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超纤及其集合体的性能和用途

出自:http://www.sdmicrofiber.com 发布时间:2013年11月21日

超纤及其集合体具有很多、很好的使用特性和功能,这些特性和功能来自于它和它的集合体的表面形态、结构和力学性能等。现就其主要使用特性与功能简单介绍如下:

一、保暖性、舒适性及光泽感

服用纤维织物的保暖性与存在于纤维间起绝热作用的空气量 有关。当织物中的纤维整齐密实地排列时, 织物中纤维的充填率与 其线密度无关, 织物中空气的含有率也相同。如果使用不同线密度 的纤维纺成相同线密度的纱线, 并用该纱线织造成等厚度、等克重 的织物时,织物中纤维的充填率虽相同,但由于粗纤维不易弯曲,纤 维间的空隙就大、织物密度就小。人体接触织物表面时,接触到的 只是织物的绒毛或织物的突出部分,即实际的接触面积极小(大约 只有表观接触面积的万分之几)。当组成织物的纤维线密度很小 时,因有大量绒毛存在,会在织物表面与人体的接触面间形成一个 空气层,因而不会使人产生凉感。与此相反,当织物中的纤维线密 度较大时,则绒毛较粗, 会有一种针刺感。超纤的线密度极小, 用它制成的内衣穿着时感觉贴身、柔软又温暖, 而且大量绒毛的存 在,使织物表面不会像镜面一样反射光线,因此还具有朴实、柔和的光泽感。

二、防水透气性

由超纤制成的织物,无需疏水加工也有良好的防水透气效果。例如, 意大利Montefiber Co. 开发的Terlal Zero 4高密度织物就是以防水透气为目的的。它的织物密度见表1。

表1中的织物组成中, 织物密度达22272根纤维/cm2, 织物的孔隙小于1um 。通常, 雨滴的直径大约在100~6000um, 自人体散发出的水蒸气直径则为0.0004um。这样, 由于水滴的表面张力作用, 雨滴不会透过织物, 但水蒸气则可顺利穿透微孔, 从而起到防水。透气作用, 穿着舒适。这种高密织物可免去聚氨酯或聚四氟乙烯等的疏水处理过程, 也会具有防水透气功能。由于织物密实, 还能起到挡风的作用。采用这种织物制成的风雨衣, 既轻薄柔软又防水透气、挡风, 便于携带。

 

表1 防水透气高密度织物的组成
纱线 复丝规格 单纤维线密度/
dtex
复丝密度/
根.cm-1
单丝密度/
根.cm-1
经纱 90dtex/192f 0.47 58 11136
经纱 180dtex/384f 0.47 29 11136

三、过滤性

使用纤维材料机织物、针织物或非织造布作为过滤材料时, 对微小杂质的过滤效果与构成过滤材料的纤维间空隙尺寸有关, 也与构成过滤材料的纤维比表面积有关。构成过滤材料的纤维愈细, 纤维间空隙尺寸愈小,杂质粒子与纤维的碰撞概率越大, 即被截留的概率越大。当纤维以格子状充填时, 纤维间孔洞的面积正比于纤维的线密度, 因此超纤过滤材料不失为首选材料。然而, 纤维愈细, 构成过滤材料的纤维间间隙愈小, 虽可以捕捉到更小的杂质微粒, 却也带来阻力过大的矛盾。为了提高过滤效率又不增加阻力,可采用三角形或三叶形截面纤维。在织物中, 三叶形截面的洼陷处还更易滞留杂质粒子。有时可以利用带静电的永久极化纤维的静 电吸引力来完成过滤作用。此时, 纤维的比表面积的大小就显得极为重要了, 超纤自然会起到更加突出的作用。 细旦及超纤过滤材料经常被用于气一固、液一液( 水状与 油状液体) 相分离材料。例如空调机、吸尘器、生产IC等电子产品 用的气一固相分离过滤; 水净化过滤、轧钢厂和化工厂的废水处理、 去除发动机内的金属粉末、海水淡化前处理以及咖啡或袋茶等方面 的液一固相分离过滤; 人工肾脏、血液透析等医用领域方面也有着广泛的应用。

四、去污、去油性

20世纪80年代末期,日本东丽公司、钟纺公司、帝人公司曾进行过一场“ 擦拭布” 大战。它们是由超纤织造的, 当用于镜片时, 由于纤维细、 比表面积大, 会有更多的纤维尖角与镜片接触, 具有极好的擦净功能。又由于纤维细、疏水而具有吸油能力, 它还可将细小的灰尘吸 入纤维间隙, 从而具有很强的去污、去油能力,可用作去油污、吸油 材料。使用米字型、中空放射型、齿轮型以及橘瓣型等裂离型复合 纤维制成的超纤织物有更高的擦拭速度及擦拭效果, 这是由于它们的单纤维有着锐利的边缘和棱角, 有利于去除灰尘和污物。据 报道, 这类擦拭布材料很适合用于无尘室内集成电路板、半导体元件、精密仪器、光学玻璃镜片及通讯器材等要求高清洁度部位的擦 拭除尘。

五、吸水性

吸水性是指纤维吸收液态水的能力。纤维的吸水作用可以通过三条途径实现,即通过纤维自身的微孔、纤维表面以及纤维之间 间隙所形成的毛细管。对于超纤织物来说,纤维间间隙小,在纤维之间极易形成毛细管而吸水。当毛细管半径为1um时,吸入高度可达4. 9m。据此可用合成纤维制造的超纤与其他吸水量较大的天然纤维复合织造成浴巾或运动衣、内衣等,获得舒适的感 觉。近年来,也有用于多效蒸发法海水淡化吸液材料方面的研究报道。市场上也早有超纤家用抹布及拖把

六、超纤的用途实例

根据超纤的特性, 可将它们的用途简单归纳如下。

(1)柔软性、审美性、服用性:人工皮革,人造麂皮,人造毛皮, 桃皮绒,麂皮绒及仿真丝织物等。

(2)擦拭性、过滤性:擦拭布,气一液、气一固、液一固及液一液分离过滤滤材,电池隔膜等。

(3)吸水、疏水性:透湿及疏水性织物,建筑材料,吸水及吸油性材料,海水淡化用吸液材料等。

(4)减轻流动阻力特性:滑雪、滑冰、滑水服装及泳装,防止海洋动植物附着的起绒织物等。

(5)对环境的感应性、化学反应性:耐热、耐化学腐蚀滤材,轧辊, 医用微型剪刀及镊子, 离子交换纤维,微型电动机等。

(6)补强、取向特性:体外循环性人工肝脏,图像传导,纤维增强塑料,微纤化纸,金属复合超导纤维等。

(7)生体适应性:人工血管,人工骨骼,人工肌腱,血球分离材料,海藻及细胞培养用载体,酶固定材料等。

(8)高强度、平滑性:高强度纸,软盘护套,扬声器纸盆等。

当然,以上这些有关超纤的性能与应用也只是极其简单的小结与概括, 超纤的许多特性还远未被发现, 因此也还有许多应用有待人们去开发。伴随着这些性能不断被人们所认知, 特别是在产业用领域,超纤将会迎来一个新的发展高潮。

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