.Spandex弹性纤维使用手册(一) 聚氨酯弹性纤维 氨纶

Spandex译名“斯潘德克斯”﹐是一种弹性纤维﹐学名聚氨酯纤维(Polyurethane),简写(PU),常称为“氨纶”。具有高度弹性﹐能够拉长6~7倍﹐随张力的消失能迅速恢复到初始状态。其分子结构为一个链状的﹑柔软及可伸长性的聚氨基甲酸酯﹐通过与硬链段连接在一起而增强其特性。弹性纤维分为两类﹐一类为聚酯链类;一为聚醚链类。聚酯弹性纤维抗氧化﹑抗油性较强;聚醚类弹性纤维防霉性,抗洗涤剂较好。

1 Spandex发展情况

1958年DUPONT把Spandex引入商业中,注册商标为(LYCRA)莱卡﹐市场音译为[拉架]。其后世界各地均有生产,如美国橡胶公司(U.S.RUBBERCO.)的“VYRENE”、日本东洋纺(TOYOBO)的“ESPA”(氨纶霸)、德国拜耳公司(BAYER,A.G,W.GERMANY)的“DORLASTAN”、英国COURTAULDS,U.K.的“SPANZELLE”、B.F.GOODRICHCHEMICALCO.LTD的“ESTANE”、日本富士纺的“FUJIBO”(富士宝)、DUPONT与日本东丽合作的“TORAY-DUPONT”、美国GLOBEMANUFACTURINGCO的“CLEARSPAN”和“GLOSPAN”、韩国泰光(TAE-KWANG)的“ACELAN”、东国合纤之(东国)、HYOSUNG晓星的“TOPLON”及“CREORA”更是全世界之最。日本旭化成的的“ROICA”(罗依可),其后旭化成于1999年初与台湾台塑集团合作开办“FORMOSA ASAHI”公司﹐简称“FAS”﹐日本日清纺的“MOBILON”莫比龙在台湾增加生产线生产(TOWNSPAN)东华丝;台湾自行投资有薛恒兴的“SHEIFLEX”(雪霏丝);大陆有烟台及连云港的 “奥神”均以“TOYOBO”东洋纺的设备及技术生产;广东鹤山氨纶厂于1996年投产;福建长乐﹑南通海门﹑山东淄博亦开始生产氨纶﹐中国DUPONT在上海与华源合作生产﹐而浙江华峰之的“千禧”牌氨纶亦于2000年投产。另外DUPONT亦与其它厂合作(但DUPONT不参与生产事宜)以“ELASPAN”(伊邦)牌销售。全球各地均在不断投资或增扩氨纶的产量﹐使弹性纤维市场一片畅旺。

2 Spandex生产方法

Spandex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品质缺陷,最早DUPONT采用干法纺丝生产,目前,生产方法亦大致有四种:

(一) 干法纺丝(DRYSPINNING):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/min纺丝温度:为200~230℃ 纤维纤度:22.2~1244dtex采用:DUPONT、拜耳、东洋纺特性:过程污染大,工艺复杂,成本高。

(二) 熔融纺丝(MELT-SPINNING):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 采用﹕钟纺﹑拜耳﹑日清纺特性﹕流程短﹑成本低﹑污染小

(三) 湿纺纺丝(WET-SPINNING)﹕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采用﹕日本富士纺特性﹕此法生产过程污染大﹑纺速慢﹑成本高。

(四) 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采用﹕美国环球特性﹕此法生产过程污染大﹑成本高。

3 Spandex的形态

Spandex生产上亦分不同亮光度形态﹐通常有(以DUPONT为例)以下几种形态。透明(CLEAR-LUSTER)﹕表面纤维较平滑﹐故反光成透明﹐摩擦面低﹐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。

(DULL-LUSTER)﹕即原白﹐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。

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。

(MATT-LUSTER)﹕界于原白与半透明之间,为哑白色,适宜针织采用。


4 Spandex各种用途有各种产品形态﹐主要分为三种:裸纱;包芯纱;包覆或合捻纱,不同形态有不同用途。

裸纱(bareyarn)为100%氨伦纱,裸纱一般不直接用于织物上,大多与对比材料共同生产,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。

包芯纱(corespun yarn)以裸纱为芯﹐其它材料为外皮纺成的纱﹐简称CSY。如以棉包芯一般在环绽纺纱机的细纱车上插入牵伸过的裸纱,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。现今包芯纱分硬芯纱及软芯纱﹐亦有用喷气方法包缠而成的喷节纱(INTERMINGLEDYARN)多以化纤为主。包芯纱的对比材料有棉、涤、晴等等。广泛使用于针织品、绷带、袜子、内衣、牛仔服等,一般以22-235Dtex为主。

而一般包芯纱的支数及混用率(%):

60s棉包22dtex = 棉92% 氨纶8%

80s棉包22dtex = 棉90% 氨纶10%

55s棉包33dtex = 棉91% 氨纶9%

60s棉包33dtex = 棉90% 氨纶10%

30s棉包44dtex = 棉92% 氨纶8%

40s棉包44dtex = 棉90% 氨纶10%

50s棉包44dtex = 棉87% 氨纶13%

12s棉包78dtex = 棉96% 氨纶4%

16s棉包78dtex = 棉95% 氨纶5%

20s棉包78dtex = 棉93% 氨纶7%

30s棉包78dtex = 棉90% 氨纶10%

40s棉包78dtex = 棉87% 氨纶13%

50s棉包78dtex = 棉84% 氨纶16%

20s棉包122dtex = 棉93% 氨纶7%

36s棉包122dtex = 棉91% 氨纶9%

8s棉包155dtex = 棉95% 氨纶5%

20s棉包155dtex = 棉88% 氨纶12%

36s棉包155dtex = 棉79% 氨纶21%

40s棉包155dtex = 棉77% 氨纶23%

包覆(FTY)或合捻纱(PLY-YARN) 尼龙﹑涤伦等的长纤维﹑织造弹性织物时﹐大都用包覆纱,合捻纱(SPANDEX TWISTYARN又称STY)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(SINGLECOVERED YARN又称SCY)﹐包两重的叫双包覆纱(DOUBLE COVEREDYARN又称DCY)﹐较粗称(FTY)﹐主要以44-620Dtex为主﹐用于内衣﹐内衣辅料。

而一般包覆及合捻纱之支数混用率(%):

56dtex尼龙包78dtex = 尼龙88% 氨纶12%

78dtex尼龙包78dtex = 尼龙92% 氨纶8%

78dtex尼龙包33dtex = 尼龙88% 氨纶12%

78dtex尼龙包44dtex = 尼龙63% 氨纶14%

78dtex尼龙包78dtex = 尼龙78% 氨纶22%

83dtex尼龙包22dtex = 尼龙92% 氨纶8%

83dtex尼龙包33dtex = 尼龙89% 氨纶11%

83dtex尼龙包44dtex = 尼龙86% 氨纶14%

83dtex尼龙包78dtex = 尼龙78% 氨纶22%

织物的纤维混用率(%):

20s/2棉包44dtex = 棉98% 氨纶2%

30s/2棉包44dtex = 棉97% 氨纶3%

40s/2棉包44dtex = 棉96% 氨纶4%

20s/2棉包78dtex = 棉96% 氨纶4%

30s/2棉包78dtex = 棉95% 氨纶5%

40s/2棉包78dtex = 棉93% 氨纶7%

30s/2涤纶包44dtex = 涤纶97% 氨纶3%

5 Spandex的物性

Spandex由多根长丝组成﹐一般为10D/根﹐现时已有15D/根﹐甚至20D/根﹐理论根数愈少﹐重迭形态的机率愈少,条干均匀度愈好,干法纺丝的生产溶液DMAC对人体的肝脏有害,一般10D/根内控制0.5mg/kg以下,如15D/根则含0.7mg/kg,超过标准。生产Spandex时﹐对于打卷张力、筒上支数、断裂强度、断裂伸度、成形度、油附着量、弹性回复率等等,都要特别注意﹐此类问题直接影响编织﹐尤以针织生产单面布更加要留意。

(1) 打卷张力(PACKAGE DRAFT%):弹性纤维的上卷张力十分重要,其张力由内至外要保持平均,若张力不平均,直接影响编织布面效果,最佳的上卷张力为8%-12%。而每个筒子的张力误差不能超过3%。

(2) 筒上支数(DTEX ONCHEESE):筒上支数是受打卷张力所控制,例如:44dtex打卷张力为10%,即在筒上的实际支数为40dtex,即幼了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,这点必需留意自己产品的要求情况选用。

(3) 断裂强度(BERAKINGTENACITY):通常每种不同牌子或不同系列的氨纶,其强度表现均不同,测试方法可在规定条件下,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,及其它数据的稳定性,强度愈大,织物的伸长力大,编织时机速可快些。

(4) 断裂强度(BERAKINGELONGATION):在测断裂强度时,可测出断裂的伸长度,一般伸长度愈大,织物含成份越少。

(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,而原长与回复长度的差率,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℃。

(11) 溶化温度:一般为250℃ 6 Spandex之贮存及使用标准方法:

Spandex要保存在温湿均衡的环境里,温度在18-20℃之间,温度越低,储存期越长,相对湿度为60%-70%,不宜放入日光曝晒的地方,不宜与二氧化硫、氮氧化物等化工产品一起存放,防止分解。储存期限:细度小于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。

7 Spandex 的简单测试方法:

7.1 沸水收缩测试

(1).取四个氨纶样办,去除表面层,然后分别取长10cm 3段落并且用色笔标识距离。

(2).将样办放入沸水中(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。

7.2 氨纶弹力测试. (分A胚氨纶/ B 190℃/ 2min胚定氨纶)

(1).取四个氨纶样办,去除表面层,然后分别取长10cm的3段,并且用色笔标识距离。

(2).将样办的头尾接合,放在单纱强力机上测试,以50cm/分钟速度拉伸。

(3).首先将样办分别伸长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) / 10×100% 结论:

(1).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。标准率与其它牌子以300%之数据比较,碓保企业用之氨纶质量一致。

(F)Spandex之各种功能类别:每个牌子的常规spandex,有不同之伸度及强力,祇需按照最终产品之要求,再选用适合之spandex,便能生产出合用的弹性布料。除常规的spandex外,近期各牌子均开发出一些特殊功能之spandex产品,使用家有更多选择,更适合最终产品之要求。例如:

(1)特殊弹性舒适功能:首推DUPONT生产之LYCAR-SOFT,其特性为织物在穿时,不会有紧窄的感觉,而DUPONT亦对于LYCRA-SOFT织物有严格要求,合格才发予挂牌,一般先将织物在INSTRON拉伸机上,作拉伸及回复率测试,合格标准为:

(a) 经织物:MINIMUM 70% WORK RECOVERY SLOPE OF 5.0 OR LESS

(b) 圆筒织物:MINIMUM 70% WORK RECOVERY SLOPE OF 10.0 OR LESS而旭化成之ROICA HS系,亦有接近之功能。

(2) 特殊抗氯功能:如旭化成的ROICA-SP,DUPONT之T-162,TOYOBO的ESPA T-365NISSHINBO之MOBILON-K,HYOSUNG之CREORA C-200等。

(3) 特殊耐高温功能:适用于化纤类,如DUPONT之T-169,TOYOBO的ESPAT-765NISSHINBO之MOBILON-P,HYOSUNG之CREORA C-300等。

(4)特殊低温功能:适用于对手材料不耐高温,如羊毛,尼龙,或色织布怕高温变色或漂白变黄等布类,如TOYOBO之ESPA-M,NISSHINBO的MOBILON-R,FUJIBO之U型等。

(5) 特殊吸湿及透湿功能:如旭化成之RIOCA-BZ,FUJIBO之EM型等。

(6) 耐久耐磨性功能:如TOYOBO之ESPA T-70,FUJIBO之E型等。

(7) 其它特种功能:如FUJIBO之KA及UA型之抗菌防臭,EF型远红外线等等。 ----

  

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