水溶性纤维的应用

发表时间：2019-06-13 11:43:00

水溶性纤维指能在水中溶解或遇水缓慢水解成水溶性分子(或化合物)的纤维，是一种很有价值的功能性差别化纤维。随着人们环保意识的不断增强，无毒、无污染并可水解的环保型水溶性纤维的应用得到逐渐普及，对这种纤维的研制开发也不断地深入，其应用十分广泛。

1. 水溶性纤维的特性

水溶性纤维一般在加工和使用过程中的某一阶段被溶去，以达到某种效果。因此应具有下列特征：

(1) 在一般温度下就能充分溶解于水；

(2) 在中等湿度的空气中不发生粘并，有较好的稳定性；

(3) 物理机械性能要求不高，但一般要有一定的强度和延伸度。

2. 水溶性纤维的应用

2.1. 医疗卫生用途

20世纪80年代初，英国Courtaulds公司把海藻酸纤维作为一种医用辅料引入“湿法疗法”市场，应用于流血流脓较多的伤口上。在与脓血接触时，海藻酸钙纤维和人体中的钠离子发生离子交换，使不溶于水的海藻酸钙逐渐转变成水溶性的海藻酸钠，从而使水分进入纤维内部形成一种水凝胶体，给予纱布极高的吸湿性。由于纤维与纤维之间没有物理机械联接，在去除纱布时，只须用温暖的生理盐水即可把纱布冲洗掉，去除特别方便。海藻酸纱布的主要特点是它的高吸湿性、成胶和止血性能。已广泛地用于植皮、褥疮和腿部溃疡等伤口上。

英国的ConvaTec公司又生产了一种由羧甲基纤维素钠制成的成胶性医用敷料。是由溶液纺的再生纤维素纤维经化学加工制成。加工过程中在纤维素的-OH 基上引入了羧甲基钠，此反应的替代度则控制在保证纤维吸收大量的水分而不能使纤维溶解在水中。这样所形成的针刺非织造布有很强的吸湿性，同时能保持其结构的完整性。

利用水溶性PVA纤维纺纱织布或加工成非织造布，在医疗上已得到广泛的应用。由于水溶性PVA纤维在烘干过程中有局部的纤维趋于软化，非织造布的孔隙减少，致密度增加，从而提高产品的屏蔽性能。水溶性PVA纤维的吸湿性能较好，用其制成的医用屏蔽材料穿着舒适感较好，使产品的屏蔽性能与舒适性能得到较好的统一。制成的医疗卫生材料具有易水解、无污染的特点，常用作一次性的手术衣、帽、围布、粘纱布、外科敷贴材料、医用床单、工作服、工作帽等，一次性使用之后，在90℃左右的热水中溶解，然后排出。与同样的棉制品相比，使用效果基本相同，但克服了一些医疗卫生材料用后需焚烧而造成二次污染的弊病，并节省大量销毁费用，已在美国一些医院中得到应用。

2.2. 纺织用途

(1) 伴纺伴织：将水溶性PVA纤维作为中间纤维与其它纤维混纺，经纺织加工后溶出水溶性纤维得到高支高档纺织品。从理论上来说，水溶性PVA纤维可以应用于任何纺纱系统，其作用定义为提高纤维的可纺性和可织性更为恰当。据国际羊毛局资料介绍，平均直径小于19m的羊毛产量仅占澳毛总产量的5.44%，而20~30m 的羊毛产量要占总产量的66.6%，两者价格相差50%以上。因此，采用伴纺后可解决原料资源和价格制约的双重难题。不需要很强调用毛的细度等级，用中粗羊毛就可纺制较高档的羊毛织物，且增加羊毛纤维间的空隙，使羊毛织物轻量化、柔软化，更具蓬松性和保暖性。

水溶纤维与棉、麻等天然纤维混纺可改变纱线内部结构，增大纱线内部纤维间缝隙和毛细孔隙，从而改变织物的透气性；捻度降低使纱线松软、蓬松，织物手感更柔和、悬垂性进一步提高，面料更轻薄，吸湿排汗，衣着更舒适。这种方式纺高支纱，改变了传统精梳纺纱工艺，缩短了工艺流程，用一般的原料即可纺高支纱，大大节约原料成本。

此外, 可乐丽公司正在研究“可乐纶K-Ⅱ”易水溶纤维与聚酰胺纤维、氟纤维、碳纤维等高性能纤维的复合新材料。这些高性能纤维虽具有一些特殊的优异性能，但是，由于这些纤维的卷缩、强度、油剂等方面的原因，在纺纱、织造等的各道工序上会有些困难，通过复合可以得到改善。同时，可乐丽公司与可乐纺公司共同开发的“可乐纶K-Ⅱ”水溶纤维与棉纤维的复合中空棉纱取得了成功，用“SPINAIR”的商品名已开始销售。

水溶性PVA纤维在伴纺中所占比例为10%~20%比较合适。比例太小，退维后纱支提高不大，效果不明显；比例越大，纱线截面内的纤维根数越多，伴纺纱的支数越低，有利于纺纱生产，但为了使退维后的织物仍有一定的纱条紧密度，必须选用较大的织物紧密度，增加了织造的难度。同时水溶纤维在后整理过程中要全部溶掉，其伴纺比例越大，退维难度就越大，产品成本愈高，因此在选择伴纺比时要从生产、质量、成本等方面综合考虑。

另一方面，根据“短中加长，粗中加细”的实践经验，可在原料中混入少量水溶性PVA纤维，改善纤维的可纺性及纱线的机械物理性质，进而改善纱线的可织性及织物的性能。这时混入量少，在浆纱和织物后整理中可以自然溶除一部分，即使有少量的残余，对织物的服用性能影响很小，对人体也不会构成任何危害。

(2) 生产超细纤维：将水溶性PVA 与尼龙、聚酯、聚乙烯、聚丙烯等制成复合纤维，经拉伸处理后，再用水洗去PVA，就可以获得0.1dtex 以下的超细纤维。只要选择适当的混合率，可生产出任意纤度的超细纤维。

(3) 在刺绣基布中的应用：绣花底布主要作为服装行业绣花的骨架材料，可单独绣花也可与其他服装面料衬在一起使用。在织物与其制成的非织造底布上，绣上所需图案后，再溶去PVA 成分，使织物获得美观的图案。水溶性非织造布绣花后除去制得花边，使传统的花边制造业有了突破性的发展。

(4) 针织品剪裁：在针织上使用水溶纤维长丝作为分割纱，可以做到无刃裁剪。如在织袜过程中，在2只袜子的连接处使用水溶性纤维，既可以保证织制的连续性，又可以在织成后经热水处理可将连接的袜子分开。

(5) 无纺布：利用水溶性纤维的水溶性，在其它纤维中加入少量的水溶性纤维，经混梳制成纤维网，水溶性纤维溶化溶胀部分与其它纤维粘合成整体，制成无纺布。

(6) 无捻织物的开发：将水溶性PVA纤维与其它单纱合股逆捻，或采用包缠纱生产技术，用水溶性PVA纤维作为包缠纤维包缠短纤维纱条，织成织物后溶去水溶性PVA纤维部分，得到织物中纱线的无捻效果。既满足了织造过程所需强度，又使退维后，保留纤维在纱中呈单纤、无捻或弱捻状态，纤维间的空隙增大，所得制品光泽、柔软性、保暖性大大改善，吸水性能也有一定的提高。可以制造无捻毛巾、浴巾、婴幼儿用品、宾馆用品、体育用品等，其应用前景广阔。

(7) 均匀上浆：将水溶性PVA纤维包缠于纱线表面，或用2%~5% 的水溶性PVA纤维与其他纤维进行混纺，然后在一定水温下处理，纱线表面形成一层完整的粘着层，起均匀上浆作用，同时提高织物的耐磨，防止起毛起球。浆纱工序一直是传统纺织生产加工中能耗、物耗最集中的工序，是纺织企业造成环境污染的要害工序，要实现清洁生产、绿色制造，纱线的上浆技术必须更新乃至革除，尽管免浆工艺的概念早巳被人们提出，但在现有技术水平条件下，实现起来可行性不强，水溶性PVA纤维“包缠或混纺-溶解”上浆技术在当前具有一定的推广意义。

(8) 加工花透织物：水溶性PVA纤维与其它非水溶性纺织纤维混纺或交织，通过水溶性PVA纤维部分的溶解，可以形成花透织物(亦叫烂花织物)，特别适用于格子组织的花透织物。

2.3. 在造纸业中的应用

造纸行业用水溶性纤维作粘合剂进行抄纸，用以提高纸的强度和韧性。PVA 水溶纤维是一种新型的造纸添加材料，无毒无害就自然降解满足环保要求。水溶PVA纤维在造纸中起多方面的作用：

(1) 由于该纤维强度大大高于任何纸浆纤维，加之在加工过程中溶化而起到的粘结作用，极大提高了成品纸张的断裂、撕裂强度, 耐折度及印刷表面强度。

(2) PVA水溶纤维靠氢键和范德华力结合就把纤维素纤维吸附在水溶纤维周围，对纸浆纤维有滞留作用。

(3) 对纸浆进行深度施胶可提高纸张亮度，改善纸张拒水性、耐折性和表面印刷性能。

(4) 添加2%~ 10%的水溶纤维后使纸张强力提高，这就可以添加麦草浆、芦苇浆和废纸浆，降低木浆用量而不影响纸张性能；或使用相同的纸浆而降低纸张的定量15%以上。

(5) 降低透气性，减少涂布用量。水溶纤维在育苗纸、过滤纸、电池隔膜纸等特种纸张中作为粘结增强剂已有较长的历史。近年来，高强薄页包装纸、铜版纸、胶版纸、果袋纸和湿纸巾等也有使用。

2.4. 其他

(1) 农业用途：作水稻、蔬菜的纸钵，用来增产和提高质量。

(2) 军事用途：用于水上布雷、投谍降落伞、核潜艇乘员的工作服、保密纸。

3. 退维

水溶性PVA纤维伴纺伴织后要进行退维，退维可采用纱线退维、坯布染整前退维、坯布染色后退维。采用纱线退维，退维后纱线会松散，在织布时易断头，所以虽有易退维的优点，但一般不采用；白坯布退维，目前为国内企业所采用；坯布染色后再退维，主要在日本等国实施，目的是进一步提高布的品质。

纱线、织物中的水溶纤维完全溶解温度要比混和前水溶纤维的溶解温度高，考虑到纱线的种类、织物的规格、溶解条件( 升温、搅拌) 等，最好在比水溶纤维溶解温度10℃~20℃的条件下进行，处理时间约为20~30min。

从退维溶液中回收利用PVA可以降低成本。退维溶液中，除水外，主要含PVA和一些退维添加药剂，是可以进行回收利用的，回收利用方法主要视添加剂的种类而定。利用退维溶液要和PVA的非纤维用途结合起来考虑，如低浓度(1%~5%) 的PVA溶液可作浆糊等粘结剂。

由于水溶性纤维所具有的优良水溶性、亲水性和吸湿性，己被应用到各个领域，是非常有发展前途的功能性差别化纤维。我们应该加强水溶性纤维的生产工艺研究，从品种、质量、应用等方面不断开发，进一步扩大水溶性纤维的市场潜力。

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