劉樹英

隨著經(jīng)濟(jì)全球化，市場國際化，以及纖維技術(shù)的開發(fā)與進(jìn)步，具有特異功能性的超細(xì)纖維材料受到了人們的關(guān)注和青睞。超細(xì)纖維以其超乎尋常的細(xì)度所帶來的獨(dú)特的功能性，良好的懸垂性透析性、穿著的舒適性吸附性、猶如真絲的外觀，以及接觸其纖維的表面時，給人的全新天然質(zhì)感而風(fēng)靡國際市場。目前國際上對超細(xì)纖維的研究開發(fā)進(jìn)展迅速，尤其日本和歐美各國，對超細(xì)纖維的研制生產(chǎn)及產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)成效顯著。

超細(xì)纖維的發(fā)展歷程

纖維的超細(xì)化是人類長期以來的追求，在早期使用的天然纖維中細(xì)度最小的羊毛、蠶絲代表著雍容華貴，受到人們的青睞。但纖維真正意義上的細(xì)旦化始于復(fù)合紡絲技術(shù)的合成纖維成功開發(fā)。合成纖維的超細(xì)化源于人們對天然纖維的不斷模擬與超越，同時對纖維材料功能的不斷開發(fā)和追求，成為化學(xué)纖維向高技術(shù)、高仿真化方向發(fā)展的新一代合纖的典型代表，其發(fā)展歷程可分為以下幾個階段。

第一階段：最初的超細(xì)纖維是對羊毛的模仿。纖維超細(xì)化的源流可上溯到20世紀(jì)40年代，即仿羊毛纖維二相結(jié)構(gòu)的雙組分復(fù)合纖維（共軛纖維）的人造絲時代。最先利用合成纖維成功地使雙組分復(fù)合纖維實(shí)用化的是美國的杜邦公司。該方法利用并列復(fù)合使纖維產(chǎn)生自卷曲獲得成功，杜邦公司先后紡制出聚丙烯腈和聚酰胺復(fù)合細(xì)纖維。

第二階段：其后的超細(xì)纖維是對蠶絲的模仿。1960年左右，日本紡織公司對蠶絲的模仿，首批商業(yè)化雙組分復(fù)合纖維問世，結(jié)構(gòu)較簡單，采用并列型、皮芯型。但是這種單根細(xì)的合成纖維應(yīng)用時與普通合成纖維比較，手感太軟、使織物顯出質(zhì)量過?，F(xiàn)象，伸長恢復(fù)能力低、染色差等問題。隨后在1965年，日本東麗、鐘紡、帝人、可樂麗等公司利用不同的方法開發(fā)出多層結(jié)構(gòu)化的特殊紡絲法和剝離法，成功地制造出各具特色的超細(xì)纖維，例如多芯型、分裂型、放射型等復(fù)合纖維。后來在制造仿麂皮技術(shù)上取得成功與突破，細(xì)微的天然麂皮可用超細(xì)纖維仿制。再后來細(xì)旦纖維成為當(dāng)代合成纖維工業(yè)生產(chǎn)高檔人造麂皮的原料，并在市場上受到歡迎。

第三階段：隨著合纖工業(yè)的發(fā)展和消費(fèi)者對性能要求的不斷提高，20世紀(jì)70年代曾經(jīng)歷了對合纖的改性時期。但單純模仿天然纖維性能的改性難以滿足消費(fèi)者的需求。到80年代，各大企業(yè)一方面繼續(xù)著眼于合成纖維的天然化，同時又致力于發(fā)現(xiàn)化學(xué)纖維所具有的特種功能性，用高超的技術(shù)手段開發(fā)出了天然纖維也難以比擬的具有高性能、高附加價(jià)值的纖維材料，“新合纖”就是以超細(xì)纖維為代表的新型纖維材料。

第四階段：1986年至今，是全球研究和發(fā)掘超細(xì)纖維功能的時代，主要探索超細(xì)纖維所具有的特性與功能。超細(xì)纖維良好的性能得到肯定，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，各國的許多大公司推出聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈等新超細(xì)纖品種，為進(jìn)一步開發(fā)超細(xì)纖維在更廣泛領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用提供了依據(jù)，也為開發(fā)超極細(xì)纖維展現(xiàn)了新的前景。目前世界纖維主要產(chǎn)品中以超細(xì)纖維最受矚目，現(xiàn)在主要生產(chǎn)超細(xì)纖維的國家及地區(qū)為日本、美國、西歐。

超細(xì)纖維的市場前景

當(dāng)前，超細(xì)纖維已經(jīng)成為全球各個紡織生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)高檔紡織品的熱點(diǎn)紡織原料，它的使用能有效提高產(chǎn)品的檔次和附加值，具有無可替代的巨大市場潛力。

據(jù)美國《Fiber Organon》的權(quán)威統(tǒng)計(jì)，2011—2015年間，世界合成纖維（除聚烯烴纖維）產(chǎn)能增加2166.52萬噸，年均增長率為8.9%。如果包括聚烯烴纖維的生產(chǎn)能力（681.1萬噸）在內(nèi)，2015年世界合成纖維生產(chǎn)為8174.62萬噸，比上年增加1.9%，增加1988.64萬噸，年均增長率為7.2%。該統(tǒng)計(jì)指出：在年產(chǎn)量增加1988.64萬噸中，以超細(xì)纖維、差別纖維等特種纖維的增加為主。

在特種纖維方面，另據(jù)美國紡織纖維產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（USTIA）的“2015年度調(diào)研報(bào)告”：目前全球特種纖維的產(chǎn)量雖不到全球合成纖維總產(chǎn)量的10%，但品種卻占全球化纖品種總數(shù)的70%～80%，產(chǎn)品應(yīng)用也日益廣泛。USTIA的報(bào)告指出：預(yù)計(jì)到2016年世界特種纖維需求量將會超過500萬噸；到2020年其需求量將可能突破2000萬噸，達(dá)到全球合成纖維總產(chǎn)量的25%以上，年均增長率約為65%。

又據(jù)《Fiber Organon》最新全球調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：2010—2015年全球超細(xì)纖維革產(chǎn)量保持了9.6%的年復(fù)合增長率，其中2015年全球超細(xì)纖維革產(chǎn)量為 1.65億平方米，同比增長8.4%。隨著主要生產(chǎn)企業(yè)新增產(chǎn)能的逐漸釋放，預(yù)計(jì)2020年全球超細(xì)纖維革產(chǎn)量將突破2億平方米達(dá)到2.40億平方米?！禙iber Organon》的調(diào)查也認(rèn)為：復(fù)合超細(xì)纖維生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)量有望出現(xiàn)較大的發(fā)展，今后5～10年間增長速度最快的仍將為滌綸超細(xì)纖維，預(yù)計(jì)到2020年全球滌綸超細(xì)纖維產(chǎn)量將增至50萬～100萬噸。因此，超細(xì)纖維市場前景十分看好。

來自歐洲紡織品協(xié)會（EPTAP）的一項(xiàng)最新調(diào)查報(bào)告則顯示：2015年，全球特種纖維市場規(guī)模達(dá)到142.6億美元（約合人民幣740億元），預(yù)計(jì)到2020年，隨著市場對輕型高強(qiáng)度復(fù)合材料需求不斷增長，這一數(shù)據(jù)也將提高至282.5億美元（約合人民幣1791.7億元），其間年復(fù)合增率達(dá)到12.19%。

EPTAP的調(diào)查報(bào)告認(rèn)為：以全世界65億人口計(jì)算，人均消費(fèi)量為4.5kg超細(xì)纖維；隨著時間的推移，世界人口在不斷增加，對化學(xué)纖維的依賴性逐年增加，預(yù)計(jì)2050年全世界人口將達(dá)到118億。消費(fèi)用化纖原料將絕大部分是超細(xì)纖維，在化學(xué)纖維發(fā)展中，為了使人類消費(fèi)用面料的性質(zhì)類似于天然纖維，具有天然纖維的優(yōu)點(diǎn)，用穿舒適，透氣性、懸垂性好等，因此加快發(fā)展超細(xì)纖維是十分緊迫的大事。

超細(xì)纖維的性能特點(diǎn)

目前國際上對超細(xì)纖維沒有十分準(zhǔn)確的定義，各國的定義略有不同，但都以線密度為定義標(biāo)準(zhǔn)。德國紡織品協(xié)會將PET線密度低于1.2dtex、PA線密度低于1.0dtex的單纖稱為超細(xì)纖維；美國PET委員會認(rèn)為纖度0.3dtex～1.0dtex為超細(xì)纖維；意大利則將0.5dtex以下的纖維稱為超細(xì)纖維；日本化纖行業(yè)普遍將纖度低于0.3dtex的纖維稱為超細(xì)纖維；我國把0.55dtex～0.9dtex的稱為微細(xì)纖維，0.55dtex以下的稱為超細(xì)纖維。

1.對纖維細(xì)度的測定

一般用超細(xì)纖維組成的長絲細(xì)度來表示。如長絲dtexl56f256表示長絲支數(shù)為156dtex，由256根微細(xì)纖維復(fù)合而成，將156被256除即得每根單絲細(xì)度為0.6dtex。

合成纖維復(fù)合絲支數(shù)分粗、中、細(xì)支及更細(xì)支四類，紗的細(xì)度以支數(shù)表示，其測試結(jié)果以decitex或dtex表示。

單纖維根數(shù)乘以g/10km，如：一合成纖維紗以167f48表示，萬米紗的重量為167克；f表示紗中的纖維根數(shù)，即48根。這個概念對于功能性織物十分重要：假如長絲支數(shù)除以纖維根數(shù)在上例中167/f48≌3.5，如果纖維根數(shù)不變，紗支數(shù)dtex越小，則單根纖維細(xì)度越細(xì)，若低于1，則纖維為較細(xì)的。

2.超細(xì)纖維的分類

超細(xì)纖維按生產(chǎn)工藝分類有：

①分裂片型：一般都是兩組分長絲，用來做紡織面料，然后再在機(jī)械力（一般都是水刺法）或化學(xué)法（堿液處理）開纖，使得纖維細(xì)化，得到細(xì)密的絨感。

②海島型：一般都做成無紡布，然后含浸PU樹脂再進(jìn)行開纖，一般是用來做運(yùn)動鞋、皮料的。海島纖維是將一種聚合物分散于另一種聚合物中，在纖維截面中分散相呈“島”狀態(tài)，而母體則相當(dāng)于“?！保瑥睦w維的橫截面看是一種成分以微細(xì)而分散的狀態(tài)被另一種成分包圍著，好像海中有許多島嶼。其“島”與“?！背煞衷诶w維的軸向上是連續(xù)、密集、均勻分布的。在生產(chǎn)過程中，它具有常規(guī)纖維的纖度，但是用溶劑把“?！背煞秩艿?，則可得到集束狀的超細(xì)纖維束。

3.海島型超細(xì)纖維的種類

一般而言，在海島纖維中，島的比例越高，其纖維的最大可拉伸倍數(shù)就越小，即可拉伸性能越差。

海島纖維的島組分一般采用聚酯（PET）或聚酰胺（PA）；海組分可以是聚乙烯（PE）、聚酰胺（尼龍6或尼龍66）、聚丙烯（PP）、聚乙烯醇（PvA）、聚苯乙烯（PS）以及丙烯酸酯共聚物或改性聚酯等。島的數(shù)量從16、36、64到200，甚至可以達(dá)到900或900以上。海與島的比例從原來的60：40演變?yōu)?0：80，甚至10：90。目前，市場上流行的海島型超細(xì)纖維中，島的組分為聚酯，海的組分為可溶性聚酯，島在纖維中呈長絲狀，數(shù)量為36，海與島的比例為20：802。

海島纖維用途廣泛，品種較多，主要有：常規(guī)海島型超細(xì)纖維、芳族海島型復(fù)合短纖維和染色性能良好的海島復(fù)合纖維。

4.超細(xì)纖維的特殊性能

目前，多數(shù)企業(yè)把0.1dtex～0.5dtex以下的纖維統(tǒng)稱為超細(xì)纖維，它的顯著特點(diǎn)是纖度和直徑均大大低于普通纖維，其直徑小于5μm，纖維細(xì)度是頭發(fā)絲的1/200，是普通化學(xué)纖維的1/20。事實(shí)上只有細(xì)度低于0.5dtex的纖維其質(zhì)量特征才真正符合超細(xì)纖維的特點(diǎn)，最細(xì)纖度已達(dá)到0.0001dtex，這些纖維叫超極細(xì)纖維。因此，超細(xì)纖維與普通纖維相比具有以下特殊性能：

①幾何特性。超細(xì)纖維的單絲纖度和單絲截面直徑比真絲或任何天然纖維都小，其織物緊密，功能性得到改善?？蓭韼缀翁匦缘奈馐倚?yīng)，使織物具有透濕防水功能，且增加保溫隔音性能，具有明顯的特殊毛細(xì)現(xiàn)象和穿著舒適性。

②力學(xué)特性。超細(xì)纖維單絲強(qiáng)度低而比強(qiáng)力高，與同旦數(shù)的非超細(xì)纖維相比，其紗的總強(qiáng)度高。還具有較低的伸長，高可撓性和高扭轉(zhuǎn)性。適用于復(fù)合材料中的補(bǔ)強(qiáng)材料與高級衣料。

③質(zhì)量特性。超細(xì)纖維的質(zhì)量特性可以用彎曲剛度來表征。纖維彎曲剛度與其直徑的四次方成函數(shù)關(guān)系，纖度稍有變化就對彎曲剛度有顯著的影響。而且，隨著單絲纖度下降，變形紗的卷縮率下降，回彈性和蓬松性變差，有利于起絨和砂磨。因此超細(xì)纖維的手感特別柔軟，由超細(xì)纖維材料制造的產(chǎn)品，具有細(xì)膩的絨毛、真絲般的柔軟、滑糯、良好的懸垂性。

④光學(xué)特性。超細(xì)纖維直徑大大減少使光學(xué)性能如折射率、透光率、反光性有很大改變，纖維集合體的表面對光的漫散射增加；而且由于超細(xì)纖維排列密度大，單位面積上反射入射光的各個獨(dú)立反射表面小，但數(shù)量多，故其反射光澤比較柔和，具有絲光效果。

⑤表面特性。超細(xì)纖維單纖維纖度小則具有較大的比表面積，因此超細(xì)纖維織品的覆蓋性、蓬松性、保暖性有明顯的提高。比表面積大的另一方面：纖維與其他物質(zhì)接觸的機(jī)會就多，在染色和上漿時吸收漿料多，因此對染料和化學(xué)品的吸附性特別強(qiáng)。

⑥結(jié)構(gòu)特性。由于超細(xì)纖維的纖度小，其集合體的高密度產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中更容易形成均勻分布的大量微細(xì)孔隙，產(chǎn)生大量的毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)，因此水汽在纖維集合體內(nèi)的毛細(xì)效應(yīng)強(qiáng)，不僅對水的吸附能力增強(qiáng)，同時透濕性良好。另外，超細(xì)纖維細(xì)而柔軟，又由于超細(xì)纖維細(xì)而柔軟，制備高密織物的結(jié)構(gòu)容易相互纏結(jié)，在織物表面可形成濃密的絨毛，所以超細(xì)纖維織物的致密性和起絨性都相當(dāng)好。

超細(xì)纖維的功能應(yīng)用

由于超細(xì)纖維有許多不同于常規(guī)纖維的特殊性能，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而且，由于超細(xì)纖維的纖度不同，適用的功能產(chǎn)品與應(yīng)用種類也不同：

1.超高密度織物

纖度在0.5dtex～0.1dtex的超細(xì)纖維，可用于紡絲綢、高密織物；產(chǎn)品有外套、運(yùn)動衣、休閑服等。

將0.5dtex～0.1dtex超細(xì)纖維制成超高密織物，纖維間的空隙介于水滴直徑和水蒸氣微滴直徑之間，所以具有防水透氣效果。因?yàn)樵诖朔N織物中纖維與纖維間的間隙只有0.2μm～10μm。而固定水的最小粒度在100μm以上，因而前者窄得足以擋住最小的雨滴，人體散發(fā)的蒸汽又寬得足以使它逸散出去。日本帝人公司參照荷葉對水的排斥效應(yīng)，采用0.1dtex纖維制成的高密度織物，能讓落在織物上的雨水形成閃動的水球在其表面滾動而不讓它潤濕。這是因?yàn)榭椢镏形⒕淼某?xì)纖維將空氣圍在紗線內(nèi)，而空氣對水的排斥性很強(qiáng)，因而織物內(nèi)貯空氣會使水珠滾落。

此外，超細(xì)纖維織物比微細(xì)纖維織物檔次更高，因?yàn)槠淇椢锉砻娣浅Ｆ秸諝庾枇O小。在滑雪跳躍時，運(yùn)動員的速度可達(dá)100公里/小時。東麗公司特意為滑雪者跳躍比賽開發(fā)了表面極光滑的面料。又如超高密織物不僅是通過織造的密度達(dá)到，而關(guān)鍵是通過復(fù)合纖維兩種組分對溶劑的溶脹收縮性能不同達(dá)到超高密，例如鐘紡公司的Belima超細(xì)纖維織物通過溶劑處理，聚酰胺組分溶脹并高度收縮，而聚酯組分收縮甚少，從而獲得超高密度，鐘紡的SavinaDP纖維織物也是采用這種工藝。它的結(jié)構(gòu)細(xì)密，無膜，無涂層；有優(yōu)良的美感性質(zhì)和柔軟的手感，也有較大的蓬松性與透氣性，較高的懸垂性，較柔和的光澤和較輕的重量，抗水壓性能更比一般微細(xì)纖維的高密織物更勝一籌；可用于制作各種不同高檔運(yùn)動服，外套，羽絨夾克，罩衫，滑雪衫，高爾夫球服，風(fēng)雪服和釣魚服。

2.高性能潔凈布

纖度在0.1dtex～0.05dtex的超細(xì)纖維，可用于高性能潔凈布；產(chǎn)品有衛(wèi)生用品、擦拭與研磨布料等。

將0.1dtex～0.05dtex超細(xì)纖維制成高性能潔凈布，具有較高的比表面積和無數(shù)的微細(xì)毛孔，因而具有很強(qiáng)的清潔能力，除污快而徹底，在精密機(jī)械、光學(xué)儀器、微電子及家庭等方面具有廣闊的用途。尤其在技術(shù)紡織及外部服裝工業(yè)上顯示出優(yōu)越性，如用于制作鼠標(biāo)墊，可以讓鼠標(biāo)很容易滑動，使鼠標(biāo)球很長時間保持清潔。其他如拋光布用作硬質(zhì)臺面層；聲學(xué)上的隔音材料；高性能吸音板及音樂廳內(nèi)坐席罩布等。

超細(xì)纖維的特殊性質(zhì)加上現(xiàn)代加工技術(shù)的保障使其產(chǎn)品有很大的發(fā)展?jié)摿Γ瑧?yīng)用范圍更會逐步擴(kuò)大。東麗公司制造的超細(xì)纖維拭鏡布是日本與歐美的熱門商品之一。去年東麗公司又推出了帶香味的超細(xì)纖維拭鏡布，其纖維的纖度不到普通纖維10%，以三元結(jié)構(gòu)制成的高性能潔凈布料是日本的獨(dú)家產(chǎn)品；這種0.05dtexPP超細(xì)纖維織物結(jié)構(gòu)密實(shí)，過濾性能優(yōu)良，可過濾空氣及液體；而且能結(jié)合較高的電壓，使織物有永久性的極化，會吸引、吸收帶電的灰塵顆粒。不久前，東洋公司已制出世界最細(xì)纖維拭鏡布。此類布料有很強(qiáng)的清潔能力，奧秘是單位面積的纖維根數(shù)越多，具有很高的比表面積和孔隙率，能吸收較多的油污、液體或灰塵。纖維柔軟，不會對擦拭表面造成損傷，因而具有很強(qiáng)的清潔能力，并可重復(fù)使用。在精密機(jī)械、光學(xué)儀器、微電子、無塵室及家庭等方面都具有廣泛用途。

3.仿麂皮及針織布、機(jī)織布或非織造布

纖度在0.1dtex～0.005dtex的超細(xì)纖維，可用于高性能針織品、功能性非織造布、仿麂皮；產(chǎn)品有麂皮絨、運(yùn)動系列服裝、人造皮革織物等。

將0.1dtex～0.005dtex超細(xì)纖維制成仿麂皮及高性能針織布、機(jī)織布或功能性非織造布后，經(jīng)磨絨或拉毛，再浸漬聚氨酯溶液，并經(jīng)染色和整理，可制作仿麂皮、合成運(yùn)動革或人造皮革織物；其織物輕薄柔軟、有光滑的表面紋理，防水透氣，強(qiáng)力好且不變形。

合成運(yùn)動革及其制品在日本已形成工業(yè)化生產(chǎn)，主要是PET、PA或PAN的0.1dtex超細(xì)纖維生產(chǎn)的無紡布，采用超細(xì)纖維模擬膠原纖維的結(jié)構(gòu)，并以纖維的三維無紡結(jié)構(gòu)模擬皮革中的膠原纖維編織形態(tài)，在外觀、功能、觸感方面模擬天然皮革，使合成革從微觀結(jié)構(gòu)、外觀質(zhì)感、物理特性等方面，都達(dá)到“仿真”效果。產(chǎn)品可與天然革相媲美，具有表面均勻、尺寸穩(wěn)定、舒適、色澤牢固及重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

4.高仿真皮革

纖度在0.01dtex～0.001dtex的超細(xì)纖維，可用于高仿真皮革、高檔時裝面料、生物醫(yī)用材料；產(chǎn)品有高檔服裝、鞋、家具、汽車座椅、人造血管等。

將0.01dtex～0.001dtex超細(xì)纖維制成新型高檔仿真絲織物，既具有真絲織物輕柔舒適、華貴典雅的優(yōu)點(diǎn)，又克服了真絲織物易皺、粘身、牢度差等缺點(diǎn)，滿足了人們對衣料多樣化及高檔化的要求，可應(yīng)用于男士大衣、女士夾克衫、裙裝、滑雪服、高爾夫球衫、高檔鞋與手袋等。例如日本東麗公司的高仿真Snow deer皮革，采用了0.001dtex纖度的海島型纖維。用它制成新一代仿Snow deer皮織物，其起絨、染整的表面起毛纖維基本設(shè)計(jì)為0.1dtex。在仿Snow deer皮織物表面必須完全由纖維短絨覆蓋，用起毛機(jī)起毛后織物表面就成為一層薄薄的絨毛，豐厚柔軟。又如日本帝人公司用0.005dtex～0.001dtex的超細(xì)纖維與高收縮絲混纖制成的仿真絲綢織物，其表面形成細(xì)的絨毛，很像桃子表皮，具有柔軟纖細(xì)的手感，是天然纖維所不及的。

此外，纖度小于0.01dtex超細(xì)纖維的粗細(xì)與生物細(xì)胞接近，能夠獲得生物體的適用性，在血球分離材料和各種生物體醫(yī)療適用材料方面有廣闊前景。特別是纖度0.001dtex超極細(xì)纖維的生物兼容性提供了在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域多種多樣應(yīng)用的潛力，如熔吹PETlemcocyte分離生產(chǎn)的特殊微細(xì)纖維過濾布、血液轉(zhuǎn)移及血液募集等。PET超細(xì)纖維可與人的肌體相容，可用于人造血管。新開發(fā)的人造血管是用日本東麗公司聚酯細(xì)目長絲和常規(guī)聚酯長絲織成的致密而柔韌的管狀織物。該織物是采用0.005～0.0001旦的超級細(xì)纖維束為主體，采用針織或機(jī)織制成，再進(jìn)行噴水收縮使線圈之間和纖維之間產(chǎn)生纏結(jié)。它對于水有滲透性，血液卻不可滲透。在手術(shù)后的短時間內(nèi)，人體內(nèi)再生的組織會覆蓋于人造血管的內(nèi)壁，避免血液對人造血管的直接接觸，從而大大降低了血栓形成的可能性。據(jù)報(bào)道，這種人造血管已經(jīng)在日本和美國的醫(yī)院里進(jìn)入實(shí)用階段。

（譯自美國雜志《產(chǎn)業(yè)投資》2016年3月刊）