國產(chǎn)標準型萊賽爾纖維在針織領域應用開發(fā)

薛立偉，高新，王志鵬，穆冠濤，房迪

（新鄉(xiāng)市（中國紡織科學研究院）中原分院 河南新鄉(xiāng) 453000）

引言

萊賽爾纖維是紡織行業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展方向上最重要的纖維原料之一，是行業(yè)公認的最具發(fā)展前景的纖維品種，萊賽爾纖維產(chǎn)業(yè)也因此獲得了更多的關注和投入。目前全球萊賽爾纖維產(chǎn)業(yè)正處在蓬勃發(fā)展的快速擴張階段，伴隨產(chǎn)能的高速增長，市場應用空間的匹配也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。對于紡織行業(yè)的傳統(tǒng)纖維原料棉花、聚酯、粘膠等，以及近十年快速上升的錦綸纖維都已經(jīng)有了專屬應用領域，反觀萊賽爾纖維下游諸多應用領域還都是空白待開發(fā)狀態(tài)，究其原因主要有以下四個方面：一是供應總量仍然相對較少；二是纖維價格長期相對較高；三是應用開發(fā)不充分；四是相關的纖維性能與應用缺少系統(tǒng)性數(shù)據(jù)。因此，萊賽爾纖維的產(chǎn)業(yè)發(fā)展邏輯應該從當下的“產(chǎn)業(yè)工程化”調(diào)整過渡到“產(chǎn)品精細化”，這樣才更利于產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。基于以上的定位，應該重點開展纖維的質(zhì)量提升、品種增加、應用開發(fā)及拓展、纖維應用生態(tài)鏈打造，以上工作的開展一定要突出系統(tǒng)性、示范引領性、客觀準確性。重點聚焦纖維的應用評價、應用開發(fā)、應用推廣，切實地評價纖維的好不好用，解決現(xiàn)階段的“怎么好用”及“怎么多用”的問題。

對于萊賽爾纖維，兼具諸多優(yōu)點的同時也存在著一個特別嚴重的缺點，那就是原纖化問題，原纖化是指萊賽爾纖維由于紡絲工藝的特殊性，纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)上存在很多微原纖，微原纖間以作用力很弱的氫鍵相連接，在濕態(tài)和剪切等機械作用下很容易出現(xiàn)微原纖在纖維主干上的分離，形成纖維主干出現(xiàn)微原纖分叉現(xiàn)象[1]，表現(xiàn)在面料上為洗滌后布面“顯舊”現(xiàn)象，造成消費者對紡織品的不良使用體驗?；谶@一缺陷，蘭精公司等萊賽爾纖維生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)了交聯(lián)型萊賽爾纖維，通過在纖維生產(chǎn)的后道工序增加交聯(lián)環(huán)節(jié)，使微原纖間通過交聯(lián)劑的化學鍵鏈接，進而減少或者杜絕原纖化。但是由于引入交聯(lián)工序之后會帶來纖維生產(chǎn)成本的增加，相關交聯(lián)型纖維的銷售價格相對標準型萊賽爾纖維會上漲7000元/噸以上。標準型萊賽爾纖維仍然是萊賽爾纖維產(chǎn)業(yè)的主流，約占目前全球萊賽爾纖維總量的90%，而未來3～5年這一比例也不會出現(xiàn)明顯的變化，這主要是因為：1）萊賽爾纖維的新上項目大概率會以技術難度相對較低的標準型萊賽爾纖維作為首推產(chǎn)品。2）從增長的角度，萊賽爾纖維的定位還是要作為棉花和粘膠纖維的替代和升級品，這需要萊賽爾纖維具備有一定的價格優(yōu)勢，低原纖化型萊賽爾纖維由于較高的生產(chǎn)成本在此方向上存在較大障礙。因此標準型萊賽爾纖維的應用開發(fā)是打開產(chǎn)業(yè)市場空間的關鍵。

針對標準型萊賽爾纖維之前的主推應用領域是休閑類、牛仔類面料，因為這些應用領域?qū)τ诿媪系摹跋磁f”要求不高，甚至原纖化的效果更豐富了相關領域需求，而在高檔梭織、針織、高檔家紡領域則很少使用標準型萊賽爾纖維，在這些領域未見到纖維生產(chǎn)企業(yè)的大力推廣和鼓勵使用，很多下游企業(yè)也規(guī)避相關開發(fā)方向，相關的應用開發(fā)文獻也缺少系統(tǒng)性數(shù)據(jù)參考，因此針對以上問題，文章聚焦標準型萊賽爾纖維在針織領域的應用，對標準型萊賽爾纖維與棉混紡針織面料進行系統(tǒng)的應用開發(fā)和評價，以期得到準確的應用數(shù)據(jù)，為萊賽爾纖維在針織領域拓展應用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗材料及設備

1.1 試驗材料

紗線規(guī)格：50S國產(chǎn)標準型萊賽爾（中紡綠纖·希賽爾）/棉混紡紗（50%希賽爾，50%棉），緊密賽絡紡、正常捻度。

面料規(guī)格：成品面料為200g/m2，36g雙面布。包括白色、淺綠色、淺粉色、淺藍色和黑色，共5種顏色。

試劑：燒堿，純堿，元明粉，雙氧水，冰醋酸，柔軟劑DM-3255（廣東德美精細化工有限公司），螯合分散劑DM-8106（廣東德美精細化工有限公司），拋光酶D400（蘇州聯(lián)勝化學有限公司），去油精煉劑A8（寧波米杰紡織材料有限公司），防皺劑C-652（蘇州聯(lián)勝化學有限公司），活性染料（浙江閏土股份有限公司），勻染劑DM-2212G（廣東德美精細化工有限公司），除氧酶DM-8695（廣東德美精細化工有限公司），皂洗劑DM-1516（廣東德美精細化工有限公司）。

1.2 生產(chǎn)設備

PULSAR型針織圓緯機，588A型松布機， LS-AT-30型溢流染色機，Y2088型拉幅定型機。

2染整工藝

2.1 練漂前處理

通常情況下，對于針織面料染整處理時的浴比一般在1∶5～1∶10，考慮到標準型萊賽爾纖維在濕態(tài)下受到機械外力時容易產(chǎn)生原纖化，為盡量減少染整加工時出現(xiàn)的外力影響，本次工藝選取了浴比1∶10，具體工藝曲線圖見圖1。

圖1 練漂前處理工藝曲線

浴比 1∶10

燒堿 5.0% owf

雙氧水 10% owf

去油精煉劑A8 0.4% owf

防皺劑C-652 1.0% owf

2.2酶處理

采用拋光酶處理可消除染整加工中標準型萊賽爾纖維劈裂出的微原纖，保證面料表面的光潔[2]。酶處理后進一步將酶滅活，即溫度升至85℃，保溫運行15min，酶滅活后染色。

拋光酶D400 0.5% owf

除氧酶DM-8695 0.2% owf

pH（HAc調(diào)節(jié)） 4～5

處理時間 40min

處理溫度 45℃

2.3染色

活性染料有低溫、中溫和高溫三種類型，本工藝采用中溫性活性染料進行染色，其染色溫度為40℃，固色溫度為60℃，具體工藝曲線圖見圖2。

圖2 染色工藝曲線

元明粉 8% owf

純堿 5% owf

勻染劑DM-2212G 0.5% owf

螯合分散劑DM-8106 5% owf

防皺劑C-652 2% owf

活性染料 0.5%～2% owf

2.4 皂洗

皂洗劑DM-1516 0.1% owf

溫度 85℃

處理時間 10min

2.5 后整理

面料的后整理采用柔軟定型處理。在定型機浸布槽中加入3% owf 的柔軟劑，定型機定型速度為30m/min，定型溫度為165℃。

3 面料的服用性能評價及原纖化表征

3.1 針織面料服用性能評價標準

耐水色牢度的測定參照標準GB/T 5713-2013 《紡織品 色牢度試驗 耐水色牢度》，耐汗?jié)n色牢度的測定參照標準GB/T 3922-2013 《紡織品 色牢度試驗 耐汗?jié)n色牢度》，耐濕摩擦色牢度的測定參照標準GB/T 3920-2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》，水洗尺寸變化率的測定參照標準GB/T 8630-2013《紡織品 洗滌和干燥后尺寸變化的測定》，洗后扭曲的測定參照標準《針織成品布》的6.10條款，起毛起球性能的測定參照標準GB/T 4802.1-2008 《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第1部分：圓軌跡法》，成品面料的評級參照標準GB/T 22848-2009《針織成品布》。

3.2 面料的原纖化表征

目前，對萊賽爾纖維的原纖化表征有多種方法，但無論哪種表征方法都有一定的局限性，因此萊賽爾行業(yè)尚未形成統(tǒng)一的表征方法。原纖化現(xiàn)象的觀察視角可分為微觀視角和宏觀視角。微觀視角的表征是通過掃描電鏡對原纖化的纖維進行觀察，表征方法為原纖化指數(shù)法[3]，宏觀視角的表征是對紗線或者面料的原纖化程度進行判定，表征方法有洗舊值法[4]、燒毛等級評價法[5]。在對面料的原纖化進行觀察和表征時，文章將不同水洗次數(shù)的面料進行對比，采用掃描電鏡從微觀視角觀察不同水洗次數(shù)面料表面的原纖化表現(xiàn)，通過目測并參照燒毛評定法從宏觀視角表征面料的原纖化程度，見表1。

表1 燒毛等級評定法

4 面料的檢測結(jié)果與討論

4.1 面料的服用性能評價

不同顏色的針織面料服用性能檢測數(shù)據(jù)如表2所示。根據(jù)國家標準《針織成品布》對纖維素材料的雙面針織成品布的要求，可將面料分為優(yōu)等品、一等品、合格品等不同等級。標準中優(yōu)等品的色牢度需達到3級以上，5種顏色的面料中，除黑色面料外，其他面料均達到要求，一等品的色牢度需在2級以上，黑色面料的耐濕摩擦色牢度為2-3級，黑色面料在色牢度方面滿足一等品的要求，相較于純紡萊賽爾面料不高于2級的耐濕摩擦色牢度[6]，混紡面料在耐濕摩擦色牢度性能上有明顯改善。

表2 針織面料服用性能指標

在起毛起球、洗后扭曲和頂破強力等性能方面，5種顏色的面料均達到優(yōu)等品的等級。在水洗尺寸變化率方面，一等品的要求為直向變化率在-7.0%～+3.0%范圍內(nèi)，橫向變化率不超過-9.0%～+2.0%，從表中數(shù)據(jù)可以看出所有面料都可以達到一等品的要求。在對成品面料綜合性能進行評級時，按面料最低一項評級，因此5種顏色的針織面料都可評為一等品。

4.2 面料的原纖化表征

4.2.1水洗后面料的原纖化等級評定

圖3為白色面料經(jīng)不同次數(shù)水洗后的起毛程度對比。水洗1次時，面料表面光潔，根據(jù)燒毛等級評定法，面料的原纖化等級為5級，在經(jīng)過5次及以上的水洗后，面料表面出現(xiàn)少許絨毛，原纖化等級變?yōu)?-5級。這是由于經(jīng)過多次水洗后，部分希賽爾纖維在濕態(tài)和剪切等機械作用下劈裂出的微纖增加了面料的絨毛感，但是面料的起毛程度輕微，未出現(xiàn)所謂的洗舊或者嚴重起毛的現(xiàn)象。

圖3 不同水洗次數(shù)的白色面料起毛程度對比

為進一步分析不同顏色針織面料水洗后的外觀表現(xiàn)情況，分別將淺綠色面料和黑色面料進行水洗，淺綠色面料的不同水洗次數(shù)對比效果如圖4所示，從起毛程度看，綠色面料在水洗前后沒有出現(xiàn)特別的起毛情況，按照燒毛等級評定法對面料的原纖化情況進行評級，水洗前后淺綠色面料的原纖化等級都為5級，原纖化對綠色面料的表面光潔度等影響較小。

圖4 淺綠色面料不同水洗次數(shù)的起毛程度對比

圖5為黑色面料不同水洗次數(shù)的外觀情況，從面料起毛情況看，黑色面料經(jīng)過1次水洗后有絨毛感，其原纖化等級為4-5級，在經(jīng)5次水洗和9次水洗后，在可視范圍內(nèi)，面料的毛羽密集程度和毛羽長度沒有明顯變化，原纖化等級仍為4-5級。從顏色深度的變化情況看，與1次水洗的面料相比，經(jīng)過5次以上的水洗后，面料的顏色變淺，出現(xiàn)了輕微的洗舊現(xiàn)象，但與其它純棉面料洗舊表現(xiàn)接近（如圖6所示）。

圖5 黑色面料不同水洗次數(shù)的起毛程度對比

圖6 純棉面料不同水洗次數(shù)的起毛程度對比

因此，可初步得到結(jié)論，50/50希賽爾/棉混紡針織面料在染淺色時，原纖化對面料的外觀影響不明顯，染深色時，由于希賽爾纖維劈裂的微纖在漫反射作用下會使面料的顏色變淺，也僅出現(xiàn)輕微洗舊現(xiàn)象，且與純棉深色面料洗舊表現(xiàn)接近。

4.2.2水洗后面料的原纖化表征

圖7、圖8和圖9分別為不同水洗次數(shù)的白色、淺綠色和黑色面料的SEM照片。從圖中面料的原纖化對比效果可以看出，三種顏色的面料原纖化情況變化規(guī)律相同，即隨著水洗次數(shù)的增多，面料的原纖化現(xiàn)象越來越明顯。對比水洗面料的照片與其SEM圖可以看出，雖然希賽爾纖維的原纖化越來越嚴重，但面料的整體外觀幾乎不受影響，這是由于希賽爾纖維劈裂出的微纖尺寸通常在2微米以下[7]，這種尺寸的少量微纖對針織面料表面光潔度的影響較小。不僅如此，采用混紡紗織造的面料由于棉纖維的存在可以進一步降低這種原纖化表現(xiàn)的影響，如圖10所示，面料經(jīng)9次水洗后，其中的希賽爾纖維、微原纖、棉纖維的狀態(tài)。

圖7 不同水洗次數(shù)的白色面料SEM（200倍）

圖8 不同水洗次數(shù)的淺綠色面料SEM（200倍）

圖9 不同水洗次數(shù)的黑色面料SEM（200倍）

圖10 水洗9次的白色面料SEM（3000倍）

4.3 小結(jié)

國產(chǎn)標準型萊賽爾（希賽爾）/棉/50/50混紡針織面料相關服用檢測指標達到一等品標準及以上，其中抗起毛起球、洗后扭曲以及頂破強力等性能達到優(yōu)等品標準，表明將標準型萊賽爾纖維應用于混紡針織面料有較好的服用性能。

不同水洗次數(shù)的面料起毛現(xiàn)象差異不大，經(jīng)過多次水洗后，面料未出現(xiàn)嚴重起毛現(xiàn)象。希賽爾/棉混紡面料染中淺色時，原纖化的希賽爾纖維對面料的外觀影響較小，染深色時，洗滌9次后出現(xiàn)輕微洗舊現(xiàn)象。經(jīng)過水洗后，面料中的希賽爾纖維出現(xiàn)原纖化，而原纖化所形成的微原纖直徑在1微米左右，很難被視覺感知，棉纖維的加入可以進一步降低原纖化對面料帶來的視覺影響。

5 結(jié)論

針對國產(chǎn)標準型萊賽爾纖維的針織領域應用開發(fā)與評價，采用50s標準型萊賽爾纖維（希賽爾）/棉（50/50）緊密賽絡紡混紡紗進行針織面料產(chǎn)品的開發(fā)，介紹了面料的染整加工工藝，并對成品面料服用性能，尤其是原纖化可能造成的影響進行了評價。

參照燒毛等級評定法對水洗面料進行評級，不同水洗次數(shù)的面料起毛程度差異不大，水洗次數(shù)對面料的原纖化評級影響較小。但是水洗次數(shù)對深色面料的顏色有輕微的影響，白色、淺綠色、淺粉色、淺藍色等面料經(jīng)過多次水洗后顏色變化不明顯，而黑色面料經(jīng)過5次以上的水洗后出現(xiàn)輕微洗舊現(xiàn)象。因此標準型萊賽爾纖維在混紡針織面料中添加比例可以達到50%，可用于淺色產(chǎn)品的應用開發(fā)，在染深色時需考慮標準型萊賽爾纖維的原纖化問題對面料顏色的影響。

對面料的服用性能進行評價，面料在耐水色牢度、耐汗?jié)n色牢度、頂破強力、抗起毛起球以及洗后扭曲等指標方面達到優(yōu)等品的標準，在耐濕摩擦色牢度和水洗尺寸變化率性能方面達到一等品標準，其綜合服用性能評價為一等品，混紡針織面料的服用性能較好。