简述干爽抗菌聚酯纤维个别备件设计与开发技术等情况_纬博_web.13351.com

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◎	简述干爽抗菌聚酯纤维个别备件设计与开发技术等情况收入纬博：织造染整一、概念涤纶吸湿性差，穿着有闷热感，还容易产生系列细菌，而如何提高化纤织物的吸湿性、透气性是国内外关注的课题，特别是在服装领域如何在原料上下功夫解决细菌存在问题也成为永恒的话题。为保留涤纶织物的挺括、耐洗特性，提高其服用的舒适性，美国(杜邦)、日本、韩国、台湾等相继研究并推出吸湿排汗的异形涤纶。通过纤维截面异形化来增加毛细管作用，使织物由于纤维上或纤维间的毛细通道，产生芯吸作用而具有干爽导湿性能。芯吸作用愈大，导湿性能愈好。要获得具有吸湿、快干特性的异形纤维，纤维的截面必须具有凹槽。同时在纤维纺制过程中添加自行研制的抗菌母粒(纳米无机抗菌剂)，纺制带有凹槽的抗菌聚酯纤维，使纤维及织物具有干爽及抗菌双重功能。而抗菌材料中的核心成分是抗菌剂。抗菌剂是一些细菌、霉菌等微生物高度敏感的化学成分。极少量的抗菌剂添加至普通材料中，可制成抗菌材料。抗菌剂可归为有机类、无机类和天然类等几大类。有机类抗菌剂包括多种传统抗菌杀菌剂。有机抗菌剂杀菌力强、即效好，来源丰富，但存在毒性安全性较差、会产生微生物耐药性、耐热性较差、易迁移等不足。天然类抗菌剂耐热性较差，应用范围较窄。无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性等优点，特别是其突出的耐热性（>600-1000 ℃）使其近年来在塑料、化纤、陶瓷等材料领域中的应用倍受重视。无机抗菌剂一般含有银、锌、铜等金属离子成分和无机载体，如沸石、磷酸盐、羟基磷灰石、可溶性玻璃等，通过缓释作用以提高抗菌长效性。银离子的抗菌力很强，但其化学性质活泼，易转变为棕色的氧化银或还原成黑色的单质银，即出现变色。另外，大量使用银的成本高。二、干爽抗菌聚酯材料的发展历史现代抗菌材料的大规模应用始于第二次世界大战时期，德军穿用经抗菌整理加工的军服，减少了伤员的细菌感染和伤病减员。二十世纪60年代以后，抗菌卫生织物开始在民用产品中推广。用于抗菌整理的抗菌剂主要是添加有机锡和氯代酚等强抗菌性化学物质。80年代中期后开发出多种季胺盐类硅烷抗菌整理剂。二十世纪80年代，抗菌纤维的开发成功使抗菌纺织品的长效性得到更好的保证。在合成纤维加工时，添加特定抗菌剂于化工原料中制造出抗菌纤维。抗菌剂可以是有机抗菌剂，也可以是无机抗菌剂。随着石油化工的迅速发展，塑料制品已成为日常生活不可或缺的必需品。据报道，1997年全世界塑料产量高达1.35亿吨，且每年递增5%。80年代以来抗菌塑料的开发及其在家电、厨卫设施、通讯、日用品、汽车、建材、玩具等产业中的广泛应用，使抗菌材料进入了一个飞速发展阶段。其中，欧美国家主要用于日用品、玩具等终端产品上。日本则在家电、日用品、汽车、厨卫设施、通讯产品等领域全方位应用抗菌材料。近年来，在纤维类抗菌材料方面：涤纶吸湿性比较差，穿着有闷热感，为了提高织物的吸湿、透气等性能在内的服用的舒适性，美国（杜邦）、日本、韩国、台湾等相继研究并推出吸湿排汗的异形涤纶。通过纤维截面异形化来增加毛细管作用，使织物由于纤维上或纤维间的毛细通道，产生芯吸作用而具有干爽导湿性能。可以说，早在1982年初，日本帝人公司就开始了干爽型聚酯纤维研究，其研制的中空微多孔纤维在1986年申请了专利，1986年美国杜邦公司首次推出名为“Coolmax”的具有吸湿排汗功能的干爽型聚酯纤维，纤维外表有四条排汗管道，可将汗水快速带出并导入空气中，制成的衣料夏季穿着仍然保持皮肤干爽；1999年杜邦公司结合研发的低药剂用量快干特性的专利技术，推出升级换代的Coolmax Alta 系列的布料；自从杜邦公司推出Coolmax后，台湾的许多纤维生产商依托自身的技术开发优势，相继研制、开发出具有吸湿排汗功能的干爽型聚酯纤维。台湾远东、南亚、中兴公司等主要纺织原料供应厂商，先后投入巨资开发相关产品，远纺开发研制成功的70PCOOL，中兴纺织出品的十字断面Coolplus功能价格极具竞争力。中国内地干爽型聚酯纤维开发时间短技术上也存在一定的差距。目前虽然在内地市场上也有标注干爽型纤维的产品，但由于缺乏对产品性能的规范标准以及加工工艺上的缺陷，产品物理性能和吸湿排汗的性能往往不够理想。为此我们设计加工了三种规格的异形喷丝板，纺制的异形纤维截面带有凹槽，使织造时纤维和纤维之间形成通道，以达到干爽的效果。同时纺丝过程中添加抗菌母粒使纤维及织物具有良好的抗菌性能，以提高纤维的使用性能。三、干爽型聚酯纤维喷丝板微孔的设计 1. 喷丝孔形状的选择情况生产高异形度纤维，同一孔型的喷丝板，其叶片长宽比不同对纤维异形度影响很大，随叶片的长宽比的增大，纤维的异形度有所提高，但当叶片的长宽比增大到7以上时，纤维的异形度已不再显著增加。设计中因考虑长宽比对异形度的影响，纤维规格及加工清洗等问题，选择3种喷丝板微孔的叶宽为0.08 mm，三叶、四叶、五叶型喷丝板微孔的长宽比分别为3、4．75及4。因此，为了改善聚酯纤维穿着过程中吸湿性差等缺点，研究人员研究了干爽抗菌性聚酯纤维，并且通过试验表明喷丝孔形状、纺丝温度、冷却成形条件及喷丝速度是决定异形度的主要工艺因素，四叶、五叶纤维截面异形度高，凹槽明显；三叶纤维异形度低，且形不成凹槽，抗菌母粒的加入直接影响到纺丝温度，使温度降低，对纤维的力学性能影响不大，在实验范围内纤维横截面形状的改变对其干爽性能的影响明显，通过对四种不同横截面纤维的蒸馏水扩散及干燥所作实验来看，不同纤维截面水分扩散及挥发速率顺序如下：五叶纤维＞四叶纤维＞圆纤维＞三叶纤维，从碱处理前后纤维带液率实验来看，碱处理前纤维外观变化对带液率影响不明显，但经适当碱处理后，带液率顺序随纤维外观差异明显，其中五叶形纤维具有明显高的带液率。 2.喷丝孔特征尺寸大小关键因素纺丝熔体的流动状态与孔的形状及尺寸的大小密切相关。在既定物料和纺丝工艺条件下，合理地确定喷丝板微孔的几何尺寸，可避免不稳定流动。纺丝熔体一般为非牛顿流体，按流变学观点，它在孔道中的流动，采用米勒提出的当量直径法进行设计、检验和修正。 3.纺丝温度的影响纤维的异形度随纺丝温度的升高而降低，虽然溶体松弛时间随温度的升高而下降，使溶体出喷丝孔后的膨化现象减小，另外，溶体的表面张力亦随温度的升高而降低；但是纺丝温度对溶体的粘度也有很大影响，随着温度的升高，溶体粘度迅速下降，这样减小了挤出细流偏离喷丝孔形状的阻力。实践证明，温度对后者的影响要大于前者，使纤维异形随温度的升高而下降。但温度过低不利于拉伸工序的进行，并影响纤维的力学性能。同时抗菌母粒（M）的加入，起到类似于增塑剂的作用使共混溶体粘度降低，纺丝温度略有下降。综合各个方面因素，并反复实验，确定合适的纺丝温度285℃~295℃ 4.喷丝头预拉伸倍数的影响当喷丝板的溶体喷出速度一定，改变纺丝速度时，喷丝头预拉伸倍数虽然变化不大，但对纤维的剩余拉伸比影响较大，而对纤维异形度影响不大。当纺丝速度一定，改变溶体喷出速度时，虽然喷丝头预拉伸倍数变化很大，但对纤维的剩余拉伸比影响较小，而纤维异形度明显增大。纤维剩余拉伸比主要取决于纤维成形中形变区的轴向速度梯度。随着纺速的增加，速度梯度增加，大分子的预取向度明显增加，以致剩余拉伸比下降，这种形变对纤维的异形度影响不大。纤维异形度对成形中温度的变化较为敏感，当溶体喷出速度较快时，细流能加速进入到纤维成形的低温区，使丝条粘度迅速增加，松弛时间延长，这样有利于纤维异形度增加。而喷出速度的增加主要使成形中处于流动区的细流速度梯度减小，因此对纤维的剩余拉伸倍数影响不大。但溶体喷出速度又受纤维规格、卷绕头速度等因素的制约。 5.冷却条件的影响卷绕丝的异形度随着溶体细流冷却条件的加剧，如冷却风速的增加，风温的降低以及吹风点距喷丝板距离增大。但同时与圆形截面纤维相比，异形丝具有更大的比表面积，异形丝易于散热，冷却速度变快，凝固点明显上移，同时丝条的表层和内层温度梯度增大，丝条可能受到表层的拉伸力的局部集中，使之产生裂痕，而影响加工性能。因此，应适当缓和冷却条件提高风温，降低风速，以延缓冷却速度，使塑性区延长，凝固点下移，减小喷丝头拉伸张力。而若冷却的太慢，由于溶体细流表面张力的作用会使异形丝截面异形度降低，趋于圆形，故冷却条件也不能太柔和。经试验，测吹风风温20℃~25℃、风速0.32~0.36m/s时，丝条的可纺性及产品物理指标均较佳。四、干爽抗菌聚酯纤维性能研究常规涤纶纤维由于大分子缺少吸湿性基团，大分子链之间排列较为紧密，因此纤维具有较低的吸湿性，一般为0.4%。加之常规涤纶纤维的圆形横截面，造成了由这类纤维所加工而成的服装在穿着过程中不能顺利地将身体形成的汗液排出到体外，从而导致涤纶纤维织物的穿着不舒服，特别是在有汗情况下具有湿闷感。通过对织物导湿研究表明，如果在沙线与沙线间的空隙，纤维与纤维间的空隙甚至纤维内部所形成一定尺寸的孔隙结构，而且这种孔隙的尺寸达到一定数值后，其所具有的毛细效应就可以很容易地将体表的汗液借助于毛细管负压作用传输到体外并挥发掉。由此形成干爽的感觉。另外，除三叶形纤维品种机织物蒸馏水浸润时间稍大于常规圆形纤维外，其它如四叶、五叶形纤维的蒸馏水扩散时间均短于圆形纤维，其中四叶形纤维水分扩散时间约为圆形纤维的60%，五叶形纤维则仅为常规圆纤维的19%弱，另外从蒸馏水扩散后所形成的面积来看，四叶形、五叶形纤维也均较圆纤维大，而且面积大小顺序类似于浸润时间，这都说明纤维横截面的改变均为有利于水分的快速扩散。换言之，有利于人体汗液的传输，从而为形成干爽空间提供了保障。五、抗菌纺织品的发展众所周知，开发最早而且一直延续至今的纺织品抗菌防霉防臭处理方法是后整理的方法。这种方法得以普遍采用的原因在很大程度上是因为加工方便，并且可供选择的抗菌剂范围很广。纺织品不管是原料纤维还是纱线或是织物甚至成衣均可通过后整理方式获得抗菌功效。纺织品生产商可以很随意地根据用户或最终用途的需要选择不同的抗菌剂生产具有不同抗菌特性的产品，但这种方法也存在着一个致命的弱点，那就是抗菌功效的耐久性不理想。对于必须经常洗涤的衣着、床上用品，经过若干次洗涤即失去抗菌效果。虽然有的用具有活性基团的抗菌剂与纤维交联，但离持久或永久抗菌的要求仍相去甚远。另外，对散纤维处理往往造成许多棉结，使后道加工难以进行。尽管如此，天然纤维由于难以通过纤维改性的方式获得抗菌效果，故到目前为止，用天然纤维制成的纺织品的抗菌处理仍以后整理方式为主。随着化学纤维的迅速发展和在纤维消费领域中逐渐占居主导地位，各种纯化纤或化纤与天然纤维的混纺产品已成为各类纺织品的主角。由于化学纤维较易化学改性因而转向以纤维的高分子结构改性和共混改性的方法制取持久性抗菌纤维，其中以共混方式为主。早期的用于化纤共混纺丝的抗菌剂一般均为含金属离子的复合物，其中有不少抗菌剂含重金属离子。近年来，随着人们环境意识的增强，重金属离子对人体的生态毒性问题已逐渐引起人们的重视，抗菌效果好但毒性较大的含重金属离子的抗菌剂已被逐渐淘汰，取而代之的是一些对人体无害的金属氧化物、盐或载负在无机非金属化合物上的活性金属离子作为合成纤维共混改性的主要抗菌剂，如含Ag沸石、Zn、Cu复合物和TiO２等。这类抗菌剂有广谱抗菌效果，对人体无害，而且热稳定性好，有利于共混纺丝。目前国际上(主要是日本)大多数抗菌合成纤维包括国内个别企业少量研制的抗菌纤维基本上都采用含银沸石作为抗菌剂。此外，以湿纺或溶剂纺生产的抗菌醋酸纤维、抗菌粘胶纤维和抗菌腈纶纤维等也已出现，这些纤维在纺丝过程中以共混方式加入抗菌剂，故有持久的抗菌效果。但据报道，部分纤维所采用的抗菌剂仍存在部分毒性问题和抗菌谱不够广的缺陷。六、结束语喷丝孔形状、纺丝温度、冷却成形条件及喷丝速度是决定异形度的主要工艺因素，而抗菌母粒的加入直接影响到纺丝温度，使温度降低，对纤维的力学性能影响不大，特别是纤维横截面形状的改变对其干爽性能的影响比较明显。 --------------------该文最后由[中国针织网]于[2008/08/14 14:33]编辑-------------------- 努力努力再努力!A ZA!Flighting! 小六永远爱庚宝!
	---- 来源：中国绸都网作者：cicisally 时间：2008/08/14 14:10
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·干爽抗菌聚酯纤维设计与开发技术 - 2008/07/29 13:57

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