粘膠纖維是再生纖維素纖維的主要種類,是從纖維素原料(如棉短絨、木材、蘆葦、蔗渣等)中提取純纖維素制成。)不可直接織造,用燒堿和二硫化碳處理後制得粘稠的紡絲液,然後濕法紡絲。
1.粘膠纖維的形態結構
在顯微鏡下,粘膠纖維縱向為直圓柱體,橫截面不規則,呈鋸齒狀。粘膠纖維的橫截面結構不均勻,由外層(皮層)和內層(芯層)組成。皮層的結晶度和取向度高,結構致密性高於核心。芯層結晶度和取向度低,結構松散。
在生產過程中,粘膠纖維經過洗滌、除雜和漂白,去除了天然色素、灰分、油脂和蠟質物質。它是壹種相對純凈的纖維,雜質含量比天然纖維素纖維低得多。
2.粘膠纖維的化學結構和超分子結構
粘膠纖維的化學成分與棉纖維相同,完全水解產物為β-D-葡萄糖。但粘膠纖維的聚合度遠低於棉。棉花的聚合度是幾千甚至上萬,而普通粘膠纖維的聚合度只有300、400,高濕模量的粘膠纖維如“付強纖維”的聚合度是500、600。粘膠纖維大分子比棉纖維暴露出更多的羥基和醛基,吸濕性高,標準回潮率達到12%。
從超分子結構來看,粘膠纖維也是部分結晶的聚合物,但無定形區高於棉,結晶度較低,為30%-40%,晶粒粗大。粘膠纖維的取向度也較低,但在生產中可以隨著拉伸度的增加而提高。在低拉伸條件下,取向度為0.54;在高倍拉伸條件下,取向度可以達到0.88。在聚合度壹定的情況下,取向度越高,纖維強度越高。
3.粘膠纖維的性能
粘膠纖維與棉、麻等天然纖維素纖維相比,由於聚合度、聚集態結構(超分子結構)和形態結構的不同,在性能上有很大差異。
普通粘膠纖維的濕強度只有幹強度的壹半左右。這是因為粘膠纖維的聚合度和取向度低,無定形區大。水分子進入非晶區後,分子間作用力進壹步減弱,導致分子鏈容易滑移斷裂。因此,在染整加工中應采用低張力或松加工。
像其他纖維素纖維壹樣,粘膠纖維對酸和氧化劑很敏感。而粘膠纖維結構疏松,聚合度、結晶度和取向度低,空隙和內表面積比棉多,暴露的羥基比棉多,所以其化學活性和對酸、氧化劑的敏感性都比棉大。粘膠纖維對堿的穩定性比棉和絲光棉差很多。在濃燒堿的作用下,粘膠纖維會發生溶脹甚至劇烈溶解,使纖維失重,機械性能降低。因此,在染整加工中應盡量少用濃堿。
由於粘膠纖維比棉花和絲光棉有更多的無定形區和更松散的超分子結構,因此吸濕性高,對染料和化學試劑的吸附量大於棉花和絲光棉,其吸附量如下:粘膠纖維>;絲光棉>;棉花。
粘膠纖維的染色性能與棉相似。粘膠纖維雖然比棉吸收更多的染料,但具有皮芯結構,皮質結構致密,會阻礙染料的吸收和擴散。核結構疏松,對染料的吸附量高。所以短時間低溫染色時,粘膠纖維的顏色比棉淺,容易造成染色不均勻。長時間高溫染色,顏色比棉深。
二、高濕模量粘膠纖維
普通粘膠纖維在濕態下溶脹劇烈,斷裂強度明顯降低,濕模量很小,在小載荷下有較大的伸長率。織物洗滌時,在摩擦力的作用下容易變形,幹燥後劇烈收縮,尺寸很不穩定。而且耐堿性差,與棉混紡的面料不能絲光。濕加工壹定要松。如果在張力下進行,織物會有很大的拉伸。
為了克服普通粘膠纖維的上述缺點,人們開發了高濕模量粘膠纖維,它具有高強度、低伸長率、低膨脹、高濕模量,被稱為第二代粘膠纖維。
高濕模量粘膠纖維的品種主要有付強纖維和莫代爾纖維,其主要性能見表1。
表1纖維素纖維的性能對比
1.付強纖維
付強纖維采用優質漿料原料,盡可能保持天然纖維中的原纖結構。在紡絲過程中充分拉伸而成,具有幹、暖強力高,伸長率低,混合模量高,對堿穩定性好的特點。
付強纖維的聚合度壹般為500~600,高於普通粘膠纖維。產品度和取向度是現有粘膠纖維品種中最高的,晶粒也最大,結晶度高,取向度高。纖維結構致密,分子間作用力大,纖維的幹濕強度、橫向溶脹度、彈性模量、光澤也較高,但斷裂伸長率、縱向陰影度、染色性能、鉤強力會有所降低。
付強纖維的橫截面不同於普通粘膠纖維,是光滑的圓形或近似圓形的全芯結構。付強纖維與棉纖維相似,具有與纖維軸成壹定角度排列的纖維狀結構,而普通粘膠纖維沒有這種特殊結構,所以付強纖維存在“原纖化現象”,容易使纖維毛羽,降低耐磨性和染色亮度。
付強纖維在幹燥狀態下的斷裂強度遠高於普通粘膠纖維,也優於棉纖維。濕斷裂強度損失小於30%。由於付強纖維具有較高的幹、濕斷裂強度和較高的濕模量以及較低的幹、濕伸長率,織物具有較好的尺寸穩定性、抗皺性、水洗後變形小,付強纖維的染色性能與普通粘膠纖維相近。
付強纖維對堿溶液有很高的穩定性,20℃時在10% NaOH溶液中的溶解度為9%,而普通粘膠纖維的溶解度高達50%。用5% NaOH溶液處理時,付強纖維幾乎能保持原有的強度,變形很小。由於付強纖維對堿液有很高的穩定性,其與棉混紡織物可以進行絲光處理。
莫代爾纖維是奧地利蘭精公司生產的新壹代纖維素纖維,是在付強纖維的基礎上改進而成的。其基本結構與付強纖維相似,紡絲過程比付強纖維和普通粘膠纖維環境汙染小。莫代爾纖維具有比普通粘膠纖維更好的千濕強度、濕模量和收縮率,其幹濕強度比普通粘膠纖維高25-30%。在潮濕狀態下,膨脹度低,柔軟如棉纖維。而莫代爾纖維產品抗皺性差,所以成品需要樹脂抗皺整理。
三。Lyoce11纖維
L vocal是壹種新型再生纖維素纖維,是將纖維素漿料直接溶解在有機溶劑N-甲基嗎啉-N氧化物(NMMO)中形成的。其原料為櫸木、案樹或針葉木漿,有機溶劑NMMO的回收率在99%以上。生產過程無汙染。從中國進口的Acordis公司生產的Lyocell纖維的商品名是“Tencel”。
萊賽爾維具有優異的性能,包括棉纖維的自然舒適性,粘膠纖維的懸垂性和鮮艷的顏色,合成纖維的高強度,以及絲綢般的柔軟手感和優雅光澤。
萊賽爾纖維包括長絲和短纖維,短纖維又可分為普通型(未交聯型)和交聯型,前者如萊賽爾,後者如萊賽爾A100。
普通萊賽爾纖維有明顯的原纖化現象。利用普通萊賽爾纖維易原纖化的特性,可以將織物加工成桃皮絨風格,但必須經過多道染整工藝加工成光滑風格才能滿足要求。交聯萊賽爾纖維加工成光滑的風格時需要的染整工序要少得多,穿著時不易起球。
萊賽爾纖維的化學結構與棉、麻相同,聚合度壹般為500±550,高於普通粘膠纖維(250±300),分子量分布也比粘膠纖維更集中。交聯萊賽爾纖維除了由β-D-葡萄糖殘基組成的大分子鏈外,大分子之間還有壹定量的交聯。
萊賽爾纖維的橫截面形狀不同於普通粘膠纖維和棉,呈橢圓形或近圓形,表面光滑,外觀卷曲。萊賽爾纖維具有壹定程度的皮芯結構。
萊賽爾纖維具有高的幹和濕強度、高的初始模量、低的水中收縮率、良好的尺寸穩定性、高的吸濕性和溶脹性以及突出的原纖化特性。
物理機械性能(1)萊賽爾纖維的幹、濕強度明顯高於棉等再生纖維素纖維。吸濕後強度降低,但仍能保持幹強度的80%,遠高於其他再生纖維素纖維。因此,萊賽爾纖維可以在濕加工過程中經受嚴格的機械處理和水處理,而不會損害織物的質量。萊賽爾纖維在潮濕狀態下仍能保持較高的模量,這可以保證纖維在潮濕或濕潤條件下加工時具有良好的品質。
萊賽爾纖維在水中的截面溶脹率約為65438±0.4倍,使纖維間的接觸面積變大,表面摩擦阻力增大,纖維難以相對運動,導致織物遇水後結構緊密、僵硬,在濕加工時容易產生褶皺和劃痕,由於織物之間或織物與機械之間的摩擦產生大量毛羽。高橫向膨脹率會給織物的濕加工帶來很大困難。
(2)原纖化特性原纖化是指纖維沿軸向逐層剝離更細小的微纖維,是具有纖絲結構的纖維所特有的結構特征。不同的纖維由於化學結構和聚集體結構的不同,其原纖化程度也不同,萊賽爾纖維的原纖化程度比其他再生纖維素纖維嚴重得多。
在水中,普通的萊賽爾纖維在徑向上具有比軸向大得多的溶脹度,並且具有更高的濕剛度。此時,如果纖維反復受到機械摩擦,纖維表面會沿纖維長度方向逐層裂開,得到更細的細纖維(直徑1~4μm),其壹端固定在纖維體上,另壹端暴露在纖維表面,形成許多細小的絨毛。在極度原纖化的情況下,這些原纖維會互相纏繞成球。
萊賽爾纖維的原纖化既有優點也有缺點。優點是利用纖維的原纖化特性,使織物獲得桃皮絨風格。另壹方面,當濕處理萊賽爾f維織物時,初級原纖化進行得很快,這使得織物具有毛茸茸的外觀。而且原纖化不完全的面料會給後續的染色、整理甚至衣物洗滌帶來很多麻煩。交聯萊賽爾纖維(如Tencel A100)可以防止原纖化,染整也可以防止原纖化,或者去除生成的原纖。
(3)染色性能萊賽爾纖維和棉、粘膠纖維壹樣,可以用活性染料、直接染料、硫化染料、還原染料等染色。,而活性染料往往是主要染料。但是,Lyocell纖維的形態結構、聚集態結構、物理機械性能、對化學品的敏感性、原纖化性能等與棉、麻、粘膠纖維等其他纖維素纖維並不完全相同,因此Lyocell纖維的染料也有所不同。壹般來說,在織物規格相同或相近的情況下,萊賽爾紗線或織物的上染率、固色率和染色深度明顯高於粘膠纖維和棉纖維,這壹點已被許多染料和印染廠家的測試結果和生產實踐所證實。