蠶絲混紡紗線的研發(fā)現(xiàn)狀*

程 嵐 李彩彩 蔡夢瑤 劉祖蘭 代方銀

(1.家蠶基因組生物學(xué)國家重點實驗室，重慶 400716；2.西南大學(xué)蠶桑紡織與生物質(zhì)科學(xué)學(xué)院，重慶 400716)

隨著人們生活水平的提高以及服飾文化的發(fā)展，綠色、環(huán)保、健康等觀念已經(jīng)深入人心，追求服裝的美觀、舒適、保健及其它特殊的功能性已經(jīng)成為服裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，而不斷進(jìn)步的現(xiàn)代紡織科學(xué)技術(shù)為滿足人們著裝的多樣化需求提供了可能性。單一的紡織纖維，無論是天然纖維還是化學(xué)合成纖維均存在一定程度的性能缺陷，不能很好地滿足人們對服裝的高品質(zhì)追求。因此，不同纖維之間的混紡成為解決這一問題的途徑之一，混紡技術(shù)能使不同纖維之間實現(xiàn)性能互補(bǔ)，提升紡織品及服裝的品質(zhì)。采用不同纖維進(jìn)行混合紡紗來取代單一纖維原料，已成為紡織產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品升級和多樣化的必然趨勢[1-2]，本文總結(jié)了蠶絲混紡技術(shù)研究及產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)展，以期為蠶絲混紡紗線的進(jìn)一步研發(fā)提供參考與借鑒。

1 影響蠶絲應(yīng)用的因素及改性方法

蠶絲是最早被開發(fā)利用的天然動物蛋白質(zhì)纖維之一，以其特有的柔軟性、光澤性、吸濕透氣性、生物相容性以及高強(qiáng)力等而被世人譽(yù)為“纖維皇后”。蠶絲織物(絲綢)因其良好的懸垂性、染色性以及輕柔、飄逸、光澤感等成為服裝設(shè)計者們青睞的紡織材料[3-4]。絲綢服飾也因其華麗舒適、手感柔軟、爽滑親膚的特點[5-6]，成為消費者最喜歡的紡織品之一。

結(jié)合蠶絲及其制品的特性以及蠶絲業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，阻礙其應(yīng)用與消費的因素主要有以下幾方面[7]：(1)隨著世界紡織科技進(jìn)入纖維內(nèi)在基本單元結(jié)構(gòu)的識別和模擬階段之后，合成纖維以及仿真技術(shù)的研究不斷獲得新突破，全球化纖絲產(chǎn)量迅猛增長，從而使得蠶絲不斷受到多種合成纖維的沖擊，尤其是仿真絲面料的出現(xiàn)，由于其價格較絲綢面料低廉，并且有形似絲綢的特點讓消費者難以辨別，更是大大地沖擊了蠶絲制品的應(yīng)用市場；(2)隨著勞動力等各種成本要素的價格不斷攀升，絲綢企業(yè)生產(chǎn)運營壓力較大，蠶繭產(chǎn)量也隨市場需求的變化起伏不定；(3)因蠶絲纖維的一些特殊性能，純絲綢制品具有難保養(yǎng)、易起皺、易泛黃、彈性差等缺點。

為使蠶絲制品更具有市場競爭力，業(yè)界開始嘗試對蠶絲纖維及其制品進(jìn)行改性和處理，從而提高蠶絲制品的服用性能。目前，用于蠶絲纖維及其制品改性的方法主要有化學(xué)改性、生物改性、物理改性以及共混改性等[8-10]。物理改性方法較簡單，但效果不明顯；化學(xué)改性效果明顯，但會影響蠶絲本身的優(yōu)良性能；生物改性主要針對蠶絲制品的后整理，提高其抗皺效果，但會對強(qiáng)力產(chǎn)生一定的影響。蠶絲混紡技術(shù)是采用2種及以上的纖維為原料，通過合適的紡紗工藝使其混合形成混紡紗線，再經(jīng)過織造得到混合型織物。采用該種技術(shù)制得的混紡織物無需化學(xué)處理，兼具不同纖維的優(yōu)點而使得性能互補(bǔ)，織物的服用性能可得到很大的改善。因此，蠶絲混紡紗線的開發(fā)是提升蠶絲制品品質(zhì)、改善服用性能的有效途徑。隨著紡織技術(shù)的發(fā)展，其他纖維材料在絲織物性能改良中的應(yīng)用也不斷強(qiáng)化，蠶絲與其他原料混紡或交織的比例不斷加大，在20世紀(jì)末期就已成為主要的發(fā)展方向，例如生絲與棉、麻、毛等天然纖維的混紡，還有生絲與化學(xué)纖維復(fù)合的包芯絲等。

2 蠶絲混紡紗線的特色及種類

纖維混紡技術(shù)是20世紀(jì)中期逐漸成熟起來的一種紡織技術(shù)，隨后混紡產(chǎn)品己在世界各地興起。由于混紡可充分發(fā)揮出每一種纖維的優(yōu)異性能，取長補(bǔ)短，豐富了復(fù)合紗線的品種，并能擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，加之化纖工業(yè)的興起，使得混紡技術(shù)不斷革新，目前混紡紗線已占據(jù)紗線市場的主導(dǎo)地位。為了發(fā)揮蠶絲天然獨特的性能，彌補(bǔ)其本身存在的缺陷，蠶絲混紡紗線的開發(fā)在絲紡織產(chǎn)業(yè)亦占有重要地位。

2.1 蠶絲混紡制品與純蠶絲制品相比的優(yōu)勢

從開發(fā)蠶絲混紡紗線的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗看，蠶絲混紡制品與純蠶絲制品相比具有多方面的優(yōu)勢[11]。

2.1.1 可充分利用纖維材料資源，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大消費群體

我國有豐富的蠶絲、棉、麻、毛等天然纖維資源，化學(xué)纖維的產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷提升。天然植物纖維和動物纖維在生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的廢紡原料長度較短，整齊度差，需要混入其他整齊度較好的纖維中進(jìn)行混紡，才可以再利用[12]。因此，蠶絲混紡一方面能帶動蠶絲產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高纖維資源的利用率，另一方面還能充分利用廢紡資源，降低產(chǎn)品成本，增加產(chǎn)量，擴(kuò)大消費群體。

2.1.2 可發(fā)揮纖維性能優(yōu)勢互補(bǔ)，改善產(chǎn)品服用性能

不同纖維原料的優(yōu)良性能使紡織產(chǎn)品也呈現(xiàn)出多樣化(表1)。通過混紡可使蠶絲與各種纖維互相取長補(bǔ)短，既能保持蠶絲制品服用舒適、光澤度好等優(yōu)點，又改善了蠶絲制品易皺、易泛黃等缺點，大大提高其服用性能。因此，可根據(jù)蠶絲制品的不同用途和服用檔次來確定不同纖維與蠶絲的混紡比例，使絲綢品種從單一化走向多樣化，充分發(fā)揮出每一種纖維的優(yōu)勢，達(dá)到改善蠶絲制品性能的目的，滿足消費群體的多樣化需求。

表1 不同紡織纖維產(chǎn)品的性能特征[3，13]

2.1.3 可提高蠶絲的可紡性，豐富蠶絲制品種類

蠶絲較輕盈、纖度細(xì)、強(qiáng)度小、韌性差，因此其可紡性能受到局限，而2種及以上纖維混紡的紡紗一定程度上可克服這一缺點，提高可紡性。此外，將蠶絲與其他纖維進(jìn)行混紡，可織造出特殊手感或特殊花色的混紡織物，豐富蠶絲制品的種類，如：將其與收縮率不同的纖維混紡，紡后可使收縮小的纖維松弛，得到膨體紗。

2.1.4 可免去化學(xué)后整理，減少環(huán)境污染

綠色材料、綠色生產(chǎn)、綠色紡織品是紡織業(yè)創(chuàng)新時代的主題，也是當(dāng)前經(jīng)營者、生產(chǎn)者、消費者、科研工作者共同關(guān)注的問題。一般來說改善紡織品服用性能的方法主要包括化學(xué)法、生物法和物理法[10]。化學(xué)方法的后整理過程大多會對環(huán)境甚至人體健康造成一定的危害；生物方法主要是通過酶的改性，雖綠色環(huán)保，可循環(huán)使用，但是處理方法單一，整理效果較差；物理方法有混紡、熱處理、輻照改性以及低溫等離子處理，但除混紡之外，其余整理方法均會對纖維的結(jié)構(gòu)等造成一定的損害，影響織物的其他性能。因此，科學(xué)的利用混紡技術(shù)來達(dá)到蠶絲織物所需要的優(yōu)異性能是繭絲綢產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

2.2 蠶絲混紡紗線的種類

蠶絲混紡技術(shù)的發(fā)展已有相當(dāng)長的歷史，主要是在傳統(tǒng)環(huán)錠紡技術(shù)上加以改進(jìn)，多與所混纖維的工藝技術(shù)相關(guān)，常用的蠶絲混紡設(shè)備有棉紡設(shè)備、麻紡設(shè)備和絹紡設(shè)備等。蠶絲纖維混紡產(chǎn)品也豐富多樣，主要是以絹絲為原材料與其他纖維進(jìn)行混紡形成復(fù)合紗線，再利用復(fù)合紗線進(jìn)行織物的設(shè)計和織造，形成蠶絲纖維混紡產(chǎn)品。其中以絲/棉混紡、絲/麻混紡、絲/毛混紡以及絲/滌混紡為主，目前也開發(fā)出蠶絲與其他新型纖維混紡的紗線。

2.2.1 絲/棉混紡紗線

棉纖維是自然界中常見的天然纖維素材料，以其良好的吸濕性、可紡性以及穿著舒適性被廣泛用于加工紡織品。棉纖維分為白棉和彩色棉：白棉的應(yīng)用歷史悠久，用途也極為廣泛；彩色棉是一種新型的紡織原料，纖維本身具有天然色澤，無需經(jīng)過染色工藝即可使得織物具有天然色澤，并且其質(zhì)地柔軟[14]，因此彩棉制品可減少化學(xué)染料的使用、降低加工成本、減少污染。選擇棉纖維作為蠶絲混紡紗線的成分之一，既能使產(chǎn)品具有良好的穿著舒適性能，同時也降低了紡織加工的難度[15]。

蠶絲與棉混紡紗線及產(chǎn)品的開發(fā)大多是以棉纖維為主，以蠶絲纖維為輔，且蠶絲纖維又多以絹絲為主。生產(chǎn)工藝大多采用棉紡設(shè)備，紡紗前會依據(jù)棉纖維的規(guī)格參數(shù)和產(chǎn)品需要將蠶絲切成所需的長度。棉紡設(shè)備是一種應(yīng)用廣泛的紡紗設(shè)備，不但可用于加工切斷的純蠶絲，而且可加工生產(chǎn)蠶絲/棉混紡紗，還可取代流程較長的傳統(tǒng)絹紡紗加工工藝，降低生產(chǎn)成本[16]。

蠶絲/棉紡紗在紡制過程中一般遵循低速度低強(qiáng)度，在生產(chǎn)實踐過程中還可根據(jù)絲和棉的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整，且保證纖維在混合成紗過程中不因機(jī)械方面的原因受到損傷[17]。目前開發(fā)出的絲/棉混紡產(chǎn)品有絹絲/棉混紡織物[18-20]、絹絲/彩色棉混紡織物[21]以及絲/棉/彩色棉混紡織物等[22]。對比分析可發(fā)現(xiàn)，與普通棉紗線相比，絲/棉混紡紗線在力學(xué)性能、條干均勻度、成紗質(zhì)量等方面都有明顯的改善，用其制作的產(chǎn)品不僅具有蠶絲織物的優(yōu)點，如手感柔軟、懸垂性好、光澤度好等，還具有棉織物良好的吸濕透氣性能[23]。利用蠶絲/棉混紡紗線開發(fā)的服飾產(chǎn)品較豐富，主要有裙子、襯衫、風(fēng)衣、褲裝、舞臺服和衣服內(nèi)襯等，也是高檔手袋、箱包里料的首選材料。

但蠶絲和棉纖維混紡產(chǎn)品也存在一些問題，如蠶絲和棉纖維的組成成分、形態(tài)結(jié)構(gòu)及理化性能上差異較大，兩種纖維在染整工藝中因較大性能差異，導(dǎo)致產(chǎn)品同色性相對較差。張祖鋼等[24]的研究表明，絲/棉混紡織物在酸性條件下用活性染料染色后再于堿性條件下固色，可提高絲棉混紡織物的染色性。此外，彩棉纖維較短，難以紡出高支數(shù)的紗線，其產(chǎn)品品質(zhì)等級也很難提升，故為了更好地利用彩棉天然的色澤，通常會在彩棉與絲混紡的過程中再加入白棉纖維，以提高可紡性[22]。

2.2.2 絲/麻混紡紗線

麻纖維是除棉纖維之外可用于紡織加工的另一大類天然植物纖維。麻纖維種類較多，常見的紡織加工麻類纖維有苧麻、亞麻、大麻、黃麻、劍麻等。麻類纖維的吸濕透氣性好、強(qiáng)度高、變形能力小，且具有較好的防腐抑菌性能。利用麻類纖維開發(fā)的紡織產(chǎn)品具有吸濕、透氣、抑菌、防霉、抗紫外線、抗靜電等優(yōu)良性能，故麻纖維被公認(rèn)為是典型的原料型保健紡織品，因此也常被用來作為混紡紗線的原材料，從而賦予織物保健功能[25]。

絲/麻混紡紗線最早是以絹絲和苧麻纖維為原材料(以絹絲為主，苧麻纖維為輔)，可生產(chǎn)出比純麻紡可紡支數(shù)高的多混紡紗線，使織物性能得到改善。四川省遂寧絲絹廠[26]、浙江苧麻紡產(chǎn)品織廠[27]、山西唐安絲紡廠[28]先后實現(xiàn)了在抽絲設(shè)備、苧麻短紡紗設(shè)備以及絹紡設(shè)備上生產(chǎn)絲麻混紡紗線，其性能達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)要求。由于絲/麻混紡產(chǎn)品兼具蠶絲和麻纖維的優(yōu)良性能，混紡產(chǎn)品不僅舒適透氣親膚、光澤雅致、抗菌抑菌，且改善了麻纖維的可紡性，降低了生產(chǎn)成本，因此被廣泛應(yīng)用。近幾年絲/麻混紡產(chǎn)品突破傳統(tǒng)工藝，選用各種麻纖維材料，再輔以良好的后染整技術(shù)，開發(fā)出了結(jié)構(gòu)多樣、花色不同、性能更加優(yōu)異的混紡產(chǎn)品，拓寬了蠶絲在女裝、休閑裝、運動服以及功能性服裝中的應(yīng)用，尤其適合制作夏季服裝產(chǎn)品[29-30]。

麻纖維粗而硬，初始模量大，因此在絲麻混紡紗線的加工過程中，麻纖維不易與絲纖維抱合，紡制的紗線落毛較多等問題，影響成紗質(zhì)量。雖已有研究者提出混紡前對麻纖維進(jìn)行預(yù)處理和改性，但這些問題仍然影響到后續(xù)加工。此外，絲麻混紡的染整工藝也需要朝著更高效、更綠色的方向發(fā)展。

2.2.3 絲/毛混紡紗線

羊毛是一種天然的動物蛋白質(zhì)纖維，具有獨特的卷曲性和較好的彈性、保暖性以及高蓬松度，且其吸濕性居天然纖維之首。羊毛制品具有穿著挺括、富有彈性、柔軟且豐滿等優(yōu)良特點。但羊毛的毛茸會刺激皮膚產(chǎn)生刺癢感，羊毛織物也易起球。將羊毛與其他纖維如蠶絲混紡，可賦予織物更優(yōu)異的性能。

絲/毛混紡一般選用棉紡設(shè)備和短毛精梳紡設(shè)備進(jìn)行加工，生產(chǎn)工藝均根據(jù)混紡纖維的品質(zhì)、長度等因素對設(shè)備的各項參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在實踐中發(fā)現(xiàn)，絲/毛混紡紗線在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生靜電，纖維易纏繞羅拉，最終所得混紡紗線毛粒多，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此在混合、梳棉以及后整理階段，均會通過合理的工藝設(shè)計減少靜電和毛粒的產(chǎn)生。絲、毛纖維之間的結(jié)構(gòu)和性能差異也加大了染整技術(shù)的難度，有效地控制纖維之間的競?cè)竞鸵迫拘裕軐崿F(xiàn)絲/毛混紡織物的同色性染色[31-32]。

絲/毛混紡紗線及其織物同時具備蠶絲良好的吸濕性、穿著舒適性與羊毛纖維良好的抗皺性和手感豐滿等特點，制成的織物具有獨特的風(fēng)格——手感滑糯、輕薄、柔軟、細(xì)膩、富有彈性，看上去挺括，給人以高雅舒適的感受。采用改進(jìn)后的工藝技術(shù)，能提高絲/毛混紡的紡紗支數(shù)，易于織造，提升產(chǎn)品質(zhì)量，亦順應(yīng)當(dāng)今精紡毛織品輕薄化的發(fā)展趨勢。將蠶絲與羊毛按不同比例混紡加工得到的絲/毛混紡紗線，可用于生產(chǎn)輕薄型有特色的新型面料和豐富多彩的防縮抗皺絲毛面料，且產(chǎn)品服用性能優(yōu)于全毛和純蠶真絲織物，是生產(chǎn)男女時裝、T恤衫等高檔面料的選擇[33]。

另有利用絹絲和羊絨纖維開發(fā)混紡紗線及產(chǎn)品的報道[34]，由于羊絨纖維較羊毛纖維相比更細(xì)更軟更暖更輕，因此開發(fā)出的混紡紗產(chǎn)品性能更加優(yōu)異。蠶絲和羊絨纖維的染色性能相似，能降低染整難度和生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

2.2.4 絲/滌混紡紗線

滌綸纖維是目前工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模和使用量最大的合成纖維。特殊的大分子結(jié)構(gòu)使得滌綸纖維具有較好的拉伸性能、熱穩(wěn)定性和抗酸堿耐腐蝕性，由其制作的織物除了具有良好的折皺彈性和挺括度，還因其洗可穿特性而在紡織服裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但其吸濕性、抗靜電性以及染色性能差[35]。將蠶絲與滌綸混紡是為了改善蠶絲織物的抗折皺性。早在20世紀(jì)80年代混紡技術(shù)逐漸成熟的時候，就已有蠶絲/滌綸混紡紗線的開發(fā)。Hadimani等[36]利用廢蠶絲與滌綸混紡，探討其工藝的可行性以及混紡紗的性能，得出了利用廢蠶絲與滌綸混紡可降低織物生產(chǎn)成本的結(jié)論。東華大學(xué)的研究團(tuán)隊[34-35]利用絹紡設(shè)備開發(fā)出不同絹/滌原料混紡比例(65/35、50/50、35/65)的紗線，對混紡紗及其織物進(jìn)行了系統(tǒng)分析，再次證明蠶絲/滌綸混紡可取長補(bǔ)短，改善織物的服用性能[37-38]。近20年，蠶絲與滌綸的混紡產(chǎn)品層出不窮，混紡工藝技術(shù)水平以及成紗質(zhì)量都有很大的提升，甚至突破2種纖維的混合，利用毛/絲/滌3種紡織纖維開發(fā)出新型混紡面料[39-40]。絲/滌織物四季咸宜，厚薄適中，且可利用2種纖維染色性能迥異的特點來開發(fā)雙色效應(yīng)的織物，既能用作服裝面料，又可用作裝飾織物。

2.2.5 其他蠶絲混紡紗線

(1)蠶絲與大豆蛋白纖維混紡[41]。大豆蛋白纖維是一種再生植物蛋白質(zhì)纖維，具有密度小、光澤柔和、保暖性好、耐酸耐堿性好的特點。由于這2種纖維均含不同比例的蛋白質(zhì)，利用絹絲與大豆蛋白纖維織造的混紡產(chǎn)品，在穿著時纖維與人體皮膚有良好的親和性，具有保健作用。大豆纖維/蠶絲混紡產(chǎn)品風(fēng)格多樣，性能優(yōu)異，具有較大的市場競爭力，將有助于我國繭絲綢產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

(2)蠶絲與竹纖維混紡[42]。竹纖維作為新一代的再生植物纖維，具有優(yōu)異的懸垂性、耐磨性以及吸放濕性。利用竹纖維開發(fā)的織物產(chǎn)品擁有滑爽、柔軟，懸垂性和透氣性好，抗菌性強(qiáng)等優(yōu)點，是夏季服裝面料和貼身紡織品的首選原料。蠶絲與竹纖維混紡紗結(jié)合二者的優(yōu)勢，開發(fā)的產(chǎn)品質(zhì)地輕薄，手感柔軟，涼爽舒適，光澤感好，是一類特別適合夏天穿著的高級服裝面料。

(3) 蠶絲與功能纖維混紡。利用絹絲與具有形狀記憶的PTT(聚對苯二甲酸丙二醇酯)纖維為原料進(jìn)行混紡，制成混紡比為50/50的紗線，并利用混紡紗線開發(fā)出具有形狀記憶的PTT/絹絲混紡織物。與純絹絲相比，該功能性織物在服用性能方面得到了良好的改善，折皺回復(fù)性和拉伸回彈性提高，且具有良好的柔軟度以及懸垂性，但透通性和抗起毛起球性能稍有降低[43]。利用絹絲與Outlast蓄熱調(diào)溫纖維以30/70的比例進(jìn)行混紡，開發(fā)出具有調(diào)溫性能的Outlast/絹絲混紡織物，性能測試結(jié)果表明該織物具有良好的溫控效果，手感較好，但滑糯性略差[44]。

3 結(jié) 語

蠶絲纖維是紡織行業(yè)重要的天然原料，為了充分發(fā)揮其優(yōu)良的特性，推動蠶絲產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，蠶絲混紡技術(shù)及其產(chǎn)品的開發(fā)成為解決問題的有效途徑之一。用蠶絲混紡紗線開發(fā)的織物不僅具有蠶絲吸濕透氣、手感滑糯、柔軟舒適等優(yōu)良特性，同時混入的其他纖維可改善蠶絲易皺、不夠挺括、染色性差的缺陷，還可賦予織物某些特殊的功能，使織物時尚化、多樣化，提高蠶絲織物的附加值。此外，蠶絲混紡紗線的開發(fā)不僅可以擴(kuò)大蠶絲的使用量，減少廢棄蠶絲的浪費，還可降低蠶絲產(chǎn)品的成本。隨著蠶絲混紡制品被更多的消費者接受，蠶絲產(chǎn)業(yè)也將迎來更廣闊的前景。然而，目前蠶絲混紡的開發(fā)一直處于應(yīng)用傳統(tǒng)工藝技術(shù)的階段，生產(chǎn)中更多的是利用傳統(tǒng)紡紗設(shè)備進(jìn)行工藝參數(shù)的改進(jìn)來適應(yīng)不同纖維的混紡，生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備缺乏實質(zhì)性的革新。另一方面，蠶絲混紡制品雖品種多元化，但缺乏高支數(shù)、高品質(zhì)的混紡紗線，使蠶絲混紡產(chǎn)品較難成為高檔服裝面料。因此，業(yè)界應(yīng)當(dāng)重視混紡技術(shù)和設(shè)備的創(chuàng)新，從源頭解決成紗質(zhì)量低、產(chǎn)品性能單一的缺陷，從而開發(fā)出應(yīng)用更廣泛、性能更優(yōu)異的蠶絲混紡制品，更好地滿足市場需求。