兼具紡織材料基本性能與軟木功能性的高性能紗線

V. S， S. Ventura， G. Bonifcio， J. Morgado， F. Pereira

1. Sedacor軟木出口公司(葡萄牙)

2. Têxteis Penedo公司(葡萄牙)

3. 紡織品和服裝行業技術中心(CITEVE)(葡萄牙)

4. 波爾圖大學(葡萄牙)

軟木來自于栓皮櫟樹的樹皮(圖1)。歐盟是世界上最大的軟木生產區，占世界軟木總產量的80%以上，其中僅葡萄牙的產量就占據世界軟木總產量的近50%。

圖1 軟木原料來源——栓皮櫟樹皮

軟木為一種天然可回收且可重復使用的環保型材料，在全球市場上擁有重要的應用價值。近年來，軟木綠色環保的特性引起了大批對天然材料、生態設計及可持續發展感興趣的設計師、藝術家與建筑師等的關注。盡管人們對軟木材料在服裝和家紡領域的應用較為關注，但市場上對軟木材料在這些領域的研究卻很少，僅少數設計人員正進行這方面的研發工作，這導致當前市場上很少可見軟木面料和軟木紗線。

目前，市場上提供的具有軟木成分的紡織材料主要為一些天然軟木薄片(圖2)或復合軟木薄片，這些薄片通常厚約0.5～10.0 mm。將軟木薄片與機織材料、非織造材料層壓，再經切割加工，可獲得寬約3.0～10.0 mm的“軟木紗/帶”(圖3)。但這種材料存在一些缺陷，如缺乏柔韌性和延展性、難以折疊和縫制、透氣性差等，導致其并不適合于紡織服裝的生產，進而嚴重限制了其在紡織終端產品(服裝和家用紡織品)中的大規模應用。此外，這種材料在存儲、養護和清潔方面也存在一定的問題。由于這些軟木紗(實際上它們更像是帶子)太粗，因此也無法上機織造。

圖2 市售軟木薄片

圖3 市售軟木紗/帶

考慮到當前市場上現有軟木產品所存在的問題及人們對軟木紡織產品的關注，本文提出了新的采用軟木開發紡織材料的思路和概念。開發出的材料既可保持紡織品的特性，又可結合軟木的性能優勢，集藝術性與功能性于一體。

1 研究與開發

項目的研發主要分為5個步驟。首先是軟木添加成分的研發。這些添加成分從軟木廢料中提取。項目對多種不同類型的軟木添加成分的性能進行了研究、分析與表征，研究內容包括軟木添加成分的類型、組成、密度、粒度，以及與黏合劑的適配性，相關試驗測試有粒度分布測試、接觸角測試、表面能測試及含水量測試。此外，試驗還通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析了添加成分的組分，通過熱重分析(TGA)和掃描電子顯微鏡(SEM)分析軟木添加成分的熱穩定性。最終，項目挑選出性能較佳的軟木添加成分。

接著是黏合劑的研發。項目通過對不同黏合劑配方(包括使用的軟木添加成分類型與使用比例，以及黏合劑的黏度)的測試評估，研發出較適宜的黏合劑，可在軟木添加成分與紡織品基材間形成穩定的化學鍵。

第三步是對軟木添加成分在紡織材料上的滲入效果進行研究。為此，在不同的紡織品基材(紗線、針織物、機織物和非織造織布)上使用不同的黏合劑、不同的加工工藝及工藝參數，然后評估軟木添加成分的滲入效果。項目還專門開發出一種檢測方法進行滲入效果檢驗。試驗結果表明，軟木添加成分滲入織物和紗線的平均質量百分比約為20%。對25次洗滌循環后軟木添加成分損失的評估結果已證實，使用某些特定的紡織品基材、軟木添加成分和加工條件，加工出的產品幾乎未出現軟木添加成分的損失，但隨著洗滌次數的增加，基材表面的黏合劑會發黑。

在第三步結束時，項目參與者意識到將軟木添加成分混入紗線的工藝才是最具挑戰性和最難的工作，但同時也最具創新性和前景性。由于要求最終所得紗線可通過常規技術制備機織和針織面料，因此項目將研發重點轉向紗線涂層工藝。為此，項目開發出一條專用于軟木成分包覆紗線的試驗線，并優化了軟木成分的滲入工藝，制備出性能更完善的軟木紗線(圖4)。

圖4 軟木紗線

第四步的研發是開發將軟木紗線織造成織物的工藝。為驗證加工后的紗線適用于織物的生產織造，項目在工廠中使用軟木紗線進行了機織物的生產試驗，研究并調整了所有的織造工藝參數，結果表明，軟木紗線在上機織造過程中表現良好，既沒有出現軟木成分的損失，也沒有對加工過程造成不利影響。項目采用所得軟木紗線織造的機織物實物圖如圖5所示。

圖5 采用軟木紗線制備的機織物

下機后的織物經噴射化學助劑與石洗過程進行軟化處理，該過程中也未出現明顯的軟木成分損失及任何其他問題。

項目的最后一步是評估所開發的紗線和織物的質量及性能水平。對軟木涂層加工后紗線與未經涂層的同種紗線進行比較分析，發現經軟木涂層加工的紗線具有更高的拉伸斷裂強力和拉伸斷裂強度，以及更少的毛羽，但同時也產生了更多的紗疵，并且斷裂伸長率較低。對分別由這兩種紗線織造的織物性能進行對比分析，發現采用經軟木涂層加工的紗線織造的織物，具有更好的斷裂強度和斷裂伸長率，良好的耐磨性和抗起球性，并且在家用過程中表現出良好的水洗穩定性、抗菌性和防螨性，但其抗撕裂性能有所下降。

2 結語

項目成功研發出軟木紗線及由這種紗線制備的織物，所得紗線和織物均可用于服裝和家用紡織品的生產。

項目已申請了國際發明專利，很多紡織終端產品(如羽絨被、枕頭、窗簾及桌布等)，都可以使用軟木紗線制備的面料進行相應開發。

項目還獲得了2015年度產品類別的Inovatêxtil獎(ItechStyle論壇，Modtissimo)，并入圍2015年度可持續性類別的未來材料獎(Future Materials Award)，同時入圍2019年度產品類別ItechStyle獎(ItechStyle論壇， Modtissimo)的決賽(圖6)。

圖6 Inovatêxtil 獎獲獎作品

Cork. a. Tex-Yarn項目為一項聯合開發的項目，項目方由2家中小型企業與2家研發機構組成，分別是擁有豐富軟木轉化技術的Sedacor公司，致力于家紡產品生產的Têxteis Penedo公司，波爾圖大學工程學院(FEUP)分離與反應工程實驗室-催化與材料實驗室(LSRE-LCM)，以及葡萄牙紡織品和服裝行業技術中心(CITEVE)。