莱赛尔、棉、粘胶的手感

文摘   2024-12-08 22:47   浙江  
纺织品的手感可以分别从纤维、纱线、组织结构和染整四个层面来解析
一,纤维
     要判断某类纤维的软硬程度,简单点,可以去看它的初始模量,初始模量越高,则越硬,越低,则越柔软。
从表中的数据可以看到,莱赛尔比棉柔软,但比粘胶要硬挺。
    初始模量的定义是物体发生1%形变时的模量值,与纤维强度并不一致,有些纤维在具有小的初始模量同时具备高强度,典型的如锦纶,它的初始模量很小,是比较柔软的纤维,但它的强度很高接近涤纶。如下图,初始模量可以可以近似看成纤维应力应变曲线中初始点的斜率,越陡峭,其初始模量就越高,也就是越硬,图中锦纶的强度值接近涤纶,但初始点的斜率明显比涤纶低。

   因此,并不能用纤维强度大小去简单的比较纤维的软硬。这一点也适合莱赛尔和棉,纤维强度上,莱赛尔大于棉接近涤纶,(赛得利莱赛尔的纤维强度在4.6cn/dtex,而棉的强度一般在3.2cn/dtex)但在纤维柔软程度上,莱赛尔比棉要柔软,我们在生产实践和它们的初始模量值上均可以验证这一点。也就是说,如果要改善纤维的手感,方向是要降低它的初始模量,而不是降低它的强度。

而更准确的表征纤维软硬的是其弯曲刚性

式中Rfr为弯曲刚性,ήf 为截面形状参数,一般纺织纤维均不是圆形,需要引入这个参数,而且均小于1,因为纤维弯曲时总在它最容易弯曲的地方弯折。E为纤维的初始模量,而ρ为纤维密度。

莱赛尔的密度,我们目前没有准确数据,但从众多纤维素的密度值来看,均在1.5左右,我们推测莱赛尔的密度与与棉和粘胶相比,差异不大,也在1.53左右。

而莱赛尔的截面形状系数,理论上它为1,因为它的截面接近圆形,这使得它未经纺纱染整工序中的弯折时可能会有较大的弯曲刚性(比如无纺场景?),但在经历纺纱染整后,纤维被挤压弯折,出现了截面弱点,其截面形状系数应该会大幅降低,接近棉和粘胶。

另外,虽然初始模量和弯曲刚性都是比系数,没有纤维的纤度因素,但超细的纤维能赋予织物更柔软的手感也在实践中被证实。对于再生纤维素的莱赛尔和粘胶,获得超细上会比天然纤维棉更有优势。

二,纱线

   纤维在纱线中越紧密,会导致纱线身骨越硬,即捻度的增加会令纱线变硬。但同时要注意,这个是指针对短纤织物,而长丝纱线如果适当的给一些粘度,使其有类似弹簧的伸缩性能,会大大增加织物的悬垂性,令织物更活络。长丝加捻以及双组分复合长丝如SSY、CEY都是构建了纱线的回弹结构,而改善了手感。双组分复合纤维的构建回弹结构的原理是:利用不同聚酯材质的热塑性(或其他性能)不同,比如PET和PTT进行双/多组分复合,其喷丝后,两个组分平行排列。

在没有经历染整热松处理前,纱线还是保持平直结构,这种状态会一致保持到织造结束,进入染整厂后,对其进行热处理,才会由于两种组分的热收缩性能不同,而产生卷曲,从而赋予其优良的物理弹性和回复性。

   这种回弹结构,在有捻回结构的大环纺体系(紧赛、赛络、环锭)的纱线会比芯纱无捻回结构的涡流纺做成的织物更有悬垂感,而显得手感更软。

在上述的纱线环节,莱赛尔、棉和粘胶并无差别,均等的受到上述机理的约束。

三,组织

从织物组织结构来讲,紧度和织物身骨呈正相关,一般紧度越高,织物身骨越硬。但同时,它也和织物的结构有很大关系,相同紧度,平纹的身骨比斜纹硬,斜纹的比缎纹的硬,因此,对身骨的衡量,津田织造难度系数会比单纯的紧度更准确。津田织造难度系数是一个综合了织物紧度和组织结构的系数。下表为40sX40s 133X72的难度系数,系数越高难度越大,织物身故也越硬。

紧度大,纱线根数多,纱线与纱线间没有活动空间,导致纱线的自由度降低,即表现为身骨硬。同时,纱线间的摩擦系数也会影响到纱线间移动的难易程度,纱线越容易相互移动,则本身的活络程度越高,织物越有悬垂感,也可使织物感到更柔软。在摩擦系数上,棉最大,莱赛尔次之,而粘胶最小,即相同紧度的组织结构,排除掉纤维的初始模量、弯曲刚性等纤维本身的软硬因素后,仍然是粘胶最软,而莱赛尔次之,棉最硬。

四,染整

在上述的组织结构紧度层面,对于纤维素纤维织物,有两类染整方式可以使纱线变细,而降低组织紧度,改善手感。

一个是纤维素酶抛光:这类主要针对纤维素类织物,通过纤维素酶对纤维素的减重处理,不但减少纱线间毛羽,也令纱线失重变细,纱线间缝隙增加,纱线自由度随之增加。

另一个是丝光:这类也是针对纤维素类织物,丝光后,由于内塌缩效应,纱线中纤维聚集更紧密,纱线由此变细,纱线间缝隙增加,纱线自由度随之增加。关于丝光的内塌缩效应请详见《为何丝光对纤维素织物的起毛起球有改善作用———兼论溶塑性纤维有捻纱在高溶胀下内塌缩机理》。

但纤维素耐碱性受纤维素的聚合度约束,高聚合度棉和莱赛尔可以丝光,低聚合度的粘胶不能丝光。同时,决定内塌缩效应的大小除了丝光碱浓外,更多的还取决于纤维的横向溶胀率,而莱赛尔的横向溶胀率远大于棉,因而会在这个工序获得比棉更大的手感改善。当然,碱浓超过莱赛尔的最佳丝光浓度120g/L很多时,莱赛尔也会变硬,这个变硬的机理我们将另文再述。

同时,大的湿横向溶胀率,会使纤维/纱线在湿态下膨大,从而令织物紧度变大,造成织物的湿变硬现象,这一点,莱赛尔最为明显,粘胶次之,而棉基本观测不到。

在上述的纱线层面,在织物收到弯曲时,纱线跟随一起弯曲,这个时候纱线外层的纤维会受到拉伸,但紧密的纱体结构抱合住了外层纤维,使它难以通过从纱体中滑出部分长度来适配这种拉伸,即弯曲的拉伸被外层纤维被纱体固定的难以进行,因而也限制了弯曲,即为身骨硬。如果外层纤维事先弄断,而不再限制这种弯曲时,织物的身骨即可得到改善,这就是磨毛改善织物身骨的机理。磨毛使得织物外层紧绷的纤维变少,提升了纱线弯曲的自由度。同时,纤维端头形成更细且一头无约束的毛羽,将人手接触的粗线纱变成细纤维,降低了接触面的初始模量,使得手感变好。

另一种让纱线弯曲自由度增加的方式就是让外层纤维变得更松弛,这种松弛的获得一般要通过反复的弯曲作用才得以实现(想象一下反复的高频掰弯一根铁丝的场景),在染整上,绳状缸染、转筒烘干以及所有让织物长时间处于绳状运行状态的均可以有此功效,所以缸染的手感比长车的好,转筒烘干的手感比挂干的好。在织物反复绳状运转中,纱线不断被弯曲,纱线外层纤维不断被拉伸,会导致它逐渐从纱体中滑移出一部分,变得松弛,有些甚至会因此一端脱离纱体,形成端毛羽,让织物变得不光洁,这个也是缸染没有长车染布面光洁的原因。这也是缸染、空气拍打改善织物手感的部分机理,同时,这种反复弯折也会降低纤维的截面形状系数ήf,(因为它会更容易在某个特定的方向发生弯折),从而降低了弯曲刚性,令织物手感变软。
我们可以很明显观测到莱赛尔比棉更“吃”空气拍打,即莱赛尔做过空气拍打所获得手感改善远大于棉,尤其在平幅染整的织物上,其可能的原因既有拍打打散了湿溶胀带来的高紧度的组织结构的烘干定形作用,又有前述的降低截面形状系数ήf作用,以及反复弯折令纤维大分子链发生的松弛作用。
如果染整中发生原纤化,在分裂的原纤形成更细的毛羽布满织物表面,令接触手感变得更软,莱赛尔更容易发生原纤化,因而也更容易获得原纤化带来的手感,但注意,棉和粘胶也能发生原纤化,只不过需要更强的工艺强度,这一点我们将在关于“开纤”文章中来详谈。
发生端圈毛羽的原纤化化,一定需要酶抛光把它去除,否则布面很难看失去服用价值,酶抛光后,织物本身也会变得有更好的悬垂性和更光滑的手感。莱赛尔绳状染色均要进行酶抛光工序,而棉和粘胶则选择性的进行,也会造成市面常见三类织物的手感差异。

酶抛光后,织物不但悬垂性和滑度上升,而且还有增强对柔软性吸收能力的即同样的加软,酶抛光的布会比未酶抛光的布获得更大的手感改善,这一点的机理我们尚不清楚,希望在后续的研究中可以弄清楚。

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