一、粘胶纤维
黏胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种,是从不能直接纺织加工的纤维素原料(如棉短绒、木材、芦苇、甘蔗渣等)中提取纯净的纤维素,经过烧碱、二硫化碳处理后制备成黏稠的纺丝溶液,再经过湿法纺丝制造而成的纤维。
1.黏胶纤维的形态结构
在显微镜下观察,黏胶纤维纵向呈平直的圆柱体,截面呈不规则的锯齿状,黏胶纤维的截面结构是不均一的,由外层(皮层)和内层(芯层)组成。皮层的结晶度及取向度高,结构紧密度高于芯层。芯层的结晶度和取向度均较低,结构比较疏松。
黏胶纤维在生产过程中,已经过洗涤、去杂和漂白,天然色素、灰分、油脂和蜡状物质等已被去除,是一种较为纯净的纤维,杂质含量比天然纤维素纤维要低得多。
2.黏胶纤维的化学结构和超分子结构
黏胶纤维的化学组成与棉纤维相同,完全水解产物都是β-D-葡萄糖。但黏胶纤维的聚合度比棉低得多,棉的聚合度为几千,甚至上万,普通黏胶纤维只有300400，高湿模量黏胶纤维,如“富强纤维”在500600。黏胶纤维大分子所暴露的羟基和醛基比棉纤维多,吸湿性高,标准回潮率达到12%。
从超分子结构上看,黏胶纤维也是部分结晶的高聚物,但无定形区比棉高,结晶度较低,为30%-40%,晶粒尺寸粗大。黏胶纤维的取向度也较低,但可随生产中拉伸程度的增加而提高,在低倍拉伸条件下,取向度为0.54:高倍牵伸下,取向度可达0.88。在聚合度一定的情况下,取向度愈高,纤维强度愈高。
3.黏胶纤维的性能
黏胶纤维与棉、麻等天然纤维素纤维相比,由于聚合度、聚集态结构(超分子结构)和形态结构不同,性能方面有很大的差异。
普通黏胶纤维的湿强度仅是干强度的一半左右,这是因为黏胶纤维的聚合度和取向度低,无定形区大,水分子进入无定形区后,使分子间力进一步减弱,造成分子链易滑移而断裂,所以在染整加工时应采用低张力或松式加工。
同其他纤维素纤维一样,黏胶纤维对酸和氧化剂比较敏感。但黏胶纤维结构松散,聚合度、结晶度和取向度低,有较多的空隙和内表面积,暴露的羟基比棉多,因此化学活泼性、对酸和氧化剂的敏感性都大于棉。黏胶纤维对碱的稳定性比棉、丝光棉差很多,在浓烧碱作用下会发生剧烈溶胀甚至溶解,使纤维失重,机械性能下降所以在染整中应尽量少用浓碱。
由于黏胶纤维比棉和丝光棉有更多的无定形区和更松散的超分子结构,所以吸湿性大,对染料、化学试剂的吸附量大于棉和丝光棉,其吸附能力依次为:黏胶纤维>丝光棉>棉。
黏胶纤维的染色性能和棉相似。虽然黏胶纤维对染料的吸附量大于棉,但黏胶纤维存在皮芯结构,皮层结构紧密,会妨碍染料的吸附和扩散,芯层结构疏松,对染料的吸附量高,所以低温、短时间染色,黏胶纤维得色比棉浅,且易产生染色不匀,高温、长时间染色,得色才比棉深。
二、高湿模量粘胶纤维
普通黏胶纤维在湿态剧烈溶胀,断裂强度显著降低,湿模量很小,在较小负荷下就有较大伸长,织物洗涤时受到揉搓力作用容易变形,干燥后产生剧烈收缩,尺寸很不稳定。而且耐碱性差,与棉的混纺织物不能进行丝光处理。湿加工必须采用松式，如在张力下进行,织物的伸长很大。
为了克服普通黏胶纤维的上述缺点,人们研制出了高湿模量黏胶纤维,这些纤维具有高强度、低延伸度、低膨化度和高的湿模量,被称为第二代黏胶纤维。
高湿模量黏胶纤维品种主要有富强纤维和 Modal纤维,它们的主要性能见表1
表1 服用纤维素纤维的性能比较
1.富强纤维
富强纤维系采用高质量浆相原料,并尽量保持天然纤维中的原纤结构,在纺丝成型时经充分拉伸而制得,具有干,温强度高,伸长低和混模量高,对碱的稳定性好等特点。
富强纤维的聚合度一般为500~600,高于普通黏胶纤维,结品度和取向度是现有黏胶纤维品种中最高的,晶粒也最大,结晶度和取向度高,纤维的结构紧密,分子间的作用力大,纤维的干,湿强度,横向膨润度,弹性模量和光泽也高,但断裂伸长、纵向影润度,染色性能和钩接强度会降低,晶粒形状和大小对纤维的物理机械性能,特别是耐疲劳性能有重要影响,由于富强纤维的大晶粒结构,纤维腕性较高,耐疲劳性能较差,钩接强度也较低。
富强纤维的横截面与普通黏胶纤维不同,为较圆滑的圆形或接近于圆形的全芯层结构。富强纤维与棉纤维相似,有与纤维轴呈一定角度排列的原纤结构,普通黏胶纤维无此特殊结构,所以富强纤维有“原纤化现象”,易使纤维产生毛羽,使耐磨性和染色鲜艳度下降。
富强纤维干态下的断裂强度大大超过普通黏胶纤维,并优于棉纤维,湿断裂强度损失较小,低于30%,由于富强纤维有较高的干,湿态断裂强度和较高的湿模量较低的干,湿态伸长率,所以织物有较好的尺寸稳定性,比较耐折皱,水洗后变形较小,富强纤维的染色性能与普通黏胶纤维相似。
富强纤维对碱溶液的稳定性较高,在20℃,10%的NaOH溶液中溶解度为9%，而普通黏胶纤维高达50%,用浓度为5%的NaOH溶液处理,富强纤维几乎能保持原来的强度,而且变形很小。由于富强纤维对碱液的稳定性高,使得其与棉的混纺织物能进行丝光处理。
- Modal纤维
Modal纤维是奥地利 Lenzing公司生产的,在富强纤维基础上改进的新一代纤维素纤维,其基本结构类似于富强纤维,纤维的纺丝过程对环境的污染低于富强纤维和普通黏胶纤维, Modal纤维的千,湿强度,湿模量和缩水率均好于普通黏胶纤维，干,湿强度比普通黏胶纤维高25-30%,在湿润状态下,溶胀度低,具有棉纤维的柔软、真丝的光泽,麻纤维的滑爽等性能,吸湿透气性优于棉纤维。但 Modal纤维制品的抗皱性差,成品需要进行树脂防皱整理。
三、Lyoce11纤维
L vocal是以纤维素浆相直接溶于有机溶剂N-甲基吗啉-N氧化物(NMMO)纺制形成的新型再生纤维素纤维,其原料是成材迅速的山毛榉,桉树或针叶类树的木浆,有机溶剂NMMO的回收率达到99%以上,生产过程对环境无公害,国内进口的Acordis公司生产的Lyocell纤维的商品名为“ Tencel”,谐音译为“天丝”
Lyocell维的性能十分优良,既有棉纤的自然舒适性,黏胶纤维的悬垂飘逸性和色泽鲜艳性,合成纤维的高强度,又有真丝般柔软的手感和优雅的光泽。
Lyocell纤维有长丝和短纤维,短纤维分为普通型(未交联型)和交联型,前者如Lyocell,后者如 Lyocell A100。
普通型 Lyocell纤维具有明显的原纤化现象,利用普通型 Lyocell纤维易原纤化的性质,可将织物加工成桃皮绒风格,但要加工成光洁风格,必须通过多道染整工序才能满足要求。交联型 Lyocell纤维加工成光洁风格需要的染整工序要少得多,而且在服用过程中不易起毛起球。
- Lyocell纤维的结构
Lyocell纤维的化学结构与棉、麻相同,聚合度一般为500550,比普通黏胶纤维(250300)高,分子量分布也比黏胶纤维集中。交联型 Lyocell纤维除了β-D-葡萄糖残基组成的大分子链以外,在大分子之间还有一定量的交联。
Lyocell纤维的横截面形状不同于普通黏胶纤维和棉,呈椭圆形或近似圆形,表面比较光滑,外观呈卷曲状。Lyocell纤维具有一定程度的皮芯结构。
- Lyocell纤维的性能
Lyocell 纤维的干、湿强度大,初始模量高,在水中的收缩率小,尺寸稳定性好，吸湿膨润性大,有突出的原纤化特征。
(1)物理机械性能Lyocell纤维的干、湿强度明显高于棉和其他再生纤维素纤维,吸湿后强度有所降低,但仍可保持干强的80%,远高于其他再生纤维素纤维,因此在湿加工时能经受剧烈的机械处理和水处理而不会损伤面料的品质, Lyocell纤维在湿态下仍能保持很高的模量,可以保证纤维在潮湿或者湿态条件下接受加工时有良好的保形性。
Lyocell纤维在水中横截面约有1.4倍的膨润率,这使纤维与纤维之间的接触面积变大,表面摩擦阻力增加,纤维之间难以相对移动,造成织物遇水后结构紧密,僵硬,在湿加工时很容易产生折痕和擦伤等疵病,并由于织物与织物之间或织物与机械之间的摩擦而产生大量毛羽,高的横向膨润率会给织物的湿加工带来很大困难,这已成为 Lyocell纤维染整加工的一个难点。
(2)原纤化特征 原纤化是纤维沿轴向将更细的微细纤维逐层剥离出来,这是具有原纤构造的纤维所特有的一种结构特征。不同的纤维由于化学结构和聚集态结构不同,原纤化程度也不同,Lyocell纤维的原纤化程度比其他再生纤维素纤维严重得多。
普通型 Lyocell纤维在水中,径向膨润程度远远大于轴向,并有较高的湿刚性。此时,若纤维反复受到机械摩擦作用,纤维表面沿着纤维长度方向在纤维表面逐层分裂出更细小得微细纤维(直径1~4μm),其中一端固定在纤维本体上,另一端暴露在纤维表面,形成许多微小的茸毛,在极度原纤化情况下,这些原纤会相互缠结而起球。
Lyocell纤维的原纤化既有有利的一面,也有不利的一面,有利的一面是可以利用纤维的原纤化特性,使织物获得桃皮绒风格。不利的一面是当 Lyocell f维织物进行湿处理时,初级原纤化进行得很快,使织物产生毛茸茸的外观,而且不完全原纤化的织物会给后道染色、整理甚至服装洗涤带来很多麻烦,交联型 Lyocell纤维(如Tencel A100)能防止原纤化产生,通过染整加工也能防止原纤化产生,或者使产生的原纤去除,同时织物在服用中也不会原纤化。
(3)染色性能 Lyocell纤维的化学结构与棉、黏胶纤维等纤维一样,可用活性染料、直接染料、硫化染料、还原染料等染色,常以活性染料染色为主,但 L vocall纤维的形态结构、聚集态结构、物理机械性能、对化学药剂的敏感性、原纤化性能等与棉、麻、黏胶等其他纤维素纤维不完全相同,因此,染料对 Lyocell纤维的亲和力、上染率、上染速率、上染百分率、匀染性等,与其他纤维素纤维有一定的差异。一般来讲,在面料规格相同或相近的情况下, Lyocell 纱线或面料的上染量、固着率、染色深度明显高于黏胶,显著高于棉纤维,这已被很多染料和印染厂家的检测结果和生产实际所证实。