大多数纤维都会发生原纤化,只不过有的严重,有的轻微,有的容易在日常生产/使用场景中被看到,有的不容易被看到。莱赛尔、丝绸、芳纶的原纤化容易在生产/使用场景看到,粘胶、莫代尔、棉、羊毛不容易在日常使用场景中看到,但如在生产中施以合适的工艺,也可令前三者发生原纤化,形成“开纤”风格的织物,详细的”开纤“工艺原理我们将在《莱赛尔、棉、粘胶的"开纤“》一文中论述。
在所有纤维类别中,纤维素的原纤化最为常见,其中莱赛尔最为剧烈,莫代尔和棉次之,粘胶原纤化程度最低,如把原纤化程度分为5级,最剧烈的5,最轻微的1,则它们的原纤化程度如下:
同样是纤维素,为什么粘胶的原纤化等级很低,而莱赛尔的原纤化又非常剧烈,这个要从纤维素的原纤化机理说起。 所谓原纤化,实际是指纤维发生了原纤分裂,即原本紧密在联结在一起的称为一个纤维整体的原纤集合体,因为某种原因,侧向的连接被破坏,从而使得原纤不再紧密的连接为一个纤维整体,分裂成了多根更细的原纤,即为原纤化。如果不考虑纤维的皮层因素,纤维素的原纤化均是由其湿溶胀开始,干态时,纤维素的原纤间存在大量的氢键作用,这时原纤间侧向作用力强,不容易发生原纤化,而当纤维湿润后,吸湿溶胀,侧向氢键作用被破坏,这时如果纤维本身的侧向分子联结较少,侧向作用力就会很弱,那么对其施加足够的剪切作用,其就会发生原纤化。
同时, 纤维素都有多级原纤结构,即纤维由巨原纤组成,巨原纤由微原纤组成,微原纤由基原纤组成。
这种多级原纤结构在持续的湿剪切作用下会产生多级原纤分裂,令纤维由光洁的线状变成絮状。下图为莱赛尔织物洗前洗后的放大镜照片,可以很明显的看到洗后纤维由光洁线状变为絮状,发生了多级原纤分裂。
而莱赛尔比其它纤维素原纤化要剧烈的主要原因在于取向度和结晶度的差异。随着纤维的结晶度和取向度升高,纤维的拉伸强力变好,但其侧向作用会变弱,干态下侧向还可以依靠氢键作用保持连接,而湿态下氢键作用被破坏,侧向作用变得更弱,这时如果有剪切作用,则很容易发生原纤分裂即原纤化。碱在原纤化中作用是带入更多的水进入纤维内部,使侧向作用力变得更弱,促使原纤化发生。莫代尔的结晶度和取向度均高于人棉,所以其原纤化等级高于人棉,而莱赛尔的结晶度和取向度高于其他纤维素,则原纤化最为剧烈。纤维素的原纤化等级与结晶度取向度关系如下图:
在皮层被破坏后,原纤化的发生就取决于其原纤结构的侧向作用的强弱。很难发生原纤化的粘胶纤维,由于其低取向的结构特征,其湿润后有很强双向联结的网状结构,横向间有较强的纽带结构,而莱赛尔的高取向导致其在湿润,可以清晰的看到原纤的轴向排列特征,缺少侧向的纽带作用,而形成原纤条结构,这种结构较之网状结构,更容易在剪切作用下产生侧向的相互分离即原纤化。
织物洗后起毛起球的原因是,纤维没有发生原纤化时,它是一个光洁的线状,在水洗时,由于受力面积小,水流或外界摩擦对其冲刷力道不大,很难能把还陷在内部的纤维拖拽出来,以形成更长的端圈毛羽,为后续的毛羽纠缠提供条件。而原纤絮状分裂后,受力面积增大,形成船帆效应,使端圈毛羽更容易在水流或外界摩擦下的拖拽出来。同时,在起毛到纠缠的阶段,纤维越粗抗弯刚性越大,容易在织物表面挺立,不容易和其他毛羽发生缠结,因而不容易起球。 纤维软,容易发生缠结,容易起球。原纤分裂后,原纤更细更软,容易发生缠结。同时,原纤化的絮状分裂,导致原纤间的接触面增大,也对其缠结有促进作用,多次洗后,如果其原纤生产速度大于原纤掉落速度,就会导致布面毛羽越来越多,就容易发生缠结和结球(关于这一点,我们将在莱赛尔织物可暴露原纤总量模型的论文详细论证)。