聚酯超细纤维的开发与应用领域分析

    一、聚酯超细纤维的定义
    随着人们对时尚和功能化的要求,市场上对聚酯超细纤维已经有了一个逐渐稳定的、范围的需求。超细纤维的定义说法不一,一般把纤度0.3旦(直径5微米)以下的纤维称为超细纤维。国外已制出0.00009旦的超细丝,如果把这样一根丝从地球拉到月球,其重量也不会超过5克。近年来,我国已能生产0.13-0.3旦的超细纤维。超细纤维由于纤度极细,大大降低了丝的刚度,作成织物手感极为柔软,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细腻,使之具有真丝般的高雅光泽,并有良好的吸湿散湿性。用超细纤维作成服装,舒适、美观、保暖、透气,有较好的悬垂性和丰满度,在疏水和防污性方面也有明显提高,利用比表面积大及松软特点可以设计不同的组织结构使之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。再者,传统的熔融纺丝技术目前可以获得的细的单丝纤度为0.3 dtex,这种生产仍然可以认为是经济、有效和可靠的。当然这种生产所指的范围不仅包括纺丝生产部分,还包括下游聚酯长丝DTY加弹生产部分。由于对超细纤维产品的兴趣和需求,市场开始对其生产设备产生了关注。同时,市场也对整个产品的生产加工过程提出了严格的要求。这些过程不仅包括纺丝过程,而且包括对后续产品的加工过程。整个生产过程一方面使竞争者之间档次区分开来另一方面,超细纤维产量的提高,也改变了其仅作为少量奢侈产品的市场状态。
    二、超细纤维的发展历史
    纤维超细化的源流可上溯到40年代仿羊毛纤维二相结构的双组份复合纤维(共轭纤维)的人造丝时代。先利用合成纤维成功地使复合纤维实用化的依然是美国的杜邦公司。该方法利用并列复合使纤维产生自卷曲。1962-1965年间,日本东丽、钟纺、帝人、可乐丽等公司利用各自的方法开发出多层结构化的特殊纺丝法和剥离法,成功地制造出各具特色的超细纤维。例如,多芯型、木纹型、放射型、中空放射型等各种复合纤维被开发出来。进入70年代后期,利用超细纤维的仿真丝织物和超高密度织物不断出现,日本东丽公司通过分析天然纤维从中受到启发,开发出制造细长达到极限、并且非常均匀的纤维技术。用该技术制造的纤维称之为高分子相互排列纤维。当时该纤维受到本国内的好评,而且数年后在巴黎国际展览会上获得很高的评价。进入80年代以后,超细纤维良好的特性受到大众的欢迎,形成今日的人造麂皮热。到了90年代后,国际上诸多公司纷纷推出聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈以及聚丙烯等细旦长丝。同时也出现了“细旦纤维”、“微细纤维”、“超细纤维”等名词,然而至今国际上尚无有关细旦纤维的统一定义。近些年来,日本化纤行业普遍将单丝线密度低于0.3dtex的纤维称为超细纤维。另外,由于超细纤维与已发展成为未来纤维工业竞争力之重大指标,加之由于复合超细纤维具有不同于常规纤维的性能,从而使其制品有许多异乎寻常的特性,并因此跨入众多的应用领域。目前纤维主要产品中以超细纤维受瞩目,现在主要生产超细纤维之及地区,应该为日本、美国、西欧。虽然超细纤维真正的工业化生产已有近38年的历史,但至少在其中的前25年,产品的较高价格以及产品的特殊用途使其发展受到限制。因此,超细纤维仅是在近的10-15年迅速应用于各个领域。现在,超细纤维的比例占国际市场聚酯长丝DTY份额的15%。而在个别的市场如日本、台湾和韩国,该比例还要更高一些。同时对超细纤维的质量要求还在逐渐提高。超细纤维的重要应用领域主要包括服装领域:内衣、男女外套以及运动服饰和各种功能的化纤产品。同时还应用到家纺、装饰、汽车应用和高品质清洁材料等方面。
    三、聚酯超细纤维的性能
    1.清洁性
    超细纤维是近年来发展迅速的差别化纤维的一种,被称为新一代的合成纤维,是一种高品质、高技术的纺织原料,是化学纤维向高技术、高仿真化方向发展的新合纤的典型代表。  超细纤维由于直径很小,因此其弯曲刚度很小,纤维手感特别柔软;超细纤维的比表面积很大,因此超细纤维织物的覆盖性、蓬松性和保暖性有明显提高,比表面积大纤维与灰尘或油污接触的次数更多,而且油污从纤维表面间缝隙渗透的机会更多,因此具有极强的清洁功能。超细纤维的织物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。
    2.耐用性
    将超细纤维制成超高密织物,纤维间的空隙介于水滴直径和水蒸汽微滴直径之间,因此超细织物具有防水透汽效果;且能克服天然纤维的易皱,人造纤维不透气等缺点;耐用性是普通织物的四倍以上。
    3.高吸水性
    超细纤维在微纤维之间具有许多微细的孔隙,形成毛细管构造,如果加工,可被水润湿的毛巾类织物,则具有高吸水性,洗过的头发用这种毛巾可很快将水份吸掉,使头发快干。
    4.超悬垂性
    海岛型超细纤维是将一种聚合物分散于另一种聚合物中,在纤维截面中分散相呈"岛"状态,而母体则相当于"海"。终通过织物后整理将海岛组分溶解,获得单丝直径低于3.0μm的超细纤维。海岛超细纤维通常状态与高收缩纤维复合加工网络成异收缩复合纤维,由于这两种原料收缩率具有较大的差异,经过后整理过程,织物形成具有常青藤似的多层次结构,浮在织物表面的海岛丝其细绒毛象常青藤一样互相缠结,赋予织物超柔软的细腻、滑爽手感。高收缩纤维经收缩后成为芯丝,其较大的强度和硬挺度,赋予织物超悬垂性能。覆盖于织物表面的纤维纤细,且形成多层结构,使织物的反光点小,光泽、色泽柔和,表观丰满、细洁、精致。较小的纤维抗弯刚度,容易使织物获得飘逸、潇洒的效果。芯层为粗旦高收缩丝,更赋予织物极佳的悬垂性。
    5.舒适性
    由于纤维空隙多而密,可利用其毛细管作用,使织物获得较好的吸水、吸油性。织物间的微孔结构,允许织物内拥有较多的静态空气,因而可获得较好的隔热保暖作用。纤维极细的纤度,使织物手感柔软、滑爽,在触感和生理的舒适性方面具有明显的优势。
    6.防水透气性
    通常雨滴的直径在100-200μm,人体的水汽大约为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。
    四、聚酯超细纤维与织物开发动态
    1.日本东丽公司开发出超细纤维织物
    日本东丽公司利用特殊聚合物设计的超细涤纶纤维开发了丝绸风格织物“Soienir”。该织物具有丰盈高雅的线条感、柔软平挺感、天然丝绸的光泽、独特的细腻密实感。主要用于裙装、茄克、大衣、裤子等女装面料,面向2007-2008年秋冬面料市场,已开始正式销售。“Soienir”利用了单纤纤度为0.18dtex,在纤维表面有细微空隙的新海岛型超细纤维,因此,增大了单纤之间的抵抗,抑制了纤维的活动,赋予织物平挺感。而且每根海岛型超细纤维绵密而不失细微空隙的排列,使织物兼备柔软性和弹性。
    2.江苏南通天虹银海研制出超细涤、棉金属包覆纤维线
    江苏南通天虹银海实业有限公司的工程技术人员经过半年多研究、试验,攻克了均匀、断裂、丝束缠捻等多个技术难关,现已生产出多种规格的超细涤、棉金属包覆纤维线。用这种纤维线织成的人造丝绸、牛津布经部门检测,防电磁波辐射能力高达95%以上,抗静电能力达到100%,填补了国内超细金属包覆纤维线的空白,其织物可广泛用于通讯、军事、特殊行业保护等领域。
    3.江苏盛虹化纤开发出熔体直纺超细纤维新品
    自从江苏盛虹化纤有限公司自主开发的熔体直纺150D/288F超细纤维、150D/144F吸湿排汗丝、150D/96F三叶FDY、75D/36F扁平丝通过了省级新产品鉴定后,该公司新开发的75D/72F低收缩涤纶全牵伸丝、熔体直纺高档纺麻涤纶雪花丝2个新产品也继后通过了省级新产品鉴定。据悉,75D/72F低收缩涤纶全牵伸丝:该产品采用熔体直纺技术,工艺设计独特,沸水收缩率比普通要低3-4%,且与普通FDY具有一样的可纺性。产品可用于服装面料,具有挺立、丰满效果,达到国内水平。产品经过江苏省纤维检验所检测,所测技术指标符合企业标准,达到该项目所下达的技术指标。同时,该产品已经通过IS09001及ISO14001体系认证,目前已经批量生产,可代替进口。产品投放市场后,得到了广大用户的好评,且已能满足批量生产的要求。经批量生产,可代替进口。产品投放市场后,得到了广大用户的好评,且已能满足批量生产的要求。
    熔体直纺高档纺麻涤纶雪花丝:该产品采用熔体直纺和特殊牵伸加捻热定型的加工技术。该产品具有天然亚麻的凹凸手感、毛条效果,竹节效果,同时克服了天然亚麻的易皱性,可水洗,易护理,达到国内水平。所加工织物染色后,具有双色或三色效应,呈现深浅层次色的立体效果,可广泛用于服装、家纺、装饰领域。产品经过江苏省纤维检测所检测,所测技术指标完全符合企业标准,同时已经通过IS09001及ISO14001体系认证,可代替进口,且已能够满足批量生产的要求。
    4. 国际公司超细纤维原料开发出新型保暖面料
    目前市面上还有一种风衣,重量是普通羽绒服衣的1/3,厚度是普通防寒服1/2,却有相当于羽绒服1.2倍和普通防寒服2倍的防寒效果,原来这正是南极科考队在第17次和第21次科考中选用的面料。目前七匹狼出品的“捍冬风衣”使用的是500强企业3M公司的产品“新雪丽”,其拥有2-5微米直径超细纤维,比普通纤维细10倍,在水中吸水量小于其自重的1%,即使是在雨雪的环境中它依然保暖和干爽,所以能够让人经受零下58.4℃的严寒。
    5.韩国银星公司开发出超细纤维织物
    韩国银星公司(SilverStar)开发了超细纤维织物,其性能优于棉产品、质轻、保暖、吸水能力是棉的三倍。在韩国绝大多数卫生间用品,如浴衣、毛巾、垫块和拖鞋等都喜欢用棉制品、触感柔软,对皮肤无刺激。据公司负责人介绍:超细纤维只有头发细度的1%,吸水性优异,不易弄脏,所以决定开发这类织物用于洁净用品,以填补市场缺门商品。要知道,单纤细度为0.2dtex的超细纤维,采用桔瓣式技术将长丝分成八瓣,使纤维比表面积增大,织物中孔隙增多,借助毛细管芯吸效应增大吸水效果。在欧美、日本发达,这类超细纤维产品在市场极受欢迎,因其具有超强的洁净能力,洗涤时不需使用化学清洁剂。此外该公司还生产一种Aguatrans织物,能吸收皮肤上的汗水,并将其传送至皮肤表面,可制作运动服装、内衣、医患人员卫生用品,半导体生产揩布及领域和空气过滤器、吸油材料等。
    6. 日本旭化成公司开发出直接纺丝超细纤维
    日本旭化成公司的“Besaylon”,单丝线密度0.165dtex。其织造或与其他长丝混纺的性能与常规聚酯纤维相同,起绒、染整及后加工较简单。在衣着领域“Besaylon”织物用作外衣、女衬衫、运动服及休闲服装等等。
    7. 日本可乐丽公司开发出共混纺丝超细纤维
    日本可乐丽公司的“Sofrinaa”,其为以聚苯乙烯作海组分,以聚酯作岛组分的共混双组分复合纤维。用作人造革基布时,先以针刺法制成非织造布,溶掉聚苯乙烯后成为超细纤维,单丝线密度为0.00011dtex。
    8.江苏仪征化纤公司开发出剥离型超细旦纤维
    江苏仪征化纤生产的超细旦纤维为剥离型超细纤维,以尼龙-6及聚酯切片为原料,已成功开发了“+”字形、“*”形及“米”字形等几种不同截面形状的复合超细纤维,纤度范围为83-167dtex,可根据用户需求作适当调整。经碱减量处理后,单丝纤度<0.33dtex,低可达到0.13dtex。产品具有手感柔软:单丝纤度细。弯曲模量小,因而其织物具有杰出的柔软性;覆盖性好;用这种纤维制得的织物,由于纤维间密度较高,比表面积大,因而覆盖性好;服用性好;由于这种纤维具有较大的比表面积,因而具有较高的芯吸效应和透气性,穿着舒适;去污性好:由于超细纤维织物柔顺,能与被擦拭对象紧密贴合,因而有很好的清洁效果;光学性:由于纤细,纤维比表面积大,纤维集合体表面的光反射就差等特点,因此,这种纤维制得的织物,色泽淡雅、柔和。该产品可以广泛应用于人造麂皮、桃皮绒、超高密织物、高性能洁净布及快干毛巾等高档纺织产品的生产。超细桃皮绒织物表面形成的绒毛,恰似桃子的表面,有着柔软的触感,并在光线下产生漂亮的暗色。
    9. 江苏常州亚邦化工集团有限公司开发出聚酯超细纤维专用染料
    2007年,由江苏常州亚邦化工集团有限公司研制的聚酯超细纤维专用系列染料,日前通过了科技部重点新产品的认定。据悉,聚酯超细纤维专用系列染料为当今染料行业产品,我国长期依赖进口。亚邦此次推出的产品有浅、中、深11个型号,每一种型号均由6-7种相近染料复配而成,在0.1dtex超细纤维织物上的色牢度可达到良好,可与产品媲美。
    五、聚酯超细纤维的部分应用领域
    1.仿真丝织物
  随着合成纤维纺丝及加工技术的发展,化纤仿真丝织物在外观和服用性能上越来越接近真丝绸,甚至达到以假乱真的地步。用超细纤维制作的仿真丝织物,既具有真丝织物轻柔舒适、华贵典雅的优点,又克服了真丝织物易皱、粘身、牢度差等缺点,足以满足人们渴望衣料多样化及高档化的要求。从开发的超细仿真丝织物看,所用纤维密度一般约在0.1-0.5dtex。
    2.超高密度防水透气织物
  用超细纤维制作的超高密织物,虽然密度很高,但质地轻盈、悬垂性好、手感柔软而丰满、结构细密,虽不经涂层和防水处理,却同样具有很高的耐水性,轻便易折叠、易携带,是一种高附加值的纺织产品。超细纤维吸水系列产品是针对国内市场空白从国外引进,采用高新科技纺织原料超细纤维(DTY)纺织面料制成。所谓超细纤维是指,纤维细度达0.5-0.35-0.25-0.17(dpf)的涤纶,规格有:50/144、50/216、50/288超细涤纶。其纤度只有普通纤维的1/20,相当于头发丝的1/200,比天然蚕丝还细小1千米的重量只有0.03克,市面上也称之为纳米毛巾,它不含任何化学成分。该面料大的特色就是超细纤维在微纤维之间具有许多微细的孔隙,形成毛细管构造,如果加工成可被水润湿的毛巾类织物,则具有高吸水性,洗过的头发用这种毛巾可很快将水份吸掉,使头发快干。其具有的超强吸水性、吸水速度快、吸水量多。可承载其自重7倍以上的水分,吸水量相当于普通纤维的7倍,吸水速度是纯棉毛巾的6倍,所以超细纤维的织物吸水吸汗性能远远优异其他织物。
    3.仿麂皮及人造皮革织物
    用超细纤维做成针织布、机织布或非织造布后,经磨绒 或拉毛,再浸渍聚氨溶液,并经染色和整理,可制作仿麂皮或人造皮革织物。制成织物的许多性能不亚于天然麂皮,既轻薄柔软、又光滑的表面纹理,既防水又透气、强力好、不变形。新西兰DOUGLASCREEK公司成功研制一种名叫CERVELT的超细天然纤维。该产品以新西兰冬季的红鹿皮毛为原料,其细度和光滑度均超过羊绒,这种纤维的直径为13微米,羊绒的直径是15.5微米,它可用来织成高级服装的面料,并可以染色,附加值极高。按每只红鹿能产40克CERVELT纤维计算,公司今年的产量预计为1.5吨。据悉,用这种材料制作的服装价值约5万美元。
    无纺布是一种非织造布,它直接利用高聚物切片、短纤维或长丝通过各种纤网成形方法和固结技术形成的具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品.其具有工艺流程短、产量高、成本低、品种变化快、原料来源广泛等特点,并且还具有许多功能上的优异性能,用途极其广泛,有服装用无纺布、皮革制鞋用无纺布、家用装饰家居无纺布、 医疗卫生用无纺布、过滤材料用无纺布、工业用无纺布、汽车工业用无纺布、包装用无纺布、农业及园艺用无纺布、军事国防工业用无纺布、等其它行业用无纺布。以海岛型超细纤维经开松梳理铺网针刺形成三维网络结构的无纺布,再经过收缩定型,然后通过不同的含浸方式含浸不同性能的聚氨酯树脂,再利用溶剂溶去海岛型超细纤维中的"海"的成分并进行必要的减量处理,使之形成类似真皮结构的基布,然后经过化学柔软及揉皮、磨毛、片皮、染色等处理工艺、制成各具特色的超细纤维产品。如耐压高高剥离耐水解超纤鞋材基布、仿头层皮超细纤维革基布、超软型超细纤维革基布、超纤绒面手套革等。
    4.高性能清洁布
    它是超细纤维制品的另一个代表产品。其织物由于具有比普通织物多无数倍的微细毛孔,有较高的比表面积和微孔,因而具有很强的清洁能力、除污快而彻底、不掉毛、洗涤后可重复使用。在精密机械、光学仪器、微电子、无尘室及家庭等方面具有广阔的用途。超细纤维是国内外高档纺织品开发的一个热点,它的使用能有效提高产品的档次和附加值。目前开发的主要品种有现代仿麂皮产品、仿真丝产品、超高密度产品及高效清洁布。高性能洁净布不用做服装面料,作为超细纤维制品中的代表性产品,它有许多特色,如无尘性、吸水性及揩净性,高性能洁净布之所以有高度的清洁能力,是因为它具有比普通织物多无数倍的微细毛羽,高无数倍的比表面积和微孔,因而这类织物有很大的纳尘、去油、去污能力。
    六、结束语
    聚酯超细纤维用途很广,用它作的织物,经砂洗、磨绒等高级整理后,表面形成一层类似桃皮茸毛的外观,并极为膨松、柔软、滑爽,用这种面料制造的高档时装、茄克、Υ恤衫、内衣、裙裤等凉爽舒适,吸汗不贴身,富有青春美;国外用超细纤维作成高级人造麂皮,既有酷似真皮的外观、手感、风格,又有低廉的价格;由于超绝纤维又细又软,用它作成洁净布除污效果极好,可擦拭各种眼镜、影视器材、精密仪器,对镜面毫无损伤;用超细纤维还可制成表面极为光滑的超高密织物,用来制作滑雪、滑冰、游泳等运动服可减少阻力,有利于运动员创造良好成绩;此外,超细纤维还可用于过滤、医疗卫生、劳动保护等多种领域。
    聚酯超细纤维是近年来综合多学科技术开发出来的一类化纤新品种,是化学纤维向高技术、超高仿真化方向发展的新合纤的典型代表。纺织品的高端化需求导致了对纤维产品进一步细化的需求。因此,聚酯超细纤维产品发展前景也是十分看好的。