牛奶蛋白纤维的工艺

　　牛奶蛋白纤维面料不仅有牛奶纤维的润滑，而且细滑、柔软、透气，具有独特的天然抗菌性能和保健功能。纤维中的所含的蛋白质对人体皮肤有良好的营养和保护作用，与人体接触不会发生不良反应。用其加工的针织物光泽柔和、滑爽柔软、轻薄挺括、透气保湿、悬垂性好：用其加工的机织面料织物色彩鲜艳、风格独特，防皱性好，具有可洗性和免熨烫性、尺寸稳定性，易洗快干耐用，具有顺滑柔软的手感穿着舒适。是制作高档针织内衣、睡衣、春夏季时装、贴身T恤衫的理想面料。

　　进入21世纪以来，人们崇尚返璞归真、回归自然，牛奶蛋白纤维作为“绿色”、“保健”型纺织品的代表，已成为国际、国内市场消费的潮流，也满足了消费者对服饰绿色、环保、健康、时尚的追求。牛奶蛋白纤维因具有以上众多的优点，各国的业内人士都在积极进行这方面的产品开发工作，并且开发的领域呈现多元化，发展十分迅速。

　　牛奶蛋白纤维可以纯纺，也可以和羊绒、蚕丝、绢丝、棉、毛、麻等纤维进行混纺，织成具有牛奶纤维特性的织物，产品应用领域广泛：针织纱线主要有大圆机类，如单面汗布、棉毛布、网眼布、色织大循环彩条布、拉架布；一次成型类，如紧身内衣、文胸、健美裤；横机类，如内衣、T恤、精粗纺时尚针织衫；织袜类，如运动袜、男女常规袜、童袜、连裤袜；家纺类，如毛毯、毛巾、浴袍、浴擦等；梭织类，如衬衫、床上三件套、裤料；还有无纺布类及被类、枕类填充料等。满足人们对纺织舒适化、保健化、高档化、时尚化的追求，应用空间巨大。

　　这两年，纺织行业正经历国际市场的严峻考验，传统纺织品因其创新滞后，国内制作成本快速提高，使其利润空间越来越小，不少纺织企业已陷入举步维艰的境地，如何扭转这一局面？新型环保纺织原料的应用促进了纺织产品的创新，从而为纺织企业的发展打开新的出路。

　　有关信息表明，国外市场对牛奶纤维的需求迅速加大，北美，欧洲，以及印度、土耳其、日本、韩国等均开发、生产及销售牛奶纤维产品，其中尤以意大利为首，掀起了一轮健康、环保纤维的热潮，ICAC预测2008~2009年纺织纤维消耗量继续扩大，其中新型纤维的发展迅速，如天丝、莫代尔、大豆纤维、竹纤维在几年内的消耗量将成倍上升，如此牛奶纤维的总量将远远满足不了市场的需求，扩大产业规模势在必行。

　　牛奶蛋白纤维是目前纺织界前卫的高科技纺织品，开发牛奶蛋白纤维服饰是顺应国际纺织产业绿色环保的发展趋势，达到美体，养颜，保健和延年益寿的功效。用牛奶蛋白纤维开发的高档服饰品，具有科技含量高，附加值高和绿色环保概念。

　　牛奶蛋白纤维的研究与发展，源自于1935年意大利的SNIA公司和英国的Coutaulds公司，目的是为了人工制造出更精美、更高档的仿真丝纤维。但是当时仅利用牛乳中2.9%的蛋白质作为制取牛奶纤维的原料，不仅成本高，且制造出的纤维性能与天然真丝相比，差距很大，强度太低，没有使用价值。直到20世纪70年代，日本成功研制出有别于天然纤维和化学纤维的一种新型纤维——含有牛奶中蛋白质氨基酸分子的合成纤维，被称为“牛奶”纤维。该纤维亲肤性极佳，在医疗用途上能替代药用纱布。为防止技术机密泄露，日本曾一度在亚洲地区仅向新加坡、韩国和香港等地出口，且都是半成品或成品。

　　在国内，也有不少单位进行牛奶蛋白纤维的研究，但由于种种原因未突破关键技术。上海正家牛奶丝科技有限公司与东华大学合作，目前已能生产牛奶蛋白纤维长丝及短纤。开发的产品经上海出入境检验检疫局、上海市纺织印染产品质量监督检验站、上海市卫生防疫站和中国中科院生化研究所的物理、化学性能测试，纤维含17种氨基酸，pH值为6．80，呈微酸性，与皮肤保持一致；不含任何致癌偶氮染料及甲醛。

　　一、更舒适牛奶蛋白纤维由于其重要原料是牛奶蛋白质，故含有多种氨基酸17种之多（经中科院上海生化所定），以牛奶丝织布成衣，贴身穿着有润肤养肤，滋滑皮肤的功效。其面料有质地轻盈、柔软、穿着透气，导湿、爽身的特性，是制作儿童服饰和女士内衣的理想面料。

　　二、更多色彩牛奶蛋白纤维是高品质的蛋白质纤维，它的特出性能在面料及服饰上显示出真实、瑰丽及持久的颜色。"正家"牛奶纤维与染料的亲和性使颜色格外亮丽生动，只要在合适的洗涤条件下，即使布料经多次洗后颜色仍能鲜艳如新。

　　三、更容易打理牛奶蛋白纤维所制成的服饰并不需要任何特殊处理，只要依照洗涤方法的指示下，它的卓越功能使衣物经多次洗涤后仍能保持手感、颜色及表面不变。更奇特的是，它不象其它的动物蛋白纤维一样，如羊毛、真丝那样容易霉蛀或老化，即使放置几年以上仍能保持亮丽如新。这正意味着穿着方便、容易打理。

　　四、更多样化它既有丝质般的手感可做高档内衣，又具垂坠飘逸可制成贴身优雅的晚装及流行时装。牛奶蛋白纤维是提炼自牛乳中的材料，并与高科技相结合，其独特的功能与其它纤维混合，既保留原有的纤维特性，更可提升布料的功能和品质。

　　牛奶蛋白纤维以其优异的亲肤品质，可以应用在丝织、棉纺、毛纺产品中，与羊绒、蚕丝、棉、毛、化纤等纤维混纺或交织。开发高档服装、内衣、衬衫、T恤、休闲装、运动衣、床上用品等。产品有着丝质般光泽和手感，质地轻盈，悬垂飘逸。满足人们对服装舒适化、保健化、时尚化的追求。

　　牛奶蛋白纤维是以牛乳作为基本原料，经过脱水、脱油、脱脂、分离、提纯，使之成为一种具有线型大分子结构的乳酪蛋白；再与聚丙烯腈采用高科技手段进行共混、交联、接枝，制备成纺丝原液；最后通过湿法纺丝成纤、固化、牵伸、干燥、卷曲、定形、短纤维切断(长丝卷绕)而成的。它是一种有别于天然纤维、再生纤维和合成纤维的新型动物蛋白纤维，又叫它牛奶丝、牛奶纤维。

　　牛奶蛋白纤维外观呈乳白色．有着真丝般柔和的光泽和滑爽手感。纤维的横截面及纵向表面形态的扫描电子显微镜照片如图１示。

　　由图（1ａ）所可见．纤维横截面呈扁平状，为腰圆形或哑铃形属于异形纤维，并且在截面上有细小的微孔，这些细小的微孔对纤维的吸湿、透湿性有很大的影响。从图（1ｂ）中观察到纤维的纵向表面有不规则的沟槽和海岛状的凹凸．这是由于纺丝过程中纤维的表面脱水，纤维取向较快形成的，它们的存在也使纤维具有优异的吸湿和透湿性能。同时对纤维的刚度也有重要影响。纤维表面的不光滑和一些微细的凹凸变化可以改变光的吸收、反射、折射和散射．从而影响纤维的光泽性．纤维表面粗糙时具有柔和的光泽．而不会出现“极光”现象。牛奶蛋白纤维具有一定的卷曲，外观为微黄色。手感柔软。

　　在牛奶蛋白质纤维中，结晶部分（聚丙烯腈）占70％．无定形部分（牛奶乳酪）占30％，这与真丝比较接近（在真丝中结晶部分占80％．无定形部分20％）。牛奶的主要成分为蛋白质、水、脂肪、乳糖、维生素及灰分等，其中蛋白质是加工牛奶再生蛋白纤维的基本原料．将牛奶中蛋白质提取后经化学和物理加工，就得到牛奶再生蛋白质纤维。

　　牛奶蛋白纤维是以牛乳作为基本原料，经过脱水、脱油、脱脂、分离、提纯，使之成为一种具有线型大分子结构的乳酪蛋白；再与聚丙烯腈采用高科技手段进行共混、交联、接枝，制备成纺丝原液；最后通过湿法纺丝成纤、固化、牵伸、干燥、卷曲、定形、短纤维切断（长丝卷绕）而制成的适合湿法纺丝工艺的蛋白纺丝液，之后经纺丝、牵伸、烘干等工序制成新型牛奶蛋白纤维。

　　牛奶纤维是采用奶酪制造而成，而不是鲜奶，其染色也是通过自然酸性阳离子实现，其pH值却只有6.8，几乎与人体皮肤的酸碱性一致。并且，牛奶纤维面料含有7种氨基酸和多种天然抗菌素，其抗菌率高于80%，因此牛奶纤维面料具有保健作用。

　　2.4.1原料性能比较

　

　　2.4.2织物的透气性和导湿性比较

　　2.4.3织物的保暖比较

　　2.4.4针织物的抗弯弹性模量、悬垂系数比较

　　1）与棉混纺:可赋予织物良好的蓬松，柔软性，良好的弹力效果，解决了纯棉制品的易皱性和尺寸稳定性的问题，使织物的服用舒适性和保暖性进一步提高。

　　2）与羊绒、毛混纺:可避免织物泛黄，使织物保持蓬松、柔软的手感，赋予织物良好的弹力效果，使得织物的穿着舒适性进一步提高，保养更方便。

　　3）与天丝、莫旦尔等混纺:赋予织物柔软的同时，提高织物的抗皱性，产品的尺寸稳定性得以提高，牛奶蛋白纤维纤维在产品中的比例可根据需要来定。柔软的手感、漂亮的悬垂、亮丽的外观及适宜的弹力效果决定了该产品可广泛应用于包括内衣、衬衣、毛衫在内的大多数棉纺、针织品领域。

　　4)与丝混纺的织物:保持蚕丝的光泽的同时，它还消除了由蚕丝引起的不耐汗性能，并增强了悬垂性、吸湿性及导湿性能，使手感更加柔软。牛奶纤维与蚕丝混纺的机织物光滑优雅，柔软高贵，感觉非常细腻且色彩鲜艳。

　　2.6.1耐酸性，结果见表6．

　　由表6可知，牛奶蛋白纤维除在硫酸质量浓度为800g／L、100℃条件下溶解及90℃部分溶解外，其他条件均不溶解、不变色．因此，牛奶蛋白纤维的耐酸性很好．

　　2.6.2耐碱性

　　牛奶蛋白纤维如果与纯棉、粘胶等纤维混纺，就需考虑其耐碱性问题，为此，考察了牛奶蛋白纤维在磷酸三钠、纯碱、NaHCO3，、NaOH中的稳定性及变色情况．结果见表7—9

　　由表7可知，磷酸三钠对牛奶蛋白纤维的影响很大，在质量浓度低、温度高时纤维会发黄，质量浓度高、温度高时，纤维发黄更加严重．在纯碱质量浓度较低、温度较低时，纤维基本不发生变化，在l00℃时稍微发黄；但纯碱质量浓度达80g／L，50℃时就开始发黄，90℃时变为橙红色．牛奶蛋白纤维在小苏打中相对较稳定。只有质量浓度较高、温度较高时纤维才发黄．从表8可以看出，随着纯碱、NaHCO，质量浓度增大，纤维失重越来越严重，纤维干断裂强度和断裂伸长率、含N量均下降。

　　注：I为不溶解、不变色，y为不溶呈黄色，CH我不溶呈橙红色S为溶解，SS为部分溶解

　　由表9可以发现，牛奶蛋白纤维即使在很低质量浓度NaOH溶液中也容易变色，且随质量浓度的增加，颜色依次加深，从黄色到橙红色．在100℃、70g/LNaOH条件下，牛奶蛋白纤维会发生部分溶解；在70～100℃、80～130g/LNaOH条件下，基本全部溶解．

　　通过以上各组数据可知，牛奶蛋白纤维耐碱性较差．如果对其与棉纤维混纺织物进行染整加工，在对棉组分进行丝光时，更要注意牛奶蛋白纤维的耐碱性问题．另外，在活性染料染色时，最好采用纯碱或小苏打进行同色．

　　2.6.3耐氧化剂、还原剂性能

　　纺织品常采用H2O2、Naclo进行漂白，对于蛋白质类纺织品也有采用还原剂进行漂白加T的，而且还原染料染色时也需要使用保险粉作为还原剂．为此，考察牛奶蛋白纤维在H2O2、NaClO、Na2S2O4溶液中的变化情况。结果见表10～11．

　　表10数据说明牛奶蛋白纤维在氧化剂H2O2、还原剂Na2S2O4溶液中很稳定、不变色．但从表7的数据可以看出，牛奶蛋白纤维耐NaclO性能较差，容易变黄，这与蛋白质本身的性质有关，即易吸氯泛黄．因此，在对牛奶蛋白纤维与其他纤维混纺纺织品进行漂白加工时，比较适合采用H2O2漂白，而不适合采用次氯酸钠漂白．当然，由于纤维的耐碱性差，在漂白时需严格控制pH值．

　　牛奶蛋白纤维是由奶酪蛋白利用生物工程技术合成的一种具有生物健康性的新型纤维。是牛奶蛋白纤维经脱水脱脂，制造而成的蛋白纱线，经生物工程技术处理，经过与其他纤维材料相结合，生成高等级的纺织纤维。牛奶纤维是采用奶酪制造而成，而不是鲜奶，其染色也是通过自然酸性阳离子实现，其pH值却只有6.8，几乎与人体皮肤的酸碱性一致。并且，牛奶纤维面料含有7种氨基酸和多种天然抗菌素，其抗菌率高于80%，因此牛奶纤维面料具有保健作用。

　　牛奶蛋白纤维的优点

　　1、柔软性、亲肤性等同或优于羊绒；

　　2、透气、导湿性好、爽身；

　　3、保暖性接近羊绒，保暖性好；

　　4、牛奶绒的耐磨性、抗起球性、着色性、强力均优于羊绒；

　　5、由于牛奶蛋白中含有氨基酸，皮肤不会排斥这种面料，相当与人的一层皮肤一样，而对皮肤有养护作用。

　　3.1.1纯纺流程

　　抓棉—混棉—梳针开棉—成卷—梳棉—开条（三道）—粗纱—细纱—络筒

　　3.1.2混纺流程

　　（1）与棉混纺

　　牛奶蛋白纤维：开清棉（同纯纺）—梳棉

　　棉纤维：开清棉—梳棉—并条—条并卷—精梳—混并条（三道）—粗纱—细纱—络筒

　　(2)与其他纤维混纺

　　方式一：牛奶蛋白纤维与其他纤维混纺合装箱—开清棉—梳棉—并条（三道）—粗纱—细纱—络筒

　　方式二：牛奶蛋白纤维：开清棉（同纯纺）—梳棉—预并

　　其他纤维：开清棉—梳棉—预并—混并（三道）—粗纱—细纱—络筒

　　对于牛奶纤维的纺纱，纤维的预处理极其关键。由于牛奶蛋白纤维表面光滑、抱合力略差，纺纱过程中会出现静电现象。为改善其可纺性，必须在纺纱前对牛奶蛋白纤维进行充分预松、加湿、加抗静电等预处理，

　　3.2.1开清工序

　　由于牛奶蛋白纤维抱合力略差，比电阻较高，成卷过程中易产生静电，棉卷易粘附蓬松，为使棉卷正卷率高，纵向不均匀，采取了以下措施：①严格控制车间的温度与相对湿度，减少静电的影响；②对棉卷喷洒适当的防静电剂，但一定要注意最要适当，否则在以后的梳棉工序中将会引起卷绕罗拉现象；③严格控制棉卷定量，否则也将对以下工序带来不量影响。采用“两箱两刀”短工艺流程，执行“小束抓取，多梳少打、多收少落、轻定量、低速度、防粘卷”的工艺原则，降低打手速度，加强分梳与开松效果、减少纤维损伤。棉卷用塑料薄膜包盖，并存放4—8小时，运转操作严格执行先进先用。

　　3.2.2梳棉工序

　　牛奶蛋白纤维在纺纱过程中生产难点主要集中在本工序，反映出来的问题集中在剥棉转移彻造成的棉网下坠或棉网漂头、烂边；抱合力差造成的机前断棉条。所以，梳棉机的主要工艺原则是：“柔和梳理、顺利转移、轻定量、低速度、中隔距”。适当抬高给棉板，降低刺辊、锡林和盖板速度。提高锡林与刺辊的线速比。适当放大盖板与锡林的隔距，充塞盖板，提高棉网的质量和清晰度。适当降低道夫速度。可采用新型化纤专纺针布，减少纤维沉淀，有利于纤维转移。非专纺车可考虑暂时封闭三吸装置，减少纤维损失。同时加装皮圈导棉装置。在总落棉的控制方面，宜小为好。

　　3.2.3并条工序

　　由于牛奶蛋白纤维弹性好、整齐度好、但立体卷曲少、抱合力略差。所以并条工艺以提高纤维伸直度、降低重量不匀为重点，缩小台间的差异波动，以保证成纱后色差差异稳定，采用顺牵伸工艺配置，并后牵伸倍数和罗拉隔距偏大掌握。有利于纤维的平行伸直和改善条干均匀度，车速可适当降低，可减少缠绕罗拉和胶辊。喇叭口口径适当偏小，能约束条子，提高熟条条干。张力牵伸倍数适当放大，能使棉条卷放紧密。表面光滑，降低重量不匀，加压适当放大，并对胶辊表面树脂涂层处理或酸处理。

　　原料处理工序由于牛奶蛋白纤维比电阻大、静电现象严重，且纤维之间的摩擦系数较小，在纺纱过程中容易出现绕锡林、吸花等现象，故在投产前要对牛奶蛋白纤维进行必要的养生处理，加入适量的抗静电剂和油剂等，这是做好牛奶蛋白纤维纱线的关键所在，同时确保牛奶蛋白纤维的上机回潮率在13%~15%为宜。另外要保证各生产工序的相对湿度，同时做好对各工序半成品的保湿防护工作，避免生产过程中半成品散湿后出现的静电现象给生产带来不便。

　　开清棉工序对于牛奶蛋白纤维具有整齐度好、杂质少、静电严重的特点，在开清棉工序，采用短流程、少抓勤抓、多松少打的工艺原则。适当降低各部打手速度，SFA035C混开棉机只使用平行打手，跳过其豪猪打手，同时FA106B开棉机采用梳针打手以减少对纤维的损伤。为减少棉卷中水分和油剂的挥发，成卷后棉卷要用塑料薄膜包卷袋包好，并且要求生产上做到先做先用。

　　梳棉工序由于牛奶蛋白纤维静电现象严重且纤维之间抱合力差，在梳棉工序生产过程中易出现缠绕锡林、道夫、皮圈等现象，因此要偏低控制各部件运转速度，同时为提高纤维的转移、减少棉结，应合理优选各部隔距。由于牛奶蛋白纤维价格较为昂贵，梳棉机后部工艺以少落或不落为主，企业采用了全封闭式的后部工艺，同时降低盖板速度，以减少落棉提高制成率。生产该品种时梳棉的湿度应偏大控制，一般相对湿度控制在70%左右。为提高生条质量，采用“轻定量、慢速度、紧隔距”的工艺原则。另外，压辊压力要偏小控制，以减少对纤维的损伤。并条工序为保证纤维混合均匀，并条采用两道均为8根并合的方式。由于牛奶蛋白纤维在生产过程中静电现象严重，故在并条工序应解决缠绕罗拉、胶辊等问题，尤其是1，2罗拉之间下面的吸花现象，为此并条工序应保持合理的温湿度，对该品种采用了进行单独隔离加湿等措施，保证了生产的顺利进行。针对牛奶蛋白纤维的特性，并条工序应采用“重加压、轻定量、大隔距、慢速度”的工艺原则，为改善熟条条干，头并采用较大的后区牵伸倍数、末道采用集中牵伸的方式，以提高纤维的伸直平行度和熟条的条干均匀度。

　　牛奶蛋白纤维比电阻大、静电现象严重，且纤维之间的摩擦系数较小，在纺纱过程中容易出现绕锡林、吸花等现象，故在投产前要对牛奶蛋白纤维进行必要的养生处理，加入适量的抗静电剂和油剂等，这是做好牛奶蛋白纤维纱线的关键所在。

　　在开清棉工序，采用短流程、少抓勤抓、多松少打的工艺原则

　　在梳棉工序生产过程中易出现缠绕锡林、道夫、皮圈等现象

　　牛奶纤维是天然奶酪蛋白与合成高分子的共聚产物。它既不同于天然的羊毛、羊绒、兔毛及蚕丝蛋白纤维，也不同于腈纶、维纶、涤纶合成纤维。它主要含有70%左右的合成高分子，30%的奶酪蛋白类氨基酸大分子，共聚后表现出的性能发生了质的变化。理论上牛奶蛋白纤维适合于阳离子染料、弱酸性染料、活性染料、载体分散染料染色。实践证明，它更适合于活性染料染色。该纤维采用多组分的湿法纺丝工艺，纤维内部结构复杂。在纺丝加工中，由于奶酪蛋白聚乳糖高温分解极易产生黄变，加上蛋白质不耐碱、不耐高温、纤维收缩率大等因素，给染色加工带来很多新的技术问题