差别化纤维在日本被称为新合纤。根据开发差别化纤维最初的目的,我们可以将其分为仿真型差别化纤维和功能型差别化纤维两种主要类型。其中,仿真型差别化纤维通常是以常规合成纤维材料(主要是涤纶)为素材,采用物理或化学的纤维改性技术,使合成纤维的形貌、质感和性能发生本质变化,最终使织物风格和服用性能产生新的变化。与常规纤维相比较,仿真型差别化纤维的{zd0}特点是风格新颖,具有丝绸、精纺毛织物、桃皮绒等xx纤维织物的风格;手感舒适,具有柔软、蓬松、丰厚、滑糯、干爽等舒适的手感;外观高雅、华贵、优美,产品档次明显提高。随着差别化纤维技术的发展,新合纤已经从早期模仿xx纤维时代,进入到合成纤维自身发展时期,其独特的风格和良好的服用性能被消费者接受,功能性也在不断增强。目前,开发仿真纤维的差别化技术主要有以下几方面。
合成高聚物分子结构改性
纺织纤维固有的分子结构决定了纤维的宏观性能表现。常规涤纶吸湿性差,染色困难,容易产生静电,过高的纤维强度反而使织物容易起球,其风格和服装舒适性与xx纤维存在很大差距,这些都是由涤纶分子结构所决定的。当合成纤维的性能缺陷严重影响到这一类产品消费的时候,人们试图通过合成高聚物的分子结构改性来提高纤维性能。
到目前为止,在合成高聚物分子结构改性方面开发比较成功的是阳离子可染改眭涤纶CDP,它是在涤纶分子中引入少量的第三单体3,5一间苯二甲酸二甲酯磺酸钠(sⅢM),它可以使改性后的纤维分子对阳离子染料具有可染性,从而解决了涤纶纯纺、混纺或交织产品的染色问题,扩大了涤纶的产品应用范围,但染色仍然要求在高温、高压条件下进行。如果再引入少量的第四单体聚乙二醇,则可以在涤纶分子链上增加柔性链段,从而获得在常温、常压条件下能够进行染色的阳离子可染改性涤纶ECDP。由于ECDP的热稳定性较差,在180℃温度下进行熨烫,强度损失在30%以上,因此ECDP产品的应用范围同样受到一定限制。
利用接枝改性技术在涤纶分子上引入亲水性化学基团,如醚基、羟基、磺酸基团等,可以使涤纶获得像xx纤维一样良好的吸湿性能,其回潮率能达到4.0%~13.4%。但对涤纶分子进行接枝改性的引发条件比较苛刻,生产成本很高,因此未能进行工业化生产。另外,在涤纶分子中引入聚乙二醇组分(嵌段共聚物),可以制得抗静电性能良好的涤纶;通过多元共聚,可以制得高收缩性涤纶。
在纺丝成形过程中引入差别化技术
在合成纤维纺丝过程中添加微粒子
用耐高温无机微粒子与合成高聚物共混纺丝,能够制得密度较高的纤维材料,提高织物的悬垂性。在织物减量加工过程中,如果混入的无机微粒子可以被“溶解”,则在纤维表面或内部留下微坑、沟槽,纤维的形态构造就发生了变化,从而使织物的导湿性、保湿性、触感、风格得到改善,并可以获得深色效果。
另一方面,在合成纤维纺丝过程中添加微粒子可以使纤维获得某些特殊的功能,并作为一种功能性纤维材料加以应用。例如,用导电微粒子与合成高聚物共混纺丝,可以制造抗静电纤维;选用能够吸收、反射或散射紫外线的有机、无机材料作为添加剂与合成高聚物粒子共混纺丝,可以制造防紫外线纤维;用少量的陶瓷微粒子(主要是金属氧化物,如二氧化钛、二氧化锡、氧化锆、碳化锆、氧化铝等)与合成高聚物共混纺丝,可以制造蓄热、保温纤维;用热致或光致变色微粒子与合成高聚物共混纺丝,可以制造变色纤维;用“1、B_10或其他化合物作为吸收中子的微粒子与合成高聚物共混纺丝,可以制造防中子纤维。随着纳米技术的发展,应用于合成高聚物共混纺丝的微粒子尺寸进一步变小,功能不断增强。
细纤化
细纤化是一种使纤维变细的物理改性方法。通常,我们把单纤维线密度在0.5dtex以下的称超细纤维,单纤维线密度在0.1dtex以下的称极细纤维。超细或极细纤维的纺丝成形方法较多,如单组分直接纺丝、双组分共轭复合纺丝、高分子相互配列体纺丝、海岛法、剥离型或分割型复合纺丝法、多层型复合纺丝法等。目前,细纤化技术在差别化腈纶、丙纶、再生纤维素纤维生产中同样得到了应用。细纤化能使化纤织物的手感变得十分柔软、舒适,增强悬垂感,提高导湿性,明显改善蜡状感和极光效应。一般认为,用于服装面料生产的涤纶超细纤维的线密度在0.5~1.0 dtex比较合适。纤维过细会使面料身骨变烂,缺乏弹性,出现书写效应,有些品种的桃皮绒织物便出现了这种情况。
纤维截面异形化
纤维截面异形化是通过改变纤维截面形态,进而改变纤维性能和风格的物理改性方法,用这种方法制得的纤维统称为异形纤维。纤维截面异形化的关键在于纺丝板孔形的异形化设计,对于纤维截面异形度不大、尺寸控制精度要求不高的异形纤维往往用单螺杆纺丝,即通过纺丝板孔形的异形化设计,用非常规的异形截面纺丝板进行纺丝加工,从而实现纤维截面异形化。对于纤维截面异形度大、尺寸控制精度要求高的超异形截面纤维,必须用双组分复合纺丝,待纤维成形后再溶去其中一种组分。通常,用异形纤维生产的纺织面料具有良好的手感和光泽效应,可以取得导湿、保湿效应,能够提高抗起毛起球性能,提高保暖性,外观趋于自然,特殊情况下也能取得闪光、闪色效应。异形纤维所取的纤维截面形状对纤维性能影响很大,因此必须根据织物性能和风格要求进行异形化设计。例如美国杜邦公司基于“由设计和工程学带来舒适”的设计理念推出了Coolmmc纤维——这是一种呈扁平状的“弓’’形涤纶,每根纤维自身带有四条排汗管道,无需复杂的化学加工和织物组织结构,Coolmax纤维就可以满足人体衣着舒适的四大需求,即接触舒适、活动舒适、热湿舒适和透气舒适。目前,异形纤维的截面形状已有近百种之多,而常用的有三角形、三叶形、四叶形、多叶形、菱形、中空形、异形中空型等。
复合纤维纺丝成形技术
复合纤维纺丝成形技术在合成纤维的物理改性方面发挥着重要作用。常规纤维只包含一种成纤高聚物组分,纤维性能及功能比较单一。复合纤维含有两种或两种以上的成纤高聚物组分,纤维的结构、形态、性能与常规纤维不同,人们可以利用各高聚物组分的种类、属性、配比和配置方式不同,采用特殊的复合纤维纺丝成形方法制造复合纤维。目前已经广泛应用的仍以双组分复合纤维为主,可选用的高聚物组分为聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈和聚丙烯等,两种高聚物组分的配比一般在70:30~30:70,两种高聚物组分在纤维截面内的配置方式有皮芯型、并列型、海岛型和裂型。用复合纤维纺丝成形技术可以制造超细纤维、极细纤维、三维卷曲纤维、异形截面纤维、中空纤维、多孔纤维、基质型纤维和层积型纤维等新型纺织纤维。如果在高聚物组分中添加微粒子,还可以制造出各种性能优良的功能性纤维。
在纺丝成形阶段的混纤技术
纺丝成形阶段的混纤技术主要应用于差别化化纤长丝的加工。化纤长丝(复丝)一般由数量不等的多根单丝组成,在常规化纤长丝中,由于单丝的聚合物种类、线密度、截面形状、收缩能力和染色性都是相同的,因此纱线的结构、外观和性能比较单一。混纤型长丝中的单丝具有多重和复杂变化的特点,如异型收缩、异型线密度、异形截面、异种聚合物等。异型收缩使长丝中的单丝之间产生丝长差,织物产生蓬松感;异型线密度使长丝中的单丝之间产生粗细差异(一般取外细内粗),织物显得挺括而有身骨;异形截面使长丝中的单丝具有多种截面形状的变化,织物光泽柔和、轻量化、蓬松;异种聚合物使长丝中的单丝特性产生不同的变化,织物形成杂色效应,外观自然。在纺丝成形阶段实现混纤的方法主要有两种,一种是利用特种喷丝板技术,并结合特殊的纺丝工艺进行混纤;另一种是在集束时进行混纤。前一种混纤方法的技术难度较大,但混纤效果较好,变化能力较强。
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