新型纤维在纺织品中的应用

新型纤维在纺织品中的应用上海市合成纤维研究所薛敏敏《“十二五”产业技术创新规划》•纺织工业要重点开发：超仿真、差别化、多功能纤维产业化技术，高性能纤维材料及应用产业化技术，聚酯多元化产品及技术，生物质纤维材料产业化及应用和纤维素纤维环保型加工技术等。聚酯多功能化凉感纤维•随着人们消费观念的改变，人们对夏季服装的要求除了外观时尚外，更加注重服装内在的凉爽舒适性。常规聚酯纤维作为合纤中生产量最大的品种，尽管其以易洗、快干、挺括的优点得到人们的青睐，但也因其吸湿性差，用其制成的服装穿着时不吸汗，有闷热感等缺点让人感到烦恼。而上海德福伦化纤公司研发生产的库思玛凉感（凉爽玉）纤维,赋予纤维永久的舒适凉爽功能，克服了聚酯纤维的这些缺点。一、凉感库思玛纤维的性能1.具有吸湿排汗的功能：采用异形断面结构，其纤维间隙较一般圆断面纤维的间隙大。异形断面的纤维利用沟槽的毛细效应，将皮肤表面的汗水和湿气吸收，输送到织物表面并散发，形成“吸湿快干”之功能。2.具有凉爽及干爽的功能：库思玛纳米凉感产品选择添加片状云母（像玉石一样，能释放冷感）、氧化铝（多孔状物质，吸湿性强、导热快）和氧化铝（吸湿性强、导热快且能屏蔽紫外线）等3种无机材料混合制成的纳米复合粉体，与聚酯混合纺丝。3.具有降温功效---接触肌肤后会产生1-2度的瞬间凉感，太阳光长时间照射会产生5-6度的凉感温差，让人可感受到心跳速度降低、出汗率及热感减少，明显延缓疲劳状态时间，易于冷静集中精神。4.环保节能功能：库思玛纳米凉感产品拥有永久持续性的凉感，所以能让你常保1-2度的舒适感，穿着库思玛纳米凉感纤维制造的衣物时，你可将空调温度调高1-2度，节省电费，并减少二氧化碳量，轻松将散热凉爽的织物化为实际节能的行动。二、生产•云母（像玉石一样，能释放冷感）•氧化铝（多孔状物质，吸湿性强、导热快）•氧化锌（吸湿性强、导热快且能屏蔽紫外线）•特制的喷丝组件纺丝三、应用江阴市银鹭纺织有限公司将库思玛凉感纤维与棉、竹纤维或粘胶纤维混纺，得到的纱线具有快速散热、瞬间降温，产生凉感、清透触感、透气、吸湿、抗菌、防臭的多功能功效，可广泛应用于内衣、外衣、运动服、袜子、鞋用纺织品、床上用品等方面。咖啡炭纤维咖啡大家并不陌生，咖啡除了能喝以外，我们还经常将咖啡渣放入烟灰缸里，可以去除烟臭味，也容易熄灭烟蒂，如今咖啡渣的剩余价值又多了一项，上海纺织集团利用咖啡渣吸附异味、除湿导汗快、可循环利用的特点，把咖啡渣回收再利用，用咖啡渣为纤维原料。一、性能1、咖啡渣是100%天然材料,回用过程环保。2、高温处理后的咖啡渣已经深度炭化,形成多孔结构,吸湿快干、舒适透气。3、咖啡炭纤维具有吸附异味、天然除臭(消臭率82%)的功效。细菌繁殖快慢取决于环境能提供多少温度、水分和养分，而咖啡炭的多孔吸附效果让体表水分得到有效控制，进而起到抑制细菌繁殖的作用。而细菌繁殖时会释放出的臭气氨也因此大幅除低4、良好的抗紫外性。二、生产选择适合纺丝的废弃的咖啡渣（中国台湾屏东县泰武乡的咖啡豆残渣），经过摄氏1000度以上的煅烧处理，使咖啡渣的晶体向与孔隙呈现最佳状态，运用最新的纳米技术，进行微粉化，研磨成100～300纳米级粉体。其次是经特殊的工艺加工制成适用纤维生产的母粒，保证产品在后加工厂的可纺性。同时，设计特别的喷丝板。最后是优化并确定一定含量的母粒与聚酯切片共混，保证粉体在纤维中的合适含量，生产成咖啡炭纤维。三、应用内衣产品、袜子、衬衫、毛巾、床上用品及运动休闲装等各种用途竹炭纤维一、竹纤维性能1、抗菌抑菌功能：日本学者首先发现，中国棉纺织品质量监督检验中心和中国科学院上海微生物研究所的检测证实：显微镜下观察，同样数量的细菌在棉，木纤维制品中能够大量繁衍，而竹纤维制品上的细菌在24小时后被杀死75%左右。2、吸湿排湿功能：在2000倍电子显微镜下观察，竹纤维的横截面凹凸变形，布满了近似于椭圆形的孔隙，呈高度中空，毛细管效应极强，可在瞬间吸收和蒸发水分，在温度为36°C、相对湿度为100%的条件下，竹纤维的回潮率超过45%，透气性比棉强3.5倍，被美誉为“会呼吸的纤维”。用它制成的纺织品被称为“人的第二肌肤”。3、除臭吸附功能：竹纤维内部特殊的超细微孔结构使其具有强劲的吸附能力，能吸附空气中甲醛、苯、甲苯、氨等有害物质，消除不良气味。4、超强抗紫外线功能：棉的紫外线穿透率为万分之二千五，竹纤维的紫外线穿透率不足万分之六。它的抗紫外线能力是棉的417倍。5、发射远红外线、蓄热保暖：在36℃时测定，远红外发射率高达82%-87%，温热效果明显。6、负离子发射：竹纤维发射负离子的浓度为6800个/cm3，相当于郊外田野的负离子浓度，有益于身体健康。二、生产取毛竹为原料，采用了800-1000℃高温煅烧技术，使得竹炭天生具有的微孔更细化和蜂窝化，然后将竹炭粉末化并制成竹炭母粒，最后将母粒与聚酯等混合，熔融纺丝，制成竹炭纤维。三、应用内衣产品、衬衫、T恤、袜子、毛巾、床上用品及运动休闲装等竹炭磁性纤维作用原理：在磁性纤维中均匀排列着含有永久磁铁的微粒材料，所以织物表面存在着具有N、S极的磁场。这些磁微粒产生的磁力线由N极到S极构成磁性回路。这些紧靠织物纤维边缘无数磁性微粒产生的许多N、S磁回路及发射出去的磁力线，交织成一层看不见的立体磁力线网。这种网膜能对贴近的肌肤进行全方位的立体刺激和按摩。使肌肤表面处于微运动状态，激活细胞代谢能力，促进身体微循环。那些与肌肤穴位紧贴的磁微粒，发出的磁力线可以穿透这些穴位。这一束束看不见，无感觉的磁力线起到如中医针灸同样的作用，因此能随时随地的进行理疗。这种疗法常被称为“无痛理疗法”。应用•北京百泉化纤厂生产磁性保健品(专利号为99125506.2)护膝、护腕、护腰、护肩及内衣、内裤椰炭纤维拥有竹炭纤维的相同功能－除臭、吸附、负离子，远红外线，比竹炭更易于透气吸汗。一、性能1、除臭：利用椰炭表面积吸附臭味，粉体愈细表面积愈大，除臭能力更强。2、产生负离子:椰炭本身同时存在石墨(SP2)与钻石(SP3)结构，与空气产生摩擦时，会将电子移转到空气(氧分子)中，本身产生的正电荷则经由石墨的导电性产生接地作用，产生负离子,由于存在负离子，自然存在抑菌功能。3、远红外功能：椰炭中存在钻石的结构，受到热能作用会产生共振现象，由于共振的频率正好落在远红外线(波长4微米以上)的区间，因此椰炭在热的作用下能产生远红外线放射的效果。椰炭涤纶长丝远红外线射波率一般在0.9以上。4、吸湿排汗：纤维中的椰炭形成一种多孔渗水的表面，能快速大量吸收湿气，迅速扩散和挥发，保证干爽透气的效果三、应用•运动服装之材料：纤维中的椰炭有多孔渗水的表面，能快速大量吸收湿气，迅速扩散和挥发，保证干爽透气的效果穿着后使身体排出的汗液迅速蒸发。•椰炭短纤维亦可做枕头、棉被之填充料•可成为保温纤维，做内衣、袜子PTT纤维PTT纤维是聚对苯二甲酸1.3丙二醇酯纤维的英文缩写，最早是由ShellChemical（壳牌化学公司）与美国杜邦公司分别从石油工艺路线(丙烯酸路线合成PDO，或环氧乙烷羰基化路线合成PDO)及生物玉米工艺路线合成PDO,通过PTA与PDO聚合、纺丝制成的新型聚酯纤维。一、性能1、PTT聚合物的分子构象呈螺旋形，赋予了纤维良好的弹性,PTT纤维具有舒适的弹性（优于涤纶PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT及聚丙烯PP纤维，与尼龙6或尼龙66纤维相当）2、玻璃化转变温度低（60-70℃），适宜较低温度下用分散染料染色3、PTT纤维具有优异的伸长恢复性（伸长20%仍可恢复其原有的长度）二、应用1、时装、内衣、运动衣、泳装及袜子2、地毯3、PTT非织造布：医疗卫生用布原液着色聚酯纤维原液着色是指聚酯熔体(或切片)在进入纺丝箱体之前，注入经过干燥、熔融、过滤、计量后的色料，与聚酯熔体一起经过高效静态混合器充分均匀混合后，共同进入纺丝箱体进行纺丝，形成有色纤维。一、优点1、可以省略大部分的染整工序，大量减少二氧化碳和COD的排放2、原液着色聚酯纤维解决了白丝后染所造成的颜色不匀、色牢度低的问题3、环保彩纤产品质量高、牢度好、耐水洗、抗摩擦4、成本低二、发展与应用1、浙江华欣新材料股份有限公司、江苏霞客环保色纺股份有限公司、浙江古纤道新材料股份有限公司、浙江海利得新材料股份有限公司等开始了相关技术的研究与开发2、海利得主导了FZ/T54022-2009《有色涤纶工业长丝》行业标准的制定3、有色涤纶工业丝已被广泛应用于隔离带、紧固带、牵引带等织带领域聚酯功能化•物理添加改性•异形纤维•化学改性高性能纤维酚醛树脂纤维•1968年，美国最早以实验室规模制取酚醛树脂纤维，命名为Kynol。开发的背景是根据美国航空航天局的要求，尽可能提供廉价的制备碳纤维的原料。酚醛树脂原料价格较低，加之Kynol含碳率高达76%，因此希望碳化时碳元素残留率高，最终能提供廉价的碳纤维。•起初开发Kynol的目的是考虑作为航天飞机的部分结构材料。由于从Kynol制取的碳纤维强度不高，未能达到开发的目的。•作为航空航天碳纤维用途的开发未能取得成功而终止，但关于Kynol的防火性研究，一直在进行中。•1972年，日本开始研究Kynol。起初的研究方向是提高Kynol的防火性、阻燃性，应用则集中在消防服、安全工作服等防灾安全纺织品上。此后对酚醛树脂本身的耐热性、耐药品性、非熔融性等进行了评估，进行了作为工业材料的应用开发，随后又进行了碳纤维和活性碳纤维的开发。•日本1986年开始正式工业化生产Kynol。目前，世界上只有日本群荣化学工业公司能够生产Kynol纤维和原料酚醛树脂。一、性能Kynol由于是无定形、非取向的三维结构，强度不高，纤维呈金茶色，难以染色，制成织物和衣服时，触感和穿着感具有近似羊毛的感觉。表：Kynol纤维特性纤度/dtex1.65-11.11纤维/mm1-100拉伸强度/(cN.dtex-1)1.14-1.58拉伸率（%）30-70结节强度/(cN.dtex-1)0.97-1.323%伸长弹性恢复率（%）92-96表观弹性模量/MPa3430-4410密度/(g.cm-3)1.27含水率/%(20℃、65%RH)6染色分散、阳离子染料色泽金茶色防火阻燃性Kynol与其它纤维的LOI值（%）Kynol30-34芳纶28改性腈纶22棉19垂直法燃烧试验结果项目Kynol防火加工棉芳纶余焰/s无无无余烬/s无无无碳化长度/cm1.18.22.6收缩长度/cm0.30.41.4低发烟性、低毒性•Kynol燃烧时发烟非常少，因此火灾时视野被遮挡的危险性减少。另外，Kynol的组成元素与棉相同，只含有碳、氢、氧元素，不含有会变成有毒气体的卤素、磷、氮元素，因而燃烧气体的毒性极低。耐热性•Kynol在空气中，质量损失开始温度在200℃附近，在氮气中则在250-300℃。隔热性•Kynol热传导率低，有良好的隔热性。Kynol的隔热性会受形状影响。一般来说，Kynol毡的隔热性很高，布、纸按顺序降低。耐低温•Kynol也有即使暴露于极低温下也不发脆的特点。极低温试验处理条件强度/(cN▪dtex-1)伸长率（%）未处理1.1834-44℃1.2247-139℃1.1439-196℃、6h1.2040•耐药品性Kynol对氧化性的强酸和强碱抵抗力很低，但对以氢氟酸为首的其它强酸、有机溶剂显示出优良的耐受性。Kynol对纤维工业、造纸、食品工业等使用的漂白剂也有良好耐受性。这些特点是由于Kynol三维网络交联结构和不易受水分解的化学结构。•其它特点酚醛树脂的电气绝缘性能优良，因此Kynol的电气绝缘性也优良。Kynol的吸音性和隔音性良好，Kynol毡和Kynol垫的吸音率比氨基甲酸酯泡沫和玻璃绒垫的高，与各种树脂橡胶亲和性良好。Kynol的密度小，非结晶，具有轻量、柔软风格。应用•防灾安全在这一领域，发挥了Kynol防火、难燃、耐热、不熔的特长，碳化时收缩少，可用于船舶耐热服、重工业工作服、防火安全罩。•电线材料在这一领域发挥了Kynol耐热、不熔、低发烟、低毒性的特长，用于