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1、海岛纺超细旦涤纶丝织物染整加工中的若干问题 杨栋棵( 全国染整新技术应用推广协作网) 1 前言 1 9 7 0 年海岛超细旦涤纶纤维首先在日本东丽 公司开始投入工业化生产,其代表性产品为人造麂 皮“E c s d i n e o 进入9 0 年代海岛纺纤维的生产技术进 一步发展和提高,而海岛纺纤维生产也随由日本几 家公司扩大到欧美、南韩和台湾省有关化纤生产公 司。海岛纺纤维生产技术进步的标志是:( 1 ) 岛数 由1 6 ,3 7 ,6 4 等,最高达6 0 0 岛,甚至1 0 0 0 岛;( 2 ) 海与岛的比例从原来6 0 :4 0 ,发展到2 0 :8 0 甚至 更高。海岛纺纤维的一般纤
2、度不论长丝和短纤可达 0 1 o 0 0 1 d 水平,是其它剥离纺丝法不可能达到的, 据称:在实验室已生产的单纤为0 0 0 0 1 d 纤维,也 就是说,只需4 6 克的这种纤维就可将地球与月球 ( 3 8 4 ,0 0 0 K M ) 联系起来了。 目前,海岛纺纤维在日本( 东丽、钟纺、帝人 和东洋纺等公司) 的总生产能力约为2 万吨年,南 韩和台湾省生产能力达3 5 万年,据称全球生产能 力( 含欧、美,不含我国) 为7 5 万年,其中长丝 为5 万吨。我国海岛纺纤维的起步不算晚,可是有 实质性进展是9 0 年代开始的。全国上马的海岛纺纤 维生产能力估计已超过3 万吨年,实际生产量可能
3、 尚不到生产能力的1 4 。2 0 0 2 年下半年开始,国内 掀起一股生产麂皮绒织物的热潮,据一些工厂反映, 其间相当一部分海岛纺纤维原料是选用南韩和台湾 产品,其具体原因不详。其次,又说我国生产出口 的海岛纺纤维纺织品受到来自市场的质疑,问题大 都集中在染整加工方面如产品的风格和染色质量 等。为此撰写此文发表一些不成熟的看法,就教业 界诸公,祈不吝赐教。 2 海岛纺纤维【l ,2 ,r 7 】 海岛纺纤维是将两种热力学上不相容的高聚 物,按。定比例进行复合纺丝或共混纺丝,制得有 海、岛结构的双组份复合纤维,其中连续相为海, 分散相为岛。用有机溶剂或碱液溶解除去岛组分, 可得海组分的中空或微
4、孔纤维;如溶去海组分,则 得岛组分的超细旦纤维,视岛组分是否连续可分长 丝与短纤两种,统称海岛纺纤维,这是近代开发的 一种高科技纤维,性能优越倍受人们关注。 2 1 海岛纺纤维的生产方法 海岛纺纤维生产方法有复合纺丝和共混纺丝两 种,共岛组分一般为涤纶( P E T ) 和聚酰胺( P A ) , 海组分大多为水溶性聚酯( C O P E T ) 、聚乙烯醇 ( P V A ) 、聚乙烯( P E ) 和聚苯乙烯( P S ) 等。根 据可溶性组分作海组分还是岛组分的不同,复合纺 丝法可分为定岛型和非定岛型两种。定岛型纤维溶 去其中的“岛”组分后得到中孔纤维( 见图1 ) ,非定 岛型纤维溶去
5、其中的“海组分”后,得到超细旦纤维 ( 见图2 ) 。 1 0 0 海岛纺纤维的复合纺丝法,一般以水溶性聚酯 ( C O P E T ) 为海组分,聚酯( P E T ) 为岛组分,海 与岛的比例一般为3 0 :7 0 或2 0 :8 0 ,最高可达 5 :9 5 。海岛纤维中的海组分C O P E T 一般在1 N a O H 溶液中,1 0 0 处理7 0 分钟,便被溶解,水 解为齐聚物及其分解产物而完成开纤后,便得到岛 组分的超细旦P E T 纤维,单纤维纤度一般小于O 1 d , 共水解过程示意图,如图3 所示。 海岛纺纤维的岛数通常为3 7 1 0 0 左右,这取 决于喷丝板组件的精
6、度。据称目前已有可纺5 0 0 岛 超细旦纤维的高技术产品,甚至出现了可纺1 0 0 0 岛以上的技术。海岛纤维在织物染整加工中,海组 分要求能溶解去除,不仅会造成原材料的浪费,还 要增加污染环境,而且海组分大小,与织物中纱线 间空隙直接有关,即与最终成品的风格( 手感) 有 关。为此不同纺织品要求用不同海岛比的海岛纺纤 维。 共混纺丝法生产的海岛纺纤维,使用两种组分 为P A 6 ,P E 、P E T 和C O P E T 等,其技术难点是纤 维的密度不易控制,断头率较高。由于聚合物分散 相是经伸拉而形成超细旦纤维,所以目前尚不能生 产长丝产品,但其单纤可达0 0 0 0 5 - 4 )
7、0 0 0 8 d t e x 水平。 2 2 配套用的纤维 海岛纤维的织物在染整加工中经开纤处理后, 由于海组分去除,织物会显得稀松不丰满。故海岛 纤维一般与高收缩纤维搭配使用。如两者复合用于 针织物,以海岛纤维做面纱,高收缩纤维做底纱的 经编织物,作为经编麂皮绒;而海岛纤维与高收缩 纤维的合股纱,则用于机织物及部分针织物。 高收缩纤维是一种有潜在收缩性能纤维,习惯 上是指在沸水收缩率大于2 5 以上的纤维。目前市 场上与海岛纤维复合生产高收缩纤维的,基本上属 共聚酯法生产的F D Y 。 高收缩聚酯具有低结晶、高取向的超分子结构 特征,在适当的温度下受热时,由于其结晶度低, 对大分子链段运
8、动的束缚力小,则非结晶在高取向 部分的大分子易产生解取向,致使纤维宏观上造成 高收缩现象。 3 海岛纺超细旦涤纶( 丝) 织物的一般性能 和染色性【2 叫 海岛纺超细旦涤纶织物纤维的纤度小( 一般为 D E F 65564 54 5644 黄5 4 1 4 4 64 5 45 4 3 q532 3 黄4 2 5 2 65 “4 555 “345 - 623 橙3 0 2 0644 55 “3 44 - - 55 634 红1 6 7 :l1 3 5 6 4 54 - 563 44633 4 红9 1 2 564462 32621 2 兰5 6 2 4 764 54 55 “43 0544 兰1
9、 6 5 2 O5 654 5 5 4 - 54 - 5544 5 兰6 0 1 7 655655655 超细旦纤维织物的各项染色牢度,普遍比常规 纤维差,其原因还是由纤度小和比表面积大引起的。 表面积大受光的照射量大,纤度小光易透入纤维内 部,以致影响耐光牢度。与常规纤维织物相同的表 观深度,则超细旦纤维染料染着量高,自然也会使 耐洗牢度降低。同理;可以推测其升华牢度和热迁 移等性能也有类似影响。即使同一染料浓度染不同 1 0 l 纤度的织物,其染色牢度也有差异如表2 所示。 由于海岛纺纤维的纤度一般均小于0 1 d ,以致 有人称它为极细纤维,它与常规纤维纤度( I 5 q 0 d ) 差
10、异至少在2 0 - - - 3 0 倍以上,以致在同一染料浓度染 色时,其表面染色深度和染色牢度的差异将更为悬 殊。如住友化学推荐用于超细旦涤纶染色用的 S u m i k a r o nI V l F 四种染料分别染3 O d 和0 0 6 d 纤维的 上染性( 指表观深度) 和染色牢度,如图8 所示。0 0 3 d S d 两组不同纤度试样的染色牢度,也反映了 同样,由S u m i k a r o nM F 染料染0 1 d 1 5 d 和类似情况,如表3 所示。 表3 染色温度与坚牢度的关系 染料组成:S i m i k a r o nM Fy e l l o wRl ( o w 0
11、、S i m i k a r o nM FR e d3 B0 8 ( o w 0 、 S i m i k a r o nM FB l u eBO 5 ( o w D :耐光:J I SLO 8 4 2 ( 碳弧灯法) ,洗涤:A A T C C I I A 法( 耐隆污染) ,热定型( 1 7 0 C x l 分) 后。 4 海岛纺涤纶长丝织物的染整加工问题 4 1 要求与分析1 2 ,5 ,卜旧1 在海岛纺纤维织物的产业链中,对染整加工的 要求,可归纳二个方面:一是塑造产品的风格特征, 如柔软、悬垂、身骨、活络、蓬松、光泽或绒面等, 二是颜色及其各项染色牢度。染整加工是根据产品 的要求,制订
12、合理的工艺流程及各工序的具体技术 条件。以实现产品的设计意图。 产品的风格,主要是由构成织物的纱线的纤维 品种、组成比例及其结构形态和织物组织规格等方 面因素构成。染整加工中的开纤情况、定形等热处 理条件及添加剂( 如柔软剂等) 整理等加工给予各 纤维组分发挥特长而形成。产品的颜色丰满均匀性、 深度和各项染色牢度,则主要取决于所选的分散染 料及染色工艺的控制是否合理有关。 在纺织品的生产链中,染整加工早就被誉为纺 织品的美容师,是产品创造高附加价值的关链性加 工。美容师要化妆好,化妆人的体形和素质是基础, 掌握各种不同脸型与流行的化妆款式搭配,其次要 熟悉各种化妆品的性能( 包括生态性) 和化
13、妆技能, 以及美容师本人的美学修养也十分重要。同理可推 想,海岛纺纤维织物纱线的纤维品种组成比例,及 其结构形态和组织规格是基础,要熟悉不同纤维品 种和组成比例,织物适用染料品种和各染料的配伍 性的选择,以及选用适当的加工设备。最后,还要 考虑染整加工工艺流程中各工序对最终产品风格和 染色效果的影响,才可能生产出相当水平的产品来。 从上述分析看来,染整加工中对海岛纺纤维织 物质量有影响的工序,计有:开纤、定形、( 磨绒) 染色和整理( 风格调整或增加功能性) 等。与产品 风格有关的为开纤、定形、( 磨绒) 和整理( 风格调 整) 。超细旦涤纶纤维的染整加工已发表了大量文献 【2 】【5 1 【
14、7 】【8 】【9 1 ,海岛纺超细纤维的染整加工发表的文献 尚不多I l0 1 ,鉴于海岛纺纤维的开纤与一般分( 剥) 离法纤维有所区别,以及海岛纱纤维的纤度更细, 染色的难度也更高些。本文拟就开纤和染色作些分 析。 4 2 开纤处理【1 0 。1 3 】 开纤处理是海岛纺超细旦织物染整加工中前处 理的关键工艺之一,它使海岛纤维由过渡的复合状 态,除去海组分后得到单纤纤度很小的超细旦纤维j 如海岛复合长丝,F D Y8 3 d t e x 3 6 f x 3 7 i 开纤后为 8 3 d t e x 1 3 3 2 f 即D P F 为0 0 6 2 或1 6 7 d t e x 4 8 f
15、 x 3 7 i 开 纤后1 6 7 d r e x 1 7 7 6 f 即D P F 为0 0 9 4 。开纤对塑造海 岛纤维织物表面细腻风格至关重要。如开纤不彻底, 会影响成品蓬松性、柔性性;磨绒效果,甚至波及 染色色相和染色牢度等。 就海岛纺超细旦涤纶丝而论,目前,其海组分 主要水溶性多元共聚酯( C O P E T ) ,它是在一定温 度和一定量碱性溶液中可以溶解( 或分解) 的聚酯 化合物,有高粘度和低粘度两个品种。高粘度 C O P E T 可以日本钟纺的产品为代表,低粘度 C O P E T 可以台湾省南亚的产品为代表,两者的后纺 适应性和开纤性均好,主要技术指标差别如表4 所
16、不。 表4C O P E T 的主要技术指标 溶解性指在一定量1 N a O H 溶液中,9 5 时溶解的时间。 扬州新惠纤维材料研究所研制的碱溶性涤纶 C O P E T 与常规P E T 的溶解性( 以时间表示) 如图9 所示。 C O P E T 在水中的溶解情况观察发现:C O P E T 是先溶胀后溶解,并发现它的组成,结构,分子量 以及溶解条件都对其溶解性有一定影响,溶解条件 的影响如图1 0 所示。 由图9 可知,曲线1 为C O P E T 在9 5 热水中 的溶解行为,是先以溶胀为主,当达到一定溶解度 后,才以溶解为主。曲线2 为C O P E T 在9 5 0 5 N a O H 水溶液的溶解情况,它也是一个溶胀溶解 过程。但溶胀较慢,溶解后有残留物,这可能是由 于N a + 、O H 一离子破坏了共聚物的溶解平衡,或 N a O H 与共聚物中某