化学纤维横截面形状的创新与应用

纤维的截面形状也是用来反映纤维特性的一个重要技术指标。截面形状的变化，使纤维的特性随之发生了很大的变化，尤其各种新型差别化纤维。化学纤维截面的变化，主要是通过控制纺丝工艺，改进纺丝设备来实现，赋予化学纤维特定的功能性，以满足汽车工业及其他特殊用途的需求。天然纤维的截面形状是自然形成的，不同的纤维具有不同的截面形状。例如汽车坐垫和靠背芯需要纤维刚性强、弹性大、弹性回复率高、吸湿好，普通涤纶不具有这些特性，所以在加工涤纶过程中，改变其横截面形状，使其具有异形多孔中空截面形状，从而使改性涤纶，满足汽车内装饰材料的生产加工需要。纤维自身特性由横截面形状所决定，形成纱线后，纵截面形状也直接影响最终产品的应用性能，下面简单加以介绍。

1.纤维的横截面形状　天然纤维的横截面形状，是生长过程中自然形成的，差异不是很大。一般棉纤维的横截面呈豆状形、马蹄形、芯有瘪中空；毛纤维的横截面呈对称的鸭蛋形；各种麻纤维横截面基本都呈不等边的五角中空形。化学纤维除具有棉毛丝麻横截面形状外，已从单层向双层、向多层立体化方向发展。异形纤维的典型横截面有异形中空、多中空、混纤异形；复合化学纤维横截面形状多用镶嵌形、木纹形、多环形、放射线形、海岛形等；特殊用途化学纤维横截面形状，还可以加工成偏心形、对称形、棋盘形、梅花形等，如图2-2所示。

图2-2　各种不同横截面形状示意图

纤维横截面形状的不同，不仅决定了自身的特性，如刚性、弹性、强力、吸湿性、反光性、伸长率等，同时，还影响整个加工过程，直接影响最终产品的应用性能。天然纤维多以圆形、中空、扁平状横截面居多，它是自然形成的横截面形状。化学纤维横截面形状，开始也是按照天然纤维横截面形状仿制出来的，逐渐演变成满足多功能需要的各种各样的化学纤维横截面，如三角形、三叶形、中空管状形、扁圆形、扁带形、四角星形、五角星形，更复杂的有六角星形和八角星形等。由于纤维横截面形状的差异，同样线密度的纤维，其表面积大小就相差很多，纤维的表面积是影响纤维之间相互摩擦产生抱合力的关键，表面积越大，纤维之间摩擦机会越多，产生的抱合力越大，形成纤网、纱线或织物的力学强度越高，应用性能越好。有试验研究表明，星形截面形状的涤纶，比普通棉毛型截面形状的涤纶表面积可增加50%左右。

纤维横截面形状的变化，直接反映出纤维自身的刚性变化。有试验研究表明，如果与圆形截面形状的纤维硬挺度相比较，具有同样强度的三角形截面的同种纤维的硬挺度可提高20%；若采用椭圆形横截面的同样强度的同一种纤维，其纤维的硬挺度只有圆形截面纤维的一半。纤维截面形状的变化，对纤维吸湿性影响更加明显，异形多中空涤纶的吸湿性，比普通棉毛型截面形状的涤纶提高了80%～150%，从而满足了汽车内装饰材料舒适性的要求。

为了增加最终产品的回弹性、蓬松度、反射效应和吸音效果，在化学纤维的生产加工过程中，可以人为控制纤维横截面形状变化来得以实现。任何一种化学纤维新材料，绝大部分都是通过纤维横截面形状的变化创新来达到的。对化学纤维截面形状变化的研究，也是化学纤维工业的一种高科技，它会给纤维特性带来难以想象的功能性效果。(www.xing528.com)

2.纱线的纵向形状　纱线的纵向形状也有很多变化，如不对称形、螺旋形、折叠形、串珠形等。天然纤维根据不同的种类和生长条件的差异变化也很大。用不同形状的纱线织造的织物所反映出来的织物外观也不同，有的织物风格朴素，有的自然大方，有的庄重、有的豪华，这些在汽车内装饰材料中得到普遍应用。

化学纤维刚刚问世时，由于生产工艺技术水平的原因，纱线的表面以光、亮、滑突出，使人们一下子很难接受这种极大的反差，无论手感、外观，还是悬垂性、吸湿性等，都不随人意。尤其应用于汽车内装饰材料，虽然满足了耐磨性和耐光性的技术要求，可其纱线的纵向形状的圆直效果，极大地限制了化学纤维纱线的具体应用，在汽车工业发展的初期阶段，汽车内装饰材料仍然是天然纤维织物占统治地位。

随着化学纤维工业的快速发展，当汽车工业发展进入成熟期时代，化学纤维纱线的纵向形状也发生了很多变化。应用先进的化学纤维生产工艺技术和化学纤维纺纱工艺技术，采用空气变形丝工艺，纺成化纤膨体纱、假捻变型丝化纤纱、实捻化纤纱、交捻化纤纱、起毛起绒化纤纱、异旦异染异色混纺化纤纱、交络混纺化纤纱、三叶中空疙瘩形化纤纱、单包复化纤纱、双包复化纤纱，还有圈包复化纤纱等。

通过化纤纱纵向形状的变化，使化学纤维纱线的纱线手感与花式远远超过天然纤维的传统产品，化学纤维纱线纵向形状的超天然化，极大地促进了化纤纱织物在汽车内装饰材料中的应用，使化纤纱由人们原来的不愿意接受，发展到后来，人们普遍认可，而且一改天然纤维织物统治汽车内装饰材料市场的格局，同时，还弥补了天然纤维色泽、光泽、外观风格、使用寿命、机械强度等方面的不足，使汽车内装饰材料的产品档次也有了很大提高。

由此可见，无论纤维的横截面形状变化，还是纱线的纵向形状变化，都直接关系织物的性能，也就是说，都决定着汽车用纺织材料的应用性能，影响着汽车内装饰材料的发展，几种常用纤维的纵横向形态特征见表2-4。

表2-4　几种常用纤维的纵横向形态特征