吸水透湿聚酯中空微多孔纤维

一、基本特性 为了改善传统棉纤维的排汗性，并配合与日俱增的化学纤维生产，中空微多孔吸水性纤维的开发想法逐渐在化纤界应运而生。对疏水性的合成纤维而言，当人体排出的汗气与汗液，停滞在人体表面与衣服之间时，会产生令人不舒适的闷热感，因此化纤专家尝试以化学方法或物理方法将聚合物分子构造亲水化，或将纤维表面粗糙化、异形化和细孔化，使疏水性的合成纤维转变成亲水性的合成纤维，让汗气与汗液，可以通过衣料快速吸收水份，并进而向体外逸散，以达到清爽舒适感。 现将中空微多孔吸水性纤维的特征介绍如下：1.具有吸汗、快干的舒适性2.织物质轻且色深具干爽手感3.春夏用强捻织物具清凉感，秋冬布料的纤维间隙大，滞留空气及保温性佳4.吸湿性良好5.织物悬垂性佳6.手感干爽。 二、主要代表品种 Wellkey Filament 日本帝人公司在1982年初期，就开始着手研究吸水性聚酯纤维，到了1986年，正式推出中空微多孔纤维第一代产品专利，并命名为Wellkey Filament。纤维构造为中空纤维状，并且在纤维侧面有微多孔与中空部份连通，微多孔尺寸分布在0.01~3μm之间，中空率约在15~20%左右，利用这些在微多孔，可把汗水吸收至中空部份储存，或将中空部份所储存的汗水，利用体温将汗液蒸发，再借助这些微多孔释放出体外。微多孔尺寸分布控制在0.01~3μm之间的原因是，在0.01μm以下的微多孔，不具有良好的毛细现象，而大于3μm以上的微多孔，会造成纤维强度的降低，因此Wellkey Filament纤维的微多孔尺寸分布，控制在0.01~3μm之间，而以0.1~3μm物性较佳。中空率所扮演的角色是保暖和轻量化，因为空气是热的不良导体，所以中空部份的存在，会提供保暖的作用，也由于具有15~20%的中空，提供了纤维轻量化的特性。Wellkey Filament是利用普通聚酯和孔洞成形剂的微相分离原理，然后经由高速纺制成高取向丝HOY (Highly oriented yarn) 后，再给予适当的碱处理制备而成。 将Wellkey Filament织物与棉织物和普通聚酯织物的吸汗速度比较，Wellkey Filament织物的吸汗速度为棉织物1.3倍，而普通聚酯织物的吸汗物性，则表现为非常不好。由人体湿润知觉限界曲线得知，Wellkey Filament织物明显比棉织物容易干燥，表现出快干的特性，而与普通聚酯织物相近。对人体穿着各种不同织物的湿润感和温冷感进行测试，测试初期先在标准状况下测试30分钟，然后进行20分钟跑步测试，最后在休息阶段测试50分钟，将人体所感受到的湿润感和温冷感绘成曲线，证明Wellkey Filament织物具有干爽的特性。 Wellkey MA 日本帝人公司也利用独特的化学方法，将一种高吸湿性物质的丝蛋白，涂布在吸水性纤维上，研发出"吸湿性纤维"，此种纤维比吸水性纤维更具有吸汗／快干的效果，且有极佳的干爽感。日本帝人公司将此种纤维命名为Wellkey MA纤维，其织物之吸汗／快干特性，比普通聚酯织物强十倍，但其中空率不高，约在5~10%之间。日本帝人公司也针对吸湿排汗、轻量、保温和水洗速干等穿着基本需求同时考虑，而加以改良原来Wellkey系列产品，发展出Aerocapsule和Aerocapsule Dry纤维。两者最大的不同处，在于后者纤维表面有微多孔，提供排汗性和干爽的特性，前者则无，其余产品特征皆相同，如后所示：(1)35d/12f的聚酯纤维(2)中空率为35~40% (3)形状为方形孔(4)外观粗细为4.5丹尼(5)保温(6)质轻(7)有反拨弹性等特性。 HydroPore纤维 台湾工研院化工所也针对合成纤维不易吸汗的缺点进行改良，研发出中空微多孔干爽纤维，并以HydroPore取得商标。这种机能性健康纤维织物能将汗水快速吸收然后向外逸散，主要应用在运动服与休闲服上，让喜好户外活动的朋友可以随时保持干爽舒适。 该化工所研发的中空微多孔干爽纤维是使用特殊的纺丝制程，让纤维的内外管壁均具有细长沟槽，并形成类似神经网络形态的孔洞分布，流汗后汗水可以很快进入纤维内部的沟槽，并透过沟槽与孔洞迅速蒸发，让人体有干爽清凉的舒适感。化工所成功开发此种新型的中空微多孔纤维为台湾首创，主要原理是运用物理的虹吸现象来提升合成纤维的吸水性，也就是将纤维表面粗糙化、异形化、细孔化，并增加纤维表面积来达成衣料吸汗、快干的目的。 中空微多孔干爽纤维不但具有如天然纤维般快速的吸水性能，相较于天然纤维如棉花，更因为中空微多孔纤维间隙大，还具有干爽与保暖的特性，且因中空率达26%~32%，可使服饰更轻。另外粗糙的纤维表面还可以赋予纤维浓染深色化的效果，让白的更白，红的更艳。 目前世界上仍以日本帝人公司生产的吸湿排汗纤维最具竞争力，不过帝人公司产品在日本已供不应求，并未外销，同帝人公司的中空微多孔纤维Wellkey系列产品比较，台湾化工所的产品，其中空率更高、碱处理后纤维强度更强、吸水性能也更好。台湾自1986年开始，由南亚、聚隆、远东纺织、新光合纤、中兴纺织等公司，对中空微多孔纤维进行研究，迄今远东纺织、新光合纤和中兴纺织等公司，已有聚酯表面微多孔纤维的商品问世，而中空微多孔纤维方面，只有中兴纺织公司于2000年对外宣称研发成功，但尚未有正式商品问世。 HydroPore纤维的制备，也是利用普通聚酯和孔洞成形剂的微相分离原理，但纺丝工程则与Wellkey Filament纤维的制程不同，它是先制备成预取向丝 (POY)，再延伸成全牵伸丝 (FOY)，最后给予空气变形加工处理成具蓬松性的空气变形丝(ATY)，最后再用适当的碱处理制备而成。HydroPore织物的吸汗速度和干燥速度，分别为棉织物的1.5倍和2倍；与同等级的Wellkey Filament织物相比，HydroPore织物的吸汗速度和干燥速度，并不亚于Wellkey Filament织物。 三、结论 1.日本帝人公司在1982年初期，就开始着手研究吸水性聚酯纤维，到了1986年，正式推出中空微多孔纤维第一代产品专利，并命名为Wellkey Filament，之后陆续推出系列产品Wellkey MA、Aerocapsule和Aeroca-psule Dry纤维。台湾自1986年开始，由南亚、聚隆、远东纺织、新光合纤、中兴纺织等公司，对中空微多孔纤维进行研究，迄今远东纺织、新光合纤和中兴纺织等公司，已有聚酯表面微多孔纤维的商品问世，而中空微多孔纤维方面，只有中兴纺织公司于2000年对外宣称研发成功，但尚未有正式商品问世。工研院化工所纤维技术组自行研发的HydroPore纤维，已于2000年6月26日在台北纺拓会大楼举办的"2000年高科技新纤维发表会"中，正式宣布研发成功，并将于2001年开始与业界同步合作，进行HydroPore纤维批量试生产计划。 2. 由中空微多孔纤维的专利分析，可得到二个研究高峰期，第一个研究高峰期为1982年~1986年，此期间主要是以聚合方式合成共聚酯，然后直接用共聚酯进行纺丝，或由共聚酯与普通聚酯混炼后再进行纺丝；第二个研究高峰期为1995年，主要是以合成配料或以混炼方式加入孔洞成形剂，再经由碱处理加工，使纤维产生孔洞。孔洞成形剂使用无机添加剂者，以日本尤尼奇卡和三菱人造丝公司最多，分别有4篇专利和5篇专利，而使用有机添加剂者，则以日本帝人公司最多，有22篇专利。 3. 根据1999年在奥地利栋比恩召开的国际化学纤维会议的预测，到2010年时，外出休闲服将引导运动休闲市场达30%的成长率，因此在运动服和休闲服的方面，未来市场发展潜力无限。除了本文所提及日本帝人公司生产的中空微多孔纤维外，其它吸湿排汗的纤维和由台湾工研院化工所自行研发成功的HydroPore纤维，也将亦将加入市场的竞争行列。（戚龙）