涤纶仿动物毛纤维的开发

涤纶仿动物毛纤维的开发

1防寒用品的选择随着人们物质生活的改善，人们对服装、美学和舒适度的要求越来越高。例如对防寒用品不仅仅是保暖、而且要轻便、毛皮感强、色泽豪华等。能同时满足这许多使用要求的当前要算涤纶仿动物毛纤维,它具有质地轻柔、手感刚柔并列,保暖性强,透气耐水性好,不霉不蛀,储藏方便等特点而倍受消费者的欢迎。2试验部分2.1原材料大有光涤纶切片(对苯二甲酸乙二酯),特性粘数[η]0.672、熔点262℃,仪征化纤股份有限公司产。色母粒,广东省新会某公司产。2.2设备VD404涤纶短纤维纺丝、牵伸设备。自行设计的多孔矩形喷丝板。测试涤纶切片和异形纤维的相关仪器。2.3工艺和工艺条件2.3.1热定型整理切片干燥→→纺丝(←注色)→→集束→→牵伸→→卷曲(←硅烷化处理)→→热定型→→切断→→疏毛(←染色)→→热定型→→汤辊(击撞)→→整理→→伪兽皮成品。疏毛工序开始为毛皮厂加工工序。2.3.2丝绸截面干燥本项目采用VC352真空转鼓干燥设备。干燥周期12小时/批、温度80～130℃、真空度≤50Pa、干切片含水≤50ppm。2.3.3环吹套冷却风温度和风速纺丝喷丝板采用自制的矩形孔,孔长径比1∶15。螺杆挤压机温度均比普通产品各区高2～5℃。环吹套冷却风温21±0.5℃、风速为0.45±0.01m/s、环吹套距喷丝板距离75～80mm可调。纺丝速度500～800m/min,油剂浓度1.5±0.1%。2.3.4热蒸汽分布集束总旦数35万旦,牵伸倍数4.5±1,牵伸分配比90±1%。油浴温度70±1℃、过热蒸汽120±1℃、牵伸速度130m/min。卷曲机主压2.7Pa、卷曲机背压0.6Pa、热定型温度一区105～110℃,二区125～130℃,三区120～125℃,四区为冷却区、热定型时间为25min。3结果与讨论3.1纤维馒头的形度与提高纤维馒头质量由于纺丝喷丝板采用矩形孔,所以在纺丝成形过程中如何确保纤维的异形度、提高纤维半成品质量是相当重要的关键一步。我们通过多次试纺发现影响纺丝成形及异形度的主要因素是熔体温度、冷却成形中环吹套与喷丝板的距离、环吹套冷却风的温度和风速等等,并进行了重点研究。3.1.1仿生织物的制备纤维的异形度好坏会直接影响到仿兽皮的成功性,其主要反映在毛皮中刚毛的特点,起到挺括、光亮、手感性好,达到仿生效果。而影响纤维异形度的原因之一是熔体温度的影响较大。从实践中得知熔体温度过高,丝束的凝固速度及凝固点下降、下移,使熔体粘度降低,异形度变差。如熔体温度过低,造成喷丝孔出丝不畅,熔体在纺速的牵引下易破裂,使异形度变差。所以通过纺丝挤压机及箱体各区域温度的试验,认为熔体温度控制在284±0.5℃,异形度较为理想。3.1.2环板距离与成品质量控制指标干热收缩回归分析环吹套(即环形冷却风装置)出风口与喷丝板的距离是直接影响丝束成形和异形度的关键。如环板距离太短,熔体细流一出喷丝板孔在熔体膨化区附近被冷却凝固,即熔体温度从284℃突然受到风温20℃的急冷,使熔体外层和内层凝固的程度差异太大,即丝束凝固不均匀,使初生纤维的可拉伸性能降低易产生毛丝和断头,如环板距离太长,纤维截面形状弯曲大,有些成为椭圆形。针对以上情况我们对环板距离与半成品质量控制指标干热收缩进行了线性回归方程方法的试验,数据见表1。作回归直线管理图(见图1),相关分析和回归分析计算略。表1说明:通过实验计算说明环板距离在75～80mm之间对纺丝成形、异形度较理想,即反映干热收缩比较均匀。3.1.3风速对纤维细度的影响及建议解环吹套的风量是由控制风速度实现的,而风速的控制大小直接影响丝束的冷却成形、异形度及影响卷绕丝的取向度(即可用干热收缩来代替)、结晶度,从而影响后拉伸性能。例如风速过大异形度就大,这是因为熔体的凝固速度加快、粘度提高、形变受到阻碍,所以纤维的异形度变更大。当风速过高时,致使丝束中心部分发生湍流,丝束拉转。如果风速过低(小于0.3m/s)时,纺出的丝截面为椭圆形,这是因为风速过低风速不能穿透丝束内层,造成丝束内外层凝固不均匀,异形度差异大。现将多次实验情况反映如下(见表2)。作回归直线管理图(见图2),相关分析和回归分析计算略。表2说明:从相关分析得γ=0.932,是正相关;干热收缩随风速的增加而逐渐增加。实验得出风速为0.4～0.45m/s时干热收缩比较均匀,及后牵伸性能较好。3.2仿兽皮纤维截面的制备我们根据动物毛皮的特点,采用了多种加工工艺流程。其特点一是使仿兽皮产品具有手感柔软,但柔软中有坚、纤维之间有滑爽感、挺括(即一种毛皮的刚毛是根据竖立起来、不弯曲。另一种是每根纤维伸直一面倒向)。二是仿兽皮颜色有闪光效应,色泽鲜艳具有仿生效果。我们在分析国内外兽皮和仿兽皮纤维截面形状的基础上,研制大长径比的矩形喷丝板孔。这是因为在合成纤维生产中,纤维截面的变化主要依靠喷丝板孔形的变化来实现。为实现扁形纤维截面,主要通过异形板的孔形、微孔长径比尺寸及其纺丝工艺的有机配合来实现的。现采用喷丝板直径为Φ160mm、210孔的板。纺制了1.665～2.22dtex(15～20d)的三种规格的扁形纤维。同时为适应毛皮厂特种品种需要我们在牵伸中加入有机硅处理(使纤维具有滑爽感),以及采用高倍牵伸、高温热定型工艺,从而提高纤维的刚性和稳定性能。其纤维截面(见图3)及纤维各项物理指标(见表3)。为达到仿兽皮的仿生效果,我们原料采用大有光涤纶切片(因为普通涤纶切片是半消光的,加工的纤维为半消光纤维),加上采用矩形截面,从而使纤维折光反射率最高,达到闪光的最佳效果。同时我们进行纺丝时注色(加入色母粒)和散纤维染色的方法(深黄色为仿黄狼皮、黑色为仿裘皮),目的是使纤维提高闪光的真实性。4仿动物毛纤维的主要应用状况a.用超常规长径比的矩形喷丝孔生产高旦数、高异形度的涤纶仿动物毛短纤维作黄狼皮和裘皮的刚毛,可使产品具有天然兽皮的风格,且有明显的闪光效果及柔中有刚的性能,同时它在某些使用性能上超过动物毛皮的性能。b.用大有光涤纶切片为原料、纺制扁平形仿动物毛纤维生产工艺是可行的。可起到最佳折光反射率作用,纤维光感好,而且挺括。使仿兽皮产品向中高档方向发展打下良好的基础,同时起到以假乱真的效果来满足日益增长的消费者的需要。c.涤纶切片产量我国居世界第二位,而且价格大大低于普通的已大量用于人造毛皮的腈纶纤维和腈氯纶纤维。因此采用涤纶为原料既经济又符合我国化纤行业发展的现状。d.在纺制仿动物毛纤维生产中加入一定量的硅烷化处理,使纤维具有天然羽绒纤维一样的滑爽感。以适应人造毛皮多品种发展以及具有耐洗性、服用性、储藏性等优良特点。e.目前仿动物毛纤维二端未经碱液处理成尖形(天然动物毛一端为尖形化),以达到仿兽皮的高档化要求,有待进一步的研究解决。本文所试制的仿动物毛纤维具有独特的风格和明显的经济价值,是目前人造毛皮向高档化发展打下良好的基础,同时弥补天然动物毛皮不足的有利条件。但在纺制纤维及毛皮制作过程中存在设备的不足等问题,有待进一步探索解决及投入正常生产,来满足人们物质生活的需要。仿动物毛纤维的崛起一方面解决了天然动物毛皮资源的不足,另一方面弥补了某些性能上的不足,扩大了应用领域。目前国内外仿动物毛皮种类很多,例如有兔羊皮、猫虎皮、黄狼皮等兽皮,其使用原料有腈纶、腈氯纶、锦纶等。其产品截面形状有三角形、多边中空形、腰子形、扁平形等异形、高收缩、立体卷曲纤维。其织物结构为双层结构,面层为仿兽皮,立毛密度大于15000根/cm2。国内在仿动物毛纤维方面是属于起步阶段,还未形成工业化生产(指高档的仿动物毛纤维),其主要原料主要靠进口腈纶、腈氯纶纤维,价格比普遍纤维高几