涤纶长丝基础概念

涤纶长丝生产 第一章 概述 初生丝 未拉伸丝 常规纺丝 UDY 半预取向丝 中速纺丝 MOY 预取向丝 高速纺丝 POY 高取向丝 超高速纺丝 HOY 拉伸丝 拉伸丝 低速拉伸丝 DY 全拉伸丝 纺丝拉伸一步法 FDY 全取丝 纺丝一步法 FOY 变形丝 常规变形丝 DY 拉伸变形丝 DTY 空气变形丝 ATY 第一节 涤纶长丝的性能和用途 一 长丝与短纤维相比 具有如下特性 1 长丝生产系单锭生产方式 一根丝条有几十根单丝 从纺丝到变形 要经几十个摩 擦点 容易产生毛丝 此外 长丝又是多锭位 多机台生产 由于设备 工艺 操作等因 素 不同锭位的长丝在性能上会有一定差异 甚至一个筒子的内层与外层也会有差异 2 长丝通过物理化学变形的方法 可纺制差别化纤维 如改变喷丝孔的形状或捻度的 强弱 可纺制仿丝型纤维 通过假捻 空气变形 混纤 复合等方法 可使长丝具有毛的 风格 通过拉伸丝和预取向丝的混纤变形 可制得仿麻竹节丝 对于不同熔点或不同取向 度的长丝进行混纤变形 可使长丝获得麻的外观 通过各种吹捻技术 可制成网络丝 网 络变形丝和空气变形丝 包芯丝等 通过强捻方法 可制得圈状丝和折皱丝 可纺制单丝 线密度低于 0 1dtex 的超细丝 3 长丝通过化学改性的方法而纺制的差别化纤维可获得易染 保暖 耐热 阻燃 抗 污 抗起球 抗静电 高吸湿和高吸水等特殊性能 二 涤纶长丝用途 涤纶长丝早期主要用于丝绸服装方面 随着各种加工技术的开发 涤纶长丝已扩展到 仿毛 仿麻 仿棉等整个衣着领域 并向装饰 产业和非纤化等领域发展 尤其近来在日 本由涤纶长丝制成的新合纤风行服装界 所谓新合纤 就是具有新颖 独特且超越任何一 种天然纤维风格和感觉的合成纤维 它改变了人们穿着的观念 已由保暖美观上升为舒适 健康 新颖及艺术性 从而使涤纶长丝的用途更趋广泛 1 服装用 涤纶长丝的传统用途是仿丝绸 用于女式衬衣 男女外衣 裙子 睡衣和 丝巾等 细特长丝在变形前加以强捻 可制成柔软的仿丝绸 适用于做高级连衫裙和中老 年妇女穿的 阿婆衫 粗特变形丝可做成毛型织物 用于西装 外衣 领带 但其针织品 的尺寸稳定性不够理想 混纤丝主要用于男式服装 童装和运动衣 2 床上用品 用作被面 枕套 床单 床罩 蚊帐 台布和絮棉等 3 装饰用 用作沙发布 家具布 窗帘布 窗纱布 贴墙布 地毯 雨披 伞布和汽 车内部装饰布等 4 产业用 用作缝纫线 帘子线 运输传送带 帆布 土工布 过滤布 篷帐 网类 和绳索等 5 非纤化用 用超细纤维做成的人造麂皮 用作皮大衣 皮茄克 女式上衣等 2 第二节 涤纶长丝的生产工艺路线 涤纶长丝生产工艺发展很快 种类很多 按纺丝速度可分为常规纺丝工艺 中速纺丝 工艺和高速纺丝工艺 按聚酯原料分可分为熔体直接纺丝和切片纺丝 按工艺流程又有三 步法 二步法和一步法 现将主要的长丝生产工艺路线简要介绍如下 一 常规纺丝工艺 常规纺丝或称低速纺丝 是纺丝卷绕一拉伸加捻一假捻变形的三步法工艺路线 UDY DY TY 纺丝速度为 1000 1500m min 拉伸加捻速度为 600 llOOm min 假捻变形速 度为 120 160m min 可纺制 33 167dtex 的长丝 常规纺丝是最早实现工业化生产的一 种工艺成熟 设备运转稳定 技术容易掌握 产品质量较好的方法 目前 我国变形丝的 染色均匀性 M 率 可达 96 以上 二 中速纺丝工艺 中速纺丝中速纺丝系二步法工艺 纺丝速度为 1800 2500m min 制得的半预取向丝半预取向丝 MOYMOY 其纤维结构尚未趋于稳定状态 至少要放置平衡 6 12h 后 才能加工使用 但存放时间不 宜过长 最好不要超过一个月 MOY 一般是在本工厂加工使用 中速纺丝有两种工艺路线 1 MOY DY 工艺 此工艺采用中速纺丝和低速拉伸 拉伸加捻的速度为 800 1200m min 可纺制 33 167dtex 的拉伸丝 常见的是 75dtex 和 50dtex 其生产效 率比高速纺丝 低 产品质量比常规纺丝的差 目前 采用这种工艺路线的有我国和日本等国的少数工厂 2 MOY DTY 工艺 此工艺采用中速纺丝和高速拉伸变形 MOY 的剩余拉伸倍数为 2 1 2 4 倍 拉伸变形的速度为 300 450m min 此工艺的生产效率和产品质量不如 POY DTY 工艺路线 三 高速纺丝工艺 高速纺丝高速纺丝的纺丝速度为 3000 3600m min 可制得预取向丝预取向丝 POYPOY 在高卷绕速度下 纤维产生一定的取向度 结构比较稳定 它有三种工艺路线 1 POY DTY 工艺 此工艺采用高速纺丝和高速拉伸变形 是典型的二步法工艺路线 是目前生产变形丝采用最多的工艺路线 POY 的后加工速度通常为 400 700m min 可以 纺制 50 167dtex 的变形丝 DTY 这种工艺路线于 70 年代开始工业化 特点是工艺流程 短 生产效率高 基建投资省 POY 可以长期存放 长途运输 DTY 品质优良 尤其最近开 发了生产每根单丝纤度 dpf 在 0 5 1 1dtex 的超细纤维 使此法成为目前世界各国广泛 采用的工艺路线 2 POY TY 工艺 此工艺采用高速纺丝和低速假捻变形 转子式假捻法 可纺制 111 167dtex 的变形丝 这种工艺路线在技术经济上不尽合理 是一些小厂利用我国即将 淘汰的低速假捻机的一种权宜做法 今后不宜再行发展 3 POY DY 工艺 此工艺采用高速纺丝和低速拉伸加捻 可纺制 55 llOdtex 的拉抻 丝 拉伸比为 1 3 1 7 倍 采用一般拉伸加捻机 我国少数工厂采用了这种工艺路线 但 其技术经济上的合理性 不如 UDY DY 工艺和 FDY 工艺 采用本工艺路线不太广泛 近年 来超细 POY 长丝的出现 为制取复丝纤度高 110 167dtex 单丝纤度细 0 65dtex 以下 的拉伸丝 有些工厂采用了本工艺路线 四 纺丝拉伸一步法工艺 3 FDY 原意是全拉伸丝全拉伸丝 它与生产过程无关 但现在广为流传 将它作为纺丝拉伸一步 法工艺的代号 它可采用低速纺丝 纺速 900 1500m min 高速拉伸卷绕 卷绕速度 3200 4200m min 两道工序在一台纺丝拉伸联合机上完成 可生产 55 165dtex 的拉伸丝 也有将高速纺丝 纺丝速度 2600 3500m min 和超高速拉伸卷绕 卷绕速度 5l00 5500m min 合并成一步法生产拉伸丝的 采用 FDY 路线生产的拉伸丝不但生产成本 低 而且成品质量稳定 毛丝断头少 染色均匀性好 我国近年来引进了许多这类生产线 五 高取向丝生产工艺 高取向丝高取向丝 HOYHOY 亦称全取向丝 亦称全取向丝 此工艺采用一步法超高速纺丝 制得高取向丝 纺 丝卷绕速度为 5500 6000m min 由于大幅度增加了喷丝板拉伸 故纤维的取向度大大提 高 但结晶粒子较大 非晶区的取向度较低 纤维的染色性能尚好 但伸度高达 40 左右 即使将纺丝卷绕速度提高到 7000 8000m min 其产品的伸长仍不能满足服用性能的要求 但是 用本法生产某些特殊产品 如易染丝 高收缩丝 高伸长丝等也是大有前途的 目 前 此法尚处于研究阶段 有待进一步开发 六 高速纺丝热管拉伸一步法 高结晶丝 HCY 是在普通高速纺丝纺程上 在纤维凝固集束上油之前 加一段热管 由 热空气将丝条加热到玻璃化温度以上 软化点之下 使凝固后的丝条在卷绕牵引力的作用 下得到进一步拉伸的工艺 本法设备投资省 产品机械物理性能与 FDY 相近 但各锭位间 差异大 生产稳定性差 日前正处于工业化开发阶段 第八章 微细纤维 第一节 概述 单丝纤度 dpf 比较小的纤维叫微细纤维 纤维细到一定程度 可发挥出许多新的特性 这些特性使微细纤维制品具有传统纺织品无法比拟的优良性能 它被称为纤维的 明日之 星 世界各国都在大力开发微细纤维 可以说微细纤维是基础先导型纤维 当前微细纤维的开发中 微细涤纶长丝占有绝对的主导地位 正因为如此 习惯上就 把微细涤纶长丝称作微细纤维 如日本称为 新合纤 的微细纤维 基本上都是微细涤纶 长丝 微细纤维的开发历史 大致可区分为 70 年代 1981 1985 年 1986 年至今三个区间 在不同的区间 研究 开发的内容有所不同 70 年代以人造革 人造麂皮为目标 掀起了微细纤维开发第一次热潮 这个时期开发 出了一些微细纤维基本技术 1981 1985 年间 主要是微细纤维产品多样化的商品开发 任何一项新技术如果没有 商品化的发展 就会失去其生命力 这个时期微细纤维不仅限于皮革方面 而且开拓到高 密度透气防水织物 桃皮绒风格织物等方面 1986 年以后 由于对微细纤维特性的深入研究 进入了发掘微细纤维功能的时期 掀 起了第二次热潮 如洁净布 具有独特质感的新感觉织物相继出现 微细纤维的加工技术 进一步被提高 微细纤维的应用也进入了多种领域 如合成纸 电子用途 吸附和分离用 途 医疗卫生 海洋 生命等 微细纤维的开发今后还将进一步展开 肯定会在所有的领域内得到发展 这种先导型 4 的高技术纤维 将会成为一种重要的材料 预计若第三次热潮来临 重点将是在产业用途 方面 一 微细纤维的特性 到目前为止的研究结果 发现微细纤维有 8 个特性 随着微细纤维与其他领域技术的 有机结合 将会发现许多新的特性 已知特性和潜在特性 是微细纤维被称为 理想素材 的原因所在 1 手感柔软性 2 高柔韧性 3 光泽柔和 4 高吸水性和吸油性 5 高清洁能力 6 比表面积大及高密结构 7 高保温性 8 抗贝类及抗海藻类性能 在对微细纤维进行后加工和使用中 必须充分考虑到这些特性 如手感柔软 是弯曲 刚性小的表现 弯曲刚性小 影响变形纱的卷缩率 使蓬松性降低 同时使织物不够挺刮 再 如比表面积大 影响到上油 上浆和染色 它们吸收油剂和浆料多 退油和退浆均比较困 难 染色吸收染料多 染色不易均匀 光牢度较差 因此染色时必须筛选适当染料 并调 整染色工艺 二 微细纤维的主要用途 目前 微细纤维在衣着方面应用最多 称为五大用途 对每一种用途 纤维的构成和 形态均不相同 这五大用途是 仿麂皮 仿真丝 防水透气织物 人造皮革 高性能洁净 布 其他应用较多的方面有 1 保温材料 作人造羽绒 寒衣填充材料 无纺布保温材料等 2 超滤材料 用于无尘间过滤和工作服 医务工作服 超净空气和液体过滤 3 吸液材料 用于吸水 吸油 墨水贮存 吸液辊 电池材料 化学缩合膜 高吸水 毛巾等 4 纸张 可制作高强力纸 高音质喇叭电声用纸 卫生巾 超柔纸等 5 离子交换 用于超纯水制造 原子能领域用水处理 催化剂载体等 6 生物及医学 用于酶支持物 贝类及海藻抑制层 渗透膜 人造血管 人造皮肤等 除此之外 一些新的用途正在探索之中 由于微细纤维是自然界中不存在的一种新材 料 它将会给许多领域带来挑战性的变化 第二节 微细纤维的分类 微细纤维是一个总称 必须对它们进行分类 对于具体的划分方法 国际上虽无统一 规定 但都遵守根据单丝纤度分类的原则 由于无国际统一的分类 造成了同一类名称的 微细纤维 单丝纤度相差很大的情况 如同叫超细旦丝 有的国家 或公司 上限为 1 1dtex 1 旦 有的上限为 0 44dtex O 4 旦 我们认为 对微细纤维分类 应体现出制造技术 丝的基本性能和大致应用范围 否 则 机械地划分毫无意义 基于目前的开发水平 微细纤维分为细旦丝 超细旦丝 极细 旦丝和超极细旦丝四大类比较妥当 一 细旦丝 已有研究证明 1 4dtex 单丝纤度 dpf 是细旦丝与常规纤度的分界点 细旦丝的上限 不应超过 1 4dtex 随着 dpf 的减小 织物的风格逐渐变化 如在 0 8dtex 以下时 织物 在美学上将有重大改进 就织造来说 单丝越细 织造越困难 因易产生毛丝 但在 0 55dtex 以上时 使用普通的织造方法仍可较容易 因此 细旦丝的单丝纤度范围为 0 55dtex dpf 1 4dte 0 5 旦 dpf 1 3 旦 在微细纤维领域中 细旦丝的制造技术比较易于掌握 可以采用常规纺丝方法和设备 5 常规纺 高速纺等 进行生产 细旦丝的性能与蚕丝比较接近 特别是混纤后可优于真丝 细旦丝主要用于仿真丝织物 可做成轻薄型 也可做成中厚型 二 超细旦丝 超细旦丝的单丝纤度范围为 0 33dtex dpf 0 55dtex 0 3 旦 dpf 0 5 旦 在这 个纤度范围内 可以用常规纺丝方法生产 也可以用复合分离法生产 但常规纺丝方法生 产的技术难度较大 超细旦丝的直径小于 7 2 m 做成高密度织物后孔隙小于最小水滴直径 100 m 适 于织造高密度防水透气织物 亦可做一般的起毛织物或混纤织物 交织织物 三 极细旦丝 单丝纤度 0 11 0 33dtex 之间 0 1 旦 dpf 0 3 旦 为极细旦丝 由于单丝纤度极细 利用常规纺丝方法制造已极其困难 需要用复合分离法或海岛法生产 极细旦丝几乎具有 微细纤维的全部性能 主要用于人工皮革 高级起绒织物 如仿桃皮绒 擦镜布等 还可 用于拒水织物 仿荷叶结构织物 四 超极细旦丝 单丝纤度在 0 11dtex 0 1 旦 以下为超极细旦丝 虽然可以利用海岛纺丝等方法生产 超极细旦丝 并可利用长丝织造方法 但大多采用非织造方法 进行织造后除去海或岛的成 分 但得到的纤维实际上有的是一种短纤维 超极细旦丝主要用于仿麂皮 人工皮革 过 滤和生物医学等领域 随着微细纤维技术的进步 将来可能对超极细旦丝划分的更细一些 目前已见微纤 原纤和线型分子链等提法 但由于认识不深 尚无法细分 亦有 超微细 的提法 超微 细纤维是一种非常细而短的纤维 和超极细旦丝有所不同 第三节 细 旦 丝 细旦丝是开发最早的微细纤维品种 它最初是为仿真丝的目的而开发的 目前仍在涤 纶仿真丝领域中占有重要的位置 因此 细旦丝技术 实际上也就是涤纶仿真丝 新丝绸 技术 由于细旦丝具有柔软 滑爽的功能 作为混纤成分 在仿毛和其他新品种开发中也 有重要地位 蚕丝 真丝 是高级的纺织原料 其织物可以轻薄如蝉翼 也可厚实丰满为绒 风格高 贵华丽 穿着舒适宜人 真丝做成的绫罗绸缎一直备受推崇 被称为 纤维皇后 因此 它自然成了模仿和赶超的对象 在合成纤维中 涤纶长丝的物理机械性能最接近真丝 见表 1 特别是对织物性能有 重要影响的杨氏模量 伸长弹性率及摩擦系数几乎相同 更有意义的是 可以对长丝织物 进行碱减量处理 与真丝脱除表面一层丝胶有异曲同工之妙 细旦丝的发展是随着对真丝的不断认识而发展的 因此在讨论细旦丝技术之前 有必 要介绍真丝的特性和仿真丝的发展历史 表 1 涤纶长丝与蚕丝性能比较表 项 目单 位涤纶长丝 细旦丝 蚕 丝 6 纤 度 强 度 伸长率 杨氏模量 3 伸长弹性率 摩擦系数 吸湿率 面积膨胀度 比 重 dtex cN d x Kg mm2 g cm3 1 1 1 5 4 0 23 1050 85 90 0 24 0 4 0 1 38 1 1 1 5 2 7 3 5 15 25 1000 1200 86 88 0 27 11 12 19 30 1 34 精练1 25 一 真丝的特性 真丝 家蚕丝 为近似三角形的异形丝 见图 8 1 家蚕吐出的丝由两根单丝 称丝素 组成 外面包有一层丝胶 丝胶起保护作用 含 20 30 有丝胶的丝称生丝 脱除丝 胶 精炼 后为熟丝 丝 胶 丝 素 图 8 1 蚕丝断面 1 纤度和形状的不均匀性 真丝的纤度为 1 1dtex 1 旦 实际上是近似值 每一个 蚕茧的内层 中间层和外层纤度有明显的差别 不同的蚕茧间就更有差别 单丝细且不匀 是真丝的一个重要特性 随着每个蚕吐出的丝纤度变化 截面形状也发生很大变化 外层为三角形 内层逐渐 扁平 2 组成 真丝为蛋白质纤维 基本成分是 氨基酸 结晶度 40 60 蛋白质成 分中有大量吸水性基因 3 微曲结构 由于蚕作茧时以 8 字形吐丝 因而造成真丝呈连续微卷曲状态 这 种微小卷曲赋于丝绸特有的丰满风格 4 光泽 真丝内部散射反射光多 表面正反射光少 呈现优雅的珍珠般光泽 5 丝鸣 熟丝在互相摩擦时 有一种特有的鸣声 只有真丝织物才有丝鸣 6 其他 真丝织物具有流水般爽滑感 柔软感和悬垂性 易于染色 吸湿透气能力强 二 仿真丝发展简况 以涤纶细旦丝为主的仿真丝是一项系统工程 牵涉到聚酯原料 纺丝 织造 染整和 服装 自 60 年代初开始以来 全球范围内大体经历了四个阶段 1 第一阶段 1960 1965 年 主要是接近丝绸 采用的主要技术有三角形异形丝 有光切片和碱减量处理 碱减量有三个作用 使单丝更细及使单丝间有内在空隙 增进丝 的悬垂性 产生凹凸的粗糙表面使光泽柔和 表面粗糙产生丝鸣 2 第二阶段 1966 1975 年 主要工作是模仿真丝织物的手感 采用的主要技术是 纺制细旦丝 3 第三阶段 1976 1985 年 该阶段着重仿真丝织物的外观美感 形态和风格 开 7 发应用的主要技术是混纤和异收缩 4 第四阶段 1985 年以后 1985 年以后 开始进行接近真丝的本质特性和超过真丝 的研究 其中最具代表性的是日本 新合纤 目前比较成熟的技术有高异收缩混纤技术 达到真丝不能达到的独特丰满度 新材料结构和新截面等 全新感觉的质地和手感 我国对涤纶仿真丝的研究开始于 70 年代 比国外起步晚 10 年左右 真正的工业化生 产是在 1987 年以后 第四节 超细旦丝 超细旦丝主要以直接纺丝法生产 其产品用途是织造高密度防水透气织物 仿真丝织 物等 日本称为 新合纤 shingsen 的新材料中 超细旦丝是重要的一种 超细旦丝还 可以与其他纤维混纤交织 因自然界中不存在可供纺织使用的超细旦丝 所以得到的织物 具有全新感觉 是超天然的 具有独特质感和性能 超细旦丝以 0 55dtex 0 5 旦 为代表 是我国大力发展的微细涤纶长丝 已有十几家 工厂引进或计划引进超细旦设备和技术 也有不少厂家利用原有设备进行试制 一 工艺路线 目前 生产超细旦丝的工艺路线有四条 常规纺 高速纺 拉伸整经和 FDY 采用较 多的是高速纺工艺 1 常规纺工艺 常规纺工艺路线为改进的常规纺工艺路线 是对原设备进行必要的技 术改造后 生产拉伸丝 纺丝速度 1000 1500m min 利用这条路线 设备投资少 得到 的产品模量高 可作经丝 也可作纬丝 也可作进一步复合加工的原料 缺点是流程长 效率低 2 POY DTY 工艺路线 利用高速纺生产超细旦丝 不仅效率高 从工艺上讲泵供量 大 单孔吐出量大 也有利于喷丝板面温度的提高 高速纺生产超细旦丝的纺速比纺普通丝时低一些 2600 3000m min DTY 加工速度 也较低 对设备有一些特殊的要求 利用高速纺生产的 POY 也可进行拉伸 生产拉伸超细 旦丝 3 POY WDS WD 工艺路线 生产经丝的技术难度较高 利用高速纺制得的 POY 进行 拉伸整经上浆 WDS 联合加工 可得到高质量的拉伸丝经轴 供针织使用可以不上浆 WD 超细旦丝在加工过程中容易产生毛丝 由于 WDS 或 WD 工艺中拉伸条件比较缓和 并 进行网络加工和第二次上油 不仅可避免加工中产生的毛丝 而且在织造使用中也不易起 毛丝 4 纺丝拉伸一步法工艺路线 FDY 上述工艺路线均是二步法工艺 纺丝拉伸一步法 可直接从卷绕机上落下拉伸成品超细旦丝 该技术路线的特点是流程短 效率高 另外还 有一个特点是纺丝有问题可以立即发现 不象二步法有的要等到后加工时才可能被发现 除以上四条工艺路线外 也可用多组分分离法 复合分离法 生产超细旦丝 因设备复 杂 成本较高 不如直接纺丝法经济 对一些特殊要求的超细旦丝 一般直接纺丝法无法 满足 多组分分离法则可以实现 8 射式 桔瓣形 中空辐射式 并列式和花卉式等几种 其分 第五节 极细旦丝 极细旦丝的单丝纤度在 0 33dtex 0 3 旦 以下 大多采用双组分复合分离法生产 只 有极少数公司利用特殊原料以直接纺丝法生产 所谓双组分复合分离法 是指利用两种相容性极差的高聚物 利用两根螺杆分别熔融 计量后 共同进入纺丝组件 按照预定的要求在喷丝孔中有规律地排列成熔体流 经喷丝 孔喷出冷却成形后 卷绕 拉伸而成复合长丝 这种复合丝在承受外力 热或化学物质的 作用后 不相容的两种组分便会相互分离 成为极细长丝 最常用的两种组分是涤纶和锦 9 纶 见图 8 2 图 8 2 极细化方法 双组分复合分离法生产极细丝的特点是在纺丝成形和以后的后加工中 均以较粗的常 规纤度丝形式出现 因而使卷绕 拉伸和织造能象普通纤度丝一样顺利 经过以后的整理 和磨毛 每一根复合丝被剥离分割成许多根极细旦丝 织物呈现出极细旦丝的风格 一 复合纺丝设备 1 复合纺丝机 复合纺丝机由两根螺杆 两个带计量泵的副箱体和装组件的主箱体组 成 与之对应 有两套干燥设备 若使用已干燥过的切片则只需一套聚酯切片干燥设备 卷绕 拉伸和变形设备与普通涤纶长丝设备相同 亦有纺丝拉伸一步法设备 国产复合纺 丝机的型号为 K461 型 2 复合纺丝组件 复合纺丝组件是关键设备 在组件内部 两种组分通过各自分配板 的分配 在喷丝导孔中按照设计的截面形状会合形成不相混合熔体流 截面形状主要有辐 射式 桔瓣形 中空辐射式 并列式和花卉式等几种 其分割数越多 分离成的单丝越细 见图 8 3 图 8 4 图 8 5 图 8 6 图 8 7 图 8 3 花卉状纺丝组件 图 8 4 辐射式 桔瓣形 复合丝 图 8 5 中空辐射式复合丝 10 图 8 6 并列式复合丝 图 8 8 为辐射式复合丝纺丝组件示意图 图 8 4 中的复合丝即由这种纺丝组件纺制而 成 熔体 A 涤纶或锦纶 由孔 2 进入 沿通道 8 到达过滤网 经过滤后的熔体进入通道 9 后至分布槽 10 由 10 将熔体再分配到孔 11 与孔 11 相连的孔 13 为多个微孔 熔体 A 经 过特定形状的微孔后到达喷丝板的导孔 12 中 熔体 B 锦纶或涤纶 则由孔 1 和孔 3 进入 沿通道 4 流入第一分配板的锥形容腔到达过滤网 经过滤后进入环形槽 5 然后经过通道 6 7 进入狭缝 14 熔体 B 由狭缝 14 流入喷丝板导孔 12 在导孔中形成桔瓣状的复合流 A 和 B 相间排列 由喷丝孔 15 喷出后形成复合分离型极细 或超细 纤维 复合纺丝组件由于是多块分配板和喷丝板叠加而成 在使用和安装过程中必须注意不 得碰撞 以免破坏平面的密封性 否则会造成漏浆 使两种熔体产生混合而不能形成复合 状态 二 工艺技术 1 双组分原料的选择 极细旦丝由两种组分共轭纺丝 再经分离而得 首先遇到的问 题是组分的选择和确定 从考虑可纺性出发 两种成纤高聚物的表观粘度应相接近 考虑 可分离性 两种组分的相熔性和界面粘合性应较差 除此以外 还要考虑两种组分的纺织 后加工性和服用性 最常用的双组分原料是涤纶和锦纶 见图8 9 图8 9 锦涤中空辐射式复合丝的分离 2 纺丝 由于使用双螺杆和主副箱体 以及两种复合组分的不同性质 纺丝工艺比直 接纺 单螺杆 复杂得多 既要考虑每一种组分的纺丝性能 又要考虑复合在一起后的纺丝 性能 以涤锦复合极细旦丝为例 用于涤纶干燥 熔融和计量的系统 应按涤纶的最佳工 艺控制 用于锦纶干燥 熔融和计量的系统应按锦纶的最佳工艺控制 而两种组分汇合于 主箱体后 则应按两者都能适应的温度和其他条件控制 见表8 8 这种温度使两种聚合物 熔体间的粘度差有一恰当的数值 粘度比率控制在0 8 1 25间 并尽可能地接近 否则 纺丝成形不好 丝的质量无法控制 表8 8复合纺丝温度 螺杆切片1区2区3区接管副箱体箱体 11 半光涤纶 PA6 300 271 294 273 285 272 285 272 288 275 290 290 3 拉伸复合丝成形以后两种组分复合在一起 单丝纤度较大 正如冷却上油系统与直 接纺丝法相似一样 拉伸或其他后加工也与涤纶长丝相同 如生产83dtex 36 12f 12分 割 的超极细旦丝 纺速1000m min时 后拉伸3 4倍 热盘75 80 热板180 第六节 超极细旦丝 超极细旦丝的单丝纤度在0 1ldtex 0 1旦 以下 已有0 000011dtex 0 00001旦 的超 极细旦丝实现了工业化生产 其代表性的产品有日本东丽公司高分子相互排列体纤维 商品 名称爱科密奴 沙希阿等 和日本可乐丽公司的原纤集束型纤维 商品名称阿玛拉纳体等 图8 10分别为这两种超极细旦丝的电子显微镜照片 a b 图8 10 超极细旦丝 a 东丽公司高分子相互排列体纤维 b 可乐耐公司原纤集柬型钎维 由于超极细旦丝单丝极细 采用双组分复合分离法生产已相当困难 故大多采用海岛 纺丝法或共混纺丝法进行生产 这两种方法与复合分离法相同之处是在纺丝 卷绕 拉伸 等后加工过程和织造过程中 均采用两种互不相溶的组分 这两种组分包复在一起 以较 粗的单丝纤度形式被加工和使用 不同之处在于要用溶剂溶解掉其中的一种成分 形成超 极细旦丝 而复合分离法是将两种成分分离 剥离 开 形成极细旦丝 海岛法纺丝成形 日本亦称溶解型 与复合分离法一样 使用双螺杆和复合纺丝组件 超极细旦丝 如聚酯 成分的熔体通过复合纺丝组件的导孔按照设计分布在另一种成分中 如 聚苯乙烯 互不混合 从喷丝孔喷出成纤 通过导孔的成分象一个个小岛 分布在大海状 的另一种成分中 见图8 11 图8 12和图8 13 加工成织物后熔解掉海的成分 连续相 的岛便成了超极细旦丝 图8一10中的高分子相互排列体纤维为海岛法纺制而成 岛的成分为聚酯 或锦纶 海 的成分为聚苯乙烯 PS 岛的数量可多达几百个 用溶剂溶解掉海成分后 即可制得 0 00001旦的超极细旦丝 海岛型纺丝法的特征是不论得到的单丝多么微细 在长度方面都 是直径均匀的长丝 岛的截面形状可以一致 也可以呈多种多样 海岛法纺丝纤维的可控 性 单丝纤度 数量 截面形状 稳定生产性 加工性 岛收率 均匀性和产品甩途方面 均尤为令人注目 12 图8 11 海岛型超极细丝截面 图 8 12 海岛法纺丝示意图 l 一喷丝板 2 一喷丝孔 3 一海岛型丝 海 图 8 13 海岛型纺丝组件 共混法纺丝可以纺制海岛法无法纺制的微纤 原纤或线型分子链等极细旦丝 它是将 极细丝组分 聚酯或尼龙 与具有不相溶性的另一组分 如聚苯乙烯 相混合 由混合熔体 纺成共混长丝 极细丝组分为分散成分 亦可看作岛 另一种组分为连绕相的非分散成分 亦可看作海 共混长丝根据聚合物的特性 粘度 混合装置 温度 粘度化 成分比等 其结构可以完全不同 除去非分散性海组分 聚苯乙烯 剩下分散性岛成分即为超极细丝 图 8 10 中的原纤集束型纤维就是采用这种共混纺丝法制得的 若将岛成分去除掉 保留共 混长丝的海成分 就可得到表面呈凹凸状的多孔中空长丝 但这种多孔中空长丝不是极细丝 根据除去一种成分的方式不同 剩余成分的结构也有所不同 对于共混法来讲 虽在纺丝 后加工和织造过程中 均以长丝的形式进行 但最终形 成的极细旦丝长度短而不匀 直径也不均匀 类似于混纤短丝 一般的混合条件下大多只 能得到细而短的极细丝粉末 只有在特定条件下 才可得到比较长的极细丝 在显微镜下 可以看到这些极细丝有分支和缠结 通常 共混体的纺丝较为困难 其分散数 旦尼尔 长度不易控制 要达到去除成分 消耗成分 的减少也有一定的困难 有许多工业技术方面 应予考虑的问题 但喷丝板十分简便 海岛法和共混法生产极细旦丝与传统的直接纺丝法有很大差别 目的纤维只有织物用 溶剂萃取后才能形成 因此 纺丝 织造 整理等各工序的关系更为密切 也可以说 后 道工序应考虑在化纤生产流程中 织造过程 采用非织布 无纺布 的工艺较多 第七节 微细纤维的品种开发 微细纤维的发展 不仅在于纤维的制造 很重要的还在于织物品种的开发和推广应用 近年来涤纶仿真丝的崛起 促进了细旦丝的迅速发展就是最好的例证 没有原料 纺丝 织造 包括无纺加工 印染整理甚至服装和其他成品的联合开发 俗称一条龙 微细纤维 13 将难予发展 一 新丝绸 新丝绸属于涤纶超真丝类织物 微细纤维发展到现在的水平 已不是单纯的模仿 继 续称为仿真丝已显过时 具有真丝风格只是新丝绸的一个特征 其还具有数种真丝绸所没 有的特性 现在的趋势并不是过去那样地仿天然纤维 而是着意于追求合纤独特的质感和 特性 推出一种新感觉素材 大力开发和推出新丝绸 是发展微细纤维的重要方面 微细纤维混纤技术是开发新丝绸的重要技术 混纤包括不同原料 不同纤度 不同截 面 不同收缩率等单一混纤和复合混纤 其方法有双组分复合纺丝法混纤 同板不同孔形 混纤 几块不同孔形的喷丝板在卷绕前并纤混纤 以及在后加工中利用吹网络 空气变形 多层复合加工等混纤 不同的混纤组合 得到新丝绸的风格不相同 常用特殊形态的混纤 丝有 1 异纤度混纤丝 微细纤维与普通纤维混纤 外侧配以微细纤维 使手感柔软 内部 配以普通长丝 使之具有良好的身骨 2 异收缩混纤丝 异收缩混纤往往与异纤度混纤同时进行 有时再辅以异截面混纤 使之产生协同效应 异收缩混纤丝中微细纤维并不特意配置在外侧 而是高收缩的普通长丝收缩后 很自 然地会处于内部 微细纤维处于外侧 蓬松性增强 异纤度和异收缩混纤 采用复合分离丝效果更佳 用苯甲醇进行处理 可使尼龙成分 收缩 并产生蓬松 如对聚酯和尼龙的花瓣状复合丝和中空环状复合丝进行苯甲醇处理 虽尼龙的强度下降 但产生的混纤效果极好 3 特殊膨松加工丝 有假捻加工 气流加工等多种形式 也有用苯甲醇处理 达到特 殊膨松化的方式 也有起绒加工 起毛加工和强烈揉搓加工等方式 4 多层混纤丝 对于层状复合丝 剥离分离或去除一种成分 就是一种层状混纤丝 通过上述混纤丝 或将过去的技术 如碱减量处理 组合到微细纤维中 大多可以得到 所要求的独特的效果 如超自然的丰满性 悬垂性 新颖质感等新丝绸必备的特性 二 高密度防水透气织物 使用微细长丝进行高密度织造 并进行收缩处理 可得到不需任何涂层即可防水的织 物 单丝纤度在 0 55dtex 0 5 旦 以下均可应用 高密度织物的经纬密度应为普通织物的 几倍 纤维之间的空隙为 0 2 lO m 而水滴的最小直径为 lOO m以上 再小则为水汽 前者的微小空隙足以起到防雨的作用 用水压试验可耐水压 400mm 以上 而大量的空隙又 足以使人体散发的水汽逸散出去 高密度防水透气织物在运动服 休闲服 风衣 雨衣 时装 鞋靴面料以及轻便苫布等方面 市场十分广大 在高密度防水透气的基础上 可继续开发高拒水织物 水珠在荷叶上滚来滚去不湿润 荷叶就是一种拒水作用 模仿荷叶的拒水作用 将微细长丝加工成具有微卷曲的丝圈 使 织物的表面纤维间存在空隙 当有水滴附着时 纤维间贮存的空气增大水的表面张力 对 水排斥 从而使水滴滚落掉 它既能拒水 又能防水透气 织物的档次更高 三 桃皮绒织物 所谓桃皮绒 peach skin 型织物 是指轻起绒的微细纤维织物 极短的微细纤维绒毛 犹如桃子的皮 桃皮绒织物外观独特 手感温暖 有厚实之感 桃皮绒织物也可说是新丝绸的一种类型 一般应根据用途设计好织物的基本风格 用 交织或异收缩等方法将微细纤维浮在表面 然后用磨毛或揉搓等方法使部分微细纤维断裂 产生桃皮效果 单丝越细 桃皮效果越好 四 洁净布 洁净布是 1985 年以后开始正式生产的高附加价值微细纤维制品 在精密机械 光学 14 眼镜 玻璃 钻石 半导体硅片 显像管 无尘环境和家庭等许多方面都具有广阔的市场 洁净布的开发可以说是一个相当偶然的产物 高密度织物易污 用微细纤维织物擦拭 时易擦干净 开发中的织物擦眼镜时 效果十分良好 以这几个偶然现象为契机 开始意 识到洁净布这一产品 此后又再次确认了微细纤维的比表面积 异形截面对洁净布的适用 性 洁净布具有极好的擦拭洁净性能 且不掉毛 洗涤后可重复使用 这是过去的绒布 羚羊皮革等擦拭材料无法比拟的 其洁净机理如下 1 复式刮拭 以眼镜为例 附在眼镜上的灰尘及油污膜厚度约 1 m左右 用粗纤维 擦拭时 由于揩布的移动 贮留在整个纤维上的油污会再次从纤维下部回到镜片 使擦拭 效果下降 用微细纤维 极细或超极细 织物擦拭时 由于单丝很细 一根根象一把把锋利 的刀尖 本身就易于将油污膜刮去 另外 在一根粗纤维的接触面上 有无数根微细纤维 与玻璃镜片的接触次数多 前面未刮净的 后面继续刮 见图 8 14 这样 一次可达粗纤 维好多次的擦拭效果 微细纤维细而柔软 是软质聚合物 完全不会损伤镜片 b 图 8 14 复式刮拭 a 普通纤维 直径 15 m 有擦拭残留物 A b 极细丝 直径 2 m 即使有擦拭残余 B 也陆续有其他纤维擦去 2 内部收集 如图 8 15 所示 在擦拭镜片时 洁净布中的纤维群被手指按压移动 油污进入纤维群内部 当不按压时 由于织物内部纤维密度高 毛细作用强 油污向织物 内部转移 转移后洁净布表面的油污减少 这又提高了下次擦拭的效果 纤维间有大量相 当于微形袋的空间 使之具有较大的油污和灰尘存贮能力 a b c 图 8 15 内部收集 a 按压状态下擦拭 b 按压状态下油污转移到洁净布上 c 手松开后油污被内部收集 3 宽广接触 与粗纤维相比 从纤维的横向来看 微细纤维与被擦物品表面接触面大 紧贴得多 也就是说 洁净布的有效工作面积要大得多 所以擦拭效率提高 见图 8 16 普通纤维 极细丝 15 图 8 16 宽广接触 4 亲油性质 聚酯的碳链具有亲油性 容易将油污吸附到自己的表面 织成洁净布的 纤维比表面积大 吸收油污多 5 防止伸长和打滑 若织物擦拭时伸长变形 将难以擦去油污和灰尘 洁净布做成细 密的织物 防止了这种现象的产生 另外将洁净布设计成表面略带粗糙感 使之与光滑的 玻璃平面接触擦拭时不打滑 对于手指也可防止推移滑动 若有打滑产生则会影响擦拭效 果 按其织造方法 洁净布有经编 纬编 机织和无纺布四种类型 具有复杂三维空间结 构的洁净布比单一传统结构的产品能吸收更多的液体和灰尘 五 高吸水性织物 纤维的吸湿性与单丝纤度有很大关系 单丝纤度越小 比表面积越大 其织物或其他 制成品的吸湿性也越强 这是由于微细的纤维特殊构造导致的毛细管现象使吸湿性增强 利用这个特性开发了高吸水毛巾和其他高吸水制品 图 8 17 为日本小林制药公司推出的一种比普通毛巾吸水速度快 5 倍以上的高吸水毛巾 又称快干毛巾 中微细纤维电镜照片 左面为棉毛巾中纤维的对比样 右面为微细纤维 放大 50 倍 微细纤维的组成为尼龙 20 涤纶 80 图 8 17 普通毛巾和高吸水毛巾的纤维的电子显微镜照片 50 倍 a 棉毛巾 b 高吸水毛巾 图 8 18 为两种毛巾的吸水性能试验结果 从图中可以看出高吸水毛巾的吸水速度为普 通毛巾的 5 9 倍 普通毛巾作为 1 计 吸水速度快呈现出被擦部位的快干效果 所以这种 毛巾特别适合于洗头后使用 横坐标 时间 s 纵坐标 吸水高度 mm 图 8 18 吸水性能试验结果 六 仿麂皮及人造皮革 天然麂皮由蛋白质成分的骨胶原纤维束构成 从真皮层到绒毛层以复杂的结合状态呈 连续性或阶段性变化 在真皮层有较粗的集合纤维束 单纤直径 l00 200 m 愈接近绒 毛层纤维越细 直径约 0 1 m 最终到绒毛层形成直径约 0 0015 m的微细原纤维致密组 织 纤维束之间不是靠粘着物连接 而是由原纤之间错综复杂的主体网络结构形成 纤维 16 间不仅存在着微细空隙 而且还残留有脂肪 这种结构使皮革质地柔软 具有一定的强度 和韧性 并有独特的天然皱纹 在绒面上用手指写字时 表面绒毛随手指压力倒伏而有光 可清楚地看到所写的字 这种现象称为 书写效应 用微细纤维做成针织布 机织布或无纺布后 经过磨毛或拉毛 再浸渍聚氨酯溶液 并经染色和整理 即可得防麂皮和人造皮革 开发仿麂皮类涉及到最重要最基础的技术有 1 微细纤维的纺丝技术 海岛法 多层复合 细旦或超细旦 2 织造技术 机织 针织 无纺布 3 微细纤维的分离技术 溶解 剥离 4 起绒技术 5 聚氨基甲酸乙酯浸渍技术 6 印染及整理技术 微细纤维皮革与天然皮革比 重量轻 色泽鲜艳 防蛀防霉 除可用作皮革制品外 还可用于室内装饰 七 其他 利用微细纤维可供开发的品种很多 上面只是其中比较重要的一部分 微细纤维的开 发目前正处于进行之中 下面再标题性的介绍一些已开发出的品种 1 保温填充料 当纤维间有微细空隙时 可具有很高的绝热效应 作为轻而膨松的保 温填料十分有效 为增加膨松性 可混合进一些粗纤度丝 2 无尘衣料 高密度织物纤维间的空隙极小 尘埃很难通过 作为无尘衣料用非常合 适 3 过滤材料 利用微细纤维间的细小空隙进行过滤 可满足许多特殊的用途 如净化 车间过滤器 细菌捕集器 液体分离过滤器 过滤浓缩 等 4 离子交换 用于制造超纯水 原子能领域反应堆水处理 防毒 生物领域等 5 人造血管 即使很细 也难以有堵塞现象产生 由于纤维细 难以生成集中应力 有很强的对脉冲那样反复应力的忍受力 血管不会断裂 这原理与人造皮革鞋的弯曲部分 粗纤维易破裂 微细纤维不易破裂一样 6 酶固定材料 微细纤维对生物体的适应性很强 由于其表面积大 可有效适用于酶 的固定 7 功能纸 用微细纤维无纺布做成的纸非常坚固 可用于贴墙 喇叭纸等 尤其是作 为墙纸 性能优良 可防止墙壁结露 透气透湿性强 保温耐水 市场很大 第十一章 差别化长丝 第四节 PBT 纤维 PBT 聚对苯二甲酸丁二酯 纤维是近几年开发出来的新型聚酯纤维 它具有便于加工 上染率高 色牢度好 织物手感柔软等优良性能 用它制成的服装可随身体的伸屈而伸缩 穿着十分舒服 该纤维的弹性接近于高弹性的氨纶 耐化学药品性和抗老化性优于氨纶 而且价格远比氨纶低 所以 PBT 纤维近年来在国内外得到飞速发展 一 PBT 纤维的性能 PBT 与 PET 同属聚酯高聚物 与 PET 相比 由于 PBT 大分子基本链节上的柔性部分较 长 因而熔点降低 但大分子链的柔性和弹性提高 若以 PBT 的弹性恢复率为 lOO 锦 纶 PA 仅为 70 PET 则为 55 另外 与 PET 相比 PBT 染色无需染色载体即可沸染 与锦纶相比 改善了锦纶易发黄和不耐氯的缺点 17 PBT 纤维的分子结构为 即以 PET 的结构为主 又兼有类似于聚酰胺树脂 PA6 的结构 PBT 大分子链中具有酯基和苯环结构 这是使它具有优良的弹性回复性和强度 以及 类似于涤纶的染色牢度 耐光性 耐热性 耐化学药品性和尺寸稳定性的原因 因 PBT 分子链节长度及杨氏模量与 PA6 相近 故其纤维容易进行微卷曲 且卷曲时分 子能较自由地运动 这就使它的变形丝及其织物显示出极好的压缩弹性和拉伸弹性 PBT 纤维的结晶结构中具有结晶变体 采用伸长热处理 分子链成为伸长的 型结晶 变体 采用松弛热处理 分子链则成为 型结晶变体 由于这种变体在室温下也容易产生 所以 PBT 纤维的热定型性能不太好 编织物的尺寸稳定性劣于 PET 纤维 PBT 纤维与 PET 纤维物理性能的比较见表 11 2 表 11 2 PBT 纤维与 PET 纤维物理性能的比较 Tg TC Tm C a PET PBT 66 22 132 44 256 223 1 455 1 396 1 334 1 277 1 38 1 32 C一纤维晶区密度 a一纤维无定形区密度 一纤维平均密度 PBT 纤维的强度比 PET 纤维和 PA 纤维低 杨氏模量 约 300kg mm2 与 PA6 纤维相近 伸长弹性恢复率在伸度 3 时 为 99 伸度 10 时 为 80 与 PA6 纤维相同 变形丝 的卷曲特性比 PET 和 PA6 好 比 PA6 的卷曲小 而弹性好 PBT 纤维具有易染性 使用分散染料时 吸色率约为 75 比 PET 纤维好 但牢度 光黄变 湿润污染等性能不如 PET 纤维 二 用途 PBT 纤维具有良好的弹性和分散性染料常压沸染性 同时保持了涤纶所具有的洗可穿 挺括和尺寸稳定性 弹性介于氨纶和锦纶之间 通过共混 共聚 复合等手段改性的 PBT 长丝可进一步改善其性能 降低成本 它主要可用于加工丝绸型织物 色织布 经编织物 及装饰布 高弹丝用于制作运动服 弹性绷带 袜类及弹力劳动布 第六节 仿 真 丝 由于涤纶有较高的杨氏模量 故特别适合于仿真丝 仿真丝有特别好的悬垂性 目前 应用涤纶仿真丝 通常制成三角形横截面的异形细特长丝 其单丝纤度在 1 1dtex 左右 复丝纤度在 44 75dtex 同时在染整加工中 采用碱减量加工 即用苛性钠溶液 浓度为 2 10 NaOH 对长丝表面进行溶蚀 使单丝纤度变得更细 其表面还形成不规则的凹孔 效果相当于通过精炼除去真丝绸丝素纤维间的丝胶 从而消除涤纶长丝的蜡状感 制得手 感柔软 有光泽的仿真丝聚酯织物 减量率一般控制在 10 20 但这种织物仍具有合 成纤维特有的光泽 显色性不如真丝 悬垂性也不佳 目前 又开发出第二代的涤纶仿真丝 这就是三角形截面的异收缩混纤丝 异收缩混 纤是将两组具有不同收缩能力的单根复丝以各种方法混纤 再利用染色加工时的热作用 使织物组织内高收缩丝收缩 而使低收缩丝在织物表面起浮 而表现出如真丝绸般的丰满 感和柔软性 此外 也有对拉伸后的双组分复合纤维采用喷气变形 电气开纤等物理手段来得到蓬 松性纤维的混纤技术 聚酯仿真丝所以能广泛应用 除了因其本身的性能之外 还与细特高复丝生产 异形 18 纺丝技术以及自由控制减量率的连续碱减量加工技术的工业化有关 一 丝织物的特征 丝织物的基本特性是高雅艳丽的外观和滑爽的手感 良好的缝纫性和穿着舒适性 造 成高雅外观的主要因素为 1 独特的光泽 不是金属刺眼的光泽 而是柔和的具有方向性的光泽 2 艳丽的色调 天然染料可染 色调鲜艳且多色彩 3 线条鲜明 悬垂性 滑爽性 4 自然感 洗涤过程中的自然的深浅不匀层次感 即具有丰富的艺术表现力 另外 造成滑爽手感的因素是 1 细微的丝鸣感 2 温和感 笼罩感和不沾粘温和感 3 柔软感 丰润 柔美感 但真丝织物的缺点是不耐洗 耐热性差 染色牢度低 易起皱 不耐虫蛀和易发霉等 而聚酯纤维能仿它的优点 克服它的不足 二 仿真丝聚酯纤维的开发 1 第一代 接近于真丝 首先 对丝纤维的基本结构进行剖析 探明了丝织物典型的 特征 光泽 丝鸣 悬垂性 根据真丝特有的三角形截面产生的光泽和丝鸣纺制了有光 三角截面的聚酯纤维 另外 根据丝脱丝胶而形成纤维间隙所导致的悬垂性