功能性纬编织物介绍和开发 5页

功能性纬编织物介绍及开发邓海燕(江南大学纺织服装学院纺织0902，江苏无锡214122)摘要随着科技的发展和社会的不断进步，人们对织物的要求越来越高，织物的保暖、卫生等基本性能已经很难满足人们的新需求，随着各种功能性纤维的开发与运用，各种功能性织物成功地出现在市场中。而功能性纬编针织产品的开发涉及到原料的选用、织物结构和花型设计与编织技术、后整理工艺、最终产品的设计与制作等四个方面，其中原料的选用以及后整理工艺对产品的性能、风格、功能和质量起着主要作用。文章将各种功能性纬编针织物分别从产业、装饰、服装三个方面进行介绍与分析，并重点分析了其开发，最后文章对功能性纬编织物以后的发展趋势进行了说明。关键词功能性纬编织物；产业；装饰；服装；功能性纤维；功能性整理；发展趋势IntroductionanddevelopmentmethodsoffunctionalWeftknittedfabricHaiyanDeng(Thewarpknittingtechnologyengineeringresearchcenterofministryofeducationinjiangnanuniversityofwuxicity,jiangsuprovince,214122)AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnologyandthedevelopmentofsociety,thepeopletodemandmoreandmorefabric,andfabric"swarm,publichealthandotherbasicperformancehasbeendifficulttomeetthenewdemandsofpeople,withvariousfunctionalfiberdevelopmentandutilization,variousfunctionalfabricsuccessfullyappearedinthemarket.Andfunctionalweftknittingproductdevelopmentinvolvestheselectionofrawmaterials,fabricstructureandpatterndesignandweavingtechnology,finishingprocess,andfinalproductdesignandproductionandsoonfouraspects,includingtheselectionofrawmaterialsandfinishingprocessonproductperformance,thestyle,functionandqualityplaysamainrole.Thisarticlewillvariousfunctionalweftknittedfabricrespectivelyfromtheindustry,decoration,clothingthreeaspectsofintroductionandanalysis,andanalysestheitsdevelopment.KeywordsfunctionalWeftknittedfabric;industry;decorate;clothing；Functionalfiber；Functionalfinishing；developmenttendency前言随着各学科的相互交叉渗透，纤维材料的开发与研究由以服用面料为中心逐渐扩展为产业用纤维材料、航空航天用纤维材料、医用纤维材料、信息通信用纤维材料等广泛领域。由此纤维的功能性被明显地提升，各种具有功能性的纬编针织物也逐渐得到了人们的高度重视。如吸水、吸湿、保暖、导电、抗菌、消臭、芳香、防紫外线、防割伤等。1.功能性纬编针织物介绍纬编针织产品包括服用、装饰用和产业用等3类，目前服用类产品占了80%以上，但是后两类产品的比例正在逐步上升。1.1产业用功能纬编针织物据有关资料显示，在发达国家，产业用纺织品已占到整个纺织品的三分之一以上，我国产业用纺织品近年来也有较大的反展，但总体比例仍较低，所以产业用纺织品在我国仍有较大的前景与发展。其中，在产业用针织品中，纬编产品占32.4%，经编产品占44.9%，缝编产品占22.7%[1]。虽然与机织物和经编针织物相比，纬编针织物在产业用方面所占的比重还较低，但是由于纬编针织物具有如下特点：(1)悬垂性和适型性好，适用范围广(2)原料品种多，编织工艺简单；(3)可以全成形编织产生三维立体结构，功能性纬编织物在产业用品中占有重要地位。 1.3服装用功能纬编织物衣料用纺织品与产业用纺织品对产品性能的要求不同，更注重外观和穿着舒适性的要求。即更注重感官功能：包括触感功能柔软、温暖、凉爽、干爽等，视觉功能色彩，款式，花色，悬垂，挺括，防皱等，味觉功能、香味、消除异味等，以及基本使用功能、强度、尺寸稳定、防缩、防蛀等。当然，产业用纺织品的某些功能也引起企业和消费者的兴趣，常常被引用到衣料用纺织品中来，如抗菌、杀菌、阻燃、防辐射等功能。2功能性纬编针织物开发功能性纬编针织产品的开发涉及到纤维的选用、织物结构和花型设计与编织技术、后整理工艺、最终产品的设计与制作等四个方面，其中原料的选用以及后整理工艺对产品的性能、风格、功能和质量起着主要作用。下面从这几个方面分别介绍：2.1各种功能纤维的选用功能纤维按照纤维的来源可分为天然功能纤维、再生功能纤维及合成功能纤维；按照具体功能特性可分为高强度纤维、耐高温纤维、高吸湿性纤维、吸湿导湿功能纤维、抗菌杀菌纤维、保温调温纤维、阻燃功能纤维、形态记忆智能纤维、防辐射纤维、导电、抗静电纤维等。采用功能性纤维织造的纬编织物，其织物结构和花型设计与编织技术、后整理工艺、最终产品的设计与制作等均可采用常规方法。2.1.1热湿舒适性纤维织物的热舒适性是指织物在人体和环境的热湿传递间维持和调节人体体温稳定，微环境湿度适宜的性能。不同的季节气候应选择不同功能的织物，才能得到令人满意的热湿舒适性。因此这类纤维主要包括吸湿排汗性纤维及保暖护肤性纤维两大类。2.1.1.1吸湿排汗性纤维吸湿排汗型纤维利用纤维表面微细凹凸形成的沟槽或孔隙，借助芯吸、扩散、传递作用迅速把水分由织物内侧转移到织物外侧，导致织物快速干燥。这种纤维在潮湿时不会膨胀和变形，不会粘贴在人体皮肤上，不会产生冷湿的感觉，因此会使人体感觉舒适。新型的吸湿排汗纤维主要有大豆蛋白纤维、竹纤维、大麻纤维、Coolmax纤维、Wellkey纤维、Hygra纤维等。例如：Coolmax纤维是具有多孔结构、圆滑扁十字截面的改性聚酯纤维．有人也将其截面称为四管状中空结构。这种独特的物理结构，可使面料有很好的毛细效应．可随时将皮肤上的汗湿抽离皮肤．传输到面料表面并迅速蒸发，使皮肤保持干爽和舒适。同时纤维的中空结构有静止空气的存在．可使面料具有较好的热阻作用[7]。2.1.1.2保暖护肤性纤维为了满足这类面料保暖性和护肤性的要求，可将亲水性、保理性、柔软性好的纤维作为织物的反面，即贴近皮肤的一面，将具有优异的热湿舒适性的纤维作为织物的正面。再搭配合适的组织结构，即可获得具有良好的亲肌肤性、导湿快干以及保暖的针织内衣面料。这类纤维主要包括Amicor抗菌纤维、导湿快干纤维以及Viloft纤维，一般采用与棉纤维混纺纱用。例如：Viloft纤维是一种保暖性和柔软性俱佳的纺织原料。它属于纤维素纤维，其截面为扁平状结构，这种纤维比圆形截面的纤维易在纱线结构中造成大量的空隙，从而增加其保暖性能。特别是与棉或涤纶等原料混纺时，Viloft纤维的扁平截面会形成大量的空气囊，达到抵御寒气的作用，因而具有极佳的保暖性。此外，由于Viloft纤维拥有独特的扁平截面，刚性低，纤维的灵活性和柔软性好，用其制成的面料及成衣手感极其柔软，如同第二肌肤般的舒适，具有良好的亲肌肤性。2.1.2抗菌防臭纤维抗菌防臭纤维是指具有除菌、抑菌作用的纤维。抗菌纤维大致有两类。一类是本身带有抗菌抑菌作用的纤维，如报道的大麻纤维、竹纤维、罗布麻纤维、甲壳素县委及金属纤维等。另一类是借助螯合技术、纳米技术、粉末添加技术等将抗菌剂在化纤纺丝或改性时加入到纤维中而制成的抗菌纤维。但目前这类纤维的抗菌性均较为有限，而且在使用中会衰退，染色整理中也会消失。因此在市场中以第一种为主。例如： 大麻纤维具有天然、舒适和功能性，以大尉棉混纺纱为原料开发的双面纬编毛圈产品具有良好的吸湿、柔软以及防霉、抑菌等特性。大麻纤维是一种天然环保原料，具有耐用、卫生和附加值高等特点，采用大麻纤维开发针织毛圈类产品，具有柔软、吸湿、干燥速度快等优点，可保持干燥，减少病菌生长机会。大麻纤维及其制品具有很好的防霉、抑菌功能，其防霉性明显好于苎麻和亚麻[8]。2.1.3阻燃纤维纤维阻燃可以从提高纤维材料的热稳定性、改变纤维的热分解产物、阻隔和稀释氧气、吸收或降低燃烧热等方面入手，来达到阻燃的目的。这类纤维大多采用磷系阻燃剂，通过阻燃改性，来提高极限氧指数。例如：聚丙烯腈氧化纤维PANOF是近年来随着碳纤维(CF)的发展而兴起的一种新型耐焰纤维．PANOF本身是生产碳纤维的中间产品,PANOF的生产过程是：以特殊的PAN纤维为原丝，并施以一定的张力．连续通过200～300℃的空气氧化炉，在高温和氧的作用下，PAN大分子发生环化、氧化及脱氢等反应，形成一种多共轭体系的梯形结构的带色的耐高温聚合物。PANOF具有极其忧秀的阻燃耐高温特性，LOI高达55～62，火焰中PANOF不熔、不软化电不熔滴．无收缩．直至碳化还几乎保持原状。900℃火焰中可耐3min以上时间[9]。2.1.4抗静电和导电纤维采用抗静电剂来制造抗静电纤维的方法大致有两大类：一是使用内部抗静电剂附着在纤维表面的方法；另一种是使用内部抗静电剂渗入纤维的方法。抗静电纤维主要是指通过提高纤维表面的稀释性能来改善其导电性的纤维。导电纤维的制备可以根据导电聚合物的制备方法，可将其分为金属导电纤维、涂层导电纤维、导电聚合物纤维以及复合型导电纤维等[10]。导电纤维包括金属纤维，金属镀层纤维，碳粉，金属氧化、硫化、碘化物掺杂纤维，络合物导电纤维，导电性树脂涂层与复合纤维，以及本征导电高聚物纤维等。例如：金属纤维具有良好的导电、导热、导磁和耐高温性能，而且制造方法较简单，成本价格便宜。以金属纤维为填充剂的复合材料在民用行业如电子、化工、机械、纺织、食品、医药部门开拓了广阔的应用前景。金属纤维作为一种新兴的纤维材料已经受到各行各业的重视。2.1.5防紫外线纤维抗紫外线纺织品应具有抗紫外线辐射的能力，其关键技术是如何阻碍紫外线与人体皮肤的接触。纺织品抗紫外线技术目前主要有两大类，一是在加工生产化学纤维时，将紫外线屏蔽剂加入，即采用熔融法纺丝时，加入紫外线屏蔽剂，使生产出的化纤长丝或短纤维本身就具有屏蔽紫外线的功能；二是采用表面涂层法，即采用抗紫外线物质均匀地分散于粘合剂中，涂在织物上形成屏蔽薄膜，阻碍紫外线与人体皮肤接触[11]。紫外线屏蔽剂的主要作用是反射或散射紫外线，目前常用的紫外线屏蔽材料为陶瓷粉ZnO、TiO等。此类纤维有炭纤维与羊毛混纺纤维、抗紫外线涤纶纤维等。2.1.6变色纤维与夜光纤维变色纤维是一种具有特殊组成或结构的、在受到光、热、水分或辐射等外界条件刺激后可以自动改变颜色的纤维。变色纤维目前主要品种有光致变色和温致变色两种。前者指某些物质在一定波长的光线照射下可以产生变色现象，而在另外一种波长的光线照射下(或热的作用)，又会发生可逆变化回到原来的颜色；后者则是指通过在织物表面粘附特殊微胶囊，利用这种微胶囊可以随温度变化而颜色变化的功能，而使纤维产生相应的色彩变化，并且这种变化也是可逆的。按生产工艺不同，变色纤维的制造技术主要包括溶液纺丝法、熔融纺丝法、后整理法以及接枝聚合法[12]。现代发光纤维的开发主要是利用稀土发光纤维．稀土夜光纤维是利用稀土发光材料制成的功能性环保新材料。它是一种新型的功能性涤纶改性纤维．性能接近涤纶。在纺丝时直接将将发光原料稀土铝酸盐直接溶于纤维中。 该纤维是以纺丝原料为基体，采用长余辉稀土铝酸盐发光材料，经特种纺丝制成夜光纤维。夜光纤维吸收可见光10分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上。在有光照时，夜光纤维呈现出各种颜色，如红色、黄色、绿色、蓝色等。在黑暗中，夜光纤维发出各种色光，如红光、黄光、蓝光、绿光等。夜光纤维色彩绚丽，且不需染色，是环保高效的高科技产品。2.1.7弹性纤维弹性纤维是指具有400%至700%的断裂伸长率，有接近100%的弹性恢复能力，初始模量很低的纤维。弹性纤维分为橡胶弹性纤维和聚氨酯弹性纤维。橡胶弹性纤维由橡胶乳液纺丝或橡胶膜切割制的，只有单丝，有极好的弹性恢复能力；聚氨酯弹性纤维是指以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物支撑的纤维，在我国简称氨纶。氨纶一般不单独使用，而是少量地掺入织物中。这种纤维既具有橡胶性能又具有纤维的性能，多数用于以氨纶为芯纱的包芯纱，称为弹力包芯纱，这种纱的主要特点，一是可获得良好的手感与外观，以天然纤维组成的外纤维吸湿性好；二是只用1-10%的氨纶长丝就可生产出优质的弹力纱；三是弹性百分率控制范围从10%到20%，能根据产品的用途，选择不同的弹性值。易于纺制25～2500旦不同粗细的丝，因此广泛被用来制作弹性编织物，如袜口、家具罩、滑雪衣、运动服、医疗织物、带类、军需装备、宇航服的弹性部分等。2.1.8香味纤维香味纤维是在纤维中添加香料，使纤维具有香味的纤维。香味纤维能持久地散发天然香味，产生自然清新的气息。制作这类芳香纤维多为皮芯复合结构，皮层为聚酯，芯层为掺有天然香精的聚合物，所用香料以唇形科熏衣香油精或柏木香精为主，或采用微胶囊填充或涂层的方法。香味除清新气味外，同时具有除臭、安神等作用。可以制成地毯、窗帘、和睡衣等。2．2功能性整理功能性整理法是一种在常规针织面料上浸轧功能性助剂而使其具有某种功能的方法。功能性助剂可以根据织物所用原料的性能以及所要赋予面料的特殊功能来选择。一般的功能性整理主要有阻燃整理、抗辐射整理、防毡缩整理、拒水拒油整理、防紫外线整理、红外保暖整理、硬挺或柔软的风格整理、防虫、防霉、防腐及防臭整理、涂层整理等。新型的功能性整理还包括吸湿排汗易去污整理、表里异机能整理、舒适保湿机能整理、纳米记忆功能整理等。在整理时，功能性物质依靠化学结合力固着在织物上，可使其具有各种特殊功能。这种通过整理得到的功能性针织面料耐洗性不如功能性纤维直接编织而形成的功能性面料。从近几年的功能整理发展来看，整理内容从防水、抗皱、阻燃等几种，发展到目前的几十种。功能整理技术则从简单的化学整理，发展到目前的高新技术，如纳米技术、生物技术、信息技术等。各种纤维材料的性质和织物用途不同，相应的整理工艺也不同。其原则是发挥优点，改善缺点，从而达到织物所需的风格。从具体功能上来分，可以分为气候适应功能、运动休闲功能、生保洁及医疗功能、易护理功能整理、护功能整理五大类。下面列举一例说明。2．1气候适应功能气候适应功能包括温度保持功能整理和防水透湿及防风拒水整理。要使纤维或织物具有保温性，目前一般有以下几种方法：(I)在纺丝原液中添加特殊的陶瓷粉末(如碳化错等)，再纺成丝。这种陶瓷粉末具有吸收光线转成热能的功能，同时还有反射人体所发射的远红外线的特性，因此保温、蓄热性良好。目前这种陶瓷微粉已使用纳米技术，所以效果更为突出。(2)使用特殊的中孔纤维。例如把涤纶做成五孔、七孔甚至九孔，再加上卷曲成螺旋状，使纤维包含大量不流通空气，又有较好的形状保持性。目前作为填充料的占大多数。(3)把陶瓷微粉、中空微胶囊以粘合剂涂覆在织物及纤维的问隔中和表面上。(4)利用相变材料(MCT)的控温功能整理。(5)利用燃料主动产生热量的自动保温型服装。防水透湿及防风拒水织物一般有两种加工方式。一种是层压法，如有名的Gore—rex；另一种是涂层法，其中常用的涂层剂足浆氨酯(PU) ，少量是聚丙烯酸酯(PA)，最近还应用有机硅涂层剂。3功能性纬编针织物的发展趋势新型纤维材料的不断问世与应用，为纬编针织产品的设计与开发提供了更多的选择。目前，功能性纬编针织产品，正在朝以下几个方面发展。3.1服装用织物3.1.1轻质量为了适应人们生活与工作环境的改善和穿着舒适性的要求，越来越多的针织面料采用较细的纱线和较高机号的针织机来编织。3.1.2高弹性除了一些特殊衣物外，许多日常穿着的服饰加入了2％～10％的氨纶，使面料具有较小的弹性，主要是为了提高服装的保形性，洗涤后易护理。3.1.3多功能功能性织物的开发将从单一功能性纤维到多种功能性纤维的复合，多种功能纤维的介入，使针织服装具有不同的功能和风格。3.1.4舒适适宜通过原料选配、织物结构与服装款式的优化设计，使服装对人体的压力保持在一个合理舒适的水平。3.1.5绿色环保一些新型环保纤维，如天丝、聚乳酸纤维等正在被推广应用，完全或部分实现了加工过程无污染，用弃后可降解的环保要求。3.2产业及装饰用织物由于纬编针织物本身具有柔软、悬垂的特点，且各种功能性纤维的不断开发，功能性纬编织物在产业及装饰用品中占有重要地位。先进的复合材料及应用，使这些纺织品具有生物兼容性及强力特性。由于生产费用较低，产品价格低廉，在产业及装饰上有非常美好的前景。参考文献[1]胡红.产业用纬编针织物的应用与发展.针织工业.2005.1[2]秦贞俊.材料在医学及保健领域的应用上海纺织科技.2005.7[3]姚晓林.纬编针织物防刺机理研究.2006.7.1[4]文珊.磁波辐射织物的性能研究.2004.1[5]陈林云.宋广礼.产业用纬编针织物及其应用.产业用纺织品.2008.2[6]王晓春.超高耐磨的“三防”功能性装饰面料的开发.纺织导报.2011.8[7]宋嘉朴.屈纪明.Coolmax纤维的热湿平衡能力及应用.纺织工业.2011.4[8]张一平.远军.永标.大麻纬编毛圈产品的开发.上海纺织科技.2008.12[9]齐鲁.江辉.阻燃纤维材料的现状与发展趋势.纺织导报.2003[10]郭俊敏.静电纤维的性能和制备．金山油化纤.2003,[11]孙卫国.抗紫外线纤维及纺织品.棉纺织技术.2001.5[12]李春暖.变色纤维的开发和应用.2006.2