三维卷曲纤维及其应用

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1、三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用三维卷曲纤维及其应用第22卷第1期2007年3月合成技术及应用SYNTHnCTECHNOLOGYANDAP]PUCA【ONVo1.22No.JMar.20o7三维卷曲纤维及其应用汪正贵,杨逢春,朱新生,程嘉祺(1.浙江恒逸集团有限公司,浙江杭州311209;2.苏州大学材料工程学院,江苏苏州215021)摘要:综述了三维卷曲纤维的自卷曲结构原理和主要生产工艺,

2、以及三维卷曲纤维的性能与应用.分析了三维卷曲纤维生产工艺的特点,归纳了研发三维卷曲纤维的途径.关键词:三维卷曲纤维;自卷曲;结构原理;工艺;应用中图分类号:TQ342.95文献标识码:A文章编号:1006.334X(2007)01.0042.03三维卷曲纤维的诞生源于人们对羊毛纤维卷曲特性的认识,羊毛优越的保暖性,弹性和手感也正是由于其三维卷曲结构的存在.Dupont公司早于上世纪60年代就率先进行了自卷曲丙纶的研究工作.瑞士也于1996年在我国申请了双组分自卷曲纤维制造专利….近年来,韩国,日本,中国台湾地区纷纷申请了许多自卷曲纤维制备的发明专利-2].

3、目前,Dupont公司正着力向国际市场上推广两种自卷曲纤维产品——聚酯纤维产品T-400和尼龙T.800;日本Unitiea与Kanebo也推出了自卷曲纤维与纱线等产品;韩国HUVIS开发的一种新型卷曲纤维(PUD,PUB)光亮,蜷曲,柔软,在我国国内长毛绒玩具市场应用广泛.1三维卷曲纤维结构原理羊毛卷曲的原因在于它的截面结构不对称性,同一截面内存在着正皮质细胞和副皮质细胞,且这两种皮质比例及几何位置相对固定,从而在宏观上产生了围绕羊毛中心呈扭曲或螺旋形弯曲状,即三维卷曲特征.纤维自卷曲本质上是由于纤维轴向收缩或膨胀不匀性.Denton基于双金属片变形模型

4、研究了纤维自卷曲机理,提出了如下方程-6J:去=㈩R一,n式中,R代表三维卷曲螺旋的半径,A1代表双组分中某一组分的截面积,是面积A的一阶矩,其中力臂为微元1至整个纤维截面中心间的距离,△为双组分之间相对变形,,0为整个纤维面积的二阶矩.Denton得出3点重要结论:a)并列双组分纤维具有单一界面时将获得最显着的卷曲效果;b)并列双组分纤维之间界面为穿过复合纤维中心的直线时,卷曲作用最明显;c)完全对称的纤维不具有卷曲性.由此可见,三维卷曲特性实际上取决于并列双组分相对变形,相对面积大小以及界面状态.2三维卷曲纤维生产工艺生产短纤时通常也进行卷曲加工,这类

5、卷曲短纤维生产方法可简单分为3类:a)将未定型的纤维用高温,高压热空气吹人放射形缝隙的喷嘴,使纤维嵌入缝隙,在缝隙中定型,当从喷嘴出来时,即呈三维卷曲状.b)将高温,高压蒸汽流吹人卷曲器内,使卷曲器内的丝束发生振动和折叠而形成三维卷曲纤维;c)机械推压法得到二维锯齿形卷曲纤维.长丝是将纤维环绕在热锭上,纤维将扭曲并受热定型,形成卷曲.这些方法是在纤维成形后强加给纤维的卷曲,而非纤维内部结构产生的.这种卷曲效果并不持久,在外力作用后易失去弹性和卷曲-7J.下面介绍由纤维内部结构而造成的三维卷曲.此类方法是通过改变纺丝工艺,使其在挤出成形过程中内部结构就含有潜

6、在不对称结构因素(如组分不同,内应力不同等),在后加工过程中这种不对称因素显现出来即形成三维卷曲.由纤维内部结构而造成的三维卷曲也可分为3类:双组分复合法,不对称截面法以及控制喷丝板结构与纺丝工艺方法.2.1复合纺丝法将两种聚合物纺成并列型复合纤维,由于不同组分的热收缩率存在着差异,在纺丝及后加工过程中产生了三维卷曲效果.图1给出了两种不同聚酯收稿日期:2007—03—14作者简介:汪正贵(1965一),江苏兴化人,男,硕士,主要从事化纤新产品开发工作.第1期汪正贵等.三维卷曲纤维及其应用43并列复合纤维三维卷曲效果.PET,PBT和的特性粘数分别为(dL

7、/g)0.64,0.9和0.95,卷绕速度为3.5km/min.当双组分(PET/PBT)体积比为50:50和单丝线密度为8.89dtex时,卷曲指数达55%.而PET/P’I3”体积比为50:50和单丝线密度约为6.67dtex时,卷曲指数达40%IsJ.图2给出了两种不同特性粘数(H为1.02dL/g和为0.92dL/g)并列纤维截面与沸水处理前后的三维卷曲效果.并列双组分纤维制备工艺参数为:卷绕速度为2.5km/min,后牵伸速度为0.6km/min,.H/P’I3”-L体积比约为45:55[.顾海云等利用纽马格双组分复合短纤设备生产PP并列型三维卷

8、曲中空纤维.生产出纤维规格为6.7dtex×64nlnlPP/PP