新型化学纤维——海岛型复合超细纤维

    内容摘要：海岛型复合超细纤维是复合超细纤维中的佼佼者。本文简述了海岛型复合超细纤维的加工原理、方法及其产品的应用。

    关键词：海岛型复合纤维 超细纤维 加工 应用 

Abstract: Sea-island composite fiber is the best one among superfine fiber. The paper introduces the processing principle, production method and the final application of sea-island composite fiber.

Key words: sea-island composite fiber  superfine fiber  process  application

    前言

    20世纪70年代初由日本研究和开发的海岛型复合纤维纺丝技术,经过几十年的发展已日趋成熟并成为生产超细纤维的基本工艺。

    海岛型纤维也称原纤—基质型复合纤维，一种岛相组分为原纤结构，另一种海相组分为无定形结构。在横截面方向上原纤结构的组分包埋于无定形结构组分上，似海岛形式分布，在纤维纵向上两种组分的聚合物连续密集、均匀分散。从整根纤维来看，它具有常规纤维的细度和长度。

    海岛纤维的岛组分一般采用聚酯(PET)或聚酰胺(PA),与其复合的海组分可以用聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA6或PA66)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)以及丙烯酸酯共聚物或改性聚酯等。岛的数目从16、36、64到200甚至可以达到900或900以上。海与岛的比例从原来的60∶40变为20∶80甚至10∶90。海岛型复合纤维的品种也已从长丝发展到短纤且产量不断增加。

    1海岛复合超细纤维的加工方法

    海岛纤维基本的加工原理是：先使两种或两种以上聚合物流体以皮芯型或并列型的方式形成复合细流，再把它们汇集在一起，象生产单一成分纤维那样从喷丝孔挤出，得到海岛型纤维。这种方法的技术关键之一是，如何使各复合细流之间，保持着均匀的海／岛复合比，以形成众多均一的复合细流。有人提出，利用细径导管，对岛成分、海成分的流量分别进行严密的控制，特别是作为海成分的流量控制。可以采用设计一种具有比导管外径稍大的孔的嵌合的间隙，加大海成分流动阻力的方法。这时的海成分无论是从双重管上部向下流动的方式，还是从双重管的下部涌上来的方式都可以得到很好的流动效果。另一技术关键是在将复合细流汇集在一起形成一体化的时候，如何使全部流畅的复合细流不发生紊乱。有人提出在这里影响最大的是汇集众多复合细流分配板的收敛角度。如果过于剧烈地汇集，岛之间就会慢慢地汇聚，就不能得到理想的纤维形态。从这点出发希望这些流体尽量缓慢地汇集。但是如果过于缓慢，聚合物的滞留时间就会延长，加剧聚合物熔体的降解，将影响纤维的性能。因此这个收敛角度要适中。

    海岛型复合纤维通常以未拉伸丝的状态卷绕，然后再进行后拉伸。拉伸时，由于作为岛成分的超细纤维得到海成分的保护，超细纤维不会产生毛羽，具有良好的可拉伸性。得到的超细纤维也具有均一质量的良好特性。除去这种拉伸丝的海成分后，很容易得到超细纤维。不过为了回避超细纤维加工性能差的缺陷，一般采用先进行织造加工，然后再进行超细化处理的办法。

    图1和图2就表示了海岛型超细纤维生产时的喷丝板结构和所形成的挤出的超细纤维的照片。聚合物的海、岛组分，分别从喷丝板的上方和侧面进入。从而在喷丝板的出口处形成皮芯结构。目前用于制造海岛型超细纤维的海组分通常包括聚烯烃、聚乙烯或聚酯及其共聚物等，岛组分通常有聚酰胺和聚丙烯等，然后在后续的加工中海组分可通过有机溶剂或碱性化合物溶液除去。用这种方法生产的超细纤维的细度可通过下式计算：

图1和图2

    d＝d1×(R／100)/N

    式中：d所生产超细纤维的细度

    d1挤出纤维的细度

    R岛组分的含量

    N每根长丝中岛组分的数量

    d1和R越小，N越大，最终所得到的超细纤维就越细。这种方法可算做最简单、经济的生产超细纤维的方法，其技术的关键就是喷丝板的设计。目前这种方法已可工业化生产细度在0.1~0.001dtex的超细纤维。

    图3显示了制造海岛型复合纺丝的方法及不同的丝的横截面，这些横截面中，“岛”对“海”的比例为95比5。然后，通过特定的溶剂溶解掉其中的“海”成份，即可获得一束超细纤维(即剩下的“岛”成份)。

图3

    2海岛型复合纤维及其产品的应用

    随着海岛型复合超细纤维生产技术的不断提高，其产品在性能上已类似甚至超过某些天然织物，因而得到了广泛应用。

    2.1制造人造麂皮

    通过制造出一束超细纤维，并以天然麂皮相似的状态把它扎起来的方法实现天然麂皮的那种结构、那种特性是非常困难的。直到发明了海岛型复合纤维和可以充分利用这种纤维的坯布工艺后，这问题才得以解决。

    这种技术的原理即如图4所示：首先通过传统方法制得海岛型复合纤维的扎结结构，然后在特定的溶剂中处理以溶解纤维中的“海”成份，目的是得到类似天然麂皮的超细纤维纤维束的扎结结构。

图4

    图5显示了通过上述方法制得的人造麂皮和天然麂皮的对照图，在结构上，两者非常相似。在性能方面，这种人造麂皮也类似于甚至优于天然麂皮，因为它们不仅具有天然麂皮所具有的特性：如可写性；柔软的手感；好的外观，而且具有天然麂皮所缺乏的功能性特征，如：可洗性；好的染色牢度；抗皱性。这种人造麂皮已应用在多种产品上，如：室内装饰；皮包及其它许多产品。

图5

    制造人造皮革

    两种成纤聚合物通过海岛纺丝、拉伸、切断得到到海岛型复合短纤维，再制成三维立体交络结构的非织造布，然后用聚氨酯配制的浸渍液、着色被进行处理，待聚氨酯凝固后，将纤维中的一种成分溶出，形成超细纤维或多孔状的藕形纤维(以前者方式为多)。根据是否进一步的在其表面涂敷聚氨酯发泡层，可以得到不同的产品即二层基体结构皮革和一层基体结构皮革。最后再经染色、着色、拷花等表面处理，得到人造皮革产品。

    时装业

    自从超细纤维促进时装业创造性的发展以来，再加上各种混纤(异纤度、异截面、异收缩)以及新的变形技术、特种整理技术的发展，使得超细纤维可生产出具有不同风格的织物如干爽手感、仿真丝以及仿毛型的织物可达到“仿真超细”的水平，如TORAY公司生产的新合纤织物“Cheey-Leshe”，就是用一根0．1dtex的超细中空纤维与一根中空短纤生产的，具有柔软、蓬松、干爽手感以及轻质保暖等特点。

    清洁布

    超细纤维由于单纤维很细，尺寸与杂质尘埃相近，所以较之其他的传统的纺织品，可以有效的吸收微细粒子和尘埃，当然除了纤维细、比表面积大以外，超细纤维较高的摩擦阻力对其高效清洁能力也有一定的增强作用。

    医疗用品

    超细纤维良好的生物相容性使得其产品在医疗卫生上具有巨大的应用前景和潜力，这方面的一个很好的例子就是Asahi公司用熔喷PET非织造布生产的超细纤维过滤织物，此外，还有Asahi医用品公司生产的超细纤维人造血管等。

    功能性纺织品

    以往，要求具有防水、防风等功能的纺织品通常是用涂层织物生产的，但是这种方法具有一个致命的共同缺点就是不透气。虽然具有良好的防水、防风功能，但是仅穿用几分钟就会因出汗而导致不适，因为这种服装就相当于一个空气隔层。而超细纤维的出现，则使这一现象得到彻底的改观。由于其单丝纤度细，在具有相同细度的条件下，超细纤维纱由于截面内纤维根数多，则变得十分紧密，采用合适的组织结构将变得更加紧密，从而不用任何附加的涂层或膜就可以满足既防风又透气。这主要是由于各种分子结构和尺寸所造成的。

    其它方面

    超细纤维独特的物理性能，不仅使其可以应用于许多不同的领域，尤其是在技术纺织品以及时装以外的领域，如鼠标垫(不仅可以使其移动灵活．还可以保证小球的清洁)，抛光用布、高性能吸音材料以及座椅包布等等。

    3海岛型复合超细纤维的市场前景

    随着我国对外开放和纺织科技水平的提高，人们对服装需求观念也正在发生改变。仿真丝织物已由80年代涤纶碱减量的“轻、薄、软”风格，发展成90年代“飘逸、悬垂、舒适”风格。复合超细纤维织物正以它柔软、悬垂性好、手感舒适、丝质感强、吸湿性好、并有华丽外观而迎合人们对服装的需求。再由于复合超细纤维在织造过程中可以单独使用，也可以与棉、毛、粘胶、亚麻等混纺，制成风格各异的织物，可成为多种服装的面料，如运动服、网球服、高尔夫夹克衫、衬衫、泳装、贴身服装、外衣等。总之，其应用范围广泛，是新世纪国际、国内高档时髦面料的原料。

    参考文献

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