氨纶
氨纶(Spandex)是多嵌段聚氨酯纤维的中国商品名称。一般由多根长丝组成,一般为10D/根,21世纪初已有15D/根,甚至20D/根,理论根数愈少,条干均匀度愈好,因重叠形态之机会率愈少。主要用于织制袜子、手套、运动衣、游泳衣、松紧带、绷带、紧身衣裤等。
编辑摘要氨纶(spandex),是聚氨基甲酸酯纤维的简称,是一种合成纤维,组成物质含有85%以上组分的聚氨基甲酸酯。商品名称有莱克拉(Lycra,美国、英国、荷兰、加拿大、巴西)、尼奥纶(Neolon,日本)、多拉斯坦(Dorlastan,德国)等。
1937年,氨纶首先由德国Bayer公司研究成功,美国杜邦公司于1959年开始工业化生产。到21世纪初,已有近40个工厂生产,年总产量约为10万吨左右,中国现有(2010年)生产能力l万吨左右。
氨纶纤维共有两个品种,一种是由芳香双异氨酸酶和含有羟基的聚酯链段的镶嵌共聚物(简称聚酯型氨纶),另一种是由芳香双异氰酸酯与含有羟基的聚醚链段镶嵌共聚物(简称聚醚型氨纶)。
氨纶纤维与弹力聚烯烃纤维和弹力复合纤维统称弹力纤维。
生产形态
生产上分不同亮光度形态,通常有(以DUPONT为例):
1、透明(CLEAR- LUSTER):表面纤维较平滑,故反光成透明,摩擦率低,条干均匀度较差,上色亦较差,适宜与短纤类材料生产,经织物采用多。
2、白根(DULL- LUSTER):即本白,表面纤维较凹凸不平,摩擦面大,上色效果好,适宜配长纤类生产,粗支根用,如胸围品及辅料用多。
3、半透明(BRIGHT- LUSTER):内加进钛白粉及防滑剂,对化学剂较强抵抗力,游泳衣用多,因有抗氯功能。
4、哑色(MATT- LUSTER):界乎本白与半透明之间,为哑白色,适宜针织采用。
产品形态
因用途不同,有各种产品形态,主要分为三种:裸纱、包芯纱、包覆或合捻纱。每种不同组合对应不同用途。
1、裸纱(bare yarn): 为100%氨纶纱,裸纱一般不直接用于织物上,大多与对手材料共同生产,并需采用特殊装置生产。针织品最常用,如泳衣、运动服等,一般以22-78Dtex为主。
2、包芯纱(core spun yarn)以裸纱为芯,其它材料为外皮纺成的纱,简称CSY。如以棉包芯一般用环绽纺纱机之细纱车上插入牵伸过的裸纱,包缠包芯纱之裸纱伸长度必需适当调整,其伸缩率被抑制在2~3倍。包芯纱分硬芯纱及软芯纱,包芯纱之对手材料有棉、涤、晴等等。被广泛使用在织物,针织品,绷带、袜子、内衣、牛仔服,一般以22-235Dtex为主。
3、包覆或合捻纱:尼龙、涤纶等长纤维、织造弹性织物时,大都用包覆纱合捻纱为裸纱跟与对手纱合捻而成,通常为了提高氨纶的被包覆程度同对手纱两根或三根合捻亦可,把对手纱包一重的叫单包覆纱(SCY),包两重的叫双包覆纱(DCY),较粗称(FTY),主要用44-620Dtex为主,用于内衣,内衣辅料。
氨纶具有高延伸性(500%~700%)、低弹性模量(200%伸长,0.04~0.12克/旦)和高弹性回复率(200%伸长 ,95%~99%)。除强度较大外,其他物理机械性能与天然乳胶丝十分相似。它比乳胶丝更耐化学降解,具有中等的热稳定性,软化温度约在200℃以上。氨纶耐汗、耐海水并耐各种干洗剂和大多数防晒油。
形态
聚酯型弹性纤维的截面呈蚕豆状,聚醚型弹性纤维的截面呈三角形。
弹性
氨纶纤维所以具有如此高的弹力是因为它的高分子链是由低熔点、无定型的"软"链段为母体和嵌在其中的高熔点、结晶的"硬"链段所组成。柔性链段分子链间以一定的交联形成一定的网状结构,由于分子链间相互作用力小,可以自由伸缩,造成大的伸长性能。刚性链段分子链结合力比较大,分子链不会无限制地伸长,造成高的回弹性。
氡纶长丝的横截面大部分为狗骨形(dog-bone-shaped)也有一些长丝表面光滑或呈锯齿状。断裂强度在所有纺织纤维中是最低的,只有0.44~0.88CN/dtex(聚醚型的强度要高于聚酯型)。
吸湿性
吸湿范围较小,一般为0.3-1.2%(复丝吸湿率要比单丝稍高些)。
耐热性
视品种不同而有较大差异,大多数纤维在90~150℃范围内短时间存放,纤维不会受到损伤,安全熨烫温度为150℃以下,可以加温干扰与湿洗。
染色性
染色性能较优,可染成各种顿色,染料对纤维亲和力强,可适应绝大多数品种的染料。长期暴露在日光下或在氯漂白剂中也会退色,但退色程度随氨纶的类型而不同,差异很大。
耐化学性
具有较好的耐化学性,耐大多数的酸碱、化学药剂、有机溶剂、干洗剂和漂白剂,以及耐日晒和风雪,但不耐氧化物,易使纤维变黄与强力降低。[1]
1、打卷张力(PACKAGE DRAFT %):弹性纤维之上卷张力十分重要,其张力由内至外要保持平均,如张力不平均,直接影响编织布面效果,最佳之上卷张力为8%-12%.而每个筒子之张力误差不能超过3%.
2、筒上支数(DTEX ON CHEESE):筒上支数是受打卷张力所控制,例如:44dtex打卷张力为10%,即在筒上之实际支数为40dtex,即细了10%.现今有些氨纶制造商认为,当每个牌子的氨纶每个重量都相同时,打卷张力大的氨纶无疑是长度较长,编织长度较多,织物亦能织较轻,此点必需留意自己产品之要求情况选用。
3、断裂强度(BreAKING TENACITY):通常每种不同牌子或不同系列之氨纶,其强度表现均不同,测试方法可在条件化环境下,取50mm用强力机测试,测试100%(SS100),200%(SS200),300%(SS300),测试各五次,一般观察200%(SS200)数据,及其它数据之稳定性,强度愈大,织物之伸长力大,而编织时机速亦可快些。
4、断裂伸度(BreAKING ELONGATION):在测断裂强度时,可测出断裂之伸长度,一般伸度愈大,织物含量成份可少一些。
5、成形度:以外观测试,如成形不良,每个筒子外形有异,大小不一等,均为不合格。
6、油附着量:氨纶含油量最好为5%(+/-2%),含油量多或时间愈长,外层油质向内层浸透,而在筒底积聚,影响编织张力及损耗大。一般油剂组份为硅油,含硬脂酸金属离子。
7、弹性回复率:一般纤维伸长100%或以上,叫弹性纤维,指在张力作用下长度增长,当释放后回复到初始长度,而原长与回复长度之差率,为弹性回复率,一般为95%或以上。
8、比重:氨纶比重为1.10。
9、公定回潮率:一般为1.3(ASTM)。
10、软化温度:一般为190摄氏度/390华氏度。
11、溶化温度:一般为250摄氏度/437华氏度。
氨纶纤维克服了如应力、应变性能、支数范围和橡胶纱之模朔性的质量缺陷,最初DUPONT最先采用干法纺丝生产,至21世纪初,生产方法亦大致有四种:
干法纺丝
溶液在热气流下,因溶剂挥发而固化成丝的方法。
生产流程:溶液(经过)——纺丝泵(过滤)——干燥箱(100℃热风吹过,使溶液挥发)——纺丝——卷绕成型
纺丝速度:由200~800M/分钟
纺丝温度:为200~230℃
纤维纤度:22.2~1244dtex
特性:过程污染大,工艺复杂,成本高。
熔融纺丝
高聚物加热到熔点以上成为熔体而成丝的方法。
生产流程:高聚物在无溶剂下聚合——造粒——在定温下切片——清洗除杂——干燥——脱水——进入螺杆压机制成溶体——-喷丝板挤出——-通过冷箱冷却——卷绕成型。
纺丝速度:由600~1600M/分钟
纺丝温度:为160~220℃
纤维纤度:9~1100dtex
特性:流程短、成本低、污染小
湿纺纺丝
原液在凝固浴中经双扩散作用而固化成丝的方法。
生产流程:原液——纺丝泵(过滤)——从喷丝板进入温水(90℃以下)——再生槽凝固浴——脱去溶剂——丝条洗涤——干燥——卷绕成型。
纺丝速度:由50~150M/分钟
纺丝温度:为90℃以下温水
纤维纤度:44~440dtex
特性:此法生产过程污染大、纺速慢、成本高。
化学反应法
高聚物制成溶液经扩链剂使其发生化学反应,而固化成丝的方法。
生产流程:溶液——经喷丝板至凝固液——添加扩链剂(化学反应)——卷绕成形——硬化——处理成网状纤维。
纺丝速度:由50~150M/分钟
纤维纤度:44~80dtex
特性:此法生产过程污染大、成本高。[2]
沸水收缩测试
1、取四个氨纶样品,去除表面层,然后分别取长10cm 三个段落并且用色笔标识距离。
2、将样品放入沸水中(100℃), 10分钟时间,然后取出在条件室温下挂干,5分钟以后量度其收缩后的长度。
3、根据沸水前、沸水后的差异,计算其沸水收缩率,标准率为10 -15%。沸水收缩率(%)= (10cm - 测试长度) /10×100%
结论:沸水收缩率超过(10- 15%),表明氨纶的稳定性差。
氨纶弹力测试
1、取四个氨纶样品,去除表面层,然后分别取长10cm三个段落,并且用色笔标识距离。
2、将样品的头尾接合,放在单纱强力机上测试,以50cm/分钟速度拉伸。
3、首先将样品分别伸长100%、150%、200%、250%、300%拉伸3次,然后第4次才计算其拉伸应力(cn)及弹性回复率。
弹性回复率%= (10cm - 测试长度) / 10 X 100%
结论:不同的产品对氨纶的弹性要求不同,某些产品对氨纶要求低伸长、高弹力或高伸长、低弹力或低伸长、低弹力或高伸长、高弹力,因此不同的布种要选择不同适合的氨纶。
氨纶一般不单独使用,而是少量地掺入织物中。
1、用来制作弹性编织物,如袜口 、家具罩、滑雪衣、运动服、医疗织物、带类、军需装备、宇航服的弹性部分等。随着人们对织物提出新的要求,如重量轻、穿着舒适合身、质地柔软等,低纤度氨纶织物在合成纤维织物中所占的比例也越来越大。
2、用氨纶裸体丝和氨纶与其它纤维合并加捻而成的加捻丝,主要用于各种经编、纬编织物,机织物和弹性布等。
3、用于合成纤维和天然纤维的大多数染料和整理剂,也适用于氨纶的染色和整理。[3]
储存时间
氨纶要保存在温湿均恒的环境内,温度摄氏18-20度之间,温度愈低,贮存期相对可较长,相对湿度为60%-70%,不宜放于日光曝晒之地方,不宜与二氧化硫、氮氧化物等化工产品一起存放,引致其分解。
贮存期限
底于20D(3个月),30D(4个月),40D-70D(6个月),100D-280D(9个月)粗于420D(12个月),Spandex愈粗,贮存期愈长。
运输
氨纶在织布时,从恒温仓库到车间,至少提前16小时将纸箱打开,放在织布车间回潮,以减少织布时断纱现象。
相关文献
- 万方数据期刊论文氨纶包芯纱主要性能的影响因素探析 - 棉纺织技术 - 200028 ( 9 )
- 万方数据期刊论文氨纶的结构、性能和染整(一) - 印染 - 200228 ( 11 )
- 万方数据期刊论文熔纺氨纶的动态力学性能分析 - 高分子材料科学与工程 - 200319 ( 4 )
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