弹性纤维(spandex)及其混纺交织品

唐志翔   译

1     前言

    除了化学和机械整理外，纤维新的革新也使服装增加了价值，因此为改进服装的美观价值和舒适性，已开发了各种高技术纤维。弹性纤维spandex即为其中之一

    弹性纤维Spandex首先开发出来以代替橡胶用于流行服装、腰带等等。这种纤维的某些性能如较高的模量和较好的耐抗性质超过了橡胶、导致了它们的发展。

    杜邦1959年在市场上首先以商标名”Lycra”推出了这种纤维。后来UniRoyal也开发了以商标名"Vyrene"的弹性纤维。

这些都是弹性体人造纤维，其弹性使纤维可以拉伸并回弹到原来形状。

    现在这些纤维用于纺织品的几乎所有部份，但仍然更多地用于为了舒适的用途而要求具有较多柔韧性的服装的那些领域、例如游泳衣、运动衣、内衣等。

2    定义和合成方法

    弹性纤维spandex是包含85%分段的聚氨基甲酸酯的长链嵌段共聚物。整个聚合物含有交替的柔性(无定形)和硬性

(结晶形)链段。高度有回弹性的伸长性是两种链段结合的结果。

    硬性链段由交联的、结晶的和有极性的聚氨基甲酸酯所组成。这些硬性链段在拉伸期间并不变形、提供了机械稳定性和柔韧性。

    软性链段由多元醇(聚酯或聚醚)组成。这些链段易于变形，在低应力下产生高度的拉伸性，决定了高度的伸长性。这些是通过处理多元醇(聚酯或聚醚)、二异氰酸酯和增链剂而合成的。

 

 3    聚氨酯弹性体

在自然状态下的纤维中,软性链呈纠缠的不规则状态.

  1·性质

    弹性纤维Spandex能被拉伸高达它原长的4～7倍，当张力释放时，会立即回复。这是使这种纤维在世界上成功应用的主要的好处。此种纤维从不单独应用。它能同任何天然或合成纤维一同应用。为了使这些纤维达到最佳性能、2.0～8.0%已足够了。

    这种纤维的各种性质为:

    (1)由于这种纤维的伸长性质、对服用者提供了真正的自由感觉。

    (2)服装可被拉伸、因此提供了舒适性、和较好的柔韧性。

    (3)弹性纤维Spandex具有迅速回复、即恢复原形的性质，所以，尤其在男装或妇装的情况下，不会产生局部拱胀或牵扯问题。

    (4)数次应用和反复洗涤后、服装保持原状。

    (5)其形态保持性质保持了服装的外观，因而它们的美观价值。

    (6)它对织物提供了较好的回弹性和悬垂性。

    (7)与棉同用时，它改善了服装的折皱回复性。

    (8)其形态保持性在干、湿条件下都有存在，改善了游泳者的舒适性。

    自从其投入市场以来，所有这些性质大大地增加了这种纤维的应用领域。

2.Lycra的特殊性能

Lycra产品

化学性

主要用途

主要特性

Lycra类型

T-902C

PUU-PE乙二醇

贴身内衣、短袜口、游泳衣

高度伸长性、低的滞后性

Lycra软

T-178C

PU-PE乙二醇

针织品、短袜

高度汽蒸定形性、高度光泽

Lycra3D

T-162C

PUU-PE乙二醇

外衣、运动衣

高度柔韧性、高的强度

Lycra强力

4    最终用途

    如己提及的、弹性纤维Spandex常用于混纺交织品，虽然混纺交织品中此种纤维用量，对于其性能方面、根据最终用途最少2.0%已是足够了。这种纤维可用于针织物以及机织物。

    对于外衣、内衣、和休闲服等，2.0～8.0%这种纤维已足够了;而在游泳衣和运动衣的情况下，要用到20～30%，由于在这些领域中要求更为柔韧和舒适性。

各种应用领域为:

  1·贴身服装

    ·反复洗涤后保持其形态。

    ·不要求特殊小心。

    ·舒适和耐久的支持作用。

2.游泳衣

·湿或干时优良的合身性和自由运动性。

     ·抗氯性和抗霉性。

     ·暴露于日光、海水中没有损伤。

     ·保持形态、弹性和外观。

3.运动衣

     ·运动时要柔韧。

     ·增加舒适性和自由性。

     ·极好的合身性。

     ·平整和一致的外观。

4.短袜

     ·从足尖到袜口平整地合足性，并无约束或绷紧感。

     ·并无短袜滑下腿部现象。

     ·耐久的形态保持性。

5.男装和女装

·舒适的合身性。

·较好地合身性、并无拱胀或牵扯现象。

   ·改善织物性能。

   ·改进悬垂性。

   ·运动自由。

6.针织品。

   ·具有外观吸引人的流行风格。

   ·剧烈洗涤后的形态稳定性。

   ·紧密附着而并不妨碍运动自由。

7.各类织物含弹性纤维的典型例子

织物类型

百分率

机织物

2-8%

内衣

2-5%

浴衣和运动衣

12-20%

长袜

2-12%

胸衣

10-45%

医用管子

35-50%

5.弹性纤维 spandex的类型

    服装的最终用途决定了用纱的类型。

 可以制成两种类型的纱。

     1·无包覆纱(Bare)

     像其他合成纤维那样纺纱，且同别的纱同用。这类纱大多用于游泳衣、罗口、针织品以及休闲服等。

     2·包覆纱(Covered)

     也可应用于其他纤维包覆后的弹性纤维。这种类型的纱通常用于短袜、狭幅织物、机织服装等。

     可以生产不同类型的包覆弹性纱。

    (1)单根包覆(Single-covered)纱:弹性纤维用单根无弹性长丝纱包覆。

(2)两根包覆(Double-covered)纱:弹性纤维用两根无弹性长丝纱包覆。

    (3)包芯(Corespun)纱:弹性纤维用像棉、毛、亚麻和丝的无弹性短纤维包覆。

    (4)交缠(Interlaced)纱:用变形微纤维或多纤维长丝纱周期性地间隔交缠。在张力下通过空气喷射一同喂入弹性纤维而生产出这类弹性纤维纱。

(5)包芯一交捻(Core-twisted)纱:无包覆或包覆弹性纤维同另一纤维交捻。

6    Lycra怎样织成织物?

   1·针织物

    ·经编针织--在径向最大的拉伸性、在纬向有限的拉伸性.

·圆筒形针织--可将Lycra纱衬垫在针织的线圈横列之间、或针织进入每个线圈中，后者产生了极好的合身性和均匀性。

  2·机织物

    ·经向一弹力组织一长向拉伸性。

    ·纬向一弹力组织一横向拉伸性。

·双向一弹力组织一两个方向可拉伸性。

7 弹性纤维 spandex及其混纺交织品的加工

    各种加工步骤如下:

    松弛→热定形→煮练/漂白→染色/印花→整理

  1·松弛

    在此处先对坯布织物加以松弛处理，使针织或机织期间所形成的应力加以释放。由于这种应力会扭曲结构、能使设计变形，并使织物起皱。

    弹力织物可用下列方法加以松弛:

     ·经过汽蒸台面

     ·汽蒸拉幅

     ·溶剂煮练

     ·热水处理

  2·热定形

    松弛后下一步即热定形。应将织物热定形以减少收缩，后者会在湿处理的不同步骤期间产生。虽然如此，加工期间预期仍会有少量的收缩，所以织物定形时，应比所要求的宽出5.0～1.5%。在此种加工中织物通过180-200℃的加热室30～70秒。

    对于Lycra的织物(主要针织物)也可用饱和蒸汽在120℃热定形30～60秒。

3·煮练/漂白

(1)纤维素/弹性纤维混纺交织品

 

    (i)所用化学品

A.Fibrolube IEL(抗皱剂):       2.0克/升

    Kleenox PSF(润湿兼煮练剂):   1.0克/升

  Kleerix PE(染浴调节剂):      1.0克/升

    苛性钠片:                    3.0克/升

    Zystab SA(过氧化物稳定剂):   0.7克/升

B.双氧水(50%):             3.0-4.0克/升

    (ii)具体过程

     ·输入材料

     ·在30～40℃加入A节中所述化学品.

     ·升温到98℃。

     ·当升温而温度达50～60℃后，加入双氧水(50%)30-40克/升。

     ·在98℃运转60分。

     ·降温到80℃。

     ·排液

     ·热淋洗

     ·将浴液调节在55℃、pH7.0。

      Ultrox EPN:   l.0克/升

     ·将浴液运转10分钟。

     ·排浴、或在同浴中开始染色。

    (2)合成纤维/弹性纤维混纺交织品

  

    (i)所用化学品

A.Fibrolube IEL(抗皱剂):          2.0克/升

    Kleenox PSF(润湿兼煮练剂):  l.0-2.0克/升

  Kleerix PE(染浴调节剂):         I.0克/升

  纯碱:                           2.0克/升

    (ii)具体过程

     ·输入材料

     ·在5O℃加入A节中所述化学品。

     ·升温到80℃。

     ·设备运转30～45分。

     ·降温到70℃。

     ·排液

     ·热淋洗

     ·冷淋洗

  4.染色

    弹性纤维Spandex可用下述各类染料染色:

     ·酸性

     ·金属络合

     ·分散

     ·少数还原

     ·少数活性

     ·少数硫化

     ·少数直接

  (1)纤维素/弹性纤维Spandex混纺交织品染色

    ①如若只有纤维素部分染色

      活性染料

    

(i)              所用化学品

A.Kleerix PE液状:

    Fibrolube IEL:

    Krisit RLA:

    食盐:

B.染料:

C.纯碱:

0.5克/升

1.0克/升

1.0克/升

X   克/升

X    %

Y   克/升

   (ii)洗涤

     ·在95-98℃二次热洗各10分钟。

     ·用Zycol SNE(洗涤剂):1.0克/升。

(调节pH8.0～8.5)

根据色深在98℃淋洗15～20分钟。

     ·如上热洗两次。

     ·冷洗。

  ②如若两部分均染色

    弹性纤维先用分散/酸性/金属络合染料染色、接着活性染色。

    (i)分散染色

     ·在5OC用下述化学品配液:

醋酸:          调整pH4·0一5·0

Fibrolube IEL:         l.0克/升

Dispa PDA*l(分散剂):   0.5克/升

Barel KB(匀染剂):      1.0克/升

Kleenox PSF(防沾染剂): 1.0克/升

     ·设备运转5分钟。

     ·加入预先溶解的分散染料。

     ·以2℃/分，升温到80℃，然后以l℃/分升到12O℃。

     ·运转30～45分钟。

     ·降温到80℃。

     ·进行还原清洗处理，接着热淋洗和冷淋洗。

        Lycra组分以分散染料染色

试样号

染料一CI分散

%

1

黄49

0.2

2

黄42

0.7

3

桔96

0.35

4

红54

0.3

5

红50

0.2

6

红73

0.2

7

蓝183

0.2

8

棕118

0.3

    注:也可试用现有分散染科以检验染色物的色深和牢度。

 (2)合成纤维/弹性纤维Spandex混纺交织品染色

    这类混纺交织品的染色是按照混纺交织中所用合成纤维的性质而进行的。

   ①Lycra/聚酰胺纤维混纺交织品染色

    通常聚酰胺纤维/Lycra混纺交织品用酸性染料染色，此时Lycra组分也被染色到一定程度，但在多数情况下色泽较浅，而且色光有差异。为了在两种纤维上获得色泽一致的染色物，Lycra组分可用选择的、在聚酰胺上被防染良好的分散染料加以套染。这种选挥性施加分散染料，在Lycra上产生了良好湿及干摩擦牢度的、浅到中等色泽的染色物。

    ②聚酰胺组分

    关于何种酸性染料，以及例如Krisit LAN、Krisil LPA、Hifix IV6等任何化学品，可选用于聚酰胺上染色，都并无限制。

    用酸性和金属络合染料作尼纶/Lycra混纺品染色、广泛应用的系统为拼合的Greenpol A液状/Krisil PN液状(3份Greenpol A液状:1份Krisil PN液状).

    Krisil PN液状;这种阳离子离子匀染剂同染料形成络合

物,促进Lycra纤维的染色。

    Greenpol A液状;此物是高度有效的匀染、分散和洗涤剂。

    染色过程

A.浴液

   硫酸铵:    4%

   醋酸:      1-2%

   Greenpol A液状:  1-4.5%

   Krisil PN液状:   0.3-1.5%

B.方法

     ·在40℃输入物品。

     ·在40-50℃运转10分钟。

     ·加入溶解的染料。

     ·按l℃/分升温至沸。

     ·在沸点染色60分钟(如需要，加入蚁酸使吸尽染浴)

     ·冷却

     ·排液

     ·冷淋洗

     ·用Hifix N6  3%、2O℃后处理30分钟(以改善湿牢度性能)。

③染料选择(C.I. 号)

试样号 

酸性染料

试样号

酸性染料

试样号 

酸性染料

试样号

酸性染料

试样号

酸性染料

1

2

3

4

5

黄127

桔3

桔67

桔127

桔19

6

7

8

9

10

红111

红57

红263

红143

红119

11

12

13

14

15

紫48

紫31

蓝247

蓝129

蓝230

16

17

18

19

20

蓝143

蓝72

蓝280

蓝271

蓝278

21

22

23

24

25

蓝181

蓝113

蓝120

绿40

 绿71

 (3)含Lycra的各种织物染色的适用染料

含Lycra和下列纤维的织物

分散

酸性

金属络合(2:1)

金属络合(1:1)

直接

活性

还原

隐色醋化还原

硫化

阳离子

涂料

聚酰胺

×

×

×

×

s

×

×

 

×

 

×

棉

 

 

 

 

×

×

×

×

×

 

 

纤维素

 

 

 

 

×

×

 

×

 

 

 

羊毛

 

×

×

×

 

×

 

s

 

 

 

丝

 

×

×

 

×

×

 

×

 

 

 

聚酯

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

×

聚丙烯腈

s

 

 

 

 

 

 

 

 

×

 

三醋酯

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

醋酯

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

含氯纤维

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注:  × 适用;

     s:选择的染料适用。

5.整理

   (1)机械整理

      弹性纤维spandex可耐受下列机械整理:

         ·仿麂皮

         ·轧光

         ·蒸呢

         ·热压预缩

   (2)化学整理

①柔软整理

A.Inorasot:        1.0-2.0%

      D-soft Ultra:    0.5-1.0%

    Fibrolube IEL:   1.0克/升

B.Ultima XT        1.0-2.0%

D-soft Ultra:    0.5-1.0%

    Fibrolube IEL:   1.0克/升

②拒水整理

      Hydrogard:       10-40克/升

③抗微生物整理

      Fabshield AEM 5700:  0.5%

  ④Thermocat整理

      Thermocat ACL-30;   100克/升

⑤凉爽整理(Cool finishing)

      Snowcoo1:    100克/升

⑥回弹性整理(Bouncy finishing)

      Drybounce 33C:   l0～20克/升

      Ultima XT:         5-10克/升

8 结论

    Lycra品种实际上已进入了各种服装类型 ，并有助于推动了成衣弹性化的巨大潜力 。

    除了优良的拉伸性能外，Lycra纤维还能增加舒适性和柔软性、改善体形，增进悬垂性和形状保持性 ，并且提供结合的好处例如游泳衣的耐氯性和舒适性、皮革的耐久合身性。

    因此各种各样的Lycra对全世界的纺织品创造了许多发展的机会。

    译自:Edward Menezes;"Spandex fibres and its   blends"，印度《Colourage》2002年7月45～54页

    (译者:教授级高级工程师)

原载<染整科技>2003/2p52-59