超细纤维

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摘要超细纤维是指单纤维线密度小于0.3dtex(直径约5μm)的化学纤维。线密度是纺织纤维的重要品质特征,它与成纱支数、强度、条干均匀度、织物手感、风格等密切相关。 超细纤维性能 超细纤维的主要特征是单纤维直径小。由于单纤维细,其比表面积明显增大,产品中许多纤维交织在一起,相互之间的...

超细纤维

超细纤维是指单纤维线密度小于0.3dtex(直径约5μm)的化学纤维。线密度是纺织纤维的重要品质特征,它与成纱支数、强度、条干均匀度、织物手感、风格等密切相关。

超细纤维性能

超细纤维的主要特征是单纤维直径小。由于单纤维细,其比表面积明显增大,产品中许多纤维交织在一起,相互之间的缝隙小、孔极细,纤维的聚集更加紧密。因此,超细纤维本身及其成品具有许多独特的品质性能。

(一)手感柔软、细腻

从理论上分析,纤维的抗弯刚度与纤维直径的4次方成正比。当纤维细度变细时,纤维抗弯刚度会迅速减小。例如,当涤纶线密度从1.1dtex降至0.11dtex时,纤维细度为原来的1/10,而单从单纤维本身考虑其纤维的抗弯刚度只有原来的1/100000。尽管丝的总线密度可能不变,但纤维及其产品的柔软度仍然大大地增加。同时,由于纤维变细,纤维的弯曲强度和重复弯曲强度明显提高,因而超细纤维具有柔韧性高、手感柔软细腻的特点。

(二)光泽柔和

光泽柔和是超细纤维的又一显著特点。化学纤维反射光一般较强。当纤维较粗时,反射光过于集中,易产生极光,而超细纤维细度很细,对光线的反射比较分散,光泽自然比较柔和。

(三)高清洁能力

用超细纤维制成的织物擦拭物体时,由于单纤维很细,一根根纤维就像一把把锋利的刮刀,很容易将污物刮去。而众多的纤细纤维,增大了与细小的污物接触面,毛细芯吸作用很强,可将附着的油污吸纳,避免污物散失再次污染物体。织物的超细纤维能深入肌肤毛孔深处,高效清除污垢、油脂、死皮、化妆品残留物等。

(四)高吸水性和吸油性

纤维变细后,它的比表面积增大,而且形成更多尺寸更小的毛细孔洞。纤维比表面积增大,一方面可使材料吸湿性提高,另一方面使超细纤维织物的毛细芯吸能力大大增强,能吸收和储存更多的液体——水或油污。根据超细纤维的这个特性,可以开发高吸水毛巾、高级吸水笔芯和其他高吸水性产品。

(五)防水透气性

细纤维经纬丝在织物中比粗纤维丝更易被挤压变形和贴紧,以形成密度更高的织物结构。使用微细长丝进行高密度织造,并进行收缩处理,可得到无须任何涂层即可防水的织物。高密度织物的经纬密度能达到普通织物的好几倍,可耐3.92kPa(400mm H2O)以上的压力。而通常雨滴的直径在100~200μm,人体的水气大约为0.1μm。控制收缩率,改变适当的纤维间隙,可织成间隙仅为0.2~10μm的海岛高密织物,达到优良的防水透气性能。可用于运动服、休闲服、风衣、雨衣、时装、鞋靴面料以及无尘衣料、轻便苫布等衣着及日用纺织品。

(六)高保暖性

质量一定的超细纤维,长度更长,根数更多,集绕时能形成更多的空隙,在纤维集合体内就能保持更多的静止空气,所以超细纤维又是很好的保暖材料。用于这一用途时,混入一些粗纤维丝,可使它具有良好的蓬松和抗压缩性能。

超细纤维制造

超细纤维的制造方法有直接纺丝法、复合纺丝法、共混纺丝法、喷射纺丝法、闪蒸纺丝法和离心纺丝法等。

(一)直接纺丝法

直接纺丝法是指在常规纺丝设备的基础上,直接采用熔融纺丝、湿法纺丝或干法纺丝法制取超细纤维。该方法后加工简单,无须化学或机械处理,可直接获得单组分的超细纤维。如采用直接纺丝法生产涤纶超细纤维时,除了对高聚物切片的质量以及纺丝设备有一定的要求外,还要合理选择纺丝过程的工艺条件,包括喷丝板的选择和组件安装工艺,纺丝温度、冷却条件、纺丝速度、拉伸倍数、上油率、卷绕速度等。

(二)复合纺丝法

复合纺丝法又可分为机械(或化学)剥离法及溶解(或水解)剥离法。机械(或化学)剥离法制得的超细纤维中保留有两种组分,溶解(或水解)法则只保留其中一种组分。

(三)其他方法

1.喷射纺丝法 从刀口状喷丝板端开出一排细孔,熔融的聚合物从众多微小喷丝孔中吐出,再用热风吹散的方法。由于该方法采用吹散熔融聚合物的形式,因此主体是细纤维,也适用于制造粗细不均匀的短纤维相互熔融黏着的薄片。将细纤维与粗纤维同时喷出制成混合物,可得到蓬松性和保湿性优良的薄片,但缺点是纤维的分子取向度低,本方法主要用于丙纶非织造布的生产。

2.闪蒸纺丝法 将聚合物溶解于低沸点溶剂(如氟碳化合物)中,加热、加压从喷丝板喷出,溶剂瞬间汽化,聚合物则固化和拉伸成高强微线密度纤维,纤维线密度可达0.01dtex。

3.聚合物混合法 将两种聚合物进行混合,经纺丝拉伸后,用溶解法去除基质成分制造短纤维的方法。得到的纤维长短、粗细不一致,有较大的离散度。

4.离心纺丝法 与制造棉花糖同一原理来生产超细纤维。

5.湍流成型法 把高分子溶液投入湍流状的凝固液中而制得纤维。

6.爆发法 在聚合物溶液或熔体中注入发泡剂或汽化剂,使其剧烈膨胀而喷出的方法。

7.原纤化法 把原纤化的纤维或薄膜经打浆细化的方法。

超细纤维应用

超细纤维是一种高品质、高技术的纺织原料,独特的性能优势使它不仅在衣用纺织品领域独领风骚,而且在生物、医学、电子、水处理行业也被广泛应用。其应用领域及产品主要如下。

(一)仿真丝织物

超细纤维技术是合成纤维仿真丝的重要手段之一。随着合成纤维纺丝及其加工技术的发展,合成纤维仿真丝及仿其他天然纤维的水平越来越高,仿真效果越来越逼真。20世纪80年代后开发的所谓“新合纤”(日本名称Shin-Gosen),甚至达到了超越天然纤维材料,具备天然纤维所不能达到的质地、手感和风格的效果。

(二)高密度防水透气织物

使用超细纤维可以织成供雨衣等使用的高密织物。这种织物既防水,又具透气、透湿和轻便易折叠易携带的性能,是一种高附加价值的纺织产品。

(三)仿桃皮绒织物

复合纤维开纤后的低线密度使织物经磨毛处理后,表面形成极短的微纤绒毛,织物外观独特、手感温暖、厚实,例如,仿桃皮绒织物成为近年来国内、国际市场上十分流行的面料。

(四)洁净布、无尘衣料

超细纤维制成的洁净布的清洁性能超强,除污快且彻底,不掉毛。洗涤后可重复使用,在精密机械、光学仪器、微电子、无尘室乃至家居等领域使用前景广阔。

(五)高吸水性材料

高吸水性材料,如高吸水毛巾、纸巾,高吸水笔芯、卫生巾等。例如,日本小材制药公司推出的一种由20%锦纶和80%涤纶超细纤维制成的高吸水毛巾,其吸水速度比普通毛巾快5倍以上,吸水快且彻底,接触非常柔软舒适。

(六)仿麂皮及人造皮革

用超细纤维做成针织布、机织布或非织造布后,经过磨毛或拉毛再浸渍聚氨酯溶液,并经染色和整理,即可制得仿麂皮和人造皮革。超细纤维制成的人造麂皮和人造皮革与天然麂皮相比,人造麂皮不仅具有天然麂皮的手感和外观,而且在织物的轻、薄,染色性、可洗性、抗皱性、透气性等诸方面均已超过了天然麂皮,而且有天然麂皮无法比拟的防霉性、防虫蛀性及耐洗涤性。人造麂皮主要用于外套、夹克、高尔夫手套及家具用织物。

此外,超细纤维广泛应用于保温、过滤、离子交换、人造血管等医用材料、生物工程等领域。

超细纤维发展史

超细纤维的研究开发源于涤纶长丝,在涤纶织物的加工中采用碱减量的方法降低涤纶长丝的线密度,同时改善了涤纶仿真丝织物的光泽、手感和悬垂性。到20世纪60年代中期,采用常规熔体纺丝技术生产0.4~1.1dtex的低线密度涤纶长丝。1964年,美国杜邦公司利用复合纺丝技术生产并列复合超细纤维。1962~1965年间,日本东丽、钟纺、帝人、可乐丽等公司各自研发了多层结构化的特殊纺丝法和剥离法,成功制造出各具特色的超细纤维,如多芯型、木纹型、放射型、中空放射型等各种复合纤维。进入20世纪70年代后期,应用超细纤维的仿真丝织物和超高密度织物层出不穷。东丽公司从分析天然纤维中受到启发,开发出一种制造细长达到极限且非常均匀的纤维生产技术。用该技术制造的纤维称为高分子相互排列纤维。进入20世纪80年代以后,由于超细纤维的优越性受到大众热捧,以致掀起一股人造麂皮热。到了20世纪90年代后,众多企业纷纷推出聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈以及聚丙烯等细旦长丝。

目前,我国已具备生产0.13~0.3dtex超细纤维的能力。超细纤维线密度极低,丝的刚度大大降低,做成织物成品手感极为柔软。纤维细还可增加丝的层状结构,增大比表面积和毛细效应,使纤维内部反射光在表面分布更均匀细腻,更具真丝般的高雅光泽,而且吸湿散湿性能良好。用超细纤维做成服装舒适、美观、保暖、透气,有很好的悬垂性和丰满度;疏水性和防污性也有明显改善。同时,利用比表面积大及松软等特点可以设计出不同的组织结构,使之能更多地吸收阳光热能或更快散失体温,起到冬暖夏凉的作用。

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