| ◎ | 浅谈涤纶超细纤维性能及生产中的关键技术状况
 收入纬博：纺纱技术
一、前言
涤纶超细纤维是一种具有高品质、高性能、高技术含量、高附加值的新产品。它的单丝线密度比常规涤纶纤维低得多，这就赋予了它不同于常规涤纶纤维的优异的服用性能，如吸湿、透气、手感柔软、丰满、富有弹性、蓬松性和飘逸感等。涤纶超细纤维由于线密度比常规纤维低得多，故有异于常规纤维的染色特性，这主要表现在上染速率、上染量、染料提升性、颜色深度、匀染性、移染性、颜色鲜艳度以及染色牢度等和常规纤维有明显的区别。线密度低带来的表面积增加，首先引起染色时对染料吸附和解吸程度的增加，吸附程度的增加导致了上染速率的增加、湿牢度和耐光牢度的下降，其次是引起染色织物的色泽浓度降低。改善涤纶超细纤维及面料的染色性能，成为企业很感兴趣的话题。其实，超细纤维是近年来发展迅速的差别化纤维的一种，被称为新一代的合成纤维，是一种高品质、高技术的纺织原料，是化学纤维向高技术、高仿真化方向发展的新合纤的典型代表。 超细纤维，又称超细旦。（旦是纤维的纤度单位，一克重9000米长的丝为旦，蚕丝的纤度单位为1.1旦）。因为它比传统的纤维细，所以比一般纤维更具蓬松、柔软的触感，且能克服天然纤维的易皱、人造纤维不透气的缺点。此外，它还具有保暖、不发霉、无虫驻、质轻、防水等许多无可替代的优良特性。超细纤维的品种有超细旦粘胶丝、超细旦锦纶丝、超细旦涤纶丝、超细旦丙纶丝等等。
二、超细纤维的开发起源地
超细纤维及其产品主要由日本率先研制和开发，于20世纪60年代末70年代初开始商业化生产。自20世纪90年代以来，超细纤维及产品在品种和产量上得到了迅速发展，欧美国家侧重发展超细短纤维及其制品，亚洲国家则偏重发展超细纤维长丝及其制品。超细纤维产品在80年代定位于高档次、高价格，近年来，开始生产复合超细纤维及其织物，其产品已趋于中高档化。用超细纤维做成的面料可具有柔软舒适、自然塑身、不易变形、细致保暖、吸湿透气、防紫外线和防静电等特性。其外观高雅、手感好，特别适用于贴身服装，如：内衣、泳衣、运动服，同时也适用于休闲装和高级成衣等。
三、超细纤维的性能与特点
1.超细纤维的性能
超细纤维由于直径很小，因此其弯曲刚度很小，纤维手感特别柔软；超细纤维的比表面积很大，因此超细纤维织物的覆盖性、蓬松性和保暖性有明显提高，比表面积大纤维与灰尘或油污接触的次数更多，而且油污从纤维表面间缝隙渗透的机会更多，因此具有极强的清洁功能；将超细纤维制成超高密织物，纤维间的空隙介于水滴直径和水蒸汽微滴直径之间，因此超细织物具有很好的防水透气效果；超细纤维在微纤维之间具有许多微细的孔隙，形成毛细管构造，如果加工成可被水润湿的毛巾类织物，则具有高吸水性，洗过的头发用这种毛巾可很快将水份吸掉，使头发快干。
2.超细纤维的特点
超细纤维单丝纤度和单丝截面直径比任何天然纤维均小，而纤维越细，相同特数纱线的截面内纤维根数越多，纤维总表面积大。虽然单丝强力小，而纱的总强度较高；超细纤维的单丝抗弯硬挺度较低，加上多根单丝的结构，从而使超细纤维织物有优良的悬垂性、手感柔软；可以利用超细纤维形成很紧密的织物，从而使其功能性得到改善，防水、防风、透湿、绝热性提高，具有丝样外观，光泽柔和。纤维细度对织物表面覆盖性和织物美感有直接影响。由于超细纤维纤度细，单纤强力小，因而其织物易起绒、拉毛，可使织物表面形成纤细绒毛，同时较多的纤维根数，加强了表面遮盖，使手感柔软，因而有较好的毛绒效果，可作仿麂皮、桃皮绒等面料。超细纤维的单丝细度细，所纺成纱线内纤维总比表面积大，利于吸收水分，与常规织物相比，织物中的孔隙率高，有许多毛细管或毛细管系统，再利用材料本身的回潮率，使水分能迅速吸收转移、并扩散，从而可使面料有很好的导湿舒适性。
四、改善涤纶超细纤维部分关键技术情况
涤纶超细纤维的表面积比普通纤维大得多，从染浴中吸附染料的速度也快得多，加之超细纤维的无定形区比较大，染料易扩散，所以表现出较高的上染速率，从而不利于染色的均匀和染色牢度的提高，也妨碍染色深度的提高。涤纶超细纤维的匀染性比常规涤纶纤维的匀染性要差，主要原因是纤维线密度低，比表面积大，对染料的吸附速度快，容易出现不均匀。由于涤纶超细纤维的截面多为不规则形状，表面也不够光洁，不仅使比表面积进一步增大，而且使表面吸附染料速度增快，染色不易均匀。加之涤纶超细纤维线密度较低，对物理和化学作用较常规涤纶纤维敏感，如果染前这些作用不均匀，也会导致染色不匀。涤纶超细纤维与普通纤维相比不易深染，要获得相同的染色深度，所需染料浓度要比普通纤维高得多。涤纶超细纤维深染性差的原因，除了因比表面积大而对光反射和散射强外，还和纤维的其它特性有关，如纤维表面是否光滑、截面形状是否规则、纤维结晶度高低、纤维中是否有消光剂及染料在纤维中的分布状态等。涤纶超细纤维染色牢度较低，这主要是涤纶超细纤维线密度低，无定形区含量高，受热时染料易迁移到表面，同时超细纤维表面积大，截面不规则，易沾染染料，难以洗净，导致染色牢度下降。而且，超细纤维在湿热状态下容易吸附染料，从而使湿牢度降低。加之涤纶超细纤维线密度低，表面积大，使光线和气体易进入纤维，故日晒牢度较低。
1.涤纶超细纤维选择合适的分散染料
适用于涤纶超细纤维染色的分散染料应具备较好的匀染性、移染性、覆盖性，还要有优良的水洗牢度和摩擦牢度，此外，染料的高温分散稳定性要好，还要有良好的清洗性。至于涤纶超细纤维分散染料的结构，以杂环类结构的分散染料在超细纤维织物上发色强度高、色泽浓艳、上染率大、染料用量少、利用率高，而移染性、匀染性、牢度均好。如果分散染料的分子比较小，进出纤维就比较容易，便可提高移染率和匀染率，而如果染料分子结构较大，与纤维的亲和力较大，不容易在纤维内移动，就会使得移染率和匀染率降低。
分散染料要适合于碱性浴染色，不少分散染料在碱性浴中染色往往会发生色光变化，严重的会导致染料大量水解，水溶性增大，对纤维的亲和力急剧下降。这主要是由于染料分子中含有可水解的酯基和可以离子化的羟基所致。而如果染料分子结构中很少或基本上没有酯化的羧酸基团，而且在碱性条件下会离子化的羟基的含量也不高，就能够在碱性条件下基本保持色光不变，而且染色深度下降不多，具有较好的耐碱性。
单偶氮类的染料分子结构中都含有酯基，在碱性条件下会发生水解，使染料的水溶性增加，对纤维的亲和力降低，使染料难以上染，或者破坏了染料的发色体系使色光发生变化。这些染料分子结构中的酯基水解后失去了对纤维的亲和力，染料基本不上染了，或者由于酯基的水解从而导致染料的色变。
据报道，9O年代以来，国外染料的新品种开发，分散染料占了l5％以上，其中除了禁用染料的代用品以外，主要是提高涤纶超细织物深染性和染色牢度等应用性能的分散染料新品种。这些分散染料多数是杂环结构，或由多组分分散染料以三原色进行复配，以提高分散染料的染色饱和值、提升率和染色牢度。
2. 涤纶超细纤维控制合适的染色工艺
合适的染色工艺包括适当降低始染温度以控制上染速率，严格控制升温和降温速率，控制高温保温时间以提高匀染性，织物与染液的交换速率要加快，中深色染色后要进行还原清洗，以避免染色牢度下降。为保证涤纶超细织物的应用风格和特点，对染色装置要求设备上除了织物运行速度和浴比可自控外，还应具备温度、液量的自控装置，染色时须在全松弛状态或低张力状态下运行。染色浓度和染色温度直接影响分散染料的移染性，如染色织物在染色浓度为4％的移染率低于染色浓度为12％的移染率，130℃的移染率明显的要比120℃的高。染色浓度和染色温度还影响涤纶超细纤维的皂洗牢度，染色浓度越高，织物上的浮色越多，皂洗牢度就越差。染色浓度为4％的织物的皂洗牢度明显要比12％的高1级左右。而不同的还原清洗条件对染色牢度也有一定的影响，由于50℃清洗的条件比较缓和，而且涤纶超细纤维本身的特点导致织物上吸附的未固着的染料的量比较多，所以50℃清洗要比80℃清洗皂洗牢度低一点。120℃染色的皂洗牢度要比130℃的低，主要是由于染料没有完全染透纤维，纤维表面的染料量相对多一些，所以牢度差一点。染料分子对纤维的亲和力较大，其皂洗牢度就要好一点。在碱性条件下如果染料分子中含有的酯基其水解比较严重，形成可溶性的产物，同时在保险粉的作用下能够较好的去除织物上的浮色，所以皂洗牢度也会上升。
如果染料分子的高温分散性能较好，那么在高温染色条件下，其染色牢度较好，不会影响到纤维和织物的染色质量。此外，还要注意在染色时要尽量减少空气的混入，以防止染料分子受到氧化而影响其与纤维织物的结合。染色机的喷嘴和导布管的管径及角度的配置必要时加以改型，以适应涤纶超细纤维染色工艺的要求。
3.改善涤纶超细纤维的匀染性能
在染色过程中，分散染料中的单分子、胶团和晶体染料之间会发生转变，从而保持动态平衡。在晶体变大的过程中，晶粒之间会产生凝聚，有时晶型还会发生变化，这些都会影响到分散染料的染色性能，容易产生染色不匀、染色色点、条花等疵病。添加合适的匀染剂，能够提高分散染料的溶解度和其悬浮体的稳定性。加入匀染剂后，染料的吸光度有所提高，随着匀染剂用量的增加，吸光度不断增加。说明匀染剂对分散染料有增溶作用，即增加染液中单分子状态和胶团状的染料量，染液中单分子状态的染料是上染纤维的主要形式，胶团状的染料比染料晶体更容易释放染料单体，这些都有利于上染均匀。匀染剂对涤纶超细纤维上染速率可以起到减缓的作用。由于超细纤维的比表面积很大，对于染料的吸附速率很快，从而形成染色不匀。如果是涤纶混纤超细纤维，由于纤度的不同，单纤比表面积不仅较大，而且差异也很大，更容易造成上染速率方面的差异，结果是容易染花。匀染剂对不同分散染料的作用程度不同，但总体上是减少不同分散染料上染速率之间的差异，匀染剂的加入使不同分散染料的上染速率比较接近，这对于拼色染色十分重要。当拼色用分散染料的上染速率变得基本一致时，能保证同色渐进性，减少色差的产生机会，这对改善涤纶超细纤维的染色性能非常有益。
当分散染料上染涤纶超细纤维织物时，由于初始吸附很快，容易造成染色不匀。如果在整个染色过程中，加强已上染到织物上的染料的解析和迁移，可使织物上染花处的染料通过解析和重新均匀上染，最终获得匀染效果。未加匀染剂时，界面迁移率大于界面解析率。这是由于超细纤维的比表面积较大，对染液中的染料吸附力很大，所以染料从染色织物上解析下来比较困难。而一旦离开染色织物的染料，同样由于未染色超细纤维的比表面积较大，与染料的结合点较多，大部分被纤维所吸附，结果是界面迁移率相对较高。加入匀染剂后，可以同时提高织物上分散染料的界面解析率和迁移率。这是由于匀染剂既对染料有亲和力，又对纤维有亲和力，使得染料容易离开染色织物，特别是高温下这种作用更加明显。
4.提高涤纶超细纤维的染色深度
在众多纤维品种中，涤纶纤维表面较平滑，折射率最大，使得其表面反射率也最大，因此，当光线照射到平滑的染色涤纶织物表面时，大量入射光在织物表面上反射，仅一部分光折射到纤维内部，这部分光为着色光。正因为大量的入射光由织物表面以白光进入眼睛，使得涤纶的染色表观显色较差。而对于细旦涤纶纤维来说，其程度更甚。这是因为纤维的纤度越小，比表面积越大，从而反射光增多，表观显色更差。所以，在相同染料(特别是黑色和深蓝色)上染率的情况下，超细纤维织物与普通涤纶织物相比色泽要浅许多。日本化纤界对超细纤维织物进行低折射率树脂整理，使染色织物在上染率不变的情况下表观色泽增深。染色超细涤纶纤维通过低折射率树脂整理后，在染色织物表面形成了一层均匀的低折射率树脂薄膜，相应地降低了染色细旦涤纶织物的折射率，织物总表面反射光小于涂布前总表面反射光，使织物表观色泽增深。常用的低折射率树脂有：有机氟树脂，有机硅树脂，聚胺类及聚氨酯树脂。其中有机硅树脂是常用的低折射率树脂，折射率一般在1.40左右，有较好的综合性能和应用前景。另一种方法是使纤维的表面粗糙化，可降低纤维表面对光的反射能力，改进纤维的表观色泽。例如将惰性无机微粒，如硅胶、磷的碱土金属盐等分散于高聚物中，然后纺丝。再对这种丝制得的织物进行碱减量处理。由于碱对于聚酯和超微粒子的溶解速度不同，在纤维表面可形成许多微小的凹凸点。或者直接用低温等离子体照射聚酯表面，使其发生刻蚀，可产生微小的凹凸点。匀染剂的加入对涤纶超细纤维的染色深度也有良好的影响，在染料浓度较低的情况下，加入低浓度的匀染剂可以增加染色深度，但如果匀染剂浓度过高，匀染剂的增深效果反而会降低；在染料浓度较高的情况下，加入过少的匀染剂会降低染色深度，但当匀染剂浓度提高后，染色深度会增加。这说明匀染剂和纤维及染料之间存在相互的吸附作用，会降低染料的上染百分率；同时匀染剂对分散染料又有增溶作用，可以提高染液中单分子状态染料的浓度，提高上染百分率。所以，匀染剂的用量和染料用量要匹配，当染料用量较低时，匀染剂用量要低；当染料用量较高时，匀染剂用量要高，这样才能起到增深作用。
五、结束语
涤纶超细纤维的用途日益广泛，但其染色过程中存在的问题会影响到它的发展。改善涤纶超细纤维的染色性能直接关系到超细旦涤纶纤维用途的开拓，由于涤纶超细纤维和织物实际上几乎可以渗透到纺织品应用的各个领域，具有相当广阔的发展前景。超细旦涤纶织物的染色整理一直以来是国内外行业里的研究热点，其技术内涵十分丰富。改善涤纶超细纤维和织物的染色性能，对企业生产出更多质量高超、性能卓越的高档纺织产品意义十分重大。
--------------------该文最后由[中国针织网]于[2008/07/02 09:22]编辑--------------------
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小六永远爱庚宝! | | | ---- 来源：中国绸都网 作者：cicisally 时间：2008/07/01 22:28 | | 收藏 | 回复 | 引用 |
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