纺织新材料及其应用2.ppt
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1、 新型纤维原料及其在纺织品开发中的应用 主要内容纺织(服装)新材料开发设计思路新型纤维及其特点新型纤维应用的举例在新型纤维使用中值得注意的问题新原料发展趋势及应用市场前景纺织(服装)新材料开发设计思路以人为本的新材料开发设计理念纺织(服装)新材料开发设计思路纺织(服装)材料的加工过程 纺织(服装)材料的形式纤维 纱线 织物(布料)衣片 衣服纤维是一种韧强的纤细物质,是纱线的基本原料(1维)纱线是将纤维通过纺纱加工法得到连续纤维集合体(1维)织物是将纱线通过纺织加工法得到连续纤维片状物(2维)衣片是将布料照裁剪图裁剪后得到的成型片状物(2维)服装辅料(除了服装面料以外用于服装上的一切材料)服装是
2、将衣片按照服装加工法缝制成的人体穿着物(3维)*衣片包括机织、针织、裘皮、非织造布面料服装的舒适性与功能热湿舒适性运动舒适性触感舒适性观感舒适性安全防护性设计的基础体现以人为本的设计理念体热平衡正常皮肤温度 31.534.5正常体内温度 36.937.9 出汗量约为540 1440g/天,全部通过服装蒸发掉肌肤感对面料要求:面料湿传递方式亲水基团吸湿并转移水 汽态水传递(扩散)液相水毛吸传递通过服装的直接扩散(与服装开口度、宽松度、覆盖度相关)纤维内的空腔 纱线内纤维间的孔隙 织物中纱线间的孔隙对面料要求:功能整理后(防水)透湿雾滴的直径(100m)水蒸气分子的直径(0.0004 m)材料孔径
3、大小介于100 m 0.0004 m之间可以防水透湿。开发面料时必须关注服装的舒适性与功能服装设计实际上是服装材料设计和服装结构与款式设计;根据服装的舒适性与功能设计服装材料,进而设计服装的结构和款式。纺织(服装)新材料开发设计思路(1)成纤聚合物的改性;(2)单纤维的改性;(3)纱线的改性;(4)织物织造的改性;(5)染整加工阶段的改性。纺织材料改性的五个层面:1)提高吸湿性;2)纤维碱减量处理后,表面形成凹凸坑或沟槽。效果(1)成纤聚合物制造阶段(以PET为例)1)将亲水基团(如-SO3M,-O-)引入PET大分子;2)在 PET 合成过程中添加无机粒子成孔剂;3)引入亲水基团的同时,添加
4、无机粒子成孔剂。方案(2)纤维制造阶段(以PET为例)改善吸湿性1)单组分纤维 含亲水基团的共聚酯纤维;2)共混纤维 PET与含亲水基团聚合物纺 制共混纤维;3)复合纤维 PET 与含亲水基团聚合物纺 制复合纤维;扩大比表面积4)纤维断面的异型化;5)纤维线密度的超细化;6)纤维表面粗糙化。效果方案1)与吸水性能优良的纤维(如棉纤维、粘胶纤维等)混纺成纱;2)与亲水性纤维组成多层构造纱线或合股成纱;)纱线的疏水及亲水整理。(3)纱线制造阶段改善吸湿性效果方案与吸水性优良纤维(如棉纤维、粘胶纤 维等)构成的纱线复合多层结构;交织等。(4)织物制造阶段改善吸湿性效果方案(5)织物染整加工阶段1)亲
5、水化合物(如蚕丝蛋白、甲 壳素、胶原蛋白等)对织物的 表面整理;2)将亲水化合物充填于中空纤维 微孔内。方案改善吸湿性耐久性不足3)对织物表面进行等离子体处 理,使纤维表面粗糙化及活化。扩大比表面积改善吸湿加速干燥 效果 原料设计是基础纤维原料的组成、形态、细度对面料的性能起决定性作用开发面料时必须关注纤维原料及其结构的设计新型纤维及其特点开发新的和可持续的纤维资源新型纤维材料功能的提高、扩展和多元化新型服用纺织纤维的分类 名称新型天然纤维新型再生纤维新型合成纤维种 类新型再生纤维素纤维新型再生蛋白质纤维竹纤维竹浆纤维大豆蛋白纤维超细纤维大麻纤维麻(杆芯)浆纤维牛奶蛋白纤维异形纤维 罗布麻纤维
6、Lyocell纤维蚕蛹蛋白纤维复合纤维木棉 Modal纤维蜘蛛蛋白纤维功能纤维香蕉皮浆纤维 高性能纤维大麻韧皮纤维扫描电镜横截面大麻韧皮纤维扫描电镜纵向截面结构和组成上的三个特点:多孔结构木质素酚类物质新型天然纤维竹 大纤 麻维 纤 维大麻纤维基本化学组成(%)麻种类苎麻亚麻黄麻大麻纤维素65-6770-8057-6077半纤维素14-1612-1514-179.3木质素0.8-1.02.5-510-139.3果胶4-51.4-51-23.4水溶物4-80.3-0.6-1.2油蜡质0.5-10.3-1.80.3-0.61.2灰分2.6-3.40.70.5-1.5-竹纤维和大麻纤维性能抗菌性能物
7、理抗菌:多孔结构使厌氧菌无法生存化学抗菌:酚类物质存在使富氧菌无法生存抗紫外性能吸湿排汗性能消音(吸附)性能2.新型再生纤维(1)新型再生纤维素纤维竹浆纤维麻(杆芯)浆纤维Lyocell纤维(天丝)Modal纤维 浆粕的制备:备料预水解蒸煮打浆前精选氯化漂白漂后酸 处理后精选抄浆等工序。粘胶制备:浸渍(压榨、粉碎)老成黄化(溶解、过滤、熟成、脱泡)纺丝(后处理)。竹、大麻杆芯浆纤维Lyocell纤维Lyocell由英国考陶尔公司以针叶树木为主的木质浆粕为原料经溶剂纺丝方法生产的一种新型再生纤维素纤维,在我国称为天丝,其商品名为Tencel,学名为Lyocell。Lyocell纤维生产工艺采用N
8、MMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)为溶剂,把浆粕直接溶解在NMMO中,在常压、90120下溶解,得到较高浓度的溶液,溶液经过滤,脱泡,采用湿法或干法纺丝,在88125稀氧化胺溶液的凝固浴中使纤维素沉淀成形而再生为纤维素,经拉伸,水洗,去油,干燥、卷曲、切断和溶剂回收等工序,制成Lyocell纤维。Lyocell生产周期短、能耗低,其生产过程中使用无毒、无腐蚀性的有机溶剂,回收率达99%,对生态环境友好,且纤维本身可被自然界完全分解,因此Lyocell又被称为21世纪的绿色纤维。Modal纤维Modal是欧洲奥地利Lenzing公司采用天然木材(山毛榉木)浆粕作为原料生产的高湿模量再生纤维素纤维
9、,在纤维生产过程中不产生类似黏胶纤维的严重污染环境问题。Modal纤维柔滑、光洁;具有良好的吸湿性和透气性,适宜制作舒适性纺织品;纤维染色性能较好,吸色透彻,色牢度好,因此织物色彩鲜艳、亮丽;具有较好的形态与尺寸稳定性,使织物具有天然的抗皱性能。使用后可以自然降解。各种再生纤维素纤维性能性能LyocellModal大麻杆浆竹浆普通黏胶棉强度干/(cN/tex)3842343622.3 2121272135湿/(cN/tex)3438202215.0 1110152337伸长干/%1315131518.2 171622712湿/%161813152129914回潮率/%11.512.513131
10、38.5吸水率/%607060707550钩结强度/(cN/tex)20872026相对湿强/%8560686050105保水性/%706096909050水中膨润度/%67638835特点强度高、生态强度高、生态抗菌性抗菌性(2)新型再生蛋白质纤维严格意义的再生蛋白质纤维其蛋白质含量应在80%以上;目前开发的再生蛋白质纤维其蛋白质含量应在20%-80%之间;只能说是混合或复合纤维,或蛋白质改性纤维。制取方法将蛋白质溶液与其他高聚物共混纺丝;将蛋白质溶液与其他高聚物进行接枝共聚;多年研究有产品问世,但不算成功。新型合成纤维类别差别化纤维 超细纤维、异性纤维、复合纤维功能纤维 阻燃纤维、抗菌纤维
11、、抗紫外线纤维高性能纤维(新型聚合物组分)芳香族聚酰胺、高性能聚乙烯纤维、水溶性纤维 3.新型合成纤维(1 1)差别化纤维超细纤维纤维细度:粗旦纤维、细旦纤维、微细旦纤维、超细纤维及超极细纤维。超细纤维 美国PET委员会:0.31.0 dtex;日本:小于0.55 dtex;荷兰AKZO公司:小于0.30dtex;比较公认的细度:小于1.0 dtex;超极细纤维:小于0.1 dtex;超细纤维加工方法:超细纤维直接纺丝法、共混纺丝法、复合纺丝法纤维的细旦化“剥皮”纤维的细旦化“异型”共混纺丝溶解或水解剥离法复 合 纺 丝 机 械 剥 离 法复合纺丝溶解或水解剥离法0.10 0.20 dtex0
12、.030.06dtex0.0003 0.0008dtex超细纤维生产方法 纤维品种纤维品种 生产方法生产方法 线密度线密度 纤维直径纤维直径 Km/gKm/g纤维纤维 相当距离相当距离 /dtex /m/dtex /m粗旦纤维 常规纺丝法 35 21 2.5 天安门建国门细旦纤 常规纺丝法 12 13 6.7 天安门三元桥微细纤维 常规纤维碱处理 1.0 11 10 天安门四元桥微细纤维 直接纺丝法 0.3 6 33 天安门首都机场 超细纤维 机械剥离法复合纤维 0.15 4 66 天安门八达岭超极细纤维 复合法海岛纤维 0.05 2.4 200 北京石家庄超极细纤维 共混法海岛纤维 0.00
13、05 0.24 20000 绕地球半周世界最细纤维 复合法海岛纤维 0.0001 0.10 100000 绕地球两周半 注:地球的半径为6371.2 Km;纤维直径是以PET纤维为基准计算 超细纤维生产方法与线密度的关系纤维的细旦化“剥皮”碱减量碱减量技术:将聚酯纤维用碱液进行处理,使纤维的表面进行水解,在纤维表面形成许多微细的凹凸坑穴,同时实现纤维的细化。碱减量处理后,纤维质量变轻,纤维表面的凹凸坑穴结构使纱线结构变得疏松,从而使织物手感柔软、光泽柔和并具有较好的悬垂性。帝人公司的“”是圆中空形纤维截面,经表面刻蚀呈现凹凸与中空部贯通的微孔。圆形纤维间的毛细效应不尽如人意,同时表面缺少亲水基
14、团。纤维中空和表面刻蚀,呈现表面凹凸与中空贯通的微孔纤维的细旦化异型化三角形沟槽形成三角形截面的异形纤维制造技术。是从外形上对蚕丝进行模仿,使纤维获得真丝般的光泽,而且为使织物获得“丝鸣”效应,在三角形纤维的三个尖端处又设法做出了小的凹槽。纤维截面异形化,如Y型、字型、H型等。代表性产品有DuPont 公司的 Coolmax 以及其后开发的 Coolplus、Cooltech、Coolbst、Cooldry 等。超细纤维线密度与纤维直径及比表面积关系线密度线密度/dtex4.42.21.10.660.110.0110.00110.0001长长度度Lw104/cmg-122.5459015090
15、0900090000900000纤维直径纤维直径D104/cm20.2122.2724.914.315.7517.6310.111.1412.467.828.639.653.23.523.940.961.051.180.320.350.390.10.110.12比表面积比表面积Fw/cm2g-114261574175920192227249128543105352136854067454590439953111382840931313350488989699021110830284088313130350475注:自上至下PET,1.385g/cm3;PA6,=1.14 g/cm3;PP,=0
16、.91 g/cm3超细纤维的性能单丝的线密度与纤维的柔性 纤维受力弯曲变形图纤维受力弯曲变形图悬臂式纤维受力弯曲变形图悬臂式纤维受力弯曲变形图 纤维直径与其弯距的关系纤维直径与其弯距的关系 直直 径径 D D/2 D/4 D/10 103 D 弯弯 距距 I I/16 I/256 104I 1012I超细纤维的性能超细纤维的主要特征线密度相同的复丝或纱线,其单纤维根数愈多,成纱强力就愈高。单纤维线密度愈小,抗弯曲刚度愈低,纱线及织物的手感就愈柔软,悬垂性好。单纤维直径愈小,纤维的比表面积愈大,吸附性增强,去污力提高,过滤性能好,毛细效应强。单纤维直径愈小,单位面积织物的密度愈高,织物的保暖性愈
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- 纺织 新材料 及其 应用
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