莱赛尔、棉、粘胶,都有皮芯结构,只不过皮层和芯层的厚薄比例和构成有差异,从而造成了它们染整性能上的一些差异。
未经染整处理的棉纤维由外到内,大致可以分为四层:角皮层、初生壁胞、次生壁胞、胞腔。
角皮层使棉纤维极薄的最外层,它由油蜡和果胶物质组成,紧抱于棉纤维的初生壁胞,所以未经染整处理的棉纤维亲水性不佳,就是因为角皮的这层油膜存在。初生壁胞厚约0.1-0.2um,与棉纤维的宽度20um相比,是很薄的一层,这层主要成分是纤维素,以网状形态包覆纤维的主体次生壁胞。这两层即棉纤维的皮层,在染整中,通过前处理,角质层会被去除,而初生壁胞中的少量胶蜡等杂质也会被去除,而其纤维素部分则会部分保留下来。初生壁胞和次生壁胞主体成分都是纤维素,但两者的取向度差异较大,用铜铵溶液对棉纤维进行溶胀,沿纤维轴高取向的次生壁胞会发生剧烈横向溶胀,而初生壁胞沿纤维轴取向都很低,不会有同步的大横向溶胀,反而对次生壁胞的横向溶胀有阻挡作用,但同时初生壁胞很薄,有结构上的弱环,在次生壁胞大横向溶胀作用下,会有局部发生破裂,而次生壁胞从破裂处继续向外溶胀,形成念珠状。
可见,经过染整前处理的棉纤维的皮层是稀薄的、低取向度的网状组织,主体仍然是纤维素。这种稀薄的网状组织,在染整中,对一些大分子的染料或纤维素酶进入纤维内部,并不会产生大的阻碍作用,因此,在染整实践中,除了去除表层的胶蜡等拒水物质外,也一般不会对皮层做特殊的处理以增进棉纤维的染整性能。
而粘胶则有较厚的皮层,并且皮层和芯层在致密程度、取向度存在较大差异,粘胶的皮层致密且取向度高,导致其皮层不易染色,也容易阻挡大分子的化学品如纤维素酶向粘胶纤维内部扩散。
致密且高取向的皮层,给粘胶的染整带来两个麻烦。一个有些皮层较厚(比如接近莫代尔的)得色偏浅,其原因就是皮层的高取向以及对染料进入芯层的阻拦作用。粘胶的芯层上染性能很好,比棉和莱赛尔独好,是三种纤维中染深性最好的纤维素(详见《莱赛尔、棉、粘胶三类纤维织物的染深性与改善同色性的方法》)。Hermans和Elod等人用两个实验来验证了皮层和芯层的染色差异:一个是在正交尼科尔棱镜下观察到浸入染液的粘胶芯层立即着色,而皮层着色很慢。(白色处为粘胶皮层)
另一个实验是用剥皮法对粘胶纤维进行剥皮处理,随着剥皮度的增加,其染色速度逐渐变大。
皮层越厚,其染深性影响越明显,莫代尔皮层是常见再生纤维素中最厚的,因此也是所有再生纤维素中得色最浅的,而大多数皮层不厚的普通粘胶染深性影响则相对较小。要改善厚皮层粘胶的染深性,需要用液碱溶胀皮层,可获得较深的颜色,也有染厂把这种处理称之为“苛化”,后续我们会有专门一篇来论述莱赛尔/棉/粘胶的丝光与"苛化“。
粘胶皮芯结构另一个给粘胶染整带来影响的是纤维素酶抛光很难,用普通的中性或酸性纤维素酶对粘胶织物进行酶抛光,几乎抛不动,粘胶织物上纤维毛羽很难被去除。这个主要原因还是普通纤维素酶的分子较大,无法穿透粘胶的皮层进入粘胶纤维内部,只有一些小分子的酶才能穿透皮层,取得好的抛光效果。
粘胶的皮层高取向和致密结构,令其强度也较芯层更高,因此,一些高强度的粘胶纤维接近全皮结构。
顺便说下莫代尔,除了上述两个对粘胶染整的影响外,莫代尔的更厚皮层还会给它带来另一个染整影响,原本它的原纤化程度是很高的,接近3级,因此可以利用它的原纤化特性来进行”开纤“工艺以获得细腻的绒感,但由于皮层的捆扎作用,导致原纤不能分裂,原纤化不能发生。
要使莫代尔能够利用它的原纤化特性来进行”开纤“,需要对其皮层进行处理,这一点我们会在后续关于”开纤“的文章中详谈。
莱赛尔的皮层非常薄,根据张建春等人研究表明,它的皮层和芯层比约为3%:97%,皮层和芯层的成分一样,也是由纤维素构成,但皮层取向度较芯层低,不致密,因此,皮层的存在即不会像棉的皮层一样有拒水性需要前处理工艺去除,也不会像粘胶的皮层一样阻碍染料或大分子酶进入纤维的内部。也就是说,莱赛尔的皮层对其染整性能没有影响,我们在染整工艺的设置中不需要特别考量它的皮层因素。
根据生产实践,莱赛尔的皮层,一般在平幅染整场景下,只要没有受到不正常的摩擦作用,一般不会破裂,而绳状染整场景,因有剪切作用,皮层很快就会破裂。即使在家庭洗涤这样温和的绳状剪切场景,它也很快就会破裂,而失去对原纤的困扎作用,为下一步纤维发生原纤化铺平了道路。因此,在染整工艺设置中,也无需因原纤化的问题,要特意保护莱赛尔的皮层,这种保护意义不大,因为后续家庭洗涤场景中皮层就会轻易破坏原纤化照常发生。也就是说,莱赛尔抗原纤化的路径不应该在保护皮层的困扎作用,而是要建立更强的原纤间的侧向交联。关于这一点,我们将在原纤化机理和抗原纤化工艺思路的文章中更详细的论述。
总结一些,莱赛尔皮层非常薄,皮层的存在对染整没有影响;棉外层有拒水的胶蜡,需要前处理去除它,去除后,其残留的皮层对其染整也没有影响;而粘胶的皮层很厚很致密,对染深性和纤维素酶抛光这些染整性能会产生消极影响。