化纤仿毛原理与技术.ppt

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1、二、服装用纺织品的高保形性要求显著提高,1、可机洗(machine and washable)抗缩绒、湿态抗折皱、湿态抗拧绞能力的要求大大提高2、洗可穿(wash and wear)易洗、快干、免烫。这是社会生活快节奏的产物3易保养(easy care，或译“易护理”)换季时可以用密封塑料袋抽真空压缩储放等。这是对干态和长时间抗折皱性、褶裥保持性的很高要求，也是对服装保形性的很高要求。,对于这些基本要求，不少纤维本身并不具备，需要采用特殊的方法处理才能获得。例如，织物的定型和蒸呢，织物化学抗皱整理，多种纤维混纺，粘胶纤维的利用，化学纤维复合长丝的利用，氯纶包覆丝的利用、织物结构的特殊设计等。,

2、三、服装用纺织品的特征、风格、手感的新要求,有史以来服装用纺织品的特征、风格、手感，出于纤维原料不同区分为棉型、毛型、麻型、丝绸型凹大类：历史上也有用某种纤维原料使织物模仿另种纤维风格的尝试和历史，例如，精梳毛织物的板司呢，在定程度上模仿丝绸的平滑性和光泽；棉织物的哔叽、华达呢模仿精梳毛织物的挺括和骠光；棉织物的丝光府绸模仿丝绸的细腻和光泽等等。,20世纪50年代至80年代初化学纤维蓬勃发展并逐渐成为纺织原料的主流，在发展过程中，各种化学短纤维和化学纤维长丝也是尽力模仿上述四类纤维首先是“形似”，在单纤维线密度、纤维切断长度上模仿天然纤维、继而在卷曲形态上模仿天然纤维，形成了“人造棉”、“人造

3、毛”、“人造丝”的系统。但是总效果特别是在织物的风格、特征、手感等方面，事实是“仿而不像”。,从20 世纪70年代开始到90年代初，世界纺织服装界随着国际羊毛局为反击睛纶争夺羊毛消费市场而发动的“天然纤维热”的逐渐升温及其降温，形成了两个重要变化。,其，服装用纺织品的手感、风格、特征趋向统一的要求，即优秀服装用纺织品无论纺织原料用棉、毛、麻、丝等天然纤维或化学短纤维和化学纤维长丝，都应使纺织品具备毛型织物的挺括、蓬松、丰厚、弹性、活络、悬垂和具有丝绸的光泽、爽滑感：其二，以日本为首的“新合纤”和“新新合纤”的开发。使纺织品具有特殊的天然纤维原来不具备的某些手感、风格、特征，例如特别细腻，特别柔

4、软，比较轻薄但覆盖系数很高等特别的特征。,因而在1988年提出“仿毛像毛，以假乱真”之后，1990年提出“仿真超真”的要求。尤其从1993年以后世界普遍认可了服装用优秀纺织品具备的毛型手感为主，兼备部分丝绸光泽和爽滑感的要求。,第三章 化纤仿毛技术的结构基础,第一节 仿毛技术的简要回顾 力图使化学纤维产品模仿毛织品的外观、风格、特征已经经历了半个世纪。20世纪50年代初已经用粘胶短纤维生产“人造毛”，纤维在单纤维的粗细、长短、卷曲形状上追求“形似”，即单丝线密度2-2.8dex，长度5l-76mm，并施加一定卷曲。它们用于羊毛粘胶纤维混纺生产。1958年又开发粘胶纤维锦纶(8515)混纺的华达

5、呢，取得了比较满意的结果。20世纪60年代研制开发羊毛涤纶短纤维混纺凡立丁、哔叽、花呢等，手感与羊毛织品有较大差异.20世纪60年代末睛纶短纤维以“合成羊毛“的名义步人产业界，在绒线方面代替羊毛绒线受到普遍欢迎，并冲击了羊毛消费市场。,20世纪70年代在国际“天然纤维热”和世界纺织品外观、手感、风格、特征提出了更高要求的环境下，化学纤维仿天然纤维的要求显著提高。我国在“六五”、“七五”、“八五”计划的国家重点科技攻关项目中提出了“仿毛像毛、以假乱真”、“精细加工、像毛超毛”等口号，并在化学短纤维混纺、纯纺生产仿毛产品的同时，开展了化学纤维长丝生产仿毛产品的研究，并在美国杜邦公司“塔丝兰(伽)”

6、技术(空气变形长丝伤毛技术)的基础上，开展了基础理念、工艺技术、设备改造、原料设计、生产链系统工程的研究。,使化学短纤维仿毛产品设计、生产与工艺技术、空气变形长丝仿毛产品设计、生产与工艺技术、化学纤维复合变形长丝仿毛产品设计、生产与工艺技术、长丝短纤维包缠复合纱线仿毛产品设计、生产与工艺技术齐头并进获得了长足的进步。在此基础亡，使生产大规模工程化，产品大批量投产，并获得2001年国家科学技术进步一等奖及相应的一系列发明专利、实用新型专利和品牌、商标。这些进展跳出了纤维某些基本形态“形似”的模仿，从毛纤维结构与特性、毛型织物的坯布、染整加工和最终产品的结构特征及其与毛型结构外观、手感、风格、特征

7、的关系等基础理论研究中理解了最终要求，并通过实际加工的理论启示找到了实现的可行道路，再在系统工程实践中实现了此过程，获得了预期的效果。,第三节 毛织物结构特点及其与毛型手感的关系一、引言 毛织物有许多类别，历史上按习惯将毛织物按生产系统区分为粗梳纺纱机织物、粗梳纺纱针织物、精梳纺纱机织物、精梳纺纱针织物四大类,粗梳纺纱机织物分为麦尔登、海军呢、女式呢、制服呢、学生呢,大衣呢、法兰绒、粗花呢及海力斯等九类及工业用呢等；精梳纺纱机织物分为凡方丁(及派力司)、哗叭(及啥味呢)、华达呢、中厚花呢、直贡呢、薄花呢等，它们各有自己的外观织纹、手感、风格等特征，20世纪50年代开始数十年内各国经常召开全国性

8、产品质量评选和织物统一标准、手感评价的会议，特别是20世纪70年代以来对织物手感的客观评价、仪器研制等进行了大量研究(潘宁的博士论文、沈志耕的风格仪等)；日本从1970年开始，在日本纤维机械协会内成立织物手感客观评价工作委员会(主席川端季雄、干事长丹羽雅子)研制并批量生产多种类型(包括便携式和座机式)、多种型号的织物手感测试仪器。1993年，在英国召开的国际纺织学会上对其进行了充分肯定并授予大奖。在毛型织物设计与生产中，毛织物结构的基本特点在织造生产的坯布与染整后的成品布之间有重大的区别,二、毛织物坯布的特点 精纺毛织物用纱较粗一般采用双股线(避免浆纱工序)大部分采用低捻度、股线捻向与单纱捻向

9、相反的工艺，使股线外层纱线捻幅较小。织造设计中，经向覆盖系数与纬向覆盖系数均较低(50)，使织物织造疵点和坯布中纱线疵点明显暴露，易于检出。这些纱线疵点和织造疵点可以在染整前生坯修补工序中给予修补，例如纱线上的草刺、毛粒、外缠件杂物、异色纤维等可以用镊子摘除，而纱线本身疵点如大肚纱、不良接头、错支纱、夹杂纱、紧捻纱等可以用正常纱线替换(在坯布中抽出有疵点的纱段，补入正常纱线)，并可能改正缺经、缺纬、破洞等疵病和整理缩经(经缩浪纹)、缩纬(纬纱局部未伸直)使纱线伸直以及修理废边织入等疵病。由于毛织物价值高虽然修补增加成本但仍然具有合理价值，特别是明显减少了成品的疵病，对提高经济价值有利，故数百年

10、来均按此方法处理。但其前提是毛织物因染整中有很大的收缩率而导致坯布覆盖系数可以很低，使修补工作成为可能(特别像换掉整根纬纱和补入整根缺纬等，在一般棉型、麻型、丝绸型坯布上是不可能的，而其收缩率的来源是毛纤维的缩绒性)。也与此有关，修补和织补的纱头均在织物背面留有足够长度，防止收缩后漏出破洞。精纺毛坯布外观粗糙，生坯修补后则匀净清洁，但手感粗糙、燥呛、刚硬、缺乏弹性、悬垂性差，并不具备正常成品毛织物的特征。,三、精纺毛织物的特点 精纺毛织物成品布的光泽柔和(散射光比较均匀，正反射方向反射光不超过法向反射光的2倍)但仍有明显的膘光(正反射方向反射率较高)，这导致毛织物在旋转中每一组织点均有明暗变化

11、。他外观方面，呢面细洁匀净，组织纹路清晰，纱线连续浮长形成的“贡子”在正面突出饱满排列均匀整齐，使正面“员子”具有深、盲、匀而背面平整的特点。织物正面一般色泽均匀(花呢要求有设计的花纹、派力司要求有段状周期性深浅)，但织物同一组织点由不同方向观察有不同的深浅程度(毛纤维有一定的双折射率，表面反射光占总反射光的比例在不同方向不相等)，使色彩活泼、生气昂然，不致呆板沉闷。同时，外观边道整齐，全幅左中右无色差，无皱印、缺经、缺纬、破洞、接头结子、错纱、错组织相杂物织入等各种疵病。强，无阻滞、勾绊感觉：,手感方面，精纺毛织物染整成品布一般均能达到挺括、打身骨、软糯滑爽、丰满、急弹性回复能力和缓弹性回复

12、能力强，抗皱保形、活络、悬垂性好等。在软硬结合上要求挺面不硬、软而不烂，使服装成形自然，上衣胸线、肩线圆润、弧形能连续保持不会塌陷，而手捏、手格柔软易变形。摩擦感觉中不动、不腻(无油脂、蜡质感觉)、不涩求糙、无刺扎、刺疗。悬拄时曲线自然连续，曲弧连接匀平，无死滔硬角，无轻飘涤荡感觉(稳重)；捏移弯档摩动中，轻盈活络，形随手动，弹性回复能力 毛织物这些外观、手感、风格、特征，为服装的挺括、保形、悬垂、合身、舒适及体现稳重、高贵不飘荡等社会文化谱写了无声的语言，同时也是高档次的具体体现。现在已成为所有服装用纺织品追求的目标、成为服装用纺织品基本要求的重要力面。,(1)毛纤维的缩绒性和天然永久卷曲、

13、毛织物坯布的松结构和毛染整松式加工工艺。正因为毛织物的缩绒性、其坯命的松结构和在染整松式加工(这是非常重要的，如果采用过去棉印染、丝绸印染的加工方法，毛织物不可能呈现它的优异特点)中，纤维的互相爬动、收缩，使织物幅宽和长度大幅度收缩，也使织物的经密和纬密显著提高。纤维的爬动使纱线中紧张的纤维松弛、进而收缩，恢复其卷曲形态，进一步增加纱线中纤维间的间隙，形成蓬松的、各根卷曲纤维间依靠点接触的纱线，减小了纱线中的单位体积重量，增粗了纱线的外直径，使织物中纱线之间基本挤紧(在这种条件下，才使织物两面屈曲波不对称有可能形成)而纱线内纤维蓬松不挤紧并形成丰满的外观。这才创造了毛织物印染成品在受力时，变形

14、的抵抗能力小，呈现低模量的软糯特性。,(2)毛织物的优异力学性质和加工中的注意事项。毛纤维优异的力学性质是毛织物具有优异力学性质的基础，毛织物急弹性回复、缓弹性回复、抗皱保形等一系列力学优点均来源于毛纤维的结构及其力学性质以及纺织染整加工中对毛纤维的刻意保护，使其减少损伤保持优异的性能。特别对造成深层次损伤的化学物质和条件如强碱、强酸、高温等应尽量减少接触和缩短作用时间。,(3)毛纤维优异的形状记亿能力和毛染整的湿热定型加工。毛织物染整加工中，通过煮呢、蒸呢等多道工序给予湿热定型，使毛织物在整体平整其中纱线按要求蓬松弯曲(包括保持两面屈曲波不对称)，以及每根纤维在空间三维自然卷曲的形态下建立起

15、纤维内相邻大分子之间的网状结构键。使每根纤维、每根纱线和整个织物的形状“定型下来，达到保形抗皱、形状稳定的能力。使毛织物中纱线间基本挤紧而纱线内纤维间蓬松的形态稳定，突出保持毛织品优异的外观、手感和风格特征。,第四节 化纤仿毛前后期的努力和结果,一、20世纪50-60年代的主要成果 1958年开始，我国为了一种纯毛华达呢(原2201华达呢)作为主要商品出口而消耗大量毛纤维，在含毛产品奇缺的条件下开发了粘锦华达呢(粘胶短纤维含量路，锦纶短纤维含量15)。利用锦纶短纤维在松式染整条件下收缩率较大(5-6)以及粘胶纤维湿热条件下横向膨胀很显著(截面增大100120)的特点，使织物湿态下膨胀挤紧待烘干

16、冷却后，粘胶纤维干缩，在纱线中纤维内留出孔隙形成比较蓬松的结构。织物干态外观手感比较好(当时仿毛最成功的产品)。但它的缺点是一旦浸湿，粘胶纤维润胀后，织物十分板硬。这种织物还曾经作为织物起球测试的标准摩擦织物使用。这种织物畅销20余年，直到1993年以后才退出历史舞台。,二、20世纪70-90年代的主要成果 20世纪70年代开始到90年代中期，国际化纤仿毛技术展开了两条技术道路。一条是19751986年间以taslan技术为主，将涤纶长丝经过空气变形技术使纱线中纤维产生大量丝圈和丝弧，形成蓬松结构的纱线，由此形成织物中纱线内纤维蓬松卷曲的结构，结构外观酷似羊毛粗纺织物，曾于20世纪80年代前期

17、红极一时。当时的产品商品名称主要有高尔夫等。由原纺织工业部从杜邦公司引进技术，在江苏盐城化纤厂实施。在此前后国内许多涤纶厂引进空气变形设备近百台。但这种织物因技术限制和单纤维线密度太大等原因，导致手感祖糙板涯，皮肤接触感差，更受日本“新合纤”微细纤维风格以及“天然纤维热”已开始降温等影响，于985年进入低潮。,另一条是在国家“七五”和“八五”计划重点科技攻关项目中有关化学纤维仿毛织物的科研项目，带动了化学短纤维和化学纤维长丝仿毛的研究和产品开发。在此期间，我国科学家提出了采用不同收缩率、不同粗细短纤维混纺方法改变纱线和织物结构的思路。采用阳离子可染涤纶切片，使产品颜色色谱展开，色光良好，易染性

18、提高；共纺制两类短纤维：一类是线密度较小(2dtex左右)的纤维沸水收缩率低(3)、卷曲细密的纤维用作纱线的皮层纤维；另一类是线密度较大(原纤维3dtex以上)、沸水收缩率高(12-25，平均18)、异形截面(偏心因中空，截面积中空串8-10)短纤维沸水收缩后线密度，抗弯刚度相当于4-5dtex以上纤维的抗弯刚度)，纤维较长(平均长度88mm)的纤维用作纱线的芯层纤维。纺纱织造中纤维避免加热(不蒸纱，不浆纱)，坯布经松式浆整后，高收缩率纤维缩进纱线中心(原色纱线本身成纱中粗纤维易向外层转移，但热处理后，粗纤维多缩短9-22，被抽紧挤向纱线中心)，而热收缩率低的纤维被捻挤至外层。特别是芯层纤维收

19、缩率有较宽分布，使芯层纤维在纱中芯层位置也有一定分布、形成蓬松的纱线，具有良好的外观及手感，其典型产品有啥味呢等。因松式染整中纱线长度收缩，纱线间基本挤紧纱线内蓬松；表层纤维较细，有卷曲、手感柔软、细腻、滑糯的特点；芯层有祖刚的空心纤维，纱线抗弯，刚度较高故挺括、有身骨；纱线总体悬垂性良好，不呛、不噪、不飘荡。涤纶热定型适度，弹性、抗皱保形性优异。从研制初期以“仿毛像毛、以假乱真”到发展后期的“像真、超真”，取得了重大突破。,但是事物是一分为二的，它也有缺点，特别是抗起球性能不高。为了能解决仿毛织物抗起球的问题，国内外许多专家作了大量努力，基本理清了起球产生的原因和过程，寻找到了影响起球的主要

20、因素，但终未找到有效的解决办法。织物起球的过程来源于织物在使用中受力弯曲、折挠、摩擦等使纤维重复受力后位移，纤维自由端向织物表面外延伸爬出。蓬松结构的纱线更有利于纤维的位移和爬出。纤维自由端伸出长度累积增加到3-6mm以上、5摩擦等作用搓揉互相缠结开始成“球”。纤维球形成后经过搓紧，牵系球粒的纤维受到了重复扭转，弯曲等作用，牵系纤维根部疲劳、断裂，球粒移掉脱落又呈光洁织物面。继而纤维瑞再重新开始移出、成球以及脱落，如此重复进行。对于某些结构紧密的织物(特别是高捻度织物)纤维爬行伸出一定阶段后，不再移行，特别是第一批球粒脱落后，纤维自由瑞不再伸出织物抗起球性能就良好。对于毛型外观、手感的织物则缺

21、乏这种条件，因而奇希望于快速脱落。为此，一部分科研工作者提出了低强化纤减少起球的思路，但是国内外多年实践推翻了这种想法。1983年开始，抗起球研究者即已发现，球粒脱落后织物表面断脱端的扫描电子显微镜明显看出，球粒脱落的牵系纤维的断脱，约90是重复扭转疲劳断脱，约10是重复弯曲疲劳断脱，几乎没有被拉伸断脱的。以后的实践也说明，仅降低纤维拉伸断裂强度，不会减少起球，反而由于强力低，自由端增多，增加球粒数。但是，维持适当的拉伸断裂强度，显著降低重复扭转疲劳强度和重复弯曲疲劳强度的纺丝方法尚未找到合理的道路。因而短纤维毛型织物抗起球研究工作受到了挑战处于“胶着”状态，进展不大。在这种背景下，化纤仿毛的

22、道路不得不另辟路径。,第五节 化纤长丝仿毛的新道路 在国内外化纤仿毛历史探索的基础上，1996年开始了化纤仿毛新一轮的探索研究和开发。这一时期的主要特点是：认真细致地总结历史的经验与教训，使新一轮研究工作尽可能全面考虑各力面的要求，防止顾此失被；理清基本思路，开展基础理论研究工作垫实基础，减少盲目试验，提高效率；走出实验室，在生产第一线上摸爬滚打，将研究工作中的小试、中试结合一体，全面适应生产需要；按照系统工程理论思想将研究工作故在聚合纺丝、纺纱织造、染色整理、裁剪、缝纫、后加工、穿着试用的整个系统中，统一分析、统一考验、统一评价、一体协调，多快好省地进行研究工作。为实现化纤仿毛的纤维要求，重

23、点需思考的问题共4个方面。,1如何照顾各方面特性要求，特别是改善抗起球性能要照顾纺织品主体性能及当前生产和经济条件，首选的化学纤维仍是涤纶。它熔点高，热定型性能好，基本不吸湿湿态热力学影响小，成本低，适于推广应用，而且国内生产能力大，可选择机会多。同时，考虑抗起球要求，当前能实现的惟一步骤是回避短纤走化学纤维长丝的道路。即只有纱线上没有自由端，而纤维又不会由自由端逐步抽拔外移伸出，才使球粒的形成失去前提条件。2研究纱线截面内外层各种纤维比例关系必须先期研究纱线截面内外层各种纤维的比例关系，特别是内层纤维的基本要求。这包括子三个方面的内容。(1)内外层纤维的比例。最简单条件下考虑纤维等径圆形截面

24、，按六方密堆砌排列(考虑无均匀蓬松结构六方密堆砌留有等距内隙)。如图210所示，数值见表21,图2l0圆截面纤维六方密堆砌排列,表21 六方密堆砌时皮芯比例,由表21可知，对于一般纺织用纱线截面纤维根数在37127范围内时，皮层纤维被覆纱线表面的纤维比例必须高于28854865，最外2层纤维被覆纱线表面的纤维比例必须高于519781.08，这正是最理想的完全均匀铺层的条件。事实上，纤维不可能也不应该完全没有内外转移，因而，纱线皮层纤维比例一般应考虑50以上。,(2)形成织物中纱线内纤维蓬松分布的措施。对于某些接触感觉要求不十分高的织物，长丝经过空气变形，纤维形成大量丝圈、丝弧，是纱线中纤维膨胀

25、的有限措施；但对于手感和触感要求很高的服装纺织品，采用纤维遇热收缩的方法是一条可行的途径。并且需要经过详细理论分折，寻找最理想的各种收缩率纤维的数量分布，以使纱线截面中各纤维(特别是芯层各根纤维)的蓬松结构能比较均匀、稳定和不妨碍热定型后纤维受力后的弹性复位保证最终产品在抗皱、保形、性、活络与挺括、软糯各方面要求的统一特别是织物中纱线因蓬松挤紧而丰满、厚实的手感和外观。,4新型化纤长丝实现的二艺要求 30年来，化学纤维和纺织染整生产发展一样非常艰辛地经历了一个千方百计缩短生产链的研究利实践过程。化学短纤维由多工序纺丝走向了两工序纺丝(卷绕丝成筒及牵伸上油卷曲定型切断包装)和一步法单工序纺丝；化

26、学纤维长丝也由多工序纺丝走向了两工序纺丝(预取向丝卷绕NY利牵伸变形加工分别形成牵伸眷绕丝DY、牵伸加捻丝Dl、弹力丝DIY、空气变形丝Aw等)和一步法单工序纺丝(全牵伸丝mY或全取向丝mY等)o但耍实现上述化纤仿毛要求，不仅某些项目复杂、要求高，且综合性能要求更高，生产复合变形丝走一步法单工序实现的难度将过大。而采用二步法纺丝或三步法纺丝时，则较易照顾到各方面性能的实用要求，容易实现。因此这项研究工作在全牵伸机(DY机)上只进行了部分试验，没有深入研究。在下步法和三步法加工中工艺研究进行了较多实验，许多实验采取了全流程测试，即由化纤纺丝、纤维性能测试、纺纱、织造、染色整理、服装加工、服装试穿再反馈回来改进工艺方案。这样做虽然工作员巨大、费时费力、投入甚高，但可统筹全局、发现问题、找推对象、明确要求、对症下药，防止因短视只关注个别重点而忽略整体性要求的偏差。在这些努力的基础上实现了多异多重复合变形长丝“军港纶”的研究和生产。,