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,經過燒堿、二硫化碳處理后制備成黏稠的紡絲溶液,再經過濕法紡絲制造而成的纖維。
1.黏膠纖維的形態結構
在顯微鏡下觀察,黏膠纖維縱向呈平直的圓柱體,截面呈不規則的鋸齒狀,黏膠纖維的截面結構是不均一的,由外層(皮層)和內層(芯層)組成。皮層的結晶度及取向度高,結構緊密度高于芯層。芯層的結晶度和取向度均較低,結構比較疏松。
黏膠纖維在生產過程中,已經過洗滌、去雜和漂白,天然色素、灰分、油脂和蠟狀物質等已被去除,是一種較為純凈的纖維,雜質含量比天然纖維素纖維要低得多。
2.黏膠纖維的化學結構和超分子結構
黏膠纖維的化學組成與棉纖維相同,完全水解產物都是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,標準回潮率達到12%。
從超分子結構上看,黏膠纖維也是部分結晶的高聚物,但無定形區比棉高,結晶度較低,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0.88。在聚合度一定的情況下,取向度愈高,纖維強度愈高。
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、聚集態結構(超分子結構)和形態結構不同,性能方面有很大的差異。
普通黏膠纖維的濕強度僅是干強度的一半左右,這是因為黏膠纖維的聚合度和取向度低,無定形區大,水分子進入無定形區后,使分子間力進一步減弱,造成分子鏈易滑移而斷裂,所以在染整加工時應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。但黏膠纖維結構松散,聚合度、結晶度和取向度低,有較多的空隙和內表面積,暴露的羥基比棉多,因此化學活潑性、對酸和氧化劑的敏感性都大于棉。黏膠纖維對堿的穩定性比棉、絲光棉差很多,在濃燒堿作用下會發生劇烈溶脹甚至溶解,使纖維失重,機械性能下降所以在染整中應盡量少用濃堿。
由于黏膠纖維比棉和絲光棉有更多的無定形區和更松散的超分子結構,所以吸濕性大,對染料、化學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構,皮層結構緊密,會妨礙染料的吸附和擴散,芯層結構疏松,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劇烈溶脹,斷裂強度顯著降低,濕模量很小,在較小負荷下就有較大伸長,織物洗滌時受到揉搓力作用容易變形,干燥后產生劇烈收縮,尺寸很不穩定。而且耐堿性差,與棉的混紡織物不能進行絲光處理。濕加工必須采用松式，如在張力下進行,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.富強纖維
富強纖維系采用高質量漿相原料,并盡量保持天然纖維中的原纖結構,在紡絲成型時經充分拉伸而制得,具有干,溫強度高,伸長低和混模量高,對堿的穩定性好等特點。
富強纖維的聚合度一般為500~600,高于普通黏膠纖維,結品度和取向度是現有黏膠纖維品種中最高的,晶粒也最大,結晶度和取向度高,纖維的結構緊密,分子間的作用力大,纖維的干,濕強度,橫向膨潤度,彈性模量和光澤也高,但斷裂伸長、縱向影潤度,染色性能和鉤接強度會降低,晶粒形狀和大小對纖維的物理機械性能,特別是耐疲勞性能有重要影響,由于富強纖維的大晶粒結構,纖維腕性較高,耐疲勞性能較差,鉤接強度也較低。
富強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構。富強纖維與棉纖維相似,有與纖維軸呈一定角度排列的原纖結構,普通黏膠纖維無此特殊結構,所以富強纖維有“原纖化現象”,易使纖維產生毛羽,使耐磨性和染色鮮艷度下降。
富強纖維干態下的斷裂強度大大超過普通黏膠纖維,并優于棉纖維,濕斷裂強度損失較小,低于30%,由于富強纖維有較高的干,濕態斷裂強度和較高的濕模量較低的干,濕態伸長率,所以織物有較好的尺寸穩定性,比較耐折皺,水洗后變形較小,富強纖維的染色性能與普通黏膠纖維相似。
富強纖維對堿溶液的穩定性較高,在20℃,10%的NaOH溶液中溶解度為9%，而普通黏膠纖維高達50%,用濃度為5%的NaOH溶液處理,富強纖維幾乎能保持原來的強度,而且變形很小。由于富強纖維對堿液的穩定性高,使得其與棉的混紡織物能進行絲光處理。
- Modal纖維
Modal纖維是奧地利 Lenzing公司生產的,在富強纖維基礎上改進的新一代纖維素纖維,其基本結構類似于富強纖維,纖維的紡絲過程對環境的污染低于富強纖維和普通黏膠纖維, Modal纖維的千,濕強度,濕模量和縮水率均好于普通黏膠纖維，干,濕強度比普通黏膠纖維高25-30%,在濕潤狀態下,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,吸濕透氣性優于棉纖維。但 Modal纖維制品的抗皺性差,成品需要進行樹脂防皺整理。
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,有機溶劑NMMO的回收率達到99%以上,生產過程對環境無公害,國內進口的Acordis公司生產的Lyocell纖維的商品名為“ Tencel”,諧音譯為“天絲”
Lyocell維的性能十分優良,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,合成纖維的高強度,又有真絲般柔軟的手感和優雅的光澤。
Lyocell纖維有長絲和短纖維,短纖維分為普通型(未交聯型)和交聯型,前者如Lyocell,后者如 Lyocell A100。
普通型 Lyocell纖維具有明顯的原纖化現象,利用普通型 Lyocell纖維易原纖化的性質,可將織物加工成桃皮絨風格,但要加工成光潔風格,必須通過多道染整工序才能滿足要求。交聯型 Lyocell纖維加工成光潔風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纖維的結構
Lyocell纖維的化學結構與棉、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。
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構。
- Lyocell纖維的性能
Lyocell 纖維的干、濕強度大,初始模量高,在水中的收縮率小,尺寸穩定性好，吸濕膨潤性大,有突出的原纖化特征。
(1)物理機械性能Lyocell纖維的干、濕強度明顯高于棉和其他再生纖維素纖維,吸濕后強度有所降低,但仍可保持干強的80%,遠高于其他再生纖維素纖維,因此在濕加工時能經受劇烈的機械處理和水處理而不會損傷面料的品質, Lyocell纖維在濕態下仍能保持很高的模量,可以保證纖維在潮濕或者濕態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,造成織物遇水后結構緊密,僵硬,在濕加工時很容易產生折痕和擦傷等疵病,并由于織物與織物之間或織物與機械之間的摩擦而產生大量毛羽,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將更細的微細纖維逐層剝離出來,這是具有原纖構造的纖維所特有的一種結構特征。不同的纖維由于化學結構和聚集態結構不同,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重得多。
普通型 Lyocell纖維在水中,徑向膨潤程度遠遠大于軸向,并有較高的濕剛性。此時,若纖維反復受到機械摩擦作用,纖維表面沿著纖維長度方向在纖維表面逐層分裂出更細小得微細纖維(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格。不利的一面是當 Lyocell f維織物進行濕處理時,初級原纖化進行得很快,使織物產生毛茸茸的外觀,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,交聯型 Lyocell纖維(如Tencel A100)能防止原纖化產生,通過染整加工也能防止原纖化產生,或者使產生的原纖去除,同時織物在服用中也不會原纖化。
(3)染色性能 Lyocell纖維的化學結構與棉、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纖維的形態結構、聚集態結構、物理機械性能、對化學藥劑的敏感性、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果和生產實際所證實。
