超细纤维的性能和应用

何工

一、超细纤维的概念及生产方法

所谓超细纤维，是指单丝细度小于0.44 dtex （ 0.4 den，相当于1g重量的纤维长度可达22.5 km长 ) 的化学纤维。国外已制出0.0001 dtex (0.00009 den) 的单丝。如果把这样一根单丝从地球拉到月球其重最也不会超过5g。在纺织厂使用的化学纤维其直径一般为10μm~50μm、棉纤维为10μm~17μm、114羊绒为14μm~16μm，而超细纤维的直径在5μm以下，若把几根超细纤维放在一起也很难用肉眼来区分，只有借助于显微镜才能看得清楚，因此，这种纤维的生产工艺要比普通化纤复杂。

超细纤维的开发起因是对麂皮微细结构的研究，通过使用深焦距扫描电子显徽镜观察鹿皮的细微结构，发现其主要是由直径为3.2μm~0.03μm的纤维组成，正是这种极细的纤维使麂皮产生细腻柔软的肤感，由此研究人员从中得到启示，经过多年的筚路蓝缕，精心研究和不断试验，终于成功地开了超细纤维。超细纤维通常以热塑性高聚物（常用的有聚酯、聚酰胺、聚丙烯等)为原料，制法主要有复合纺丝法（海岛型和剥离性)和熔喷法，可制得0.00011dtex (0.0001 den，相当于0.1μm)的超细纤维，采用常规的纺丝法只能制得0.33 dtex (0.3 den) 左右的超细纤维。

二、超细纤维的性能特点
超细纤维的主要特点是：单纤维纤细，直径小，比表面积大，质轻柔软，强度高，吸湿性好。因此，超细纤维本身及其形成的产品能显示出许多独特的性能。

1、手感柔软而细腻

由理论分析可知，纤维的抗弯刚度与纤维直径的4次方成正比。当纤维的细度变细时则纤维的抗弯刚度会迅速减小。若将纤维的直径缩小到原来的1/10则变细后的纤维抗弯刚度只有原来的十万分之一，因而大大地改变了纤维及其制品的柔软性，手感更为细腻。

2、柔韧性好

与普通化纤相比，超细纤维的取向度和结晶度较高，因而相应地提高了纤维的相对强度，同时，纤维的弯曲强度和重复奄曲强度也得到提高，最终使超细纤维具有较高的柔韧性。

3、光泽柔和

由于超细纤维很细，增大了纤维比表面积和毛细效应，对光线的反射比较分散，使纤维内部反射光在表面分布更细腻，因而光泽比较柔和，使之具有真丝般的高雅光泽。

4、织物的高密度结构和高清洁能力

由于纤维很纤细，在织物中经纬丝很容易被挤压变形和相互粘紧，因而易形成高密度结构的织物，其经纬密度可比普通织物高出数倍，经收缩整理后，可得到不需要进行任何涂层的防水织物，这种织物可用于制作运动服、休闲服、风衣、雨衣、时装、无尘衣料及鞋靴面料等。同样的，由于纤维十分纤细，用其制织的织物擦拭物体时，一根根纤细的纤维犹如一把把锋利的刮刀，易将污物刮去，又由于众多的超细纤维与细小的污物接触面大，容易贴紧，并且有很强的毛细芯吸作用，较易将附着的污物吸进布内，避免污物散失而再次污染物体，因此具有高清洁能力，是理想的洁净布和擦拭布的首选。

5、保暖性好

由于纤维极细，在纤维集合体内可保持更多的静止空气，所以它是一种性能良好的保暖材料。若在纤维集合体内混入一些较粗的纤维来做支架，可大大增加其蓬松性和压缩弹性。

6、高吸水性和高吸油性

纤维变细后，其比表面积增大，同时也形成数量更多，尺寸更小的毛细孔洞。使织物不仅提高了材料的吸湿性，而且可大大提高毛细芯吸能力，可以吸收和储存更多的液体（水或油污）。因此，可以利用超细纤维开发高吸水毛巾、高吸水笔芯和其他高吸水产品。这些空除还能吸收大量水分，所以超细纤维有很强的吸水性。而且吸附的大量水分只是保存在空隙中，能使其很快被干燥，所以能有效防止细菌的滋生。

7、生物酶与离子交换剂的良好载体

由于超细纤维的比表面积大大提高，是酶、离子文换剂等活性剂的良好载体，可提高其活性效率，并可用于渗透膜和生物医学（如人造血管、人造皮肤等）领域。

任何事物都是一分为二的，超细纤维也不例外，由于超细纤维很细，在机械物理性能方面也产生一些不利的变化，在纺织加工和使用中也暴露了一些问题，如单纤维强力降低，摩擦系数增大，在加工与使用过程中容易出现毛丝、短丝，给纺织加工带来了一定的困难；由于纤维抗弯刚度有所下降，形成的织物硬挺性相应降低；超细纤维的抗弯刚度较差，使得纤维的卷曲性和蓬松性有所下降；超细纤维的比表面积增大后，致使加工时所需的上油量、上浆量和着色量相应地增加，不仅使机物料消耗有所增加，而且造成了退油、退浆的困难以及染色不易均匀的缺点。因此，在加工时需要相应地调整纺织染整的设备和工艺条件。

三、超细纤维的应用领域

超细纤维是一种高品质、高技术的纺织原料，国外有人将超细纤维的应用开发称为21世纪纺织工业革命性转变的火车头，它具有的独特的性能特点，使其应用领域越来越广泛，不仅广泛用于服用纺织品，而且在生物、医学、电子、水处理等产业领域也得到了广泛的应用，其应用领域主要有以下几个方面：

1、仿真丝织物

超细纤维仿真丝及仿其他天然纤维（毛、棉、麻）的水平越来越高，仿真效果越来越逼真，甚至达到以假乱真的程度。

2、仿桃皮绒织物

这是一种品质优良、风格独特的服装面料。采用超细纤维织成的仿桃皮绒织物表面有极短而手感很好的茸毛，犹如桃子表面的细短绒毛、手感柔软，细腻而温暖。用这种面料织造的高档时装、夹克、T恤衫、内衣、裙裤等凉爽舒适、吸汗不贴身、富有青春美。

3、高吸水性材料

主要用于高吸水毛巾、纸巾、高吸水笔芯、尿不湿等。据报道，日本小材制药公司研制的高吸水毛巾，其吸水速度比普通毛巾快5倍以上，而且吸水既快又多，使用时非常柔软舒适。

4、高密度防水透气织物

由超细纤维织造的高密度织物，既有防水作用，又有透气、透湿和轻便易析盛携带的性能。用超细纤维制作的滑雪、滑冰、游泳等运动服可减少阻力、有利于运动员创造良好成绩。

6、仿麂皮及人造皮革

采用超细纤维制成的针织布、机织布，经磨毛或拉毛后浸渍在聚氨酯溶液，并经染色与整理后，即可制得仿麂皮和人造革。它具有强度高、重量轻、色泽鲜艳、防霉防蛀、柔韧性好等特点，以其轻、薄，软、牢、晴雨兼用等优点而著称于服装业，并有低廉的价格。

7、其他方面的应用

超细纤维在保温材抖、过滤材料，离子交换、人造血管，人造皮肤等医用材料、生物工程等领域都得到了广泛应用。

在非织造布生产中，超细纤维除了已成功地应用于高级合成革基布和人造决皮的织造外，尚有很多产品应用有待开发，特别是如何把熔喷法非织造布技术、水刺法非织造布技术、针刺法技术等组合应用于超细纤维新产品的开发，还有大量的工作可做。