隔距、强分梳、多除杂、少损伤的原则。 梳棉过程中应强化纤维间的转移功效、减少纤维弯钩和棉结数量、避免纤维损伤 以及控制短绒。考虑到竹浆纤维细度细，长度长，含杂少，初始模量小，易缠绕针布， 因此采用的针布应使梳棉机针布充塞少，纤维负荷轻、转移率高、损伤少。 刺辊锯齿采用较大的工作角( 8 5 度以上) ，同时采用较快的刺辊转速，以利于纤 维的转移；锡林采用矮齿、浅齿( 2 8 2 0 ) ，在梳理过程中使纤维处于齿尖，增加锡林 1 7 竹浆纤维面料开发与性能研究第三章竹浆纤维针织物的设计与研制 针布与另一针面的接触长度和作用齿数，有利于纤维的分梳和转移，提高了梳理效果 和均匀混和效果。针布负荷轻，转移率高，对减少棉结有利；道夫针布的主要作用是 凝聚纤维，把已分梳好的单纤维及时从锡林上充分转移出来，凝聚成棉网，道夫针布 应具有足够的抓取握持能力。因此，为了保证纤维及时、充分、正常转移和解决高速 气流的顺利引导问题，可利用齿高、大齿隙容量、小工作角、弧形齿背来提高转移能 力；盖板针布采用横向针尖距小、纵向针距渐稀的圆弧形曲线排列，以利于纤维释放 转移，针布负荷轻，盖板花少，又保证有足够的梳理能力和减少棉结。 为减少纤维损伤，在刺辊速度适当提高的前提下，应放大刺辊与给棉板间的隔 距；为防止纤维过多缠绕锡林，锡林盖板间隔距应适当增大，采用中等大小；竹浆纤 维刚性小，抗弯强度低，吸附性较好，生产中在适当降低道夫速度的同时，减小锡林 与道夫隔距，适当增加锡林与道夫间线速比，从而增强纤维从锡林向