氨綸一般由多根長絲組成,一般為10D/根,現時已有15D/根,甚至20D/根,理論根數愈少,條干均勻度愈好,因重疊形態之機會率愈少,干法紡絲之生產溶液DMAC對人體之肝臟有害,一般10D/根內含控制0.5mg/kg,如15D/根則含0.7mg/kg,超過標準。生產Spandex時,對于打卷張力,筒上支數,斷裂強度,斷裂伸度,成形度,油附著量,彈性回復率等等,都要特別注意,此等問題直接影響編織,尤以針織生產單面布更加要留意。
基本介紹
氨綸(spandex)是聚氨基甲酸酯纖維的簡稱,是一種彈性纖維。
基本特性
Spandex譯名"斯潘德克斯",是一種彈性纖維,學名聚氨酯纖維(Polyurethane),簡寫(PU)。中國大陸稱為"氨綸",它具有高度彈性,能夠拉長6~7倍,但隨張力的消失能迅速恢復到初始狀態,其分子結構為一個像鏈狀的、柔軟及可伸長性的聚氨基甲酸酯,通過與硬鏈段連接在一起而增強其特性。彈性纖維分為兩類:一類為聚酯鏈類;一為聚醚鏈類。聚酯類彈性纖維抗氧化、抗油性較強;聚醚類彈性纖維防霉性,抗洗滌劑較好。
合成纖維
化學纖維是指那些以天然或者合成的高聚合物為原料,經過化學方法加工制造出來的纖維,它可以分為人造纖維和合成纖維兩大類。人造纖維有兩種,即人造纖維素纖維(如粘膠纖維,富強纖維等)和人造蛋白質纖維(如大豆纖維,花生纖維等),而合成纖維的陣營比較龐大,有聚酯纖維(即滌綸),聚酰胺纖維(錦綸6,錦綸66等),聚丙烯腈纖維(腈綸),聚乙烯醇縮甲醛纖維(維綸),聚丙烯纖維(丙綸),聚氯乙烯纖維(氯綸),聚氨基甲酸酯纖維(氨綸)。組成物質含有85%以上組分的聚氨基甲酸酯,商品名稱有萊卡(Lycra、美國、英國、荷蘭、加拿大、巴西)、尼奧綸(Neolon、日本)、多拉斯坦(Dorlastan、德國)等。首先由德國Bayer公司于1937年研究成功,美國杜邦公司于1959年開始工業化生產,現已將其氨綸產業賣給美國科氏工業集團,總產能約為10萬噸左右。目前全球氨綸總產能約60萬噸,而韓國曉星公司的氨綸產能接近12萬噸,成為全球第一。中國第一家氨綸企業是煙臺氨綸廠,1989年開始生產。中國大陸現有生產能力35萬噸左右,為全球最大氨綸生產國。
氨綸共有兩個品種,一種是由芳香雙異氰酸酯和含有羥基的聚酯鏈段的鑲嵌共聚物(簡稱聚酯型氨綸),另一種是由芳香雙異氰酸酯與含有羥基的聚醚鏈段鑲嵌共聚物(簡稱聚醚型氨綸)。氨綸纖維與彈力聚烯烴纖維和彈力復合纖維統稱彈力纖維。
物理特性
具有高斷裂伸長(400%以上)、低模量和高彈性回復率的合成纖維。多嵌段聚氨酯纖維的中國商品名稱。又稱彈性纖維。氨綸具有高延伸性(500%~700%)、低彈性模量(200%伸長,0.04~0.12克/旦)和高彈性回復率(200%伸長,95%~99%)。除強度較大外,其他物理機械性能與天然乳膠絲十分相似。它比乳膠絲更耐化學降解,具有中等的熱穩定性,軟化溫度約在200℃以上。用于合成纖維和天然纖維的大多數染料和整理劑,也適用于氨綸的染色和整理。氨綸耐汗、耐海水并耐各種干洗劑和大多數防曬油。長期暴露在日光下或在氯漂白劑中也會退色,但退色程度隨氨綸的類型而不同,差異很大。
氨綸纖維所以具有如此高的彈力是因為它的高分子鏈是由低熔點、無定型的"軟"鏈段為母體和嵌在其中的高熔點、結晶的"硬"鏈段所組成。柔性鏈段分子鏈間以一定的交聯形成一定的網狀結構,由于分子鏈間相互作用力小,可以自由伸縮,造成大的伸長性能。剛性鏈段分子鏈結合力比較大,分子鏈不會無限制地伸長,造成高的回彈性。氡綸長絲的橫截面大部分為狗骨形(dog-bone-shaped)也有一些長絲表面光滑或呈鋸齒狀。斷裂強度在所有紡織纖維中是最低的,只有0.44~0.88CN/dtex(聚醚型的強度要高于聚酯型)。吸濕范圍較小,一般為0.3-1.2%(復絲吸濕率要比單絲稍高些)。耐熱性視品種不同而有較大差異,大多數纖維在90~150℃范圍內短時間存放,纖維不會受到損傷,安全熨燙溫度為150℃以下,可以加溫干擾與濕洗。染色性能較優,可染成各種頓色,染料對纖維親和力強,可適應絕大多數品種的染料,并具有較好的耐化學性,耐大多數的酸堿、化學藥劑、有機溶劑、干洗劑和漂白劑,以及耐日曬和風雪,但不耐氧化物,易使纖維變黃與強力降低。
氨綸一般不單獨使用,而是少量地摻入織物中。這種纖維既具有橡膠性能又具有纖維的性能,多數用于以氨綸為芯紗的包芯紗,稱為彈力包芯紗,這種紗的主要特點,一是可獲得良好的手感與外觀,以天然纖維組成的外纖維吸濕性好;二是只用1-10%的氨綸長絲就可生產出優質的彈力紗;三是彈性百分率控制范圍從10%到20%,能根據產品的用途,選擇不同的彈性值。易于紡制25~2500旦不同粗細的絲,因此廣泛被用來制作彈性編織物,如襪口、家具罩、滑雪衣、運動服、醫療織物、帶類、軍需裝備、宇航服的彈性部分等。隨著人們對織物提出新的要求,如重量輕、穿著舒適合身、質地柔軟等,低纖度氨綸織物在合成纖維織物中所占的比例也越來越大。也有用氨綸裸體絲和氨綸與其它纖維合并加捻而成的加捻絲,主要用于各種經編、緯編織物,機織物和彈性布等。
發展情況
自從1958年DUPONT把Spandex引入商業用途,并注冊商標為(LYCRA),市場音譯為[萊卡],很多人已把"萊卡"作為Spandex之名稱。其后世界各地均有生產,如美國橡膠公司(U.S.RUBBER
CO.)之"VYRENE",日本東洋紡(TOYOBO)之"ESPA"(氨絲霸),德國拜耳公司(BAYER,A.G.,W.GERMANY)之"DORLASTAN",英國COURTAULDS,U.K.之"SPANZELLE",(B.F.GOODRICH
CHEMICALCO.,LTD)之"ESTANE",日本富士紡之"FUJIBO"
(富士寶),DUPONT與日本東麗合作之"TORAY-DUPONT",美國(GLOBE
MANUFACTURINGCO.)之
"CLEARSPAN"和"GLOSPAN",韓國泰光(TAE-KWANG)之"ACELAN",東國合纖(TONGKOOK)之"TEXLON",HYOSUNG曉星之"TOPLON"及"CREORA"更是全世界最大。日本旭化成之
"ROICA"(羅依可),其后旭化成更于1999年初與臺灣臺塑集團合作開辦"FORMOSA
ASAHI"公司,簡稱"FAS",日本日清紡之"MOBILON"
(莫比龍)亦在臺灣增加生產線生產(TOWNSPAN)東華絲,而臺灣自行投資有薛恒興之"SHEIFLEX"(雪霏絲),而中國大陸亦有煙臺之"紐士達",及連云港之"奧神"均以"TOYOBO"東洋紡之設備及技術生產,而廣東鶴山氨綸廠亦于1996年投產,福建長樂、南通海門、山東淄博亦開始生產氨綸,中國DUPONT在上海與華源合作生產,而浙江華峰之"千禧"牌氨綸亦于2000年投產。另外DUPONT亦與其它廠合作(但DUPONT不參與生產事宜)以"ELASPAN"(伊邦)牌銷售。全球各地均投資或增擴氨綸之產量,令彈性纖維市場一片暢旺。
生產方法
綜述
氨綸纖維克服了如應力、應變性能、支數范圍和橡膠紗之模朔性的質量缺陷,當年DUPONT
最先采用干法紡絲生產,時至今日,生產方法亦大致有四種:
干法紡絲
(DRYSPINNING):溶液在熱氣流下,因溶劑揮發而固化成絲的方法。
生產流程:溶液(經過)----紡絲泵(過濾)
----干燥箱(100℃熱風吹過,使溶液揮發)----紡絲----卷繞成型
紡絲速度:由200~800M/分鐘
紡絲溫度:為200~230℃
纖維纖度:22.2~1244dtex
采用:DUPONT、拜耳、東洋紡
特性:過程污染大,工藝復雜,成本高。
熔融紡絲
(MELT-SPINNING):高聚物加熱到熔點以上成為熔體而成絲的方法。
生產流程:高聚物在無溶劑下聚合----造粒----在定溫下切片----清洗除雜----干燥----脫水----進入螺桿壓機制成溶體----噴絲板擠出----通過冷箱冷卻----卷繞成型。
紡絲速度:由600~1600M/分鐘
紡絲溫度:為160~220℃
纖維纖度:9~1100dtex
采用:鐘紡、拜耳、日清紡
特性:流程短、成本低、污染小
濕紡紡絲
(WET-SPINNING):原液在凝固浴中經雙擴散作用而固化成絲的方法。
生產流程:原液----紡絲泵(過濾)----從噴絲板進入溫水(90℃以下)----再生槽凝固浴----脫去溶劑----絲條洗滌----干燥----卷繞成型。
紡絲速度:由50~150M/分鐘
紡絲溫度:為90℃以下溫水
纖維纖度:44~440dtex
采用:日本富士紡
特性:此法生產過程污染大、紡速慢、成本高。
化學反應法
高聚物制成溶液經擴鏈劑使其發生化學反應,而固化成絲的方法。
生產流程:溶液----經噴絲板至凝固液----添加擴鏈劑(化學反應)----卷繞成形----硬化---處理成網狀纖維。
紡絲速度:由50~150M/分鐘
纖維纖度:44~80dtex
采用:美國環球
特性:此法生產過程污染大、成本高。
形態
Spandex生產上亦有分不同亮光度形態,通常有:(以DUPONT為例)
透明(CLEAR-LUSTER):表面纖維較平滑,故反光成透明,摩擦率低,條干均勻度較差,上色亦較差,適宜與短纖類材料生產,經織物采用多。
白根(DULL-LUSTER):即本白,表面纖維較凹凸不平,摩擦面大,上色效果好,適宜配
長纖類生產,粗支根用,如胸圍品及輔料用多。
半透明(BRIGHT-LUSTER):內加進鈦白粉及防滑劑,對化學劑較強抵抗力,游泳衣用多,
因有抗氯功能。
啞色(MATT-LUSTER):界乎本白與半透明之間,為啞白色,適宜針織采用。
Spandex各種用途不同,有各種產品形態,主要分為三種:裸紗、包芯紗、包覆或合捻紗。
每種不同組合對應不同用途。
裸紗(bareyarn):
為100%氨綸紗,裸紗一般不直接用于織物上,大多與對手材料共同生產,并需采用特殊裝置生產。針織品最常用,如泳衣、運動服等,一般以22-78Dtex為主。
包芯紗(corespunyarn)
以裸紗為芯,其它材料為外皮紡成的紗,簡稱CSY。如以棉包芯一般用環綻紡紗機之細紗車上插入牽伸過的裸紗,包纏包芯紗之裸紗伸長度必需適當調整,其伸縮率被抑制在2~3倍?,F今包芯紗分硬芯紗及軟芯紗,包芯紗之對手材料有棉、滌、晴等等。被廣泛使用在織物,針織品,繃帶、襪子、內衣、牛仔服,一般以22-235Dtex為主。
一般包芯紗之支數及混用率(%):
60s棉包22dtex=棉92%氨綸8%
80s棉包22dtex=棉90%氨綸10%
55s棉包33dtex=棉91%氨綸9%
60s棉包33dtex=棉90%氨綸10%
30s棉包44dtex=棉92%氨綸8%
40s棉包44dtex=棉90%氨綸10%
50s棉包44dtex=棉87%氨綸13%
12s棉包78dtex=棉96%氨綸4%
16s棉包78dtex=棉95%氨綸5%
20s棉包78dtex=棉93%氨綸7%
30s棉包78dtex=棉90%氨綸10%
40s棉包78dtex=棉87%氨綸13%
50s棉包78dtex=棉84%氨綸16%
20s棉包122dtex=棉93%氨綸7%
36s棉包122dtex=棉91%氨綸9%
8s棉包155dtex=棉95%氨綸5%
20s棉包155dtex=棉88%氨綸12%
36s棉包155dtex=棉79%氨綸21%
40s棉包155dtex=棉77%氨綸23%
包覆或合捻紗:尼龍、滌綸等長纖維、織造彈性織物時,大都用包覆紗合捻紗為裸紗跟與對手紗合捻而成,通常為了提高氨綸的被包覆程度同對手紗兩根或三根合捻亦可,把對手紗包一重的叫單包覆紗(SCY),包兩重的叫雙包覆紗(DCY),較粗稱(FTY),主要用44-620Dtex為主,用于內衣,內衣輔料。
一般包覆及合捻紗之支數混用率(%):
56dtex尼龍包78dtex=尼龍88%氨綸12%
78dtex尼龍包78dtex=尼龍92%氨綸8%
78dtex尼龍包33dtex=尼龍88%氨綸12%
78dtex尼龍包44dtex=尼龍63%氨綸14%
78dtex尼龍包78dtex=尼龍78%氨綸22%
83dtex尼龍包22dtex=尼龍92%氨綸8%
83dtex尼龍包33dtex=尼龍89%氨綸11%
83dtex尼龍包44dtex=尼龍86%氨綸14%
83dtex尼龍包78dtex=尼龍78%氨綸22%
特殊對物纖維混用率(%)
20s/2棉包44dtex=棉98%氨綸2%
30s/2棉包44dtex=棉97%氨綸3%
40s/2棉包44dtex=棉96%氨綸4%
20s/2棉包78dtex=棉96%氨綸4%
30s/2棉包78dtex=棉95%氨綸5%
40s/2棉包78dtex=棉93%氨綸7%
30s/2滌綸包44dtex=滌綸97%氨綸3%
相關系數
(1)打卷張力(PACKAGEDRAFT%):彈性纖維之上卷張力十分重要,其張力由內至外要保持平均,如張力不平均,直接影響編織布面效果,最佳之上卷張力為8%-12%.而每個筒子之張力誤差不能超過3%.
(2)筒上支數(DTEXONCHEESE):筒上支數是受打卷張力所控制,例如:44dtex打卷張力為10%,即在筒上之實際支數為40dtex,即細了10%.現今有些氨綸制造商認為,當每個牌子的氨綸每個重量都相同時,打卷張力大的氨綸無疑是長度較長,編織長度較多,織物亦能織較輕,此點必需留意自己產品之要求情況選用。
(3)斷裂強度(BreAKINGTENACITY):通常每種不同牌子或不同系列之氨綸,其強度表現均不同,測試方法可在條件化環境下,取50mm用強力機測試,測試100%(SS100),200%(SS200),300%(SS300),測試各五次,一般觀察200%(SS200)數據,及其它數據之穩定性,強度愈大,織物之伸長力大,而編織時機速亦可快些。
(4)斷裂伸度(BreAKINGELONGATION):在測斷裂強度時,可測出斷裂之伸長度,一般伸度愈大,織物含量成份可少一些。
(5)成形度:以外觀測試,如成形不良,每個筒子外形有異,大小不一等,均為不合格。
(6)油附著量:氨綸含油量最好為5%(+/-2%),含油量多或時間愈長,外層油質向內層浸透,而在筒底積聚,影響編織張力及損耗大。一般油劑組份為硅油,含硬脂酸金屬離子。
(7)彈性回復率:一般纖維伸長100%或以上,叫彈性纖維,指在張力作用下長度增長,當釋放后回復到初始長度,而原長與回復長度之差率,為彈性回復率,一般為95%或以上。
(8)比重:氨綸比重為1.10。
(9)公定回潮率:一般為1.3(ASTM)。
(10)軟化溫度:一般為190攝氏度/390華氏度。
(11)溶化溫度:一般為250攝氏度/437華氏度。
貯存方法
Spandex要保存在溫濕均恒的環境內,溫度攝氏18-20度之間,溫度愈低,貯存期相對可較長,相對濕度為60%-70%,不宜放于日光曝曬之地方,不宜與二氧化硫,氮氧化物等化工產品一起存放,引致其分解。
貯存期限:底于20D(3個月),30D(4個月),40D-70D(6個月),100D-280D(9個月),
粗于420D(12個月),Spandex愈粗,貯存期愈長。
Spandex在織布時,從恒溫倉庫到車間,至少提前16小時將紙箱打開,放在織布車間回潮,以減少織布時斷紗現象。
測試方法
沸水收縮測試
(1)取四個氨綸樣品,去除表面層,然后分別取長10cm三個段落并且用色筆標識距離。
(2)將樣品放入沸水中(100℃),10分鐘時間,然后取出在條件室溫下掛干,5分鐘以后量度其收縮后的長度。
(3)根據沸水前、沸水后的差異,計算其沸水收縮率,標準率為10-15%。
沸水收縮率(%)=(10cm-測試長度)/10×100%
結論:沸水收縮率超過(10-15%),表明氨綸的穩定性差。
氨綸彈力測試
(1)取四個氨綸樣品,去除表面層,然后分別取長10cm三個段落,并且用色筆標識距離。
(2)將樣品的頭尾接合,放在單紗強力機上測試,以50cm/分鐘速度拉伸。
(3)首先將樣品分別伸長100%、150%、200%、250%、300%拉伸3次,
然后第4次才計算其拉伸應力(cn)及彈性回復率。
彈性回復率%=(10cm-測試長度)/10X100%
結論:不同的產品對氨綸的彈性要求不同,某些產品對氨綸要求低伸長、高彈力或高伸長、低彈力或低伸長、低彈力或高伸長、高彈力,因此不同的布種要選擇不同適合的氨綸。標準率與其它牌子以300%之數據比較,確保企業用之氨綸質量一致。
功能類別
每個牌子之常規spandex,有不同之伸度及強力,只需按照最終產品之要求,再選用適合之spandex,便能生產出合用之彈性面料。除常規之spandex外,近期各牌子均開發出一些特殊功能之spandex產品,令用家更多選擇,更適合最終產品之要求。例如:(1)
特殊彈性舒適功能:首推DUPONT生產之LYCAR-SOFT,其特性為織物在穿著時,不會有緊窄的感覺,而DUPONT亦對于LYCRA-SOFT織物有嚴格要求,合格才發予掛牌,一般先將織物在INSTRON拉伸機上,作拉伸及回復率測試,合格標準為:
(a)經編織物:MINIMUM70%WORKRECOVERYSLOPEOF5.0
ORLESS
(b)緯編織物:MINIMUM70%WORKRECOVERYSLOPEOF
10.0ORLESS
而旭化成之ROICAHS系,亦有接近之功能。
(2)特殊抗氯功能:如旭化成之ROICA-SP,DUPONT之T-162,TOYOBO之ESPA
T-365,NISSHINBO之MOBILON-K,HYOSUNG之CREORA
C-200等。
(3)特殊耐高溫功能:適用于化纖類,如DUPONT之T-169,TOYOBO之ESPA
T-765,NISSHINBO之MOBILON-P,HYOSUNG之CREORAC-300等。
(4)特殊低溫功能:適用于對手材料不耐高溫,如羊毛,尼龍,或色織布怕高溫變色或漂白變黃等布類,如TOYOBO之ESPA-M,NISSHINBO之MOBILON-R,FUJIBO之U型等。
(5)特殊吸濕及透濕功能:如旭化成之RIOCA-BZ,FUJIBO之EM型等。
(6)耐久耐磨性功能:如TOYOBO之ESPAT-70,FUJIBO之E型等。
(7)其它特種功能:如FUJIBO之KA及UA型之抗菌防臭,EF型遠紅外線等等。
應用
氨綸可用于為滿足舒適性要求需要可以拉伸的服裝。如:
專業運動服、健身服及鍛煉用服裝、潛水衣、游泳衣、比賽用泳衣、籃球服、胸罩和吊帶、滑雪褲、迪斯科、牛仔褲、休閑褲、襪子類、護腿、尿布、緊身褲、帶子、內衣、連體衣、氨綸貼身衣、男性芭蕾舞演員用的綁帶、外科手術用防護衣、后勤部隊用防護衣、騎單車用短袖、摔跤背心、劃船用套裝、內衣、表演服裝、定性服裝等。如:乳罩、家飾、微珠枕頭。
氨綸用在一般衣服上的比率較小。在北美,用在男性衣服上很少,用在女性衣服上較多。因為女性的衣服都要求比較貼身。在使用時都會大量加入其他纖維如棉、聚酯混紡,以將光澤降低到最小程度。 轉載本網專稿請注明:"本文轉自錦橋紡織網"
|