论多孔聚酯长丝的现状及发展

一段时间以来，日本KURARAY公司的开发目标之一是使用PET制作“轻量”织物。时至今日，通过使用相对较重的材料按照熔纺工艺生产类似于PET的轻量织物，已经尝试过多种方法：应用特定的喷丝板形成中空截面，应用特殊的喷丝板形成超过3个分支的多叶横截面，两种类型聚合物共轭形成皮芯结构，然后去除芯层以形成中空结构等，生产轻质材料对长丝而言，上述方法结合下述方式被广泛应用：变形纱加工，通过假捻、假编变形法或者空变形工艺形成卷曲制备膨体纱，这种纱线中有许多空气间隙；混合并加热两种或多种具有不同收缩率的纱线，以便在长丝中形成空气间隙。 最近，在舒适性纺织品领域，轻质织物尤其从节能角度来看，用于运动织物以及汽车内饰材料的需求呈上升趋势。为了迎合这种需求，KURARAY公司开发出新型K-21轻量聚酯纤维材料，它具有多孔中空结构和高的中空比。研制K-21时使用的是一种新型水溶性EXCEVAL。聚酯通过与EXCEVAL共轭熔纺技术，再用水溶去EXCEVAL，形成了多孔中空纤维。 新型轻量纤维的开发概念瞄准轻量和高耐久中空结构：它应当具有较大的中空度以达到0.85克/立方厘米的特定密度。对PET而言，这意味着其中空比要超过40%；它应具有类似蜂窝状的多孔中空结构，从而使其不易被压碎。另外，它还应该是PET基以易于上染，变形加工和处理。 熔融纺丝工艺是制备中空纤维的最直接方式。但是无论对多孔还是高于30%中空比的要求，该法都存在一些难度。对于具有1~3孔的中空纤维常用此法，但是也存在弱点，经过变形，加捻以及机、针织加工后，纤维侧面应力的作用，使最初形成的中空孔受到较大的破坏。为解决此问题，可以选择海岛复合，经过变形、加捻以及机、针织加工后，特定体积的海岛聚合物仍然保留下来。对K-21产品而言，PET为海、EXCEVAL为岛，两者间存在特定重量比。它可以进行假捻或者其它的变形加工，并且如果其截面形状发生变化，那么EXCEVAL岛的形状也发生变化但是并不会消失。通过加捻以及机、针织加工，K-21产生一定应力，EXCEVAL岛仍然保留下来，在最终染色加工时EXCEVAL才被溶解掉形成了最初设计的中空比的 特殊多孔结构。 K-21是由于PET和EXCEVAL组成的海岛状结构。EXCEVAL可以用于熔融纺丝工艺，但是它对于热不稳定且在熔融条件下形成凝胶状。EXCEVAL熔点为210摄氏度，而PET的熔点为240~260摄氏度。研究初期，KURARAY公司认为使用两种熔点及熔体粘度完全不同的聚合物-其中之一为EXCEVAL，要建立一种稳定的复合熔纺工艺难度较大。随着纺丝装备以及条件的逐步改善，特别是复合熔纺技术长期以来的不断发展，工艺逐步建立起来。 海岛结构中EXCEVAL重量比，也就是最终阶段的中空比，根据用途的不同可以设定为30%~70%不等，岛的数量可以设定为1~600。蜂窝状结构，也就是说多孔中空结构对于防止其后的印染、缝纫加工及消费触摸过程中的挤压是非常有效的。 还有一个形成中空结构的方法，即利用碱溶性树脂。这种皮芯符合纤维是用上面提及的树脂为芯，用PA6包覆，当这种皮芯结构复合纤维采用碱溶液处理时，纤维内部的树脂通过PA6皮层溶解掉，由此形成中空孔。或许是由于PET不发生溶胀，在聚酯皮层的情况下，每根长丝都必须有一通道以便溶解的芯层聚合物能够通过其导向外表面。这些通道会随着碱的减少而变成狭缝，并且所形成的中空孔很容易地从狭缝处压碎。 K-21品种是第一个在没有纤维表面通道的情况下，芯聚合物溶解后能贯通聚酯皮层的纤维。KURARAY公司只在以EXCEVAL为芯层的纤维中发现了这种独特的现象。因为EXCEVAL具有类似于PVA上浆剂的性能，因此EXCEVAL在染色前就已经溶解并被去掉了。它在通常条件下就能容易地去除。EXCEVAL移去之后，K-21就变成了100%的聚酯纤维了。 K-21的性能 密度 在中空比40%的情况下，尽管是100%PET，K-21与PP相比仍然是具有较低的密度。K-21能够浮在水面上。 优缺点 K-21有许多优点，其中最主要的是其轻量结构，由于其特殊结构，也有一些缺点。 K-21的优点：轻量，保暖，可以分散染色，变形性好，手感好，EXCEVAL可以生物降解；缺点：织物强力低，难染深色泽，易于原纤化及形成折痕。 EXCEVAL是一个新型的水溶性聚合物，它是在PVA以及EVAL中经过初步浓缩而成的。它可以用作水相溶液或者溶性树脂膜。目前有3种型号，其中EXCEVAL CP-4104级被应用与熔融纺丝以制备K-21，其优点及性能如下： EXCEVAL CP-4104的优点，具有热定型模塑性，可水溶，高生物降解性，缺点：密度1.26克/立方厘米，比热1.68X1000J焦耳/公斤，熔点210摄氏度。 EXCEVAL具有水可溶性并可以热定型。KERARAY公司已经达到初步意图：具有蜂窝状的多孔中空聚酯纤维，在最终阶段应用PET与EXCEVAL具有较高繁荣生物降解性，EXCEVAL可以很容易地被微生物降解掉，因此，K-21不仅仅是轻量材料而且对环境友善。 K-21是应用EXCEVAL开发出来的第一种功能材料，大批量生产开始于2001年9月份。K-21纤维比PP轻，因此可以浮于水面上。由于对空气的密封性能使其有保湿性。K-21以聚酯为基础，因此纤维易于处理。K-21纤维可以应用于如下多种领域：用于人体舒适性；运动装，工装，节省能源，汽车内饰纺织品。目前，KURARAY公司正对应用EXCEVAL所研发的第二种和第三种功能材料进行研究。