利用竹纖維有效改善絲綢服用性能的方法探討*

謝吉祥 趙曉 吳大洋 張袁松

(西南大學(xué)紡織服裝學(xué)院,重慶 400716)

竹纖維是繼木漿纖維之后又一種具有廣闊前景的新型紡織原材料,受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。隨著棉花和桑蠶絲的生產(chǎn)量受到一定資源限制,尋求一種新的生態(tài)環(huán)保紡織材料就成為目前刻不容緩的任務(wù)。將竹纖維和蠶絲纖維復(fù)合,可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢,改善彼此的缺憾,提高織物性能的穩(wěn)定性,開發(fā)出高檔次的新型面料,從而增加產(chǎn)品的附加值。

1 竹纖維

竹纖維是由我國自行研發(fā)成功的以竹子為原料的環(huán)保型纖維素纖維,竹纖維具有良好的吸濕性、懸垂性和染色性;手感柔軟;并且具有良好的天然光澤、天然抗菌防臭性和抗紫外線性能,因此,由竹纖維制成的面料被譽為“21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的健康面料”[1]。按選材及加工工藝的不同,竹纖維分為竹漿纖維和竹原纖維。竹漿纖維又稱竹粘膠纖維、再生竹纖維,是以竹材為原料,經(jīng)過人工催化、提純,采用堿水解法及多段漂白等多道化學(xué)與物理技術(shù)制成竹漿粕,然后由氫氧化鈉溶解,經(jīng)粘膠紡絲工藝或其他路線加工成纖維。這種方法保存了天然抗菌成分“竹醌”。竹原纖維又稱天然竹纖維、原生竹纖維,是將天然的竹材,采用機械、物理方法和生物技術(shù),通過浸煮、軟化等多道工序,去除竹子中的木質(zhì)素、多戊糖、竹粉、果膠等雜質(zhì),從竹材中直接分離出來的纖維。

1.1 吸濕、透氣性

竹纖維具有獨特的高度中空的物理結(jié)構(gòu),其橫截面上有許多孔洞和縫隙,邊緣有輻射狀裂紋,縱向表面有許多溝槽和裂紋,橫向有明顯的橫節(jié)。竹纖維的這些孔隙和溝槽能產(chǎn)生毛細(xì)血管效應(yīng),可以迅速地吸收大量的水分、通透大量氣體,因此,竹纖維被稱為“會呼吸的纖維”。竹纖維制成的服裝,吸濕性、透氣性良好,是夏季面料和貼身紡織品的首選原料。

1.2 保健功能

竹纖維自身還具有天然的抗菌性和防臭性能,能防紫外線輻射,對人體有很好的保健作用。竹纖維結(jié)構(gòu)的細(xì)胞壁中含有一種名為“竹醌”或“竹瀝”的抗菌物質(zhì),這些成分對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌等菌種有抑制作用;竹纖維中含有葉綠素等防臭物質(zhì),這些防臭物質(zhì)通過吸附和氧化分解途徑去除臭味,竹原纖維織物對氨氣的除臭率為70%～72%,對酸臭的除臭率達(dá)到93%～95%。葉綠素銅鈉還是一種優(yōu)良的紫外線吸收劑,其紫外線功能為棉纖維的20倍[2]。其織物經(jīng)多次反復(fù)洗滌,日曬也不失抗菌、防紫外線作用。

1.3 生態(tài)性

竹子在生長過程中不使用化肥和農(nóng)藥,竹原纖維在制取過程中采取物理方法和生物技術(shù),能100%降解,不會對環(huán)境以及纖維本身構(gòu)成污染,資源可再生。所以,竹纖維是真正意義上的綠色環(huán)保型纖維。

1.4 獨特的力學(xué)性能

竹原纖維是“高強低伸”型纖維。干態(tài)下,竹原纖維具有較高的斷裂強度,為6.93cN/dtex,與苧麻纖維接近,濕態(tài)下也有6.62cN/dtex[3]。這是因為竹原纖維是一種高結(jié)晶、高取向的天然纖維素纖維,其結(jié)晶度為71.6%[2],說明纖維的大分子排列規(guī)整,分子間的作用力大,要使大分子斷裂和破壞大分子間的結(jié)合力較困難,還使得破壞大分子結(jié)合力后產(chǎn)生的滑移較小,因而竹原纖維的斷裂伸長率低。濕態(tài)下,竹原纖維的斷裂伸長率較干態(tài)下稍有增加,但仍然較低。這種高強低伸的性能使得竹原纖維織物具有良好的耐穿性和尺寸穩(wěn)定性。而且竹纖維的彈性回復(fù)率較高(75.64%[2]),織物的免燙性較好,竹原纖維的初始模量較大,干態(tài)下為192.91cN/dtex,濕態(tài)下為196.33cN/dtex[3],所以竹原纖維剛性大,不易變形,織物挺括。

2 真絲綢的特性

2.1 高級的外觀

蠶絲纖維的斷面呈三角形狀和透明狀,發(fā)射光量較高,所以真絲綢有珍珠般的光澤。而且手感柔軟、滑糯、豐滿而蓬松,包覆在絲素外的絲膠一經(jīng)脫除,在真絲綢組織之間以及構(gòu)成經(jīng)絲和緯絲的絲素纖維之間產(chǎn)生了空隙,更有利于真絲綢形成具有回彈性、柔軟性、豐滿感的獨特風(fēng)格,輕薄,懸垂性良好,富有自然感。作為高檔服裝的材料,為人們所青睞,被稱為“纖維皇后”。

2.2 穿著舒適性

蠶絲的穿著舒適性,表現(xiàn)為有良好的保溫性和多孔性、吸濕性和放濕性。蠶絲的導(dǎo)熱系數(shù)與羊毛、腈綸相近,是保暖性良好的材料,而且蠶絲是多孔性的,有冬暖夏涼的特性。蠶絲有良好的吸放濕性能,在20℃、相對濕度為65%實驗條件下,幾種纖維的吸濕率分別為:羊毛16%、蠶絲11%、棉8%、粘膠13%、錦綸4%、滌綸0.4%。羊毛和棉的吸濕性雖好,但放濕性不如蠶絲,一旦出汗,汗液不能迅速通過服裝蒸發(fā),使被潤濕的服裝織物纖維氣孔中充斥水分,而水的熱導(dǎo)率高于織物纖維的熱傳導(dǎo)率,比空氣的熱導(dǎo)率更大,導(dǎo)致服裝的保濕性下降,且肌膚有黏濕不爽之感。而蠶絲面料由于放濕快,水分能在較短時間內(nèi)排向外界,穿著起來感覺舒爽[4]。

2.3 保健性

蠶絲是蛋白質(zhì)纖維,對人體生理有良好的適應(yīng)性,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。蠶絲的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生靜電,不會吸附空氣中的塵埃和細(xì)菌,真絲服裝經(jīng)穿著使用后,容易產(chǎn)生原纖化,像掃帚、毛刷一樣,可以起到清除人體表面細(xì)微污垢和細(xì)菌的功能,防治皮膚瘙癢癥[5]。蠶絲中甘氨酸的含量高達(dá)42.8%,甘氨酸能與紫外線進(jìn)行光化反應(yīng),因此真絲服裝能阻擋和降低太陽光中紫外線對人體的侵害,起到保護(hù)皮膚的作用[6]。因此,真絲綢有著人體的第二皮膚的美譽。

2.4 局限性

蠶絲纖維的強度、伸度、耐磨性稍差,不能用堿性洗滌劑洗滌,耐光性差,真絲織物經(jīng)長時間光照,會泛黃及發(fā)脆,增加了保養(yǎng)加工的難度。泛黃是因為絲織物精煉漂白用還原劑,當(dāng)精煉后,色素被還原而脫色,但未去除,經(jīng)光照后逐漸氧化,色素重現(xiàn)。光脆現(xiàn)象主要是由于光能的氧化作用使絲纖維分子斷裂,從而使強力下降,這種作用尤以紫外線為最。經(jīng)試驗測定,絲纖維經(jīng)日光照射17d,強度降低46%,伸度降低60%;照射100d,強度降低84%,伸度降低88%,已完全失去服用性能[7]。蠶絲纖維日曬200h,強度損失50%,而竹漿纖維和竹原纖維強度損失50%需要的日曬時間分別為926h和1140h,竹原纖維的耐日曬性能較好,是由于纖維素大分子主鏈上的苷鍵在光照下較穩(wěn)定的原因[2]。

而且,真絲織物非常容易起皺,由于真絲纖維大分子肽鏈之間是由氫鍵、離子鍵等鍵合的,分子之間排列不好的無定形區(qū)占50%左右,當(dāng)這些區(qū)域受水分子或其他溶劑作用時,這些鍵易斷裂或鍵力減弱,只需很小的外力就會使纖維分子之間或纖維之間產(chǎn)生相對滑移和變形,水分子和溶劑去除后,絲纖維的變化是一個不可逆過程,表現(xiàn)在絲織物上就是縮水和起皺[8]。而且,蠶絲纖維表面摩擦系數(shù)較小,在外力作用下纖維間易發(fā)生較大的滑移,外力釋去后,這種滑移不容易再回復(fù),因此使織物留下皺痕。真絲的抗皺整理研究也是目前學(xué)者著力研究的內(nèi)容。

3 利用竹纖維改善真絲性能的途徑與方法

在環(huán)境問題受到廣泛關(guān)注的今天,竹纖維的開發(fā)受到研究人員和人們的熱愛,蠶絲的產(chǎn)量也受到資源的限制,人們對衣料多樣化的要求也日益殷切。蠶絲擁有華貴的外觀,優(yōu)良的穿著舒適性能和保護(hù)皮膚的功能,但蠶絲織物耐光性和抗褶皺性能使蠶絲的應(yīng)用有了一點遺憾,而竹纖維高強低伸,彈性較大,剛性較大,織物耐穿、不易變形、抗皺性好、挺括,所以將竹纖維和蠶絲復(fù)合,利用竹纖維有效改善真絲的缺陷,同時賦予真絲綢優(yōu)良的抗菌防臭以及抗紫外線功能,開發(fā)出新型面料,是很有必要而且有廣泛前景的,下面就利用竹纖維改善真絲性能的途徑和方法做如下探討。

3.1 混紡

混紡的目的就在于取長補短,將不同纖維的優(yōu)良性能兼收并蓄,以擴大絲綢產(chǎn)品品種,滿足需要。

蠶絲一般指長絲,雖可切斷后參與混紡,但從成本出發(fā),多半利用絹絲與竹纖維混紡。竹纖維混入蠶絲,可作為二合一、三合一、四合一混紡中的一種。由于竹纖維強度高,伸長率較低,抗彎剛度比較大,混入蠶絲進(jìn)行混紡,可以提高紗線的強度、抗皺性,制成的織物彌補了真絲產(chǎn)品的容易起皺、耐磨性差、彈性差的缺點,還具有良好的抗菌防臭性,抗紫外線性能。竹纖維與絹絲混紡,既可保持兩種材料價值,改善彼此的缺點,還能降低成本,是一種理想的產(chǎn)品[9]。

竹纖維可以與絹絲在棉型加工系統(tǒng)中進(jìn)行混紡加工,也可以與真絲在絲型加工系統(tǒng)中進(jìn)行混紡或交織加工。李桂付[10]將竹纖維與柞蠶絹絲混紡,制成絹竹混紡的高支、高密府綢面料,質(zhì)地輕薄,配色協(xié)調(diào),手感滑爽,易洗快干,涼爽舒適,非常適合于夏季服裝和貼身用紡織品。單麗娟和李亞濱[11]將竹纖維與真絲混紡,已開發(fā)的品種有絲竹花綢、絲竹緞、絲竹縐、絲竹彈力縐?；旒徝媪弦蚧旒彵壤煌?手感也有所不同,可以根據(jù)需求來控制纖維的混紡比例,竹纖維含量高,手感滑爽,質(zhì)地較硬;竹纖維含量低,手感比較柔軟。竹纖維和真絲混紡織物不僅彌補了真絲織物不能機洗、易產(chǎn)生褶皺的缺憾,混紡產(chǎn)品的吸濕、導(dǎo)濕和透氣性能均得到顯著提高,產(chǎn)品具有質(zhì)地輕薄、配色協(xié)調(diào)、手感柔軟、易洗快干等特點,使絲綢更加時尚化,進(jìn)一步擴大了絲綢在中高檔時尚服飾領(lǐng)域的消費需求。

3.2 交織

交織的目的與混紡基本相同,除了降低成本,改進(jìn)絲織物性能外,還為了達(dá)到某種特殊效果。交織是指將竹纖維和蠶絲分別紡成單紗后再進(jìn)行織造,或用兩種纖維單紗混合并線后再制成織物。但與混紡相比,交織只是“粗線條”的混合,混合均勻度和分布遠(yuǎn)不如混紡。由于竹纖維的染色性能良好,除了色織以外,交織的含絲白坯可染成格形、條形、嵌線形和夾花形等花紋,其外觀別致。竹纖維的相對抗彎剛度比較大,而且竹纖維紗線線密度大于真絲,所以交織后竹纖維直挺,幾乎沒有屈曲,真絲則以較大的屈曲程度包覆在竹纖維紗的表面,因而在觸感上能更多地體現(xiàn)為作經(jīng)絲的絲的柔順質(zhì)感,同時還具有十分生動的緯向凸條紋,增加了真絲綢的外觀效果和手感的新穎性。

樂逸嬋和王國和[12]在真絲喬其織物的基礎(chǔ)上,充分利用了喬其織物輕薄透明的特點,緯紗采用竹纖維與桑蠶絲2∶2間隔排列,制成的桑/竹喬其織物,不僅克服了真絲產(chǎn)品抗皺性能差、不挺括等缺點,同時使產(chǎn)品的吸濕、導(dǎo)濕、透氣性能得到一定的改善,其懸垂系數(shù)增加一倍左右,改善了傳統(tǒng)真絲產(chǎn)品的性能。蠶絲與竹纖維交織形成的面料,即保持了絲綢的光澤、飄逸、涼爽的特點,又能發(fā)揮竹纖維的挺括抗皺的優(yōu)點,拓展了絲綢在高檔產(chǎn)品中的開發(fā)領(lǐng)域[6]。

蠶絲對光很敏感,長時間光照會造成泛黃或發(fā)脆的現(xiàn)象,這是由紫外輻射引起的。而竹纖維中所含有的葉綠素是安全、優(yōu)良的紫外線吸收劑,有資料顯示,竹纖維中的葉綠素對紫外線的吸收率高達(dá)99%,能有效地阻擋紫外線對人體的輻射,不會對皮膚產(chǎn)生任何刺激。桑蠶絲與竹漿纖維交織可以使織物的抗紫外線功能明顯加強,而且還有更好的穿著舒適性和使用壽命。蔣寧英等人[13]還對桑蠶絲與竹漿纖維交織物進(jìn)行了耐磨、抗皺等性能的測試,結(jié)果顯示隨著竹漿纖維的加入,織物的耐磨性、硬挺度、透氣性、褶皺彈性、抗起毛起球性及吸濕性等都得到一定程度的改善,彌補真絲產(chǎn)品抗皺性能差、不挺括、粘身等缺點,達(dá)到取長補短的效果。為了使試驗數(shù)據(jù)具有可比性,通過調(diào)整織造過程中的一些參數(shù)進(jìn)行對比,結(jié)構(gòu)緊密的織物,其強力、耐磨性、吸濕性、透氣性、褶皺彈性、抗起毛起球性及導(dǎo)熱性都較好,結(jié)構(gòu)比較疏松的織物,其懸垂性、保暖性較好。所以,他們認(rèn)為應(yīng)根據(jù)設(shè)計織物要求的主要性能特點選擇適宜的組織,并適當(dāng)調(diào)整織物的經(jīng)、緯線密度和密度等獲得相應(yīng)的織物緊密度,從而改善交織物的相關(guān)性能。

3.3 包芯紗

以竹纖維為芯絲,以蠶絲為皮絲將竹纖維包覆起來。由于皮絲為蠶絲,由此制成的復(fù)合纖維仍保持蠶絲良好的穿著舒適性和觸感。包覆在內(nèi)部的竹纖維同樣可以發(fā)揮其優(yōu)良的抗菌防臭效果和利用其較大的剛性和彈性,改善絲線的抗皺性能。根據(jù)需要可以制成表面平滑又結(jié)實或蓬松又柔軟的絲線,蓬松的絲線保暖性更好,適合做冬令輕薄便服和內(nèi)衣等。

竹纖維和蠶絲纖維復(fù)合生產(chǎn)出的面料具有真絲綢的外觀和手感、新穎的風(fēng)格、手感柔軟、懸垂性好、涼爽透氣、抗菌護(hù)膚、抗紫外線等優(yōu)點,改善了真絲綢抗皺性能差、不能機洗、耐磨性較差的缺陷,具有良好的服用性能,使真絲綢產(chǎn)品更加時尚化,具有更高的附加值,有著很好的發(fā)展前景。

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