聚乳酸玉米纖維針織物結(jié)構(gòu)設(shè)計與生產(chǎn)實踐

吳益峰

(鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224005)

1 前言

聚乳酸(poly 1actic-acid)，簡稱PLA，是以乳酸為主要原料聚合所得到的高分子聚合物。2002年，美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會(FTC)把聚乳酸纖維劃歸為一類新的纖維，即是由谷物、甜菜中的天然糖類得到的聚乳酸酯制成的合成纖維。目前多數(shù)聚乳酸纖維來源于玉米，故俗稱玉米纖維。

聚乳酸玉米纖維兼有天然纖維和常規(guī)合成纖維的物理特性。聚乳酸纖維具有良好的性能：(1)良好的生物相容性和安全性，可在自然環(huán)境中降解，屬于生物可降解纖維；(2)比重小，擁有真絲般的光澤，優(yōu)良的芯吸效應(yīng)；(3)良好的阻燃性、耐氣候性、染色性及抗紫外線性能。這些性能為各種不同用途針織品的開發(fā)提供了必要的條件。

2 聚乳酸玉米纖維的性能

聚乳酸玉米纖維是新一代環(huán)保型纖維, 其自身具有很多優(yōu)越的性能。表1 為聚乳酸纖維與聚酯纖維、錦綸纖維的性能比較。表2為聚乳酸纖維的功能性指標(biāo)。

由表1可知,①聚乳酸纖維具有較大的覆蓋性, 膨松性好； ②聚乳酸纖維的吸濕性能較差, 但疏水性能較好，這是因為該纖維具有獨(dú)特的芯吸作用, 導(dǎo)致纖維具有良好的導(dǎo)濕快干功能；③雖然聚乳酸纖維的回潮率低，吸濕性較差，但是聚乳酸纖維質(zhì)量比電阻較大多數(shù)合成纖維要小，因此在紡織生產(chǎn)中不易產(chǎn)生靜電；④聚乳酸纖維具有較大的表面能，導(dǎo)濕性能較好；⑤聚乳酸纖維具有優(yōu)良的彈性，當(dāng)施加外力產(chǎn)生5%～10%變形時，聚乳酸纖維的彈性回復(fù)率明顯高于其他種類纖維；⑥ 聚乳酸纖維與聚酯纖維具有相同的耐酸堿性能。

表1 聚乳酸(PLA)聚酯 錦綸纖維性能比較

由表2 知,①聚乳酸纖維離開明火后不易燃燒，是低污染的纖維；②聚乳酸纖維具有優(yōu)良的降解性能，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品；③聚乳酸纖維具有獨(dú)特的抑菌性，抗菌作用明顯，具有良好的親膚、衛(wèi)生性能；④聚乳酸纖維具有良好的抗紫外線性能。

綜合測試比較表明，聚乳酸纖維具有優(yōu)良的紡織性能，織物同樣具有優(yōu)良的服用性能，特別是聚乳酸纖維導(dǎo)濕快干、親膚抗菌性能，為針織產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)造了條件。近幾年導(dǎo)熱排汗針織運(yùn)動服裝面料一直是研究的熱點(diǎn)。

表2 聚乳酸纖維的功能性指標(biāo)

3 聚乳酸玉米纖維針織產(chǎn)品設(shè)計

為了充分發(fā)揮聚乳酸玉米纖維優(yōu)良的導(dǎo)濕快干和親膚抗菌性能，在產(chǎn)品設(shè)計時，一般采用玉米纖維紗線作里料，與天然纖維或吸濕性好的纖維紗線進(jìn)行交織，形成雙層，利用差動毛細(xì)效應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)濕排汗和快干的效果。

3.1 緯編平針添紗組織

根據(jù)差動毛細(xì)效應(yīng)原理，在設(shè)計高導(dǎo)濕緯平針添紗織物時,使吸濕性纖維材料(如棉纖維紗)為面紗，位于面料正面(外層)，聚乳酸玉米纖維紗線為地紗，位于面料的反面(里層)，盡可能地選用纖維線密度都比較小、線密度差都比較大的紗線作添紗和地紗。在本例中采用10 tex×2絲光棉雙紗作面紗，8.25 tex PLA長絲作地紗，織物克重為175 g/m2，見圖1?？椢飪?nèi)外層形成的附加壓力差越大,差動毛細(xì)效應(yīng)越顯著,織物的導(dǎo)濕和干燥就越快。人體在穿著時,排出的熱濕汗液和汗汽能透過服裝里層具有優(yōu)良導(dǎo)濕性能的聚乳酸玉米纖維，被輸導(dǎo)到服裝外層的吸濕性纖維中。由于吸濕性纖維材料與大氣接觸, 熱濕汗液和汗汽能很快被散發(fā)到大氣中去。因此, 采用此種面料縫制的運(yùn)動服裝導(dǎo)熱排汗、干爽舒適。

3.2 緯編單面集圈組織

單面集圈組織可形成凹凸型表面，此面宜作服裝的正面。目的是增加服裝正面與空氣的接觸面積，實質(zhì)上是增加了熱濕汗液和汗汽向空氣擴(kuò)散、揮發(fā)的作用面積。服裝表面與大氣的接觸面積增大，有利于熱濕汗液和汗汽向大氣進(jìn)行擴(kuò)散。因此采用集圈編織的方法好于采用緯平針添紗編織的方法。面料較平整的反面作服裝的里面同樣是為了增加服裝對人體皮膚的舒適感。

1—聚乳酸玉米纖維 2—棉紗

圖2 緯編單面集圈織物三角排列及編織圖

如圖2所示，織針采用高低踵針AB間隔排列，1、4路喂入具有良好導(dǎo)濕性能的11 tex聚乳酸纖維長絲，2、3、5、6路喂入吸濕性能良好的14.5 tex精梳棉紗，下機(jī)克重控制在110～125 g/m2。

3.3 緯編空氣層組織

聚乳酸玉米纖維空氣層組織, 可在羅紋機(jī)或棉毛機(jī)編織。服裝舒適性研究中發(fā)現(xiàn)，采用雙層結(jié)構(gòu)比單層結(jié)構(gòu)能更好地滿足舒適性能要求，更加適應(yīng)服裝生理衛(wèi)生功能。實踐證明，采用玉米/棉混紡紗線和純玉米纖維紗線及純棉紗線交織空氣層雙面結(jié)構(gòu)針織面料，其導(dǎo)熱排汗性要比普通無空氣層雙面結(jié)構(gòu)針織面料好，下圖兩例中，采用14.5 tex玉米/棉(60/40)混紡紗、14.5 tex純棉紗和14.5 tex純PLA紗線交織，下機(jī)克重分別為265 g/m2和324 g/m2。

圖3為羅紋空氣層組織，第1路喂入玉米/棉混紡紗線，第2路喂入棉紗線，第3路喂入玉米纖維紗線。圖4為棉毛空氣層組織，第1、2路喂入玉米/棉混紡紗線，第3路喂入玉米纖維紗線，第4路喂入棉紗線。這兩種組織中，玉米/棉混紡紗線連接了織物外層棉紗和里層玉米纖維，起到了很好的導(dǎo)濕橋梁作用。

圖3 羅紋空氣層組織編織圖

圖4 棉毛空氣層組織編織圖

3.4 緯編雙面集圈組織

聚乳酸玉米纖維雙面集圈編織的面料為雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)層為細(xì)號玉米纖維長絲，外層為棉紗或玉米/棉混紡紗。由于內(nèi)層纖維的號數(shù)較小,所以毛細(xì)效應(yīng)較明顯，可以將熱濕汗液和汗汽迅速傳輸?shù)酵鈱游院玫拿藜喕蛴衩?棉紗。

在圖5和圖6這一結(jié)構(gòu)中1、3、5、7路喂入具有良好導(dǎo)濕性能的聚乳酸纖維紗線，形成織物的內(nèi)層結(jié)構(gòu)，2、4、6、8路喂入吸濕性能良好的棉紗，形成織物的外層結(jié)構(gòu)。共8路一個循環(huán)。網(wǎng)眼是依靠聚乳酸纖維紗線在下針上形成的集圈懸弧將相鄰線圈縱行向兩邊推移而形成的。為了增強(qiáng)網(wǎng)眼效果，需要進(jìn)一步考慮紗線捻向?qū)W(wǎng)眼效果的影響，為此可以在第2、6路排列Z捻向的棉紗線，在4、8路排列S捻向的棉紗線，該組織織造時可用8.25 tex PLA長絲和18.2 tex 棉紗作原料，下機(jī)克重控制在160～180 g/m2，產(chǎn)品網(wǎng)眼層與皮膚接觸面積小，人體感覺更加干爽。

圖5 雙羅紋集圈組織編織圖

圖6 羅紋集圈組織編織圖

3.5 經(jīng)編緯面添紗組織

一般而言，緯編針織運(yùn)動服裝面料延伸性較大，手感較為柔軟，而經(jīng)編針織運(yùn)動服裝面料較挺括，脫散性較小。在常見的機(jī)型或系列三梳特里科經(jīng)編機(jī)或單針床拉舍爾經(jīng)編機(jī)上都可編織導(dǎo)熱排汗服裝面料。應(yīng)用原理與緯編基本相同,也是結(jié)合使用導(dǎo)熱排汗纖維紗線使吸濕性纖維材料位于織物正面作服裝正面，干爽合成纖維長絲位于織物反面作服裝里面。

圖7 經(jīng)編緯面添紗組織一

圖8 經(jīng)編緯面添紗組織二

多層運(yùn)動服面料組織結(jié)構(gòu)研究分析顯示，經(jīng)編的緯面添紗組織(見圖7、圖8)導(dǎo)濕排汗功能最佳。此種組織設(shè)計，地紗選取細(xì)度較小的紗線，緯紗則選擇細(xì)度較高的紗線，這樣的搭配可以降低面料的平方米克重，而且具有更好的穩(wěn)定性和提高服用性能。面料的底層采用8.25 tex聚乳酸纖維長絲；外層可使用粘膠長絲、醋酯長絲或Lyocell纖維等吸濕性紗線，本產(chǎn)品采用16.5 tex醋酯長絲，圖7例克重為152 g/m2，圖8例克重為175 g/m2。這樣使得吸濕性纖維材料位于織物外面，熱濕疏導(dǎo)性好的聚乳酸纖維長絲位于織物底面，在運(yùn)動狀態(tài)下，服裝具有良好的導(dǎo)熱排汗功能。

4 聚乳酸玉米纖維針織產(chǎn)品生產(chǎn)

緯平針添紗編織時，要使棉紗呈現(xiàn)在織物的正面而聚乳酸玉米纖維紗線呈現(xiàn)在織物的反面。添紗編織時注意墊紗縱角、橫角的正確配合，添紗的墊紗縱角應(yīng)大于地紗，添紗的墊紗橫角應(yīng)小于地紗，即：地紗離針鉤要近，添紗離針鉤要遠(yuǎn)，穿紗時，將PLA長絲穿入導(dǎo)紗器的高孔，而棉紗則穿入低孔。給紗張力要適當(dāng)，并且地紗張力應(yīng)大于添紗張力，這樣可以保證在編織過程中不會出現(xiàn)漏底現(xiàn)象。

聚乳酸纖維長絲在編織時，易出現(xiàn)橫路現(xiàn)象，應(yīng)注意：(1)控制各路的卷裝退繞條件一致。聚乳酸纖維長絲一般為圓柱形卷裝，開機(jī)時筒子易塌絲，影響正常退繞，因此在生產(chǎn)中宜采用落地紗架放置，并有一定角度，可有效防止塌絲，并使各路筒子退繞條件盡量一致。(2)車間溫濕度適宜。聚乳酸纖維回潮率較小，應(yīng)適當(dāng)增加車間的相對濕度，有利于消除編織時出現(xiàn)的橫路現(xiàn)象。

在經(jīng)編生產(chǎn)中，由于聚乳酸玉米纖維的剛性較大，因此，在整經(jīng)時應(yīng)將車速控制在200 m/min左右,避免斷紗纏繞；織物編織時同樣應(yīng)適當(dāng)降低車速，一般控制在中速為宜。

聚乳酸玉米纖維針織物一般采用低溫分散染料染色，能確保其良好勻染性和滲透性。由于聚乳酸玉米纖維耐堿性和耐熱性不如聚酯纖維，在染整加工中應(yīng)注意熱處理不宜在130℃以上， 14.5 tex純PLA纖維紗線棉毛織物在處理時，處理溫度與強(qiáng)力下降百分率關(guān)系，見圖9。可見在處理溫度高于130℃時，強(qiáng)力呈快速下降趨勢。在染整加工中要兼顧織物的色相、堅牢度和織物性能之間的關(guān)系，所有的化學(xué)藥品、染料和助劑等，應(yīng)不損傷其環(huán)保性。為了使織物手感更柔軟，懸垂性更佳，回彈性更好，有絲綢般的光澤和舒適的肌膚觸感，必須對織物進(jìn)行柔軟整理，但應(yīng)避免使用有機(jī)硅柔軟劑，以減少起毛起球傾向。

圖9 熱處理溫度與強(qiáng)力下降關(guān)系

聚乳酸纖維定形時要注意定形的溫度，在滿足縮水率的前提下，定形溫度越低越好。在兼顧縮水與牢度的前提下，定形溫度控制在100～130℃之間較為合理。

5 結(jié)論

聚乳酸玉米纖維由于具有能自然降解的“綠色”特質(zhì)，兼有導(dǎo)濕快干的“干爽”性和優(yōu)良的“親膚”性，特別適合開發(fā)運(yùn)動或休閑類針織產(chǎn)品[5]。

玉米纖維針織新產(chǎn)品開發(fā)中，織物組織結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計，能夠充分發(fā)揮玉米纖維的優(yōu)勢，在生產(chǎn)實踐中，開發(fā)出的緯編平針添紗組織、緯編單面集圈組織、緯編空氣層、緯編雙面集圈組織、經(jīng)編緯面添紗組織等，具有優(yōu)良的導(dǎo)濕排汗功能，彈性回復(fù)性好，耐紫外線好，染整加工簡便，色彩靚麗。

隨著聚乳酸玉米纖維成本的進(jìn)一步降低，纖維紗線質(zhì)量的進(jìn)一步提高，聚乳酸玉米纖維針織產(chǎn)品開發(fā)前景將更加廣闊。

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