第二節 羊毛衫常用原料
一、羊毛纖維
(一)組成
羊毛纖維是羊的皮膚的變形物,保暖性極佳,多用于秋冬季節的服裝,但極易蟲蛀。紡織用毛纖維最主要是綿羊毛,通常稱為羊毛,或稱為毛纖維,或簡稱毛。羊毛是由包覆在外部的鱗片層、組成羊毛實體的皮質層和毛干中心不透明的髓質層三部分組成,髓質層只存在于粗羊毛中,細羊毛中沒有。羊毛是天然蛋白質纖維,主要成分由角朊蛋白質構成,角朊含量占97%,無機物占1%~3%,羊毛角朊的主要元素是C、O、N、H、S。
(二)性能
細綿羊毛的毛叢長度一般為6~12cm,半細毛綿羊毛的毛叢長度為7~18cm,長毛種綿羊毛的毛叢長度為15~30cm;綿羊毛纖維的截面近似圓形,一般用直徑表示它的粗細,稱為細度,單位為微米(μm)。綿羊毛平均直徑為11~70μm,細度是確定毛纖維品質和使用價值的重要指標。
弱酸或低濃度強酸對羊毛沒有大的影響,但高溫、高濃度的強酸對羊毛有破壞作用。當pH<4時已開始有明顯破壞,主要破壞羊毛的鹽式鍵或與氨基結合,減弱分子間的作用力。
堿對羊毛具有較大破壞作用,在3%~5%的苛性鈉溶液中煮沸幾分鐘,即可將羊毛完全溶解,在較低濃度及較低溫度時,亦有破壞作用。當pH>8時,已開始有明顯破壞;pH>11時,破壞非常劇烈,除破壞其鹽式鍵外,還對胱氨酸起分解作用,造成羊毛纖維顏色發黃、發脆、變硬、光澤暗淡、手感粗糙。
羊毛的吸濕性好,標準狀態下回潮率為16%,是天然纖維中最好的。
羊毛纖維的斷裂比強度為0.9~1.5cN/dtex,是天然纖維中最低的,斷裂伸長率為25%~30%。羊毛纖維的彈性好,當伸長2%時,彈性恢復率為99%。
羊毛纖維在濕熱條件下,經機械外力的反復作用,纖維集合體逐漸收縮,并相互穿插、交纏氈化,這一性能稱為毛纖維的縮絨性。利用羊毛的這一特性來處理羊毛衫的加工工藝稱為羊毛衫縮絨。縮絨是羊毛衫后整理工藝中的一項主要工藝,為了加快縮絨速度,通常在縮絨時要加入化學試劑。目前,縮絨工藝主要應用于羊絨、駝毛、兔毛、羊仔毛、雪特蘭毛等粗紡類羊毛衫的加工中;精紡類羊毛衫通常以常溫、短時間進行凈洗濕整理或輕縮絨整理以改善外觀。
羊毛纖維的剛性差,導電性差,電阻大,加工時要加和毛油。
二、羊絨纖維
(一)組成
山羊絨屬于稀有的特種動物纖維,是一種珍貴的紡織原料,被稱為“纖維的鉆石”“軟黃金”。由于亞洲克什米爾地區在歷史上曾是山羊絨向歐洲輸出的集散地,所以國際上習慣稱山羊絨為“克什米爾(Cashmere)”,中國采用其諧音為“開司米”。山羊絨是從山羊身上梳取下來的絨毛,其中以山羊所產的絨毛質量為最好。每年春季是山羊脫毛之際,采用特制的鐵梳從山羊軀體上抓取的絨毛,稱為原絨。洗凈的原絨經分梳,去除原絨中的粗毛、死毛和皮屑后得到山羊絨,稱為無毛絨。山羊絨纖維由鱗片層、皮質層組成,無毛髓。其鱗片多呈環狀覆蓋,密度為60~70個/mm,絨毛橫截面近似圓形,正、偏皮質細胞不明顯,卷曲度比細羊毛少。
羊絨由一根根細而彎曲的纖維組成,其中含有很多空氣,并形成空氣層,可防御外來的冷空氣,以保持體溫。羊絨比羊毛細很多,外層鱗片也比羊毛細密、光滑,因此重量輕、柔軟、韌性好。特別適合制作內衣。貼身穿著時,輕、軟、柔、滑,非常舒適,是任何纖維都無法相比的。
山羊絨有白、青、紫三種顏色,其中以白絨為最珍貴。
(二)性能
羊絨纖維的長度為35~45mm;中國、蒙古羊絨的細度為14.5~16μm(約110支),伊朗、阿富汗羊絨的細度為17~19μm。
羊絨纖維的吸濕性好,標準狀態下回潮率為15%。
羊絨對酸、堿、熱反應較敏感,纖維易受損傷。
三、馬海毛纖維
(一)組成
馬海毛又稱安哥拉山羊毛,英文Mohair,“馬海”一詞源于阿拉伯文,意為“似蠶絲的山羊毛”。馬海毛主要產于美國、土耳其、南非等地,屬于異質毛,有一定數量的髓毛、死毛,毛色分白、褐兩種。
(二)性能
馬海毛的細度隨羊的年齡而異,第一、第二次剪的羔羊,平均細度為20~21μm;第三、第四次剪的成年羊毛,平均細度為30~45μm。馬海毛的長度隨著羊的年齡、年剪次數及產地而異,在100~250mm之間。
馬海毛的纖維柔滑、彈性足、強度高、耐磨、不易氈縮,對化學藥品的反應比較敏感,有明亮絲光,易洗滌。
四、蠶絲纖維
(一)組成
蠶分為家蠶(桑蠶)和野蠶(柞蠶、天蠶等)兩大類。蠶絲纖維主要是由絲素和絲膠兩種蛋白質組成,絲膠占20%~25%,絲素占70%~80%,含有少量脂蠟、碳水化合物、色素和灰分等。
(二)性能
蠶絲纖維的細度用纖度又稱旦尼爾(Denier)表示。
蠶絲常見的顏色有白色、黃色,近年來又培養出了天然的黃色及綠色蠶絲。
蠶絲的吸濕性好,標準狀態下的回潮率為8%~11%。
蠶絲的光澤好,三角形截面的棱鏡效應使其有閃光效果,內部多層絲膠使入射光多層反射互相干涉,表面產生柔光。
蠶絲耐酸不耐堿,耐酸不如毛,但比棉好;耐堿比毛好,卻不如棉。柞蠶絲比桑蠶絲耐酸、堿性能好。
蠶絲的耐熱性好,耐日光性差,導電性差。
五、棉纖維
(一)組成
棉纖維的橫斷面由很多同心層組成,主要有初生層、次生層、中腔三個部分。主要成分是纖維素,是天然高分子化合物;纖維的長度主要取決于棉花的品種、生長條件和初加工,通常細絨棉的手扯長度平均為23~33mm,長絨棉為33~45mm。棉纖維的長度與紡紗工藝及紗線的質量有密切的關系,一般長度越長、長度整齊度越高、短絨越少,可紡的紗越細、條干越均勻、強度越高,且表面光潔、毛羽少。纖維的成熟度是指纖維細胞壁的加厚程度,即棉纖維生長成熟的程度,與纖維的各項物理性能密切相關。正常成熟的棉纖維,截面粗、強度高、轉曲多、彈性好、有絲光、纖維間抱合力大、成紗強力高。因此,成熟度是棉纖維內在質量的綜合性指標。
(二)性能
棉纖維是多孔性物質,且其纖維素大分子上存在許多親水性基團(—OH),其吸濕性較好,標準狀態下棉纖維的回潮率為8.5%左右。
棉纖維耐無機酸能力弱,對堿的抵抗力較大,但會引起橫向膨化。可利用稀堿溶液對棉織物進行“絲光”處理。
棉纖維耐光性、耐熱性一般。在陽光與大氣中棉織物會緩慢被氧化,強力下降。長期高溫作用會使棉織物遭受破壞,可耐受125~150℃的短暫高溫。
六、麻纖維
(一)組成
麻纖維是從各種麻類植物中取得的纖維,由取得位置可分為:韌皮纖維、葉纖維。
韌皮纖維是從一年生或多年生草本雙子葉植物的韌皮層中獲得的纖維總稱。其質地柔軟,適宜紡織加工,亦稱軟質纖維。韌皮纖維具有強度高、伸長小、吸濕、放濕快等特征。
其中一些麻類纖維單纖維很短,不能用單纖維紡紗,稱工藝纖維,如亞麻、黃麻、洋麻等。
葉纖維是從葉植物的葉或葉鞘上獲得的,如劍麻、蕉麻纖維等。其質地粗硬,商業上稱為硬質纖維。葉纖維長度較長、強度高、伸長小、耐海水浸蝕,不易霉變,適宜作繩纜、刷子、包裝材料等。
(二)性能
麻纖維吸濕性好,標準狀態下回潮率為12%~14%。
麻纖維的強度是天然纖維中最高的,苧麻纖維平均斷裂比強度為6.73cN/dtex(且濕強大于干強),斷裂伸長率最低,苧麻為2%~3%,亞麻為3%,黃麻為0.8%。
麻纖維剛性大,彈性差,伸長2%時,彈性恢復率為48%。
麻纖維耐酸不耐堿,耐酸性比棉好一點,耐堿性比棉差。
麻纖維具有抗菌功能。
麻纖維的導電性好,導熱性好,耐熱性差。
七、竹纖維
(一)組成
竹纖維是以天然竹子為原料制取的纖維,分為原生竹纖維和再生竹纖維兩種。主要成分是纖維素、半纖維素和木質素,總量占纖維干重量的90%以上,其次是蛋白質、脂肪、色素等。
(二)性能
竹纖維單纖維長1.33~3.04mm,直徑為10.8~22.1μm。
竹纖維的斷裂比強度為3.49cN/dtex,斷裂伸長率為5.1%。
竹纖維的多孔、多縫隙和中空結構,具有良好的吸濕、放濕性,標準狀態下回潮率為11.6%~12%。
竹纖維本身具有獨特的抗菌性能。
八、黏膠纖維
(一)組成
黏膠纖維屬再生纖維素纖維。它是以天然纖維素為原料,經堿化、老化、黃化等工序制成可溶性纖維素黃原酸酯,再溶于稀堿液制成黏膠,經濕法紡絲而成。采用不同的原料和紡絲工藝,可制成普通黏膠纖維、高濕模量黏膠纖維和高強力黏膠纖維等。
(二)性能
普通黏膠纖維的斷裂強度比棉小,為1.6~2.7cN/dtex;斷裂伸長率大于棉,為16%~22%;濕強約為干強的50%,濕態伸長增加約50%。
在小負荷下容易變形,且彈性回復性能差,織物易伸長,尺寸穩定性差。
黏膠纖維的吸濕性好,標準狀態下回潮率為14%;透氣性好。
黏膠纖維的化學組成與棉纖維相似,所以較耐堿、不耐酸,耐堿、耐酸性均比棉差。
黏膠纖維的染色性與棉纖維相似,染色色譜全,染色性能良好。
九、大豆蛋白復合纖維
(一)組成
大豆蛋白復合纖維是一種再生植物蛋白纖維,是從豆渣中提取球蛋白,輔之以特殊添加劑,將蛋白質的溶液與其他高聚物材料共混紡絲或將蛋白質與其他高聚物進行接枝共聚而成。其橫截面呈扁平狀啞鈴形或腰圓形,縱向表面呈凹凸溝槽。
大豆蛋白質成分占23%~55%,聚乙烯醇和其他成分占77%~45%。
(二)性能
大豆蛋白復合纖維的標準回潮率為4%左右,放濕速率較棉和羊毛快。大豆蛋白復合纖維熱阻較大,保暖性優于棉和黏膠纖維。
大豆蛋白復合纖維的導電性與蠶絲相近,不易加工,易起球。
纖維本身為淡黃色,可用酸性染料、活性染料染色,同時耐日曬,汗漬色牢度較好。
具有保健功能,與人體皮膚的親和性好,且含有多種人體必需的氨基酸,在紡絲過程中加入一定量的殺菌消炎作用的中草藥與蛋白質側鏈以化學鍵相結合,藥效顯著且持久。
十、酪素復合纖維(牛奶蛋白復合纖維)
(一)組成
牛奶蛋白復合纖維是以牛奶為原料,經分離、提純出來的蛋白質與聚乙烯醇縮甲醛聚合接枝而成的新型化學纖維,屬再生蛋白質纖維,兼具天然纖維與合成纖維的特性。
(二)性能
牛奶蛋白與聚乙烯醇縮甲醛聚合接枝后,失去了蛋白質原有的可溶性,在高濕環境中,因為固化后的蛋白質分子結構緊密,水中軟化點高而不溶于水,同時由于蛋白質結構多肽鏈與多肽鏈之間以氫鍵結合,呈空間結構,大量的親水基團易與水相結合,使纖維具有良好的吸濕性與透氣性。
纖維的初始模量較高,斷裂比強度較高,具有一定的卷曲、摩擦力及抱合力。
牛奶蛋白復合纖維與染料的親和性使顏色格外亮麗,染色均勻,色牢度好。
纖維具有天然抗菌功能。
十一、再生甲殼質纖維與殼聚糖纖維
(一)組成
甲殼質是由蝦、蟹、昆蟲類的外殼及從菌類、藻類細胞壁中提煉出來的天然高聚物,殼聚糖是甲殼質經濃堿處理后脫去乙酰基后的化學產物。
甲殼質是一種帶正電荷的天然多糖高聚物,簡稱為聚乙酰胺基葡萄糖。殼聚糖稱聚氨基葡萄糖。
(二)性能
甲殼質纖維的吸濕性和保溫性均好,由于甲殼質纖維在其大分子鏈上存在大量的羥基(—OH)和氨基(—NH2)等親水性基團,纖維有很好的親水性和很高的吸濕性。甲殼質纖維的平衡回潮率在12%~16%之間。
甲殼質和殼聚糖纖維具有消炎、止血、抑菌和促進傷口愈合的作用。
纖維的染色性能優良,可用直接染料、活性染料及硫化染料等進行染色,且色澤鮮艷。
纖維的可紡性較差,與棉纖維相比,甲殼質纖維線密度偏大,強度偏低,在一定程度上影響了甲殼質纖維的成紗強度。在一般條件下用甲殼質纖維進行純紡有一定困難,通常采用甲殼質纖維與棉纖維或其他纖維混紡來改善其可紡性。隨著甲殼素原料及紡絲工藝的不斷改進,纖維線密度和強度會得到提高,可開發出各種甲殼素純紡或混紡產品。
十二、醋酯纖維
(一)組成
醋酯纖維(簡稱醋纖)是用含纖維素的天然材料經過一定的化學加工制得的,其主要成分是纖維素醋酸酯,由于它是以纖維素為骨架,具備纖維素纖維的基本特征,但性質上與纖維素纖維相差較大,與合成纖維有些相似。
(二)性能
在標準大氣條件下二醋酯纖維的回潮率為6.5%,三醋酯纖維的回潮率為2.5%~3.5%。醋酯纖維的染色性較差,使用分散染料效果較好,三醋酯纖維易產生靜電。
醋酯纖維的強度較低,二醋酯纖維干強度1.1~1.2cN/dtex,三醋酯纖維為1.0~1.1cN/dtex,濕強度約為干強的67%~77%,初始模量小,易變形,易回復,不易起皺,手感柔軟,具有蠶絲的風格。三醋酯纖維的彈性大于二醋酯纖維和纖維素纖維,耐磨性、耐用性較差,三醋酯纖維織物較二醋酯纖維織物結實耐用。
醋酯纖維具有良好的熱塑性能,在200~300℃時軟化,260℃時熔融,三醋酯纖維的耐熱性比二醋酯纖維高。
醋酯纖維耐弱化學試劑,耐酸堿性不如纖維素纖維。其在稀溶液中較穩定,在濃堿作用下,會逐漸皂化而成為再生纖維素,在濃酸溶液中會因皂化和水解而溶解。
十三、聚乳酸纖維
(一)組成
聚乳酸(PLA)纖維是葡萄糖發酵轉變而成的乳酸單體,經聚合成為高聚物聚乳酸(PLA),再經成纖而得。
(二)性能
聚乳酸纖維的吸濕性差,其回潮率與聚酯纖維接近。
聚乳酸纖維有極好的卷曲保持性,熱黏合溫度可控制,可控制收縮性,形態穩定性及抗皺性好。
聚乳酸纖維的染色性能比一般的紡織纖維差,通常采用分散染料染色,但溫度不需要高溫高壓。
聚乳酸纖維類似于蠶絲、棉花、羊毛、大麻及黃麻等,屬于天然纖維,可以生物降解。特殊條件如較高的溫度和濕度,尤其是混合肥料環境下,其產品完全可解為二氧化碳和水。
十四、滌綸纖維
(一)組成
滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的中國商品名,英國商品名為Terylene,美國商品名為Dacron,日本商品名為Tetron。滌綸是合成纖維的一大類,其產量居所有化學纖維之首。
(二)性能
滌綸的剛性大,織物挺括保型性好,強度高,強伸性好,斷裂比強度為3.5~5.3cN/dtex,濕強近似等于干強。其彈性好,不易變形,當伸長為3%時,彈性恢復率為90%~95%。
其耐磨性好,僅次于錦綸,但濕態下變化不大,而錦綸下降至原干態的45%~50%。
其耐熱性及熱穩定性為六大綸中最佳,在150℃、1000h后仍可保持原強度的50%,205℃軟化,熔點為260℃,適合溫度為70~170℃。
滌綸的耐日光性好,僅次于腈綸,日曬6000h,強力下降為原強力的66%。
滌綸對一般化學試劑較穩定,耐酸性好,但不耐濃堿長時間高溫處理。滌綸經堿液處理后,表面容易被腐蝕,纖維變細、重量減輕、手感變好、光澤優雅,具有真絲的風格特征,這種加工方法稱為滌綸的堿減量處理,是滌綸仿絲綢的主要方法之一。
滌綸由于吸濕性低,表面具有較高的電阻率,易產生靜電,紡紗時須加油水,耐污性差,易臟。
滌綸的吸濕性差,標準狀態下回潮率為0.4%,高密滌綸織物不透氣、悶熱。
滌綸的結晶度高,染料不易進入,染色性差,需用高溫高壓染色。
滌綸的最大缺點之一是織物表面易起毛、起球。
十五、錦綸纖維
(一)組成
聚酰胺纖維是指其分子主鏈由酰胺鍵(—CO—NH—)連接的一類合成纖維,各國的商品名稱不同,我國聚酰胺纖維的商品名稱為錦綸,錦綸6和錦綸66是應用最廣泛的兩種。
(二)性能
錦綸的耐磨性居紡織纖維之首,由85%羊毛與15%錦綸混紡織成的羊毛衫,其耐磨性比純羊毛衫高3.5倍。
錦綸的強伸性好,斷裂比強度為4~5.3cN/dtex,斷裂伸長率比較高。彈性好,當伸長為3%~6%時,彈性恢復率為100%,耐多次變形;當伸長為15%時,彈性恢復率為82.6%,是普通纖維中回彈性最高的。
錦綸的剛性差,初始模量比大多數纖維低,受力易變形,不挺括。
吸濕性好,在合成纖維中僅次于維綸,標準狀態下回潮率為4.5%;染色性也好,酸性染料、分散染料均可染色。
錦綸的耐熱性差,150℃下,5h后顏色發黃,強力下降69%,不能再使用。錦綸6的熔點為220℃,錦綸66的熔點為260℃,錦綸6的熱穩定性優于錦綸66。
錦綸耐堿不耐酸,95℃下在10%NaOH中浸漬,對強力無明顯影響;而55℃下在80%甲酸中浸漬則發生溶解。
十六、腈綸纖維
(一)組成
腈綸是聚丙烯腈纖維的中國商品名,產量僅次于滌綸和錦綸。美國杜邦公司于20世紀40年代研制成功純聚丙烯腈纖維(商品名為奧綸),因染色困難,易原纖化,一直未投入工業化生產。之后在改善聚合物的可行性和纖維的染色性能的基礎上,才得以工業化生產。因其蓬松卷曲、回彈性好及保暖性好,近似羊毛,稱為“合成羊毛”。
(二)性能
腈綸的耐日光性好,在所有的天然纖維及化學纖維中居首位,主要是纖維分子中含有氰基(—CN—)。
腈綸的耐熱性好,僅次于滌綸,纖維軟化溫度為190~230℃,熔點不明顯,不易產生熔孔現象。
腈綸的斷裂比強度為2.5~4cN/dtex,在伸長為2%時,彈性回復率與羊毛相差不大。腈綸的剛性好,次于滌綸,優于錦綸,保型性好。
腈綸的吸濕性較差,標準狀態下回潮率為2%;染色較困難,多用陽離子染料、酸性染料染色。
腈綸耐酸、氧化劑等醇類、有機酸、碳氫化合物、油、酮、酯及其他物質;耐堿性差,易變黃,遇濃堿破壞。
腈綸具有特殊的熱彈性,利用此性質可生產膨體紗。
十七、維綸纖維
(一)組成
維綸又稱維尼綸(Vinalon),是聚乙烯醇纖維的中國商品名。未經處理的聚乙烯醇纖維溶于水,用甲醛或硫酸鈦處理后可提高其耐熱水性。狹義的維綸專指用甲醛處理后的聚乙烯醇縮甲醛纖維。
(二)性能
維綸的吸濕性好,標準狀態下回潮率為4.5%~5.0%,其導熱性差,具有良好的保暖性。
維綸的耐磨性較好,比棉高2~5倍,棉/維綸(50/50)的混紡織物,其強度比純棉織物高60%,耐磨性提高50%~100%。
維綸的彈性較差,織物不夠挺括,易折、易皺,剛性差。
維綸的耐熱水性差,聚乙烯醇纖維是水溶性的,經熱處理后仍有30%~40%的自由羥基,水中軟化點為110℃,不耐沸水,故進行縮甲醛處理,生成疏水的醚鍵,但縮醛反應只發生在纖維的無定形區及晶區表面,在濕態下溫度超過110~115℃就會發生明顯的收縮和變形(115℃,收縮率5%)。利用其這一特性,常用維綸與羊絨或羊毛伴紡紡高支紗,生產輕薄織物。
維綸的耐堿性好,50%NaOH溶液100℃煮沸無影響,耐酸性差,55℃下在80%甲酸中產生溶解。
維綸的染色性差,皮層染色淺,芯層吸色深,存在上染速度慢及色澤不夠鮮艷等問題。
十八、丙綸纖維
(一)組成
丙綸是聚丙烯纖維的中國商品名。丙綸的品種較多,有長絲、短纖維、膜裂纖維、膨體長絲等。
(二)性能
丙綸在所有化學纖維中是最輕的。
丙綸的強伸性較好,強度高,斷裂比強度為2.6~5.7cN/dtex,斷裂伸長率及彈性回復率較高。丙綸剛性較大,外觀挺括,尺寸穩定性好。
丙綸的耐磨性好,次于錦綸、滌綸,耐平磨性可接近于錦綸,耐曲磨性則稍差。
丙綸的保暖性好,導熱性低,絕熱性高,干燥速度快。
丙綸的吸濕性差,標準狀態下回潮率為0~0.1%,幾乎不吸濕。將丙綸制成超細纖維,具有較強的芯吸作用,可以通過纖維中的毛細管道排除水汽,達到導濕的目的,制成的內衣穿著無冷感,其舒適性較好。
丙綸的耐酸耐堿性居纖維首位,除濃硝酸等氧化性酸、高濃苛性鈉等發生破壞外,對其他酸堿無影響,高溫時溶于個別溶劑。
丙綸的染色性差,染色困難,可通過原液著色、纖維改性等方法解決。
丙綸的耐日光性差,易老化,對紫外線敏感,日曬150h,強力下降50%,失去光澤,加工時需加抗老化劑、光穩定劑。
丙綸的耐熱性差,高溫時易氧化,不能熨燙。