超細纖維研發再登新高

　　我國對化纖技術精細化的一次挑戰。

　　嘉賓：蘇州大學材料與化學化工學部教授 戴禮興

　　作為我國新材料領域的又一自主研發項目，由蘇州大學戴禮興教授牽頭、與江蘇新民紡織科技股份有限公司合作共同完成研究開發的“收縮性可控共聚酯全拉伸絲直紡超細化關鍵技術應用及其產業化”項目，使得我國在化纖技術精細化領域的研究又邁上了新的臺階。

　　戴禮興表示，超細纖維織物高雅、華貴，早已受到全球紡織業的矚目，而直紡法是節能、減排、低成本、高質量的超細纖維制造新技術。具有不同收縮率的聚酯纖維是差別化合成纖維中的重要組成部分，也是織造高檔織物的理想原料之一，通過物理法生產的收縮性聚酯纖維放置一段時間后收縮率會下降，因此要得到穩定的收縮率，采用化學方法是有效手段。

　　直紡法　工藝簡單成本低

　　主持人：多功能復合纖維應用的領域越來越廣泛，超細纖維的研究也一直是業內所關注的，收縮性可控共聚酯全拉伸絲直紡超細化這個項目的整體情況怎樣?

　　戴禮興：收縮性可控共聚酯全拉伸絲直紡超細化項目所用原料以對苯二甲酸和乙二醇為基本組分，間苯二甲酸和聚乙二醇為共聚組分的四組分共聚酯，主要通過共聚組分的改變調控纖維收縮率。在常規FDY紡絲機上通過微細孔直接形成超細纖維難度大，該項目使用整流器調控纖維收縮率CV值，穩定纖維收縮性，采用三熱輥拉伸，精確控制紡絲工藝等手段，以最少的投入生產收縮性可控共聚酯全拉伸絲(FDY)超細纖維，使總纖度達到20dtex~30dtex，或者單絲纖度0.3dtex~0.5dtex的超細纖維，收縮率在15%~70%之間可調。

　　主持人：國內外的企業一直在探索如何更好地制備超細纖維，與常規制備方式相比，直紡法有哪些優勢?

　　戴禮興：纖維的收縮性是影響纖維服用性能和風格的一種重要功能，不同的收縮性具有非常不同的特性和應用領域，所以生產收縮性可控的超細纖維具有重要現實意義。

　　直紡法制備超細全拉伸絲就是在常規FDY紡絲機上通過微細孔直接形成超細纖維，工藝簡單，生產成本低，節能環保，但直接紡生產超細纖維成纖過程的可紡性、熔紡時的冷卻技術以及纖維斷頭與防止產生毛絲是生產控制的難點。與復合法超細絲相比，直接法生產超細絲技術每噸絲少排放300kg廢料，每噸節省5100元;也不需要用溶解基質的溶劑，每噸少用溶劑40噸,其中節水39.2噸，節約氫氧化鈉0.8噸。它還可與不耐溶劑或堿的其他纖維(如羊毛、蠶絲等)復合使用，這一點是復合法無法比擬的。因此，作為超細纖維的生產方法之一，直接紡絲法會在技術不斷進步的基礎上不斷得到發展和推廣。{page_break}

　　三項創新　實現纖維收縮可控和超細化

　　主持人：與現有技術相比，該項目主要有哪些創新之處?

　　戴禮興：我們這個項目主要在三方面對現有技術進行了創新。首先，設計靈活可調的整流器：在滌綸細旦絲的生產線上，為了降低拉伸過程中絲條的內應力，延緩初生絲條二次結構的發展、穩定工藝等方面的需求，現有技術在紡絲組件的下方設置了一段通常稱之為緩冷器的加熱保溫區。由于緩冷器規格和安裝是固定的，只能通過調節緩冷器的溫度來對初生絲條的緩冷效果進行控制。雖然緩冷器在較寬的溫度范圍內可以順利進行紡絲，但是溫度對纖維的微觀結構具有明顯影響，從而對成品纖維的性能和質量產生不良影響。

　　該項目依據模型預測和實驗數據相結合的方法設計了一種取代緩冷器的新型整流器，與緩冷器相比，由側吹風裝置吹出的風在整流器的作用下分層垂直作用于絲束，同時防止側吹風直接吹向噴絲板面，這樣可以穩定初生纖維的收縮性能，同時，該整流器既方便安裝拆卸，又省電，特別適用于生產總纖度20dtex~30dtex，或單絲纖度0.5dtex以下的超細聚酯纖維。

　　其次，對超細纖維的收縮性控制：通過物理法生產的收縮性聚酯纖維放置一段時間后收縮率會下降，因此要得到穩定的收縮率，必須采用化學方法。我們以共聚方法為調控纖維收縮率的主要手段，根據收縮產生的機理，通過添加第二單體間苯二甲酸(IPA)的量來控制無定形和結晶區域從而調節纖維收縮程度。通過系統研究，得到了IPA與收縮率的對應關系。另外，柔性鏈段PEG進入大分子主鏈后，降低了形成折疊鏈時所需克服的技術壁壘，有利于微晶的產生，所得到的共聚酯的微晶尺寸明顯增加，有利于纖維的染色改性，并且由于玻璃化溫度的下降，拉伸變得容易，減少了拉伸過程中毛絲的產生。

　　最后，對直紡超細FDY纖維進行工藝控制：FDY卷繞速度高達5000m/min，而纖維產品品種總旦數小，僅為總纖度20dtex~30dtex，或單絲纖度小于0.5dtex，直接從噴絲孔中噴出形成超細絲，難度很大，加上原料不是常規聚酯和20頭高速紡絲設備，生產技術要求更高。除精確控制紡絲溫度、紡絲速度、吹風條件等工藝條件外，將常規的一道牽伸改為三熱輥兩道牽伸，使熱拉伸和定型更加充分、穩定，可以提高纖維的均勻性和收縮性能的穩定性。

　　技術產業化　制造高檔面料新手段

　　主持人：經過三年多的研發實踐，到目前為止，該項目的應用情況如何?帶來哪些經濟和社會效益?

　　戴禮興：我國一直以來都是采用復合紡絲法生產超細纖維，但其工藝復雜、成本高，易產生環保問題等，我們在常規FDY設備上，進行適當改造，用直紡法制超細纖維并收縮可控，取得了很好成果，獲得了可觀的經濟效益。以投資2000萬元的項目為例，從2008年到2010年，項目的新增利潤達到5281.2萬元，同比節約1313.55萬元，新增稅收1761.38萬元。

　　收縮性共聚酯全拉伸絲直紡超細化是非常有前景的技術。一是如前所述的超細纖維直紡制備優勢和所具有的獨特、優異性能;二是因為共聚酯纖維根據其熱收縮程度的不同，可以得到不同風格及性能的產品。比如，熱收縮率在15%~25%的纖維，可用于織制各種縐類、凹凸織物、提花織物;熱收縮率為15%~40%的纖維，可用于膨體毛線、毛毯、人造毛皮等;熱收縮率為40%~70%的纖維，可用于合成革、人造麂皮等。通過對聚酯纖維化學改性而制得的易收縮纖維因其沸水收縮率高和收縮率穩定而備受青睞，尤其適合與海島纖維復合，用于生產高檔仿麂皮織物、仿桃皮絨、高密度織物。因此，收縮可控和超細技術的復合是制造高檔面料的一種全新手段。

　　用戶評價

　　收縮性共聚酯全拉伸絲直紡超細化技術，單絲纖度和總絲束纖度都很小，技術難度高，纖維風格別致。該技術經本單位應用，纖維成型性好、纖維質量穩定、優等品率高、纖維易收縮功能明顯、技術成熟、成本低、節能減排，為我們帶來了很好的經濟效益和社會效益。希望今后在此基礎上進一步開發其他功能的超細絲，以擴大應用領域。