（纺织工程专业论文）lyocell纤维染整加工技术及影响因素分析.pdf

。rt， 学t , - # - 论文的主要创新点 一、本课题分析了原纤化在l y o c e l1 纤维织物的两种不同风格( 桃 皮绒风格和光面风格) 上的防止及利用，在国内首次针对两种 不同风格的l y o c e l l 纤维织物详细研究了其适宜的染整加工工 艺及设备，对今后在实际生产中提高生产效率，保证产品质量 有重大的指导意义。 二、根据l y o c e l l 纤维的结构特征，运用先进的织物整理设备一意 大利的a i r o 一1 0 0 0 柔软整理机对影响l y o c e l1 纤维织物的前处 理和后整理的因素作出了详细的分析，确定了理想的工艺参数。 三、研究了l y o c e l l 纤维织物在加工过程中出现的折痕、染色不均， 霜花等布面疵病，同时阐述了相应的预防和解决的方法，在实 际生产中能够起到关键的指导作用，同时也为进一步研究 l y o c e l l 纤维织物的服用性奠定了基础。 l i 摘要 l y o c e l1 纤维是采用溶剂法纺丝制得的再生纤维素纤维，由于它有很多优 点，如强度高、生产过程无污染、溶剂无毒且回收率可高达9 9 、可生物降解等， 因此有“2 1 世纪绿色环保纤维”之美誉。 本文回顾了l y o c e l l 产品开发的历史，分析了l y o c e l l 纤维基本结构和性质 特点，特别介绍了对l y o c e l l 纤维染色和后整理效果影响最大的原纤化现象，阐 述了l y o c e l l 纤维原纤化产生的原因，影响原纤化的因素，为后续的加工整理提 供了理论指导。 论文针对l y o c e l l 纤维的两种不同的风格特点( 桃皮绒风格和光面风格) ， 较详细研究了两种不同风格的l y o c e l l 纤维织物在退浆精炼、初级原纤化、纤维 素酶处理、染色、二次原纤化、后整理加工工艺，对原纤化的防止及利用、染色 设备和染料的选择进行了分析。 研究表明l y o c e l l 织物的前处理加工( 烧毛、退浆) 对于产品质量有至关重 要的影响。对于桃皮绒l y o c e l l 纤维织物来说初始原纤化必需充分，在二次原纤 化过程中，短原纤才能被拉出，得到桃皮绒的效果。而在初级原纤化的过程中， 温度、时间、p h 值、酶的种类、用量对原纤化的程度起非常关键的作用，所以 控制好初级原纤化的各个工艺参数是织物获得良好桃皮绒外观的至关重要因素。 而l y o c e l l 纤维的光面织物正好相反，在各个工序都需要注意控制纤维的原纤化 的发生，特别是在退煮漂前处理时，一定要控制好加工条件。经过实验认为，把 烧碱的浓度控制在3 0 , - - 3 5 9 l ，且使用平幅加工，可以有效的控制在前处理中的 原纤化，同时，若辅以树脂整理可有效减少在服用中的原纤化。 实验结果表明为了提高l y o c e l l 纤维织物的染整加工水平，提高产品质量， 降低生产成本，必须按照不同的成品要求，选择不同的工艺及整理办法，以便获 得更理想效果。 文章还分析了在处理l y o c e l l 纤维实验中出现的折痕、染色不均，霜花等布 面疵病，同时阐述了相应的预防和解决的方法，以期在实际生产中起到一定的指 导作用。 关键词：l y o c e l l 纤维；染色；整理 i i i 。f - - a b s t r a c t l y o c e l lf i b e ri sar e g e n e r a t e df i b e rw h i c hp r o d u c e db ys o l v e n ts p i n n i n gm e t h o d t h i sf i b e rh a ss om a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sh i g hs t r e n g t h ，n op o l l u t i o nd u r i n gt h e p r o d u c t i o np r o c e s s ，t h er e c y c l a b l es p i n n i n gs o l v e n t ( 9 5 r e c y c l er a t i o ) a n d b i o d e g r a d a b l ee n d u s ep r o d u c t i o n ，e t c ，t h a ti ti sc a l l e d t h ee n v i r o n m e n t a lf i b e ro f t h e2 1 5 c e n t u r y ” t h i sp a p e rr e t r o s p e c t e dt h eh i s t o r yo fd e v e l o p m e n to ft h el y o c e l lf i b e ra n d a n a l y z e dt h eb a s i cs t r u c t u r ea n dc h a r a c t e r i s t i co ft h i sf i b e r f i b r i l l a t i o ni si n t r o d u c e d s p e c i a l l yi nt h i sp a p e rb e c a u s ei t i st h em o s ti m p o r t a n tf a c t o rf o rd y i n ga n df i n i s h e f 托c to ft h el y o c e l l w ee x p o u n d e dt h ef i b r i l l a t i o nm e c h a n i s ma n dt h ef a c t o r sw i t c h a f 琵c tt h ef i b r i l l a t i o no ft h el y o c e l l t h i sa n a l y s i sc a np r o v i d et h et h e o r e t i cg u i d a n c e f o rt h ef o l l o w i n gf i n i s h w et r a v e r s e dt h ed y i n ga n df i n i s h i n gt e c h n i c so ft w od i f f e r e n ts t y l e sf o rl y o c e i l f a b r i c s ( p e a c h s k i ne f f e c ta n d m i l lf i n i s he f f e c t ) ，i n c l u d i n gd e s i z i n ga n d s c o u r i n gi nt h e p r e t r e a t m e n t ，p r i m a r yf i b r i l l a t i o n ，c e l l u l a s ed e f i b r i l l a t i o n ，d y i n g ，s e c o n d a r yf i b r i l l a t i o n a n df o l l o w i n gf i n i s h i n gt r e a t m e n t t h ep r e v e n t i o na n du t i l i z i n go ft h ef i b r i l l a t i o n s e l e c t i o n o ft h ed y i n ge q u i p m e n ta n dd y e s t u f fi sa l s od i s c u s s e di nt h ep a p e r t h er e s e a r c hi n d i c a t e dt h a tt h ep r e t r e a t m e n t ( s i n g e i n ga n dd e s i z i n g ) i sa n i m p o r t a n tf a c t o rf o rt h eq u a l i t yo ft h ef i n a lp r o d u c t i o n t h el e v e lo ft h ep r e t r e a t m e n t n o to n l ya f f e c tt h ep r i m a r yf i b r i l l a t i o no ft h el y o c e l lf i b e ra n dc e l l u l a s ed e f i b r i l l a t i o n ， b u ta l s oa f f e c tt h ee f f e c to fd y i n g f o rp e a c h s k i n l y o c e l lf a b r i c ，t h ep r i m a r y f i b r i l l a t i o nm u s tb ef u l l yp e r f o r m e di no r d e rt op u l lt h es h o r tf i b r i li nt h es e c o n d a r y f i b r i l l a t i o nt om a k et h ep e a c h s k i ne f f e c t t h et e m p e r a t u r e ，t i m e ，p h ，t h es o r to ft h e e n z y m ea n de n z y m ed o s a g ea r em o s ti m p o r t a n tf a c t o r sf o rf i b r i l l a t i o ni nt h ep r i m a r y f i b r i l l a t i o n ，s oi ti si m p o r t a n tt oc o n t r o lt h et e c h n o l o g i cp a r a m e t e r st og e tt h ep e r f e c t p e a c h - s k i ne f f e c t t l l et e c h n i c sf o rm i l lf i n i s ho ft h el y o c e l lf a b r i ce f f e c ti si nad i f i e r e n tw a y t o p r e v e n tt h ef i b r i l l a t i o ns h o u l db ea v e r t e di ne v e r ys t e po ft h et r e a t m e n t ，e s p e c i a l l yi n t h ep r e t r e a t m e n t t h ee x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h a tt oc o n t r o lt h ec o n c e n t r a t i o no ft h e a l k a l ii sa ne f f e c t i v ew a yt op r e v e n tt h ef i b r i l l a t i o ni nt h ep r e t r e a t m e n t a n dw e s e l e c t e dt h ec o n c e n t r a t i o nf o r3 5 4 0g la n du s eo p e n w i d t hp r o c e s s w 色a l s ou s e r e s i nt r e a t m e n tf o l l o w e dp r e t r e a t m e n tt op r e v e n tf i b r i l l a t i o nd u r i n gt h ew e a r i n g t h ee x p e r i m e n ta l s oi n d i c a t e dt h a tw es h o u l du s ed i f f e r e n tt e c h n i c sf o rd i f f e r e n t l y o c e l lf a b r i cp r o d u c t i o n ，s ow ec a ne n h a n c et h ed y i n ga n df i n i s hl e v e l ，i m p r o v et h e q u a l i t yo ft h ep r o d u c t i o na n dr e d u c et h ec o s t t 1 l ep a p e ra l s oa n a l y z e dt h ed e f i c i e n c yi nt h el y o c e l lf a b r i cd y i n ga n df i n i s h p r o c e s s ，s u c ha sc r e a s e ，u n l e v e l l i n ga n dh o a r f r o s t t h em e t h o df o rp r e v e n t i o na n d s o l v e n tw a se x p o u n d e dt oe x p e c ti tc a nb eh e l p f u li nt h ep r a c t i c e k e yw o r d s ：l y o c e l lf i b e r ；d y e i n g ；f i n i s h i n g i v - i 目录 学位论文的主要创新点1 1 摘j ! l 兽1 1 1 a b s t r a c t 1 1 i v r 第一章绪论一1 1 1 自 r 一言1 1 2l y o c e l1 纤维的国内外发展概况1 1 3 本课题立题的依据及研究的意义3 第二章理论部分4 2 1l y o c ei i 纤维的生产4 2 2 l y o c ei l 纤维的结构一7 2 2 1 l y o c el i 纤维的分子结构7 2 2 2 l y o c el i 纤维的形态结构8 2 2 3 l y o c el i 纤维的超分子结构8 2 3 l y o c ei l 纤维的性能8 2 3 1机械性能9 2 3 2 吸湿膨润性和舒适性1 0 2 3 3l y o c ei i 纤维的可染性1 1 2 ：3 4 l y o c el l 纤维的原纤化特征一l l 2 3 4 1 产生原因1 1 2 3 4 2 影响原纤化的因素一1 2 2 3 4 3 原纤化所产生的效应1 2 第三章l y o c ei i 纤维织物的产品加工工艺及质量影响因素分析1 3 3 1 桃皮绒风格织物的染整加工及质量影响因素分析一1 3 3 1 1加工原料及设备1 3 3 1 2 工艺流程一1 3 3 1 3 前处理对质量影响1 3 3 1 3 1 l y o c el i 织物的前处理加工对产品质量的影响1 3 3 1 3 2 烧毛1 3 3 1 3 3 退浆1 4 3 1 3 4碱处理1 5 3 1 4 原纤化处理1 5 3 1 4 1初级原纤化1 6 3 1 5 纤维素酶抛光加工1 8 3 1 6 l y o c ei i 织物染色加工及设备2 0 3 1 6 1 l y o c e i l 织物染色用染料及其对产品质量影响一2 0 3 1 6 2 染色工艺2 1 3 1 6 3实验染色设备采用双变频传动卷染机2 2 3 1 7 二次原纤化和柔软树脂整理2 3 3 1 8 拉幅定型2 4 3 1 9小结2 4 3 2 光面风格l y o c el l 纤维织物染整加工及质量影响因素分析2 5 3 2 1 加工原料及设备2 5 v 3 2 2 工艺流程2 5 3 2 2 1烧毛2 5 3 2 2 2 退煮漂2 5 3 2 2 3 烧碱处理和丝光一2 7 3 2 2 4 染色2 7 3 2 2 5 后整理( 树脂整理、柔软整理) 一2 8 3 2 2 6 成品指标检测及风格评定一2 9 3 2 3 j 、结：2 9 第四章l y o c e ii 织物常见的疵点分析及解决方法一3 0 4 1 横栏j 印3 0 4 2 缝头皱条色档( 卷染机染色) 3 0 4 3 折j 良3 0 4 4 染色不匀3 1 4 5 霜花3 1 4 6 破洞3 1 4 7 擦伤3 2 第五章结论3 3 参考文献3 4 致谢3 7 绪论 1 1 前言 ，第_ 章绪论 l y o c e l l 纤维于9 0 年代初问世以来，仅几年时问，便在世界各地迅速流行。 目前在国际上备受青睐，它具有天然纤维的理化特性和优良的服用性能，又具有 某些合成纤维特性，能满足人类回归自然，崇尚自然的需求和对天然纤维素纤维 的偏爱。该纤维可纯纺、可与其他天然纤维、合成纤维或再生纤维混纺、交织或 复合，产品吸湿性好，手感柔软光滑，服装保形性、悬垂性十分出色，色彩斑斓 丰富，用l y o c e l l 纤维制衣可获得纯棉的享受，丝绸的感觉，且衣物强力高，服 用性能优良，因此被越来越多的人认识和接受i 卜4 1 。 l y o c e l l 纤维商品名称为t e n c e l 纤维，国内又称为天丝，l y o c e l l 纤维有长丝 和短纤之分，短纤又分普通型( 未交联型) 和交联型短纤维，目前使用最多的 l y o c e l l 纤维品种是1 2 5 d t e x 、1 4 d t e xt e n c e la 1 0 0 型s d g l 0 0 型l y o c e l l 纤维。 l y o c e l l 纤维原料来源于成长非常迅速的山毛榉( b e e c h ) 、针叶( c o n i f e r o u s ) 等木材制成的木浆，生产过程中使用的有机溶齐u n m m o 在整个生产过程中可以回 收，回收率达9 9 以上，对环境无污染，不形成公害。而且，l y o c e l l 纤维易于生 物降解，在缺氧性污水中处理，8 天时间就能完全溶解；深埋在士里3 5 个月后， 能分解成二氧化碳和水；如果将其废弃物焚烧，不会产生有害气体，不污染环境。 因l 比l y o c e l l 纤维也被称为2 1 世纪的“绿色纤维”，对此种纤维织造性能以及染 色和后整理性能的研究也成为纺织印染行业共同关注的话题【p 9 1 。 1 2l y o c e l l 纤维的国内外发展概况 生产过程严重污染环境是制约再生纤维素纤维发展的最重要因素之一。探索 一种直接用溶剂溶解纤维素的方法制做再生纤维素纤维以减少环境污染，同时制 造的产品又具备纤维素纤维的优点，是世界各国许多科学家努力的目标。 1 9 7 6 生v 德国的a k z o - n o b e l 公司首次采用n 一甲基氧化吗琳( n m m o ) 取得突破性 进展，并于1 9 7 9 年取得专利权，并且分别将专利权转让给英国c o u r t a u l d s 公司和 奥j 蜊l e n z i n g 公司， 吏得l y o c e ll 纤维的生产得以顺利发展。 绪论 l y o c e l l 纤维自1 9 9 3 年在美国建立第一条年产5 0 0 0 n 屯的生产线后，迅速发展 到今天的产能已达5 0 力吨以上，并且德国、韩国、中国、俄罗斯等已研制丌发出 相同或类似于l y o c e ll 的纤维产品。目前国际上开发l y o c e ll 纤维的公司主要有三 家： ( 1 ) 荷兰a k z o 公司。1 9 7 6 年后，总部位于荷兰的a k z o 公司组织e n k a 公司及其研 究所开始研究以n m m o 为溶剂的再生纤维素纤维，最先生产出l y o c e l l 纤维；1 9 8 0 年a k z o 公司首先申请了l y o c e l l 纤维的工艺与产品专利；1 9 8 9 年b i s f a 正式命名以 此类方法生产的纤维为“l y o c e l l ； ( 2 ) 英国c o u r t a u l d s 公司。该公司于1 9 8 2 年开始独立研究以n m m o 为溶剂的再生 纤维素纤维；1 9 8 8 ：f 主c - - 建立1 0 0 0 吨年的试验工厂；1 9 9 0 年在美国h l a b a m a ，h m o b il e 投资9 0 0 0 万美元建立第一个1 8 万吨年的工业化生产厂，并于1 9 9 2 年- 6 月讵式投 产；其第二个建立在a l a b a m a 州的t e n c e l 工厂投资1 3 4 亿美元，生产能力为2 5 万吨年；1 9 9 5 年3 月c o u r t a u l d s 公司的t e n c e l 技术取得突破，使得这两个工厂的 生产能力增至5 5 万吨年。c o u r t a u l d s 最近在英国的g r i m s b y 投资1 2 亿英镑建立 第三个t e n c e l s e 厂，形成4 2 万吨年的生产能力。另外，该公司还打算在亚洲建 立t e n c e l 工厂，实现至2 0 0 2 年在美洲、欧洲和亚洲都有t e n c e l 生产基地，总生产 能力达2 5 万吨年的生产目标。 ( 3 ) l e n z i n g 公司。该公司是粘胶纤维主要生产厂家之一，为克服粘胶生产的环 境污染，从2 0 世纪8 0 年代初期就开始寻找新的溶剂；1 9 8 4 年集中研制3 种溶剂； 1 9 8 6 年从a k z o 公司买下了5 项基本n m m o 专利；1 9 9 0 年8 月建成l e n z i n g 试验工厂； 1 9 9 7 ：w - - 7 月2f 1 在h e i l i n g e n k r e u z 建成的1 2 万吨年的l y o c e l l 短纤生产线投产， 商品名为“l e n z i n gl y o c e l l 5 1 0 】”。 随着亚洲经济的复苏，美国的经济持续景气，全球x 寸l y o c e l l 纤维的需求越 来越强劲。目前亚洲市场l y o c e ll 的销量约占全球总销量的两成。上海自1 9 9 6 年 引入l y o c e l1 纤维( c o u r t a u l d s 的t e n c e l ) 以来，使用量逐年增加，2 0 0 0 年达1 万吨，2 0 0 2 年2 万吨，预计2 0 0 4 年达6 万吨，2 0 1 0 年1 0 - - - 1 5 万吨。东华大学与上海 合成纤维研究所通力合作，初步建立了一条年产l o o n 屯的l y o c e l1 纤维的生产线。 最近上海纺织控股( 集团) 公司、东华大学、上海科技投资公司、上海化学纤维 ( 集团) 有限公司共同出资组建上海里奥纤维科技发展有限公司，专门从事 2 t - 绪论 l y o c e l l 纤维的研究和丌发，集中力量进行国家高新技术产业化示范jl ：程年 产1 0 0 0 吨的l y o c e 1 l 纤维生产线建设，进而建立年产2 0 0 0 0 屯l y o c e l l 纤维的大型生 产基地。在印染、生物处理等方面，国内的中国纺织大学、苏州大学、天津工业 大学等一些科研院所及国内的几家大型仓业也在进行研究和试生产，我国一些人 型纺织厂和印染厂也正在加紧进行试生产，有些厂家己获得了英国c o u r t a u l d s 公司的生产许可认证。但他们一般采用国外提供的生产技术，末形成自己的风格， 而且产品与国外相比还有一定的差距，所以进行l y o c e l l 纤维的加工，染色和后 整理研究势在必行1 1 卜1 2 1 。 1 3 本课题立题的依据及研究的意义 从l y o c e l l 纤维具有的一些独特性能，不难看到它所存在的原纤化特性，将 导致l y o c e l1 纤维产品加工中存在着相当的难度。国外对这项工作的研究始于 1 9 9 3 年，而国内也早在1 9 9 5 年就开始了这项工作。坦率地讲，到目前为止，在 世界范围内真正掌握l y o c e l l 纤维织物的产品加工技术的企业尚为数彳 n 3 。 依赖于叔胺上的n s n o 与纤维素的羟基形成氧键而使纤维素溶解，因此对纤维 素的溶解能力极强，且在溶解过程中纤维素几乎不发生解聚。溶解机理如图所示： 删一。：芍l c 猡 以n m m o 为溶剂适用于二f 湿法纺丝，可用水作纺丝凝固浴。l y o c e l l 纤维的生 产过程可分为以下三个阶段【8 1 3 】： ( 1 ) 纺丝液的制备： 这罩首先需要指出的是：虽然无水n m m o 对纤维素的溶解性最好，但因其极易 吸潮( 它吸收大气中的水分可使之从无水状态直至水合三份结晶水，形成 n m m o 3 h 2 0 ) ，化学性质不稳定，尤其是熔点过高，溶剂本身和纤维素在此温度 下容易降解，所以实际生产中不用无水n 删o 作溶剂。随含水率的增加，n m m o 熔点 虽逐步下降，但x , - t 纤维素的溶解能力也逐步降低。当含水率超过1 7 以后，对纤 维素失去溶解能力。实验证明带l 份结晶水的n m m o h 2 0 最适合于l y o c e l l 纤维的 纺丝。所以一般市场上出售的n m m o ( 含水率4 0 - - - , 5 0 ) 要除去部分水才能作为纤 维素的溶剂。 浆粕可以是木浆或棉浆，q ，一纤维素含量9 6 5 一- 9 8 8 ，聚合度d p 。6 0 0 。 纺丝液的制备有两种方法，一种是两步法，将纤维素、水希u n m m o 按一定的比 例在不溶解的温度下研磨，均匀分散，然后造粒、切片或储存，再快速溶解进行 纺丝或将切片储存。此法的优点是：快速溶解切片能避免纤维素发生降解；缺点 是在纺丝之前，往往需要在不溶解的温度下以无水状态储存切片。还有一种直接 溶解法：将纤维素、过量水和n 删0 配制成淤浆，置于贮槽中并进行均匀搅拌，使 纤维素充分溶胀，然后将淤浆连续送入螺杆进行纺丝，i 3 _ 样可以避免以无水状念 储存切片。纺丝液的温度依据纤维素溶解温度与n m m o 水合物熔融温度相关曲线来 5 j 翟论部分 确定，一般以不高于1 2 0 为宜，既保证在给定溶解时问内纺丝液可形成均一化 体系，又避免纺丝液因高温发生降解。但n m m o 在这一加丁温度下，易释放出氧， 使体系氧化降解影响纺丝及纤维性能，所以一般要在纺丝液中加入抗氧化剂( 如 没食子酸丙酯) ，这同时也能调节溶液的可纺性和改善纤维的使用性。 ( 2 ) 纺丝和纤维的后处理。 l y o c e l l 纤维的纺丝采用干湿纺丝法。进入螺杆的纺丝液先经过过滤、脱泡 然后到达静态混合器，经计量泵精确计量后进入喷丝头。喷出的丝先经过一段空 气层或氮气层( 约1 3 m ) 并经受拉伸力的作用，初生的丝条在空气浴中被拉伸 取向，然后再进入凝固浴。凝固浴采用n m m o 的稀水溶液。初生丝条在凝固后经水 洗、上油、干燥、卷曲、切断，即成为l y o c e l l 纤维产品。 ( 3 ) 溶剂的回收循环利用。 从纺丝工序回收的n m m 0 稀溶液进入n m m o 再生装置，首先经过过滤系统，利用 吸附剂( 如活性炭) 或离子交换剂，或与阴离子活性膜结合来去掉浑浊物、凝胶 剂和有机物，分离过渡金属和其它阴、阳离子性分离产物，并使回收的溶剂达到 最佳的p h 值。再经过蒸馏，分离成n m m o 浓溶液和水，n m m o 浓溶液回到生产工序。 该工艺中除了有封闭式的溶剂循环系统外，还有一个水循环系统。在实际操作中， 被蒸发的水中往往带有少量的挥发性物质( 如氨) 和有机溶剂。它们和水一起冷 凝。虽然从纺丝工段回收的水大部分用于洗涤等各道工序，但为了进一步减少对 生态环境的危害，并回收可利用的物质以减少成本，必须通过反渗透技术，将胺 基残余、胺氧化物和其它物质分离出去加以回收利用。 l y o c e l l 纤维从木浆到纺制成短纤维或长丝的生产过程比粘胶纤维生产过程 短三分之一到二分之一，生产工艺流程短、效率高，消耗的能源少【5 1 。l y o c e l l 纤维是一种良好的纺织用纤维，从目前的市场需求看，l y o c e ll 纤维的生产量在 迅速提高，但还处于供不应求的状况，预计到2 0 0 6 年全世界l y o c e l l 纤维的总产 量将达到5 0 万吨年，基本能满足纺织、服装和产业用布的需求【3 1 。 l y o c e l l 纤维在市场上的应用情况如下：针织品占5 8 ，机织布休闲便服2 6 ， 机织布女性职业装占1 5 ，产业用纤维占1 ，有向家用装饰品和产业用纺织品领 域渗透的趋势【2 1 。 l y o c e ll 纤维的纺丝工艺流程可用图1 表示【8 1 4 】 6 理论部分 图ll y o c e l l 纤维的纺丝工艺流程 2 2 l y o c el i 纤维的结构 一 2 2 1 l y o c e ii 纤维的分子结构 l y o c e l1 纤维是再生纤维素纤维中的一种，原料主要来源于木材中的天然 纤维素。纤维素分子一( c 6 i - 1 1 2 0 6 ) n 一一由1 3 一d - ( + ) 葡萄糖通过1 ，4 一甙键连接 而成。l y o c e l l 纤维中纤维素的结构与棉相似，分子量小于天然棉纤维素纤维， 其分子聚合度一般约为4 0 0 - - - 7 0 0 ，高于粘胶纤维( 粘胶纤维约为3 0 0 - - - - - 5 0 0 ) 。 7 理论部分 2 2 2 l y o c e l i 纤维的形态结构 l y o c e l l 纤维横切面呈椭圆形或近似圆形，纤维表面比较光滑，有一定程 度的皮芯层结构，皮层相当簿，呈半透明状态，属于纤维素大分子紊乱排列的无 定型结构；芯层由高度结晶的巨原纤和巨原纤之问的无定型区组成。 2 2 3 l y o c e il 纤维的超分子结构 由于天然纤维素浆粕( 纤维素i ) 经过n m m o _ 一h ：0 溶解，然后在水浴中固 化成型，重新生成的纤维素结晶变体为纤维素i i ，虽然溶解后的纤维素结晶指数 和结晶度都有不同程度的降低，晶粒尺寸也相应减小，但纤维在形成( 喷丝成型) 过程中，受到沿纤维轴向的外力拉伸作用，诱导形成了结晶，使晶粒得到了较为 充分的生长，纺丝成形后的l y o c e l l 纤维结晶度并不低，比粘胶纤维的结晶度要 大得多，纤维的取向度与浆粕非常相似，比普通粘胶纤维高得多( 表1 ) ，随着 聚合度的增高，纤维的取向度、结晶度增高，耐碱性增强，杨氏模量增高【1 5 】。 l y o c e l l 纤维的结晶区和非结晶区的取向度高于粘胶纤维、m o d a l 纤维，且 其在吸湿膨化后结晶度和取向度明显变小。水分子对l y o c e l l 纤维的可及度小于 粘胶纤维，l y o c e l l 纤维中存在小部分尺寸较大的微隙，对其膨胀性和染色性等 起到了很重要的作用。一般浆粕( 天然纤维素浆粕) 、l y o c e l1 纤维、粘胶纤维 与棉纤维的结晶度、聚合度如表1 所示。 表1l y o c e l1 纤维、粘胶纤维与棉纤维的结晶度、聚合度 原料结晶度( ) 聚合度 一般浆粕 6 02 0 0 - 6 0 0 l y o c e l l 纤维 6 05 0 0 5 5 0 粘胶纤维 3 02 5 0 一3 0 0 棉 7 01 0 0 0 0 2 3 l y o c el l 纤维的性能 l y o c e l l 纤维具有聚合度、结晶度、取向度高的结构特征，使得其湿强度 8 理论部分 大，初始模量高，在水中的收缩率小，尺寸稳定性好、吸水膨润性好以及有突出 的原纤化特征。 2 3 1 机械性能 表2l y o c e l1 纤维和其它纤维机械性能比较 l y o c e l l普通粘 p o l y n o si cm o d a l铜氨 纤维性能棉涤纶 纤维胶纤维纤维纤维纤维 干拉伸强度 4 3 - 4 8 2 0 - 2 6 3 6 4 23 4 3 81 5 2 02 5 3 54 5 6 0 c n t e x 一1 湿拉伸强度 2 6 3 6 l o 一1 5 2 7 3 01 8 2 29 一1 22 6 - 3 24 6 5 8 t e x 一1 干断裂伸长 1 0 一1 51 8 2 3ll 一151 4 一1 61 0 一2 18 一l12 5 3 0 率 湿断裂伸长 1 0 一1 82 1 - 2 81 1 1 61 5 1 81 6 3 51 2 一1 42 5 3 0 率 初始模量 1 8 0 一21 0 0 一1 c n r e x 一1 2 5 0 一2 8 0 4 0 一5 0 2 0 0 3 4 03 0 一5 02 1 0 5 05 0 ( 伸长1 5 ) 如表2 ，l y o c e l l 纤维干湿强度明显高于棉和其它再生纤维素纤维，干强度 接近于涤纶。湿态拉伸强度可保持干念强度的8 0 左右，远远高于其它再生纤维 素纤维。l y o c e l l 纤维由于干湿强度都高，则机械加工特别是在水中进行染整加 工对织物的损伤较小。而且l y o c e l l 纤维织物制成的服装面料适应性强。 l y o c e l l 纤维的湿断裂伸长率略高于其干断裂伸长，l y o c e l l 纤维的干伸长 率小于粘胶纤维，所以纺纱时捻度不宜过大( 要小于7 ) ，织造时不宜出现张力 不匀。 l y o c e l l 纤维的初始模量是普通粘胶纤维的几倍，且在湿态下能保持很高的 模量值，可以保证能在潮湿或者湿态条件下接受加工时有良好的保型性。 9 理论部分 2 3 2 吸湿膨润性和舒适性 l y o c e l l 纤维的吸湿性能与粘胶纤维相同，比棉、蚕丝好，低于羊毛( 见 表3 ) 。 l y o c e 1 纤维在水中有个很重要的特点，其不仅在水中有膨润现象，而且湿 润的异向特征十分明显，横向膨润率可达4 0 ，而纵向仅有0 0 3 。高的横向膨 润率，给l y o c e l l 纤维织物的湿加工带来一定的难度，是l y o c e l l 纤维加工的一 个难点；而较低的纵向膨润率也是使其织物在湿加工以后稳定性优于粘胶纤维织 物的主要原因。由于l y o c e l l 纤维横向膨润率高，其织物在湿加工时，纤维与纤 维之间的接触面积增大，表面摩擦阻力也大，纤维间难以作相对移动，实践证明 纤维的横向溶胀是织物缩水的关键所在。湿加工时很容易产生折皱痕、擦伤等病 疵，并且由于织物与织物之间或织物与加工机械之间进行摩擦而产生大量的毛 羽，易引起不均一的原纤化，为了获得成品一致性的品质，印染后整理加工工序、 工艺、设备等条件的选择将十分重要。 表3l y o c e l1 纤维和其它纤维的吸湿膨润性比较 l o c a l 纤普通粘 p o l y n o s i cm o d a l 吸湿膨润性单位棉 维胶纤维 纤维纤维 标准回潮率 1 2 一1 31 2 一1 4 1 2 一1 3 1 2l1 1 吸水率 6 5 - 7 09 06 0 - 7 57 5 8 04 0 - 4 5 在水中 c m 3 g 0 5 3o 6 8o 0 6o 4 9o 2 9 膨润度 在水中径向 4 0 一5 03 0 一3 53 03 08 膨润率 在水中轴向 o 0 32 611 1o 6 1 膨润率 l y o c e ll 纤维特殊的吸湿膨润性能使其织物在湿润状态下纤维经向得到很 大的膨胀，去除水分后，纱线纤维恢复到原有位置，但织物组织节点不能完全恢 复，纤维直径减小后在织物的经纬纱线之间留下了空隙，给织物带来了相当大的 可压缩空间，所以l y o c e l l 纤维经湿加工以后，虽然看起来是增密了，但触觉反 而感到松软，且悬垂性增强，更有动感【4 1 6 1 7 1 。 1 0 理论部分 2 3 3l y o c eii 纤维的可染性 l y o c e l1 纤维的化学结构与棉、粘胶纤维等纤维素纤维一样，都由纤维素组 成。用于棉纤维和粘胶纤维染色的活性染料、直接染料、还原染料、硫化染料等 都适用于l y o c e l l 纤维。只是几种纤维素纤维的平均分子量和聚集态有差异，它 的可染程度也不尽相同。比如在采用活性染料的情况下，棉的移染率一般都高于 l y o c e l l 纤维的移染率，因此，为了保证l y o c e 1 纤维的匀染性，应该适当提高活 性染料的染色温度，或者加入适当的匀染剂，但染色时是否加匀染剂要视具体情 况而定，因为加入匀染剂会对染料的吸尽率有一定影响1 1 5 2 3 1 。 2 3 4 l y o c e ii 纤维的原纤化特征 2 3 4 1 产生原因 原纤化特征表现为纤维可沿纵向将更细的微细纤维逐层剥离出来，这是具有 原纤构造的纤维所特有的一种结构特征。l y o c e l l 纤维是由微细纤维构成取向度 很高的纤维素分子集合体，这种微细纤维集合体由巨原纤构成，具有明显的原纤 构造，这种明显的各向异性结构特征，使得当纤维在水中膨润时，纤维径向膨润 十分明显，表现出偎强的径向膨润能力和较高的润湿性。此时，若纤维反复受到 机械磨擦力的作用，纤维表面就会发生明显的原纤化，即沿着纤维长度方向在纤 维表面逐层分裂出更细小的微细纤维( 直径1 4 , u m ) ，其中一端固定在纤维本体 上，另一端暴露在纤维表面上，形成许多微小的绒毛，这仅仅是单d - 原纤沿纤维 表面纵向裂开的，而整根纤维的力学性能未发生明显变化。这种现象就是我们常 说的纤维的原纤化现象，如图2 所示。 图2l y o c e l l 纤维的原纤化现象 理论部分 2 3 4 2 影响原纤化的因素 1 ) 织造时的捻度，加捻方法： 影响原纤化行为的首要的、有决定意义的一步是纱线类型的选择和织物结构 的设计，这是由于这两个因素对短纤维术端自由化( 纱线原纤化) 的倾向起着决 定性的作用。因此，当选用纱线捻度高、结构紧密的织物时，短纤维术端将被牢 固地结合在织物中，这样的