新型纺织材料与应

新型纺织材料与应用 院系 纺织工程学院课程 新型纺织材料与应用教师 原海波 成都纺织高等专科学校 德修于正学究于行 第二章环保纤维第一节Lyocell纤维 Lyocell纤维属于精制纤维素纤维 其生产专利归荷兰AkozoNobel公司所有 得到AkozoNobel公司短纤生产许可证的公司有 奥地利的兰精 Lenzing 公司和英国的考陶尔兹 Caurtaulds 公司 1993年Caurtaulds公司生产出商品名为Tencel的短纤 开始向世界销售 1997年兰精公司生产出商品名为LenzingLyocell的短纤维 Lyocell纤维的生产者 品种及商标 Tencel纤维的命名 1997年 国际人造丝及合成纤维标准化协会BISFA将这种纤维正式命名为Lyocell纤维 Lyo来源于希腊文Lyein 溶解 Cell来源于英文的Cellulose 纤维素 欧盟 EU 97 37EC指令将Lyocell纤维及其纺织品的符号规定为CLY Tencell纤维的生产工艺 生产原料 针叶树为主的木质浆柏溶剂 NMMO生产工艺流程图 工艺特点 生产过程物理化 浆粕的溶解 纺丝 精炼三个工序无任何化学反应具有较高的生产效率只需要几小时 粘胶需要24小时 且需要对污染物处理有利于环保的生态纤维NMMO溶剂 氨基氧化物 回收率达99 可循环使用 低能耗生产工序缩短一半 机械设备 厂房减少 Tencel纤维特有的结构与性能 1 Tencel纤维聚合度Tencel纤维与其他纤维素纤维聚合度比较随聚合度的提高 a 取向度 结晶度提高 b 强度提高 伸度降低 c 耐碱性提高 d 顶破强度 杨氏模量提高 Tencel纤维的结晶度 Tencel纤维与其他纤维素纤维结晶度比较由于结晶度较高 tencel纤维的沸水收缩率2 68 粘胶4 09 2 原纤化特性 原纤化作用是指单根纤维沿长度方向分裂成直径小于1 4 m的微纤维 即原纤 原纤化产生的原因是由于Lyocell纤维是在空气中喷丝 同时进行牵伸 因此分子取向性好 分子排列的紧密程度高于棉和粘胶 如图 在湿态下通过绳状或成衣加工 可以使织物表面产生特殊的桃皮绒效果 赋予服装优良的手感和外观 对一般织物 纤维的原纤化会使织物颜色发灰 不够鲜艳 要限制纤维的原纤化 就要进行适当的整理 Acordis公司已开发出一种新的无原纤化的Lyocell纤维 品牌号为 A100 其悬垂性极好 染色性能也好 Tencel纤维的性能 1 物理机械性能 干湿强都很高 接近与涤纶 湿态强度可达干强的80 模量高 因而尺寸稳定性好 Lyocell纤维与其它纤维的物理机械性能比较 3 吸水性 Lyocell纤维具有比棉还高的膨润性 当暴露在水中时 Lyocell纤维的横截面积增加50 为棉的2倍多 以重量百分比来计算 Lyocell纤维有更好的防止水的渗透并可改善通常的防护性能 4 悬垂性和动感 用Lyocell纤维织成的织物具有独特的悬垂性和动感 这种效果是通过前处理 染色及整理 在织物内部产生了更大的空间而形成的 化学性能 对碱液的稳定性较高 与棉的混纺织物能经受丝光处理染色性能 与其他纤维素纤维使用相同染料 上染率接近粘胶 高于棉 色彩鲜艳 比一般纤维更显著 持久 Tencel纤维质量检验检验项目 每包质量 270kg 聚合度 纤维油剂附着量 强度 伸度 白度 卷曲数 卷曲率 染色性 短纤形状等 Tencel纤维可纺线密度棉纺纱 纤维线密度0 17tex 可纺纱的线密度有58 3tex 29 2tex 19 4tex 14 6tex 11 7tex 纤维线密度0 11tex 可纺纱有9 7tex 7 3tex 5 8tex 精纺毛纱 纤维线密度0 24tex 可纺纱有29 4 19 2tex气流纱 纤维线密度0 17tex 可纺纱83 3tex 58 3tex 36 4tex 29 2tex 混纺纱 与棉混纺可纺19 4和4 6tex纱 与毛混纺可纺29 4和19 2tex的精纺纱以及62 5和41 7tex的粗纺纱 Tencel纤维纱与其他纤维纱性能对比 国内外tencel产品开发 牛仔系列 CLY C CLY R CLY Sp弹力牛仔等套装系列 呢绒面料 CLY W混纺精纺毛织物 T CLY混纺仿毛织物 CLY W交织花呢 休闲 斜纹 卡其 斜纹布 细帆布 灯芯绒色织系列 衬衣内衣料系列 细特 弹力 CLY S针织系列国内 棉型卡其 府绸 斜纹类 牛仔 牛津纺 提花 第二节Modal纤维 Modal纤维又称高湿模量粘胶纤维 Polynosic 波里诺西克纤维 虎木棉 日 我国商品名 富强纤维通过采用优质原料 改变纺丝工艺获得 工艺 改性剂 凝固浴 高锌 低酸 降低纳离子含量 牵伸速度 纺丝温度 等 Modal纤维特性 Modal纤维是奥地利Lenzing公司生产的新一代纤维素纤维 由山毛榉木浆粕制成 Modal纤维具有光亮型和暗光型两种 此外 兰精公司还开发了具有新型纤维功能的Modal纤维 如应用纳米技术开发的Modal抗菌纤维 Modal抗紫外线纤维 与Lyocell纤维混纺的Promodal纤维 彩色Modal纤维及超细Modal纤维 Modal纤维2000年进入我国市场 2001年上半年原料进口数量已超过2000年全年的进口数量总和 开发的产品也增加到数百种 Modal纤维具有棉的柔软 丝的光泽 麻的滑爽 吸水透气性都优于棉 且染色性好 色泽鲜艳明亮 化学性质 与粘胶基本接近 染色性 传统纤维素纤维用染料都可用于modal耐热性 150 强力开始下降 180 200 开始分解耐洗性 与棉相比 越洗越柔软 越亮丽耐日光性 颜色略变黄 强力降低 Modal纤维面料的特点 1 Modal纤维面料手感柔软 悬垂性好 穿着舒适 2 Modal纤维面料的吸湿性 透气性优于纯棉织物 是理想的贴身织物和保健服饰产品 有利于人体生理循环和健康 3 Modal纤维面料布面平整 细腻 光滑 具有天然真丝的效果 4 Modal纤维面料色泽艳丽 光亮 是一种天然的丝光面料 5 Modal纤维面料服用性能稳定 经过测试比较 与棉织物一起经过25次洗涤后 柔软度 亮洁度都比棉好 6 Modal纤维面料成衣效果好 形态稳定性强 具有天然的抗皱性和免烫性 Richcel 丽赛 也称polynosic 2000年 我国丹东化纤集团引进日本东洋纺公司的生产技术 于2004年正式实现了Polynosic纤维的国产化 商品名称为Richcel 丽赛 纤维 丽赛纤维是我国自行生产的最早的高档再生纤维素纤维 新型的高湿模量再生纤维素纤维 以专用木浆为原料 克服了普通粘胶纤维的缺点 秉承了再生纤维素纤维的优点 具备了其它高湿模量纤维素纤维所不具有的优良性能 是一种全新可降解的亲肤纤维 Richcel纤维具有断裂强度高 湿干强度比佳 初始模量大 断裂伸长适中及吸湿性好的特点 其织物柔软极富弹性 手感滑糯 形态 尺寸稳定性好 染色鲜艳 富有光泽 除此之外 它还具有较强的耐碱性 与棉混纺时 可做适当的丝光整理 使混纺织物更具特色 这是粘胶 莫代尔等纤维所不具备的特点 Richcel既符合 可持续发展 的要求 又满足人们日益追求自然 舒适 美观和卫生保健的时尚需求 具有很好的市场前景 Richcel纤维可以纯纺或与棉 亚麻 大麻 羊毛 羊绒等混纺 目前的产品主要有 保暖内衣 四季内衣 瘦身内衣 横机及圆机T恤衫 时装 袜品等 实例 40s丽赛 涤纶混纺 65 35 双面织物 160g m2 T恤面料 第三节竹纤维 原生竹纤维 采用物理的 机械的方法将竹子碾平 扭转 梳理 而后将其脱胶 去除糖分 脂肪 消毒晾干而成 竹麻 注意 需用束纤维纺纱 因为单纤维细度0 05tex 长度5mm 所以无法满足单纤维纺纱 再生竹纤维 将竹子切片 风干 采用水解 碱法及多段漂白将竹片制成符合纤维生产要求的浆粕 经人工催化 将竹浆中纤维素纤维提纯到93 以上 在满足纤维生产要求基础上 由化纤厂加工制成竹纤维 分别为竹原纤维的纵 横截面形态 可以看出 竹原纤维的纵向表面有明显的竹节 有的壁层上有裂痕 横向截面呈不规则椭圆形 环状中空 因此具有优良的吸湿性和透气性 竹浆纤维的纵 横截面形态 可以看出 竹浆纤维的纵面有明显凹槽 这些凹槽形成的孔隙能够产生较强的毛细管效应 得竹浆纤维具有良好的吸湿放湿性能 结构特征 1 化学结构 2 形态结构 纵向有横节 粗细分布很不均匀 纤维表面有无数微细凹槽 横向为不规则的椭圆形 腰圆形等 内有中腔 很截面布满了大大小小的空隙 且边缘有裂缝 毛细效应 3 主要性能指标 切段长度为38mm 排列整齐 光泽亮丽 手感轻柔滑糯 动 静摩擦因数差值相对较大 使纺出的纱条间有一定摩擦力和抱合力适合加工手感柔软 悬垂好的高档产品 干态断裂强力接近涤纶 2 49 1 97cN dtex断裂伸长率接近粘胶17 5 强力高 耐磨性好 初始模量大 具有较大的抵抗变形能力 纤维表面有一定卷曲数回潮率与普通粘胶纤维接近13 5 吸湿后强度下降30 以上 不耐水洗比电阻相对较高 所以要加入纺织油剂 耐碱性好 耐酸性稍差 纤维耐光性很好 紫外线照射后 强力下降很少 具有天然杀菌性 服用过程不会对皮肤造成任何不良反应 透气性比粘胶好 应用 吸湿性好 抗菌 毛巾 浴巾瞬间吸湿性好吸湿透气好 做竹纤维衬衣 再生蛋白纤维的发展 再生蛋白纤维的研究历史较早 大约在19世纪末和20世纪初国外就开始了研究 1894年 在明胶液中加入甲醛进行纺丝 制得明胶纤维 1935年和1936年 意大利SNIA公司和英国Courtaulds公司分别开发了酪素纤维 1938年 英国ICI公司制备了花生蛋白纤维 商品名为Ardil 1938年 日本油脂公司开发了以大豆为原料的纤维 1939年 CornProductRefining公司制得玉米蛋白纤维 1945年左右 美国杜邦 日本研究了大豆蛋白纤维 商品名分别为Soylon和Sikool 1948年 美国VarginiaCarolChemical公司开发了玉米蛋白纤维 Vicara 1969年 日本东洋纺公司研制和试生产了牛奶蛋白纤维 命名为Chinon 希农 第四节大豆蛋白纤维 豆渣中提取大豆蛋白 接枝到维纶或腈纶纤维上 湿法纺丝而成 目前单纤细度0 8 1 5D 23 55 大豆蛋白 45 77 腈纶or维纶 优点 蚕丝般光泽 羊绒般的手感 棉吸湿导湿散湿性好及舒适性 羊毛的保暖性 大豆蛋白纤维与其他纤维形态结构比较 大豆蛋白纤维的干态断裂强力接近涤纶 断裂伸长率与蚕丝和粘胶纤维接近 强度湿态下降27 3 相对其他纤维 摩擦因数低 且动 静摩擦因数的差值小 这表明纤维制品手感比较滑爽 从纺纱角度考虑 需要对纤维加入一定的纺织油剂 纺出纱条抱合力差 纤维卷曲弹性回复低 这不仅不利于成纱时的纤维抱合 给成纱带来一定困难 也影响织物的服用性能 如抗皱性 保暖性 手感 大豆蛋白不耐浓酸 在冷稀酸中有少量溶解耐碱性很好 在稀碱液中即使煮沸也不溶解 在强碱中只有少量损失 浓碱液中经煮沸后颜色边红在双氧水中纤维软化 起初略显黄色 最终颜色很白 在次氯酸钠溶液中软化 颜色较白在还原性NaHSO3溶液中纤维色泽稍微变淡 与蚕丝相似不溶于乙醇 乙醚 苯 丙酮 汽油 四氯乙烯等有机溶剂 吸湿透气 回潮率较低 但比合成纤维好 放湿较棉和棉羊毛快 影响热湿舒适性的关键因素 触觉优于棉和tencel 比毛差 热阻大 保暖性好 静电现象严重 热湿性能不稳定 不耐染整 应用 机织产品 纯纺 混纺 交织 棉型 毛型 丝织物 针织产品 内衣 保暖产品 第五节聚乳酸纤维 聚乳酸纤维 polylacticacid 缩写PLA 是20世纪90年代初由日本岛津 Shimadzu 公司和钟纺 Kanebo 公司联合开发的一种可生物降解的纤维 聚乳酸纤维是采用可再生的玉米 小麦等淀粉原料经发酵转化成乳酸 然后经聚合 纺丝而成 故又称为 玉米纤维 商品名为Lactron 聚乳酸纤维的熔点高达170 C以上 具有与聚酯纤维类似的性质 外观透明 可以用熔融纺丝法加工成丝 Lactron纤维有短纤维和长丝两种 它们的线密度范围 短纤维0 11 2 22tex 长丝2 22 111tex 纤维抗拉强度可达35 25 48 51cN tex 并具有良好的耐热性 热定型性 有丝一般的光泽 手感柔软 可以用分散染料染色 且颜色较深 聚乳酸的开发现状 美国 日本及德国多家公司对聚乳酸的制造和后加工进行了研究和开发 美国NatureWorks公司 原CargillDow聚合物公司 在美国内布拉斯加州的Blair年产14万吨PLA聚合物工厂已于2002年初正式投产 目前该公司的聚乳酸总产量已达20万吨 日本的岛津和三井两家公司也在生产用于塑料制品的有限量的聚乳酸 德国UhdeInventa Fischer公司在2005年9月同中国黑龙江省哈尔滨威力达药业公司达成协议向中方提供年产1万吨聚乳酸切片的连续聚合生产线 我国已建在建的PLA项目有 中科院长春应用研究所 已有30吨 年的生产能力 计划扩能到5000吨 年 浙江台州海正集团PLA已进入中试阶段 计划在近两年建成年产1万吨规模 同济大学和上海新立微生物公司合作建立的上海同杰良生物材料有限公司打算在千吨级 玉米塑料 的聚乳酸生产线基础上将产量提升到万吨级 江苏九鼎集团2004年开始同德国合作已生产出薄膜级和纤维级PLA 目前该公司正在建年产1千吨生产线 吉林省长春市是我国最大的玉米产地 长春市政府已同浙江温州神力集团达成协议共同发展以玉米为原料生产合成纤维 工程塑料和生态塑料用的PLA切片及后道产品 聚乳酸纤维和涤纶 锦纶6的物理性质比较 聚乳酸纤维的纺织加工和应用 聚乳酸切片经挤压纺丝可以制成长丝 短丝 单丝 扁平丝 并可进一步加工成机织物 针织物 非织造布等产品 在这些用途中 聚乳酸的性能成为合成纤维和天然纤维之间的 天然桥梁 聚乳酸的纺丝可以采用干纺和熔纺 从所得到的纤维性能来看 干纺纤维的机械性能优于熔纺 但熔纺不需要溶剂和溶剂回收处理装置 对环境无污染 成本低 所以目前各国的研究开发主要放在熔纺上 PLA纤维的主要性能 1 密度为1 27g cm3 产品比较轻盈2 回潮率0 5 与涤纶接近 但其具有芯吸效应3 断裂强度4 0 5 0cN dtex 断裂伸长率为30 与涤纶接近 但弹性摸量较小 与锦纶接近 属于高强 中伸 低模型纤维 制成的织物强力高 延伸性好 手感柔软 悬垂性好 回弹性好 4 有较好的卷曲性和卷曲持久性5 抗紫外线稳定性好6 可以用分散染料染色 对染色 后加工或树脂加工适应性好7