蚕丝混纺纱线的研发现状*

2021-10-08 05:03李彩彩蔡梦瑶刘祖兰代方银

蚕学通讯 2021年3期

程岚李彩彩蔡梦瑶刘祖兰代方银

(1.家蚕基因组生物学国家重点实验室，重庆 400716；2.西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院，重庆 400716)

随着人们生活水平的提高以及服饰文化的发展，绿色、环保、健康等观念已经深入人心，追求服装的美观、舒适、保健及其它特殊的功能性已经成为服装产业的发展趋势，而不断进步的现代纺织科学技术为满足人们着装的多样化需求提供了可能性。单一的纺织纤维，无论是天然纤维还是化学合成纤维均存在一定程度的性能缺陷，不能很好地满足人们对服装的高品质追求。因此，不同纤维之间的混纺成为解决这一问题的途径之一，混纺技术能使不同纤维之间实现性能互补，提升纺织品及服装的品质。采用不同纤维进行混合纺纱来取代单一纤维原料，已成为纺织产业产品升级和多样化的必然趋势[1-2]，本文总结了蚕丝混纺技术研究及产品开发的进展，以期为蚕丝混纺纱线的进一步研发提供参考与借鉴。

1 影响蚕丝应用的因素及改性方法

蚕丝是最早被开发利用的天然动物蛋白质纤维之一，以其特有的柔软性、光泽性、吸湿透气性、生物相容性以及高强力等而被世人誉为“纤维皇后”。蚕丝织物(丝绸)因其良好的悬垂性、染色性以及轻柔、飘逸、光泽感等成为服装设计者们青睐的纺织材料[3-4]。丝绸服饰也因其华丽舒适、手感柔软、爽滑亲肤的特点[5-6]，成为消费者最喜欢的纺织品之一。

结合蚕丝及其制品的特性以及蚕丝业的发展现状来看，阻碍其应用与消费的因素主要有以下几方面[7]：(1)随着世界纺织科技进入纤维内在基本单元结构的识别和模拟阶段之后，合成纤维以及仿真技术的研究不断获得新突破，全球化纤丝产量迅猛增长，从而使得蚕丝不断受到多种合成纤维的冲击，尤其是仿真丝面料的出现，由于其价格较丝绸面料低廉，并且有形似丝绸的特点让消费者难以辨别，更是大大地冲击了蚕丝制品的应用市场；(2)随着劳动力等各种成本要素的价格不断攀升，丝绸企业生产运营压力较大，蚕茧产量也随市场需求的变化起伏不定；(3)因蚕丝纤维的一些特殊性能，纯丝绸制品具有难保养、易起皱、易泛黄、弹性差等缺点。

为使蚕丝制品更具有市场竞争力，业界开始尝试对蚕丝纤维及其制品进行改性和处理，从而提高蚕丝制品的服用性能。目前，用于蚕丝纤维及其制品改性的方法主要有化学改性、生物改性、物理改性以及共混改性等[8-10]。物理改性方法较简单，但效果不明显；化学改性效果明显，但会影响蚕丝本身的优良性能；生物改性主要针对蚕丝制品的后整理，提高其抗皱效果，但会对强力产生一定的影响。蚕丝混纺技术是采用2种及以上的纤维为原料，通过合适的纺纱工艺使其混合形成混纺纱线，再经过织造得到混合型织物。采用该种技术制得的混纺织物无需化学处理，兼具不同纤维的优点而使得性能互补，织物的服用性能可得到很大的改善。因此，蚕丝混纺纱线的开发是提升蚕丝制品品质、改善服用性能的有效途径。随着纺织技术的发展，其他纤维材料在丝织物性能改良中的应用也不断强化，蚕丝与其他原料混纺或交织的比例不断加大，在20世纪末期就已成为主要的发展方向，例如生丝与棉、麻、毛等天然纤维的混纺，还有生丝与化学纤维复合的包芯丝等。

2 蚕丝混纺纱线的特色及种类

纤维混纺技术是20世纪中期逐渐成熟起来的一种纺织技术，随后混纺产品己在世界各地兴起。由于混纺可充分发挥出每一种纤维的优异性能，取长补短，丰富了复合纱线的品种，并能扩大其应用范围，加之化纤工业的兴起，使得混纺技术不断革新，目前混纺纱线已占据纱线市场的主导地位。为了发挥蚕丝天然独特的性能，弥补其本身存在的缺陷，蚕丝混纺纱线的开发在丝纺织产业亦占有重要地位。

2.1 蚕丝混纺制品与纯蚕丝制品相比的优势

从开发蚕丝混纺纱线的生产实践经验看，蚕丝混纺制品与纯蚕丝制品相比具有多方面的优势[11]。

2.1.1 可充分利用纤维材料资源，降低生产成本，扩大消费群体

我国有丰富的蚕丝、棉、麻、毛等天然纤维资源，化学纤维的产品质量也在不断提升。天然植物纤维和动物纤维在生产加工过程中产生的废纺原料长度较短，整齐度差，需要混入其他整齐度较好的纤维中进行混纺，才可以再利用[12]。因此，蚕丝混纺一方面能带动蚕丝产业发展，提高纤维资源的利用率，另一方面还能充分利用废纺资源，降低产品成本，增加产量，扩大消费群体。

2.1.2 可发挥纤维性能优势互补，改善产品服用性能

不同纤维原料的优良性能使纺织产品也呈现出多样化(表1)。通过混纺可使蚕丝与各种纤维互相取长补短，既能保持蚕丝制品服用舒适、光泽度好等优点，又改善了蚕丝制品易皱、易泛黄等缺点，大大提高其服用性能。因此，可根据蚕丝制品的不同用途和服用档次来确定不同纤维与蚕丝的混纺比例，使丝绸品种从单一化走向多样化，充分发挥出每一种纤维的优势，达到改善蚕丝制品性能的目的，满足消费群体的多样化需求。

表1 不同纺织纤维产品的性能特征[3，13]

2.1.3 可提高蚕丝的可纺性，丰富蚕丝制品种类

蚕丝较轻盈、纤度细、强度小、韧性差，因此其可纺性能受到局限，而2种及以上纤维混纺的纺纱一定程度上可克服这一缺点，提高可纺性。此外，将蚕丝与其他纤维进行混纺，可织造出特殊手感或特殊花色的混纺织物，丰富蚕丝制品的种类，如：将其与收缩率不同的纤维混纺，纺后可使收缩小的纤维松弛，得到膨体纱。

2.1.4 可免去化学后整理，减少环境污染

绿色材料、绿色生产、绿色纺织品是纺织业创新时代的主题，也是当前经营者、生产者、消费者、科研工作者共同关注的问题。一般来说改善纺织品服用性能的方法主要包括化学法、生物法和物理法[10]。化学方法的后整理过程大多会对环境甚至人体健康造成一定的危害；生物方法主要是通过酶的改性，虽绿色环保，可循环使用，但是处理方法单一，整理效果较差；物理方法有混纺、热处理、辐照改性以及低温等离子处理，但除混纺之外，其余整理方法均会对纤维的结构等造成一定的损害，影响织物的其他性能。因此，科学的利用混纺技术来达到蚕丝织物所需要的优异性能是茧丝绸产业发展的需要。

2.2 蚕丝混纺纱线的种类

蚕丝混纺技术的发展已有相当长的历史，主要是在传统环锭纺技术上加以改进，多与所混纤维的工艺技术相关，常用的蚕丝混纺设备有棉纺设备、麻纺设备和绢纺设备等。蚕丝纤维混纺产品也丰富多样，主要是以绢丝为原材料与其他纤维进行混纺形成复合纱线，再利用复合纱线进行织物的设计和织造，形成蚕丝纤维混纺产品。其中以丝/棉混纺、丝/麻混纺、丝/毛混纺以及丝/涤混纺为主，目前也开发出蚕丝与其他新型纤维混纺的纱线。

2.2.1 丝/棉混纺纱线

棉纤维是自然界中常见的天然纤维素材料，以其良好的吸湿性、可纺性以及穿着舒适性被广泛用于加工纺织品。棉纤维分为白棉和彩色棉：白棉的应用历史悠久，用途也极为广泛；彩色棉是一种新型的纺织原料，纤维本身具有天然色泽，无需经过染色工艺即可使得织物具有天然色泽，并且其质地柔软[14]，因此彩棉制品可减少化学染料的使用、降低加工成本、减少污染。选择棉纤维作为蚕丝混纺纱线的成分之一，既能使产品具有良好的穿着舒适性能，同时也降低了纺织加工的难度[15]。

蚕丝与棉混纺纱线及产品的开发大多是以棉纤维为主，以蚕丝纤维为辅，且蚕丝纤维又多以绢丝为主。生产工艺大多采用棉纺设备，纺纱前会依据棉纤维的规格参数和产品需要将蚕丝切成所需的长度。棉纺设备是一种应用广泛的纺纱设备，不但可用于加工切断的纯蚕丝，而且可加工生产蚕丝/棉混纺纱，还可取代流程较长的传统绢纺纱加工工艺，降低生产成本[16]。

蚕丝/棉纺纱在纺制过程中一般遵循低速度低强度，在生产实践过程中还可根据丝和棉的规格参数进行系统调整，且保证纤维在混合成纱过程中不因机械方面的原因受到损伤[17]。目前开发出的丝/棉混纺产品有绢丝/棉混纺织物[18-20]、绢丝/彩色棉混纺织物[21]以及丝/棉/彩色棉混纺织物等[22]。对比分析可发现，与普通棉纱线相比，丝/棉混纺纱线在力学性能、条干均匀度、成纱质量等方面都有明显的改善，用其制作的产品不仅具有蚕丝织物的优点，如手感柔软、悬垂性好、光泽度好等，还具有棉织物良好的吸湿透气性能[23]。利用蚕丝/棉混纺纱线开发的服饰产品较丰富，主要有裙子、衬衫、风衣、裤装、舞台服和衣服内衬等，也是高档手袋、箱包里料的首选材料。

但蚕丝和棉纤维混纺产品也存在一些问题，如蚕丝和棉纤维的组成成分、形态结构及理化性能上差异较大，两种纤维在染整工艺中因较大性能差异，导致产品同色性相对较差。张祖钢等[24]的研究表明，丝/棉混纺织物在酸性条件下用活性染料染色后再于碱性条件下固色，可提高丝棉混纺织物的染色性。此外，彩棉纤维较短，难以纺出高支数的纱线，其产品品质等级也很难提升，故为了更好地利用彩棉天然的色泽，通常会在彩棉与丝混纺的过程中再加入白棉纤维，以提高可纺性[22]。

2.2.2 丝/麻混纺纱线

麻纤维是除棉纤维之外可用于纺织加工的另一大类天然植物纤维。麻纤维种类较多，常见的纺织加工麻类纤维有苎麻、亚麻、大麻、黄麻、剑麻等。麻类纤维的吸湿透气性好、强度高、变形能力小，且具有较好的防腐抑菌性能。利用麻类纤维开发的纺织产品具有吸湿、透气、抑菌、防霉、抗紫外线、抗静电等优良性能，故麻纤维被公认为是典型的原料型保健纺织品，因此也常被用来作为混纺纱线的原材料，从而赋予织物保健功能[25]。

丝/麻混纺纱线最早是以绢丝和苎麻纤维为原材料(以绢丝为主，苎麻纤维为辅)，可生产出比纯麻纺可纺支数高的多混纺纱线，使织物性能得到改善。四川省遂宁丝绢厂[26]、浙江苎麻纺产品织厂[27]、山西唐安丝纺厂[28]先后实现了在抽丝设备、苎麻短纺纱设备以及绢纺设备上生产丝麻混纺纱线，其性能达到质量指标要求。由于丝/麻混纺产品兼具蚕丝和麻纤维的优良性能，混纺产品不仅舒适透气亲肤、光泽雅致、抗菌抑菌，且改善了麻纤维的可纺性，降低了生产成本，因此被广泛应用。近几年丝/麻混纺产品突破传统工艺，选用各种麻纤维材料，再辅以良好的后染整技术，开发出了结构多样、花色不同、性能更加优异的混纺产品，拓宽了蚕丝在女装、休闲装、运动服以及功能性服装中的应用，尤其适合制作夏季服装产品[29-30]。

麻纤维粗而硬，初始模量大，因此在丝麻混纺纱线的加工过程中，麻纤维不易与丝纤维抱合，纺制的纱线落毛较多等问题，影响成纱质量。虽已有研究者提出混纺前对麻纤维进行预处理和改性，但这些问题仍然影响到后续加工。此外，丝麻混纺的染整工艺也需要朝着更高效、更绿色的方向发展。

2.2.3 丝/毛混纺纱线

羊毛是一种天然的动物蛋白质纤维，具有独特的卷曲性和较好的弹性、保暖性以及高蓬松度，且其吸湿性居天然纤维之首。羊毛制品具有穿着挺括、富有弹性、柔软且丰满等优良特点。但羊毛的毛茸会刺激皮肤产生刺痒感，羊毛织物也易起球。将羊毛与其他纤维如蚕丝混纺，可赋予织物更优异的性能。

丝/毛混纺一般选用棉纺设备和短毛精梳纺设备进行加工，生产工艺均根据混纺纤维的品质、长度等因素对设备的各项参数进行调整。在实践中发现，丝/毛混纺纱线在生产过程中易产生静电，纤维易缠绕罗拉，最终所得混纺纱线毛粒多，直接影响产品质量。因此在混合、梳棉以及后整理阶段，均会通过合理的工艺设计减少静电和毛粒的产生。丝、毛纤维之间的结构和性能差异也加大了染整技术的难度，有效地控制纤维之间的竞染和移染性，能实现丝/毛混纺织物的同色性染色[31-32]。

丝/毛混纺纱线及其织物同时具备蚕丝良好的吸湿性、穿着舒适性与羊毛纤维良好的抗皱性和手感丰满等特点，制成的织物具有独特的风格——手感滑糯、轻薄、柔软、细腻、富有弹性，看上去挺括，给人以高雅舒适的感受。采用改进后的工艺技术，能提高丝/毛混纺的纺纱支数，易于织造，提升产品质量，亦顺应当今精纺毛织品轻薄化的发展趋势。将蚕丝与羊毛按不同比例混纺加工得到的丝/毛混纺纱线，可用于生产轻薄型有特色的新型面料和丰富多彩的防缩抗皱丝毛面料，且产品服用性能优于全毛和纯蚕真丝织物，是生产男女时装、T恤衫等高档面料的选择[33]。

另有利用绢丝和羊绒纤维开发混纺纱线及产品的报道[34]，由于羊绒纤维较羊毛纤维相比更细更软更暖更轻，因此开发出的混纺纱产品性能更加优异。蚕丝和羊绒纤维的染色性能相似，能降低染整难度和生产成本，提升产品品质。

2.2.4 丝/涤混纺纱线

涤纶纤维是目前工业化生产规模和使用量最大的合成纤维。特殊的大分子结构使得涤纶纤维具有较好的拉伸性能、热稳定性和抗酸碱耐腐蚀性，由其制作的织物除了具有良好的折皱弹性和挺括度，还因其洗可穿特性而在纺织服装领域应用广泛，但其吸湿性、抗静电性以及染色性能差[35]。将蚕丝与涤纶混纺是为了改善蚕丝织物的抗折皱性。早在20世纪80年代混纺技术逐渐成熟的时候，就已有蚕丝/涤纶混纺纱线的开发。Hadimani等[36]利用废蚕丝与涤纶混纺，探讨其工艺的可行性以及混纺纱的性能，得出了利用废蚕丝与涤纶混纺可降低织物生产成本的结论。东华大学的研究团队[34-35]利用绢纺设备开发出不同绢/涤原料混纺比例(65/35、50/50、35/65)的纱线，对混纺纱及其织物进行了系统分析，再次证明蚕丝/涤纶混纺可取长补短，改善织物的服用性能[37-38]。近20年，蚕丝与涤纶的混纺产品层出不穷，混纺工艺技术水平以及成纱质量都有很大的提升，甚至突破2种纤维的混合，利用毛/丝/涤3种纺织纤维开发出新型混纺面料[39-40]。丝/涤织物四季咸宜，厚薄适中，且可利用2种纤维染色性能迥异的特点来开发双色效应的织物，既能用作服装面料，又可用作装饰织物。

2.2.5 其他蚕丝混纺纱线

(1)蚕丝与大豆蛋白纤维混纺[41]。大豆蛋白纤维是一种再生植物蛋白质纤维，具有密度小、光泽柔和、保暖性好、耐酸耐碱性好的特点。由于这2种纤维均含不同比例的蛋白质，利用绢丝与大豆蛋白纤维织造的混纺产品，在穿着时纤维与人体皮肤有良好的亲和性，具有保健作用。大豆纤维/蚕丝混纺产品风格多样，性能优异，具有较大的市场竞争力，将有助于我国茧丝绸产业的可持续发展。

(2)蚕丝与竹纤维混纺[42]。竹纤维作为新一代的再生植物纤维，具有优异的悬垂性、耐磨性以及吸放湿性。利用竹纤维开发的织物产品拥有滑爽、柔软，悬垂性和透气性好，抗菌性强等优点，是夏季服装面料和贴身纺织品的首选原料。蚕丝与竹纤维混纺纱结合二者的优势，开发的产品质地轻薄，手感柔软，凉爽舒适，光泽感好，是一类特别适合夏天穿着的高级服装面料。

(3) 蚕丝与功能纤维混纺。利用绢丝与具有形状记忆的PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)纤维为原料进行混纺，制成混纺比为50/50的纱线，并利用混纺纱线开发出具有形状记忆的PTT/绢丝混纺织物。与纯绢丝相比，该功能性织物在服用性能方面得到了良好的改善，折皱回复性和拉伸回弹性提高，且具有良好的柔软度以及悬垂性，但透通性和抗起毛起球性能稍有降低[43]。利用绢丝与Outlast蓄热调温纤维以30/70的比例进行混纺，开发出具有调温性能的Outlast/绢丝混纺织物，性能测试结果表明该织物具有良好的温控效果，手感较好，但滑糯性略差[44]。

3 结语