（纺织工程专业论文）澳毛竹纤维针织面料的研究与开发.pdf

摘要 澳大利亚羊毛素以纤维细且均匀、毛丛长而整齐、强度高、光泽好及手感柔软等 优点一直作为精纺毛织品的优良原料，其产品高贵典雅、织物风格独特，也倍受消费 者的青睐。然而，由于羊毛本身的原因使其产品具有相对较差的抗起毛起球性、尺寸 稳定性及舒适性，严重影响了织物的外观、服用性能和舒适性能。另外，毛针织品轻 薄化、舒适化、高档化和功能化趋势的日益加快，广大消费者对“绿色、保健”毛针 织品的需求也愈加迫切，因此单纯以羊毛为原料的毛针织产品已经不能满足人们的需 要。本课题为澳大利亚羊毛创新公司国际合作项目f 项目编号：f t 6 1 2 ) ，主要采用再 生竹纤维与澳毛纤维混纺和交织的方法，开发横机毛衫及圆机针织面料。因此，如何 使澳毛纤维与竹纤维的性能互补、克服缺陷；如何明晰现有竹纤维的结构、性能及其 相互关系；如何依据纤维的性能改进混纺比及纺纱工艺；如何进行针织面料设计体现 两种原料的风格特点，以及如何进行染色后整理确定最优工艺，使织物具有优良的性 能是本课题的目的。 基于上述问题，本课题主要完成了以下五个方面的工作，并得出相应结论： ( 1 ) 通过红外光谱和x 射线衍射结构分析得出，竹纤维是一种再生纤维素纤维， 其结构特征与普通粘胶纤维类似，其结构晶型为纤维素i i 型结构，结晶度j 聚合度 及双折射率值均较低，纤维结构较松散；利用s e m 观察竹纤维的横截面为锯齿状或 梅花瓣状，纵向有深浅不一的沟槽，这一特点赋予了竹纤维优良的透气性和导湿性； 竹纤维表面光滑，无蜡质感，摩擦系数偏小，卷曲指标均较低，不利于成纱；竹纤维 具有优良的吸湿放湿性；竹纤维强度较低，特别是湿强较低；竹纤维本身具有抗茵性， 能保健皮肤，适合做贴身的保健服装。 ( 2 ) 研究分析了竹纤维的可纺性、澳毛与竹纤维的原料互补性以及混纺可行性， 重点对澳毛竹纤维混纺纱的纺纱工艺、染色工艺和成纱性能进行了深入研究。通过纱 线的参数设计、试纺和成纱性能分析，确定了最优混纺比和纺纱工艺。经过染色后整 理得到了高品质的澳毛竹纤维( 8 0 2 0 ) 混纺针织用纱。 ( 3 ) 设计了澳毛竹纤维针织物的织物组织，对织造工艺和编织要点做了详细的阐 述。共开发出6 种针织物，包括5 种采用横机编织的澳毛竹纤维混纺针织物和1 种采 用圆机编织的澳毛盖竹纤维针织物。织物表面平整，外观质量良好。 ( 4 ) 对澳毛、竹纤维豹染色性能及活性染料一浴法染色的染色条件做了细致的研 究，运用正交分析法就染色工艺中的染色温度、时间、碱的浓度对织物尺寸稳定性和 顶破强力的影响进行试验分析研究，得出最优方案为染色温度8 0 、时间4 5 m i n 、碱 的浓度6 9 l ；就定型工艺中的定型温度、时间、横向扩幅率和纵向扩幅率对织物尺 寸稳定性的影响进行试验分析研究，得出最优方案为横向扩幅率5 、纵向扩幅率 5 、定型温度1 0 0 、定型时间3 0 s 。 ( 5 ) 通过对澳毛竹纤维针织物与纯澳毛针织物性能对比分析研究得出，澳毛与竹 纤维混纺和交织以后，其织物的透湿性、透气性、摩擦性、刚柔性、悬垂性、尺寸稳 定性和抗起毛起球性得到了明显的改善，竹纤维独特的天然抗菌性能也赋予开发的织 物一定的保健功能，而且开发的织物兼具澳毛和竹纤维两种织物风格，发挥了澳毛和 竹纤维的优良性能，特别是经过染色和定型工艺优化后，澳毛竹纤维针织物具有很好 的耐磨、耐洗、耐汗渍色牢度，适合制作针织毛衫和休闲服装，符合当今消费者崇尚 绿色、古朴和自然的消费理念，具有广阔的开发前景。 关键词：澳毛，竹纤维，针织，混纺比，染色工艺，织物性能 r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fn o v e lk n i t w e a r su s i n g a u s t r a l i a nw o o la n db a m b o of i b r e a b s t r a c t a u s t r a l i a nw o o lh a st h ef o l l o w i n ga d v a n t a g e s ：b e t t e rf m e n e s s ，l o n gf i b e r , g o o df i b e r u n i f o r m i t y , e x c e l l e n ts t r e n g t h ，s u p e r i o rl u s t e ra n ds o f th a n d l e s oi ti sa l w a y sr e g a r d e da s o p t i m a lm a t e r i a lo fw o r s t e df a b r i cw i t ht h ea b o v ea d v a n t a g e s a n di t sf a b r i ch a sw o n p e o p l e sh i g hf a v o rw i t hn o b l ea n de l e g a n ts t y l e ，b u ti t ss o m es h o r t c o m i n g sh a v eb a d l y d e s t r o y e da p p e a r a n c e ，c o m f o r ta n dw e a r i n gp r o p e r t i e s b e c a u s eo fi n h e r e n ta s p e c t a u s t r a l i a nw o o lh a st h ef o l l o w i n gs h o r t c o m i n g ：l o wr e s i s t a n c eo ff u z z i n ga n dp i l l i n g , r e l a t i v e l yi n f e r i o rd i m e n s i o n a ls t a b i l i t ya n dc o m f o r t a n dw i t hr a p i dt e n d e n c yo fl i g h t ， t o p g r a d e ，c o m f o r t a b l ea n df u n c t i o n a lw o o lk n i t t i n gf a b r i ca n dp e o p l e sg r o w i n gn e e d so f g r e e na n df u n c t i o n a lw o o lk n i t t i n gf a b r i c ，k n i t t i n gf a b r i co n l yw i t hw o o lc a nn o tm e e tt h e n e e d so fp e o p l e b l e n d e df a b r i c sa n dk n i t t i n gu n i o nf a b r i c sa r ed e v e l o p e di nt h i sr e s e a r c h p r o j e c tw h i c hi si n t e r n a t i o n a lc o o p e r a t i o np r o j e c tf u n d e db ya u s t r a l i a nw o o li n n o v a t i o n l i m i t e d b l e n d e df a b r i c sw j t hb l e n d e dy a mo f r e g e n e r a t e db a m b o of i b e ra n dw o o lf i b e ra r e d e v e l o p e do nf l a tk n i t t i n gm a c h i n e a n dk n i t t i n gu n i o nf a b r i c sw i t hb a m b o oy a ma n dw o o l y a ma r ed e v e l o p e do nc i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e i ti sn e c e s s a r yt oo b t a i nt h ef o l l o w i n g o b j e c t i v e si nt h i sr e s e a r c hp r o j e c t ：h o wt oc o m p l e t ec o m p l e m e n t a r ya c t i o no fb a m b o of i b e r a n da u s t r a l i a nw o o lf i b e r , h o wt oi m p r o v ea n dm o d i f yb l e n d i n gr a t i oa n ds p i n n i n gp r o c e s s a c c o r d i n g t of i b e r sp r o p e r t i e s ，h o wt od e s i g nk n i t t i n gf a b r i ct od i s p l a yr e s p e c t i v et r a i t so f t w od i f f e r e n tf i b e r s , h o wt od e t e r m i n eo p t i m u mp r o c e s so fd y e i n ga n df i n i s h i n gt oe n d o w f a b r i cw i t hs u p e r i o rp r o p e r t i e s f i v ea s p e c t so fr e s e a r c hp r o j e c t sa r em a i n l yf i n i s h e db a s e do ua b o v eq u e s t i o n s , a n d c o r r e s p o n d i n gc o n c l u s i o n s a r ea sf o l l o w s ( 1 ) b a s e do ni n f r a r e ds p e c t r u ma n dx - r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i s , b a m b o oj sak j n d0 f r e g e n e r a t e dc e l l u l o s ef i b e rw h i c hh a st y p i c a l l yc e l l u l o s ei ic r y s t a l l i n es t r u c t u r es i m i l a rt o v i s c o s e , a n di th a sr e l a t i v el o o s es t m c t u r eb e c a u s eo fi t sl o wc r y s t a l l i n i t y , d e g r e eo f p o l y m e r i z a t i o na n ds p e c i f i cb i r e f r i n g e n c e ；f r o ms e mw ef i n di t sc r o s ss e c t i o nl i k e s s a w t o o t h ，a n dt h e r ea r es o m ef l u t e si ns u r f a c et og i v eb a m b o ob e t t e ra i ra n dw e t p e r m e a b i l i t y ；b a m b o of i b e rh a ss l i c ka p p e a r a n c eb e c a u s eo fi t sl o wf r i c t i o nc o e f f i c i e n t ，a n d b a dc r i n k l i n gi n d e xp i n t st oc a u s cd i f f i c u l ts p i n n i n g ；i th a se x c e l l e n tw e ta n da i r p e r m e a b i l i t y , b u tl o ws t r e n g t h ；b a m b o of i b e ri sf i tt od e v e l o pg a r m e n t sw i t hh e a l t h p r o t e c t i o nf u n c t i o nd u et oi t sm i c r o - o r g a n i s mr e s i s t a n c e ( 2 ) b a m b o os p i n n a b i l i t y , m a t e r i a lc o m p l e m e n t a r i t yo fb a m b o oa n dw o o la n db l e n d e d s p i n n i n gf e a s i b i l i t ya r er e s e a r c h e da n da n a l y z e d e s p e c i a l l y , s p i n n g d y e i n ga n dp r o p e r t yo f b l e n d e dy a mw i t hw o o la n db a m b o of i b e ra r el u c u b r a t e d t h r o u g hd e s i g n i n gt e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r , s p i n n i n ga n da n a l y s i st ob l e n d e dy a mp r o p e r t y , o p t i m a l i z i n gb l e n d e dr a t i oa n d s p i n n i n gp r o c e s sa r eg o t f i n a l l yb l e n d e dy a mu s i n gw o o la n db a m b o of i b e r ( 8 0 2 0 ) w i t h b e t t e rq u a l i t yi sd e v e l o p e da f t e rd y i n ga n df i n i s h i n g ( 3 ) s e v e r a ld i f f e r e n ts t i t c h e so ff a b r i cu s i n gb a m b o oa n dw o o lf i b e ra r ed e s i g n e d ，a n d m a i np o i n t so fk n i t t i n gp r o c e s sa r ee x p o u n d e d 6k n i t t i n gf a b r i c sa r ed e v e l o p e d ，i n c l u d i n g5 f a b r i c sw i t hd i f f e r e n tk i n d so fs t i t c hu s i n gw o o la n db a m b o ob l e n d e dy a r nb yf l a tk n i t t i n g m a c h i n ea n d1f a b r i cw i t hd o u b l ej e r s e yw i t hw o o lf a c ea n db a m b o ob a c kb yc i r c u l a r k n i t t i n gm a c h i n e a tl a s tt h e s ef a b r i c sh a v ep r e t t ya p p e a r a n c ea n db e t t e rq u a l i t y ( 4 ) d y e i n gb e h a v i o ro fb a m b o oa n dw o o la n do n eb a t hd y e i n gb yr e a c t i v ed y e sa r e r e s e a r c h e d i n f l u e n c eo ft h r e em a i nf a c t o r so nd i m e n s i o n a ls t a b i l i t ya n db u r s t i n gs t r e n g t ha r e a n a l y z e du s i n go r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h r e em a i nf a c t o r sa r et e m p r e t u r e ，t i m ea n da l k a l i c o n c e n t r a t i o ni nd y e i n g a n dt h e no p t i m a ld e c i s i o n sw h i c ha l e8 0 4 5 m i na n d6 e e la r e c o n c l u d e d i n f l u e n c eo ff o u rm a i nf a c t o r so nd i m e n s i o n a ls t a b i l i t yi ns t a b i l i z e df i n i s ha r e s t u d i e d m a i nf a c t o r si n c l u d et e m p r e t u r e ，t i m ea n dh o r i z o n t a la n dl o n g i t u d i n a lw i d e n i n g r a t i o a n dt h e no p t i m a ld e c i s i o n sw h i c ha r e 一5 ，- 5 ，1 0 0 ，a n d3 0 sa r ec o n c l u d e d ( 5 ) b a s e do nt h ed e v e l o p m e n to fa u s t r a l i a nw o o la n db a m b o ok n i t t i n gp r o d u c t sa n d a n a l y s i so np r o p e r t i e sc o m p a r i s o n ，w ec o n c l u d et h a tf a b r i c sa r ee n d o w e dw i t ht h ef o l l o w i n g a d v a n t a g e s ：b e t t e rm o i s t u r e ，s t i f f n e s s ，d r a p a b i l i t y , d i m e n s i o n a ls t a b i l i t y , a n t i f u z z i n ga n d a n t i p i l l i n ga n d o t h e re x c e l l e n tp r o p e r t i e s i na d d i t i o n ，b a m b o of i b e r sh a v ee x c e l l e n t a n t i - b a c t e r i a ，h e a l t h y , a n db i n e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n f a b r i c sh a v ec o m b i n e da d v a n t a g e s o fa u s t r a l i a nw o o la n db a m b o oa n dr e m e d i e ds h o r t c o m i n g so fa u s t r a l i a nw o o lf i b e r s a u s t r a l i a nw o o la n db a m b o ok n i t t i n gf a b r i c sh a v em e e tn e e d so fc o n s u m e r sa n dw i l lh a v e s p l e n d i dp r o s p e r i t y i t sg r e e na n ds i m p l es t y l ei sp o p u l a rw i t hm o r ea n dm o r ec o n s u m e r s j i a n j u np a n ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rj i a n g g u a n gm e n g k e yw o r d s ：a u s t r a l i a nw o o l ，b a m b o of i b e r k n i t t i n g , b l e n d i n gr a t i o ，d y e i n g , f a b r i c p r o p e r t y 西安工程大学学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程大学有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间学位论文工作的知识产权归属西安工程大学。本人保证毕业离校后，使用学位论 文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程大学。学院 有权保留送交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 形霰 西安工程大学学位论文独创性声明 禀承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人 在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢的地方外，学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，不包 括本入已申请学位或他人己申请学位或其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所作的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了感谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担相关责任。 学位论文作者签名： 日期： 1 绪论 1 绪论 1 1 舒适功能性服装的研究情况及发展趋势 纺织品功能性研究涵盖的内容较多，包括舒适性、洗可穿、抗静电、阻燃和抗菌 保健等众多性能l ”。织物和服装的舒适性是功能性研究的一个分支，主要包括织物的 热湿舒适性、接触舒适性和视觉舒适性。服装最重要的舒适性标准是处于满意的热湿 平衡，也就是指服装穿着者在一定的温度和湿度环境下感觉不出任何的不适，在生理 和心理上总处于舒适的状态i 盈。因此，热湿舒适性是评价织物和服装舒适功能性的重 要依据。 对服装舒适功能性的研究，是在第二次世界大战期间基于军需装备的要求而发展 起来的，至今已有5 0 多年的历史。随着形势的发展和研究的深入，逐渐走向民用和 各种特殊用途，特别是合成纤维在服装织物中的大量应用，人们发现穿着合成纤维织 物制成的服装感到闷热、不透气，甚至产生皮肤过敏等症状，从而服装舒适性研究为 人们所重视，并已发展成了一个独立的研究范畴和方向。 织物和服装舒适功能性的研究从起步至今，研究者做了大量工作，取得了许多研 究成果。1 9 4 1 年，a p g a g g e 和a g b u r t o n 提出了服装隔热保暖综合性指标克罗值 【3 1 ，在随后的研究中，人们通过实验又得出各种标定克罗值的方法和粗略的计算公式， 从而能够用该指标比较不同纺织品的隔热性能。1 9 6 2 年，a h w o o d c o c k 定义了热 气候条件下的舒适性与透湿指数【4 】，透湿指数实际上是反映服装热阻和i i = 阻之比的一 个无量纲指标，其值越大，意味着在同一热阻条件下，该材料的湿阻越小，透湿能力 越强【”。克罗值和透湿指数的提出，在早期研究中具有重要的意义，但这两个指标是 对特定工作条件下不同材料的传热、透湿性能的研究，对于不同穿着状态下的动态热 湿传递过程，两个指标都是不确定的变数。有鉴于此，人们开始从热、湿传递过程的 本质出发展开了研究。导热系数、接触冷感和温度是热传递过程中重要的参数，赵自 力、王晓东、姚穆、石天崴和王青华等在以上几个方面做了大量工作，并得出了一系 列重要的结论【6 堋。对服装湿传递的研究主要集中在吸湿、透湿和放湿三个方面。近 年来，lf o u r t l 9 1 、i ch o n g ! 1 0 l 等国外学者分别对水汽通过纤维、织物和服装系统进行 湿传递的机理进行了研究。在国内，姚穆、邱冠雄、熊杰、张渭源和赵书经等分别就 毛细管效应、吸湿机理、透湿途径和散湿速率等湿传递性能进行了深入的研究，在理 论研究和实际应用中具有重要价值p i 。 纺织产品的发展趋势是产品系列化、舒适化、时装化、高档化、功能化，采用新 原料、新技术、新工艺丌发“深、精、高”和“新、奇、特”产品，提高产品质量和档次 i l l j 。其中针织产品品种有运动服装、休闲服装、外衣化服装和内衣等，这些产品通常 1 绪论 都有吸湿、透气、快干、保暖、舒适和保健等功能，是目前化纤针织品中的高档品。 在服装领域，伴随着新型原料的开发与应用和技术进步，正不断拓宽其产品领域。 除了一般用途的内外衣和运动服外，为满足功能性服装的要求，常常使用多种功能性 材料，主要集中表现在三个方面：其一，纤维素和蛋白质类面料所占纺织面料的市场 份额持续增加：其二，具有导湿透气舒适性的纤维将得到进一步的发展；其三，多组 份差别化纤维面料倍受青睐。除此之外，设计特殊的织物结构和服装结构，开发各类 功能服、防护服、工作服和保健服等，也成为发展高科技针织服装的一个重要研究方 向。 当前高新技术在针织工业领域的应用及产品的开发已极大地推动针织工业的发 展，这也是国际上发达国家针织工业发展趋势。在市场竞争激烈的二十一世纪，面对 国内外两大市场，必然充满挑战与机遇，因此必须及时把握时机，积极调整产品结构， 重视新材料和新产品的丌发，特别是差别化纤维和功能性纤维品种的应用，这对开发 针织新产品至关重要i l “。 1 2 毛针织服装的研究情况及发展趋势 毛针织服装又称毛衫服装，是用毛纱或毛型化纤纱编织成的针织服装【1 3 】，其手感 柔软，富有良好的弹性、延伸性和保暖性，倍受消费者的青睐，在整个服装领域中占 有越来越重要的地位。 随着人们生活水平的不断改善，毛针织服装、休闲装和西服等产品的社会销量也 在逐年递增。从目前国际市场发展趋势看，由于其原料丌发的多样性，毛针织产品已 向高档化、时装化、装饰化、潮流化、系列化及精深加工化方向发展1 1 3 l 。 毛针织行业是我国毛纺行业的重要组成部分，发展前景广阔，同样也面临挑战， 毛衫产品市场需求潜力大，毛针织服装加工企业分布趋向集中，又形成一批依托产业 而兴建的毛针织服装交易市场，产业集群效应逐渐显现。目前，一些羊绒衫加工企业 凭借其品牌实力与生产基地、设备等优势，开始纷纷进入羊毛衫领域，同时随着进口 商品关税税率的降低，更多国外品牌的毛针织服装也将进入中国市场，因此未来国内 毛钎织服装市场的格局将会发生变化，也就意味着竞争将更加激烈。 针对毛针织行业现状，毛针织行业要发展，要在激烈的竞争中立于不败之地关键 还要靠技术创新。一些科研院所和优势企业在技术研究、新产品开发、新技术应用以 及成果转化方面已经取得了很大突破。近年来，毛针织产品的品种和花色越来越多， 出现了一系列的新型原料和工艺技术可供毛针织生产者使用，特别是在采用化纤新原 料方面表现尤为突出，已经陆续开发研制出羊毛与真丝、亚麻、t e n c e l 、改性涤纶、 大豆纤维和p 1 t 等混纺纱为原料的高档针织面料，同时一些功能性整理技术也不断 涌现，使毛针织品具有防紫外线、抗菌、负离子、吸波和抗静电等功能1 1 4 1 。 2 1 绪论 随着科技水平的发展以及人们的对“绿色、保健”毛针织品需求的日益增长，今后 毛针织品的发展将更加注重新型功能纤维的应用和附加处理，增加舒适度和提高易护 理性能，创造出时尚的外观和舒适的感觉。对于易护理织物，应具有良好的外观保持 性和穿着舒适性，或同时具有某些防护功能【1 5 j 。随着着装方式的转变，以及新面料、 新原料、新技术的不断涌现，毛针织服装除了能体现时代色彩和个性特征外，更趋向 于功能化，具有多功能的特点：导湿透气、卫生保健和抗菌防臭等。另外，毛针织服 装易护理和舒适功能性的发展趋势也将更为明显。 1 3 竹纤维及其产品的研究情况及发展趋势 继大豆蛋白纤维之后，2 0 0 0 年9 月我国研发成功以竹为原料的凉爽型纤维素纤 维，其生产过程实施绿色生产。竹纤维结构特殊，横截面高度“中空”，有明显不同于 棉、木型纤维素纤维的独特风格，其强力好，耐磨性、吸湿性、悬垂性俱佳，手感柔 软、穿着凉爽舒适、染色性能优良，属环保型的绿色纤维，被誉为“会呼吸的纤维”， 国外又称“中国纤维”1 1 6 1 。早在晋朝我国就已经开始用竹子为原料造纸，但关于竹纤维 研究的相关出版物到1 9 8 9 年才开始出现。自此以后掀起了竹纤维的研究热潮，竹纤 维及产品研究的论文陆续发表，但真证将竹纤维用于纺织面料的生产中的时间是 2 0 0 0 年9 月，这时竹纤维生产方法是把竹子切片、风干后，采用化学方法将竹片精 制成符合纤维生产要求的浆粕，经溶解、纺丝而成，又称再生竹纤维或竹浆纤维i l ”。 将竹纤维用于纺织是项新技术，竹纤维纺织产品在我国已弓 起了一股开发热潮。在 随后几年的时间里，上海、浙江、江苏、北京、湖南、湖北等各地生产厂商先后加入 竹纤维的研究开发及相关纺织品生产行列。只本学者曾进行过相关的研究，但在国外 还没有投入产业化生产l l s l 。2 0 0 2 年4 月，原生竹纤维即竹原纤维问世，目前原生竹 纤维一般是用机械方法将竹材经反复轧压去除糖分和脂肪，进行部分脱胶，经部分脱 胶后纤维上的余胶使竹纤维一根一根相互连接，从而形成需要的竹纤维( 束纤维) u 。 这样制得的竹纤维束的细度为2 0 - 5 0 r e x ，长度为l o - 2 0 0 m m ，硬丝、并丝很多，含水 率也较大( 一般达1 3 1 ，所以还要对其进行烘干和上油两道预处理。由于胶未脱尽， 它的色泽为黄色，在干燥状态下粉尘较大，潮湿时强度又非常低。这种原生竹纤维目 前多用于建筑建材、汽车制造和污水处理等行业，用于纺织品的原生竹纤维还有待进 一步研制和开发。 近几年来，我国在竹纤维的产品研发方面有了突破性进展，取得了显著成绩，但 仍然存在一些问题。n ) 目前国内竹子制浆主要应用在造纸行业，以竹子为原料生产 纤维用溶解竹浆粕的产品少，形成规模化的竹纤维产品少 2 0 l 。( 2 ) 研究工作还不够深 入全面，如再生竹纤维易吸湿，在小负荷下容易变形，尺寸稳定性差，湿伸长和塑性 变形大，由此存在的纺纱、织造、热湿处理、染色及后整理工艺条件系列问题等尚待 3 1 绪论 进行深入研究。( 3 ) 再生竹纤维( 后面通称竹纤维) 产品开发在国内炙手可热，已经先后 有学者对竹纤维在棉纺设备上的纺纱性能研究及产品开发做出了成绩，先后研制出了 竹纤维与a m i l o r 抗菌纤维、染色棉、苎麻、粘胶、涤纶、m o d a l 、细旦丙纶等纤维的 产品【2 1 卅，但是竹纤维与澳毛的针织产品开发还是个空白，在资源开发利用上没有 深入，对竹纤维生产的经济效益还认识不足，产品面向的对象也仅限于国内。 1 4 澳毛竹纤维针织新产品开发的重要意义 澳大利亚羊毛相比其它产地的羊毛，纤维细而均匀、毛丛长而整齐、卷曲正常、 强度大、弹性好、油汗大、光泽好、杂质少，用它制得的面料品质高、织物风格独特， 是精纺毛织品的优良原料【2 8 1 。然而随着羊毛衫功能化、羊毛服装衬衫化趋势的加快， 羊毛纤维的缩绒性、相对较差的抗起毛起球性和尺寸稳定性等缺点严重影响了织物的 外观、服用性及舒适性，大大限制了澳大利亚羊毛的应用领域及市场的拓展。但是， 如果在绒线产品中加入一定比例的竹纤维或是采用澳毛与竹纤维交织的方法，可以减 少羊毛纤维之间互相摩擦的机会，改善绒线产品在使用过程中的尺寸稳定性、抗起毛 起球性和悬垂性能，弥补了用纯羊毛加工产品这方面的缺陷，还可以提高产品的手感 和表面光洁度，减少羊毛制品对人体特有的刺痒感。另外，竹纤维具有丝一样的光泽， 易于染色，产品经过染色后色彩丰富、晶莹亮丽、柔和鲜艳。因此，澳毛与竹纤维混 纺或交织可以取长补短，能够充分发挥两种纤维的优良特性，对于提高绒线产品的外 观风格和后期服用性能，提升产品的质量和档次具有重大的意义。 从市场需求方面考虑，随着人民生活水平的提高，人们对生活质量尤其是对健康 的追求愈加迫切。如今，健康已经成为时尚，更是人们追求的第一财富，“珍惜生命、 关爱健康”是现代人共同的追求和希望。近年来，天然纤维的服装制品倍受人们青睐， 特别是与人体具有良好相容性的蛋白质纤维和纤维素纤维，如具有代表性的澳毛和竹 纤维等，所以开发澳毛竹纤维混纺及交织的针织产品可以创造巨大的社会效益和经济 效益。 有鉴于此，我们与澳大利亚羊毛创新公( a u s t r a l i a nw o o li n n o v a t i o nl i m i t e d ) 建 立“澳毛竹纤维针织新产品开发”国际合作项目( 项目编号：f t 6 1 2 ) ，旨在研发出高品 质的澳毛竹纤维混纺和交织的针织新产品、新技术，扩大澳毛和竹纤维的应用范围， 最大限度地提高产品的附加值。本课题的研究与企业的生产实际联系紧密，研制开发 出的成果能够更好地为纺织企业的丽料开发和工艺设计人员进行毛针织品的设计生 产提供理论指导，对于提高我国纺织品的技术含量进而加强我国纺织品在世界市场上 的竞争力有着重要的现实意义。 1 5 本课题的研究内容 本课题旨在利用具有良好的抗菌保健、吸湿透气、穿着舒适等性能的竹纤维和澳 4 1 绪论 毛纤维研制开发功能性保健休闲服装面料和轻薄针织毛衫面料。在纺织加工过程中， 采用澳毛纤维与竹纤维混纺和交织的方法，根据纤维的特点，设计织物组织，确定染 色及热定型工艺方案，并通过实验和生产实践来优化并确定适当的工艺流程和加工工 艺，解决在生产加工过程中出现的问题。具体研究内容如下： ( 1 ) 竹纤维结构与理化性能研究 亿) 澳毛纤维与竹纤维混纺工艺研究 ( 3 ) 澳毛纤维与竹纤维混纺纱线的性能研究 f 澳毛纤维与竹纤维混纺纱线的染色工艺及性能研究 ( 5 ) 澳毛竹纤维舒适功能性针织物组织结构设计与试织 ( 6 1 澳毛盖竹舒适功能性针织物染色工艺研究 f 7 ) 澳毛盖竹舒适功能性针织物定型工艺研究 ( 8 ) 澳毛竹纤维舒适功能性针织物性能研究 本课题的难点在于澳毛纤维与竹纤维混纺比例的确定和染色定型工艺设计。因为 采用两种原料，为了充分发挥澳毛纤维和竹纤维的特性，其混纺比例的确定对于能否 达到设计效果起到关键的作用；另外，染色和定型工艺对织物性能有很大的影响，加 之澳毛纤维和竹纤维是两种不同类型的纤维，能否采用合适的染色方法获得良好的色 牢度和高品质的产品，使其不但要符合清洁化生产的要求，而且使针织物的服用性和 功能性得到保持甚至提高，关键取决于染色和定型工艺设计。 5 2 竹纤维结构与理化性能研究 2 竹纤维结构与理化性能研究 2 1 竹纤维的结构特征分析 本节的主要内容是采用现代测试技术来测定竹纤维的结构参数，以此来归纳竹纤 维的结构特征及其对竹纤维物理化学性能的影响，为后面的纺纱、织造、染色和定型 工艺研究提供理论依据。 2 1 1 红外吸收光谱分析 任何一类化学基团，不论它存在于哪一类化合物中，在红外光谱中出现的特征吸 收带的位置，基本上落在一个固定的光谱区域内。因此，只要是不同的两种化合物， 在一般情况下，其红外光谱也不相同，尤其是光谱的指纹区有明显区别。这样，由各 种纤维的特征基因不同而引起红外光谱的特征不同，可以来判别纤维的种类及其基本 的化学组成1 2 叭。 采用f t l r m 8 4 0 0 型傅立叶变频红外光谱仪对竹纤维进行测试，将测得的竹纤维 红外吸收光谱图与常用纤维的红外光谱卡片进行对照，可以分析得出：竹纤维红外光 谱图与粘胶纤维红外光谱图【2 9 】基本相似( 见图2 - 1 ) ，在粘胶纤维和竹纤维的指纹区中 存在峰位一致、峰面积接近的特征峰( 见表2 1 ) ，这些都是纤维素纤维典型的结晶带。 由此可知，竹纤维与粘胶纤维一样，属于典型的纤维素纤维l 矧。纤维的化学组成是 1 0 0 0 9 9 6 9 9 2 9 8 8 9 8 4 9 8 0 4 0 0 03 5 3 0 0 02 5 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 5 0 0 w a v e n u m b e r s ( c m 。1 ) 圈2 - 1 竹纤维的红外光谱图 由纤维材料的化学构成所决定的，由竹材的化学成分分析也可推知竹纤维的主要化学 6 一e。oc#一l_cc厅|i卜 2 竹纤维结构与理化性能研究 组成应是纤维素，其分子式为c 6 h 1 1 0 5 一( c 6 h l 0 0 5 ) 。c 6 h 1 0 0 6 ，化学结构式可表示如 下： o c h a o h 表2 - 1 竹纤维红外光谱峰门属 0 波数( c i l l 1 ) 红外光谱峰归属 波数( c i l i 1 ) 红外光谱峰! 门属 7 0 0 - 6 6 6o h 面外变形振动1 3 3 9o h 面内变形振动 环状c o - c 不对称面外伸缩振动1 3 8 5c h 弯曲振动 8 9 9 c h 2 ( c h 2 0 h ) t f 平面摇摆振动 1 4 3 1 c h 2 弯曲振动 1 0 6 1 环状c 0 c 的c o 伸缩振动 1 6 4 0 吸附水 1 1 6 0 1 0 0 0环状c o c 不对称面内伸缩振动2 9 0 1c h 伸缩振动 1 2 8 1 c h 弯曲振动 3 4 1 4 o h 伸缩振动 从纤维素分子的结构式可以知道：纤维素大分子中的每个基环上有3 个醇羟基， c 2 、c 3 的为仲醇羟基，c 6 的为伯醇羟基。纤维素分子上的羟基作用，使得纤维素分 子问形成氢键，易发生膨润、水化、氧化、酯化、醚化和接枝等反应；羟基( o h ) 为亲水性极性基团，这会使得竹纤维具有较强的吸水性，优良的染色性能。纤维素分 子中的c 1 、c 4 问形成的苷键，对酸比较敏感，所以竹纤维不耐酸，而对碱液则相对 稳定些1 2 8 1 。 2 1 2x 射线衍射结构分析 纤维的性能特别是纤维的强伸性能是影响纱线强伸性能的主导因素，而影响纤维 强伸性能的主要因素是纤维大分子结晶情况。因此，可以通过测试比较竹纤维与粘胶 纤维结晶的情况，来深入了解竹纤维的基本物理性能，在此主要是利用x 射线衍射 的分析方法。采用x 衍射谱图分峰的方法计算纤维的结晶度现今已经应用的比较成 熟法，c r a w s h a w - j ，c a m e r o n r e 等应用小角x 衍射讨论t e n c e l 纤维的聚集态结构1 3 l 】； 刘瑞刚、胡学超等研究了棉纤维素在n m m o 中溶解前后结晶结构的变化【3 2 l ；于栋利、 何臣龙等做过b n 纤维炭化中晶体结构演化过程的研究1 3 3 l 。 7 压黜 一嘶一 l 2 竹纤维结构与理化性能研究 百 6 参 c 2 4 0 0 c o t h e t a - 2 t h e t a ( d e g 幽2 2 竹纤维的x 射线衍射相对强度曲线圈 采用r 本岛津制作所的x r d 7 0 0 0 型x 射线衍射仪对竹纤维进行测试。x 射线衍 射及其分峰图见图2 2 ，竹纤维具有纤维素n 的特征衍射峰，分别在1 2 。1 7 。有两只 小峰，在1 8 。2 2 。有两只大峰。利用x 射线衍射法测得竹纤维的结晶度为3 2 1 ，接 近普通粘胶纤维，结晶度相对比较低。竹纤维较低的结晶度使其强度比天然纤维素纤 维要弱的多，但延伸性较好，无定形区面积的增多，增加了纤维对染料和水分子的可 及度，吸湿性能优良。 2 1 3 取向度分析 纤维的取向度是指纤维大分子链节与纤维轴的平行程度，它的高低影响着纤维的 模量和强伸性能。因此，纤维的取向度是表征纤维材料结构特征的一个重要指标。选 择测定纤维的双折射率来反映纤维整个大分子的取向程度i 州。测量纤维双折射率的方 法有多种，常用的方法有浸没法和光程差法【刎。光程差一般适用于圆形截面的纤维。 对非圆形截面的纤维常采用浸没法来测定其双折射率。 由于竹纤维截面形态是非圆形的，故选择浸没法对其双折射进行测定。通过测试 得出，竹纤维的折射率为：n = 1 5 4 7 ，n 上= 1 - 5 2 4 ，其双折射率为n n 上- - 0 0 2 3 。 导致纤维材料的双折射现象的本质原因是纤维分子的取向排列。这种排列不仅使 大分子主链上的极性基团定向排列，而且使侧基的位置和方向得以固定，这使得纤维 大分子的极化程度大幅增加，所以取向度高的纤维其双折射率值要大。同时纤维双折 b 2 竹纤维结构与理化性能研究 射率值的大小也反映了纤维的取向程度，即纤维双折射率值大的纤维分子取向程度就 大；反之，纤维取向度就低【3 5 】。竹纤维和几种常见纤维的主要结构指杯列于表2 - 2 中。 表2 -