滌綸仿動物毛纖維的開發

1防寒用品的選擇隨著人們物質生活的改善，人們對服裝、美學和舒適度的要求越來越高。例如對防寒用品不僅僅是保暖、而且要輕便、毛皮感強、色澤豪華等。能同時滿足這許多使用要求的當前要算滌綸仿動物毛纖維,它具有質地輕柔、手感剛柔并列,保暖性強,透氣耐水性好,不霉不蛀,儲藏方便等特點而倍受消費者的歡迎。2試驗部分2.1原材料大有光滌綸切片(對苯二甲酸乙二酯),特性粘數[η]0.672、熔點262℃,儀征化纖股份有限公司產。色母粒,廣東省新會某公司產。2.2設備VD404滌綸短纖維紡絲、牽伸設備。自行設計的多孔矩形噴絲板。測試滌綸切片和異形纖維的相關儀器。2.3工藝和工藝條件2.3.1熱定型整理切片干燥→→紡絲(←注色)→→集束→→牽伸→→卷曲(←硅烷化處理)→→熱定型→→切斷→→疏毛(←染色)→→熱定型→→湯輥(擊撞)→→整理→→偽獸皮成品。疏毛工序開始為毛皮廠加工工序。2.3.2絲綢截面干燥本項目采用VC352真空轉鼓干燥設備。干燥周期12小時/批、溫度80～130℃、真空度≤50Pa、干切片含水≤50ppm。2.3.3環吹套冷卻風溫度和風速紡絲噴絲板采用自制的矩形孔,孔長徑比1∶15。螺桿擠壓機溫度均比普通產品各區高2～5℃。環吹套冷卻風溫21±0.5℃、風速為0.45±0.01m/s、環吹套距噴絲板距離75～80mm可調。紡絲速度500～800m/min,油劑濃度1.5±0.1%。2.3.4熱蒸汽分布集束總旦數35萬旦,牽伸倍數4.5±1,牽伸分配比90±1%。油浴溫度70±1℃、過熱蒸汽120±1℃、牽伸速度130m/min。卷曲機主壓2.7Pa、卷曲機背壓0.6Pa、熱定型溫度一區105～110℃,二區125～130℃,三區120～125℃,四區為冷卻區、熱定型時間為25min。3結果與討論3.1纖維饅頭的形度與提高纖維饅頭質量由于紡絲噴絲板采用矩形孔,所以在紡絲成形過程中如何確保纖維的異形度、提高纖維半成品質量是相當重要的關鍵一步。我們通過多次試紡發現影響紡絲成形及異形度的主要因素是熔體溫度、冷卻成形中環吹套與噴絲板的距離、環吹套冷卻風的溫度和風速等等,并進行了重點研究。3.1.1仿生織物的制備纖維的異形度好壞會直接影響到仿獸皮的成功性,其主要反映在毛皮中剛毛的特點,起到挺括、光亮、手感性好,達到仿生效果。而影響纖維異形度的原因之一是熔體溫度的影響較大。從實踐中得知熔體溫度過高,絲束的凝固速度及凝固點下降、下移,使熔體粘度降低,異形度變差。如熔體溫度過低,造成噴絲孔出絲不暢,熔體在紡速的牽引下易破裂,使異形度變差。所以通過紡絲擠壓機及箱體各區域溫度的試驗,認為熔體溫度控制在284±0.5℃,異形度較為理想。3.1.2環板距離與成品質量控制指標干熱收縮回歸分析環吹套(即環形冷卻風裝置)出風口與噴絲板的距離是直接影響絲束成形和異形度的關鍵。如環板距離太短,熔體細流一出噴絲板孔在熔體膨化區附近被冷卻凝固,即熔體溫度從284℃突然受到風溫20℃的急冷,使熔體外層和內層凝固的程度差異太大,即絲束凝固不均勻,使初生纖維的可拉伸性能降低易產生毛絲和斷頭,如環板距離太長,纖維截面形狀彎曲大,有些成為橢圓形。針對以上情況我們對環板距離與半成品質量控制指標干熱收縮進行了線性回歸方程方法的試驗,數據見表1。作回歸直線管理圖(見圖1),相關分析和回歸分析計算略。表1說明:通過實驗計算說明環板距離在75～80mm之間對紡絲成形、異形度較理想,即反映干熱收縮比較均勻。3.1.3風速對纖維細度的影響及建議解環吹套的風量是由控制風速度實現的,而風速的控制大小直接影響絲束的冷卻成形、異形度及影響卷繞絲的取向度(即可用干熱收縮來代替)、結晶度,從而影響后拉伸性能。例如風速過大異形度就大,這是因為熔體的凝固速度加快、粘度提高、形變受到阻礙,所以纖維的異形度變更大。當風速過高時,致使絲束中心部分發生湍流,絲束拉轉。如果風速過低(小于0.3m/s)時,紡出的絲截面為橢圓形,這是因為風速過低風速不能穿透絲束內層,造成絲束內外層凝固不均勻,異形度差異大。現將多次實驗情況反映如下(見表2)。作回歸直線管理圖(見圖2),相關分析和回歸分析計算略。表2說明:從相關分析得γ=0.932,是正相關;干熱收縮隨風速的增加而逐漸增加。實驗得出風速為0.4～0.45m/s時干熱收縮比較均勻,及后牽伸性能較好。3.2仿獸皮纖維截面的制備我們根據動物毛皮的特點,采用了多種加工工藝流程。其特點一是使仿獸皮產品具有手感柔軟,但柔軟中有堅、纖維之間有滑爽感、挺括(即一種毛皮的剛毛是根據豎立起來、不彎曲。另一種是每根纖維伸直一面倒向)。二是仿獸皮顏色有閃光效應,色澤鮮艷具有仿生效果。我們在分析國內外獸皮和仿獸皮纖維截面形狀的基礎上,研制大長徑比的矩形噴絲板孔。這是因為在合成纖維生產中,纖維截面的變化主要依靠噴絲板孔形的變化來實現。為實現扁形纖維截面,主要通過異形板的孔形、微孔長徑比尺寸及其紡絲工藝的有機配合來實現的?，F采用噴絲板直徑為Φ160mm、210孔的板。紡制了1.665～2.22dtex(15～20d)的三種規格的扁形纖維。同時為適應毛皮廠特種品種需要我們在牽伸中加入有機硅處理(使纖維具有滑爽感),以及采用高倍牽伸、高溫熱定型工藝,從而提高纖維的剛性和穩定性能。其纖維截面(見圖3)及纖維各項物理指標(見表3)。為達到仿獸皮的仿生效果,我們原料采用大有光滌綸切片(因為普通滌綸切片是半消光的,加工的纖維為半消光纖維),加上采用矩形截面,從而使纖維折光反射率最高,達到閃光的最佳效果。同時我們進行紡絲時注色(加入色母粒)和散纖維染色的方法(深黃色為仿黃狼皮、黑色為仿裘皮),目的是使纖維提高閃光的真實性。4仿動物毛纖維的主要應用狀況a.用超常規長徑比的矩形噴絲孔生產高旦數、高異形度的滌綸仿動物毛短纖維作黃狼皮和裘皮的剛毛,可使產品具有天然獸皮的風格,且有明顯的閃光效果及柔中有剛的性能,同時它在某些使用性能上超過動物毛皮的性能。b.用大有光滌綸切片為原料、紡制扁平形仿動物毛纖維生產工藝是可行的。可起到最佳折光反射率作用,纖維光感好,而且挺括。使仿獸皮產品向中高檔方向發展打下良好的基礎,同時起到以假亂真的效果來滿足日益增長的消費者的需要。c.滌綸切片產量我國居世界第二位,而且價格大大低于普通的已大量用于人造毛皮的腈綸纖維和腈氯綸纖維。因此采用滌綸為原料既經濟又符合我國化纖行業發展的現狀。d.在紡制仿動物毛纖維生產中加入一定量的硅烷化處理,使纖維具有天然羽絨纖維一樣的滑爽感。以適應人造毛皮多品種發展以及具有耐洗性、服用性、儲藏性等優良特點。e.目前仿動物毛纖維二端未經堿液處理成尖形(天然動物毛一端為尖形化),以達到仿獸皮的高檔化要求,有待進一步的研究解決。本文所試制的仿動物毛纖維具有獨特的風格和明顯的經濟價值,是目前人造毛皮向高檔化發展打下良好的基礎,同時彌補天然動物毛皮不足的有利條件。但在紡制纖維及毛皮制作過程中存在設備的不足等問題,有待進一步探索解決及投入正常生產,來滿足人們物質生活的需要。仿動物毛纖維的崛起一方面解決了天然動物毛皮資源的不足,另一方面彌補了某些性能上的不足,擴大了應用領域。目前國內外仿動物毛皮種類很多,例如有兔羊皮、貓虎皮、黃狼皮等獸皮,其使用原料有腈綸、腈氯綸、錦綸等。其產品截面形狀有三角形、多邊中空形、腰子形、扁平形等異形、高收縮、立體卷曲纖維。其織物結構為雙層結構,面層為仿獸皮,立毛密度大于15000根/cm2。國內在仿動物毛纖維方面是屬于起步階段,還未形成工業化生產(指高檔的仿動物毛纖維),其主要原料主要靠進口腈綸、腈氯綸纖維,價格比普遍纖維高幾