纺织纤维的发展及分类

纺织纤维的发展及分类一、纺织纤维的发展麻纤维是人类最早用来做衣着的纺织原料。蚕丝是继麻纤维之后的纺织纤维，早在5000多年前就开始利用蚕茧缫丝。我国是世界上栽桑养蚕和缫丝织绸最早的国家，大约在4700年前就已利用蚕丝制作丝线、编织丝带和制作简单的丝织品。在化学纤维中，最早问世的是碳纤维，是由美国发明家爱迪生于1880年研制成功的。1887年，法国化学家德贝尼戈成功取得了由硝酸纤维素制造人造纤维的专利权，并于1891年建立了世界上第一家人造丝厂。1884年，英国人Charles.F.Cross和Edward.J.Bevan申请了第一个醋酯纤维的工业生产专利。1890年，法国L.H.德佩西发明了铜氨法人造丝生产工艺，1891年开始工业化生产。粘胶纤维是1891年由英国Cross,Beran,Beadle三人发明，并于1904年开始工业化生产。1924年德国科学家成功研究了聚乙烯醇纤维，在20世纪30年代制成纤维，称为Synthofil。由于它溶解于水而不能作为纺织纤维，主要作为外科的手术线。直至1939年，日本樱田一郎等人研究成功聚乙烯醇的热处理和缩醛化方法，使维纶成为耐热水性良好的纤维，并于1940年6月正式投入工业化生产。1940年1月聚酰胺纤维开始工业化生产。1941年，英国科学家以对苯二甲酸和已二醇为原料在实验室首先研究成功聚酯纤维，命名为特丽纶（Terylene)，1950年开始工业化生产。1953年，美国开始生产商品名为达可纶（Dacron)的聚酯纤维。1941年和1942年美国杜邦公司和德国拜耳公司化学家分别发明了丙烯腈溶剂。1953年，杜邦公司实现了商品化，称为奥纶。1954年，拜耳公司也推出新产品德拉纶。1955年意大利开始聚丙烯纤维的工业化生产。1958年，美国杜邦公司发明了聚氨酯纤维。二、纺织纤维的分类种子纤维：棉植物纤维韧皮纤维：苎麻、黄麻等叶纤维：剑麻等天然纤维果纤维：椰子纤维动物纤维毛发：羊毛、兔毛等分泌液：蚕丝矿物纤维石棉再生纤维素纤维再生蛋白质纤维再生纤维醋酯纤维聚烯烃类聚酰胺类聚酯类合成纤维化学纤维环保型纤维包括环保型天然纤维、再生纤维、生物可降解合成纤维差别化纤维指在原来纤维基础上进行物理或化学改性处理，使其性能获得一定程度改善的纤维。功能性纤维指能传递光、电以及具有吸附、过滤、透析、反渗透、离子交换等特殊功能的纤维。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。三、纺织纤维的基本性能1、细度：可以用3种物理量来表示。一种是直径，主要用于毛类纤维；第二种是支数，分英支和公支；第三种是线密度，有特数和旦数，其中特数为纤维细度的国际法定计量单位。2、长度3、强伸性：包括强力、强度；断裂伸长、断裂伸长率4、弹性：纤维受拉伸后变形，外力去除的回复能力5、初始模量：反映纤维的刚性6、吸湿性：有回潮率和含水率两个指标。回潮率是试样中吸着的水量占试样干燥重量的百分比。含水率是纤维含水量占含水试样重量的百分比。7、化学稳定性：主要是耐酸碱性特种植物纤维天然彩色棉的特点与应用由于天然彩色棉自身的缺陷，如产量低、纤维短、品质差、颜色单调等，随着染色、染料工业的发展，彩色棉逐渐被白棉取代。直到本世纪70年代，工业污染严重威胁到人类自身，人们才意识到环保的重要性，加上转基因工程的出现，科学家开始重新审视有利于环保的天然彩色棉的栽培和育种。经国外科学家近三十年的杂交、转基因的选育栽培，已成功地培育出棕、绿、蓝、黄、红等多种颜色的彩色棉；国内科学家经十年的选育、引进，也培育出了棕、绿、黄、红、灰、紫等品系，其中以棕色系和绿色系为主。纤维的长度、细度、成熟度等已符合现代纺织生产的技术要求；产量和颜色稳定性也已符合规模播种要求，并且已经形成一定的种植生产能力。彩色棉与白棉主要物理性能比较目前彩色棉的主要缺陷：1、物理指标：长度偏短，强度偏低，马克隆值高低差异大，整齐度较差，短绒含量高，棉结高低不一致。2、产量低，衣分率低；3、外观方面：因纤维色素不稳定，纤维色泽不均匀，纤维经日晒后色泽变淡或褪色，水洗后色泽变深，部分彩色棉出现有色、白色和中间色纤维；4、由于棉花为异花授粉作物，我国棉花种植业大部分为每户种植，现代化田间集体管理较少，易造成品种混杂；5、由于目前我国对有色棉的轧花管理未进行规范化，易造成有色棉和白棉混杂现象，给白棉带来色纤维，给白布生产造成困难。二、罗布麻罗布麻是一种野生的植物纤维，它具有优良的品质，由于最早在新疆罗布泊发现，故以罗布麻命名。罗布麻的特性：1、突出的医疗保健功能2、优异的纺织性能。除具有一般麻类纤维的吸湿性好，透气、透湿性好，强力高等特点外，还具有丝的光泽、麻的风格和棉的舒适性。3、罗布麻单纤维的长度比亚麻等纤维长，且纤维细度细，因此它可以单纤维纺纱。4、罗布麻具有很好的吸湿性，标准状态下它的回潮率为7%左右，且放湿速度很快。罗布麻的产品与用途：罗布麻与其他纤维混纺得到的混纺纱可加工成呢绒、罗绢、棉麻等机织物，也可加工成针织物。特别是罗布麻与棉混纺织物在8℃以下保暖性是棉织物的2倍，在21℃以上透气性是棉织物的2.5倍，同等条件下吸湿性是棉织物的5倍以上。三、菠萝叶纤维（一）、菠萝叶纤维的提取菠萝叶纤维的提取主要是通过浸泡、机械处理、化学处理、手工刮取法将纤维从叶子的粘合物中分离出来。（二）菠萝叶纤维的性能和应用开发菠萝叶纤维是一种纤维素纤维。由于它始终含有一定的果胶和木质素等，因此它的外观略显淡黄色。菠萝叶纤维具有与棉相当或比棉更高的强度，断裂伸长接近于苎麻、亚麻，具有很高的初始模量，因此不易伸长变形，具有类似丝光亚麻的手感。它还具有很好的吸湿性能和染色性能。性能菠萝叶粗羊毛苎麻纤维长度（cm)10（切断）8.506.2纤维细度(dtex)26.79.446.39强度(cN/tex)26.111.353断裂伸长率（%）3.243.21.9比重(g/cm³)1.451.311.54回潮率（%）11.515.513菠萝叶纤维的应用开发：根据以上特性，菠萝叶纤维特别适合于与合成纤维及其它天然纤维进行混纺。日本钟渊纺织公司经过三年的研究，终于开发成功能与精细棉/亚麻织物媲美的菠萝叶纤维织物。它具有良好的外观和手感，可用作男西服、妇女便装裙衫、室内装饰织物和其他纺织品。印度尝试将菠萝叶纤维与较低级的羊毛以半精梳工艺混纺。纯菠萝叶纤维纱具有比纯羊毛纱高得多的强度而断裂伸长较小，纯菠萝叶纤维纱的刚性也比纯毛纱好。将低比例的菠萝叶纤维与羊毛混纺能明显地改善纱线的抗变形能力，同时又很好地保留羊毛蓬松、丰满的风格，因而获得良好的综合性能。这种菠萝叶纤维与羊毛混纺纱适用于作地毯表纱和家用装饰织物，以及服用织物。特种动物毛纤维一、山羊毛山羊的毛发一般为内外两层。内层为柔软、纤细、滑糯、短而卷曲的绒毛，称为山羊绒。我国是世界上最大的山羊绒生产国，年产绒量达6000~8000吨。外层是粗、硬、长而无卷曲的粗毛，叫山羊毛。（一）山羊毛的分类1、剪下山羊毛是山羊毛的主要部分。长、粗、硬，强度比较高。2、分梳下脚毛山羊绒分梳过程中被分离出来的下脚毛。粗硬，长度较短，强度较低。3、灰褪山羊毛制革时，用化学试剂处理羊皮，在羊皮上褪下的山羊粗毛。（二）山羊毛的结构和性能特点1、山羊绒的纤维细度较细；由鳞片层和皮质层两部分组成；鳞片呈环状，覆盖密度较稀。纤维整体呈现细、轻、软、滑、强、暖等特点2、山羊毛的细度粗；截面由鳞片层、皮质层、髓质层三部分组成；鳞片呈龟裂状和瓦片状，鳞片较薄，常紧贴于毛干。山羊毛表面光滑，表面摩擦系数较小，纤维间难以抱合，总体光泽明亮。皮质层呈皮芯结构，正皮质集中在毛干中心，而偏皮质分布在周围。所以山羊毛无卷曲。（三）山羊毛的变性处理及其利用开发1、未经预处理山羊毛的利用（1）手工捻线纺制纯山羊毛地毯（2）针刺成形：针刺地毯和壁毯（3）以半精梳工艺开发山羊毛混纺衬布：有山羊毛和粘胶纤维混纺以及棉经毛纬的山羊毛混纺衬布，混纺纱中山羊毛的含量可达43%。2、化学变性处理运用化学方法使山羊毛变软、细，卷曲度增加，从而提高山羊毛的可纺性和成纱性能。3、物理处理法利用毛纤维的热定型性，采用物理机械方法提高山羊毛的卷曲性能，使纤维卷曲程度提高。物理变性的山羊毛纺纱是可以纯纺成条。产品中的混用比例可达50%以上甚至高达96%。。成品手感风格、覆盖性能、弹性等都有所改善。山羊毛变性后的物理性能断裂强度cN/tex断裂伸长%卷曲数个/cm卷曲率%卷曲弹性率%残留卷曲率%新疆分梳下脚粗毛7.158.801.6892.321.55变性下脚粗毛6.966.40.649.3195.838.92新疆哈密山羊毛10.348.401.5092.291.38变性哈密山羊毛6.745.40.549.8694.889.36山羊毛经物理处理后性能的变化断裂强度cN/tex断裂伸长%初始模量cN/tex卷曲数个/cm内蒙赤峰山羊毛8.342.61640变性山羊毛7.344.11185.92二、改性羊毛（一）表面变性羊毛羊毛变性处理主要是使羊毛纤维的直径能变细，手感变得柔软、细腻，吸湿性、耐磨性、保温性、染色性等均有提高，光泽变亮。这种羊毛又称丝光羊毛和防缩羊毛。丝光羊毛和防缩羊毛同属于一个家族，两者都是通过化学处理将羊毛的鳞片剥除，而丝光羊毛比防缩羊毛剥取的鳞片更彻底。两种羊毛生产的毛纺产品均有防缩、可机洗效果，丝光羊毛的产品有丝般光泽，手感更滑糯，被誉为仿羊绒的羊毛。用氧化剂或碱剂使羊毛鳞片变质或损伤，羊毛失去缩绒性，但羊毛内部结构及机械性质没有太大改变。这种处理法以含氯氧化剂用的最多，其基本过程为：浸酸氯处理（使鳞片膨化溶解）脱氯处理（二）拉细羊毛拉细处理的羊毛长度伸长、细度变细约20%。拉细羊毛具有丝光、柔软效果，其价值成倍提高，但是拉细羊毛的断裂伸长率下降。拉细羊毛的基本原理是毛纤维在高温蒸汽湿透条件下拉伸、拉细，改变羊毛纤维的超分子结构，使其有序区大分子由螺旋链转变为曲折链，形成平行曲折链的整齐结晶结构；而无定形区大分子无规线团结构转变为大分子伸直的曲折链的基本平行结构。羊毛形态也变成伸直细长无卷曲的纤维，改变了羊毛纤维原有的卷曲弹性和低模量特征，提高了弹性模量、刚性，减少了直径，增加了光泽，本身提高了丝绸感，由于直径变细，可纺线密度变小，适合生产更轻薄型接近丝绸的面料。羊毛拉细技术的比较澳大利亚将一定质量的毛条经输理、扭转施以一定的捻度并拉伸至160%，然后进行定形处理成为拉细毛条。根据报道，该技术可使直径的22m纤维减小3~4m，长度增加15%左右，断裂强度增加30%，因大分子链取向度提高，纤维断裂伸长率有一定下降。日本从羊毛单纤维拉伸试验入手，采用各种方法探索了羊毛拉伸技术，最后确定了先对羊毛用蛋白酶脱鳞处理，然后在蒸汽中机械拉伸的工艺路线，现已向市场推出了名为“克拉利纳”的多种高附加值新型机织、针织纱和毛织物。（三）超卷曲羊毛通过对羊毛外观卷曲形态的变化，改进羊毛以及产品的有关性能，使羊毛可纺性提高，可纺支数增大，成纱品质更好。其方法可分为机械方法和化学方法。化学方法如采用液氨溶液，使之渗入具有双测结构的毛纤维内部，引起纤维超收缩而产生卷曲。机械卷曲主要有两种方法：采用填塞箱机械使纤维产生卷曲，再经过定型使羊毛卷曲状态稳定下来。国际羊毛局开发的羊毛超卷曲加工法：将毛条经罗拉牵伸装置拉伸，然后在自由状态下松弛，再在蒸汽中定型使加工中产生的卷曲稳定下来。这种处理只适合具有双侧结构的细羊毛。拉伸-松弛卷曲加工处理前后羊毛性质对比指标未处理处理后变化率%卷曲数（个/cm）2.162.6221.3卷曲率（%）3.738.54129.0剩余卷曲率（%）2.897.21149.5卷曲弹性率（%）77.6884.899.3断裂强度（cN/tex)18.720.610.2断裂伸长率（%）43.4440.