聚乳酸玉米纖維針織物結構設計與生產實踐

吳益峰

(鹽城紡織職業技術學院，江蘇 鹽城 224005)

1 前言

聚乳酸(poly 1actic-acid)，簡稱PLA，是以乳酸為主要原料聚合所得到的高分子聚合物。2002年，美國聯邦貿易委員會(FTC)把聚乳酸纖維劃歸為一類新的纖維，即是由谷物、甜菜中的天然糖類得到的聚乳酸酯制成的合成纖維。目前多數聚乳酸纖維來源于玉米，故俗稱玉米纖維。

聚乳酸玉米纖維兼有天然纖維和常規合成纖維的物理特性。聚乳酸纖維具有良好的性能：(1)良好的生物相容性和安全性，可在自然環境中降解，屬于生物可降解纖維；(2)比重小，擁有真絲般的光澤，優良的芯吸效應；(3)良好的阻燃性、耐氣候性、染色性及抗紫外線性能。這些性能為各種不同用途針織品的開發提供了必要的條件。

2 聚乳酸玉米纖維的性能

聚乳酸玉米纖維是新一代環保型纖維, 其自身具有很多優越的性能。表1 為聚乳酸纖維與聚酯纖維、錦綸纖維的性能比較。表2為聚乳酸纖維的功能性指標。

由表1可知,①聚乳酸纖維具有較大的覆蓋性, 膨松性好； ②聚乳酸纖維的吸濕性能較差, 但疏水性能較好，這是因為該纖維具有獨特的芯吸作用, 導致纖維具有良好的導濕快干功能；③雖然聚乳酸纖維的回潮率低，吸濕性較差，但是聚乳酸纖維質量比電阻較大多數合成纖維要小，因此在紡織生產中不易產生靜電；④聚乳酸纖維具有較大的表面能，導濕性能較好；⑤聚乳酸纖維具有優良的彈性，當施加外力產生5%～10%變形時，聚乳酸纖維的彈性回復率明顯高于其他種類纖維；⑥ 聚乳酸纖維與聚酯纖維具有相同的耐酸堿性能。

表1 聚乳酸(PLA)聚酯 錦綸纖維性能比較

由表2 知,①聚乳酸纖維離開明火后不易燃燒，是低污染的纖維；②聚乳酸纖維具有優良的降解性能，屬于綠色環保產品；③聚乳酸纖維具有獨特的抑菌性，抗菌作用明顯，具有良好的親膚、衛生性能；④聚乳酸纖維具有良好的抗紫外線性能。

綜合測試比較表明，聚乳酸纖維具有優良的紡織性能，織物同樣具有優良的服用性能，特別是聚乳酸纖維導濕快干、親膚抗菌性能，為針織產品開發創造了條件。近幾年導熱排汗針織運動服裝面料一直是研究的熱點。

表2 聚乳酸纖維的功能性指標

3 聚乳酸玉米纖維針織產品設計

為了充分發揮聚乳酸玉米纖維優良的導濕快干和親膚抗菌性能，在產品設計時，一般采用玉米纖維紗線作里料，與天然纖維或吸濕性好的纖維紗線進行交織，形成雙層，利用差動毛細效應，進一步增強導濕排汗和快干的效果。

3.1 緯編平針添紗組織

根據差動毛細效應原理，在設計高導濕緯平針添紗織物時,使吸濕性纖維材料(如棉纖維紗)為面紗，位于面料正面(外層)，聚乳酸玉米纖維紗線為地紗，位于面料的反面(里層)，盡可能地選用纖維線密度都比較小、線密度差都比較大的紗線作添紗和地紗。在本例中采用10 tex×2絲光棉雙紗作面紗，8.25 tex PLA長絲作地紗，織物克重為175 g/m2，見圖1。織物內外層形成的附加壓力差越大,差動毛細效應越顯著,織物的導濕和干燥就越快。人體在穿著時,排出的熱濕汗液和汗汽能透過服裝里層具有優良導濕性能的聚乳酸玉米纖維，被輸導到服裝外層的吸濕性纖維中。由于吸濕性纖維材料與大氣接觸, 熱濕汗液和汗汽能很快被散發到大氣中去。因此, 采用此種面料縫制的運動服裝導熱排汗、干爽舒適。

3.2 緯編單面集圈組織

單面集圈組織可形成凹凸型表面，此面宜作服裝的正面。目的是增加服裝正面與空氣的接觸面積，實質上是增加了熱濕汗液和汗汽向空氣擴散、揮發的作用面積。服裝表面與大氣的接觸面積增大，有利于熱濕汗液和汗汽向大氣進行擴散。因此采用集圈編織的方法好于采用緯平針添紗編織的方法。面料較平整的反面作服裝的里面同樣是為了增加服裝對人體皮膚的舒適感。

1—聚乳酸玉米纖維 2—棉紗

圖2 緯編單面集圈織物三角排列及編織圖

如圖2所示，織針采用高低踵針AB間隔排列，1、4路喂入具有良好導濕性能的11 tex聚乳酸纖維長絲，2、3、5、6路喂入吸濕性能良好的14.5 tex精梳棉紗，下機克重控制在110～125 g/m2。

3.3 緯編空氣層組織

聚乳酸玉米纖維空氣層組織, 可在羅紋機或棉毛機編織。服裝舒適性研究中發現，采用雙層結構比單層結構能更好地滿足舒適性能要求，更加適應服裝生理衛生功能。實踐證明，采用玉米/棉混紡紗線和純玉米纖維紗線及純棉紗線交織空氣層雙面結構針織面料，其導熱排汗性要比普通無空氣層雙面結構針織面料好，下圖兩例中，采用14.5 tex玉米/棉(60/40)混紡紗、14.5 tex純棉紗和14.5 tex純PLA紗線交織，下機克重分別為265 g/m2和324 g/m2。

圖3為羅紋空氣層組織，第1路喂入玉米/棉混紡紗線，第2路喂入棉紗線，第3路喂入玉米纖維紗線。圖4為棉毛空氣層組織，第1、2路喂入玉米/棉混紡紗線，第3路喂入玉米纖維紗線，第4路喂入棉紗線。這兩種組織中，玉米/棉混紡紗線連接了織物外層棉紗和里層玉米纖維，起到了很好的導濕橋梁作用。

圖3 羅紋空氣層組織編織圖

圖4 棉毛空氣層組織編織圖

3.4 緯編雙面集圈組織

聚乳酸玉米纖維雙面集圈編織的面料為雙層結構,內層為細號玉米纖維長絲，外層為棉紗或玉米/棉混紡紗。由于內層纖維的號數較小,所以毛細效應較明顯，可以將熱濕汗液和汗汽迅速傳輸到外層吸水性好的棉紗或玉米/棉紗。

在圖5和圖6這一結構中1、3、5、7路喂入具有良好導濕性能的聚乳酸纖維紗線，形成織物的內層結構，2、4、6、8路喂入吸濕性能良好的棉紗，形成織物的外層結構。共8路一個循環。網眼是依靠聚乳酸纖維紗線在下針上形成的集圈懸弧將相鄰線圈縱行向兩邊推移而形成的。為了增強網眼效果，需要進一步考慮紗線捻向對網眼效果的影響，為此可以在第2、6路排列Z捻向的棉紗線，在4、8路排列S捻向的棉紗線，該組織織造時可用8.25 tex PLA長絲和18.2 tex 棉紗作原料，下機克重控制在160～180 g/m2，產品網眼層與皮膚接觸面積小，人體感覺更加干爽。

圖5 雙羅紋集圈組織編織圖

圖6 羅紋集圈組織編織圖

3.5 經編緯面添紗組織

一般而言，緯編針織運動服裝面料延伸性較大，手感較為柔軟，而經編針織運動服裝面料較挺括，脫散性較小。在常見的機型或系列三梳特里科經編機或單針床拉舍爾經編機上都可編織導熱排汗服裝面料。應用原理與緯編基本相同,也是結合使用導熱排汗纖維紗線使吸濕性纖維材料位于織物正面作服裝正面，干爽合成纖維長絲位于織物反面作服裝里面。

圖7 經編緯面添紗組織一

圖8 經編緯面添紗組織二

多層運動服面料組織結構研究分析顯示，經編的緯面添紗組織(見圖7、圖8)導濕排汗功能最佳。此種組織設計，地紗選取細度較小的紗線，緯紗則選擇細度較高的紗線，這樣的搭配可以降低面料的平方米克重，而且具有更好的穩定性和提高服用性能。面料的底層采用8.25 tex聚乳酸纖維長絲；外層可使用粘膠長絲、醋酯長絲或Lyocell纖維等吸濕性紗線，本產品采用16.5 tex醋酯長絲，圖7例克重為152 g/m2，圖8例克重為175 g/m2。這樣使得吸濕性纖維材料位于織物外面，熱濕疏導性好的聚乳酸纖維長絲位于織物底面，在運動狀態下，服裝具有良好的導熱排汗功能。

4 聚乳酸玉米纖維針織產品生產

緯平針添紗編織時，要使棉紗呈現在織物的正面而聚乳酸玉米纖維紗線呈現在織物的反面。添紗編織時注意墊紗縱角、橫角的正確配合，添紗的墊紗縱角應大于地紗，添紗的墊紗橫角應小于地紗，即：地紗離針鉤要近，添紗離針鉤要遠，穿紗時，將PLA長絲穿入導紗器的高孔，而棉紗則穿入低孔。給紗張力要適當，并且地紗張力應大于添紗張力，這樣可以保證在編織過程中不會出現漏底現象。

聚乳酸纖維長絲在編織時，易出現橫路現象，應注意：(1)控制各路的卷裝退繞條件一致。聚乳酸纖維長絲一般為圓柱形卷裝，開機時筒子易塌絲，影響正常退繞，因此在生產中宜采用落地紗架放置，并有一定角度，可有效防止塌絲，并使各路筒子退繞條件盡量一致。(2)車間溫濕度適宜。聚乳酸纖維回潮率較小，應適當增加車間的相對濕度，有利于消除編織時出現的橫路現象。

在經編生產中，由于聚乳酸玉米纖維的剛性較大，因此，在整經時應將車速控制在200 m/min左右,避免斷紗纏繞；織物編織時同樣應適當降低車速，一般控制在中速為宜。

聚乳酸玉米纖維針織物一般采用低溫分散染料染色，能確保其良好勻染性和滲透性。由于聚乳酸玉米纖維耐堿性和耐熱性不如聚酯纖維，在染整加工中應注意熱處理不宜在130℃以上， 14.5 tex純PLA纖維紗線棉毛織物在處理時，處理溫度與強力下降百分率關系，見圖9。可見在處理溫度高于130℃時，強力呈快速下降趨勢。在染整加工中要兼顧織物的色相、堅牢度和織物性能之間的關系，所有的化學藥品、染料和助劑等，應不損傷其環保性。為了使織物手感更柔軟，懸垂性更佳，回彈性更好，有絲綢般的光澤和舒適的肌膚觸感，必須對織物進行柔軟整理，但應避免使用有機硅柔軟劑，以減少起毛起球傾向。

圖9 熱處理溫度與強力下降關系

聚乳酸纖維定形時要注意定形的溫度，在滿足縮水率的前提下，定形溫度越低越好。在兼顧縮水與牢度的前提下，定形溫度控制在100～130℃之間較為合理。

5 結論

聚乳酸玉米纖維由于具有能自然降解的“綠色”特質，兼有導濕快干的“干爽”性和優良的“親膚”性，特別適合開發運動或休閑類針織產品[5]。

玉米纖維針織新產品開發中，織物組織結構的巧妙設計，能夠充分發揮玉米纖維的優勢，在生產實踐中，開發出的緯編平針添紗組織、緯編單面集圈組織、緯編空氣層、緯編雙面集圈組織、經編緯面添紗組織等，具有優良的導濕排汗功能，彈性回復性好，耐紫外線好，染整加工簡便，色彩靚麗。

隨著聚乳酸玉米纖維成本的進一步降低，纖維紗線質量的進一步提高，聚乳酸玉米纖維針織產品開發前景將更加廣闊。

參考文獻：

[1]曹海建,陳紅霞.聚乳酸酯PLA纖維的性能[J].紡織科技進展,2008，(4):61—62.

[2]陳晴,夏風林.PLA纖維經編可編織性探討[J].針織工業,2006，(7):5—6.

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[4]王其.高導濕功能織物的研究和設計[J].紡織科學研究,2003，(4):11—17.

[5]耿琴玉，胡學梅.聚乳酸纖維及其產品開發[J].山東紡織科技，2004，45(2)：54—56.