【集萃網(wǎng)觀察】紡織品及紡織品化學(xué)加工自上世紀(jì)九十年代以來(lái)在積極的環(huán)境保護(hù)、提高人類(lèi)生活質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展技術(shù)等因素的促進(jìn)下,不斷取得明顯的發(fā)展。如開(kāi)發(fā)新的原料可再生的生物可降解纖維,表征它們的性能,研究紡織染整加工方法以及開(kāi)發(fā)它們的用途;為了人體健康和使人類(lèi)擁有清潔舒適的生活空間,除禁止使用有傷害性的化學(xué)加工用劑外,一些有利提高人類(lèi)生活質(zhì)量的紡織品也得到廣泛研究;消費(fèi)者期望得到性能不斷更新、創(chuàng)新的紡織用品,促進(jìn)了天然纖維和化學(xué)纖維制品的印染后整理技術(shù)的發(fā)展;近代技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,如數(shù)字印花技術(shù)的應(yīng)用;技術(shù)紡織品的發(fā)展促使紡織工業(yè)向其他工業(yè)領(lǐng)域滲透等等,不勝枚舉。
這一蓬勃發(fā)展的事實(shí),說(shuō)明紡織工業(yè)在人類(lèi)生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位的重要。
下面準(zhǔn)備就七個(gè)方面介紹紡織品的一些發(fā)展動(dòng)態(tài)。
一、有利人類(lèi)健康的紡織品
服裝與人類(lèi)生活緊密相關(guān),近年來(lái)國(guó)際上利用生理學(xué)和心理學(xué)的研究結(jié)果,提出從舒適、清潔、安全和醫(yī)療效果幾方面來(lái)研究開(kāi)發(fā)有利人體健康和使人類(lèi)擁有舒適生活環(huán)境的服裝面料。
(1)舒適
衣服穿在身上感到舒服的要點(diǎn),除形態(tài)安定外,還有衣服和皮膚間的小環(huán)境,衣服給人體的壓力以及皮膚接觸衣服的感覺(jué)等。
天然纖維有許多合成纖維無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn),如吸濕、吸水性和透氣性?xún)?yōu)異。正由于它們的吸水性帶來(lái)易產(chǎn)生收縮和折皺的缺點(diǎn),有許多熟知的提高形態(tài)安定的方法,如預(yù)縮,絲光,液氨處理,交聯(lián)處理,滌/棉混紡及物理方法等來(lái)提高纖維素纖維織物的形態(tài)安定性,對(duì)羊毛織物除縮水外還有防氈縮問(wèn)題。合成纖維吸水性差,使它們具有優(yōu)異的形態(tài)安定性能,但觸覺(jué)很差,不能與天然纖維比。近來(lái)開(kāi)發(fā)的復(fù)合纖維織物(Composite-Fiber Fabrics),既具有形態(tài)安定的性能,并且觸覺(jué)與天然纖維織物相當(dāng)。
人們感到舒適的衣服與皮膚間的小環(huán)境溫度約32±1℃,相對(duì)濕度為60±10%。衣服應(yīng)能起這樣的作用,即根據(jù)外部環(huán)境的溫度、濕度,是否有風(fēng)、雨、雪或陽(yáng)光等條件以及人的活動(dòng)程度來(lái)促進(jìn)或阻止熱和濕的傳遞,使人體感到舒適。如天氣寒冷時(shí)的保暖衣服,雨天穿的透濕防水衣服以及天氣炎熱時(shí)吸汗快并快干的衣服等具備這種功能。
保暖抗寒的措施很多,最簡(jiǎn)單的方法是增加衣服的層數(shù)。防風(fēng)的服裝,常選用皮革作為面料,因它不讓風(fēng)透入,也不讓人體的熱量透出。與此相似可從提高紗密的途徑制成不透風(fēng)織物,許多外套是用這種面料做的。低導(dǎo)熱性服裝面料,可考慮織物結(jié)構(gòu)中能允許多層呆空氣存在。毛皮或起毛織物是理想的御寒面料。中空合成纖維不僅比重輕,而且在纖維內(nèi)含有呆空氣,保暖性好。天然纖維多為導(dǎo)熱性低的纖維,羊毛織物中因能保留許多呆空氣,因此廣用于做冬季服裝。但以上這些方法起的作用僅僅是抗寒。下面介紹兩種利用遠(yuǎn)紅外輻射類(lèi)型的陶瓷主動(dòng)加熱的方法。一種方法是將吸收的陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)紅外射線(xiàn),幫助提高衣服內(nèi)的溫度;另一種是人體輻射熱的再利用和阻止散失來(lái)提高熱量保留效果。近來(lái)較引人注意的是利用吸收熱的方法,即利用纖維中的親水性基團(tuán)吸收水汽時(shí)產(chǎn)生的水化熱,所產(chǎn)生熱量的多少?zèng)Q定于空氣中的水汽量和纖維中親水性基團(tuán)的數(shù)量。 為了節(jié)約能源,日本政府要求各公司夏季辦公室內(nèi)空調(diào)保持的最低溫度為28℃,這就需要提供適合于在該溫度下仍能比較舒適工作的襯衫面料。這種面料的結(jié)構(gòu)應(yīng)能快速吸汗,并且快速將所吸的汗傳遞到衣服外面快速蒸發(fā)。
如果服裝面料只有很小的拉伸性,那么對(duì)皮膚就產(chǎn)生壓力,這就是所謂的衣服壓力。衣服對(duì)人體產(chǎn)生的壓力雖然因部位而異,但在任何情況下,只要達(dá)到一定的程度,就會(huì)使人感到不舒服。具有很好的拉伸性的面料就能使衣服緊貼皮膚不松弛,同時(shí)不使皮膚感到有拉力。
具有拉伸性能的織物,近來(lái)很快地在擴(kuò)展市場(chǎng)。服裝愈能跟隨人的活動(dòng)而變動(dòng),人的感覺(jué)也就愈舒服。近代解決織物拉伸性的方法是應(yīng)用氨綸。最早用于針織運(yùn)動(dòng)服、連褲襪等,后來(lái)在休閑服裝如牛仔服面料中廣泛應(yīng)用。一般的服裝用氨綸開(kāi)始于10年前,評(píng)價(jià)很好。但氨綸的價(jià)格高,因此又有將價(jià)格較低的雙組分長(zhǎng)絲紗用于不需要太強(qiáng)拉伸性的服裝,如婦女的服裝。其他彈性纖維也在進(jìn)一步研究,其中之一為PTT(polytrimethylene terephthatate 聚對(duì)苯二甲酸丙二(醇)酯纖維。
(2)清潔
清潔對(duì)日常健康生活和醫(yī)院的交叉感染非常重要。清潔紡織品有以下幾種:
①抗菌/防臭面料,從阻止細(xì)菌生長(zhǎng)來(lái)防止產(chǎn)生臭味。細(xì)菌中有許多是對(duì)人類(lèi)有益的,但有害的也不少,去除有害微生物對(duì)保持舒適的生活環(huán)境十分重要。對(duì)付紡織品上存在的微生物,早期的方法是徹底地清洗或沸煮。五十年代初開(kāi)始采用含重金屬的化學(xué)藥品對(duì)紡織品進(jìn)行整理,使化學(xué)藥品作用于細(xì)菌的方法,但由于效果不耐水洗以及重金屬對(duì)人體有害而很快被淘汰了。于是接連研究只對(duì)細(xì)菌作用而幾乎不傷害人體的整理用劑,并要求整理效果耐洗,F(xiàn)代所用的整理劑屬于這種類(lèi)型。
②控制微生物在纖維上的生長(zhǎng)。抗菌/防臭產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,導(dǎo)致開(kāi)發(fā)控制有害微生物在紡織品上快速繁殖的整理。由于新細(xì)菌如抗青霉素的葡萄球菌屬細(xì)菌的出現(xiàn),對(duì)一些紡織品抗菌的目的不僅限于除臭,還要防止有害細(xì)菌的繁殖。特別是醫(yī)院用紡織品,由于患者抵抗力很差,易被細(xì)菌感染。因此控制有害微生物,除日常生活和保健用紡織品需要外(特別是進(jìn)入老齡社會(huì)),重點(diǎn)是防止醫(yī)院內(nèi)的感染。醫(yī)生、護(hù)士穿的工作服,如果經(jīng)過(guò)整理,即使附有上述細(xì)菌,也能使由于醫(yī)生、護(hù)士接觸病人導(dǎo)致的感染降至最低。病菌易在濕、熱環(huán)境繁殖,病床上因病人出汗和散發(fā)的熱量,使成為病菌繁殖的最佳條件,因此不僅病人的衣服,同時(shí)床單若都經(jīng)抗菌/防臭或控制微生物繁殖的整理,那么對(duì)防止并發(fā)其他病癥是非常重要的。日本紡織品功能評(píng)價(jià)協(xié)會(huì)(JAFET)制訂了測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)。
2000年美國(guó)AATCC國(guó)際學(xué)術(shù)年會(huì)和展覽會(huì)上,抗微生物整理劑和整理品引人注目。
③除臭材料,用化學(xué)或物理方法改變或吸附有害物質(zhì)
④抗螨蟲(chóng)材料
⑤易去污材料
(3)安全
屬于這類(lèi)的紡織品是:具備優(yōu)良的抗靜電和導(dǎo)電性能,以防止靜電的損害;阻燃材料以及電磁波屏蔽材料等。
阻燃要求隨紡織品用途不同而異。一般服裝并不太要求阻燃性,但對(duì)學(xué)前兒童和老人的服裝就不同,通常應(yīng)阻燃,有的國(guó)家已強(qiáng)制這類(lèi)服裝必須阻燃;床上用品的阻燃要求較高;室內(nèi)裝飾材料,特別是窗簾布絕大部分要求阻燃,地毯也如此。有些場(chǎng)合的工作服一定要阻燃,特別是消防隊(duì)員的,他們的滅火工作繁重、危險(xiǎn),工作環(huán)境惡劣,因此需要效果極好的阻燃織物,但又不能太悶熱以免影響活動(dòng)能力。
(4)醫(yī)療效果
由于人們經(jīng)常處于壓力和心不定狀態(tài),因此促使研究開(kāi)發(fā)能使穿著者感到放松的紡織品。有兩種主要途徑:①將金屬和天然材料揉和到纖維里或在整理時(shí)加到纖維上。這種材料能增進(jìn)人們的活動(dòng)和健康。但它反映在生理上的效果很難測(cè)定。②考慮自然律動(dòng),造成松弛的感覺(jué),主要從視覺(jué)效果達(dá)到。
二、不斷發(fā)展的棉織物后整理
在與新的合成纖維競(jìng)爭(zhēng)中,棉仍以其優(yōu)良的性能,擁有很強(qiáng)的市場(chǎng)。這主要是由于印染后整理研究開(kāi)發(fā)工作的創(chuàng)新和改進(jìn)。
美國(guó)棉業(yè)公司近來(lái)發(fā)表通過(guò)功能整理來(lái)提高性能進(jìn)行創(chuàng)新,新概念功能整理最重要的是易去污和拒污,拒水,控制含濕,抗微生物,拒沾污,防紫外和其他的如加香織物等。增進(jìn)織物和衣服性能的方法很多,有物理法、化學(xué)法,或兩者的結(jié)合。下面列舉一、二。
① 利用微小噴嘴噴出的高能量水沖擊織物,使紗松弛并與鄰近的紗產(chǎn)生糾纏。就能得到膨松和增加覆蓋度的效果,并能提高耐磨性,減少起球,降低縮水率等。如果兩層織物以上,就能得到層壓效果,織物也可與纖維網(wǎng)疊壓。設(shè)備上對(duì)噴嘴進(jìn)行不同安排可得到不同的效果。如對(duì)牛仔布加工時(shí),全門(mén)幅噴嘴的設(shè)備可獲得均勻的褪色效果;要得到一條如針那樣細(xì)的褪色條,只要安裝一個(gè)小噴嘴等。
② 衣服家庭洗滌護(hù)理的改進(jìn),例如能在家中洗滌只能干洗的服裝,使降低褪色等。 三、紡織品的表面處理
因?yàn)樾吕w維和織物進(jìn)入市場(chǎng),同時(shí)顧客要求產(chǎn)品面貌更新,促使表面整理技術(shù)作為一種高技術(shù)發(fā)展起來(lái)。
總體趨勢(shì)是要求較輕織物具有精細(xì)的表面,并且手感非常柔軟,通常采用仿麂皮工藝。
裝飾布工業(yè)仍然要求裝飾用織物具有柔軟手感和吸引人的表面效果。 四、地球友好紡織品
紡織技術(shù)用于環(huán)境保護(hù)以建造舒服的生活環(huán)境方面,主要有以下一些內(nèi)容。
(1)保持水的清潔
利用中空纖維凈化水,海水脫鹽和家庭用水的凈化。
(2)阻止向海洋排污
用油防護(hù)欄,將油、水分離;利用膜防海水被沾污。
(3)防止向大氣排污
用過(guò)濾袋收集灰塵,凈化空氣等。
(4)開(kāi)發(fā)替代石棉纖維的纖維
(5)紡織產(chǎn)品的再循環(huán)
新的方法有:
熱再循環(huán),利用廢棄紡織品燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量發(fā)電。
化學(xué)再循環(huán),用化學(xué)方法將材料回復(fù)為原來(lái)的原料成分,如尼龍-6的循環(huán)利用。
材料再循環(huán),將材料加熱熔融后,制成新產(chǎn)品。PET瓶熔融后制成PET短纖維或長(zhǎng)絲再利用,便為一例。 (6)生物可降解纖維 五、Lyocell纖維織物
Lyocell纖維目前由Acordis Group和Lenzing AG,Lenzing,Austria兩家公司生產(chǎn),短纖維的名稱(chēng)分別為T(mén)encel和Lenzing lyocell,長(zhǎng)絲的名稱(chēng)為New Cell。
Lyocell的性能獨(dú)特,它像真絲那么細(xì),像尼龍那么堅(jiān)牢,像PET那么耐洗,像棉那么天然。Tencel以高的干強(qiáng)和濕強(qiáng)著稱(chēng),纖維素纖維中它是第一個(gè)濕強(qiáng)超過(guò)棉,干強(qiáng)與聚酯纖維接近的纖維。Tencel可以與許多種纖維混紡制成混紡紗,其中以與棉或聚酯纖維混紡為主。在許多新的混紡面料中,Tencel這一組分主要起舒適的作用;旒徔椢锟梢杂刹煌w維的紗混合紡織,也可由纖維混紡紗制成?椢锏男阅芤院竺娴姆椒榧选
關(guān)于Lyocell纖維織物的紡織染整加工的研究在不斷深入,如:
① 研究織物的組織結(jié)構(gòu),目的是提高易護(hù)理性,在后整理時(shí)可減少交聯(lián)劑的用量。
② 開(kāi)發(fā)連續(xù)平幅加工的染整加工工藝,以降低加工成本,可能得到更廣泛的應(yīng)用。
③ 酶處理Lyocell織物,去除原纖的機(jī)理。
④ 開(kāi)發(fā)新用途,如用于制造復(fù)合材料。 六、聚乳酸纖維
為了環(huán)境保護(hù)和固體廢棄物處理,人們需求生物可降解的聚合物。因而對(duì)生物可降解的成纖聚合物的研究也得到了全世界的重視。理想的生物可降解聚合物被定義為在微生物作用下能完全降解為CO2和H2O。
聚乳酸是一種符合上述要求的聚合物,也是新進(jìn)入紡織界的生物可降解脂肪族聚酯。它的最重要的兩個(gè)特征是:原料,乳酸,幾乎可以從任何富含糖類(lèi)(碳水化合物)的可再生天然物質(zhì)發(fā)酵制得,如從食品工業(yè)的副產(chǎn)物制取則成本可降低;聚乳酸可被水解和生物降解,即主鏈的酯鍵在酶的作用下水解生成乳酸及其齊聚物,生成物再由土壤和海洋生物代謝。由于原料可再生,聚合物可降解的特征使聚乳酸受到人們的重視。同時(shí)聚乳酸又被歸類(lèi)為水敏感型聚合物,這是因?yàn)樗哂性谒芯徛到獾男阅,有別于水溶性聚合物或水溶脹型聚合物。
(1)從乳酸單體制備聚乳酸
乳酸有兩個(gè)光學(xué)異構(gòu)體(對(duì)映體),分別稱(chēng)為L(zhǎng)-乳酸和D-乳酸(圖1)。用典型的發(fā)酵法可得到以L(fǎng)-乳酸為主(99.5%)的產(chǎn)物,D-乳酸雖不如L-乳酸普遍,但也可用發(fā)酵法制得。乳酸的環(huán)狀二聚物中間體稱(chēng)為丙交酯,可能有D-,L-,和內(nèi)消旋-丙交酯三種結(jié)構(gòu)(圖2) 圖1 L-乳酸和D-乳酸 用乳酸單體制備聚乳酸主要有兩種途徑(圖3):①直接縮聚法,需用溶劑和高真空條件脫水;②溫和條件下脫水生成丙交酯中間體,由丙交酯開(kāi)環(huán)聚合,不用溶劑 圖3 聚乳酸的制備途徑 途徑②制備可得到異構(gòu)體比例不同、分子量不同的系列聚合物,示意圖見(jiàn)圖4。 用L-比例高的聚合物可以制得結(jié)晶化合物,然而D-含量高的材料是無(wú)定型的。圖5所示是聚乳酸的定向絡(luò)合物,它是由高L-和高D-的聚合物混合熔融后得到的產(chǎn)物,熔點(diǎn)約為210℃,比單獨(dú)D-或L-的聚合物高25℃。正在研究將該技術(shù)用于纖維。 (2)聚乳酸纖維
聚乳酸的一些性能,如親水性比PET高,密度低于PET,手感和懸垂性?xún)?yōu)異,加工性能很好,能用分散染料染色,非常好的卷曲性能和保持力,能控制收縮和熱粘合,結(jié)晶熔融溫度范圍120-210℃,強(qiáng)度可達(dá)6克/旦,不受UV影響,不易燃且少煙,折光指數(shù)低等,促使它被用以制造纖維和非織造材料。同時(shí)它們一些性能使它成為合成纖維和天然纖維之間的橋梁。
對(duì)應(yīng)用聚乳酸纖維和織物有興趣的領(lǐng)域在逐步擴(kuò)大,如衛(wèi)生、運(yùn)動(dòng)用品,時(shí)尚和休閑服裝,室內(nèi)裝飾織物和戶(hù)外織物等。因此相應(yīng)地需開(kāi)發(fā)聚乳酸纖維、紗、織物的染整加工,其中染色是重要的加工步驟。
從已進(jìn)行的用分散染料染色的工藝研究的結(jié)果表明,恰當(dāng)選擇染料能獲得水洗牢度非常好的深色至淺/中色染品。溫度和pH值是關(guān)鍵工藝因素,如控制恰當(dāng)就能獲得所需顏色并且不影響纖維和織物的物理性能。 七、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的高性能纖維
蜘蛛絲是至今所知最強(qiáng)的生物材料之一,它的拉伸強(qiáng)度為400,000lb/sq in,比鋼絲強(qiáng)10倍,比常用的芳綸強(qiáng)度高3.5倍。因此,從蜘蛛絲制造纖維的想法已有多年。從報(bào)導(dǎo)知,加拿大的Nexia生物技術(shù)公司,利用生物技術(shù)從蜘蛛里取出獨(dú)特的重組蛋白質(zhì)基因,將它們移植到非洲山羊的DNA中。這種羊的羊奶中含有蜘蛛絲朊,含量為2-10克/升,可被萃取紡成強(qiáng)度很高的纖維。 羊的產(chǎn)奶量每年每頭250-500升,而牛的產(chǎn)奶量要高得多,約為每年每頭7000-8000升。2000年有近7000噸芳綸用于制防彈材料。
從以上介紹的內(nèi)容可以看出,生物、電子等近代新技術(shù)、學(xué)科交叉以及紡織工業(yè)的上下游結(jié)合,在紡織品和紡織品染整加工的近代進(jìn)展成績(jī)中起了重要的作用。 來(lái)源: 印染在線(xiàn) 作者:東華大學(xué) 周翔
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