超細纖維的制造工藝
超細纖維的品種有超細粘膠絲、超細錦綸絲、超細滌綸絲、超細丙綸絲等等。利用不同的技術，可制造出不同纖度、種類及用途的超細纖維。其生產技術與制造工藝大致可分為直接紡絲改良法、高分子相互并列紡絲法、剝離型復合紡絲法、多層型復合紡絲法、共混分割法和海島法等。
1.直接改良紡絲法（DSP）
直接紡絲改良法又稱常規紡絲改良法，是指用常規紡絲方法改良其工藝設備直接制造微細纖維的方法。目前可以用POY或FDY紡絲機，在工藝設計上稍加改進就可適用于超細纖維生產：
⑴螺桿擠壓機要有一個低溫混合頭（LTM），以保證熔體的均勻一致；
⑵要有高質量，純凈的不含凝膠粒子和顆粒狀雜質的熔體，因此要有熔體預過濾器；
⑶組件要求下裝式，以防煙囪效應，保證噴絲板組件溫度均勻；
⑷噴絲板設計中要注意“無湍流”的孔間距及排列方式；
⑸絲條要充分均勻冷卻以降低Uster值；
⑹噴絲板面至側吹風距離盡可能短；
⑺上油系統在噴絲板下面約300~600mm處；
⑻紡絲甬道比常規纖維短，一般為300~500mm，以降低紡程張力；
⑼采用錠子式卷繞頭紡POY用溝槽筒，FDY用雙轉子式橫動裝置；
⑽加熱器和假捻變形器之間的絲路要直，否則會造成毛絲和降低纖維強度；
⑾摩擦盤要采用聚氨酯盤，以減少纖維表面磨損。
用POY和FDY紡絲機生產微細纖維，最大優點是可直接獲得單一組分的超細纖維，不需象復合紡絲或共混紡絲那樣進行雙組分的剝離或溶解，一般可穩定生產0.7~1.0dtex的纖維，因此成本較低。如果熔體質量和機器性能好，可生產最細至0.44dtex的微細纖維。若是生產單絲纖度低于0.44dtex纖維要用復合紡絲機。
2.直接優化紡絲法（DSOM）
通過優化紡絲工藝對傳統紡絲方法的改進，在熔體紡絲時要適當降低聚合物粘度、提高熔體純凈度，降低噴絲板下方的環境溫度使冷卻加速并提高冷卻吹風的均勻程度。利用直接紡絲無須化學或機械處理即可直接獲得單一組分的超細纖維，生產成本低，產品質量穩定。目前通過直接紡絲法所制得的最細商業化產品為單絲線密度為0.165dtex的PET纖維。與常規紡絲法比較，聚酯超細長絲的紡絲方法需作如下優化改進：
⑴適當降低聚合物黏度。可通過降低聚合物分子量或提高紡絲溫度來達到目的，這些措施可防止因液滴型擠出而斷絲。
⑵噴絲板上的噴絲孔應呈同心圓均勻排列，使絲條均勻冷卻。
⑶降低噴絲板下方的環境溫度，使絲條迅速冷卻，并在噴絲板下方20~70cm處集束、卷繞，以獲得未拉伸絲。
⑷使纖維經受4~6倍的后拉伸。在特定的條件下可進行10~20倍的拉伸，但技術條件不穩定，而且范圍較窄，故未獲得應用。
⑸通過高精度過濾以提高紡絲熔體的純凈度。
⑹減少熔體的擠出量。
這種DSOM工藝生產效率高，成本低，是當前超細纖維發展主要趨勢。西歐，美國主要采用這種工藝生產超細旦纖維。用于做仿絲綢和做高密織物（功能性服裝）。POY工藝中最經濟的方法是POY直接上整經機，即WD或WDS的方法，直接做超細旦的大經軸。意大利ValLesina公司已用此工藝制造單絲纖度為0.5dtex的超細纖維用于仿真絲的經紗，但這適合于大規模生產。
3.復合紡絲法
采用復合紡絲機生產超細纖維最早是在日本開發成功的。早在1970年由東麗公司開發的超細纖維用于仿麂皮。1972年由鐘紡公司開發仿真絲織物，1981年由鐘紡公司開發了超高密織物，同年東麗公司又開發了第二代仿皮革產品，1985年鐘紡公司又開發了高性能潔凈布。
復合紡絲制造超細纖維根據不同的工藝又分為剝離型和海島型兩大類。剝離型超細纖維是將兩種互不相容但熔體粘度相近的高聚物熔體進行復合紡絲，復合纖維織造和染整后，經剝離得到超細纖維。剝離方法有機械法，溶劑溶膿法和溶解法。海島型超細纖維是兩組分中一組分為海，另一組分為島，島分布在海組分中。海組分要選用易溶性高聚物，如聚苯乙烯，這種纖維織成織物后用溶劑將海組分溶解，留下島組分，用此方法可制得單絲纖度為0.001dtex的超細纖維。
復合紡絲法工藝復雜，技術要求高，大量的復合熔體細流組成一根超細纖維，不僅需要有特殊的技術設計與復雜的熔體分配方式，而且制造紡絲組件和配件都必須相應配置，還要利用兩種或多種組份纖維不同的物理化學特性，在織造后采取不同的整理手段才能得到各種各樣的產品。根據不同的工藝，利用復合紡絲法制造超細纖維又分為剝離型和海島型兩大類。
A.機械剝離型復合紡絲法
該方法是將兩種化學結構上完全不同、親和性有差異但熔體粘度相近的高聚物熔體，按一定比例通過復合紡絲制備成橘瓣型、米字型、中空形等復合纖維，利用兩組分的相容性和界面粘結性較差的特點采用機械剝離得到超細纖維。剝離方法有機械法，溶劑溶解法等。日本鐘紡、帝人等化纖公司制作超細纖維用的主流工藝就是機械剝離型復合紡絲法。
B.海島剝離型復合紡絲法
海島剝離型復合紡絲法又稱“溶解（或水解）剝離復合紡絲法”。這種超細復合纖維是70年代初開發的一種新型纖維，從纖維的橫截面看是一種微細而分散的島組分被另一種海組分包圍著，海組分與島組分在纖維軸向上是連續、均勻的，將所得復合纖維采用合適的溶劑溶解或水解除去其中的海成分即可得到只保留島成分的超細纖維。
早期的海島型復合纖維采用PET或PA作為島組分，海組分大多采用PS或PE，然后用苯、甲苯等有機溶劑除去海組分，但這樣帶來了環境污染、易燃易爆等問題，限制了它的發展。90年代以來人們致力于水溶性聚酯（COPET）的研究，用其作為海組分，在熱水或熱堿液中即可水解，避免了使用有機溶劑，減少了環境污染。目前在海島剝離型復合紡絲法中主要有“定島型”與“不定島型”兩種工藝：
a.定島型復合紡絲法
定島法較復合紡絲法的熔體分配體系和紡絲組件更復雜，技術要求更高。其“海”組分與“島”組分分別由單獨的螺桿擠壓機進行熔融，然后到紡絲組件進行復合。在紡絲成形過程中海島間不分離，保持單絲形態，同時島組分在成型過程中不粘連（單絲內島與島之間良好的分離）。復合紡絲后是以常規纖度存在，即所得纖維截面為海組分的皮芯包圍島組分的芯層，只有將“海”成分溶解得到“島”組分的芯層，才可真正制成超細纖維。
①根據鐘紡、帝人、東洋與杜邦、Hills、庫拉雷等大公司的經驗報告：島成分在纖維的長度方向上是連續均勻分布的，島數固定且纖度一致，一般只能達到0.1~0.05dtex左右。但目前已能生產980島或更多島的海島型超細復合纖維。
②據杜邦公司披露，目前適用于制造海島型超細纖維的聚合物有：聚苯乙烯-聚酯；聚苯乙烯-聚酰胺；聚乙烯醇-聚烯烴等；其纖維中的島組分有PET、PA、PP2等；海組份有聚苯乙烯、聚乙烯（有機溶劑可溶）、聚酯/間苯二甲酸酯磺酸鈉共聚物（熱堿溶液可溶）和聚烯醇（熱水可溶）等。例如杜邦公司“HPF”產品以聚酯為島組分、聚苯乙烯為海組分，制得超細聚酯纖維的纖度為0.001dtex，截面呈圓形，直徑為0.1μm。也可以整個復合絲的形態加工成織物，在后加工時除去海組分，在纖維間出現微孔隙而容易相互滑移，作人造革特別合適。
③根據日本鐘紡、帝人的報告：定島法可自由變化海島比例，控制超細旦纖維的纖度和截面形狀為降低成本，可減少可溶性組份的比例，減少溶解量，同時對可溶性聚合物的選擇需綜合考慮各種因素。
④庫拉雷公司也認為，在不可镕聚合物紡絲溫度下，可溶性聚合物必須熱穩定性好，在紡絲過程中兩者要有和諧的流變學性能不可溶聚合物價格適宜，且溶解過程應當無污染，無毒，無腐蝕。
⑤該工藝的定島技術正在不斷開發中，例如制造眼鏡潔凈布的超多島技術、島組分表面的凹凸化、島組分異纖化混合排列、島組分混合不同聚合物的技術等都已得到實際應用。
b.非定島型復合紡絲法
“非定島型復合紡絲法”也稱為“高分子相互并列體紡絲法”。該技術是通過不相容聚合物共混紡絲制得，紡絲后也是以常規纖度存在。與定島纖維不同的是，在不定島纖維中島的大小、數量、分布及其長度都在一定范圍內存在隨機性。島的數量很多，所以平均線密度更小，用溶劑萃取海組分后纖維呈束狀，單纖纖度一般在0.01~0.001dtex左右，甚至可達0.0001dtex，因而與膠原纖維更相似。
①根據鐘紡、帝人、東洋等公司的報告，采用非定島技術生產海島纖維，對設備的依賴性要比定島技術的依賴性要弱些，但是對工藝技術控制方面要更復雜。如海島組分間的分散與拉伸情況，粒子尺寸與分布，熔融流體在紡絲過程中剪切粘度的匹配與控制等。這些因素都直接影響到島組分纖維的纖度、長度、數量、分布均勻程度、分離效果等。
②杜邦、Hills、庫拉雷等大公司的經驗報告：非定島技術是利用非相容高聚物體系共混紡絲，由于兩組分組成比與熔體的粘度比有一定的關系，可使一種組分形成分散相，另一種組分形成連續相，分散相以微纖狀分散在基體相中，即所謂“不定島”式海島型共混纖維，將其中海組分溶解或水解掉即可得到超極細纖維。
4.其他紡絲法
目前，國際化纖大公司開發超細短纖維的制造方法有很多，舉二種具有代表性的方法供參考。
A.噴射紡絲法（或熔噴法）
該方法是從刀口狀噴絲板端開出的一排細孔，熔融的聚合物從眾多微小噴絲孔中吐出，再用熱風吹散的方法。由于該方法采用吹散熔融聚合物的形式，因此主體是細纖維。但也適用于制造粗細不均勻的短纖維相互熔融粘著的薄片。將細纖維與粗纖維同時噴出制成混合物，可得到蓬松性和保濕性優良的薄片。從制造方法上可以知道該方法的缺點是纖維的分子取向低。
在此基礎上，美國Al-banyinternational公司新開發的靜電熔噴紡絲法，是聚合物溶液或熔體在靜電作用下，以適宜的溶液噴射量及撚度參數，運用于紗線成型中進行噴射拉伸而獲得納米級超細纖維的紡絲方法。
B.閃蒸紡絲法
閃蒸法是紡粘法的一種，屬于溶液紡絲。該紡絲法是將聚合物溶解于低沸點的的溶劑（如液化氣等）中，加熱、加壓從噴絲板瞬間氣化噴出制成纖維。這種瞬間高壓噴射出來的聚合物，噴絲速度每分鐘可達到1萬米，形成的纖維直徑一般在0.1μm~10μm之間，可得到0.01dtex的超細纖維，屬于納米級超細纖維。所以，也有人把閃蒸法稱為“閃紡”或“急驟紡絲”，在非織造布方面的需求迅速增長，可用于裝飾材料和信封等各種包裝材料。此外，在聚乙烯中加入抗靜電劑、透明顏料并利用超聲波粘合工藝等是當前杜邦公司發展閃蒸紡絲法的一大趨勢。
其他紡絲法還有：離心紡絲法，湍流成形法，凍膠紡絲法，原纖細化法，超高速牽伸法，湍流成形法。
超細纖維新技術新產品
超細纖維被稱為新一代合成纖維，它是高性能，高品質與高檔次的紡織原料，是化學纖維向高技術、高仿真化方向發展的新合纖的典型代表。國際各大化纖公司都在競爭開發超細纖維的新技術與新產品（NT/NP）：
NT/NP-1、“regenerate”超細纖維。美國Al–banyinternational公司在超柔軟拒水性超細纖維“primaloft”的基礎上，新開發出性能更優異的超細纖維“PrimaLoftRegenerate”。該纖維為直徑0.2×0.05~0.001dtex的超細纖維，由50%以上的再生材料及專利微纖維制成，結合超細纖維及專利的特別處理程序，成就難以置信的柔軟、質輕、及防潑水性。而且符合嚴格的測試標準，其特色是高保溫效果、快干性能佳、輕量化、透氣性佳、手感柔軟、膨松度佳、拒水性佳等功能。其吸水性為一般纖維的1/3，在干燥時的保暖效果多14%，在潮濕時的保暖度多24%。
NT/NP-2、“Super clean”超細纖維。韓國SilverSta公司近期開發了名為“Super clean”新型超細纖維織物，因其具有超強的潔凈能力，洗滌時不需使用化學清潔劑，其產品在市場極受歡迎。Super clean的纖維材料采用PET、PA及PA6新式配制，經裂變分解織造而成；該纖維細度為真絲1/20，頭發絲的1/360。該超細纖維另一特點是在成絲中采用Orange flap技術將長絲分成多瓣型，使纖維比表面積增大，織物中孔隙增多，借助毛細管芯吸效應使吸水能力極強，經久耐用，可經過大約600次水洗。而其特殊的橫斷面能更有效地捕獲小至幾微米的塵埃顆粒，大增強除污去油效果十分明顯。
NT/NP-3、“Beli -effect”超細纖維。日本鐘紡公司的“Beli -effect”為一種陽離子可染型的復合聚酯超細纖維。Beli -effect是將原先70%聚酯/30%尼龍混紡的“Belimax”，改良聚丙烯與聚酯的部分而開發新型超細纖維。Beli -effect在開纖中采用24瓣分裂水刺工藝，剝離后單絲細度為0.1dtex~0.05dtex，開纖率可達80% 以上。Beli -effect為高收縮高密度處理織物，因而其制品有良好的柔軟性、彈性及蓬松性，主要用途包括外套、女衫、夾克、椅套、袋子、鞋子等。
NT/NP-4、“Trevor biyou”超細纖維。旭億成公司最近開發生產的“Trevor biyou”仿真絲超細纖維新產品，是采用“RCT技術”將滌綸/聚酯相配復合，使兩種聚合物的結合比例和形狀都控制成無規則的，在用溶劑溶去一種聚合物后，剩下的另一種聚合物長絲細度為0.1dtex~0.01dtex，其形狀仍是無規則的。采用Trevor biyou超細纖維所制的織物表面具有復雜的凹凸形狀，能產生細小的不規則的漫反射，呈現出不同角度的不同光澤，穿著舒適且采用了異收縮混纖技術，手感好且豐滿，適用于女罩衫，禮服等。
NT/NP-5、“WSLR”超細纖維。東麗公司生產的“WSLR”是具有絲鳴效應的仿絲超細纖維。WSLR采用聚合物“潛在多級高收縮”技術，其纖維經高壓水刺開纖后單絲細度可達0.11 dtex。同時采用“多層花瓣型截面”技術在三花瓣的各頂端刻有0.1µm的溝槽，能捕捉0.4~0.8Fm的可見光線，所以其產品發色性優良，通過微縫之間的摩擦產生“絲鳴”，該產品主要用于女罩衣，套裝，茄克衫。
NT/NP-6、“RominaIII”超細纖維。尤尼吉卡公司創新開發的“RominaIII”超細纖維，是采用改性聚丙烯/聚酯兩種材料制成的0.01~0.05dtex的超細纖維。其創新技術是在紡絲時采用一根絲條組成：即在微小區里單絲間具有絲長差與復雜的結構功能，這樣就形成了超細纖維復雜的多層結構形態，具有有凹凸和絲圈絨效應，使織物具有合成纖維所沒有的自然風格即光滑性和膨松性，具有柔軟纖細的手感，是天然纖維所不及的。
NT/NP-7、“Natural light”超細纖維。美國肖氏產業公司最近開發的“Natural light”超細纖維，是以聚苯乙烯作海組分，以聚酯作島組分的共混雙組分復合纖維。Natural light用作新一代人造革基布時，先以針刺法制成非織造布，溶掉聚苯乙烯后成為單絲纖度為0.00011dtex超細纖維。Natural light還采用了Cut down新技術，從而改變纖維斷面具有自然光澤的產品，這種新斷面反射出不同于傳統聚酯纖維的光澤，減低產品亮度造成更接近自然的光澤。杜邦公司服裝事業部部門經理Tonya Farrow披露。Natural light將被大量應用于褲類、裙子等服裝，具有競爭力很大的市場潛力。
NT/NP-8、“Super Beaver”超細纖維。美國Hills公司研發制成的新型透氣防水超細纖維“Super Beaver”，是以尼龍/聚酯兩種聚合物開纖分裂的桔瓣形超細纖維，其單絲細度達到0.01 dtex~0.001 dtex。其關鍵技術是在開纖分裂中采用了“異紋斜截”工藝，使纖維細胞壁上的紋孔、胞間聯絲等結構以實現細胞之間水分及其他物質的輸導和流通，從而具有超級仿海猩皮的結構。這種超細纖維經過織造加工過程后具有不規則的彎曲在織物上顯得非常細密，可防止外來的水珠并可讓汗液排出，可用于泳衣、戶外服裝等產品。
NT/NP-9、“Thermostat”超細纖維。美國庫拉雷公司新開發的“Thermostat”超細纖維，其纖度可在0.01 dtex~0.005 dtex之間選擇。Thermostat是一種異形截面型記憶適溫纖維。其工藝是運用高分子合成改性技術，對聚異戊二烯材料進行分子組合及分子結構調整制成能自動調溫的化學纖維，它對周圍的溫度反應將特別敏感，可隨溫度的變化而變化，使服裝內形成一個小氣候環境。酷暑時該纖維的異形截面自行收縮使編織物的孔眼張開而通風透氣，大大提高服裝散熱能力；寒冬中該纖維的異形截面又自行膨脹，使編織物的孔眼閉合而阻止空氣流通，從而提高了服裝的保暖能力。
NT/NP-10、“SABK”超細纖維。庫拉雷公司從南美蝴蝶王的翅膀結構獲得啟示，開發出一種深色效應的超細纖維“SABK”。為了探究南美蝴蝶王翅膀的眩幻彩色效應，庫拉雷公司研究了蝴蝶翅膀因光干涉所產生的顏色變化和光澤，并通過利用復合紡絲技術，即把熱收縮率不同的聚酯相互組合在一起，制成了扭曲型橫截面具有駝峰特性的超細纖維，其纖度達到0.05 dtex~0.001 dtex，從而使這種深色效應纖維具有與南美蝴蝶王同樣的微觀成色效果。
超細纖維開發動向與發展趨勢
超細纖維是化學纖維發展的一大突破，它的開發帶來了紡織工業“劃時代”的新產品。隨著全球經濟快速發展，能源危機與環境污染越來越受到人們的關注。如何保持經濟的可持續發展是目前需要迫切解決的問題，而超細纖維的持續發展以及超細纖維材料在常規和高性能產品的日益拓展，將會不斷進入更多新的應用領域。
根據美國紡織纖維產業聯盟（USTIA）的最新預測報告指出，超細纖維材料研究的發展與社會、經濟和資源、環境的發展緊密相關，所以新的生長點和交叉點將會不斷涌現，這既促進了超細纖維的發展又豐富了新材料科學的內涵。其開發動向與發展趨勢有：
一是恢復生態的替代措施。進入21世紀以后，世界各國加大了環境保護的力度，實行了退耕還林、退牧還草等恢復生態的措施，致使天然皮革產量年年下降。在這種形勢下，一是為了彌補天然皮革的不足，二是為了滿足人們更高層次的需求，超細纖維合成革被逐步用來替代一部分真皮。在日本等一些國家和地區，技術的發展使得超細纖維合成革已大量取代了資源不足的天然皮，而一些采用人造革及合成革做成的箱包、服裝、鞋以及車輛和家具的裝飾，也日益獲得市場的肯定，其應用范圍之廣、數量之大、品種之多，傳統天然皮革根本無法做到。
二是研發范圍不斷擴大。未來超細纖維材料研究與相關學科不斷交叉、滲透，新的學科增長點不斷出現，從傳統的化纖學科及其相關的物理、化學學科滲透到材料學科、能源學科、復合材料學等領域。
三是更加注重仿生態環保性能。自然界生物在長期進化過程中，利用最簡單的成分、最普通的條件獲得了最穩定的微觀材料結構，人們可以從這種微觀分級結構中得到啟發，通過生物擬態或者仿生設計制備出性能更優越的超細纖維及其復合材料，充分發揮仿生超細纖維可再生、可降解利用的優勢，特別是節約、降耗、降能是未來超細纖維發展的必然趨勢。
四是更加重視基本性基與功能設計。超細纖維的最大特點是其優異的基本性基與功能；未來的超細纖維及其材料的開發研究不但注重其基本性基的改進，還注重賦予其新的功能，注重復合化、高性能化、功能化。
五是第三次熱潮的產業用途。超細纖維的開發今后肯定會在所有的產業領域內得到發展。這種先導型的高技術纖維，將會成為一種重要的材料。預計若第三次熱潮來臨，重點將是在產業用途方面。產業用領域、裝飾用領域對高功能和多功能的不斷追求，都將成為超細纖維產品不斷拓展、不斷開發研究的驅動力。預計在不久的將來超細纖維產品將會大量用于工業、農業、航天、海洋等領域。
六是服用領域的主導產品。對于現代服裝，已經進入了一個以材質取勝的時代，采用新型超細纖維開發的面料可以極大提高服裝的附加值。關注科技纖維的發展，把握其特性，實現面料的科技新和高檔化，將成為服用領域紡織產品的突破口。與普通纖維相比，超細纖維具有柔軟、光澤柔和、織物覆蓋力極強及服裝生理效果好等優點。服用纖維領域對新品質、新風格、新功能的不斷追求，必然是超細纖維將成為“服用新合纖”的主導產品之一。
國際超細纖維開發動向及發展趨勢
