新型纖維拉伸羊毛纖維

1、新型纖維拉伸羊毛纖維及其應(yīng)用劉建華（天津紡織工程研究院，天津） 摘要：本文論述了新型纖維 - 拉伸羊毛纖維的概念，產(chǎn)生與發(fā)展。細(xì) 化機(jī)理、工藝流程、特征及在紡織工業(yè)中的應(yīng)用。結(jié)果顯示：新型纖 維拉伸羊毛纖維性能優(yōu)越， 提升了羊毛纖維的服用性能。 順應(yīng)了當(dāng)今 毛紡產(chǎn)品輕薄化、 高檔化趨勢， 在世界紡織業(yè)對細(xì)毛和超細(xì)羊毛的需 求大幅增加的前提下，具有廣泛的發(fā)展空間。關(guān)鍵詞： 拉伸羊毛；原理；工藝流程；拉伸特性；應(yīng)用1 前言 ：拉伸羊毛纖維是一種細(xì)化了的羊毛纖維，它是將普通羊毛纖維在 適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)助劑及濕熱條件下進(jìn)行機(jī)械拉伸， 再將拉伸后的細(xì)化纖維 進(jìn)行熱及化學(xué)定型而形成的一種新型纖維。 此纖維可將普

2、通羊毛細(xì)度 降低2-4 am,長度增加50%左右。由于細(xì)化后羊毛截面的變化，分子 間作用力的加強(qiáng)及表面鱗片的改變等因素， 使其形成了一種具有真絲 般光澤及羊絨般手感， 兼具絲光防縮羊毛性質(zhì)， 又對羊絨斷裂強(qiáng)度低 形成互補(bǔ)的新型纖維。 用此纖維生產(chǎn)出的面料其手感和外觀方面增加 了新美感，其織物具有獨(dú)特的風(fēng)格特征，主觀評價認(rèn)為：拉伸羊毛產(chǎn) 品手感似羊絨，外觀似真絲，綜合風(fēng)格更接近于絲毛產(chǎn)品風(fēng)格 【 1】。 與普通羊毛一樣可加工成各種毛粗、 精紡的機(jī)織和針織產(chǎn)品。 因此這 種纖維的問世，順應(yīng)了當(dāng)今毛紡織品輕薄化、高檔化趨勢，具有很大 的發(fā)展?jié)摿Α? 拉伸羊毛纖維的產(chǎn)生與發(fā)展22.1 拉伸羊毛纖維的產(chǎn)

3、生拉伸羊毛由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)組織（CSIRO）和國際羊毛 標(biāo)準(zhǔn)公司（TWC）聯(lián)合開發(fā)，從1984年提出到1998年實用化用了 15 年的時間，通過基本構(gòu)想、基礎(chǔ)試驗、 stratching of staple fibres 專 利 Twisting Device 專利、1.2號樣機(jī)、制品開發(fā)簽署、 確定染整工藝、 確定加工許可及簽署生產(chǎn)開始等一整套研究和工業(yè)化運(yùn)作【2】，最終形成了（ Optim Fine）拉細(xì)羊毛和（Optim Max）拉細(xì)蓬松羊毛產(chǎn)品。 其中 Optim Max 是將羊毛纖維拉伸后， 進(jìn)行暫時定型， 與其他纖維混 合后，使其在一定的條件下，破壞其暫時定型產(chǎn)生回縮，而形

4、成的膨 化纖維。 Optim Fine 就是我們文中涉及的拉伸羊毛纖維。在競爭日益 激烈的毛紡織市場上，為羊毛纖維的應(yīng)用樹立了信心。2.2 國內(nèi)外拉伸羊毛的發(fā)展概況20世紀(jì)80年代初澳大利亞CSIR0（聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織）的羊 毛研究所開始提出并著手研究羊毛纖維細(xì)化的可能性， 其背景在于羊 毛高支化以羊種改良過于漫長、成本又高，人工細(xì)化加工可能更快。 澳大利亞科學(xué)家花了 10多年時間，在 1993年推出了羊毛細(xì)化加工技 術(shù)，并在 19951998年先后在歐洲、日本、美國、澳大利亞和新西 蘭知識產(chǎn)權(quán)局申請了專利。同期，日本學(xué)者亦有相應(yīng)的研究和專利。 中國市場上，Optim Fine由鹿王羊絨

5、集團(tuán)公司獨(dú)家引進(jìn)并投放市場。 由于拉伸羊毛纖維具有高額的產(chǎn)品附加值， 國內(nèi)相繼進(jìn)行了拉伸羊毛 的研究，如：上海東華大學(xué)與上海毛麻研究所合作、天津工業(yè)大學(xué)與 鄂爾多斯合作分別進(jìn)行了拉伸羊毛的研究，并形成了相關(guān)的技術(shù)專3利o2.3 本文拉伸羊毛纖維的研究進(jìn)展本文所述的拉伸羊毛纖維是對澳大利亞、日本及國內(nèi)相關(guān)設(shè)備、 技術(shù)、工藝進(jìn)行全面分析，于 2001 年立項，并通過小試、中試及連 續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備的試制，提出了彌補(bǔ)同類技術(shù)中不足點的拉伸羊毛設(shè) 備、細(xì)化方法及工藝、采用本設(shè)備、技術(shù)及工藝有效地控制了拉伸后 羊毛纖維的沸水回縮率，同時具備了經(jīng)濟(jì)、耐用、效率高的特點。經(jīng) 過連續(xù)化試生產(chǎn)， 生產(chǎn)出了質(zhì)量穩(wěn)定的

6、拉伸羊毛纖維。 本文所述的拉 伸羊毛纖維的性能特征及在紡織品中的應(yīng)用， 與國外同類纖維對比均 選用此纖維。本項目是 2006 年國家發(fā)改委紡織專項項目 ，2008 年 獲得天津市科委 天津市科技創(chuàng)新專項資金項目（羊毛物理細(xì)化 關(guān)鍵技術(shù)及制品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化） ，已申報了 4 項發(fā)明專利。3 拉伸羊毛纖維細(xì)化的原理及主要工藝流程3.1 羊毛纖維的結(jié)構(gòu)特征羊毛纖維的大分子是由多種 a氨基酸用酰胺鍵（又稱肽鍵）連接 而成的鏈狀大分子，不同分子鏈之間的氨基酸還可以形成大量的氫 鍵、羊毛大分子主鏈間能形成二硫鍵、 鹽式鍵和氫鍵等空間橫向連接。 羊毛大分子鏈的單分子空間形式通常有兩大類， 一類是螺旋狀， 通常

7、 情況下羊毛纖維單分子以 a螺旋鏈狀態(tài)存在，當(dāng)羊毛纖維受到特定的 條件處理時，分子形狀由a型變成伸長的B型結(jié)構(gòu)，這種空間結(jié)構(gòu)的 轉(zhuǎn)變，使羊毛具備了被拉伸的潛力。3.2 羊毛纖維的拉伸特性4羊毛在有水分的條件下拉伸，根據(jù)紡織材料學(xué)的基本理論，開始 階段形成的主要特征滿足于虎克定律， 分子運(yùn)動的能量很低，不足以 克服主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘，只是那些較小的運(yùn)動單元、側(cè)基短的側(cè)鏈和 鍵角的變化，形變很小，形變與受力大小成正比，當(dāng)應(yīng)力超過屈服點 之后，形變變化明顯【3】。通過對羊毛纖維不同條件下的拉伸特性 （如 圖1）可以看出采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)和物理手段，合理回歸應(yīng)力、應(yīng)變的 變化關(guān)系是羊毛拉伸的基本前提。048

8、26 刃 2428伸長(mm)+ DM- DM DMZ：圖1：羊毛拉伸拉力（g）伸長（mm）關(guān)系圖注：DMG表示在標(biāo)準(zhǔn)回潮條件下羊毛拉伸曲線。DMS表示在熱汽中羊毛拉伸曲線。DMZ 表示浸入一定的化學(xué)處理液，再在熱汽中羊毛拉伸 曲線。3.3羊毛纖維伸長后的定型羊毛纖維的定型有暫時定型和永久定型兩種，暫時定型時以氫鍵 結(jié)合為主所引起的，而永久定型時以S-S結(jié)合引起的。暫時定型有代 表性的例子是干燥時形狀的固定，但如果再潤濕結(jié)合就會消失。永久 定型是以溫度、氧化還原條件等因素產(chǎn)生的。因此，在適宜的處理溫 度、化學(xué)試劑等處理條件下，可將伸長后的羊毛纖維永久地保持下來。 3.4拉伸細(xì)化羊毛的工藝流程4

9、拉伸細(xì)化羊毛纖維的特性4.1拉伸細(xì)化羊毛纖維的性能特征4.1.1纖維細(xì)度 7羊毛纖維經(jīng)拉伸細(xì)化后，其纖維細(xì)度可減小2-4 m,由于纖維細(xì)度的減小，使其舒適系數(shù)提高，手感滑糯、柔軟，更加趨向于羊絨的 手感特征。同時它直接關(guān)系到純毛毛紗截面內(nèi)纖維平均根數(shù)的多少， 羊毛的許多性質(zhì)都與羊毛的細(xì)度有密切關(guān)系， 羊毛細(xì)除纖維長度偏短 外，其物理外觀等性能也好，因此細(xì)度成為評定羊毛品質(zhì)的重要指 標(biāo)，也是羊毛分級的主要依據(jù)。在纖維密度相同時，纖維越細(xì)，成紗 截面內(nèi)纖維根數(shù)就越多，成紗強(qiáng)力就越高，紡紗時斷頭就越少，成紗 條干就越均勻 【4】。4.1.2 纖維長度：羊毛纖維經(jīng)拉伸細(xì)化后，其纖維長度可伸長50%左右

10、。通常澳大利亞將 40mm 以上長度稱為精梳長度， 在中國收購 50mm 以上的纖維長度 【 5】。實際使用中，為了保證紗線強(qiáng)力及條干，在純 毛產(chǎn)品的混條設(shè)計時，一般要求平均長度 70mm 以上【6】 。因此由于 纖維長度的變長， 增加了羊毛纖維長度的附加值， 尤其是拉伸短羊毛， 提高了短毛條在精梳毛紡系統(tǒng)中的利用率。4.1.3 纖維光澤：拉伸后羊毛出現(xiàn)了真絲般的光澤。有研究表明，其 光澤的出現(xiàn)是由于拉伸后羊毛鱗片變稀， 纖維卷曲減少， 使其表面光 的反射率增加； 拉伸后纖維截面從圓形變成異型截面， 這種異型截面 的出現(xiàn)增加了對各向光的反射效應(yīng)； 同時羊毛大分子鏈的結(jié)構(gòu)由卷曲 的a狀趨向于折疊

11、的B狀，更加趨于絲蛋白的結(jié)構(gòu)，因此它具有了真 絲般的光澤，同時其光澤亦可與絲光防縮羊毛相媲美。4.1.4 纖維鱗片：拉伸后羊毛鱗片變稀變薄， 具有很好的鱗片結(jié)構(gòu) （參 看圖 1、圖 2），且表面光滑，與未拉伸羊毛相比徑高比明顯減小，8其鱗片結(jié)構(gòu)更加趨于羊絨，羊絨鱗片表面光滑，鱗片密度較小，間距 較大鱗片之間重疊覆蓋少，徑高比小于或等于1。羊毛的鱗片是羊 毛縮絨的重要因素，毛織物的縮絨會使毛織物沒有良好的尺寸穩(wěn)定 性，還會在后續(xù)的加工和服裝的服用與洗滌過程中， 因處理條件的不 當(dāng)而發(fā)生令人討厭的氈縮，因此對羊毛的鱗片進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠茐氖菍ρ?毛改性處理的核心問題。羊毛經(jīng)細(xì)化后由于鱗片結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，

12、 降 低了定向摩擦系數(shù)，使逆鱗片與順鱗片摩擦效應(yīng)趨于一致， 具備了絲 光防縮性。圖170支澳毛原毛表面狀態(tài)圖2 70支澳毛拉伸毛表面狀態(tài)4.1.5纖維卷曲：拉伸羊毛由于羊毛纖維空間構(gòu)型從卷曲的a狀轉(zhuǎn)向伸直的B狀狀態(tài)，纖維長度伸長，細(xì)度變細(xì)，因此纖維的卷曲與原毛 相比減少4.1.6纖維的強(qiáng)力、強(qiáng)度與斷裂伸長：羊毛纖維拉伸后，其強(qiáng)力強(qiáng)度 與同支數(shù)的普通細(xì)羊毛相比有所增加，其斷裂伸長減小，斷裂功變小 參看表1。表1:纖維的強(qiáng)伸性能對比：分類本文拉伸羊毛Optim100s澳毛70s澳毛羊絨強(qiáng)伸性能斷裂強(qiáng) 力(N)58.157.851.156.5260.1斷裂伸長(%)26.1627.344.347.4

13、49.7斷裂功0.18800.18870.24970.27010.2896斷裂強(qiáng)度13.113.1310.311.1312.1（cn/tex）4.2拉伸羊毛纖維的沸水回縮率拉伸羊毛纖維的沸水回縮指標(biāo)是至關(guān)重要的， 它是染整加工穩(wěn)定 和服飾過程中性能穩(wěn)定的重要指標(biāo)， 對于正常羊毛，沸水回縮一般在 3.7%以內(nèi)，完全滿足后步染整加工要求。因此工廠不作為重要考核指 標(biāo)，拉伸羊毛則不然，它是將羊毛在一定的助劑條件下，通過物理拉 伸方法將纖維拉長，使纖維截面變細(xì)，因此為適應(yīng)后步染整加工過程 中的熱處理，纖維長度的沸水回縮指標(biāo)將變得尤為重要， 它也表明了 羊毛伸長后的定型效果，定型效果越好，其沸水回縮指標(biāo)

14、越低，同時 更加有利于后步染整加工。國內(nèi)外拉伸羊毛100沸水回縮比較見表3 表3:各種拉伸細(xì)化羊毛沸水回縮比較：羊毛 分類澳細(xì)化 羊毛日本細(xì) 化羊毛鹿王纟田 化羊毛本文細(xì) 化羊毛沸水回 縮率（%12.210111.9從表中可以看出本文的拉伸羊毛呈現(xiàn)了沸水回縮率低的性質(zhì)，這是對國外拉伸羊毛沸水回縮率高缺陷的突破。4.3拉伸羊毛的染色性能：羊毛拉伸后，纖維更加柔軟、白亮、有光澤，同時由于纖維內(nèi)部 結(jié)構(gòu)狀態(tài)的重新排列，纖維變細(xì)，鱗片變稀變薄，使其出現(xiàn)了優(yōu)異的 染色性能，染料更易進(jìn)入到纖維內(nèi)部，初染溫度降低，上染速率加快， 達(dá)到飽和上染的溫度降低，更加適合于低溫染色?？扇境龈吁r亮的 顏色。由于染色上

15、的變化，同時帶來染色過程中需注意的問題：由于 初染溫度降低，染色速率加快，要特別注意勻染的問題，可適當(dāng)?shù)亟?低初染溫度， 控制染色過程中的升溫速率、 適當(dāng)添加勻染劑等工藝的 調(diào)整達(dá)到理想染色要求。5 拉伸羊毛在紡織工業(yè)中的應(yīng)用 ：拉伸羊毛是一種細(xì)化的羊毛纖維，細(xì)化后由于纖維結(jié)構(gòu)的變化， 使其細(xì)度變細(xì)，、長度變長、附加了羊絨般的手感、真絲般的光澤并 具有絲光防縮性及很好的白度和強(qiáng)力， 因此形成了一種具有優(yōu)異性能 的高附加值纖維。 此纖維不僅在后續(xù)產(chǎn)品加工上與普通羊毛一樣， 可 加工純紡、混紡、交織、色織等毛精紡和粗紡的機(jī)、針織產(chǎn)品，而且 形成的產(chǎn)品比普通羊毛具有獨(dú)特的優(yōu)勢。5.1 輕薄型毛紡產(chǎn)品

16、近年來， 體現(xiàn)毛紡面料走向國際水平的主要特征之一， 就是產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)趨向高支輕薄化，因此，如何增加超細(xì)羊毛原料的產(chǎn)量，同時盡 可能降低原料成本， 已成為養(yǎng)羊業(yè)和毛紡織行業(yè)十分關(guān)心和需要解決 的問題。羊毛拉伸細(xì)化技術(shù)，就是解決這一問題的有效途徑之一。物 理細(xì)化技術(shù)，可對各種支數(shù)的普通羊毛進(jìn)行拉伸而形成細(xì)度減少2-4 am的拉伸羊毛，既可以利用相對較粗的羊毛纖維生產(chǎn)出較細(xì)的纖 維，又不影響正常的紡紗性能，同時又具有天然纖維的優(yōu)良特性。這 種羊毛支數(shù)的提高滿足了市場高支細(xì)羊毛需求量大的市場格局， 通過 細(xì)化使羊毛達(dá)到甚至超過羊絨的支數(shù)， 市場上不存在的超細(xì)支羊毛也 變得可能。這種羊毛支數(shù)的提高更加適合

17、于加工輕薄型機(jī)、 針織產(chǎn)品， 且產(chǎn)品風(fēng)格優(yōu)異具有絲般光澤羊絨般手感，順應(yīng)了毛紡產(chǎn)品輕薄化、 高檔化、舒適化、美觀化、時尚化發(fā)展方向。5.2 粗、精紡羊絨制品山羊絨是世界上名貴稀有的特種動物纖維，紡織工業(yè)的高檔原 料，被人們譽(yù)為“纖維鉆石”、“軟黃金”。 羊絨產(chǎn)量極其有限 , 一只山羊每年產(chǎn)無毛絨 （除去雜質(zhì)后的凈絨 ）50 克-80 克, 平均每五只 山羊的絨才夠做一件羊絨衫。山羊吃草根、吃樹皮，是破壞植被的罪 魁禍?zhǔn)?，我國山羊的過量養(yǎng)殖，加重了草場負(fù)擔(dān)，使草原生態(tài)環(huán)境進(jìn) 一步惡化，近幾年的沙塵暴，使人們增強(qiáng)了保護(hù)草原生態(tài)環(huán)境的意識， 以后羊絨的發(fā)展受到環(huán)保因素的制約是肯定的。 拉伸細(xì)化羊毛具

18、備了 羊絨的細(xì)度及手感是替代羊絨的理想用品，用其替代或部分替代羊 絨，即能滿足市場需求又有利于環(huán)保，還可在降低成本的前提下，滿 足羊絨本身柔軟、滑糯的性能，同時附加了新的優(yōu)良特征。真正形成 了物超所值的產(chǎn)品。5.3 絲光防縮羊毛產(chǎn)品隨著人們消費(fèi)理念的更新， 羊毛產(chǎn)品追求輕薄化， 貼身穿及機(jī)可洗。 為了迎合人們的消費(fèi)理念， 絲光防縮羊毛不斷地被應(yīng)用于羊毛產(chǎn)品加 工。絲光防縮羊毛是通過對羊毛鱗片的部分或全部剝離， 來達(dá)到減小 縮絨、扎刺感。目前采用的主要方法是氯化法。 氯化法以氯氣、次 氯酸及其鹽處理，如 KROY 氯化處理。由于羊毛鱗片的剝蝕和鱗片 組織的柔化，可降低毛纖維的差微摩擦效應(yīng)，減少纖

19、維的定向移動， 達(dá)到機(jī)可洗效果。氯化法雖對羊毛防縮、絲光效果較好，但易使纖維 泛黃降解，且廢水中含有大量 AOx(有機(jī)鹵化物)，污染環(huán)境，同時殘 留在羊毛中的有機(jī)鹵也會危害人體健康。 羊毛經(jīng)細(xì)化后降低了纖維順 鱗片與逆鱗片的摩擦系數(shù)， 完全具備了絲光防縮性能， 其絲光防縮性 優(yōu)于絲光防縮羊毛纖維， 完全可以替代絲光防縮羊毛。 減少了服用時 對皮膚的刺癢感及洗滌過程中的縮絨性。 用其替代絲光防縮羊毛， 即 減少了絲光防縮羊毛在加工過程中對環(huán)境的 AOX 污染及穿著過程中 殘留物對人體健康的危害，又具有細(xì)度、光澤、手感、強(qiáng)力、顏色鮮 艷度等優(yōu)勢 【9】。6 結(jié)語 ：新型纖維拉伸羊毛纖維具備優(yōu)越的性

20、能， 廣泛的應(yīng)用空間。 隨著人 們對服飾要求的個性化、高檔化、舒適化、環(huán)?；陌l(fā)展趨勢，新型 纖維-拉伸羊毛纖維將會越來越受到紡織行業(yè)新技術(shù)開發(fā)者的關(guān)注與 應(yīng)用，使其真正形成市場化產(chǎn)品。使新型纖維得以發(fā)展壯大，滿足未 來市場需求。6 參考文獻(xiàn) ：【1】王維、李偉、趙偉等， 拉伸羊毛纖維的特征和產(chǎn)品加工性能， 毛紡科技， 2003，5【2】長澤則夫,異型截面少一兒才亍彳厶/才一盧彳二工程技術(shù)T ,染色工業(yè)，1999, 47 (7):340-341.【3】-【4】姚穆,周錦芳,黃淑珍,等.紡織材料學(xué)M. 2版.北京：中國紡織出 版社, 1997 ：360，123【5】薛紀(jì)瑩主編 , 特種動物纖維產(chǎn)

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