“新合纤”开发技术及其应用

一、前言 七十年代以后，化纤产品特别是涤纶产品在服装面料中占据的比例越来越大，各国在研究涤纶改性方面投入的力量最多，方向大致可分为：第一是改变纤维的大分子结构，如加入亲水基团；第二是改变涤纶纤维的形态结构及纱线结构。日本“新合纤”就是上述二方面研究取得辉煌成果的一个标志，“新合纤”亦成为世界公认的当代化纤面料“精品”，所谓“新合纤”是指八十年代末到九十年代初日本几家大的合纤公司相继推向市场的一大类风格新颖优美、手感柔蓬松、外观华贵高雅的全涤或以涤为主的服装面料，其巧妙融合了纤维、纺织、染整等各领域技术进步成果，并改变了传统涤纶化纤面料的手感硬板、不活络、表面蜡状感、热湿舒适性等缺陷，迎合了时代的需求。 “新合纤”的技术手段可以概括为：利用极细纤维创造柔软、滑糯手感，用粗纤维获得织物的硬挺度；利用异收缩纤维及变形加工方法获得织物的蓬松性和丰满度；利用异形截面纤维创造优美的光泽；利用纤维表面形态的微细变化消除织物的蜡感并改善深色性；利用共混改性技术使织物功能化；利用特殊的后整理技术改善织物手感和光泽性。随着科学技术的不断进步，用高新技术武装起来的现代纺织工业已逐步成为技术密集型产业，新时期“新合纤”的内涵不断丰富，开发技术、开发理念的不断进化，使“新合纤”更具有良好的服用性、功能性和环保性。 二、“新合纤”开发技术及其应用 (一)聚合物改性技术 以聚合物改性和复合纺丝技术为代表的新合纤纺丝、制丝技术。在聚合物中掺入各种无机物和有机物，以达到控制纤维结构的目的。为使纤维产生各种不同的性能和风格，采用精巧的纺丝技术，使截面产生不同的形状，而不同的截面形状产生不同的性能：等边三角形有真丝光泽和风格，并具蓬松性；等腰三角形比三角形截面光泽好，蓬松性大；星形截面具有金刚石般光泽；圆形截面具有真丝风络；锯齿圆形有抗闪光效果；月牙形可提高吸水性；L形比月牙形吸水性更好；多孔形质轻柔软，有消光效果；C形和环节质轻、消光、柔软、长形有麻样风格，藤竹外观；四孔方形比三角形截面压缩弹丝性更高，保温性好，适作地毯用；中空形质轻，具蓬松性，压缩弹性提高，保温性良好。如：日本东洋纺推出的新合纤“Ohdus”横截面成扁平状，所制成的织物丰满、光滑、具有干爽感。新合纤“CrossAir”中空“+”字形长丝，外观纤度为167dtex，其实际重量比外观重量轻20%，可以有效控制服装内的温度，防止人体温度的急剧下降，同时由于“+”字形骨架存在，经假捻变形后仍能保持较高的中空率，染色性能大幅度提高。 (二)特殊的桃皮加工技术 桃皮加工产品即所谓的桃皮型织物，是使用微细纤维和细旦纤维，在织物表面均一地、高密度地以极细丝遮盖而形成绒毛，恰似桃子表面，具有柔软的触感，并在光线下产生漂亮的暗色。一般的制造技术，是采用特殊喷嘴加工，芯鞘构造丝是用混纤技术复合，鞘部配上极细纤维(约0.3dtex)，柔软细腻，皮肤接触有桃皮面状感，芯部配上1dtex以上的丝，给予适度的悬垂性以及巴黎绸的特征，主要用于制造仿麂皮、桃皮等轻薄型织物。而新型的加工技术与众不同，是运用控制分子排列技术，制造出具有记忆性能的聚合物。这种树脂具有的特异性能是当已变形的树脂加热到指定温度以上，就能返回至原来状态，用该聚合物制成的原丝，在制造阶段赋予它的微细结构(如卷曲)能够在织物上再现。这种具有形状记忆的长丝即使在织物的组织约束下也能充分再现卷曲、蓬松，使织物表面覆盖微细立体卷曲，从而产生特有的微粉状手感。尤其使用在提花等织物的花纹部分，使花纹更为突出，表现出前所未有的外观。 (三)多重共混加工技术 多重共混加工技术是在剖析野蚕丝截面形态及单丝纤度差异的基础上，用计算机模拟丝的截面、形态、纤度、伸度、热收缩率等物理性能，从而设计出纤度范围，从单只喷嘴中同时制造出形态各异的单丝。复丝中的每根单丝具有不同的形态和质量，即所谓多重多形异性丝。当前共混加工常采用下列4种方法：1、二层构造丝采用两线喂入差异假捻法或异伸度同时假捻法；2、单丝多层构造丝采用高速纺丝与异收缩等物性控制技术的综合技术加工法；3、并列复合多层构造丝采用高速纺丝技术与专门复合丝加工技术结合加工法；4、复合低配向多层构造丝采用高速纺丝技术与空气复合技术系统并用技术加工法。如日本尤尼吉卡公司用此技术开发具有野蚕丝风格和天然干爽感的织物“Mixy”，其单丝纤度为0.5～5.5dtex，伸长率25～80%，热收缩率4～5%，继而又用此技术开发了高支纱的“Effin”，使之具有柔软的家蚕丝风格。 (四)新合纤后整理技术 与普通合纤织物一样，新合纤织物亦要进行整理，这样不仅能够增加其功能和附加值，而且更重要的是维持由松弛和减量加工所表现出来的特殊风格。由于新合纤是利用细旦丝、异形截面丝等开发的具有高档风格和性能的职物，要求后加工助剂具有超柔软化风格，并且有防污性、高弹性、疏水性、疏油性、抗静电性、深染性、可缝性好等特点，助剂中尿烷变性树脂和硅变性树脂是良好的添加剂，在实际使用过程中，按产品的不同要求，有针对性地运用和调整助剂的品种和配比，当然要结合碱量加工使用。这是确保新合纤织物具有超柔软性和超悬垂性所必不可少的工序，新合纤的碱减量处理方法一般有浸轧汽蒸法、浸轧卷堆法、溢流染色法、吊练法等。由于新合纤要求在无张力状态下进行，选择吊练法则有利于织物手感的改善，同时由于新合纤的聚合物多是改性聚合物，减量速度快，宜采用低浓度苛性碱，增加减量时间的方法，使用间隙式减量比连续减量处理的织物风格好。新合纤的加工设备有：润湿预缩处理机，包毡滚筒平光机，蓬呢机及Canfit整理机等。新合纤的后处理整理技术有：起绒整理、防污整理、热处理、水洗整理、表面效应整理、涂层整理和阻燃整理等。 (五)纤维抗紫外线技术 二十世纪以来，碳氟系列溶剂的大量使用导致了大气臭氧层严重破坏，地面上的紫外线强度不断增加，国际市场对抗紫外线纺织品的要求日益扩大，如：运动服、衬衫、泳衣、遮阳蓬、窗帘、帐蓬等。纺织用紫外线遮蔽剂共有两类：一类是有机物质，另一类是无机物质。有机物质以苯并三唑类、苯酮类等芳香族物质使用较多，无机物则以氧化锌、二氧化钛等为代表。有机紫外线遮蔽剂与纤维织物结合性良好，但一旦接受长时间、大剂量的紫外线照射就会分解，使其效果降低，所以现多以无机物陶瓷物质为主作为遮蔽剂使用，尤其是超微细氧化锌粒子最受推崇，其优点是：1、氧化锌粒子为高结晶度结构，色调为白色，折射率19，由于表面能小，易于分散；2、粒度微细且分布均匀，粒径小至10～3微米级，是可见光波长(400nm～800nm)的数十分之一，不吸收可见光，折射率小，光散射小，能显示出很高的透明性，对色织物色彩无影响；3、粒子对紫外线遮蔽性效果很好；4、粒子还有抗菌、抗霉、防臭的功能；5、这种粒子对人体安全性极高；6、粒子性能稳定，添加方便。如日本尤尼吉卡公司开发的Salacool纤维，采用芯部含有绝热陶瓷微粉的芯鞘结构的聚酯长丝织成织物，作为一种夏用舒适、凉爽面料，能遮蔽阳光中的紫外线60%，可见光和红外线30%以上，在直射阳光下能使服装内部温度下降4℃。 (六)纤维蓄热保温技术 蓄热保温纤维不是传统保温纤维，它作为一种积极的保温形式，能够吸收外界能量，提高保温效果。电热纤维是其中一种，吸收阳光中可见光和近红外线光能的蓄热保温纤维也是一种，特别是利用光能蓄热的纤维，据介绍，太阳光谱中0.5μm附近有一能量峰值，0.3μm～2μm的可见光和近红外线占阳光全部能量的95%以上，所以，掺加可见光和近红外线吸收性陶瓷物质的纤维，其蓄热效果为最好。尤尼吉卡公司把碳化铝陶瓷粉掺加到聚合物内，制成的保温纤维，不仅能将吸收的太阳光能变为热量，还能反射体热而不使其外散，从而使服装内温度比传统服装高出6～8℃。不过这种纤维也有缺点，因其是借助于光能蓄热，所以在没有阳光的情况下，保温效果下降。三菱人造丝公司将近红外线吸收性陶瓷和远红外线放射性陶瓷并用，可望共同提高其保温及温健效果。 (七)纤维抗菌技术 纤维抗菌技术包括抗菌后整理技术和抗菌纤维技术。抗菌后整理属于织物的特殊处理，作为高附加值加工，大量用于提高织物档次。三菱人造丝公司采用浸轧法、喷淋法、浸渍法，涂层法等工艺将抗菌剂施加至织物上，这样抗菌剂包容在纤维上的树脂薄层内，产生抗菌效果并提高耐洗涤性。抗菌后整理技术包括三个方面：1、通过粘合剂粘合、吸附剂吸附以及络合物质的络合作用；2、通过反应性树脂与抗菌剂交联，使其结合在织物纤维表面上；3、采用有机硅季胺盐作抗菌剂。有机硅季胺盐上的三甲氧基和纤维表面的羟基之间发生脱醇反应，形成共价结合，使之牢固地结合在纤维上。而新合纤抗菌纤维技术有四项：(1)采用化学改性技术将抗菌基因接种至纤维表面的反应基上。(2)物理改性，使抗菌剂渗入纤维表面较深部位；(3)把抗菌剂掺和至纺丝液中纺出纤维；(4)复合纺丝技术，对于芯鞘纤维，抗菌剂可以只掺加至鞘层中。日本可乐丽、尤尼吉卡、钟纺、东丽等均生产抗菌类纤维。 (八)吸水透湿功能技术 目前主要通过开发中空多微孔异形长丝，利用毛细效应来达到吸水透湿功能。“新合纤”中的异形中空多微孔细旦纤维，不仅中空部分的毛细孔可吸水透湿，纤维表面的微细孔亦可增加吸水排汗速度。还有一种具有3层不同线密度的涤纶纤维，内层可快速吸收汗液，扩散至中层后经外层蒸发，干燥速度是棉的4倍，且其吸热散热过程还可抑制温度的上升。 三、结束语 日本合纤企业从九六年开始向市场推出轻质保暖、轻质清凉、防雨透气、吸热保温、抗紫外线、隔离病毒等形形色色的功能性服装面料，既保持了新合纤的优良风格与手感，又具有一些天然纤维所没有的特殊功能。日本在涤纶纺丝，仿毛和新感生，功能性面料开发上获得了成功，我们应借鉴新合纤开发成功的经验，加强研究开发力度，破译“新合纤”技术，采用高新技术改造传统运作模式，将技术、艺术和市场进行完美统一的结合，完成从纺织大国向纺织强国转变，实现纺织工业的第二次腾飞。(邵晓东)