新合成纖維技術在日本的應用

1、合成纖維技術發展史

表1說明合成纖維技術在日本的發展歷史。數十年來，技術進展的方向是生?高速化，操作連續化，精細複雜技術的開發和不同技術的組合，本報告對這些技術當前開發及應用的狀況，特別是在纖維製造方向加以總結。

2、合成纖維技術分類

合成纖維技術分類見表表2，主要包括A.新聚合物的開發；B.現有聚合物的改進；C.纖維製造技術，特別是超細纖維的製造，非圓型截面纖維和中空纖維的製造，和雙組份纖維紡絲；D.新紡絲工藝，以下是各類的典型技術和它們的應用狀況。

表2 合成纖維技術應用分類

合成纖維技術		應用
新聚合物		高性能(P-交聯芳香族聚?胺、PBO纖維)
		高耐熱性(PI、PPS纖維)
		高彈性(聚醚酯纖維)
		生物可降解(聚乳酸纖維)
聚合物改性	共聚和其他聚合物改性	高收縮率、易染色性、低熔點、吸濕/水
	顆粒添加	高功能(表面改性、UV切割、用光敏催化劑去除異味)
超細旦纖維製造		高度美觀、新紡織品
非圓形截面和中空纖維製造		非圓形截面(三葉形/多邊形)、中空截面
雙組份纖維紡絲		低熔絲、導電性、可拉伸性
新型紡絲		高速紡絲，冷凝膠濕法紡絲

3、新合成纖維的應用

所進行的開發新聚合物的研究工作，試圖生?耐熱的高性能高韌度的纖維。
3.1、新聚合物
1）高性能纖維
表3顯示了主要高強高模量纖維的性能。特別值得注意的是高強高模量的PBO纖維。

表3 主要高強高模量纖維性能

聚合物	實際強度 (Gpa)	實際模量(Gpa)	生?方法	公司
PET	1.1	19.3	熔融紡絲
P-交聯芳香聚醯胺(PPTA)	3.2	127.7	液晶紡絲	杜邦“Kevler® ”
P-交聯芳香聚醯胺“Technora”	3.6	86.8	全無定型紡織和高度牽伸	帝人“Technora® ”
PBO	5.5	273.8	液晶紡絲	鍾紡—道化學“Zylon® ”
PE	3.0	103.2	凝膠紡絲和高度牽伸	鍾紡—DSM“Dyneema® ”

例A：帝人“Technora® ” P-交聯芳香族聚醯胺，在工業領域應用廣泛，包括建築材料，電子?品和各種運動相關領域。

繩索：“Technora® ”是鋼拉伸強力的八倍，鋼比重的五分之一。基於這一特徵，它們被廣泛地用於拉繩、橡膠帶和水龍帶的增強材料。

條杆：Technora® 和樹脂的複合材料，用於生?Technora® 條杆。

作?新型的芳香族聚醯胺，FRP（纖維增強塑膠）正吸引著人們的注意，因?它可以用於代替建築材料中的鋼鐵。

例B：鍾紡“Zylon® ”PBO纖維
聚（P-亞苯基-2,6-苯並啞唑）（PBO）是一種硬質杆狀各向同性結晶聚合物，Zylon® 是一種由鍾紡開發的新型高性能材料，採用了最新的材料科學和先進的纖維技術。

2）生物可降解纖維
近年來生物可降解聚合物已提到顯著的地位上了。表4顯示了生物可降解聚合物分類和性質，那些聚合物中，特別值得注意的是聚乳酸，作?新型纖維材料，其具有適宜的耐熱性和強度。

表4 生物可降解聚合物的分類與性能

	聚乳酸	聚-己酸內酯	聚(HB-HV)(1)	澱粉/PVA
比重	1.27	1.14	1.23	1.28
熔點(℃)	171	57	154	132
強度(kg/cm²)	590	150	240	220

生物可降解纖維的實際應用匯總於圖4。其有前景的應用領域包括農業和衛生用材料。

表5 聚乳酸纖維性能

	聚乳酸複絲	聚酯複絲
拉伸強力(CN/dtex)	4.0-4.8	4.0-4.8
伸長率(%)	30-40	30-40
楊氏模量(kg/mm²)	400-600	1100-1300
熔點(℃)	175	265

3.2、聚合物改性

聚合物改性技術可大致分?兩類，其中一種是基於共聚合工藝，而另一種是將功能陶瓷或其他顆粒加到聚合物中去。
1）基於共聚合或其他工藝的聚合物改性技術；

基於共聚合或其他工藝的改性技術，目前處於開發階段，按其目標表示於表6中。

表6 聚合物改性技術的開發和應用

技術	目標	應用
高收縮聚合物	高敏性	帝人Rochet®
表面改性	原纖化	帝人Legerete®
染色改進添加	陽離子染料染色(100℃)	帝人Meltop®
染色改進添加	分散染料染色(100℃)	東麗Polyloft®
阻燃劑添加	耐火	鍾紡Heim®
低熔點	降低熔點	尤尼吉卡Melty®
親水性聚合物	吸濕吸水性	東麗Quup®

由帝人開發的高敏感材料“LegereTe® ”和東麗的“Quup® ”作?這些技術的兩個實例，簡要描述於下。

帝人“Legerete® ”（聚酯）

這是一種用了特殊聚合物的聚酯，在原材料中混入了特殊的有機物質，在紡絲過程中，在纖線的軸向上形成相分離合面（在加工以後，易於原纖化）。
LegereTt被用於婦女服裝

東麗Quup® （尼龍）
Quup® 是具有高吸濕性的尼龍長絲，吸濕性能?常規紗的兩倍，這是用新型聚合物合金技術開發實現的，Quup® 在包括短褲、運動衣等領域中被廣泛應用。

1）在聚合物中添加顆粒
本節提供一些實例，說明基於在聚合物中添加功能陶瓷顆粒的聚合物的改性技術。?了順應追求健康和舒適生活方式的總趨勢，最近將這種技術用於新材料中。表7顯示典型的陶瓷及其性能。

表7 典型陶瓷及其性能

	分子式	?色	特徵
二氧化鈦	TiO₂	白色	白、高折射率比重大、光敏催化劑、吸收紅外線
氧化鋅(微粒型)	ZnO	白色	吸收紫外線、抗菌、除異味
硫酸鋇	BaSO₄	白色	比重大、有珍珠樣光澤
碳酸鈣	CaCO₃	白色	白、腐性處理
碳化鋯	ZrC	灰-黑色	極強紅外線輻射
碳黑	C	黑色	導電性
銀沸石	Ag-沸石	白色	抗細菌

本節還提供了另兩個實用性的微粒添加技術範例。一個是三菱人纖的Zelger® ，其懸垂性能大大提高，是借助於在聚合物中混合高比重無機物實現的。另一種是可樂麗Shineup® ，它是用光敏催化劑賦於除臭功能。

3.3、超細旦纖維
在纖維製造階段所採用的技術包括超細丹纖維製造技術，非圓截面纖維製造技術和中空纖維製造技術以及聚合物複合技術。表8表示超細丹纖維製造技術，而圖5是其應用的匯總。

3.4、非圓形截面纖維的製造

近來在更新非圓形截面和中空纖維製造技術方面取得了長足的進步。作?這些技術的例證，在本報告中提及了帝人Wellkey® ，一種借助特殊的截面以改善吸水性的纖維，和帝人Aerocapsule® 一種中孔度達到35%的纖維。

A、借助特殊截面改善吸濕性的例子
一種新Shingosen合纖中空紗，具有微孔結構和高吸汗性能，已經用於服裝。

B、高中空度纖維例子
一種質輕，舒適的“Shingosen”新合纖，中空度?35%，40%已用於運動衣和婦女服裝。

3.5、複合纖維紡絲

表9表示複合纖維或雙組份纖維技術的應用。用不同收縮率的聚合物複合，生?潛性捲曲紗布製成的彈性材料，在追求舒適性材料的用戶中受到歡迎。此外由兩種熔點不同的聚合物，複合後製成的粘結纖維，在無紡織物材料中應用越來越廣泛，這些複合或混合纖維紡絲技術，也應用於微粒添加和超細丹纖維製造工藝中，進行上述聚合物改性。

表9 複合式雙組份紡絲技術的應用

技術	特徵	應用
超細纖維	如上述
不等收縮聚合物	彈性	尤尼吉卡Z-10® (聚酯) 潛在捲曲雙細份纖維婦女裙子和連褲襪男褲
不等熔點聚合物	粘結纖維	尤尼吉卡Merly® (聚酯) 皮：低熔點聚合物芯：常規聚合物無紡織物
導電聚合物	抗靜電性	三菱人纖Super Elekil® (?綸) 聚合物含白色導電添加劑/常規聚合物

3.6、新紡絲技術

最後，本報告講座了可樂麗KuralonK-II，一種引起極大關注的新的紡絲技術。

“KuralonK-II”是一種新型的合纖纖維，基於一種獨特的生?工藝，冷凝膠濕法紡絲方法由可樂麗開發出來了。這種生?方法的聚合物溶劑和凝固法都使用有機添劑。這種生?方法在聚合物和凝固浴中都用到有機溶劑，這種方法使各類聚合物都可用同樣的工藝製成纖維。開發的第一分階段是uralonK-II，一種聚乙烯醇（PVA）纖維，賦予了高強力，低溫水可溶性和易分裂性。它將在從?業用材料到裝飾物和服裝領域中得到廣泛應用。

4、面向二十一世紀的發展

在以上的段落中已描述了新合成纖維技術和它們的某些應用。技術開發的前景表明，當達到進一步的技術革新之時，就會安排建立新的工業佈局，其行動將集中於滿足二十一世紀的社會需求，包括全球環境保護，先進的資訊網路和高質量生活。希望新工業領域的高新技術，與纖維和紡織工業先進的精細技術融合，形成的整體技術，用此項技術開發出新的?品。

这些纤维应主要应用于绝缘，阻燃。。

就电声做主要介绍如下：

纱线采用杜邦、帝人等公司的Metamax®、Kevlar®等特种原料制成，

具有耐高温、高强度、耐磨擦和抗弯曲等各种优良性能。

可以用于电声行业的弹波、导体芯线、橡胶行业的加强基布、密封行业的加强体等，并且适用于开发一些新型的民用服装。

Count(Ne)	Spec.	Material	Strengh(CN)	Elongation(%)
20/1	MI0-K,MI10-K	Metamax®	660 ± 5%	20.5 ± 10%
20/2	MI0-K,MI10-K	Metamax®	1420 ± 5%	22.0 ± 10%
30/1	MI0-K,MI10-K	Metamax®	410 ± 5%	16.5 ± 10%
30/2	MI0-K,MI10-K	Metamax®	930 ± 5%	20.0 ± 10%
40/1	MI0-K,MI10-K	Metamax®	280 ± 5%	15.5 ± 10%
40/2	MI0-K,MI10-K	Metamax®	600 ± 5%	19.0 ± 10%
60/1	MI0-6,MI10-6	Metamax®	170 ± 30%	21.0 ± 6.0
60/2	MI0-6,MI10-6	Metamax®	400 ± 50	25.0 ± 6.0
40/2	MIII4-6	Metamax®、 Kevlar®	900 ± 200	3.5 ± 1.5
40/2	MIII5-6	Metamax®、 Kevlar®	1100 ± 200	3.5 ± 1.5
40/2	MIII6-6	Metamax®、 Kevlar®	1200 ± 200	3.5 ± 1.5
30/3	MIII6-6	Metamax®、 Kevlar®	3100 ± 300	3.5 ± 1.5
40/2	MIII10-6	Metamax®、 Kevlar®	2100 ± 200	3.5 ± 1.5
20/1	OI52-K	Dupont Nylon/Modal/Cotton	439.5	6.90
20/2	OI72-K	Dupont Nylon/Modal/Cotton	1234.0	14.50
20/2	OI8-K	Dupont Nylon /Cotton	921.5	4.50
20/1	OII7-K	Dupont Nylon/Modal	511.5	9.60
40/1	OII7-K	Dupont Nylon/Modal	237.0	9.00

**牌®电声用布主要采用杜邦帝人的美塔斯®METAMAX®原料制成。

同一般同类电声用成品布比较，美塔斯®METAMAX® 电声用成品布有以下优点：

耐高温性

美塔斯®METAMAX®纤维制成的弹波可在摄氏一百度到二百度之间可长期使用而不会熔化。

美塔斯®METAMAX®制成的 the voice coil 可在高温下保持其良好的性能。

高强度

美塔斯®METAMAX® 弹波与棉制的高强度弹波相比，强力仍旧好于棉制弹波。

良好的尺寸稳定性

尺寸的稳定是好弹波的必要条件。

良好的耐湿性

美塔斯®METAMAX® 弹波能长时间保持其良好的性能，因其具有良好的耐湿性。

生产过程中的优良品质

美塔斯®METAMAX® 弹波布在棉质的弹波达到熔点时仍保持原来的良好品质，且美塔斯®METAMAX® 弹波布可在生产棉质弹波的机器上进行生产而无需改良设备。

因此，美塔斯®METAMAX® 电声用成品布能满足弹波制造商制造弹波时大功率、高质量及持久耐用等要求。

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主题：新合成纖維技術在日本的應用

表2 合成纖維技術應用分類

表3 主要高強高模量纖維性能

表6 聚合物改性技術的開發和應用