理论教育 纤维材料在新型服装面料开发中的应用

纤维材料在新型服装面料开发中的应用

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:差别化纤维以改进织物服用性能为主,利用纤维的这种差异、特色,使织物获得新的外观或特性,开发出新型服装面料的同时提高了生产效率、缩短了生产工序,且可节约能源,减少污染。超细纤维是指纤维直径在5μm或线密度在0.44dtex以下的纤维。散布型复合纤维是由一种组分分散在另一种组分的基体中的纤维。差别化纤维是当前面料开发中使用最多、效果最明显的纤维原料,目前已有数百种可以运用于各类新织物品种中。

纤维材料在新型服装面料开发中的应用

(一)差别化纤维的利用

差别化纤维是有别于普通常规性能的化学纤维,即采用化学改性或物理变形等手段(即在聚合及纺丝工序中进行改性及在纺丝、拉伸及变形工序中进行变形的加工方法)使纤维的结构、形态等特性发生改变,从而具有某种或多种特殊功能的化学纤维。主要包括阳离子高收缩纤维、异型纤维、双组分低熔点纤维、复合超细纤维、高吸湿透湿纤维、抗起毛起球、有色纤维、光导纤维、活性碳纤维离子交换纤维、超细纤维片材、纳米纤维以及高阻燃、抗熔滴、高导湿、抗静电、导电、抗菌防臭、防辐射等多功能的复合纤维。

差别化纤维以改进织物服用性能为主,利用纤维的这种差异、特色,使织物获得新的外观或特性,开发出新型服装面料的同时提高了生产效率、缩短了生产工序,且可节约能源,减少污染。

例如,异型纤维具有特殊的横截面形状,具有特殊的光泽、蓬松性、耐污性、抗起球性,可以改善纤维的弹性和覆盖性。其中三角形截面纤维具有闪光性,五角形截面纤维有显著的毛型感和良好的抗起球性,五叶形截面纤维复丝酷似蚕丝,中空纤维相对密度小、保暖、手感好等。开发闪光面料时,可以在普通纤维中适量加入三角形截面的闪光纤维,面料的外观马上焕然一新;开发抗起毛起球毛型面料时,可以选择五角形截面纤维;利用五叶形截面纤维纺纱织布也是仿丝绸面料的方法之一。

超细纤维是指纤维直径在5μm或线密度在0.44dtex以下的纤维。超细纤维具有质地柔软、光滑、抱合性好、光泽柔和等特点,用它织造的织物非常精细,保暖性好,有独特的色泽。要使开发的面料细腻柔软,且防水透湿,可以用细特或超细特纤维,而且它还可制成具有山羊绒风格的织物。目前市场上的仿丝绸、仿桃皮绒、仿麂皮、防羽绒渗出等面料就是采用超细丝织制的。

复合纤维是由两种或两种以上高聚物,或具有不同相对分子质量的同一高聚物经复合纺丝法制成的化学纤维,它大致可分为并列型、皮芯型、散布型。并列型复合纤维由两种聚合物在纤维截面上沿径向并列分布。皮芯型复合纤维的皮层和芯层各为一种聚合物,它分同芯圆形和偏芯圆形。散布型复合纤维是由一种组分分散在另一种组分的基体中的纤维。并列型和偏芯皮芯型复合纤维具有三维空间的立体卷曲,有高度的体积蓬松性、延伸性和覆盖能力。同芯圆皮芯结构的复合纤维可利用皮芯的不同成分,使纤维具有特殊的性质。散布型复合纤维可纺制超细纤维、中空纤维。复合纤维也可用于开发毛型面料、丝绸型面料、人造麂皮、防水透湿面料等制品。

差别化纤维是当前面料开发中使用最多、效果最明显的纤维原料,目前已有数百种可以运用于各类新织物品种中。如美国杜邦公司近年推出的Coolmax纤维(一种具有四凹槽截面的聚酯纤维)就是一种导汗、快干、凉爽、舒适的功能性纤维。国内超细特丙纶的研制与开发,也为热湿舒适性产品的开发作出了有益贡献,解放军总后勤部近年开发出“军港绸”,即凉爽涤纶,其纤维截面是五角形,并且有五条沟槽,有利于毛细效应来疏导汗液;“军港呢”是提高保暖、舒适性的仿毛涤纶。中国科学院化学纤维研究所相继推出的“丝普纶”和“蒙太丝”丙纶长丝,采用这种细特丙纶丝编织成的针织面料,手感细腻、柔软,悬垂性好,轻盈飘逸,滑爽、挺括性胜于真丝,虽然吸湿性差些,但其导湿滑爽性能特别好,人体出汗后,它可以自动把汗水导送到衣服的外表,贴身穿着时能经常保持皮肤干爽。其后开发出的细特丙纶短纤维(0.89dtex×40mm),有人称之为“超棉纶”,其面料可制作T恤衫和针织内衣。丙纶的耐光和耐氧化性可以通过加入抗氧化剂和光稳定剂而得到改善。此外,天然纤维的差别化品种,也在不断增加。

(二)功能纤维的利用

功能纤维是指除具有一般纤维所具有的物理机械性能以外,还具有某种特殊功能的新型纤维。例如,可以利用纤维具有卫生保健功能(抗菌、杀螨、理疗、除异味等)开发抗菌内衣面料;利用纤维具有防辐射、抗静电、抗紫外线等功能可开发防护功能服装面料;利用纤维具有吸热、放热、吸湿、放湿等功能开发热湿舒适功能、运动功能新面料;还可以利用纤维具有生物相容性和生物降解性等性能开发医疗环保功能面料。远红外医疗保健面料和防紫外线保健面料以及抗菌、消臭等面料均采用的是各种不同类型的陶瓷纤维;中国科学院化学纤维研究所开发的“凉爽布”也是在纺丝液中加入纳米级陶瓷粉,使纺制的纤维具有对可见光红外线和紫外线的阻挡作用而使该面料在夏季穿着感觉凉爽的。

功能纤维中的导电纤维大都带有各种深颜色,若选用白色的金属化合物,则可制得白色纤维,可用作白制服和医用服的面料。应利用功能纤维中具有的抗静电性、导电性、电磁波屏蔽性、光电性以及信息记忆性等功能,利用热学功能中的耐高温性、绝热性、阻燃性、热敏性、蓄热性以及耐低温性等及光学功能中的光导性、光折射性、光干涉性、耐光耐候性、偏光性以及光吸收性等开发相应的功能面料。

(三)高性能纤维的利用

高性能纤维是具有特殊的物理化学结构、性能和用途,或具有特殊功能的化学纤维,一般指强度大于17.6cN/dtex、弹性模量在440cN/dtex以上的纤维。如具有耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、抗燃、耐高电压、高强度高模量、高弹性、反渗透、高效过滤、吸附、离子交换、导光、导电以及多种医学功能。大多数高性能特种纤维采用湿法纺丝制成,有些纤维制备工艺难度较大,如先用传统的纺丝技术纺出线型或相对分子质量较低的纤维,然后再分别进行环化、交联、金属螯合、高温热处理、表面物理化学处理或等离子体处理等工序方能制得成品纤维,还有的需要采用乳液纺丝、反应纺丝、液晶纺丝、干喷湿纺、相分离纺丝、高压静电纺丝、高速气流熔融喷射和特殊的复合纺丝技术等新型纺丝工艺,也有的利用现有的合成纤维,通过功能团反应获得各种离子交换基团或转化为纤维。

高性能纤维拥有特殊的功能,大多应用于工业、国防、医疗、环境保护和尖端科学等方面,运用于服装中效果更为明显。如混入少量耐高温纤维,织物的阻燃性能便大大提高;掺入少量导电纤维,织物的抗静电性能便能满足要求;过去防弹衣是“以刚克刚”,利用刚性材料,如钢板、陶瓷板或金属网等硬质材料对子弹的反弹来保护人体。现代应用高性能纤维中的多层高强度、高模量合成纤维织物制作,质地柔韧,重量轻,其防弹机理是“以柔克刚”。当子弹击中织物后,织物的高强度、高模量能将冲击的能量吸收,抵消枪弹的穿透作用,有效终止枪弹的前进,起保护作用。高性能纤维在服装面料中的运用有广阔的前景。

(四)下脚纤维的利用

下脚纤维很多,如纺织生产中的落毛、落棉、落麻、废丝、回丝、再生毛、粗次毛、各种边角料等,数量相当可观。恰当地利用这些材料变废为宝开发新面料,不但可以降低成本,还可以获得某些特色。如粗纺毛织物中的火姆司本中就含有粗次毛、化纤边角料等,在粗纺呢绒中,加点儿有色的边角料,既能降低成本,还使织物别具一格。用丝的下脚料织成的花呢已成为颇有特色的流行面料。

(五)新型纤维的利用

新型纤维不仅指最新开发出来的纤维,还包括过去不使用或使用很少、现在却开发利用的纤维。如近年开始在服装上应用的彩色棉花、彩色羊毛、彩色兔毛、彩色蚕丝、甲壳素纤维、牛奶蛋白纤维、玉米纤维大豆蛋白纤维,还有罗布麻纤维、某些无机纤维、芳香族聚酰胺纤维、复合纤维、新功能纤维等。这些新型纤维都有特长,对它们的开发利用将使产品获得新的风格或功能。

1.彩色棉纤维

传统的棉花是白色的,经纺织加工后,衣料才有五彩缤纷的色彩。但印染、整理材料绝大部分是化学物质,使服装面料加工成本增加,还产生了大量污染废液,不但造成环境污染,还可能影响人体健康,造成皮肤障碍等。

多年来,农业育种专家和遗传学专家研究攻克天然彩色棉花,给棉花植株插入不同颜色的基因,从而使棉桃生长过程中具有不同的颜色。目前美国、英国澳大利亚、秘鲁、乌兹别克、中国等国家,已栽培出浅黄、紫粉、粉红、奶油白、咖啡、绿、灰、橙、黄、浅绿和铁锈红等颜色的彩棉。我国引进了三种颜色彩棉,但目前用得比较多的是咖啡色,少量是浅绿色。(www.daowen.com)

棉织物不再需要染色,使用机械方法预缩,不再用化学整理剂,并配用再造玻璃扣,或木质、椰壳、贝壳等天然材料的纽扣,缝纫中也采用天然纤维缝纫线,成为环保型服装,具有很高的经济效益和社会效益,因而也得到国际服装市场的青睐。但彩色棉纤维在强度、色牢度等方面还需进一步改进,这成为开发彩棉服装的科研课题。一些厂家已生产出彩棉与白棉、远红外纤维、抗静电纤维、罗布麻等的混纺纱,用于开发新型服装面料。彩色棉的推广必将引起新型服装浪潮

2.甲壳素纤维

甲壳素(甲壳质、己丁质、壳蛋白)是1811年法国学者Braconcont首次从虾皮、蟹壳中提取的一种物质,当时被称为Fungine(真菌),1823年,Odier等人从甲壳中也得到同样的物质,命名为CHITIN(不溶性甲壳质或甲壳素),这种物质经浓碱加热处理即脱去乙酰基生成CHITOSAN(脱乙酰甲壳质或壳聚糖)。实际上利用虾皮、蟹壳就可以加工成天然生物高分子——甲壳质。甲壳质和它的衍生物壳聚糖具有一定的流延性及成丝性,经纺丝加工得到具有较高强度的甲壳素纤维。它的分子结构与纤维素的结构非常相似。甲壳质是白色或灰白色的半透明片状固体,具有动物骨胶原组织和植物纤维组织的双重性质。对动物、植物细胞均有良好的适应性。甲壳素具有优越的吸水性、吸湿性和与活体组织的融合性,并具有抗菌性。由于制造甲壳质纤维的原料一般采用虾、蟹类水产品的废弃物,一方面可减少这类废弃物对环境的污染,另一方面甲壳素纤维的废弃物又可以生物降解,不会污染环境。

甲壳素纤维吸湿、保湿性好,染色性好,可用直接染料、还原染料等染料染色,染色性接近棉纤维。其纤维线密度在2.2~5dtex,经预处理后主体长度在28mm,强力相对较低,在2.9cN/dtex(棉在4cN/dtex),断裂伸长13%,回潮率12%~15%。由于甲壳素纤维强力相对较低,纤维间抱合性能差,一般应进行混纺,混纺比例在11%左右。

医学上用它制造人造皮肤、止血材料以及外科手术缝合线等制品。也可视为绿色面料、保健面料而用于服装中。

在自然界中,除了甲壳类动物以外,在昆虫类动物体和霉菌类细胞内也含有大量的甲壳素,它是一种取之不尽,用之不竭的再生资源

3.大豆蛋白纤维

蛋白纤维按其来源可分为天然蛋白纤维和人造蛋白纤维。常见的天然蛋白纤维有动物的毛发和蚕丝。人造蛋白纤维是以天然蛋白为主要原料,经特殊加工处理制成的具有纺织用途的纤维。常见的有牛奶蛋白纤维和大豆蛋白纤维。

大豆蛋白纤维的主要原料是豆渣(豆粕)、羟基和氰基高聚物,其原理是将豆粕水浸分离提纯出蛋白质,改变蛋白质的空间结构(大豆蛋白相对分子质量大,形状为球状,要获得纤维必须分解球状,再加上其他工艺措施)并在适当的条件下与羟基和氰基高聚物共聚接枝,通过湿法纺丝生成大豆蛋白纤维。这时候的大豆蛋白纤维中,蛋白质与羟基和氰基高聚物并没有完全发生共聚,它具有相当的水溶性,还需要经过缩醛化处理才能成为性能稳定的纤维。在纺丝过程中,牵伸使纤维大分子达到一定的取向度,这样在缩醛过程中就可以避免纤维的过分收缩而解除取向。醛化后的丝束经过卷曲、热定型、切断、加油就成为纺织用的大豆蛋白纤维。

在大豆蛋白纤维的分子结构里,由于蛋白质与羟基和氰基高聚物没有完全发生共聚,应适当控制蛋白质与羟基和氰基高聚物的相对分子质量,在纺丝过程中可以制成蛋白质分布在纤维外层的皮芯结构纤维,并且在纺丝牵伸过程中,由于纤维表面脱水,取向较快导致纤维表面具有沟槽,从而使纤维具有良好的导湿性。因为蛋白质分子中含有大量的氨基、羧基、羟基等亲水基团,从而使大豆蛋白纤维具有良好的吸湿性(保湿性略差些),在高温高湿环境中,该纤维具有良好的内部吸湿效果而使纤维表面保持干燥,从而使服装在潮湿的环境中穿着非常舒适。大豆蛋白纤维表面光滑,与蚕丝光泽非常接近,手感轻柔,可用酸性染料、活性染料染色。

大豆蛋白纤维在加工性能方面可与棉、毛、丝、麻及合成纤维混纺、交织,制成各种机织面料或针织面料。特别是大豆蛋白纤维细度细,纤维外层都是蛋白质,而且大豆蛋白的氨基酸种类及含量均较真丝对人类更为有利,适合制作手感柔软、表面光滑、穿着舒适的内衣制品。现在已经开发的大豆蛋白纤维面料包括外防紫外线内大豆蛋白纤维的涤盖豆针织物、外大豆蛋白纤维内远红外线的豆盖丙针织物、外羊毛内大豆蛋白纤维的羊毛盖豆针织物、外真丝内大豆蛋白纤维的丝盖豆针织物、外豆股线内大豆蛋白纤维单纱的豆股盖豆纱针织物、外涤纶或丙纶内大豆蛋白纤维的涤或丙盖豆针织物、外普通丙纶内大豆蛋白纤维的丙盖豆针织物、导湿快干针织物、导湿干爽负氧离子保健针织物等。大豆蛋白纤维与蚕丝、羊毛物理机械性能的对比见下表。

大豆蛋白纤维与蚕丝、羊毛物理机械性能的对比

4.牛奶蛋白纤维

牛奶丝是高科技生态环保纤维,它由牛奶蛋白和丙烯腈接枝共聚,再进行纺丝加工而成,被誉为“绿色环保产品”。该纤维形成的面料具有天然丝般的光泽和柔软的手感,而且看似真丝,胜似真丝,比真丝厚实、丰满、抗皱性好,且透气,导湿爽身,比棉、丝牢固,比羊毛防蛀,故耐穿,耐洗,易于储藏。由于其主要原料是牛奶蛋白质,故具有独特的润肌、养肤的生物保健功效及抑菌消炎作用。

5.新型再生纤维素纤维

Tencel纤维是由英国Courtaulds公司研制的一种学名为Lyocell的新型纤维素纤维,是在全球注册的英语商品名,华语注册为“天丝”,它是由木浆通过溶剂纺丝方法萃取出的介于再生丝与天然纤维间的环保新纤维,溶剂不含毒,对人体及生态环境不构成污染,被誉为“绿色纤维”。该纤维具有纤维素纤维的舒适性、耐洗性,其湿模量、强度和刚度也很高。用该纤维加工成的织物具有天然纤维制品的柔软、舒适,还拥有Tencel纤维独有的悬垂性、吸湿性和较好的染色性及光泽。Tencel纤维有两种,一种强调微纤化,如桃皮绒效果;另一种可以避免微纤化,达到光面效果,形成凉爽风格面料,主要供针织行业使用。

Tactel纤维是美国杜邦公司开发的新一代锦纶66长丝,它具有许多优于常规锦纶的特性,如手感柔软、光滑,光泽优雅,悬垂性、覆盖性、染色性好,易洗免烫,并已用此种纤维开发出一系列有特殊性能的服装面料。对新纤维资源的开发、应用,已成为服装面料花色品种竞争的重要手段之一。

纤维材料与服装面料的关系实际上就是米与炊的关系。在市场经济条件下,市场的需求是导向,是动力。没有市场需求,就没有新产品的开发。而产品是龙头,原料是条件。

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