氨纶(Spandex)是一种弹性纤维,学名聚氨酯纤维(Polyurethane),简写(PU)。它具有高度弹性,能够拉长6~7倍,但随张力的消失能迅速恢复到初始状态,其分子结构为一个像链状的、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。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。
氨纶_氨纶 -基本介绍
物质概念
氨纶(spandex)氨纶纤维是以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维,简称氨纶,是一种弹性纤维。
基本特性
它具有高度弹性,能够拉长6~7倍,但随张力的消失能迅速恢复到初始状态,其分子结构为一个像链状的、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。聚酯类弹性纤维抗氧化、抗油性较强;聚醚类弹性纤维防霉性,抗洗涤剂较好。氨纶优点
氨纶弹性优异。而强度比乳胶丝高2~3倍,线密度也更细,并且更耐化学降解。氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好。品种分类
氨纶纤维共有两个品种:1、由芳香二异氰酸酯和含有羟基的聚酯链段的嵌段共聚物(简称聚酯型氨纶);
2、由芳香二异氰酸酯与含有羟基的聚醚链段的嵌段共聚物(简称聚醚型氨纶)。
氨纶_氨纶 -物理特性
氨纶产品具有高断裂伸长(400%以上)、低模量和高弹性回复率的合成纤维。多嵌段聚氨酯纤维的中国商品名称。又称弹性纤维。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。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。氨纶耐汗、耐海水并耐各种干洗剂和大多数防晒油。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。
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,并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。
氨纶一般不单独使用,而是少量地掺入织物中。这种纤维既具有橡胶性能又具有纤维的性能,多数用于以氨纶为芯纱的包芯纱,称为弹力包芯纱,这种纱的主要特点,一是可获得良好的手感与外观,以天然纤维组成的外纤维吸湿性好;二是只用1-10%的氨纶长丝就可生产出优质的弹力纱;三是弹性百分率控制范围从10%到20%,能根据产品的用途,选择不同的弹性值。易于纺制25~2500旦不同粗细的丝,因此广泛被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。也有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。
氨纶_氨纶 -发展历史
发展历程
世界主要氨纶商品和生产公司1937年由德国拜尔(Bayer)公司首先开发成功;
1958年美国杜邦公司也研制出氨纶纤维,并实现了工业化生产;
20世纪60年代初发展较快,出现高潮;
70年代由于生产技术、成本核算及聚酰胺弹力丝的影响,发展较慢;
80年代,由于加工技术的进步,进入第二个高速发展期;
在中国的发展
1989年,我国在山东烟台建成第一个氨纶生产装置;90年代一批氨纶企业也先后投产;
2001年后中国企业全面进入,产能迅猛增加;
截至04年11月,我国氨纶产量已占世界产量的40%多。
氨纶_氨纶 -生产方法
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,当年DUPONT最先采用干法纺丝生产,时至今日,生产方法亦大致有四种:干法纺丝
氨纶纱线(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/分钟
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。
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
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。
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。
氨纶_氨纶 -氨纶形态
生产形态
Spandex生产上亦有分不同亮光度形态,通常有:(以DUPONT为例)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。
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。
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。
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
Spandex各种用途不同,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。裸纱(bareyarn):
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。
包芯纱(corespunyarn):
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。现今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。
一般包芯纱之支数及混用率(%):
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。
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%
特殊对物纤维混用率(%)
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%
氨纶_氨纶 -相关系数
(1)打卷张力(PACKAGEDRAFT%):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(DTEXONCHEESE):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(BreAKINGTENACITY):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(BreAKINGELONGATION):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_氨纶 -贮存方法
Spandex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。
Spandex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。
氨纶_氨纶 -测试方法
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)/10X100%
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。标准率与其它牌子以300%之数据比较,确保企业用之氨纶质量一致。
氨纶_氨纶 -功能类别
每个牌子之常规spandex,有不同之伸度及强力,只需按照最终产品之要求,再选用适合之spandex,便能生产出合用之弹性面料。除常规之spandex外,各牌子均开发出一些特殊功能之spandex产品,令用家更多选择,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,其特性为织物在穿着时,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)经编织物:MINIMUM70%WORKRECOVERYSLOPEOF5.0
ORLESS
(b)纬编织物: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)特殊耐高温功能:适用于化纤类,如DUPONT之T-169,TOYOBO之ESPA
T-765,NISSHINBO之MOBILON-P,HYOSUNG之CREORAC-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之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ESPAT-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。
氨纶_氨纶 -氨纶应用
氨纶面料氨纶可用于为满足舒适性要求需要可以拉伸的服装。如:专业运动服、健身服及锻炼用服装、潜水衣、游泳衣、比赛用泳衣、篮球服、胸罩和吊带、滑雪裤、迪斯科、牛仔裤、休闲裤、袜子类、护腿、尿布、紧身裤、带子、内衣、连体衣、氨纶贴身衣、男性芭蕾舞演员用的绑带、外科手术用防护衣、后勤部队用防护衣、骑单车用短袖、摔跤背心、划船用套装、内衣、表演服装、定性服装等。
氨纶用在一般衣服上的比率较小。在北美,用在男性衣服上很少,用在女性衣服上较多。因为女性的衣服都要求比较贴身。在使用时都会大量加入其他纤维如棉、聚酯混纺,以将光泽降低到最小程度。