聚酯纤维与丙烯酸纤维:特性、比较以及如何阻挡

聚酯和丙烯酸:两种经常混淆的合成纤维

聚酯和丙烯酸都是源自石化工艺的合成纤维,均可清洗,均耐湿,并广泛应用于服装、家纺和工业应用。表面相似性是真实存在的,这两种纤维经常一起销售或与类似产品类别的天然纤维混合。但它们的分子结构、物理性质、性能特征以及在生产和护理中应处理它们的方式却截然不同。

了解每种纤维是由什么制成的、它在使用中的行为方式以及其中一种纤维的性能优于另一种纤维,是做出明智的织物选择、服装护理和纺织品规格决策的基础——无论您是选择毛衣的消费者,还是决定使用哪种纱线的编织者,还是采购特定最终用途织物的买家。 本指南涵盖了两种纤维的化学性质、性能、实际性能和比较评估,以及如何阻挡聚酯纱线的具体问题——这是一种将这些合成纤维的物理特性应用于实际纺织工艺的技术。

聚酯是一种合成纤维:这在分子水平上意味着什么

聚酯是一种合成纤维,由石化衍生单体聚合成长链聚合物分子,然后通过喷丝头挤出形成连续的长丝或短纤维长度。术语聚酯描述了一族通过酯键（羟基和羧基之间通过消除水形成的化学键）连接的聚合物,但在纺织工业中,聚酯几乎普遍指聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）--由乙二醇和对苯二甲酸形成的特定聚酯。

聚酯纤维是如何制成的

PET聚酯采用两阶段工艺生产。首先,乙二醇和对苯二甲酸（或对苯二甲酸二甲酯）在催化剂存在下在高温下反应,生成碎片或颗粒形式的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物。然后将聚合物芯片熔化并通过喷丝头（具有多个精确尺寸孔的金属板）挤出,形成连续的细丝,然后冷却、拉伸（拉伸以定向分子链并增加拉伸强度）,并缠绕到线轴上。聚酯长丝纱可直接用于编织或针织,也可剪成短短纤维,像天然纤维一样加工成纺纱。

通过拉伸长丝实现的分子取向是赋予聚酯高拉伸强度的关键步骤:长 PET 聚合物链在拉伸过程中沿纤维轴线排列,并且由此产生的规则、紧密堆积的链结构具有更高的结晶度,因此比未拉伸纤维具有更高的机械强度和热稳定性。 这种取向也是聚酯纤维在使用中热稳定的特性——它们可以抵抗变形并保持其形状直至接近玻璃化转变温度的温度——但这也意味着一旦纤维被热定型成特定形状,就需要热量来重塑它。

聚酯纤维的物理性质

PET 的分子结构赋予聚酯纤维一组特定的物理特性,这些特性决定了其在纺织品中的性能:

• 吸湿性低: 在标准条件下,聚酯吸收的水分不到其重量的0。4%。 这种近乎疏水的特性意味着聚酯织物干燥速度快,耐水渍,潮湿时不会失去强度——而且汗水不会被纤维吸收,必须通过芯吸结构将水分移动到织物表面,以便在体力活动期间舒适地贴着皮肤。
• 高抗拉强度和耐磨性: 聚酯是常用的最坚固的纺织纤维之一,根据等级和拉伸条件,每旦尼尔的断裂韧性为 4 至 8 克。它具有良好的耐磨性,这有助于其在工作服、运动服、包袋和内饰等高磨损应用中的耐用性。
• 耐化学性好: 聚酯可抵抗大多数家用化学品、稀酸和碱,并且不受大多数家用护理产品中存在的溶剂和氧化剂的影响。这使得清洗变得容易并且相对能够容忍清洁错误。
• 出色的形状保持性和抗皱性: 取向聚酯的高结晶度使织物具有良好的尺寸稳定性和抗折痕性,这就是为什么聚酯或聚酯共混物是正装、工作服以及任何需要全天保持压力的应用的标准。
• 标准酸性和活性染料体系中的染料亲和力低: 聚酯的致密疏水结构可抵抗天然纤维和一些合成纤维中使用的染料分子的渗透。聚酯需要在高温和高压下施加分散染料（热溶胶工艺或高温排气染色）以获得深而快速的颜色。这种染色复杂性是生产考虑因素,但不影响最终用户。
• 对静电荷积聚的敏感性: 聚酯纤维含水量低,无法有效消散静电荷,导致织物出现静电粘附,尤其是在干燥环境中。抗静电饰面和纤维改性在性能和专业应用中解决了这个问题。

丙烯酸织物由什么制成

丙烯酸织物由丙烯酸纤维制成,丙烯酸纤维是一种合成纤维,由丙烯腈（一种源自丙烯的小分子,本身是一种石化产品）聚合成聚丙烯腈（PAN）而产生,PAN 是一种聚合物链,其中每个重复单元都含有腈（CN）基团。PAN 链中的腈基在相邻链之间产生强大的分子间吸引力,使纤维具有体积、弹性和抗压缩性。

聚合和纺丝过程

丙烯腈通常与少量的一种或两种其他单体（乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯或类似的共聚单体）共聚,以改变聚合物的染色性、柔软度和加工特性。根据美国（联邦贸易委员会纤维含量规则）和欧洲（关于纺织纤维名称的欧盟法规第 1007/2011 号）使用的定义,聚合物中丙烯腈的比例必须至少为 85%（重量）,纤维才被归类为丙烯酸纤维。

与直接从熔融聚合物熔纺而成的聚酯不同,丙烯酸不能熔纺,因为 PAN 在熔化之前就会降解。丙烯酸纤维是通过溶液纺丝生产的:将聚合物溶解在溶剂（二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或硫氰酸钠溶液,具体取决于制造商和工艺）中,并将溶液通过喷丝头挤出到凝固浴中,聚合物从溶液中沉淀为固体长丝。将长丝拉拔、清洗、卷曲（以增加体积和手柄）,然后切割成短纤维长度以纺成纱线。

卷曲步骤对于针织品和毛毯市场的丙烯酸纤维尤为重要:赋予纤维的三维卷曲会产生体积,将空气困在纱线结构中的纤维之间,并产生蓬松的羊毛状纹理,使丙烯酸成为毛衣、毛毯和工艺纱线中羊毛的广泛使用的替代品。

丙烯酸纤维的物理性质

与聚酯相比,丙烯酸纤维富含腈的分子结构产生独特的性能特征:

• 柔软、羊毛般的体积和温暖: 丙烯酸纤维的密度低于聚酯纤维（约 1。17 g/cm3,而 PET 为 1。38 g/cm3),其卷曲短纤维结构每单位重量捕获更多的空气。这使得丙烯酸织物比等重量的聚酯织物感觉更轻、更温暖,并赋予丙烯酸针织品其特有的柔软、蓬松的手柄,与羊毛非常相似。
• 酸性染料具有良好的色牢度: 标准丙烯酸纤维的共聚单体含量赋予阳离子染色性,允许使用碱性（阳离子）染料进行染色,从而产生明亮、饱和的颜色和良好的耐光性。在许多标准染色操作中,丙烯酸可实现的颜色范围和活力超过了聚酯实际可实现的颜色范围和活力。
• 良好的抗紫外线性能: 丙烯酸比大多数天然纤维更能抵抗紫外线照射的降解,与聚酯纤维相当,使其适用于户外纺织品、遮阳篷织物和户外家具罩。
• 中等拉伸强度: 腈纶的抗拉强度比涤纶弱（断裂韧性通常为每旦尼尔 2 至 3 克,而涤纶为 4 至 8 克）,并且更容易起球 - 由于磨损在织物表面形成小纤维球 - 特别是在针织品中。起球是消费者对丙烯酸织物最常见的抱怨,也是其短纤维、强度较低的特性所固有的。
• 吸湿性低: 与聚酯纤维一样,丙烯酸吸收的水分很少（标准条件下约为 1% 至 2%),使其在大多数非运动使用环境中具有快干性能以及抗霉菌和气味保留的能力。
• 与聚酯相比,耐热性较差: 丙烯酸的软化温度低于聚酯,并且在洗涤、干燥和熨烫过程中对热更加敏感。高温干燥会导致丙烯酸织物发生不可逆的收缩和变形,并且丙烯酸织物无法在棉或聚酯所用的温度下熨烫。

腈纶面料与涤纶:实际比较

通过观察丙烯酸织物和聚酯之间的分子结构差异如何转化为对最终用户重要的各个维度（温暖、舒适、耐用、护理和价值）的实际性能差异,可以更好地理解丙烯酸织物和聚酯之间的比较。

丙烯酸或聚酯更好吗？这取决于应用程序

丙烯酸或聚酯是否更好的问题没有通用的答案,因为这两种纤维针对不同的性能要求进行了优化。在每种情况下,更好的选择取决于哪些属性对于特定应用最重要。

当丙烯酸是更好的选择时

当温暖、柔软和羊毛般的美感是主要要求时,丙烯酸是更好的纤维。 在针织品、毛衣、冬季配饰（围巾、帽子、手套）和毛毯中,丙烯酸以明显较低的价格提供羊毛的体积、绝缘性和柔软的悬垂性,并具有可机洗和抗飞蛾损伤的额外实际优势。对于手工编织和钩针编织来说,腈纶纱是主要选择,因为它结合了可加工性、颜色范围、可洗性和成本,而羊毛、羊驼和其他优质纱线无法用于日常或儿童项目。

对于以户外保色为主要要求且耐用性合理的应用来说,丙烯酸也是更好的选择——由溶液染色丙烯酸制成的户外家具织物（其中颜料在生产过程中融入纤维中,而不是施加到成品织物上）是市面上最耐褪色的纺织品之一, Sunbrella 等品牌已将溶液染色丙烯酸制成优质户外面料的标准。

当聚酯纤维是更好的选择时

当耐用性、性能水分管理、尺寸稳定性或耐高温性是主要要求时,聚酯纤维是更好的纤维。 在运动服和运动服中,专为吸湿排汗而设计的聚酯超细纤维结构优于丙烯酸,因为聚酯较低的吸湿性使织物表面保持干燥,并且纤维结构可以将汗水从皮肤上排出。在工作服、室内装潢和高磨损休闲装中,聚酯纤维更高的抗拉强度以及更好的耐磨性和抗起球性意味着更长的服装寿命和更好的外观保持性。

当织物需要定期进行高温洗涤时,聚酯纤维也是更好的选择——在医疗保健、酒店用亚麻布和工业工作服中,热消毒或高温洗涤是护理方案的一部分,聚酯纤维更高的耐热性使其成为更合适的纤维。丙烯酸在相同的洗涤温度下会收缩和变形。

混合:兼顾两者

许多商业织物和纱线将丙烯酸和聚酯混合,将丙烯酸的温暖和柔软与聚酯的强度和形状保持性结合起来。丙烯酸-聚酯混纺在羊毛织物、针织品和工艺纱中很常见,并且可以根据产品要求调整混纺比例以强调丙烯酸端的温暖和手柄或聚酯端的耐用性和结构稳定性。

如何阻挡聚酯纱线

阻挡是润湿、成型和干燥针织或钩编件以使其达到预期的成品尺寸和形状的过程。这是由天然纤维制成的手工编织服装和配饰的标准整理步骤——尤其是羊毛,它对阻塞有显著的反应,打开针迹图案,平衡张力,并产生光滑、专业的饰面,使阻塞的部件与未阻塞的部件区分开来。

由于其分子结构,聚酯纱线对阻断提出了特殊的挑战。羊毛和其他天然纤维可以仅用水封闭——水分会使纤维膨胀,纤维可以在张力下重塑,纤维在干燥时会变成新的形状。聚酯不能以这种方式被阻挡。 PET 聚酯的高度取向晶体结构在室温下基本上不受水的影响,并且固定在阻挡板上的湿聚酯片将简单地干燥回其预阻挡形状,而不会发生永久性变化。

为什么聚酯纤维需要热量来阻挡

聚酯是一种热塑性纤维——它的分子结构可以通过热量暂时破坏和重置,但不能通过水。PET 的玻璃化转变温度（约 70 至 80 摄氏度）是纤维非晶区中的聚合物链段在施加应力下变得足够移动以重新排列的阈值。如果将纤维加热到该温度以上,趁热重塑,然后在保持新形状的同时冷却,则纤维将永久地保持在该形状。这是聚酯织物工业热定型中使用的原理,用于固定尺寸稳定性、褶皱保持性和抗折痕性。

对于使用涤纶纱的手工编织者和钩针编织者来说,这意味着有效的阻挡需要对固定件施加热量（特别是蒸汽热）,而不是仅用水。

一步一步:如何用蒸汽阻挡聚酯纱线

蒸汽阻断是阻断聚酯纱线的推荐方法。它施加所需的热量来暂时软化聚合物,同时引入防止纤维表面烧焦的水分。以下工艺对大多数聚酯和聚酯混纺纱线产生有效效果:

1. 准备阻挡表面: 在平坦、耐热的表面上使用带衬垫的阻挡垫、泡沫互锁瓷砖或折叠毛巾。表面必须接受阻挡销并且足够稳定以在冷却期间保持固定件不受干扰。
2. 测量并将工件固定到成品尺寸: 使用防锈阻挡销或阻挡线将针织或钩编件固定在目标成品尺寸的阻挡表面上。对于蕾丝图案,固定每个单独的点或扇贝以完全定义蕾丝结构。应将工件拉伸或放松至预期尺寸,而不是超出预期尺寸。
3. 用蒸汽熨斗或蒸衣机施加蒸汽: 将蒸汽熨斗或服装蒸锅放在别针表面上方 2 至 5 厘米处,不要接触织物。将蒸汽均匀地涂抹在整个部件上,缓慢移动熨斗或蒸锅,以避免将热量集中在一个区域。目标是在整个纤维中引入蒸汽热,而不会挤压或扭曲针迹结构。请勿将熨斗直接压在织物上 - 在熨斗温度下直接接触会永久压平针迹纹理,并可能烧焦或熔化纤维。
4. 在移除销钉之前,让部件完全冷却: 当纤维冷却至玻璃化转变温度以下时,它们会重置到新的结构。当部件仍然温暖时（或者当部件仍然因蒸汽而潮湿时）移除销钉将使部件在设置新配置之前弹回其原始形状。冷却时间通常为 30 分钟到几个小时,具体取决于部件的重量和结构。
5. 移除引脚并评估结果: 在工件完全冷却并从销钉上取下后,与未阻挡状态相比,阻挡尺寸和针迹清晰度应显着改善。如果部件没有充分保持其形状,则可以施加稍高蒸汽强度的第二轮蒸汽阻挡,注意不要超过纤维的安全耐热性。

聚酯纤维与天然纤维的阻隔效果

聚酯纱的阻隔反应比羊毛的阻隔反应更有限。羊毛在堵塞过程中可能会被大幅拉伸——在某些情况下,拉伸程度会超出其原始尺寸 20% 至 30%——并且一旦干燥,就会永久保持拉伸尺寸。即使有蒸汽,聚酯纤维也不会轻易拉伸或保持那么大的尺寸变化。阻挡聚酯的主要好处是消除张力不一致、打开蕾丝图案并平滑成品的表面外观,而不是实现显着的尺寸调整。

腈纶纱对蒸汽阻隔的反应与聚酯类似,但耐热性略低——采用相同的蒸汽冷却方法,但必须注意不要让腈纶过度暴露于高温蒸汽,因为高温蒸汽会永久改变纤维的质地和柔软度。手工编织者有时会提到故意杀死丙烯酸纱线——将其暴露在高温蒸汽或直接铁接触下,以永久固定它并消除其拉伸——作为一种特定应用的整理技术,例如玩具和 amigurumi,它们受益于更坚固、无弹性的织物。

封闭聚酯混合物

将聚酯与羊毛、棉或其他天然纤维混合的纱线可以使用湿法和蒸汽法的组合进行封闭,但封闭响应将反映混合成分。以羊毛为主且聚酯含量较小的纱线,采用标准湿法可很好地粘合,聚酯比例可在粘合后提供额外的形状保持力。以聚酯为主且天然纤维含量较小的纱线需要采用蒸汽法,天然纤维成分可以提供一些额外的水分响应。在所有情况下,共混物中最热敏感的成分（对于羊毛-聚酯共混物来说是羊毛）设定了安全封闭温度的上限。

护理和维护:日常使用的聚酯和丙烯酸

了解聚酯和丙烯酸织物的正确护理方法可以延长其使用寿命并防止最常见的损坏形式。两种纤维具有不同的敏感性,服装标签上的护理说明反映了这些差异。

洗涤聚酯

聚酯服装和织物通常可以在标准洗衣机中在 40 至 60 摄氏度下洗涤。出于卫生目的,通常不需要更高的温度 - 聚酯纤维本身中不含有引起异味的细菌 - 而且非常高的温度（高于 60 摄氏度）可能会导致松散结构的织物收缩。对于聚酯来说,中火翻滚干燥通常是安全的,但随着时间的推移,高温设置可能会导致纤维起球并表面降解。聚酯纤维极易受到合成皮脂和身体油脂的气味滞留的影响,而标准冷水洗涤无法完全去除这些气味——较高的水温、较长的洗涤周期或配制用于渗透疏水纤维表面的专业运动服洗涤剂对于去除聚酯活性服的气味更有效。

洗涤丙烯酸

丙烯酸织物应在 30 至 40 摄氏度（冷至温水）下清洗,以防止收缩和变形。对于针织品和较重的丙烯酸织物,建议在轻柔或精细的循环设置下进行机洗,以防止过度搅拌导致短纤维结构出现毡状压实。建议用小火滚筒干燥或风干平放；高温滚筒干燥会导致不可逆的收缩,并可能永久改变丙烯酸针织物的质地和感觉。不应拧干丙烯酸树脂——扭曲湿丙烯酸树脂会永久拉伸或扭曲织物。

熨烫和热暴露

聚酯纤维可以在低至中火设置下熨烫（通常在熨斗温度表盘上标记为合成设置）,并使用压布防止直接接触铁,从而导致纤维表面上釉或熔化。丙烯酸不应直接熨烫——它在低铁温度下会熔化——对于需要去除皱纹的丙烯酸服装来说,不接触蒸汽熨烫（将熨斗保持在织物表面上方）是最安全的方法。两种纤维都不应暴露在烧烤炉、篝火或类似来源的高温下——两者都会融化,而不是像天然纤维那样烧焦。