一、粘膠纖維
黏膠纖維是再生纖維素纖維的主要品種,是從不能直接紡織加工的纖維素原料(如棉短絨、木材、蘆葦、甘蔗渣等)中提取純凈的纖維素,經(jīng)過燒堿、二硫化碳處理后制備成黏稠的紡絲溶液,再經(jīng)過濕法紡絲制造而成的纖維。
1.黏膠纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)
在顯微鏡下觀察,黏膠纖維縱向呈平直的圓柱體,截面呈不規(guī)則的鋸齒狀,黏膠纖維的截面結(jié)構(gòu)是不均一的,由外層(皮層)和內(nèi)層(芯層)組成。皮層的結(jié)晶度及取向度高,結(jié)構(gòu)緊密度高于芯層。芯層的結(jié)晶度和取向度均較低,結(jié)構(gòu)比較疏松。
黏膠纖維在生產(chǎn)過程中,已經(jīng)過洗滌、去雜和漂白,天然色素、灰分、油脂和蠟狀物質(zhì)等已被去除,是一種較為純凈的纖維,雜質(zhì)含量比天然纖維素纖維要低得多。
2.黏膠纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)
黏膠纖維的化學(xué)組成與棉纖維相同,完全水解產(chǎn)物都是β-D-葡萄糖。但黏膠纖維的聚合度比棉低得多,棉的聚合度為幾千,甚至上萬,普通黏膠纖維只有300400，高濕模量黏膠纖維,如“富強(qiáng)纖維”在500600。黏膠纖維大分子所暴露的羥基和醛基比棉纖維多,吸濕性高,標(biāo)準(zhǔn)回潮率達(dá)到12%。
從超分子結(jié)構(gòu)上看,黏膠纖維也是部分結(jié)晶的高聚物,但無定形區(qū)比棉高,結(jié)晶度較低,為30%-40%,晶粒尺寸粗大。黏膠纖維的取向度也較低,但可隨生產(chǎn)中拉伸程度的增加而提高,在低倍拉伸條件下,取向度為0.54:高倍牽伸下,取向度可達(dá)0.88。在聚合度一定的情況下,取向度愈高,纖維強(qiáng)度愈高。
3.黏膠纖維的性能
黏膠纖維與棉、麻等天然纖維素纖維相比,由于聚合度、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)(超分子結(jié)構(gòu))和形態(tài)結(jié)構(gòu)不同,性能方面有很大的差異。
普通黏膠纖維的濕強(qiáng)度僅是干強(qiáng)度的一半左右,這是因為黏膠纖維的聚合度和取向度低,無定形區(qū)大,水分子進(jìn)入無定形區(qū)后,使分子間力進(jìn)一步減弱,造成分子鏈易滑移而斷裂,所以在染整加工時應(yīng)采用低張力或松式加工。
同其他纖維素纖維一樣,黏膠纖維對酸和氧化劑比較敏感。但黏膠纖維結(jié)構(gòu)松散,聚合度、結(jié)晶度和取向度低,有較多的空隙和內(nèi)表面積,暴露的羥基比棉多,因此化學(xué)活潑性、對酸和氧化劑的敏感性都大于棉。黏膠纖維對堿的穩(wěn)定性比棉、絲光棉差很多,在濃燒堿作用下會發(fā)生劇烈溶脹甚至溶解,使纖維失重,機(jī)械性能下降所以在染整中應(yīng)盡量少用濃堿。
由于黏膠纖維比棉和絲光棉有更多的無定形區(qū)和更松散的超分子結(jié)構(gòu),所以吸濕性大,對染料、化學(xué)試劑的吸附量大于棉和絲光棉,其吸附能力依次為:黏膠纖維>絲光棉>棉。
黏膠纖維的染色性能和棉相似。雖然黏膠纖維對染料的吸附量大于棉,但黏膠纖維存在皮芯結(jié)構(gòu),皮層結(jié)構(gòu)緊密,會妨礙染料的吸附和擴(kuò)散,芯層結(jié)構(gòu)疏松,對染料的吸附量高,所以低溫、短時間染色,黏膠纖維得色比棉淺,且易產(chǎn)生染色不勻,高溫、長時間染色,得色才比棉深。
二、高濕模量粘膠纖維
普通黏膠纖維在濕態(tài)劇烈溶脹,斷裂強(qiáng)度顯著降低,濕模量很小,在較小負(fù)荷下就有較大伸長,織物洗滌時受到揉搓力作用容易變形,干燥后產(chǎn)生劇烈收縮,尺寸很不穩(wěn)定。而且耐堿性差,與棉的混紡織物不能進(jìn)行絲光處理。濕加工必須采用松式，如在張力下進(jìn)行,織物的伸長很大。
為了克服普通黏膠纖維的上述缺點,人們研制出了高濕模量黏膠纖維,這些纖維具有高強(qiáng)度、低延伸度、低膨化度和高的濕模量,被稱為第二代黏膠纖維。
高濕模量黏膠纖維品種主要有富強(qiáng)纖維和 Modal纖維,它們的主要性能見表1
表1 服用纖維素纖維的性能比較
1.富強(qiáng)纖維
富強(qiáng)纖維系采用高質(zhì)量漿相原料,并盡量保持天然纖維中的原纖結(jié)構(gòu),在紡絲成型時經(jīng)充分拉伸而制得,具有干,溫強(qiáng)度高,伸長低和混模量高,對堿的穩(wěn)定性好等特點。
富強(qiáng)纖維的聚合度一般為500~600,高于普通黏膠纖維,結(jié)品度和取向度是現(xiàn)有黏膠纖維品種中最高的,晶粒也最大,結(jié)晶度和取向度高,纖維的結(jié)構(gòu)緊密,分子間的作用力大,纖維的干,濕強(qiáng)度,橫向膨潤度,彈性模量和光澤也高,但斷裂伸長、縱向影潤度,染色性能和鉤接強(qiáng)度會降低,晶粒形狀和大小對纖維的物理機(jī)械性能,特別是耐疲勞性能有重要影響,由于富強(qiáng)纖維的大晶粒結(jié)構(gòu),纖維腕性較高,耐疲勞性能較差,鉤接強(qiáng)度也較低。
富強(qiáng)纖維的橫截面與普通黏膠纖維不同,為較圓滑的圓形或接近于圓形的全芯層結(jié)構(gòu)。富強(qiáng)纖維與棉纖維相似,有與纖維軸呈一定角度排列的原纖結(jié)構(gòu),普通黏膠纖維無此特殊結(jié)構(gòu),所以富強(qiáng)纖維有“原纖化現(xiàn)象”,易使纖維產(chǎn)生毛羽,使耐磨性和染色鮮艷度下降。
富強(qiáng)纖維干態(tài)下的斷裂強(qiáng)度大大超過普通黏膠纖維,并優(yōu)于棉纖維,濕斷裂強(qiáng)度損失較小,低于30%,由于富強(qiáng)纖維有較高的干,濕態(tài)斷裂強(qiáng)度和較高的濕模量較低的干,濕態(tài)伸長率,所以織物有較好的尺寸穩(wěn)定性,比較耐折皺,水洗后變形較小,富強(qiáng)纖維的染色性能與普通黏膠纖維相似。
富強(qiáng)纖維對堿溶液的穩(wěn)定性較高,在20℃,10%的NaOH溶液中溶解度為9%，而普通黏膠纖維高達(dá)50%,用濃度為5%的NaOH溶液處理,富強(qiáng)纖維幾乎能保持原來的強(qiáng)度,而且變形很小。由于富強(qiáng)纖維對堿液的穩(wěn)定性高,使得其與棉的混紡織物能進(jìn)行絲光處理。
- Modal纖維
Modal纖維是奧地利 Lenzing公司生產(chǎn)的,在富強(qiáng)纖維基礎(chǔ)上改進(jìn)的新一代纖維素纖維,其基本結(jié)構(gòu)類似于富強(qiáng)纖維,纖維的紡絲過程對環(huán)境的污染低于富強(qiáng)纖維和普通黏膠纖維, Modal纖維的千,濕強(qiáng)度,濕模量和縮水率均好于普通黏膠纖維，干,濕強(qiáng)度比普通黏膠纖維高25-30%,在濕潤狀態(tài)下,溶脹度低,具有棉纖維的柔軟、真絲的光澤,麻纖維的滑爽等性能,吸濕透氣性優(yōu)于棉纖維。但 Modal纖維制品的抗皺性差,成品需要進(jìn)行樹脂防皺整理。
三、Lyoce11纖維
L vocal是以纖維素漿相直接溶于有機(jī)溶劑N-甲基嗎啉-N氧化物(NMMO)紡制形成的新型再生纖維素纖維,其原料是成材迅速的山毛櫸,桉樹或針葉類樹的木漿,有機(jī)溶劑NMMO的回收率達(dá)到99%以上,生產(chǎn)過程對環(huán)境無公害,國內(nèi)進(jìn)口的Acordis公司生產(chǎn)的Lyocell纖維的商品名為“ Tencel”,諧音譯為“天絲”
Lyocell維的性能十分優(yōu)良,既有棉纖的自然舒適性,黏膠纖維的懸垂飄逸性和色澤鮮艷性,合成纖維的高強(qiáng)度,又有真絲般柔軟的手感和優(yōu)雅的光澤。
Lyocell纖維有長絲和短纖維,短纖維分為普通型(未交聯(lián)型)和交聯(lián)型,前者如Lyocell,后者如 Lyocell A100。
普通型 Lyocell纖維具有明顯的原纖化現(xiàn)象,利用普通型 Lyocell纖維易原纖化的性質(zhì),可將織物加工成桃皮絨風(fēng)格,但要加工成光潔風(fēng)格,必須通過多道染整工序才能滿足要求。交聯(lián)型 Lyocell纖維加工成光潔風(fēng)格需要的染整工序要少得多,而且在服用過程中不易起毛起球。
- Lyocell纖維的結(jié)構(gòu)
Lyocell纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)與棉、麻相同,聚合度一般為500550,比普通黏膠纖維(250300)高,分子量分布也比黏膠纖維集中。交聯(lián)型 Lyocell纖維除了β-D-葡萄糖殘基組成的大分子鏈以外,在大分子之間還有一定量的交聯(lián)。
Lyocell纖維的橫截面形狀不同于普通黏膠纖維和棉,呈橢圓形或近似圓形,表面比較光滑,外觀呈卷曲狀。Lyocell纖維具有一定程度的皮芯結(jié)構(gòu)。
- Lyocell纖維的性能
Lyocell 纖維的干、濕強(qiáng)度大,初始模量高,在水中的收縮率小,尺寸穩(wěn)定性好，吸濕膨潤性大,有突出的原纖化特征。
(1)物理機(jī)械性能Lyocell纖維的干、濕強(qiáng)度明顯高于棉和其他再生纖維素纖維,吸濕后強(qiáng)度有所降低,但仍可保持干強(qiáng)的80%,遠(yuǎn)高于其他再生纖維素纖維,因此在濕加工時能經(jīng)受劇烈的機(jī)械處理和水處理而不會損傷面料的品質(zhì), Lyocell纖維在濕態(tài)下仍能保持很高的模量,可以保證纖維在潮濕或者濕態(tài)條件下接受加工時有良好的保形性。
Lyocell纖維在水中橫截面約有1.4倍的膨潤率,這使纖維與纖維之間的接觸面積變大,表面摩擦阻力增加,纖維之間難以相對移動,造成織物遇水后結(jié)構(gòu)緊密,僵硬,在濕加工時很容易產(chǎn)生折痕和擦傷等疵病,并由于織物與織物之間或織物與機(jī)械之間的摩擦而產(chǎn)生大量毛羽,高的橫向膨潤率會給織物的濕加工帶來很大困難,這已成為 Lyocell纖維染整加工的一個難點。
(2)原纖化特征 原纖化是纖維沿軸向?qū)⒏?xì)的微細(xì)纖維逐層剝離出來,這是具有原纖構(gòu)造的纖維所特有的一種結(jié)構(gòu)特征。不同的纖維由于化學(xué)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)不同,原纖化程度也不同,Lyocell纖維的原纖化程度比其他再生纖維素纖維嚴(yán)重得多。
普通型 Lyocell纖維在水中,徑向膨潤程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向,并有較高的濕剛性。此時,若纖維反復(fù)受到機(jī)械摩擦作用,纖維表面沿著纖維長度方向在纖維表面逐層分裂出更細(xì)小得微細(xì)纖維(直徑1~4μm),其中一端固定在纖維本體上,另一端暴露在纖維表面,形成許多微小的茸毛,在極度原纖化情況下,這些原纖會相互纏結(jié)而起球。
Lyocell纖維的原纖化既有有利的一面,也有不利的一面,有利的一面是可以利用纖維的原纖化特性,使織物獲得桃皮絨風(fēng)格。不利的一面是當(dāng) Lyocell f維織物進(jìn)行濕處理時,初級原纖化進(jìn)行得很快,使織物產(chǎn)生毛茸茸的外觀,而且不完全原纖化的織物會給后道染色、整理甚至服裝洗滌帶來很多麻煩,交聯(lián)型 Lyocell纖維(如Tencel A100)能防止原纖化產(chǎn)生,通過染整加工也能防止原纖化產(chǎn)生,或者使產(chǎn)生的原纖去除,同時織物在服用中也不會原纖化。
(3)染色性能 Lyocell纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)與棉、黏膠纖維等纖維一樣,可用活性染料、直接染料、硫化染料、還原染料等染色,常以活性染料染色為主,但 L vocall纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、物理機(jī)械性能、對化學(xué)藥劑的敏感性、原纖化性能等與棉、麻、黏膠等其他纖維素纖維不完全相同,因此,染料對 Lyocell纖維的親和力、上染率、上染速率、上染百分率、勻染性等,與其他纖維素纖維有一定的差異。一般來講,在面料規(guī)格相同或相近的情況下, Lyocell 紗線或面料的上染量、固著率、染色深度明顯高于黏膠,顯著高于棉纖維,這已被很多染料和印染廠家的檢測結(jié)果和生產(chǎn)實際所證實。
