中国报告大厅网讯,腈纶凭借外观蓬松、手感柔软、保暖性优良及防霉防蛀等特点,在针织内衣、毛衫等领域应用广泛。但普通腈纶存在易起球、易产生静电、易燃及吸湿性较差等问题,为改善这些缺陷,抗起球腈纶通过改性处理或纤维结构优化应运而生,成为行业研究的重点。本文针对 1 种普通腈纶和 4 种抗起球腈纶,从纤维性能、纱线性能到针织面料性能展开全面测试与对比分析,揭示不同腈纶及相关产品的特性差异。
本次试验选取了 4 种具有代表性的抗起球腈纶,分别来自日本、德国及中国的两家企业,同时以普通腈纶作为对比。所有腈纶纤维规格均为 38mm×16.5dtex 白色短纤维,其中国外两种抗起球腈纶价格约为国产两种的两倍,国产中价格最低的为吉林产腈纶。在纺丝工艺上,吉林产和德国产抗起球腈纶采用干法纺丝,另外两种则采用湿法纺丝。
试验设备涵盖了扫描电子显微镜、纤维卷曲弹性仪、纤维强伸度仪、纤维摩擦因数仪、纱线毛羽测试仪、条干均匀度测试分析仪、纱线强伸度仪、滚箱式起毛起球仪、织物强力仪及全自动透气测定仪等,确保对腈纶的各项性能进行全面检测。
纱线及针织面料的制备遵循统一工艺参数。纱线设计线密度为 28tex,实测 27.6tex;织物设计单位面积质量 225g/m²,实测 212g/m²。制备过程包括梳理、并条、粗纱、细纱、并股及样片试织等环节,其中梳理工艺参数为给棉罗拉转速 10r/min、刺辊转速 300r/min 等;并条经过 3 次操作,纤维条伸长倍数达 27 倍;粗纱捻度 3 捻 / 10cm,定量 5.50g/10m;细纱纺纱号数 28tex,捻度 400 捻 / 米;并股后为 S 捻股线;样片采用平针组织织造,机号 14 针 / 25.4mm,布片宽 30cm、长 2m,横密和纵密均为 46 个 / 5cm。
性能测试方面,纤维性能测试包括表面形态观测(放大倍数 3000 倍)、卷曲性能(依据 GB/T 14338-2022)、拉伸性能(依据 GB/T 14337-2022)及表面摩擦性能(摩擦辊转速 30r/min);纱线性能测试涉及毛羽(依据 FZ/T 01086-2020)、条干(依据 GB/T 3292.1-2008)及强伸性(依据 GB/T 3916-2013);面料测试包括起球性(依据 GB/T 4802.3-2008,滚箱翻转 14400 转,4 块 125mm×125mm 试样)、拉伸性能(依据 GB/T 3923.1-2013)及透气性(依据 GB/T 5453-1977),各项测试均进行多次,结果取平均值。
《2025-2030年中国腈纶行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》指出,通过扫描电子显微镜观测发现,普通腈纶表面整体较光滑规整,沟槽隐约可见且普遍短浅;中国产某抗起球腈纶表面沟槽清晰,数量较普通腈纶明显增多,表面略显起伏;日本产抗起球腈纶表面沟槽数更多;德国产抗起球腈纶表面沟槽数略少但更深;吉林产抗起球腈纶表面沟槽数最多且较深,呈明显凹凸状。纤维表面的沟槽有助于增强纤维间的抱合,使纤维头端在摩擦时不易滑出,利于改善成纱性能。
纤维卷曲形态参数显示,4 种抗起球腈纶的卷曲程度普遍优于普通腈纶。普通腈纶的卷曲个数为 7.5 个 / 25mm,卷曲率 5.26%,卷曲弹性率 56.25%,卷曲回复率 4.46%;日本产抗起球腈纶分别为 9.3 个 / 25mm、6.93%、72.67%、6.58%;中国产某抗起球腈纶为 8.3 个 / 25mm、6.06%、67.67%、5.91%;吉林产抗起球腈纶为 11.8 个 / 25mm、11.85%、77.96%、9.31%;德国产抗起球腈纶为 10.4 个 / 25mm、10.61%、82.64%、8.71%。其中,采用干法纺丝的吉林产和德国产抗起球腈纶卷曲度更大,卷曲率和卷曲数的增加使纤维间纠缠更多,利于成网成条,减少纤维端漏出,增加面料蓬松柔软度,且卷曲弹性率和回复率越高,面料弹性越好。
纤维力学性能测试结果表明,吉林产和德国产抗起球腈纶的断裂强力和初始模量相对更高。普通腈纶断裂强力为 2.36cN,模量 42.99cN・dtex⁻¹,断裂伸长率 27.67%;日本产抗起球腈纶分别为 3.52cN、46.05cN・dtex⁻¹、30.37%;中国产某抗起球腈纶为 3.63cN、46.82cN・dtex⁻¹、20.90%;吉林产抗起球腈纶为 4.95cN、47.25cN・dtex⁻¹、26.30%;德国产抗起球腈纶为 4.92cN、48.34cN・dtex⁻¹、26.03%。这是因为湿法纺丝时纺丝液凝固成形快,纤维内含有较多溶剂、水及小孔;而干法纺丝时溶剂单向扩散,分离和固化缓慢,纤维内部均匀致密,微孔较少,故断裂强力更高。
纤维摩擦因数测试显示,抗起球腈纶的动、静摩擦因数均高于普通腈纶,且静摩擦因数均大于动摩擦因数。普通腈纶静摩擦因数 0.2365,静摩擦因数 CV 值 4.1%,动摩擦因数 0.2137,动摩擦因数 CV 值 3.2%;日本产抗起球腈纶分别为 0.3213、7.2%、0.2617、5.5%;中国产某抗起球腈纶为 0.2692、3.7%、0.2316、1.0%;吉林产抗起球腈纶为 0.3626、4.7%、0.3157、2.0%;德国产抗起球腈纶为 0.4887、6.1%、0.3867、2.3%。吉林产和德国产抗起球腈纶摩擦因数高于其他两种抗起球腈纶,原因在于其表面沟槽更多,德国产的沟槽更深,纤维比表面积更大,摩擦接触角更大,故动、静摩擦因数更大。
纱线条干不匀与毛羽指标测试中,3mm 毛羽数反映纱线表面毛羽数量和分布。普通腈纶的 3mm 毛羽数作为参照,中国产某和日本产抗起球腈纶与其大致相等,吉林产和德国产抗起球腈纶的 3mm 毛羽数较少,其中吉林产抗起球腈纶条干不匀率 4.98,3mm 毛羽数 9,表现最佳;德国产抗起球腈纶条干不匀率 5.15,3mm 毛羽数 18。3mm 毛羽数越少,纱线表面越光洁,条干越均匀,性能越好。纱线毛羽过多会影响质量,导致后道工序中易磨损断裂,影响面料产量和外观,还会增加面料起球风险。吉林产和德国产抗起球腈纶条干更优,因纤维表面沟槽使纤维间抱合力更大,缠结更紧密。
纱线力学性能测试结果显示,抗起球腈纶制成的纱线断裂强力均较普通腈纶有所提高。普通腈纶纱线断裂强力 1141.8cN,断裂伸长率 31.3%;日本产抗起球腈纶纱线分别为 1314.6cN、26.6%;中国产某抗起球腈纶纱线为 1919.6cN、24.7%;吉林产抗起球腈纶纱线为 2234.9cN、22.8%;德国产抗起球腈纶纱线为 2008.6cN、24.1%。其中吉林产抗起球腈纶纱线断裂强力最高,这得益于其腈纶本身断裂强力较大,且纤维摩擦因数大,纤维间缠结紧密,在纱线中不易滑脱。
对面料起球性的测试采用计数法,结果显示,抗起球腈纶面料的平均毛球数较普通腈纶面料大幅下降,变化率均超过 50%。普通腈纶面料平均毛球数 137.00 个;日本产抗起球腈纶面料为 52.95 个,变化率 61.35%;中国产某抗起球腈纶面料为 64.50 个,变化率 52.92%;吉林产抗起球腈纶面料为 32.92 个,变化率 75.97%;德国产抗起球腈纶面料为 43.50 个,变化率 68.25%。吉林产抗起球腈纶面料抗起球性最佳。
面料拉伸性能测试表明,抗起球腈纶面料在力学性能上较普通腈纶面料有明显增强。普通腈纶面料断裂强力 85.9N,断裂伸长率 77.6%;日本产抗起球腈纶面料分别为 112.2N、60.1%;中国产某抗起球腈纶面料为 108.03N、66.6%;吉林产抗起球腈纶面料为 140.0N、52.3%;德国产抗起球腈纶面料为 139.7N、50.9%。吉林产抗起球腈纶面料变化最为明显,面料断裂强力的提高源于纤维间抱合力的增大,增强了面料整体结构稳定性,减少纤维滑出和起毛起球,且良好的弹性使纤维在外力作用下更易弯曲变形而非断裂。
透气性测试结果显示,抗起球腈纶织成的面料透气性均较普通腈纶面料有所增加,但干法纺丝面料透气性整体低于湿法纺丝面料。普通腈纶面料透气率 313.91mm/s;日本产抗起球腈纶面料 543.43mm/s;中国产某抗起球腈纶面料 563.42mm/s;吉林产抗起球腈纶面料 464.50mm/s;德国产抗起球腈纶面料 438.27mm/s。这是因为干法纺丝纤维截面为犬骨形,较圆形纤维表面积更大,面料覆盖率更大,纤维抱合更紧密,气流更难穿透,从而降低了透气性。
综合本次试验可知,国内外的抗起球腈纶行业均能有效且明显地改善面料的抗起球性。在 4 种抗起球腈纶样品中,吉林产抗起球腈纶性能最优,其制成的针织面料毛球数较普通腈纶面料降低 75.97%,拉伸性能也最为出色。尽管在透气性方面,干法纺丝制成的抗起球腈纶面料不及湿法纺丝的抗起球腈纶面料,但相较于普通腈纶面料已有提高,这与干法纺丝生产过程形成的特殊纤维形态相关。
抗起球腈纶在改善腈纶针织面料起毛起球性方面效果显著,同时提升了面料的力学性能和舒适性。此外,干法纺丝得到的腈纶抗起球性更优,且国产腈纶价格更为实惠,为企业采购原料提供了有价值的参考,也为2025年腈纶行业技术发展方向提供了重要依据。
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