利用竹纤维有效改善丝绸服用性能的方法探讨*

谢吉祥 赵晓 吴大洋 张袁松

(西南大学纺织服装学院,重庆 400716)

竹纤维是继木浆纤维之后又一种具有广阔前景的新型纺织原材料,受到学者的广泛关注。随着棉花和桑蚕丝的生产量受到一定资源限制,寻求一种新的生态环保纺织材料就成为目前刻不容缓的任务。将竹纤维和蚕丝纤维复合,可以充分发挥两者的优势,改善彼此的缺憾,提高织物性能的稳定性,开发出高档次的新型面料,从而增加产品的附加值。

1 竹纤维

竹纤维是由我国自行研发成功的以竹子为原料的环保型纤维素纤维,竹纤维具有良好的吸湿性、悬垂性和染色性;手感柔软;并且具有良好的天然光泽、天然抗菌防臭性和抗紫外线性能,因此,由竹纤维制成的面料被誉为“21世纪最具有发展前景的健康面料”[1]。按选材及加工工艺的不同,竹纤维分为竹浆纤维和竹原纤维。竹浆纤维又称竹粘胶纤维、再生竹纤维,是以竹材为原料,经过人工催化、提纯,采用碱水解法及多段漂白等多道化学与物理技术制成竹浆粕,然后由氢氧化钠溶解,经粘胶纺丝工艺或其他路线加工成纤维。这种方法保存了天然抗菌成分“竹醌”。竹原纤维又称天然竹纤维、原生竹纤维,是将天然的竹材,采用机械、物理方法和生物技术,通过浸煮、软化等多道工序,去除竹子中的木质素、多戊糖、竹粉、果胶等杂质,从竹材中直接分离出来的纤维。

1.1 吸湿、透气性

竹纤维具有独特的高度中空的物理结构,其横截面上有许多孔洞和缝隙,边缘有辐射状裂纹,纵向表面有许多沟槽和裂纹,横向有明显的横节。竹纤维的这些孔隙和沟槽能产生毛细血管效应,可以迅速地吸收大量的水分、通透大量气体,因此,竹纤维被称为“会呼吸的纤维”。竹纤维制成的服装,吸湿性、透气性良好,是夏季面料和贴身纺织品的首选原料。

1.2 保健功能

竹纤维自身还具有天然的抗菌性和防臭性能,能防紫外线辐射,对人体有很好的保健作用。竹纤维结构的细胞壁中含有一种名为“竹醌”或“竹沥”的抗菌物质,这些成分对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等菌种有抑制作用;竹纤维中含有叶绿素等防臭物质,这些防臭物质通过吸附和氧化分解途径去除臭味,竹原纤维织物对氨气的除臭率为70%～72%,对酸臭的除臭率达到93%～95%。叶绿素铜钠还是一种优良的紫外线吸收剂,其紫外线功能为棉纤维的20倍[2]。其织物经多次反复洗涤,日晒也不失抗菌、防紫外线作用。

1.3 生态性

竹子在生长过程中不使用化肥和农药,竹原纤维在制取过程中采取物理方法和生物技术,能100%降解,不会对环境以及纤维本身构成污染,资源可再生。所以,竹纤维是真正意义上的绿色环保型纤维。

1.4 独特的力学性能

竹原纤维是“高强低伸”型纤维。干态下,竹原纤维具有较高的断裂强度,为6.93cN/dtex,与苎麻纤维接近,湿态下也有6.62cN/dtex[3]。这是因为竹原纤维是一种高结晶、高取向的天然纤维素纤维,其结晶度为71.6%[2],说明纤维的大分子排列规整,分子间的作用力大,要使大分子断裂和破坏大分子间的结合力较困难,还使得破坏大分子结合力后产生的滑移较小,因而竹原纤维的断裂伸长率低。湿态下,竹原纤维的断裂伸长率较干态下稍有增加,但仍然较低。这种高强低伸的性能使得竹原纤维织物具有良好的耐穿性和尺寸稳定性。而且竹纤维的弹性回复率较高(75.64%[2]),织物的免烫性较好,竹原纤维的初始模量较大,干态下为192.91cN/dtex,湿态下为196.33cN/dtex[3],所以竹原纤维刚性大,不易变形,织物挺括。

2 真丝绸的特性

2.1 高级的外观

蚕丝纤维的断面呈三角形状和透明状,发射光量较高,所以真丝绸有珍珠般的光泽。而且手感柔软、滑糯、丰满而蓬松,包覆在丝素外的丝胶一经脱除,在真丝绸组织之间以及构成经丝和纬丝的丝素纤维之间产生了空隙,更有利于真丝绸形成具有回弹性、柔软性、丰满感的独特风格,轻薄,悬垂性良好,富有自然感。作为高档服装的材料,为人们所青睐,被称为“纤维皇后”。

2.2 穿着舒适性

蚕丝的穿着舒适性,表现为有良好的保温性和多孔性、吸湿性和放湿性。蚕丝的导热系数与羊毛、腈纶相近,是保暖性良好的材料,而且蚕丝是多孔性的,有冬暖夏凉的特性。蚕丝有良好的吸放湿性能,在20℃、相对湿度为65%实验条件下,几种纤维的吸湿率分别为:羊毛16%、蚕丝11%、棉8%、粘胶13%、锦纶4%、涤纶0.4%。羊毛和棉的吸湿性虽好,但放湿性不如蚕丝,一旦出汗,汗液不能迅速通过服装蒸发,使被润湿的服装织物纤维气孔中充斥水分,而水的热导率高于织物纤维的热传导率,比空气的热导率更大,导致服装的保湿性下降,且肌肤有黏湿不爽之感。而蚕丝面料由于放湿快,水分能在较短时间内排向外界,穿着起来感觉舒爽[4]。

2.3 保健性

蚕丝是蛋白质纤维,对人体生理有良好的适应性,被广泛应用于医学领域。蚕丝的蛋白质结构不易产生静电,不会吸附空气中的尘埃和细菌,真丝服装经穿着使用后,容易产生原纤化,像扫帚、毛刷一样,可以起到清除人体表面细微污垢和细菌的功能,防治皮肤瘙痒症[5]。蚕丝中甘氨酸的含量高达42.8%,甘氨酸能与紫外线进行光化反应,因此真丝服装能阻挡和降低太阳光中紫外线对人体的侵害,起到保护皮肤的作用[6]。因此,真丝绸有着人体的第二皮肤的美誉。

2.4 局限性

蚕丝纤维的强度、伸度、耐磨性稍差,不能用碱性洗涤剂洗涤,耐光性差,真丝织物经长时间光照,会泛黄及发脆,增加了保养加工的难度。泛黄是因为丝织物精炼漂白用还原剂,当精炼后,色素被还原而脱色,但未去除,经光照后逐渐氧化,色素重现。光脆现象主要是由于光能的氧化作用使丝纤维分子断裂,从而使强力下降,这种作用尤以紫外线为最。经试验测定,丝纤维经日光照射17d,强度降低46%,伸度降低60%;照射100d,强度降低84%,伸度降低88%,已完全失去服用性能[7]。蚕丝纤维日晒200h,强度损失50%,而竹浆纤维和竹原纤维强度损失50%需要的日晒时间分别为926h和1140h,竹原纤维的耐日晒性能较好,是由于纤维素大分子主链上的苷键在光照下较稳定的原因[2]。

而且,真丝织物非常容易起皱,由于真丝纤维大分子肽链之间是由氢键、离子键等键合的,分子之间排列不好的无定形区占50%左右,当这些区域受水分子或其他溶剂作用时,这些键易断裂或键力减弱,只需很小的外力就会使纤维分子之间或纤维之间产生相对滑移和变形,水分子和溶剂去除后,丝纤维的变化是一个不可逆过程,表现在丝织物上就是缩水和起皱[8]。而且,蚕丝纤维表面摩擦系数较小,在外力作用下纤维间易发生较大的滑移,外力释去后,这种滑移不容易再回复,因此使织物留下皱痕。真丝的抗皱整理研究也是目前学者着力研究的内容。

3 利用竹纤维改善真丝性能的途径与方法

在环境问题受到广泛关注的今天,竹纤维的开发受到研究人员和人们的热爱,蚕丝的产量也受到资源的限制,人们对衣料多样化的要求也日益殷切。蚕丝拥有华贵的外观,优良的穿着舒适性能和保护皮肤的功能,但蚕丝织物耐光性和抗褶皱性能使蚕丝的应用有了一点遗憾,而竹纤维高强低伸,弹性较大,刚性较大,织物耐穿、不易变形、抗皱性好、挺括,所以将竹纤维和蚕丝复合,利用竹纤维有效改善真丝的缺陷,同时赋予真丝绸优良的抗菌防臭以及抗紫外线功能,开发出新型面料,是很有必要而且有广泛前景的,下面就利用竹纤维改善真丝性能的途径和方法做如下探讨。

3.1 混纺

混纺的目的就在于取长补短,将不同纤维的优良性能兼收并蓄,以扩大丝绸产品品种,满足需要。

蚕丝一般指长丝,虽可切断后参与混纺,但从成本出发,多半利用绢丝与竹纤维混纺。竹纤维混入蚕丝,可作为二合一、三合一、四合一混纺中的一种。由于竹纤维强度高,伸长率较低,抗弯刚度比较大,混入蚕丝进行混纺,可以提高纱线的强度、抗皱性,制成的织物弥补了真丝产品的容易起皱、耐磨性差、弹性差的缺点,还具有良好的抗菌防臭性,抗紫外线性能。竹纤维与绢丝混纺,既可保持两种材料价值,改善彼此的缺点,还能降低成本,是一种理想的产品[9]。

竹纤维可以与绢丝在棉型加工系统中进行混纺加工,也可以与真丝在丝型加工系统中进行混纺或交织加工。李桂付[10]将竹纤维与柞蚕绢丝混纺,制成绢竹混纺的高支、高密府绸面料,质地轻薄,配色协调,手感滑爽,易洗快干,凉爽舒适,非常适合于夏季服装和贴身用纺织品。单丽娟和李亚滨[11]将竹纤维与真丝混纺,已开发的品种有丝竹花绸、丝竹缎、丝竹绉、丝竹弹力绉。混纺面料因混纺比例不同,手感也有所不同,可以根据需求来控制纤维的混纺比例,竹纤维含量高,手感滑爽,质地较硬;竹纤维含量低,手感比较柔软。竹纤维和真丝混纺织物不仅弥补了真丝织物不能机洗、易产生褶皱的缺憾,混纺产品的吸湿、导湿和透气性能均得到显著提高,产品具有质地轻薄、配色协调、手感柔软、易洗快干等特点,使丝绸更加时尚化,进一步扩大了丝绸在中高档时尚服饰领域的消费需求。

3.2 交织

交织的目的与混纺基本相同,除了降低成本,改进丝织物性能外,还为了达到某种特殊效果。交织是指将竹纤维和蚕丝分别纺成单纱后再进行织造,或用两种纤维单纱混合并线后再制成织物。但与混纺相比,交织只是“粗线条”的混合,混合均匀度和分布远不如混纺。由于竹纤维的染色性能良好,除了色织以外,交织的含丝白坯可染成格形、条形、嵌线形和夹花形等花纹,其外观别致。竹纤维的相对抗弯刚度比较大,而且竹纤维纱线线密度大于真丝,所以交织后竹纤维直挺,几乎没有屈曲,真丝则以较大的屈曲程度包覆在竹纤维纱的表面,因而在触感上能更多地体现为作经丝的丝的柔顺质感,同时还具有十分生动的纬向凸条纹,增加了真丝绸的外观效果和手感的新颖性。

乐逸婵和王国和[12]在真丝乔其织物的基础上,充分利用了乔其织物轻薄透明的特点,纬纱采用竹纤维与桑蚕丝2∶2间隔排列,制成的桑/竹乔其织物,不仅克服了真丝产品抗皱性能差、不挺括等缺点,同时使产品的吸湿、导湿、透气性能得到一定的改善,其悬垂系数增加一倍左右,改善了传统真丝产品的性能。蚕丝与竹纤维交织形成的面料,即保持了丝绸的光泽、飘逸、凉爽的特点,又能发挥竹纤维的挺括抗皱的优点,拓展了丝绸在高档产品中的开发领域[6]。

蚕丝对光很敏感,长时间光照会造成泛黄或发脆的现象,这是由紫外辐射引起的。而竹纤维中所含有的叶绿素是安全、优良的紫外线吸收剂,有资料显示,竹纤维中的叶绿素对紫外线的吸收率高达99%,能有效地阻挡紫外线对人体的辐射,不会对皮肤产生任何刺激。桑蚕丝与竹浆纤维交织可以使织物的抗紫外线功能明显加强,而且还有更好的穿着舒适性和使用寿命。蒋宁英等人[13]还对桑蚕丝与竹浆纤维交织物进行了耐磨、抗皱等性能的测试,结果显示随着竹浆纤维的加入,织物的耐磨性、硬挺度、透气性、褶皱弹性、抗起毛起球性及吸湿性等都得到一定程度的改善,弥补真丝产品抗皱性能差、不挺括、粘身等缺点,达到取长补短的效果。为了使试验数据具有可比性,通过调整织造过程中的一些参数进行对比,结构紧密的织物,其强力、耐磨性、吸湿性、透气性、褶皱弹性、抗起毛起球性及导热性都较好,结构比较疏松的织物,其悬垂性、保暖性较好。所以,他们认为应根据设计织物要求的主要性能特点选择适宜的组织,并适当调整织物的经、纬线密度和密度等获得相应的织物紧密度,从而改善交织物的相关性能。

3.3 包芯纱

以竹纤维为芯丝,以蚕丝为皮丝将竹纤维包覆起来。由于皮丝为蚕丝,由此制成的复合纤维仍保持蚕丝良好的穿著舒适性和触感。包覆在内部的竹纤维同样可以发挥其优良的抗菌防臭效果和利用其较大的刚性和弹性,改善丝线的抗皱性能。根据需要可以制成表面平滑又结实或蓬松又柔软的丝线,蓬松的丝线保暖性更好,适合做冬令轻薄便服和内衣等。

竹纤维和蚕丝纤维复合生产出的面料具有真丝绸的外观和手感、新颖的风格、手感柔软、悬垂性好、凉爽透气、抗菌护肤、抗紫外线等优点,改善了真丝绸抗皱性能差、不能机洗、耐磨性较差的缺陷,具有良好的服用性能,使真丝绸产品更加时尚化,具有更高的附加值,有着很好的发展前景。

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