海岛纺超细旦涤纶丝织物染整加工中的若干问题

杨栋樑(全国染整新技术应用推广协作网)

1前言 1970年海岛超细旦涤纶纤维首先在日本东丽公司开始投入工业化生产，其代表性产品为人造麂皮“Ecsdine”进入90年代海岛纺纤维的生产技术进一步发展和提高，而海岛纺纤维生产也随由日本几家公司扩大到欧美、南韩和台湾省有关化纤生产公司。海岛纺纤维生产技术进步的标志是：(1)岛数由16，37，64等，最高达600岛，甚至1000岛；(2)海与岛的比例从原来60：40，发展到20：80甚至更高。海岛纺纤维的一般纤度不论长丝和短纤可达0．1～0．001d水平，是其它剥离纺丝法不可能达到的，据称：在实验室已生产的单纤为0．0001d纤维，也就是说，只需4．6克的这种纤维就可将地球与月球(384，000KM)联系起来了。目前，海岛纺纤维在日本(东丽、钟纺、帝人和东洋纺等公司)的总生产能力约为2万吨／年，南韩和台湾省生产能力达3．5万／年，据称全球生产能力(含欧、美，不含我国)为7．5万／年，其中长丝为5万吨。我国海岛纺纤维的起步不算晚，可是有实质性进展是90年代开始的。全国上马的海岛纺纤维生产能力估计已超过3万吨／年，实际生产量可能尚不到生产能力的1／4。2002年下半年开始，国内掀起一股生产麂皮绒织物的热潮，据一些工厂反映，其间相当一部分海岛纺纤维原料是选用南韩和台湾产品，其具体原因不详。其次，又说我国生产出口的海岛纺纤维纺织品受到来自市场的质疑，问题大都集中在染整加工方面如产品的风格和染色质量等。为此撰写此文发表一些不成熟的看法，就教业界诸公，祈不吝赐教。

2海岛纺纤维[1，2，17]海岛纺纤维是将两种热力学上不相容的高聚物，按一定比例进行复合纺丝或共混纺丝，制得有海、岛结构的双组份复合纤维，其中连续相为海，分散相为岛。用有机溶剂或碱液溶解除去岛组分，可得海组分的中空或微孔纤

海岛纺纤维的复合纺丝法，一般以水溶性聚酯(COPET)为海组分，聚酯(PET)为岛组分，海与岛的比例一般为30：70或20：80，最高可达5：95。海岛纤维中的海组分COPET一般在1％NaOH溶液中，100％处理70分钟，便被溶解，水解为齐聚物及其分解产物而完成开纤后，便得到岛组分的超细旦PET纤维，单纤维纤度一般小于0．1d，其水解过程示意图，如图3所示。海岛纺纤维的岛数通常为37～100左右，这取决于喷丝板组件的精度。据称目前已有可纺500岛超细旦纤维的高技术产品，甚至出现了可纺1000岛以上的技术。海岛纤维在织物染整加工中，海组分要求能溶解去除，不仅会造成原材料的浪费，还要增加污染环境，而且海组分大小，与织物中纱线间空隙直接有关，即与最终成品的风格(手感)有关。为此不同纺织品要求用不同海岛比的海岛纺纤维。 共混纺丝法生产的海岛纺纤维，使用两种组分为PA6，PE、PET和COPET等，其技术难点是纤维的密度不易控制，断头率较高。由于聚合物分散相是经伸拉而形成超细旦纤维，所以目前尚不能生产长丝产品，但其单纤可达0．0005～0．0008dtex水平。2．2配套用的纤维 海岛纤维的

3海岛纺超细旦涤纶(丝)织物的一般性能和染色性[2-6]

海岛纺超细旦涤纶织物纤维的纤度小(一般为D．P．F<0．1dtex)，以致其织物的一般特性具有如下：3．1力学特性

纤维的惯性矩(10)与纤维的直径(D)的关系是纤维的惯性矩随其直径的4次方而变化，如下式表示：Io=(π/32)D4。即随着纤度的变小，其挠曲刚性和扭转刚性会大幅度降低，这是海岛纺超细旦织物手感柔软和悬垂性优良的来源。由于海岛纺超细旦纤维的纤度甚小，由它组成的高密度或超高密度织物，在织物中形成大量的微细空隙或通道产生“微气候室”(Micro-cell)，导致织物的保温性、隔音性、透气性等极为良好。3．2表面特性具有较大的比表面积，故织物的覆盖性、蓬松性和吸附性等较高。织物的比表面积大，织物内微细空隙多且形成大量的毛细管网络，以致织物的吸水性较好。同时织物表面较平滑，流体阻力较小。3．3光学特性超细旦纤维在织物上排列致密度，每根纤维对入射光的反射光虽小，由于其数量较多，致使反射光较大且柔和。同时，纤维染着相同的染料时，纤度较小的纤维表现染色深度则较浅。基于海岛纺超细旦纤维的纤度小和比表面积大两大特性

表1超细纤维的特性和应用

同样，基于超细旦纤维的两大特性，其的染色性能也产生了如下几方面的变化。(1)上染速度快和起始染色温度较低由于纤维纤度小，比表面积大，对染料的吸附较快，且扩散速率高(扩散路程短)。超细旦涤纶纤维的上染起始温度约为50～60℃(普通涤纶约为8℃以上)，故其染色时温度要严格控制。例如，在Dianix兰KRN-FSl％(o.w.f)染液中，不同纤度涤纶纤维，在同一升温速度中染色，升温染料吸收曲线如图4所示。由图4可知：纤维纤度愈小，开始吸收染料的温度愈低，且达到饱和值的时间也短。但最大的吸收速度无大差异，而0．1旦纤维的初吸收速度要比0．3旦纤维的低15℃。由此可知，不同纤度的混纤织物染色，容易产生染色不匀。纤度小导致其比表面积剧烈增大，导致产生瞬染现象外，还有人指出：由于其双折射率(△n)低，动态粘弹性峰温度低，从而其非晶取向性差，即非晶区的填充度小，也是其染色速度快的原因。(2)移染性较好虽然染料移染性主要取决于染料的化学结构，助剂的添加

表2超细旦纤维与常规纤维的染色牢度

超细旦纤维织物的各项染色牢度，普遍比常规纤维差，其原因还是由纤度小和比表面积大引起的。表面积大受光的照射量大，纤度小光易透入纤维内部，以致影响耐光牢度。与常规纤维织物相同的表观深度，则超细旦纤维染料染着量高，自然也会使耐洗牢度降低。同理，可以推测其升华牢度和热迁移等性能也有类似影响。即使同一染料浓度染不同纤度的织物，其染色牢度也有差异如表2所示。由于海岛纺纤维的纤度一般均小于0．1d，以致有人称它为极细纤维，它与常规纤维纤度(1．5～3．0d)差异至少在20～30倍以上，以致在同一染料浓度染色时，其表面染色深度和染色牢度的差异将更为悬殊。如住友化学推荐用于超细旦涤纶染色用的SumikaronMF四种染料分别染3．Od和0．06d纤维的上染性(指表观深度)和染色牢度，如图8所示。

同样，由SumikaronMF染料染0．1d／1．5d和0．03d／5d两组不同纤度试样的染色牢度，也反映了类似情况，如表3所示。表3染色温度与坚牢度的关系

染料组成： Simikaron MF yellow R l％(o．w．f)、Simikaron MF Red 3B o．8％(0．w．f)、Simikaron MF Blue B 0．5％(o．w．f)；耐光：JIS L 0．842(碳弧灯法)，洗涤：AATCC—II A法(耐隆污染)，热定型(170℃×l分)后。4海岛纺涤纶长丝织物的染整加工问题4．1要求与分析[2,5,7-10]在海岛纺纤维织物的产业链中，对染整加工的要求，可归纳二个方面：一是塑造产品的风格特征，如柔软、悬垂、身骨、活络、蓬松、光泽或绒面等，二是颜色及其各项染色牢度。染整加工是根据产品的要求，制订合理的工艺流程及各工序的具体技术条件。以实现产品的设计意图。产品的风格，主要是由构成织物的纱线的纤维品种、组成比例及其结构形态和织物组织

溶解性指在一定量1％OH溶液中，95℃时溶解的时间。扬州新惠纤维材料研究所研制的碱溶性涤纶COPET与常规PET的溶解性(以时间表示)如图9所示。COPET在水中的溶解情况观察发现：COPET是先溶胀后溶解，并发现它的组成，结构，分子量以及溶解条件都对其溶解性有一定影响，溶解条件的影响如图10所示。由图9可知，曲线1为COPET在95℃热水中的溶解行为，是先以溶胀为主，当达到一定溶解度后，才以溶解为主。曲线2为COPET在95℃0．5％NaOH水溶液的溶解情况，它也是一个溶胀—溶解过程。但

在海岛纺超细旦纤维染色时，大多数偶氮型分散染料的初染率较高，杂环型分散染料的初染率最低，而最终竭染率又以杂环型最高(约为93-99％)达基本完全竭染了，而偶氮型的竭染率平均为86～92％之间。试验结果表明：有些初染率高的分散染料，匀染性就差；有些初染率较低其竭染率较高，匀染性也好，如表5所示。由于海岛纺超细旦纤维比表面积大，引起其染色产品的耐光、耐水洗等牢度不佳。必须选用染色牢度最好的分散染料，即使因其纤度小牢度下降1～2级，也还可以满足服用上的要求。分散染料在涤纶纤维上的耐光和升华牢度，可以说基本上取决于染料的化学结构，偶氮型分散染料，在重氮组分上引入较多的吸电子基(-CN、-N02、-X)和偶合组分上引入氰乙基后，这些吸电子基可阻止染料的光氧化反应，而使耐光牢度有所提高，或设法使其分子量增大和增加分子的空间位阻，则其升华牢度可望改善。蒽醌型分散染料的耐光牢度比偶氮型好些，主要是α-氨基羟基葸醌结构，由于氨基和羟基处于α位，可与蒽醌环上羰基的氧原子形成稳定的占员环分子内氢键，减少光氧化反应，从而提高了耐光牢度。此外，引入取代基，降低氨基的碱性，如生成不易氧化的羟胺或p位引入吸电子基，降低氨基碱性都能使耐光牢度提高。此外，部分杂环结构的分散染料，其耐光牢度均可达5～7级，升华牢度为3～5级，如Foron艳黄SE-6GFL，Foron大红S-3GFL等。近年，分散染料的热迁移问题甚嚣尘上，这是涤纶纤维经分散染料染色后，经高温处理(如定形等)，由于助剂的影响，分散染料产生一种热泳移所、致，但这

5结语(1)海岛纺纤维是高科技产品，价值昂贵限用于一些高价(档)的纺织品，加工这类纺织品的技术难度大，经济效益与风险共存。海岛纺纤维织物的染整加工，需要有高性能的专用分散染料和助剂的配合外，适应小批量、多品种和快交货的生产机制及良好的设备的客观条件

表6各种不同纤度织物的染色例

(2)海岛纺纤维纺织品在染整加工过程中，其海组分一可溶性聚酯部分(约占海岛纺纤维重量的30～40％)要全部除去，犹如细旦和超细旦涤纶的纺丝绸产品，染整加工中的碱减量处理，在排放的废水中含大量的水溶性共聚酯及其低聚、和分解物，如对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸．5．磺酸钠等有机物，给污水处理和环境保护增加困难和负担。(3)海岛纺纤维纺织品一般是三异纤维(异纤度、异收缩、异形)不同比例的组合体，有时甚至还可有不同纤维(如锦纶)的混併情况。因此，这类纺织品的染整加工，在充分发挥各组分纤维的特长，同时要估计到某些组分纤维可能会受到的不良影响，合理制订工艺流程时结合现有的设备条件，要综合平衡好各工序加工的技术条件。(4)合成纤维纺织品的生产实践经验，似乎已明显告诫我们：纤维一纺织一染整生产链的信息传递(或交流)，在这类产品开发中至关重要的，甚至毫不夸张地说是成败的关键。尤其是海岛纺纤维纺织品生产，不可设想，在不知原纱的纤维品种组成和配置、织物的设计意图和要求的情况下，染整加工能生产出质量上乘，风格良好的产品来。因此，加强纤维一纺织—染整一条龙，甚至将下游服装加工和市场营销己组成整个产业链的信息交流网络，逐步建立纺织品生产链的信息传递系统，应该说是提到议事日程上的时候了。

参考文献[1]薛文等．海岛纤维加工技术及其应用．纺织导报，2003，(5)：94

[12]扬州新惠纤维材料研究所．碱溶性聚酯的性能与应用．[13]陶再荣等．海岛型复合超细旦纤维的研制及其纺织产品的开发．[14]罗先金等．超细旦纤维用染料的进展．染料工业，1996，33(4)：1-7[15]余贤延译．涤纶微纤维(品质、特征、技术问题、解决方法)．印染译丛，1996，(4)：78-88[16]何中琴译．新合纤的分散染料最佳染色法．印染译丛，1997，(5)：60-66[17]福茂化学公司．新合纤染色用分散染料系列SumikaronMF染料．染化杂志，1997，N0174：46-51文中附图共计