干法細(xì)旦腈綸與天絲的完美結(jié)合

李艾遠(yuǎn)

（山東理工大學(xué),山東淄博 255000）

純棉面料的襯衫穿著舒適、柔軟、吸汗，但如果不進(jìn)行免燙整理，就極易皺褶、變形、變色。因此，純棉面料一般都要進(jìn)行免燙整理。免熨整理屬于化學(xué)處理，主要通過液氨整理和樹脂整理兩種工藝實(shí)現(xiàn)。免燙面料在工藝處理時(shí)會(huì)用到含甲醛、含液氨的化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)多多少少有害身體健康。免燙面料的樹脂處理破壞了棉纖維應(yīng)有的質(zhì)感，讓棉的質(zhì)感在一定程度偏向于化纖的質(zhì)感。

普通混紡面料一般是棉和滌綸按照一定比例混紡而成。這種面料吸收了棉和滌綸的優(yōu)點(diǎn)，一定程度上掩蓋了它們各自的缺點(diǎn)?？傮w來說，這種面料質(zhì)感較硬，穿著不如純棉舒適，但不易變形，不易皺，不易變色，易打理。按照棉和滌綸的比例不同，特點(diǎn)向純棉或者純滌綸偏移?；旒徝媪夏壳皬V泛適用于中低檔襯衫產(chǎn)品。[1-3]

山東理工大學(xué)與魯泰紡織紡織服裝研究院聯(lián)合組建了“先進(jìn)襯衣面料課題組”。課題組的目標(biāo)是通過技術(shù)研究和探索，開發(fā)一種柔軟親膚、吸濕排汗、輕薄保暖、不易皺褶變形、免打理的高檔混紡面料。

1 原料的選擇

按照面料柔軟親膚、吸濕排汗、輕薄保暖、不易皺褶變形、免打理的目標(biāo)，對(duì)若干種纖維原料進(jìn)行了調(diào)研比對(duì)，尋找最佳組合。

1.1 聚酯纖維

聚酯纖維也就是滌綸，是免燙面料中常用的一種原料。滌綸面料的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，短纖維強(qiáng)度為2.6～5.7 cN/dtex，它的濕態(tài)強(qiáng)度與干態(tài)強(qiáng)度基本相同，所以面料不易變形；彈性超強(qiáng)，彈性模數(shù)為22～141 cN/dtex，將滌綸面料反復(fù)揉搓，很快就能恢復(fù)原形且不留下皺褶。滌綸面料的主要缺點(diǎn)是吸濕性差，穿著有悶熱感；易起靜電、沾污灰塵，影響美觀和舒適性；容易起球，滌綸面料在摩擦處很容易起球，一旦起球就很難脫落，影響面料檔次。經(jīng)多方比對(duì)，排除了滌綸纖維。

1.2 黏膠纖維

普通黏膠纖維吸濕性好，易于染色，不易起靜電，有較好的可紡性。但是，普通黏膠纖維的斷裂強(qiáng)度比棉小，約為1.6～2.7 cN/dtex；斷裂伸長(zhǎng)率大于棉，為16%～22%；濕強(qiáng)下降多，約為干強(qiáng)的50%，濕態(tài)伸長(zhǎng)增加約50%。因此，織物不耐洗滌，容易伸長(zhǎng)變形，尺寸穩(wěn)定性特別差，普通黏膠纖維最終也被排除了。

1.3 萊賽爾纖維

萊賽爾纖維也稱“天絲”，屬于第三代再生纖維素纖維。

再生纖維素纖維可分為三代產(chǎn)品：第一代是20世紀(jì)初為解決棉花短缺而面世的普通黏膠纖維；第二代是高濕模量黏膠纖維，典型的如蘭精公司20世紀(jì)80年代后期開發(fā)的莫代爾（Modal）纖維；第三代產(chǎn)品是以20世紀(jì)90年代推出的短纖天絲（Tencel）為代表。天絲既具有普通黏膠纖維良好的吸濕性，又有合成纖維的高強(qiáng)度，克服了普通黏膠纖維強(qiáng)力低、尤其是濕強(qiáng)低的缺陷。因而，天絲面料不起靜電、透氣透濕性能好的同時(shí)，又具有良好的水洗尺寸穩(wěn)定性，水洗縮率較小。

天絲的缺點(diǎn)是原纖間結(jié)合較弱且沒有彈性，如受機(jī)械摩擦，纖維外層會(huì)發(fā)生斷裂，形成長(zhǎng)度約1～4 mm的毛茸，特別在濕態(tài)情況下，更易產(chǎn)生，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)纏結(jié)成棉粒。此外，天絲面料在濕熱的環(huán)境下會(huì)稍微變硬。

多方對(duì)比，課題組決定選擇萊賽爾纖維作為混紡面料的主要原料之一。針對(duì)萊賽爾纖維的缺點(diǎn)，選擇了一種在襯衣面料中十分罕見的纖維來彌補(bǔ)，那就是干法細(xì)旦腈綸。

2 干法細(xì)旦腈綸

腈綸具有“人造羊毛”的美稱，曾經(jīng)與滌綸、錦綸齊名，號(hào)稱“三大綸”。但是近十年，由于原料丙烯腈價(jià)格持續(xù)偏高，腈綸的競(jìng)爭(zhēng)力越來越小，加之人們消費(fèi)習(xí)慣的改變，腈綸的需求量越來越低，腈綸逐步演變成一個(gè)小眾產(chǎn)品。高校及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)對(duì)腈綸的研究也越來越少。目前，腈綸主要用于針織毛衫、保暖內(nèi)衣、毛毯、地毯等領(lǐng)域，腈綸在襯衣面料上的應(yīng)用還幾近空白。其實(shí)，腈綸還有很多優(yōu)異性能沒有得到開發(fā)，隨著國(guó)內(nèi)近幾年腈綸主要原料丙烯腈的生產(chǎn)裝置持續(xù)擴(kuò)建，丙烯腈價(jià)格將大幅下滑，腈綸纖維有望重新獲得成本優(yōu)勢(shì)。特別是干法腈綸，由于具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展。

2.1 干法腈綸生產(chǎn)工藝

干法腈綸是由美國(guó)杜邦公司實(shí)現(xiàn)首次工業(yè)化投產(chǎn)的。目前，國(guó)內(nèi)只有中石化齊魯腈綸廠一家在生產(chǎn)。跟濕法紡絲不同，干法紡絲是把加熱后原液擠壓從噴絲孔噴出進(jìn)入紡絲甬道，在那里，熱的氮?dú)?約370℃)以同方向吹下，大部分溶劑迅速離開絲條蒸發(fā)到氮?dú)庵?，從而使纖維凝固成形；紡絲溶劑通過固化的纖維表層從芯層進(jìn)一步向外擴(kuò)散，從而減少了芯層的質(zhì)量，結(jié)果皮層向里塌陷，纖維橫截面就會(huì)變成犬骨形。

簡(jiǎn)易生產(chǎn)工藝流程：聚合→紡絲→水洗牽伸→上油→卷曲→切斷→烘干→打包。

濕法晴綸纖維截面見圖1。干法腈綸紡絲工藝給干法腈綸帶來獨(dú)特的犬骨狀纖維截面，見圖2。

圖1 濕法腈綸纖維截面

圖2 干法腈綸纖維截面

2.2 犬骨性截面

奇特的犬骨性截面給干法細(xì)旦腈綸帶來了優(yōu)良的性能，截面見圖3。

圖3 犬骨性截面

2.2.1 柔軟的手感

干法腈綸纖維具有犬骨形截面，它的彎曲模量比圓形和腎豆形纖維低。干法腈綸纖維截面長(zhǎng)徑比在2左右。纖維在受外力作用時(shí)，纖維受到的彎曲力最小，僅為圓形截面纖維的1/3，賦予纖維柔軟的手感。細(xì)旦干法腈綸纖維直徑只有10 μm左右，加之纖維截面長(zhǎng)徑比大，使得纖維手感更加柔軟；由于干法腈綸彈性模量在400～550 kg/cm2，高于濕法腈綸纖維的30～450 kg/cm2，纖維回彈力強(qiáng)，顯示出柔軟而富有身骨的特性，形成干法腈綸纖維軟而不爛的特點(diǎn)。干濕法晴綸彈性模量見圖4。

圖4 干濕法腈綸彈性模量

2.2.2 纖維蓬松，覆蓋能力強(qiáng)

犬骨形截面纖維的堆砌密度較小，產(chǎn)品更為蓬松。犬骨形截面纖維在可比較的相同紗線結(jié)構(gòu)下比圓形和腎豆形纖維分別粗30%和15%。因此，相同厚度的織物可節(jié)省原料10%以上。

2.2.3 纖維輸水能力強(qiáng)

犬骨形截面纖維較低的堆砌密度使得相鄰犬骨形截面纖維之間存在著比圓形纖維更大的空間或毛細(xì)孔，皮膚更能夠通過纖維之間的空隙遷移更多的濕氣或水分?！靶疚?yīng)”是干法腈綸細(xì)旦纖維特有的性能，細(xì)旦腈綸犬骨狀截面比表面積更大，芯吸透濕效應(yīng)更明顯，使織物導(dǎo)濕干爽、不悶熱。

2.2.4 非凡的保暖性

普通腈綸的保暖性比羊毛高15%，干法腈綸細(xì)旦纖維之間空隙的增加進(jìn)一步降低了纖維的導(dǎo)熱系數(shù)，織物的保暖性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它纖維，經(jīng)魯泰紡織服裝研究院監(jiān)測(cè)，制得的襯衣面料保暖性是正常純棉織物的3倍。

2.2.5 干法細(xì)旦腈綸光澤優(yōu)雅

由于初生纖維成型條件不同，干法腈綸纖維表面光滑，加之犬骨狀截面，產(chǎn)生了一種優(yōu)雅的光澤。圖5是電鏡觀測(cè)到的干法腈綸和濕法腈綸的纖維表面。

圖5 電鏡觀測(cè)到的干、濕法腈綸

2.2.6 高強(qiáng)、抗起毛起球

特殊的生產(chǎn)工藝使得干法腈綸微細(xì)纖維不僅強(qiáng)力高于普通腈綸，還具有良好的抗起毛、起球性能，采用干法細(xì)旦腈綸生產(chǎn)出的織物的抗起球性能可達(dá)4級(jí)。另外，由于分子鏈上含有腈基，抗紫外線能力也有所增強(qiáng)。

3 樣衣面料開發(fā)

3.1 混紡比例確定

產(chǎn)品定位為保暖輕薄襯衣面料，經(jīng)多次試紡，將天絲和細(xì)旦腈綸的混紡比定為70 : 30。

3.2 染色工藝確定

經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，確定采用同浴漂白、兩浴兩步法，成功解決了紗線的白度差和同色性差的難題。腈綸纖維選用陽離子染料進(jìn)行染色。分散染料染色時(shí)，優(yōu)化選擇染色溫度98℃，染色時(shí)間50 min，AB酸用量1.5 g/L。陽離子染色優(yōu)化選擇染色溫度98 ℃，染色時(shí)間60 min，HAc用量為1.0 g/L。天絲用活性染料染色，進(jìn)行兩浴兩步法染色。

3.3 調(diào)整織物組織結(jié)構(gòu)并改善起毛起球性

通過優(yōu)化面料組織結(jié)構(gòu)，提高面料光潔度和保暖性，得出面料組織規(guī)格見表1，面料花型見圖6。

表1 面料組織規(guī)格

圖6 面料花型設(shè)計(jì)

3.4 紡紗生產(chǎn)工藝流程

按照干法細(xì)旦腈綸和天絲的可紡性不同，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化。為提高成紗品質(zhì)，天絲過精梳，進(jìn)一步進(jìn)行梳理。確定工藝如圖7。

圖7 紡紗工藝流程

成紗指標(biāo)見表2。

表2 成紗指標(biāo)

3.5 色織布產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

色織布產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程見圖8。

圖8 色織布產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

整理免燙工藝樹脂CRE:80 g/L，拉幅柔軟劑SMI-50:30 g/L。

3.6 成品面料

成品面料參數(shù)見表3。

表3 成品面料參數(shù)

面料通過免燙工藝和拉幅工藝整理，成品面料手感柔軟，CAQ90901-1800029-1面料免燙性3.5級(jí)，其余面料3.2級(jí)，縮水0～-3%，內(nèi)在指標(biāo)合格。

4 混紡襯衣面料的特點(diǎn)

干法細(xì)旦腈綸具有手感柔軟、輸水性強(qiáng)、蓬松、保暖、高強(qiáng)抗起毛起球等特點(diǎn)，而天絲具有吸濕性好、不起靜電、穿著舒適的特點(diǎn)。干法細(xì)旦腈綸與天絲混紡，融合保留了兩種纖維的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了兩種纖維的缺點(diǎn)。成功開發(fā)的天絲/細(xì)旦腈綸面料具有獨(dú)特的優(yōu)良性能。

干法細(xì)旦腈綸提供柔軟性、轉(zhuǎn)移水分能力，天絲增加吸濕能力、抗靜電性，堪稱完美的結(jié)合。干法腈綸旦纖維與天絲纖維混紡，保留了天絲纖維良好的吸濕性，又改善了透濕性，織物干燥速度提高，避免了純天絲織物濕態(tài)發(fā)硬，消除了悶濕的感覺。

天絲的懸垂飄逸性和干法細(xì)旦腈綸蓬松柔軟的手感相結(jié)合，產(chǎn)生了羊絨般的觸感。干法細(xì)旦腈綸的高強(qiáng)抗起毛起球特性，消除了天絲織物易起絨的缺點(diǎn)。加入干法細(xì)旦腈綸，使織物的防紫外線系數(shù)、抗日曬色牢度、保暖性都得到了提高。

5 結(jié)語

這種混紡的襯衣面料挺括柔軟、輕薄保暖、透濕親膚，水洗不變形、抗皺易打理，懸垂性、飄逸性好，使肌膚能夠享受到自然舒適的感覺。這種新型先進(jìn)面料的成功開發(fā)為服裝消費(fèi)者提供了新的選擇，為企業(yè)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供支撐，也為干法腈綸纖維開拓了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。