浅谈异形截面涤纶长丝产品的开发与应用

浅谈异形截面涤纶长丝产品的开发与应用发布时间：2009-7-30 10:49:08来自：---一、前言不同种类天然纤维的截面有各自不同的形状，如棉花纤维的截面是不规则的腰圆形，且断面中心有一干涸的空腔；羊毛纤维的截面近似圆形或椭圆形，外层覆有鱼鳞般的鳞片；桑蚕茧丝截面呈不规则的椭圆形，由两根丝素外覆丝胶组成，除去丝胶后的单根丝素截面呈不规则的三角形；而柞蚕茧丝截面扁平呈长椭圆形，丝胶三角形也较扁平，似牛角，其内部有细小毛孔；苎麻纤维截面大多呈腰圆形，有中腔，胞壁有裂纹；亚麻和黄麻的截面呈多角形，也有中腔；这些不同截面的纤维与它们各自独特的性能紧密相关。

化学纤维的截面形状以圆形为多，为了改善化学纤维的性能，各种仿天然纤维截面的化学纤维也就应运而生，其截面形状已是多种多样，诸如不规则的锯齿形、扁平的马蹄形、犬骨形、豆形等。

随着异形纺丝技术的推广和应用，化学纤维截面形状几乎已到随心所欲的地步，如三角形、三叶形、十字形、T形、H形等等。

这些异形纤维的截面形态不是实心的圆形，生产中多采用异形孔喷丝板纺丝而成，其目的是改善化学纤维的手感、光泽、吸湿性、蓬松性等特性。

其中，异形截面涤纶长丝的生产及其在面料中的应用，一直是受到业界高度重视的热门话题。

二、异形纤维的出现与开发起源随着人们对纺织产品要求的变化，仿天然纤维截面的化学纤维也就出现了，而且其截面形态更是多种多样，诸如不规则的锯齿形、扁平的马蹄形、犬骨形、豆形等等。

其实，最早生产的化学纤维其截面形状主要是以圆形为主。

随着异形技术的推广和应用，化学纤维截面形态几乎已到随心所欲的地步，如三角形、三叶形、十字形、T形、H形等等。

这些纤维的截面异于圆形的化学纤维就是异形纤维，它是指纤维截面形态不是实心的圆形，生产中可采用非圆形孔眼喷丝板纺丝制造，其目的是改善化学纤维的手感、光泽、吸湿性、蓬松性等等特性。

由于截面形状的变化，使纤维间的摩擦力发生了变化，同时对人体皮肤的接触面积也产生差异。

对于不同的截面形状，在触摸时会给人以或干爽，或粗犷，或细腻，或滑柔的感觉。

异形纤维最初由美国杜邦公司于上世纪50年代初推出三角形截面，继而，德国又研制出五角形截面。

上世纪60年代初，美国又研制出保暖性好的中空纤维。

日本从上世纪60年代开始研制异形纤维。

随之，英国、意大利和前苏联等国家也相继研制该类产品。

由于异形纤维的制造以及纺织加工技术比较简单，且投资少，见效快，因此发展也比较快。

我国异形纤维的研制是在上世纪70年代中期。

在喷丝板制造方面改进了加工技术，提高了板的可纺性。

在纺丝方面，已有了成熟、完整的工艺。

在纺织产品方面主要是以仿各种天然纤维为主。

三、异形截面纤维的物理特性与圆形截面纤维相比，异形纤维具有不同的光泽效应，例如三角形截面，光照射在其上时，可在纤维内部的棱边上产生全反射，然后再从另外的棱边上透射出去，这样在产生全反射的棱边处光泽就弱，而其他棱边处的光泽就强。

当入射角改变时，产生全反射的棱边也会改变，从而产生“闪光”效应。

另外由于三角形的棱镜作用，使光线射出来时产生色散效应，尤其是中空型的三角形纤维，它的光泽效应更好。

圆形截面纤维织物常有一种似蜡状物的软滑手感，而异形截面纤维的织物，由于纤维的表面积增大，特别是纤维的摩擦系数随着纤维截面的变化而变化，纤维静、动摩擦系数的差值相应增大，从而改变了织物的蜡状感。

纤维间的抱合力增大，织物的起毛起球性能有所改进，蓬松性、透气性也有一定的提高。

异形纤维由于表面积增大，染色速率可获提高，对光线的反射增大，因此从视觉效应来说，在相同染料吸着量的情况下，得色显得稍浅，所以要得到同样深度的染色物，在染异形截面纤维时必须比圆形截面纤维多用染料10％～20％，异形截面纤维的染色鲜艳度较高。

在生产实践中，人们发现，普通三角形截面有真丝光泽和风格，等边三角形截面比普通三角形截面光泽好、蓬松性大，星形截面有金刚石般的光泽，不规则圆形截面具丝胶风格，锯齿圆形截面有抗闪光效果，月牙形截面可提高吸水性，“L”形截面吸湿性更好，具砂砾风格；多孔截面质轻柔软，有消光效果；“C” 形和环形截面质轻、消光、柔软，长形截面有麻样风格、藤竹外观；等腰三角形截面能提高压缩弹性，不易脏污，用于生产地毯；四孔方形截面压缩弹性高，保温性良好，作地毯用；中空形和断环形截面质轻、具蓬松性、压缩弹性高，保温性良好；不规则三角形截面具皮革外观，作箱包材料；不均匀中空形截面具草的外观，作铺地草垫；“刀形”截面具藤的外观，作藤椅用；扁形截面易粘附紫菜等海藻，在养殖场用；弯曲形截面有草的外观，作人造草坪用；单孔、多孔混合形截面能提高保温性，作保温材料用等等。

四、异形截面涤纶的生产工艺1.异形截面涤纶POY纤维的生产工艺国内一些企业开发涤纶POY 167dtex/73f双园十字异形截面纤维，采用普通纤维级半消光聚酯切片，工艺流程为聚酯切片一预结晶一干燥一螺杆挤压机一预过滤器一计量泵一纺丝组件一冷却固化一上油卷绕一平衡一包装。

由于异形截面POY丝比表面积大，表面张力也大，故纺丝工艺条件较难控制，若熔体温度太高，纺丝粘度降增大，易飘丝、断头、可纺性差；若熔体温度太低，则熔体粘度太大，喷丝孔剪切粘度较大，造成纤维出孔时的膨化效应大，变形较严重，无法得到满意的截面，可采用比普通截面丝高2～3℃，熔体温度292℃为好。

由于异形截面丝的表面张力较圆形截面丝的大，熔体喷出细孔后，因表面张力的作用，使得风速的设定对异形丝的异形度影响很大。

如风速小，丝条凝固速度慢，不利于异形度的保持；如风速太大，湍动因素增加，这就会引起丝条不可控制的振荡和飘动，导致飘丝断头增多，当侧吹风速在0.4～0.5m/s时，截面形状最好。

纺丝速度的高低对异形纤维的截面形状有很大的影响，速度越高，纤维的取向结晶不完全，其截面形状不规则，异形度差异大。

采用较低的纺丝速度2900m/min，可降低卷绕张力和喷丝头拉伸倍数，改善POY丝的取向结晶度，确保异形丝的异形度差异小，截面形状稳定。

此外，适当提高集束点位置，能降低纺丝张力，提高可纺性和异形度的均一性，同时注意各工艺条件的互相匹配、对比优化，以提高其后纺织加工性能。

国内还有企业开发五叶形截面涤纶POY丝，纺丝温度控制在297～300℃，在喷丝板附近设置纺丝隔板延缓冷却，侧吹风速0.30～0.40m/s，纺丝速度2700～3000m/min，以超喂率1.O％～1.5％进行卷绕，在常规的细旦生产装置上开发出优质的五叶异形纤维。

2.异形截面涤纶DTY低弹丝生产工艺国内一些企业开发异形截面分散染料常压易染涤纶DTY低弹丝，采用三叶、五叶、同板异形三种异形截面的POY丝为原料，在不同型号加弹机上，进行拉伸假捻变形，工艺流程为POY原丝一第一罗拉一第一热箱一冷却板一假捻器一第二罗拉一第二热箱一第三罗拉一上油辊一卷绕辊一DTY丝。

在假捻器的选择上，考虑到使用全陶瓷摩擦盘对丝条损伤厉害，毛丝降等多，可使用聚氨酯摩擦盘，采用皮圈式摩擦假捻器，使得假捻和缓，对丝条损伤小，不会形成“雪花”，对原丝的适应范围宽，既能用来加工单丝纤度较细的弹力丝，又能适应单丝纤度33dtex以上的粗特丝条，另外，还适合于加工混纤丝、差别化和功能化纤维。

变形速度越高，丝条所受的假捻张力越高，对丝条的磨损也就越大，毛丝、断头随之增加。

另外，假捻张力大，加捻解捻运转体系不稳定，对有内在质量缺陷的POY丝，容易造成丝束假捻不匀、不充分，采用变形加工速度为400～550m/min时效果较好。

拉伸倍数增加会导致DTY低弹丝断裂强度增加、断裂伸长率下降，但过高的拉伸倍数会造成毛丝、断头多，而过低的拉伸倍数使得假捻张力低，使得假捻器下方捻度不能全部消除，纤维会粘在一起形成紧点，从而使纤维的蓬松性变差，选用1.60～1.75的拉伸倍数较好。

此外，选择合适的变形温度，如第一热箱温度选用160～180℃，比常规纺丝后加工低一些，第二热箱温度选用140～165℃为佳，这都与分散染料常压易染切片中含有柔性链节有关，由此可开发出性能优良的异形截面分散染料常压易染涤纶DTY低弹丝。

使用这类异形截面涤纶DTY低弹丝，在剑杆织机和双面大圆针织机上开发出纯纺和混纺织物，服用性能优良，有高档面料感。

3.异形截面涤锦复合纤维截面形状变异的预防和控制复合纤维是近年发展起来的一种新型差别化纤维，由于它的单丝纤度小，表面积大，具有常规纤维不具备的诸多优异性能，所以用该纤维开发的织物具有质地柔软、手感滑糯、光泽优雅以及良好的悬垂性、透气防水性。

可制得许多高性能、高附加值的产品，应用前景十分广阀。

将两种不相容的高聚物在纺丝过程中复合，丝条在冷却、拉伸、织造过程中都保持原有的截面形状，当加工成织物后，再采用物理或化学方法剥离成为超细纤维。

因此，纤维生产过程中必须严格控制复合比，才可能确保纤维质量。

目前稳定的生产过程中，判定纤维复合质量较为实际简便的方法，是通过显微镜来观察无油丝的端面形态结构，异形截面是否规整，截面形状的变异程度是否超过正常的范围，并以此来判定涤锦复合比是否正常。

以剥离型涤／锦复合纤维为例，复合比正常对，PET／PA6端面形状界面清晰、异形截面规整；复合比不正常时，端面形状界面不清晰、异形截面发生变异、有残缺或实心等。

涤锦复合POY丝强伸变异系数随着无油丝截面形状变异而发生较大的改变，这主要是因为截面残疵、形态结构不均匀的丝在拉伸过程中，碰到结构薄弱处极易发生断裂，从而导致丝条的变异系数很大。

截面形状变异的POY在实际加弹生产过程中，极易发生提前开纤现象，甚至产生毛丝，其加弹运转断头率极高，DTY 满卷率大幅下降，纤维染色条花较明显，产品的一等品率也很低。

故在实际生产过程中，除了要对POY物理、外观指标进行把关外，还必须对复合质量进行监测，及时把截面严重变异的POY与异形截面正常规整的POY有效隔离，才能有利于后加工的顺利进行，真正提高最终产品质量。

影响复合纤维异形截面形状变异的因素较多，但其中复合纺丝组件及喷丝板、纺丝温度、冷却成形条件等对其影响更为显著。

为此，生产过程中对组件的组装、分解、清洗及组件装配等工作都必须有严格的操作程序要求；严格控制已经上机使用很长时间且有变形的喷丝板再上机使用。

对纺丝温度、冷却成形条件、加弹运转等工艺均应严格控制，从而异形截面形状的规整度。

五、异形截面涤纶纤维开发的纺织品1.异形截面涤纶纤维开发凉爽型和保温型面料国内一些企业开发出导湿快干针织内衣面料，其中包括适宜春夏服用的凉爽型导湿快干织物，以及适宜秋冬季节穿着的保暖型导湿快干内衣面料。

上述两种类型面料选用的原料、织物组织结构以及整理工艺各有不同，但它们有一个共同点，即织物的反面(贴身的一面)全部或者部分采用具有高导湿的异形截面涤纶纤维构成，因而具有良好的导湿快干的性能。