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