輕量化一直是紡織品研發(fā)的方向之一,早期以單孔中空纖維來實現(xiàn),但中空率受限且纖維易壓扁,現(xiàn)在以復合紡絲開發(fā)多孔中空纖維,中空率高達40%以上,且纖維不變形。
輕量織物到目前已知的生產(chǎn)方法有:由特殊紡嘴直接紡成中空纖維;由特殊紡嘴紡成多葉型斷面纖維;利用芯鞘型復合紡絲,在后加工除去芯,形成中空纖維。
其他還有假捻蓬松加工或異收縮蓬松加工,因增加空氣含有率而使紗比重降低,以達到織物輕量化的目的。
近來年,輕量織物需求強勁,特別是運動休閑織物及以節(jié)能為目標的汽車座椅,促進了多孔中空纖維朝高中空率的輕量織物方向發(fā)展。使用水溶聚合物以海島型復合紡絲方式,將水可溶聚合物置于島中,然后加工時溶除島成分,形成蜂巢結構的多孔中空纖維,可達輕量和增加韌性的效果。
中空輕量織物的研發(fā)進展分三代,第一代多孔中空纖維以特殊噴頭直接紡成多孔中空纖維,可形成3~7個孔,中空率小于30%。第二代多孔中空纖維以復合紡絲方式將PET與堿易溶型PET同時紡出,在后處理時溶除另一成分形成中空,形成中空率大于40%。第三代多孔中空纖維以復合紡絲方式將PET與水溶聚合物同時紡出,再以水溶除另一成分形成中空纖維,可形成中空率大于40%。
研發(fā)的關鍵技術有3點:
保持中空形態(tài)的技術
直接由傳統(tǒng)融熔紡絲制成中空纖維是可行的工藝,但要制成3孔以上且中空率大于30%的多孔中空纖維則非常困難,且傳統(tǒng)紡絲方式制成的中空纖維易在加工中受外在應力擠壓而變形。選擇海島型復合紡絲方式,將水溶成分置于島,然后加工中溶除形成中空,故假捻織造過程中的外力不會使其變形。
海島型復合紡絲形成蜂巢狀多孔中空結構
選用融熔型水溶聚合物(PVA)熔點210℃做為島成分,以PET熔點258℃為海成分,這兩種特性完全不同的聚合物要由同一噴頭紡出有相當難度。用這種工藝制成的海島纖維中空率大約是30%~70%,島數(shù)即中空數(shù)可達1~600島,此蜂巢結構中空不受外力影響變形,具有耐久性保持中空形態(tài)的優(yōu)點。
溶除島成分形成多孔中空
當島成分為堿易溶型PET時,以Nylon6為另一成分,堿可滲過Nylon6而溶除PET,但如以PET為表成分,則堿很難滲入將另一成分溶除,所以無法形成中空,如以此法要作出中空則要以偏心方式有一C型缺口,但此中空易受外力擠壓變形;當島成分使用水可溶聚合物時,則水很容易透過PET將內(nèi)部的聚合物溶除而作成中空纖維,以此松縮條件在90℃處理30分鐘即可完成。
當中空纖維的中空率達40%以上時,比重可降至0.85g/cm3,甚至比PP還低。它的優(yōu)點是輕量保溫,易染,易加工易處理,水可溶聚合物生物可分解;缺點是布的強力較低,較難深染,易形成微纖易皺。
這種聚合物有兩個特性,一個是水溶,一個是熱熔,因此可利用這兩個特性制造多孔中空纖維。此外,這種聚合物生物可分解為環(huán)保型聚合物,沒有堿減量加工廢水污染的問題。
多孔中空纖維比PP還輕,甚至可浮在水上,因為纖維中空內(nèi)含有滯留空氣,保溫效果明顯,以PET為主要成分易于處理,因此可應用在多個領域,如運動休閑服、護理服、工作服、汽車內(nèi)飾座椅等。
多孔中空長纖維到目前為止,技術仍繼續(xù)發(fā)展中,以傳統(tǒng)紡絲方式中空孔數(shù)將會有所限制,中空率不大且中空易被壓變形,改用復合紡絲方式,以水可溶聚合物為島成分,以PET為海成分,最后在染整過程中除去島成分,形成多孔中空長纖維,可獲得中空率40%以上的輕量保溫特性。