新型纺织纤维及其加工技术

新型纺织纤维

及其加工技术内容摘要第一节新型纺织纤维的研究进展第二节天然彩色棉及其加工技术第三节羊毛拉伸细化加工技术的研究第四节罗布麻纤维及其加工技术第五节大麻纤维及其加工技术第六节大豆蛋白纤维及其加工技术第七节动物蛋白再生纤维第八节甲壳素纤维及其纺纱加工技术第九节新型再生纤维素纤维—竹纤维第十节Lyocell纤维的特性及纺纱工艺探讨第一节新型纺织纤维的研究进展一、新型天然纤维（一）新型棉天然纤维（二）新型麻天然纤维（三）桑皮纤维（四）新型天然动物纤维二、新型化学纤维（一）差别化纤维（二）高性能纤维（三）功能纤维一、新型天然纤维（一）新型棉天然纤维

1．兔毛角蛋白转基因棉

将兔毛身上分离到的（或人工构建、合成的）兔毛角蛋白基因利用我国独创的花粉管通道法导入抗虫棉，通过不断筛选繁育，达到遗传稳定的转基因棉。2．无土育苗棉

无土育苗棉是指在工厂内无土育苗后，将其移栽大田生长的棉花。

3．天然有机棉

天然有机棉是指在棉花种植过程中，采用有机耕作技术，多施有机肥，不用或少用化肥，对棉铃虫等虫害采用生态防治方法，尽量少用或不用农药，保证收获的棉花是不含毒害物质的绿色棉纤维。

4．天然“不皱棉”

细菌的基因导入棉花的细胞，产生出来的新棉花仍保留原来的吸水柔软等特性，但其保温性、强度、抗皱性均高于普通棉纤维。

5．天然彩色棉

天然彩色棉是采用现代生物工程技术培育出来的一种在棉花吐絮时纤维就具有天然色彩的新型纺织原料。

1．黄麻

黄麻是仅次于棉的第二大天然纤维。黄麻纤维白而有光泽，吸湿性好，散水快，主要用于制造麻袋、麻布、造纸、绳索、织地毯和窗帘，已扩展到提包、土工布、服装领域。

（二）新型麻天然纤维2．大麻

大麻纤维是最早用作纺织纤维的品种之一。它可作为纤维产品、服装、绳索、船帆、油脂、纸张及医疗用品的原材料，但从传统意义上讲，大麻一直被当作一种仅能用来制造绳索的纤维，直到最近改善大麻纤维细度的工艺得到了发展，大麻的服用舒适性才真正被发掘出来。

3．罗布麻

罗布麻是一种具有优良品质和服用性能的麻纤维。除了具有一般麻类纤维的吸湿性好、透气、透湿性好、强度高等共同特性外，还具有丝一般的光泽和良好的手感，纤维细长，耐湿抗腐，特别是具有一定的医疗保健性能和抑菌作用，对降低穿着者的血压有一定效果。4．凤梨麻

被称为凤梨麻的菠萝叶纤维也是纺织原料中新型天然纤维，其开发前景非常看好。近年来，印度、日本等国对菠萝叶纤维进行了剥取、纺纱、织造研究。采用环锭纺、转杯纺、摩擦纺等设备，试制出了菠纤棉、菠纤/涤及100%菠纤的混纺纱和包缠纱。5．香蕉纤维

香蕉纤维是利用香蕉茎杆为原料，采用生物酶和化学氧化联合处理工艺处理而制成的纤维，其具有质量轻、光泽好、吸水性高、抗菌性强、易降解且环保等功能。

我国是香蕉生产大国和消费大国，2004年收获面积25.51万公顷，产量达629.32万吨，分别居世界第五位和第三位。目前我国每年被丢弃的香蕉茎叶废弃物超过200万吨，其中可提取的香蕉纤维在10万吨以上，具有极大的开发利用潜力。（三）桑皮纤维

桑皮纤维，是以桑树皮为原料制取的纤维。它是从桑树修剪枝条中提取的纯天然绿色纺织纤维，具有坚实、柔韧、密度适中和可塑性强等特点。桑皮纤维衣服具有麻制品的挺括，蚕丝的光泽和舒适度，并具有优良的吸湿性、透气性、保暖性和一定的保健功效，其光泽良好、手感柔软、易于染色，还可以与棉、毛、麻、丝以及化学纤维进行混纺。

（四）新型天然动物纤维

新型天然动物纤维包括利用现代基因工程而来的和改性加工得到的动物纤维。1、彩色蚕、彩色羊、彩色兔及彩色稀有动物纤维

2、蜘蛛丝

3、丝光羊毛、卷曲羊毛、防缩羊毛、拉伸羊毛以及经过分梳加工的绵羊绒和兔绒纤维二、新型化学纤维Ⅰ再生纤维：（一）再生纤维素纤维：Lyocell、Model、竹纤维、甲壳素纤维（二）再生蛋白质纤维：

动物蛋白质再生纤维：动物毛发、动物皮质、动物奶蛋白质、昆虫蛋白质、蜘蛛、蛹、珍珠等蛋白质纤维

植物蛋白质再生纤维：大豆、花生、玉米等蛋白质纤维（三）动植物双蛋白质再生纤维Ⅱ合成纤维（一）差别化纤维：异形、超细、易染、阻燃、高吸湿、抗起球、抗静电、复合、有色、高收缩等纤维（二）高性能纤维：碳纤维、硼纤维、铝纤维等（三）功能纤维：导电纤维、陶瓷纤维等（一）差别化纤维差别化纤维通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理，使性能上获得一定程度改善的纤维。1．异形纤维

异形纤维是指用非圆形孔喷丝板加工的非圆形截面的化学纤维。常见的一些异形纤维品种主要有三角（三叶、T型）形、多角（五星、五叶、六角支型）形、扁平、带状（狗骨、豆形）、中空（圆形、三角、梅花）形等。（1）异形纤维性能：a具有柔和、素雅、真丝般的光泽；b提高了织物的耐污性；c提高了抗起球的能力和耐磨性能；d减少了纤维的蜡状感，透气性好；e染色更加鲜艳。（2）异形纤维的应用：a民用纺织品领域：涤纶、锦纶仿真丝，涤纶仿毛等b衣着用产品：针织外衣、衬衫、晚礼服、和服、裙料等c装饰用产品：窗帘、地毯原料等2．超细纤维

一般单纤维细度小于0.44dtex（0.4旦）的纤维称为超细纤维，细度大于0.44dtex而小于1.1dtex（0.4~1旦）的纤维称为细特纤维。超细纤维组成的长丝称为超复丝，细特纤维组成的长丝称为高复丝。

性能：手感柔软、细腻；具有良好的悬垂性、透气性和穿着舒适性；柔韧性好；光泽柔和；高清洁能力；高吸水性和吸油性；高密结构；高保暖性等许多独特的性能应用：超细纤维产品具有较高的附加值，现在多用于仿真丝、仿桃皮、仿鹿皮、高级擦拭布、洁净工作服、高档过滤材料等高附加值与高新技术产品。3．易染纤维

易染纤维也可称为差别化可染纤维（DDF）。所谓纤维“易染色”是指它可用不同类型的染料染色，且染色条件温和，色谱齐全，色泽均匀及坚固度好。易染性聚酯纤维(1)在分子结构中引进可染性基团(第三单体)如:CDPHCDP(2)改变分子规整性的PTT纤维和PBT。PTT纤维具有弹性优良、模量较低、手感柔软、易染色等特点，是一种发展前景很大的聚酯纤维。

4．阻燃纤维

能满足某些应用领域所规定的特定燃烧试验标准的纤维称为阻燃纤维。阻燃涤纶、阻燃腈纶、阻燃丙纶、阻燃粘较纤维和产品。后整理工序对棉、粘胶、羊毛、甚至涤纶织物等进行阻燃整理。还可用于制作消防服、军用服、工业防护服及防护内衣等。5．高吸湿性纤维

疏水性合成纤维经物理变形和化学改性后，在一定条件下，在水中浸渍和离心脱水后仍能保持15%以上水分的纤维，称之为高吸水纤维；在标准温湿度条件下，能吸收气相水分，回潮率在6%以上的纤维，称之为高吸湿纤维。方法：（1）共聚法；（2）接枝共聚法；（3）制取微孔结构纤维。

吸湿性改性纤维主要用于功能性内衣、运动服、训练服、运动袜等产品。

6．抗起球型纤维

为消除或减少合成纤维纺织品在使用过程中起毛和起球现象而开发的具有一定抗起球性能的纤维品种属于抗起球型纤维。抗起球型纤维的生产方法：

a降低纤维的抗张强度、钩结强度和耐疲劳性能

b纤维表面处理

c采用异形截面抗起球纤维品种及其应用：a抗起球型聚丙烯腈纤维b抗起球型聚酯纤维7．抗静电纤维

不易积聚静电荷的化学纤维。在标准状态下体积电阻率小于1010Ω·cm的纤维或静电荷逸散半衰期小于60s的纤维。有暂时性和耐久性两种。加工方法：(1)用抗静电剂进行表面处理；(2)用亲水性聚合物整理剂处理；(3)与含导电或抗静电性能的聚合物复合纺丝或共混纺丝；(4)与抗静电单体共聚应用：服装、地毯、矿山输送带、汽车内装饰用品和特殊无尘、无菌、无静电工作服。

8.复合纤维

复合纤维是由两种及两种以上的聚合物或性能不同的同种聚合物，按一定的方式复合而成的。由于这类纤维截面上同时含有多种组分，因此，复合纤维往往同时具有所含几种聚合物组分的特点。按复合纤维内组分间的几何特征进行分类，如分为双层型（并列型、皮芯型）和多层型（并列多层型、放射型）、海岛型。9．有色纤维

对纺丝溶液,熔体或凝胶丝采用加入色剂或有色母粒等制成的有色化学纤维。有色纤维主要用于比较难染色的涤纶、丙纶、芳纶的生产。目前较普遍的颜色主要有黑、红、黄、绿和棕色等。并可结合细旦、高收缩、高强等纤维生产一起进行。10．高收缩性纤维

通常可以把沸水收缩率在20%的纤维称为收缩纤维，而把沸水收缩率为35~45%的纤维称为高收缩纤维。（1）高收缩型聚丙烯腈纤维制造方法

a在高于腈纶玻璃化转变点的温度下多次热拉伸。

b增加第二单体丙烯酸甲酯的含量。

c采用热塑性的第二单体与丙烯腈共聚也可明显地提高纤维的收缩性。应用：与普通腈纶混合制成腈纶膨体纱，包括膨体绒线、针织绒和花色纱线等，或者与羊毛、麻、兔毛等混纺或纯纺，做成各种仿羊绒、仿毛、仿马海毛、仿麻、仿丝产品等。这些产品具有质轻、蓬松、柔软、滑糯、保暖性好等特点。（2）高收缩型聚酯纤维：制造方法

a特殊的纺丝与拉伸工艺

b化学变性的方法应用：常规涤纶、羊毛、棉花等混纺或与涤棉、纯棉纱交织，生产独特风格的织物，如机织泡泡纱、凹凸形织物、条纹织物。

高性能纤维有机高性能纤维无机高性能纤维芳香族聚酰胺杂环聚合物聚四氟乙烯纤维超高分子量聚乙烯超高分子量PVA、PAN纤维碳纤维硼纤维硅-碳纤维铝纤维硅-钛-碳-氧纤维（二）高性能纤维具有比普通合成纤维高得多的强度和模量，有优异的耐高温性能和难燃性以及突出的化学稳定性。高性能纤维是具有特殊的物理化学结构、性能和用途，或具有特殊功能的化学纤维。应用：航天、航空工业中飞行器的结构材料，高温、腐蚀性气体、液体的过滤材料，各种复合材料，特种保护服等。

指具有能传递光、电以及吸附、超滤、透析、反渗透、离子交换等特殊功能的纤维，还包括提供舒适性、保健性、安全性等方面的特殊功能及适合在特殊条件下应用的纤维。（三）功能纤维功能纤维分离纤维耐热纤维其他纤维传导纤维屏蔽纤维膜分离用中空纤维过滤介质用纤维吸附分离纤维导光纤维导电纤维耐热纤维防燃纤维电磁波屏蔽、中子吸收、噪声隔绝纤维发光纤维医用保健纤维生物降解纤维水溶性纤维变色纤维耐辐射纤维超导纤维1．导电纤维

导电纤维指在标准状态（20℃、相对湿度65%）下，质量比电阻为108Ω·g/cm2以下的纤维。按导电成分在纤维中的分布状态可分为三种：（1）均匀型：导电成分均匀地分布在纤维内；（2）被覆型：导电成分通过涂、镀等方法被覆于纤维表面；（3）复合型：导电成分混熔在纺丝液中，或通过复合纺丝方法制得导电纤维。按纤维材料来分，主要有金属纤维、碳纤维和有机导电纤维。有机导电纤维是以普通合成纤维为基体，在纤维中添加炭黑、石墨、金属或金属氧化物等导电性微粒或微细纤维制得导电纤维。导电纤维通常用于制成抗静电织物，它的导电性能要比抗静电纤维更好，所发生的静电能更快地泄漏，有效地防止了静电的局部蓄积。同时，导电纤维还具有电晕放电能力，能达到向大气放掉电荷的效果。2．陶瓷纤维

陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点。陶瓷纤维也可以和一定比例的普通纤维混纺成纱，或者直接利用陶瓷纤维长丝制成绳、机织物或编织品可用于各种工业窑炉及管道接头的隔热、密封材料，高温环境下工作的电缆的包覆材料及工业窑炉开口部位的防热幕帘、高温环境下工作的人员的防护服装等。第二节天然彩色棉及其加工技术一、概述二、天然彩色棉的纤维特性三、天然彩色棉的结构与品质四、天然彩棉的纺纱加工五、生态整理六、产品开发的主要方向一、概述天然彩色棉是采用现代生物工程技术培育出来的一种在棉花吐絮时纤维就具有天然色彩的新型纺织原料。（一）天然彩色棉发展的背景

1．天然彩色棉及其纺织品的发展是环境保护的需要

2．天然彩色棉及其纺织品的发展是市场的需要

3．天然彩色棉及其纺织品的发展是提高产品国际竞争力的需要（二）彩色棉的开发利用现状1．中国彩色棉的开发利用现状1996-1997年中国第一批彩色棉纺织品试纺成功。1996-1999年期间，形成了中国最大的彩色棉产业化组织。1999-2009，种植面积从1万亩发展到20万亩，皮棉产量从每年8万吨增加至每年20多万吨。2000-2008年，从事彩棉生产、加工企业从不足10增至1000多家。目前中国已是世界最大的彩色棉种植生产大国。2．国外彩色棉的研究开发概况国外彩色棉的育种研究工作始于60年代末研究与产品开发的国家有美国、秘鲁、巴西、法国、澳大利亚、埃及、巴基斯坦、土耳其、阿根延、希腊、荷兰、土库曼、乌兹别克、乌克兰、哈萨克、塔吉克等国家。美国较早的对彩色棉的利用进行了研究。1988年育种家Fox选育出了两个彩色棉品种，于1990年获得专利并成立了Fox公司，对彩色棉进行开发利用。现在彩色棉播种面积达60000多亩。3．前景预测

近年来，美国、日本、德国及不少欧洲国家已发展多种“绿色、生态、环保”的纺织品和成衣打进国际市场、抢占市场份额，掠取了巨大的经济效益。据预测，21世纪全世界将有60-70%的人口使用彩色棉产品。二、天然彩色棉的纤维特性舒适、抗静电、亲和皮肤，对皮肤无刺激，符合环保及人体健康要求。

目前世界上彩色棉仅有棕色和绿色两大基本色泽类型。但由于颜色深浅程度不同，棕色称为棕红、粉红、褐色、咖啡色等，淡棕色称为黄色、淡黄色、乳黄色等，深绿色称为蓝色、淡蓝色等把淡绿色称为浅灰色、米色等。我国的彩色棉有淡棕色、棕色、淡绿色、绿色。彩色棉一般色素不稳定，颜色不鲜艳，色泽难达标。三、天然彩色棉的结构与品质（一）彩色棉的结构与尺寸的稳定性彩棉纤维次生胞壁薄，胞腔约占截面1/2－1/3，因此尺寸稳定性差。在湿热或化学、机械处理时，易发生收缩和起皱变形。（二）纤维素含量与纤维品质纤维素含量白棉占97%以上，棕棉占93.44%，绿棉占89.8%。（三）蜡质含量和亲水性棉彩杂质含量约是白棉的2~5倍。彩棉杂质主要成分是脂肪和木质素。因此彩色棉拒水性很强。表2-3纤维品质对比品种白棉棕棉绿棉2.5%跨长/mm28-3120-2321-25强度/cN.tex-119-2314-1616-17马克隆值/μg.in-13.7-5.03.0-4.33.0-3.3整齐度/%49-5244-4745-47短绒率/%≤1215-3015-20棉结/粒.g-180-200120-200100-150衣分率/%39-4128-3020四、天然彩棉的纺纱加工（一）开发产品目前已经成功开发了纯彩棉普梳纱和精梳纱以及与白棉混纺做纯棉AB纱、混纺纱、彩棉弱捻股线、彩棉系列包芯纱、Modal针织纱、Modal毛巾纱、Modal无捻纱以及与合成纤维、功能纤维混纺纱的机织、针织产品。根据产品要求做到优棉纺细号纱，劣棉纺混纺纱。（二）原料性能表2-4彩棉与白棉主要物理性能比较指标棕色棉绿色棉白棉细度(m/g)595067505700长度(mm)27.9126.428.58断裂强度(g/d)4.172.444.03成熟度系数1.641.171.57表2-5Modal纤维性能纤度（dtex)1.7干强(Cn/tex)3.4-3.6湿强(Cn/tex)1.9-2.1干伸(%)12-15湿伸(%)13-15湿模量(5%Ext)110缩水率(%)中等回潮率(%)12.5吸水能力(%)75表2-6远红外丙纶纤维性能纤度(dtex)1.67长度(mm)38断裂伸长(%)50.19断裂强力(CN)3.14主体长度(mm)38.5比电阻(Ω.m)5.0×107（三）工艺流程1．彩棉/远红外丙纶混纺产品JC/PP70/3014.6×14.6tex,523.5根/10cm×283根/10cm,119.4cm府绸纺纱工艺流程：2．彩棉/Modal赛络纺色织产品纺纱工艺流程：（四）彩棉纺纱关键技术1．彩棉/远红外丙纶混纺产品（1）清棉：防静电剂—乳化油剂溶液喷洒在远红外丙纶表面。（2）梳棉：将四罗拉剥棉改为单罗拉剥棉。（3）并条：工艺采用头并小牵伸。（4）粗纱：“后区大隔距，集中前区牵伸，捻系数偏大掌握”（5）细纱采取重加压，后区大隔距小牵伸，使用软胶辊等工艺措施。（6）选用自动络筒机，同时适当降低车速。（7）设定机上张力圈重量比白棉同密度品种少1克。（8）采用淀粉浆，以磷酸酯淀粉为主浆，采取“高浓低粘，小张力，被覆渗透兼顾”。（9）织造工艺参数调整2．彩