超细纤维研发再登新高

主持人：记者 陶璐璐嘉宾：苏州大学材料与化学化工学部教授    戴礼兴作为我国新材料领域的又一自主研发项目，由苏州大学戴礼兴教授牵头、与江苏新民纺织科技股份有限公司合作共同完成研究开发的“收缩性可控共聚酯全拉伸丝直纺超细化关键技术应用及其产业化”项目，使得我国在化纤技术精细化领域的研究又迈上了新的台阶。戴礼兴表示，超细纤维织物高雅、华贵，早已受到全球纺织业的瞩目，而直纺法是节能、减排、低成本、高质量的超细纤维制造新技术。具有不同收缩率的聚酯纤维是差别化合成纤维中的重要组成部分，也是织造高档织物的理想原料之一，通过物理法生产的收缩性聚酯纤维放置一段时间后收缩率会下降，因此要得到稳定的收缩率，采用化学方法是有效手段。直纺法工艺简单成本低主持人：多功能复合纤维应用的领域越来越广泛，超细纤维的研究也一直是业内所关注的，收缩性可控共聚酯全拉伸丝直纺超细化这个项目的整体情况怎样？戴礼兴：收缩性可控共聚酯全拉伸丝直纺超细化项目所用原料以对苯二甲酸和乙二醇为基本组分，间苯二甲酸和聚乙二醇为共聚组分的四组分共聚酯，主要通过共聚组分的改变调控纤维收缩率。在常规FDY纺丝机上通过微细孔直接形成超细纤维难度大，该项目使用整流器调控纤维收缩率CV值，稳定纤维收缩性，采用三热辊拉伸，精确控制纺丝工艺等手段，以最少的投入生产收缩性可控共聚酯全拉伸丝（FDY）超细纤维，使总纤度达到20dtex~30dtex，或者单丝纤度0.3dtex~0.5dtex的超细纤维，收缩率在15%~70%之间可调。主持人：国内外的企业一直在探索如何更好地制备超细纤维，与常规制备方式相比，直纺法有哪些优势？戴礼兴：纤维的收缩性是影响纤维服用性能和风格的一种重要功能，不同的收缩性具有非常不同的特性和应用领域，所以生产收缩性可控的超细纤维具有重要现实意义。直纺法制备超细全拉伸丝就是在常规FDY纺丝机上通过微细孔直接形成超细纤维，工艺简单，生产成本低，节能环保，但直接纺生产超细纤维成纤过程的可纺性、熔纺时的冷却技术以及纤维断头与防止产生毛丝是生产控制的难点。与复合法超细丝相比，直接法生产超细丝技术每吨丝少排放300kg废料，每吨节省5100元；也不需要用溶解基质的溶剂，每吨少用溶剂40吨,其中节水39.2吨，节约氢氧化钠0.8吨。它还可与不耐溶剂或碱的其他纤维(如羊毛、蚕丝等)复合使用，这一点是复合法无法比拟的。因此，作为超细纤维的生产方法之一，直接纺丝法会在技术不断进步的基础上不断得到发展和推广。三项创新实现纤维收缩可控和超细化主持人：与现有技术相比，该项目主要有哪些创新之处？戴礼兴：我们这个项目主要在三方面对现有技术进行了创新。首先，设计灵活可调的整流器：在涤纶细旦丝的生产线上，为了降低拉伸过程中丝条的内应力，延缓初生丝条二次结构的发展、稳定工艺等方面的需求，现有技术在纺丝组件的下方设置了一段通常称之为缓冷器的加热保温区。由于缓冷器规格和安装是固定的，只能通过调节缓冷器的温度来对初生丝条的缓冷效果进行控制。虽然缓冷器在较宽的温度范围内可以顺利进行纺丝，但是温度对纤维的微观结构具有明显影响，从而对成品纤维的性能和质量产生不良影响。该项目依据模型预测和实验数据相结合的方法设计了一种取代缓冷器的新型整流器，与缓冷器相比，由侧吹风装置吹出的风在整流器的作用下分层垂直作用于丝束，同时防止侧吹风直接吹向喷丝板面，这样可以稳定初生纤维的收缩性能，同时，该整流器既方便安装拆卸，又省电，特别适用于生产总纤度20dtex~30dtex，或单丝纤度0.5dtex以下的超细聚酯纤维。其次，对超细纤维的收缩性控制：通过物理法生产的收缩性聚酯纤维放置一段时间后收缩率会下降，因此要得到稳定的收缩率，必须采用化学方法。我们以共聚方法为调控纤维收缩率的主要手段，根据收缩产生的机理，通过添加第二单体间苯二甲酸（IPA）的量来控制无定形和结晶区域从而调节纤维收缩程度。通过系统研究，得到了IPA与收缩率的对应关系。另外，柔性链段PEG进入大分子主链后，降低了形成折叠链时所需克服的技术壁垒，有利于微晶的产生，所得到的共聚酯的微晶尺寸明显增加，有利于纤维的染色改性，并且由于玻璃化温度的下降，拉伸变得容易，减少了拉伸过程中毛丝的产生。最后，对直纺超细FDY纤维进行工艺控制：FDY卷绕速度高达5000m/min，而纤维产品品种总旦数小，仅为总纤度20dtex~30dtex，或单丝纤度小于0.5dtex，直接从喷丝孔中喷出形成超细丝，难度很大，加上原料不是常规聚酯和20头高速纺丝设备，生产技术要求更高。除精确控制纺丝温度、纺丝速度、吹风条件等工艺条件外，将常规的一道牵伸改为三热辊两道牵伸，使热拉伸和定型更加充分、稳定，可以提高纤维的均匀性和收缩性能的稳定性。技术产业化制造高档面料新手段   主持人：经过三年多的研发实践，到目前为止，该项目的应用情况如何？带来哪些经济和社会效益？戴礼兴：我国一直以来都是采用复合纺丝法生产超细纤维，但其工艺复杂、成本高，易产生环保问题等，我们在常规FDY设备上，进行适当改造，用直纺法制超细纤维并收缩可控，取得了很好成果，获得了可观的经济效益。以投资2000万元的项目为例，从2008年到2010年，项目的新增利润达到5281.2万元，同比节约1313.55万元，新增税收1761.38万元。收缩性共聚酯全拉伸丝直纺超细化是非常有前景的技术。一是如前所述的超细纤维直纺制备优势和所具有的独特、优异性能；二是因为共聚酯纤维根据其热收缩程度的不同，可以得到不同风格及性能的产品。比如，热收缩率在15%~25%的纤维，可用于织制各种绉类、凹凸织物、提花织物；热收缩率为15%~40%的纤维，可用于膨体毛线、毛毯、人造毛皮等；热收缩率为40%~70%的纤维，可用于合成革、人造麂皮等。通过对聚酯纤维化学改性而制得的易收缩纤维因其沸水收缩率高和收缩率稳定而备受青睐，尤其适合与海岛纤维复合，用于生产高档仿麂皮织物、仿桃皮绒、高密度织物。因此，收缩可控和超细技术的复合是制造高档面料的一种全新手段。（中国纺织报）