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超细纤维生产方法简介与应用

                              超细纤维的生产方法简介与应用

                                                          河南省安阳益全纺织有限公司 朱世全

 

随着社会的进步和经济的发展,人们对穿着提出了更多更高的要求,更加崇尚与追求舒适多样高档休闲,而传统的化学纤维大多存在一系列缺点,如吸湿透气性差、色谱少,易产生静电等,所以,对化学纤维及其织物性能进行改进得到了很大重视,从而一大批具有新功能的新化学品种及差别化纤维纷纷问世,开辟了化学纤维的新时代,超细纤维即为其中的一种。

关于超细纤维(uitrafine fiber,microfiber),也有称做细特纤维或微细纤维的,目前国际上尚未有一个统一的定义,美国的PET委员会将单丝细度(dpf)为0.3dtex~1.0dtex的纤维定义为超细纤维,AKZO则认为超细纤维的上限应为0.3dtex,意大利则将0.5dtex以下的纤维称为超细纤维,但大多数人接受的定义是单丝细度小于1.0dtex的为超细纤维,而小于0.1dtex的称为极细纤维。目前,各大品种的合成纤维都可纺制超细纤维,如聚酯聚丙烯晴聚丙烯纤维等,据预测,随着超细纤维的发展,一些大公司如杜邦公司等将联合几大公司制定一个国际标准。

由于超细纤维具有性能优越,风格独特的特性,超细纤维织物高雅,是一种高技术含量、高附加值的产品,已引起全球瞩目。

1 超细纤维及其织物的特点

超细纤维的最显著的特点,就是其单丝的线密度大大低于普通纤维,最细的可达0.0001dtex,由于单丝线密度的急剧降低,就决定了超细纤维有许多不同于常规纤维的特点。超细纤维有以下性能特点:.

(1)超细纤维的单丝细度和单丝截面直径比真丝或其他天然纤维都小,卷曲模量低,其织物的手感柔软性好,同时,单丝的抗弯硬挺度也较低,从而织物具有优良的悬垂性、手感柔软、平滑、柔韧性大,当然,这还与其织物的组织结构,如混纤比和混纤组分有关,对于变形纱,由于单丝的细度下降,蓬松性较差。

(2)纤维的绝对强力低,但是,由于超细纤维细,相同号纱截面的纤维根数比常规纱多,所以其纱的总强度仍然较高,从而一方面有利于对织物进行起绒或砂洗处理,以制备仿鹿皮、防天鹅绒及桃皮绒等高档织物,又具有较好的耐磨性和抗皱性。

(3) 由于超细纤维细,纤维的密度较高,比表面积增加,提高了织物的蓬松性和覆盖性,同时,也有利于提高其吸收性能(吸水吸油等),但也造成织物吸浆多,退浆困难,染色易不匀,染料耗用量大等问题。

(4)超细纤维细,故织物密度大,特别是高密织物,不作涂层等处理就可改善其功能,具有拒防风透湿等功能。

此外,超细纤维还具有抗海藻贝类腐蚀和抗微生物附着等性能。

2  超细纤维的生产方法

超细纤维可分为两类:长丝型和随机(短纤维)型。利用不同的生产技术,可制造出不同线密度不同种类及用途的超细纤维,它们的生产方法主要有直接纺丝法.复合纺丝法和共混纺丝法。其中复合纺丝法中又有机械剥离法、水解剥离法溶解剥离法;共混纺丝法有溶解剥离法和水解剥离法。

2.1长丝型

长丝型超细纤维目前有多种生产方法,但是主要有直接纺丝法、复合纺丝法等三种,表1为三种超细纤维长丝生产方法的特征和优缺点。

表1超细纤维长丝的生产方法及其优缺点

     

直接纺丝型

海岛型

多层型

最低线密度(剥离后)/dtex

0.1

0.0001

0.1

加工方法

纺丝和拉伸

用溶剂除去组分

物理学剥离

加工性

较困难,与常规纤维不同,有毛丝

较容易,与常规纤类似,毛丝少

较容易,类似于常规纤维,有毛丝

织物中纤维间的距离

可控制

手感

硬,除非化学处理收缩

是否可制单组分纤维

可以,也可制多组分纤维

可以,溶解法可制多组分纤维

不可以,

只有溶解法可以

染色性色牢度

易染色、显色不良

易染色、显色不良

色牢度差

                    

2.1.1直接纺丝法

   直接纺丝法就是传统的挤出法,这种方法包括熔融纺丝、共混纺丝和干法纺丝,直接制造超细纤维。它们都是传统纺丝法的发展,优化了仿丝条件,以便适合于超细纤维的生产,如目前的帝人意大利VA、Uavio西德的Barmag、Neumag等公司都已成功地开发了常规熔融纺生产超细纤维的设备。

用直接纺丝方法获得的单组分超细纤维后道工序无需复杂的加工,诸如剥离成两组分或除去第二组分等,然而,超细纤维直接纺丝容易产生断头和毛丝,难于获得高质量的织物手感。

2.1.2复合纺丝法

复合纺丝法是交替排列的聚合物的挤出方法,复合纺丝法能够解决直接纺丝法中存在的技术问题,获得均匀的超细纤维。采用复合纺丝法生产超细纤维的思想早于直接纺丝法,最早是在日本开发成功的,冈本(东丽公司的科研工作者)和松开(钟纺公司的科研工作者)等人通过改变喷丝板的结构,研究了截面有高度分散复合组分构成的复合纤维的生产方法,并取名为交替排列的聚合物纤维,以便确切地表达纤维纵向的结构和横向的海岛结构,复合纺丝法又可分为海岛型、分离型或剥离型

2.1.2.1 海岛型

海岛型复合纺丝是使海岛两组分聚合物形成为数众多的芯(岛)和(海)结构,然后,使之均匀汇集或随机分布,从而纤维截面中可以清楚地看到一种组分高度地分散在另一组分中,目前,用于制造超细纤维的海岛型复合型复合纤维中的岛组分有聚酯聚丙烯等,海组分有诸如聚苯乙烯丙烯酸酯共聚物(有机溶剂可溶)聚酯/间笨二甲酸酯磺酸钠共聚物(热碱液可溶)和聚烯醇(热水可溶)等。海组分所占比例一般为20%~50%,在按常规的方法加工成机织物针织物或非织造布后,把海组分溶解于溶剂中除去(该溶剂对于岛组分必须是非溶剂),同时,通过改变岛组分纤维的形状,还可以有效地改善海岛型纤维的风格。

2.1.2.2  剥离型或分离型

这种纤维使用几种不相溶的,但粘度相近的聚合物组分,各自沿纺丝组件中预定的通道流过,并相互汇集形成预先设定好的纤维截面的性状,其组分的分布通常有花瓣型.中空型.米字型.十字型等,然后再通过机械或化学方法使之各组分分离,制得超细纤维混合体。其分离的方法有前分离法(在成纤过程或织造过程分离)和后分离法(对织物进行特殊处理而使其分离),具体可分为化学分离法{如化学溶解化学降解、化学溶胀及收缩},还有机械变形和假捻等剥离法。这种方法的优点是:效率高,无聚合物的损失,制得的超细纤维单丝细度低,并且具有混纤和异形纤维的特性,缺点是纺丝组件构造复杂,加工难度大。

2.1.3共混纺丝法

共混纺丝法即多层型,多层型运用了两种不相溶的高聚物,纺丝前该高聚物溶体有一个静态分离器多层化,然后进行分离或剥离。可乐丽公司推出了第一个多层型超细纤维工业产品,是把聚酯和聚酰胺6纺制成具有椭圆形截面的多层结构复合纤维,然后在染色过程中微细化成长丝。

2.2  随机型

2.2.1 熔喷纺丝法

熔喷纺丝法又呈喷射纺丝法。使用该方法制造的超细纤维是目前工业生产应用较多的一种纤维,其制造过程是将热可塑料性的树酯溶体或混熔体,在热气流中挤压细化,再经捕集装置捕集成网,最终形成非织造布。熔喷法的超细纤维直径越小,纤维的强度越高。该方法的优点是设备简单,容易操作,制得的非织造布成形良好,但是,所得的纤维强度低,制品中易夹带绳状或粒状高聚物。

2.2.2  闪蒸纺丝法

闪蒸纺丝纤维亦可以说是超细纤维的一种,它的加工过程是当聚合物溶液形成纤维时,溶剂瞬时汽化,脱离聚合物,而高聚物被喷化成细度达0.1dtex~0.5dtex的超细纤维,这项技术据说是DUPONT公司在安全研究中检验有机溶剂的爆炸性时偶尔发现的。

2.2.3  共混纺丝法

共混纺丝法又称混和纺丝法,在此方法中双组份共混聚合物熔经过挤压和拉伸制成复合纤维。分散相和非分散相(基体)组分的排列由组分的混合比及其熔体的粘度决定,其共混方式亦可采用切片式混合或熔体混合。从混合的均匀性考虑,以两种聚合物的熔体混合为宜纺丝的稳定性强烈地依赖于聚合物的组合,但是纤维的密度不易控制,断头率高,由于聚合物分散相是被拉伸形成超细纤维,所以,用聚合物共混纺丝法目前还不能生产连续长丝型的超细纤维。

3  超细纤维的应用

综上所述,超细纤维是具有高附加值的高技术纤维,它具有诸多用途。按照容量来讲,超细纤维的最重要应用领域是时装业,近年来,超细纤维在家具装饰材料以及产业用纺织品上的应用也取得了很大的进展,同时,还可制作过滤离子交换纤维和生物用途产品等。

3.1  服装面料的应用

超细纤维作为中高档服装面料,主要有以下几类品种: (

(1)新型丝绸风格的织物,强调蓬松性悬垂性和丝鸣感。仿真丝也是超细纤维的主要用途之一(尤其在我国),一般所用的纤维线密度范围在0.1dtex~0.5dtex,所得制品的手感柔软,外观华贵,是制作高档礼服外衣及内衣的良好材料。

(2)仿麂皮,这种织物不仅具有天然麂皮的书写效应、白霜感和立体感,而且还具有真丝的手感,具有柔软质悬垂性好穿着舒适等特点,所用纤维的细度在0.006dtex~0.26dtex之间,可用来制作外套夹克手套鞋帽箱包等。

(3)薄型起毛风格的织物,即桃皮绒类,由超细纤维配置在织物的表面,技术关键为纺纱和织物结构的设计以及织物磨毛和化学起绒等技术。

(4)精梳强捻风格织物,属于精梳仿毛型织物,具有高密度蓬松和超羊绒的手感。

(5)干爽风格织物,触摸时有一种清爽清凉或干燥温暖的感觉,属于新合纤技术。

(6)高密织物以及合成革底布等等。

3.2  高效清洁布料

用超细纤维制作的清洁布具有较复杂的空间三维结构,能吸收较多的液体或灰尘,且因纤维线密度低,柔软从而不会对擦拭的表面造成损坏,因而可用作玻璃器或精密仪器的清洁布。

3.3  液体或空气过滤材料

超细纤维的直径小,比表面积大,所以,其织物的空隙率高,孔径均匀,因而可用做液体或空气过滤材料。

3.4  贝类及海藻覆盖物

水闸船底等经常附着贝类海藻等生物,影响设备的正常运转。用超细纤维制成的覆盖物可以抑制它们的附着

3.5 医疗防护织物

通过熔喷法可获得超细纤维非织造布,是一种优质的防细菌障,常用于制造外科手术包手术用工作服等医用防护服。

3.6  其它应用

超细纤维也可用做保温材料、吸液材料功能纸制品等。

总之,超细纤维的应用范围非常广,目前还开发之中,如利用它良好的生物相容性,可制作人工膜人造血管人工脏器等已取代人体的组织,利用其防水透湿性可制作建筑材料吸水快干毛巾餐巾等,利用其化学反应性,可制作快速应答型凝胶纤维耐热化学试剂等等。

4  超细纤维的发展前景及其存在的缺陷

目前,随着纺织产品向细号轻薄化发展,超细纤维已经成为新合纤的主导产品之一,与常规纤维相比,具有很多优点,从使用的角度出发,它是最具有革新性的仿真材料。当然,超细纤维也存在一些缺点如价格高加工成本高,尤其是在后处理时更需要细心和熟练,静电现象也较严重,染色的深度和牢度有所下降,这些都有待改善。

但是,超细纤维具有很多特殊的优良性能,市场竞争力强,发展已成为当务之急,它的发展不仅会给纺织工业带来新的生机和活力,而且由于它极细,使纤维与细胞的亲和力增加,所以,在生物医学上也会有广阔的应用前景。对于我国来说,随着人们生活水平的提高,对纺织品的档次有了很高的要求,超细纤维做为合纤高技术向纺织领域的渗透,在我国还刚刚起步,因此,国内超细纤维应在加强研究的基础上,加快开发与推广,以适应人们现代生活的需求,并促使国内的纺织工业提高到一个新的水平。(摘自TTEB)

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