簡述滌綸超細(xì)纖維與下游的開發(fā)和染色工藝技術(shù)情況

1、簡述滌綸超細(xì)纖維與下游的開發(fā)和染色工藝技術(shù)情況 一、前言 超細(xì)纖維是近年來發(fā)展迅速的差別化纖維的一種，被稱為新一代的合成纖維，是一種高品質(zhì)、高技術(shù)的紡織原料，是化學(xué)纖維向高技術(shù)、高仿真化方向發(fā)展的新合纖的典型代表。 超細(xì)纖維，又稱超細(xì)旦。（旦是纖維的纖度單位，一克重9000米長的絲為旦，蠶絲的纖度單位為1.1旦）。因為它比傳統(tǒng)的纖維細(xì)，所以比一般纖維更具蓬松、柔軟的觸感，且能克服天然纖維的易皺、人造纖維不透氣的缺點。此外，它還具有保暖、不發(fā)霉、無蟲駐、質(zhì)輕、防水等許多無可替代的優(yōu)良特性。超細(xì)纖維的品種有超細(xì)旦粘膠絲、超細(xì)旦錦綸絲、超細(xì)旦滌綸絲、超細(xì)旦丙綸絲等等。滌綸超細(xì)纖維是一種具有高品質(zhì)、高

2、性能、高技術(shù)含量、高附加值的新產(chǎn)品。它的單絲線密度比常規(guī)滌綸纖維低得多，這就賦予了它不同于常規(guī)滌綸纖維的優(yōu)異的服用性能，如吸濕、透氣、手感柔軟、豐滿、富有彈性、蓬松性和飄逸感等。滌綸超細(xì)纖維由于線密度比常規(guī)纖維低得多，故有異于常規(guī)纖維的染色特性，這主要表現(xiàn)在上染速率、上染量、染料提升性、顏色深度、勻染性、移染性、顏色鮮艷度以及染色牢度等和常規(guī)纖維有明顯的區(qū)別。線密度低帶來的表面積增加，首先引起染色時對染料吸附和解吸程度的增加，吸附程度的增加導(dǎo)致了上染速率的增加、濕牢度和耐光牢度的下降，其次是引起染色織物的色澤濃度降低。改善滌綸超細(xì)纖維及面料的染色性能，成為企業(yè)很感興趣的話題。特別是下游企業(yè)，隨

3、著生活水平的不斷提高，人們對服裝面料的要求也越來越高，那些色澤鮮艷、手感柔軟、懸垂性及回彈性好的紡織面料倍受廣大消費者青睞。從目前服裝市場的走向看，具有特殊風(fēng)格的紡織面料是服裝廠家的首選。一般開發(fā)這類產(chǎn)品主要是通過新材料和新工藝等途徑來完成。由于麂皮絨光澤柔和、質(zhì)地柔軟、手感細(xì)膩舒適，所以深受人們的喜愛。但因為天然麂皮絨數(shù)量有限。麂皮絨更顯名貴。隨著皮革鞣制技術(shù)的發(fā)展，人們也可以將羊皮、牛皮和豬皮等作絨面加工，習(xí)慣上，人們把這種經(jīng)過絨面加工的天然皮革也稱為麂皮絨。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和科技水平的提高，人們又發(fā)明了人造加工的方法生產(chǎn)麂皮絨。通常，我們把通過人造加工而成的麂皮絨叫做人造麂皮絨或者仿麂皮

4、絨。 二、超細(xì)纖維的開發(fā)之母 纖維超細(xì)化的源流可上溯到40年代仿羊毛纖維二相結(jié)構(gòu)的雙組份復(fù)合纖維（共軛纖維）的人造絲時代。最先利用合成纖維成功地使復(fù)合纖維實用化的依然是美國的杜邦公司。該方法利用并列復(fù)合使纖維產(chǎn)生自卷曲。超細(xì)纖維及其產(chǎn)品主要由日本率先研制和開發(fā)，于20世紀(jì)60年代末70年代初開始商業(yè)化生產(chǎn)。1962-1965年間，日本東麗、鐘紡、帝人、可樂麗等公司利用各自的方法開發(fā)出多層結(jié)構(gòu)化的特殊紡絲法和剝離法，成功地制造出各具特色的超細(xì)纖維。例如，多芯型、木紋型、放射型、中空放射型等各種復(fù)合纖維被開發(fā)出來。進(jìn)入70年代后期，利用超細(xì)纖維的仿真絲織物和超高密度織物不斷出現(xiàn)，日本東麗公司通過分

5、析天然纖維從中受到啟發(fā)，開發(fā)出制造細(xì)長達(dá)到極限、并且非常均勻的纖維技術(shù)。用該技術(shù)制造的纖維稱之為高分子相互排列纖維。當(dāng)時該纖維受到本國內(nèi)的好評，而且數(shù)年后在巴黎國際展覽會上獲得很高的評價。進(jìn)入80年代以后，超細(xì)纖維良好的特性受到大眾的歡迎，形成今日的人造麂皮熱。自20世紀(jì)90年代以來，超細(xì)纖維及產(chǎn)品在品種和產(chǎn)量上得到了迅速發(fā)展，歐美國家側(cè)重發(fā)展超細(xì)短纖維及其制品，亞洲國家則偏重發(fā)展超細(xì)纖維長絲及其制品。超細(xì)纖維產(chǎn)品在80年代定位于高檔次、高價格，近年來，開始生產(chǎn)復(fù)合超細(xì)纖維及其織物，其產(chǎn)品已趨于中高檔化。用超細(xì)纖維做成的面料可具有柔軟舒適、自然塑身、不易變形、細(xì)致保暖、吸濕透氣、防紫外線和防靜

6、電等特性。其外觀高雅、手感好，特別適用于貼身服裝，如：內(nèi)衣、泳衣、運動服，同時也適用于休閑裝和高級成衣等。到了90年代后，國際上諸多公司紛紛推出聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈以及聚丙烯等細(xì)旦長絲。同時也出現(xiàn)了“細(xì)旦纖維”、“微細(xì)纖維”、“超細(xì)纖維”等名詞，然而至今國際上尚無有關(guān)細(xì)旦纖維的統(tǒng)一定義。近些年來，日本化纖行業(yè)普遍將單絲線密度低于0.3dtex的纖維稱為超細(xì)纖維。另外，由于超細(xì)纖維與已發(fā)展成為未來纖維工業(yè)競爭力之重大指標(biāo)，加之由于復(fù)合超細(xì)纖維具有不同于常規(guī)纖維的性能，從而使其制品有許多異乎尋常的特性，并因此跨入眾多的應(yīng)用領(lǐng)域。目前世界纖維主要產(chǎn)品中以超細(xì)纖維最受矚目，現(xiàn)在主要生產(chǎn)超細(xì)纖維之國家

7、及地區(qū)，應(yīng)該為日本、美國、西歐。雖然超細(xì)纖維真正的工業(yè)化生產(chǎn)已有近38年的歷史，但至少在其中的前25年，產(chǎn)品的較高價格以及產(chǎn)品的特殊用途使其發(fā)展受到限制。因此，超細(xì)纖維僅是在最近的10-15年迅速應(yīng)用于各個領(lǐng)域?，F(xiàn)在，超細(xì)纖維的比例占國際市場聚酯長絲DTY份額的15。而在個別的市場如日本、中國臺灣和韓國，該比例還要更高一些。同時對超細(xì)纖維的質(zhì)量要求還在逐漸提高。超細(xì)纖維的重要應(yīng)用領(lǐng)域主要包括服裝領(lǐng)域：內(nèi)衣、男女外套以及運動服飾和各種功能的化纖產(chǎn)品。同時還應(yīng)用到家紡、裝飾、汽車應(yīng)用和高品質(zhì)清潔材料等方面。 三、改善滌綸超細(xì)纖維染色性能的途徑 1.選擇合適的分散染料 適用于滌綸超細(xì)纖維染色的分散染

8、料應(yīng)具備較好的勻染性、移染性、覆蓋性，還要有優(yōu)良的水洗牢度和摩擦牢度，此外，染料的高溫分散穩(wěn)定性要好，還要有良好的清洗性。至于滌綸超細(xì)纖維分散染料的結(jié)構(gòu)，以雜環(huán)類結(jié)構(gòu)的分散染料在超細(xì)纖維織物上發(fā)色強度高、色澤濃艷、上染率大、染料用量少、利用率高，而移染性、勻染性、牢度均好。如果分散染料的分子比較小，進(jìn)出纖維就比較容易，便可提高移染率和勻染率，而如果染料分子結(jié)構(gòu)較大，與纖維的親和力較大，不容易在纖維內(nèi)移動，就會使得移染率和勻染率降低。 分散染料要適合于堿性浴染色，不少分散染料在堿性浴中染色往往會發(fā)生色光變化，嚴(yán)重的會導(dǎo)致染料大量水解，水溶性增大，對纖維的親和力急劇下降。這主要是由于染料分子中含有

9、可水解的酯基和可以離子化的羥基所致。而如果染料分子結(jié)構(gòu)中很少或基本上沒有酯化的羧酸基團(tuán)，而且在堿性條件下會離子化的羥基的含量也不高，就能夠在堿性條件下基本保持色光不變，而且染色深度下降不多，具有較好的耐堿性。單偶氮類的染料分子結(jié)構(gòu)中都含有酯基，在堿性條件下會發(fā)生水解，使染料的水溶性增加，對纖維的親和力降低，使染料難以上染，或者破壞了染料的發(fā)色體系使色光發(fā)生變化。這些染料分子結(jié)構(gòu)中的酯基水解后失去了對纖維的親和力，染料基本不上染了，或者由于酯基的水解從而導(dǎo)致染料的色變。 據(jù)報道，90年代以來，國外染料的新品種開發(fā)，分散染料占了l5以上，其中除了禁用染料的代用品以外，主要是提高滌綸超細(xì)織物深染性和

10、染色牢度等應(yīng)用性能的分散染料新品種。這些分散染料多數(shù)是雜環(huán)結(jié)構(gòu)，或由多組分分散染料以三原色進(jìn)行復(fù)配，以提高分散染料的染色飽和值、提升率和染色牢度。要知道超細(xì)纖維專用分散染料的使用，對于提高織物的品質(zhì)顯得非常重要，必須重視。 2.控制合適的染色工藝 合適的染色工藝包括適當(dāng)降低始染溫度以控制上染速率，嚴(yán)格控制升溫和降溫速率，控制高溫保溫時間以提高勻染性，織物與染液的交換速率要加快，中深色染色后要進(jìn)行還原清洗，以避免染色牢度下降。為保證滌綸超細(xì)織物的應(yīng)用風(fēng)格和特點，對染色裝置要求設(shè)備上除了織物運行速度和浴比可自控外，還應(yīng)具備溫度、液量的自控裝置，染色時須在全松弛狀態(tài)或低張力狀態(tài)下運行。 染色濃度和染

11、色溫度直接影響分散染料的移染性，如染色織物在染色濃度為4的移染率低于染色濃度為12的移染率，130的移染率明顯的要比120的高。 染色濃度和染色溫度還影響滌綸超細(xì)纖維的皂洗牢度，染色濃度越高，織物上的浮色越多，皂洗牢度就越差。染色濃度為4的織物的皂洗牢度明顯要比12的高1級左右。而不同的還原清洗條件對染色牢度也有一定的影響，由于50清洗的條件比較緩和，而且滌綸超細(xì)纖維本身的特點導(dǎo)致織物上吸附的未固著的染料的量比較多，所以50清洗要比80清洗皂洗牢度低一點。120染色的皂洗牢度要比130的低，主要是由于染料沒有完全染透纖維，纖維表面的染料量相對多一些，所以牢度差一點。染料分子對纖維的親和力較大，

12、其皂洗牢度就要好一點。在堿性條件下如果染料分子中含有的酯基其水解比較嚴(yán)重，形成可溶性的產(chǎn)物，同時在保險粉的作用下能夠較好的去除織物上的浮色，所以皂洗牢度也會上升。 如果染料分子的高溫分散性能較好，那么在高溫染色條件下，其染色牢度較好，不會影響到纖維和織物的染色質(zhì)量。 此外，還要注意在染色時要盡量減少空氣的混入，以防止染料分子受到氧化而影響其與纖維織物的結(jié)合。染色機的噴嘴和導(dǎo)布管的管徑及角度的配置必要時加以改型，以適應(yīng)滌綸超細(xì)纖維染色工藝的要求。 3.改善超細(xì)纖維的勻染性能 在染色過程中，分散染料中的單分子、膠團(tuán)和晶體染料之間會發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而保持動態(tài)平衡。在晶體變大的過程中，晶粒之間會產(chǎn)生凝聚，

13、有時晶型還會發(fā)生變化，這些都會影響到分散染料的染色性能，容易產(chǎn)生染色不勻、染色色點、條花等疵病。添加合適的勻染劑，能夠提高分散染料的溶解度和其懸浮體的穩(wěn)定性。加入勻染劑后，染料的吸光度有所提高，隨著勻染劑用量的增加，吸光度不斷增加。說明勻染劑對分散染料有增溶作用，即增加染液中單分子狀態(tài)和膠團(tuán)狀的染料量，染液中單分子狀態(tài)的染料是上染纖維的主要形式，膠團(tuán)狀的染料比染料晶體更容易釋放染料單體，這些都有利于上染均勻。 勻染劑對滌綸超細(xì)纖維上染速率可以起到減緩的作用。由于超細(xì)纖維的比表面積很大，對于染料的吸附速率很快，從而形成染色不勻。如果是滌綸混纖超細(xì)纖維，由于纖度的不同，單纖比表面積不僅較大，而且差

14、異也很大，更容易造成上染速率方面的差異，結(jié)果是容易染花。勻染劑對不同分散染料的作用程度不同，但總體上是減少不同分散染料上染速率之間的差異，勻染劑的加入使不同分散染料的上染速率比較接近，這對于拼色染色十分重要。當(dāng)拼色用分散染料的上染速率變得基本一致時，能保證同色漸進(jìn)性，減少色差的產(chǎn)生機會，這對改善滌綸超細(xì)纖維的染色性能非常有益。 當(dāng)分散染料上染滌綸超細(xì)纖維織物時，由于初始吸附很快，容易造成染色不勻。如果在整個染色過程中，加強已上染到織物上的染料的解析和遷移，可使織物上染花處的染料通過解析和重新均勻上染，最終獲得勻染效果。未加勻染劑時，界面遷移率大于界面解析率。這是由于超細(xì)纖維的比表面積較大，對染

15、液中的染料吸附力很大，所以染料從染色織物上解析下來比較困難。而一旦離開染色織物的染料，同樣由于未染色超細(xì)纖維的比表面積較大，與染料的結(jié)合點較多，大部分被纖維所吸附，結(jié)果是界面遷移率相對較高。加入勻染劑后，可以同時提高織物上分散染料的界面解析率和遷移率。這是由于勻染劑既對染料有親和力，又對纖維有親和力，使得染料容易離開染色織物，特別是高溫下這種作用更加明顯。 4.提高超細(xì)纖維的染色深度 在眾多纖維品種中，滌綸纖維表面較平滑，折射率最大，使得其表面反射率也最大，因此，當(dāng)光線照射到平滑的染色滌綸織物表面時，大量入射光在織物表面上反射，僅一部分光折射到纖維內(nèi)部，這部分光為著色光。正因為大量的入射光由織

16、物表面以白光進(jìn)入眼睛，使得滌綸的染色表觀顯色較差。而對于細(xì)旦滌綸纖維來說，其程度更甚。這是因為纖維的纖度越小，比表面積越大，從而反射光增多，表觀顯色更差。所以，在相同染料(特別是黑色和深藍(lán)色)上染率的情況下，超細(xì)纖維織物與普通滌綸織物相比色澤要淺許多。 日本化纖界對超細(xì)纖維織物進(jìn)行低折射率樹脂整理，使染色織物在上染率不變的情況下表觀色澤增深。染色超細(xì)滌綸纖維通過低折射率樹脂整理后，在染色織物表面形成了一層均勻的低折射率樹脂薄膜，相應(yīng)地降低了染色細(xì)旦滌綸織物的折射率，織物總表面反射光小于涂布前總表面反射光，使織物表觀色澤增深。常用的低折射率樹脂有：有機氟樹脂，有機硅樹脂，聚胺類及聚氨酯樹脂。其中

17、有機硅樹脂是常用的低折射率樹脂，折射率一般在1.40左右，有較好的綜合性能和應(yīng)用前景。 另一種方法是使纖維的表面粗糙化，可降低纖維表面對光的反射能力，改進(jìn)纖維的表觀色澤。例如將惰性無機微粒，如硅膠、磷的堿土金屬鹽等分散于高聚物中，然后紡絲。再對這種絲制得的織物進(jìn)行堿減量處理。由于堿對于聚酯和超微粒子的溶解速度不同，在纖維表面可形成許多微小的凹凸點?；蛘咧苯佑玫蜏氐入x子體照射聚酯表面，使其發(fā)生刻蝕，可產(chǎn)生微小的凹凸點。 勻染劑的加入對滌綸超細(xì)纖維的染色深度也有良好的影響，在染料濃度較低的情況下，加入低濃度的勻染劑可以增加染色深度，但如果勻染劑濃度過高，勻染劑的增深效果反而會降低；在染料濃度較高的

18、情況下，加入過少的勻染劑會降低染色深度，但當(dāng)勻染劑濃度提高后，染色深度會增加。這說明勻染劑和纖維及染料之間存在相互的吸附作用，會降低染料的上染百分率；同時勻染劑對分散染料又有增溶作用，可以提高染液中單分子狀態(tài)染料的濃度，提高上染百分率。所以，勻染劑的用量和染料用量要匹配，當(dāng)染料用量較低時，勻染劑用量要低；當(dāng)染料用量較高時，勻染劑用量要高，這樣才能起到增深作用。 5.滌綸超細(xì)纖維染色的難點 滌綸超細(xì)纖維的表面積比普通纖維大得多，從染浴中吸附染料的速度也快得多，加之超細(xì)纖維的無定形區(qū)比較大，染料易擴散，所以表現(xiàn)出較高的上染速率，從而不利于染色的均勻和染色牢度的提高，也妨礙染色深度的提高。 滌綸超細(xì)

19、纖維的勻染性比常規(guī)滌綸纖維的勻染性要差，主要原因是纖維線密度低，比表面積大，對染料的吸附速度快，容易出現(xiàn)不均勻。由于滌綸超細(xì)纖維的截面多為不規(guī)則形狀，表面也不夠光潔，不僅使比表面積進(jìn)一步增大，而且使表面吸附染料速度增快，染色不易均勻。加之滌綸超細(xì)纖維線密度較低，對物理和化學(xué)作用較常規(guī)滌綸纖維敏感，如果染前這些作用不均勻，也會導(dǎo)致染色不勻。 滌綸超細(xì)纖維與普通纖維相比不易深染，要獲得相同的染色深度，所需染料濃度要比普通纖維高得多。滌綸超細(xì)纖維深染性差的原因，除了因比表面積大而對光反射和散射強外，還和纖維的其它特性有關(guān)，如纖維表面是否光滑、截面形狀是否規(guī)則、纖維結(jié)晶度高低、纖維中是否有消光劑及染料

20、在纖維中的分布狀態(tài)等。 滌綸超細(xì)纖維染色牢度較低，這主要是滌綸超細(xì)纖維線密度低，無定形區(qū)含量高，受熱時染料易遷移到表面，同時超細(xì)纖維表面積大，截面不規(guī)則，易沾染染料，難以洗凈，導(dǎo)致染色牢度下降。而且，超細(xì)纖維在濕熱狀態(tài)下容易吸附染料，從而使?jié)窭味冉档?。加之滌綸超細(xì)纖維線密度低，表面積大，使光線和氣體易進(jìn)入纖維，故日曬牢度較低。 四、仿麂皮絨的制作方法與適合的原料情況 1.仿麂皮絨的制作方法 仿麂皮絨的制作方法大致可以分為三種：機織的方法、針織的方法、非織造布的方法。國內(nèi)地區(qū)一些企業(yè)采用的是第一種方法。 2. 仿麂皮絨機織方法制作所適合的原料情況 在開發(fā)合成纖維仿麂皮絨產(chǎn)品時，選用的原料是超細(xì)纖

21、維的長絲，將其織制成織物，經(jīng)過特殊的染整工藝加工，在織物成品的表面形成了細(xì)密均勻的絨毛。超細(xì)纖維具有蓬松、飄逸、手感柔軟的優(yōu)點，超細(xì)纖維織物的懸垂性及柔軟性極好，手感舒適。超細(xì)纖維有多種型號，適合做仿麂皮絨的有滌/滌海島型和滌/錦橘瓣型，海島型纖維用溶解法開纖，橘瓣型纖維用剝離法開纖。采用溶解法溶解滌/滌海島型纖維，使其開纖后成為超細(xì)旦纖維的方法較為可靠。因此，緯向采用滌綸167tex/36fx371(海島絲)+76tex常規(guī)滌綸包覆倍捻，經(jīng)向采用l11tex的滌綸做為開發(fā)仿麂皮絨產(chǎn)品的原料?，F(xiàn)在，國內(nèi)一些下游企業(yè)用的原料都是從韓國匯維仕公司采購的滌綸海島絲，其單纖中共有37個島，海的部分溶解

22、后，單纖為0.05De。具有粉末般且柔軟的手感、仿麂皮的外觀。而國內(nèi)生產(chǎn)廠家為保證成布質(zhì)量的穩(wěn)定，要求確保原料是一等品且為同一批號。溶纖配方采用的是與原料相匹配的專用高溫堿水(150，pH=13-14的水)工藝配方。 五、滌綸超細(xì)纖維生產(chǎn)的仿麂皮織物染色工藝簡介 滌綸超細(xì)仿麂皮的染色要比普通滌綸織物的難度大得多。因超細(xì)纖維本身的特大表面積使其在染色速度、勻染性、重演性和色牢度等方面都具有顯著的特點。超細(xì)纖維纖度細(xì)，表面積大，吸附染料快、擴散慢，所以勻染性較差；超細(xì)纖維的光反射系數(shù)較大，要染得同樣深度的色澤，染料用量要比普通纖維高出3成以上；超細(xì)纖維織物的耐曬牢度、耐升華牢度、耐磨擦牢度等都比常規(guī)合纖有所下降。通常其耐升華牢度要下降1-2級。 1.染色 因滌綸超細(xì)仿麂皮織物較輕薄，并綜合考慮產(chǎn)品的手感效果，通常采用高溫高壓溢流噴射染色機進(jìn)行染色生產(chǎn)。另外，如海島型滌綸超細(xì)纖維