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纺织干货

科普 | 超仿棉聚酯纤维要具备哪些性能指标,才能达到仿棉似棉、仿棉胜棉的效果!

 发布时间:2022-06-24 00:00  来源:爱学术、大朗纺织网

我国化纤仿棉的发展经历了三个阶段:


第一阶段是从手感、光泽、柔软度上进行仿棉,一般采用梳毛调、异收缩等方式改变纤维的表面形状,从而改变纤维的手感;


第二阶是从回潮率上进行仿棉,目前市场上的吸湿排汗产品属于第二代仿棉,主要采用异形截面,然后通过后整理达到高吸湿、排汗的效果;


第三代仿棉就是目前正在进行的超仿棉产品的开发。超仿棉技术基础始于20世纪80年代的纤维材料设计学,强调差别化、功能化系列技术的整合,强调聚合、纺丝、织造、染整技术的相互融合。与以往单一差别化技术或单一功能产品的开发明显不同,超仿棉产品不仅在纤维表面形态和面料风格上追求接近棉织物(形似),更重要的是在面料制品功能上仿棉、超棉(神似),尤其是在与内衣及休闲运动服装密切相关的动态热湿舒适性能方面实现超棉。

   


仿棉产品定位是兼有棉与聚醋(PET)纤维的优良特性,达到仿棉似棉、仿棉胜棉的效果。


通俗地讲:看起来像棉(视觉),摸起来像棉(触觉),穿起来像棉(亲和性)、超棉(舒适性),用起来比棉方便(洗可穿性)。


科学地讲:超仿棉产品要保证纤维具有棉纤维那样优异的柔软性、保暖性等,还要具有涤纶良好的力学性能、耐热性、色牢度,甚至具备抗抗静电、抗起毛起球、抗菌、阻燃、远红外、抗紫外功能。


本文从光泽、手感、染色性、舒适性等方面对超仿棉PET纤维的性能指标进行了解读。


1、光泽

    

棉,看上去光泽柔和,有丝光,而未通过改性的纯PET纤维,光泽度很高,看上去很亮,制成的织物透明。因此,要做到看上去像棉,就要对PET纤维的光泽进行调控。纤维是半透明体,其光泽的强弱既取决于表面反射光,又与透射光有关。纤维的光泽受纤维表面状态、纤维横截面形状、纤维内部结构等因素的影响。大分子取向度好的纤维。内部结构较均匀,纤维的反射光强,光泽明亮。


因此,可以通过添加无机粒子消光或调整纤维截面形状、表面结构等来实施对光泽的调控。为了使PET纤维接近棉纤维的光泽,可在聚合过程中添加无机粒子,无机粒子分散在PET中,破坏PET的结晶和取向,因此使得纤维表面呈现亚光。无机粒子的添加量一般在质量分数1.0%-2.0%,实际添加量可以根据产品要求在生产过程中进行调核。


2、手感


在显微镜中观察棉纤维时,可以看到棉纤维的横截面为不规则的中空(如图1所示),并在扁平的带状纤维上有许多螺旋形的扭曲,这种扭曲是棉纤维在生长过程中自然形成的,称为“天然转曲”(如图2所示)。这种特性使得棉纤维的手感柔软、蓬松,触摸的时候有暖感。纤维的手感与纤维的模量有关,棉纤维的模量小,手感柔软。


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PET中含有芳香族的苯环,分子链段的刚性较大,因此手感发硬。要做到摸上去像棉,就要对PET的分子链段、纤维横截面、纤维模量进行调控。在对苯二甲酸与乙二醇聚聚合过程中引入柔性链段,可以增加PET链段的柔顺性,从而改进手感。在纺丝阶段,一般采用中空、十字、U形喷丝板,最终制得异形纤维(如图3所示),手感与棉接近。触摸棉纤维时有暖感,这主要与纤维瞬间吸湿和热传递有关,棉纤维表面不平滑,有较多沟槽和凹坑(如图4所示),因此纤维在表面能够形成一层静止的空气层。


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众所周知,静止空气层的导热性小于任何纤维材料,因此手触摸纤维时有暖感。利用该原理,在后处理过程中对纤维进行适当的碱减量处理,在纤维表面形成凹坑和微孔(如图5b所示),能够储存大量静止空气,以此增加仿棉纤维的暖感。


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此外,棉纤维的暖感还因为其瞬间的吸湿性能。在与人体接触时,棉纤维能将人体表面的气态水瞬间吸收,转化成液态水,同时放出热量,使皮肤有暖感。基于该原理,在开发超仿棉PET纤维过程中,通过添加无机粒子,使纤维在与人体接触时能将人体表面的气态水瞬间吸收,从而产生暖感。


3、染色性

   

 一般纤维做成织物后都要对其进行染色,棉纤维因其分子链段柔软、含有大量的羟基,利于染料分子的进入,并能与羟基结合,因此染色性较PET好。PET纤维因其羟基数量非常少,且分子链段刚性大,不利于染料分子的进入,也没有可以与染料分子结合的基团,因此其染色性能较差。所以在聚合过程中引入磺酸基团,利用磺酸基团与染料分子结合,改善PET纤维的染色性能。此外,引入的柔性链段及亲水基团,破坏了PET的规则性,降低了结晶度,也提高了纤维的染色性能。


4、舒适性


织物的舒适性包括许多方面,其中热、湿舒适性是舒适性中最基本、最核心的内容。织物热、湿舒适性是人、织物、环境之间的生物热力学的综合平衡,它是湿气、湿度、人体活动水平、织物的热传递性能、湿传递性能、透气性能等多种因素的综合协调。热舒适性物理指标包括保暖率、热传导率、热阻值等,湿舒适性物理指标包括吸水率、回潮率、保水率、脱湿率、芯吸率、透湿率,以及在此基础上提出的放湿性能等。


4.1  热传递性能

    

一般材料的导热性用导热系数(λ)来表示.导热系数越大,则该材料的导热性越高,而其隔热性或保暖性越低。作为纤维集合体的织物,存在许多气孔,这些气孔的总容积约为织物的60%-80%,即空气占据着织物的最大体积。静止空气的导热性小于任何纺织纤维,因此,对织物的热传递来讲,织物结构设计非常重要。织物的热传递是一个复杂的过程,它包括通过纤维和织物中的空气、水分传导热量以及通过纤维或纱线之间的空隙对流和辐射热量4种形式。


4.2  湿传递性能

    

人体散热时必须依靠发汗才能获得产热和散热的热平衡 ,如果汗汽大量积聚在服装与皮肤间的微气候中而不能及时扩散或传递到环境中去,人体将会感到很不舒服。因此,织物的吸湿性和透气性与织物的湿传递性能密切相关。


棉织物适合贴身穿着,与皮肤亲和,在外部环境良好的情况下,棉织物非常舒适。棉纤维是一种亲水性纤维,亲水性能又包括纤维的吸湿和吸水两个方面:气相水受到纤维表面和内部化学基团的吸引或物理的吸附即称为吸湿性,通常用回潮率表示,棉纤维的回潮率在8%左右;若液相水被纤维表面扩散或被纤维内部吸收,这种特性就称吸水性。


水分通过织物时的相态有气相和液相两种:


①液态水由织物的毛细作用而传递,这种传递也称芯吸传递,即由于织物的纱线及纤维结构中存在毛细管,液相水分(人体分泌出的汗水或自然水)可通过毛细管作用从织物的一面传递到另一面,从而也使热量传到织物的另一面;


②由于汗液在皮肤表面蒸发,当接近皮肤一侧的材料与皮肤之间空气层中的水蒸气分压大于周围环境中的水蒸气分压时.气相水分主要通过织物内纱线间、纤维间的空隙从分压高的一面向分压低的一面扩散。这种透气性决定于织物结构及其多孔性和厚度.该传递方式是汗液蒸发扩散的主要方式。


棉纤维对气相水的管理能力很好,能将人体排出的水分吸收,保持皮肤的干爽舒适,但是对液相水的管理能力较弱,当外部环境产生变化时,棉纤维的调节性能较差。由于棉纤维的保水率高,因此当人体运动大里出汗后,棉织物虽然能够将水分吸收,却无法将水分排出,造成人体潮湿、闷热,即棉纤维的脱湿、导湿能力较差。织物的导湿过程实质是液体在织物内毛细孔隙中芯吸流动的现象,由润湿、导湿性能决定。


超仿棉PET纤维的性能最终要在终端产品上体现,纤维回潮率在1.0%-2.0%之间时,就能满足人体舒适的要求。其次,纤维只需要将水分吸收,表面润湿,不需要将水分吸收到纤维内部。棉纤维表面含有大里的羟基,与水分子结合,因此水分不易排出,造成人体潮湿、闷热。超仿棉PET纤维要同时提高气相水和液相水的调控能力:首先纤维要具备亲水性能,只有具备亲水性才能将人体排出的水分吸收;其次要有良好的润湿性。通过在聚合过程中添加含有多羟基的单体,控制反应率,保证多径基单体的两端接入PET大分子链,其余的羟基不参与反应,可以提高PET纤维的亲水性能。另外,结合细旦或超细旦、表面粗糙化、截面异形化、中空化等手段改变纤维表面状态,保证纤维或织物具有良好的芯吸效应,从而能够及时将水分导出,使纤维具有良好的导湿性能,保持皮肤表面的干爽和温度。如图6、图7所示:仿棉亲水PET纤维的回潮率较棉纤维低,但是较纯PET纤维得到了很大改善;其次,仿棉亲水纤维吸湿和放湿达到平衡的时问较短,说明与棉相比,仿棉亲水纤维的动态实时调控能力较强。



5、结语


综上所述,将PET纤维从光泽、手感、染色、舒适性等方面进行综合改性,开发出的纤维综合了棉的人体亲和舒适性与涤纶的洗可穿性等优良特点,是新一代的超仿棉纤维。




1653008838(1).jpg找纱、找丝就找我


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