轻量化一直是纺织品研发的方向之一,早期以单孔中空纤维来实现,但中空率受限且纤维易压扁,现在以复合纺丝开发多孔中空纤维,中空率高达40%以上,且纤维不变形。
轻量织物到目前已知的生产方法有:由特殊纺嘴直接纺成中空纤维;由特殊纺嘴纺成多叶型断面纤维;利用芯鞘型复合纺丝,在后加工除去芯,形成中空纤维。
其他还有假捻蓬松加工或异收缩蓬松加工,因增加空气含有率而使纱比重降低,以达到织物轻量化的目的。
近来年,轻量织物需求强劲,特别是运动休闲织物及以节能为目标的汽车座椅,促进了多孔中空纤维朝高中空率的轻量织物方向发展。使用水溶聚合物以海岛型复合纺丝方式,将水可溶聚合物置于岛中,然后加工时溶除岛成分,形成蜂巢结构的多孔中空纤维,可达轻量和增加韧性的效果。
中空轻量织物的研发进展分三代,第一代多孔中空纤维以特殊喷头直接纺成多孔中空纤维,可形成3~7个孔,中空率小于30%。第二代多孔中空纤维以复合纺丝方式将PET与碱易溶型PET同时纺出,在后处理时溶除另一成分形成中空,形成中空率大于40%。第三代多孔中空纤维以复合纺丝方式将PET与水溶聚合物同时纺出,再以水溶除另一成分形成中空纤维,可形成中空率大于40%。
研发的关键技术有3点:
保持中空形态的技术
直接由传统融熔纺丝制成中空纤维是可行的工艺,但要制成3孔以上且中空率大于30%的多孔中空纤维则非常困难,且传统纺丝方式制成的中空纤维易在加工中受外在应力挤压而变形。选择海岛型复合纺丝方式,将水溶成分置于岛,然后加工中溶除形成中空,故假捻织造过程中的外力不会使其变形。
海岛型复合纺丝形成蜂巢状多孔中空结构
选用融熔型水溶聚合物(PVA)熔点210℃做为岛成分,以PET熔点258℃为海成分,这两种特性完全不同的聚合物要由同一喷头纺出有相当难度。用这种工艺制成的海岛纤维中空率大约是30%~70%,岛数即中空数可达1~600岛,此蜂巢结构中空不受外力影响变形,具有耐久性保持中空形态的优点。
溶除岛成分形成多孔中空
当岛成分为碱易溶型PET时,以Nylon6为另一成分,碱可渗过Nylon6而溶除PET,但如以PET为表成分,则碱很难渗入将另一成分溶除,所以无法形成中空,如以此法要作出中空则要以偏心方式有一C型缺口,但此中空易受外力挤压变形;当岛成分使用水可溶聚合物时,则水很容易透过PET将内部的聚合物溶除而作成中空纤维,以此松缩条件在90℃处理30分钟即可完成。
当中空纤维的中空率达40%以上时,比重可降至0.85g/cm3,甚至比PP还低。它的优点是轻量保温,易染,易加工易处理,水可溶聚合物生物可分解;缺点是布的强力较低,较难深染,易形成微纤易皱。
这种聚合物有两个特性,一个是水溶,一个是热熔,因此可利用这两个特性制造多孔中空纤维。此外,这种聚合物生物可分解为环保型聚合物,没有碱减量加工废水污染的问题。
多孔中空纤维比PP还轻,甚至可浮在水上,因为纤维中空内含有滞留空气,保温效果明显,以PET为主要成分易于处理,因此可应用在多个领域,如运动休闲服、护理服、工作服、汽车内饰座椅等。
多孔中空长纤维到目前为止,技术仍继续发展中,以传统纺丝方式中空孔数将会有所限制,中空率不大且中空易被压变形,改用复合纺丝方式,以水可溶聚合物为岛成分,以PET为海成分,最后在染整过程中除去岛成分,形成多孔中空长纤维,可获得中空率40%以上的轻量保温特性。 (中国纺织报)