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弹性纤维的概念、分类及主要品种,为什么这么优秀?

 

说到弹性纤维,大家的第一印象就是氨纶,最近涨得老火了!!

弹性纤维已进入到人们日常生活的方方面面,是生活中必不可少的一种纺织服装原料!没有它,就没有爱美女性的丝袜;没有它,就没有夏天缤纷各异的泳衣;没有它,就没有凸显魔鬼身材的紧身裤……

可以说,弹性纤维为人类展现身材,享受穿衣的舒适性做出了不可磨灭的贡献!

 

 

 

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弹性纤维概念

从纺织角度讲,弹性纤维的弹性与其特殊的分子结构有关,其伸长可达到几倍以上,且拉伸后又能迅速回复。通常弹性纤维是指具有较高断裂伸长率,有接近100 %的弹性恢复能力,初始模量很低的合成纤维。

 

 

 

较早的国家标准GB/T 4146-1984《纺织名词 术语 化纤部分》中将弹性纤维定义为:具有高延伸性、高回弹性的合成纤维,这种纤维被拉伸为原长的三倍后再予以放松时,可以迅速地基本恢复到原长。

这一定义中明确规定弹性纤维的拉伸倍数为原长的三倍。现行国家标准GB/T 4146.1-2009《纺织品 化学纤维 第1部分:属名》中并未就弹性纤维给出具体的定义,而是对聚氨酯弹性纤维和聚烯烃弹性纤维两种纤维的主要特征给出了描述。

美国材料与试验协会(ASTM)对弹性体的定义为在室温条件下,材料可反复拉伸到至少为原长2 倍,在外力释放后能迅速恢复至原长的材料。此定义涵盖范围较广,并为专指弹性纤维。

ISO 2076:2013(E):Textiles-Man-made fibres-Generic names》中同样未给出弹性纤维的定义,但对不同的弹性纤维性能给出了描述。

 

 

△不同标准对弹性纤维特征的描述

 

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弹性纤维分类

根据弹性机理差异,弹性纤维可分为软、硬链段镶嵌的本征弹性纤维,如氨纶、橡胶丝、热塑性聚酯弹性体;以及形态弹性纤维,如通过后道机械加工活由于自身收缩性能差异而获得的卷曲结构的双组分复合纤维。

根据弹性大小,又可分为高弹性丝(弹性伸长率400%~800%)、中弹性丝(弹性伸长率150%~390%)、微弹性丝(弹性伸长率20%~150%)和低弹性丝(弹性伸长率小于20%)。

 

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常见弹性纤维

现在市场上的弹性纤维种类很多,总体可分为:氨纶弹性纤维(PU)、聚醚酯类弹性纤维、聚烯烃类弹性纤维(以DOW公司XLA纤维为代表)、PTT纤维、双组分复合卷曲纤维(PET/PTTT400为代表)、硬弹性纤维等。

目前,商业化最成功的弹性纤维是氨纶,以氨纶包芯纱的方式广泛运用于各种植物;聚烯烃类弹性纤维(XLA)因不需要热定型尤其适合用于毛织物;PET/PTT双组分纤维则以其不需包覆可直接应用、优良的化学稳定性而具有前两种复合纤维不可替代的优势的到了广泛关注。

聚氨酯纤维(氨纶)

氨纶纤维属于聚氨酯类结构,是弹性纤维中最早开发且应用最广、生产技术最为成熟的品种。具有高延伸性、低弾性模量和高弹性回复率,氨纶的伸长率可达400%~800%,且生产500%的回复率高达95%~99%。氨纶还具有优良的化学稳定性和热稳定性,氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好。但氨纶需要包覆后才能使用,且存在不耐氯漂、易松弛的缺点。

一般只要加入2%~10%的氨纶,即可使内衣柔软贴身、舒适美观,使运动装合体软软、活动自如,是时装和休闲裤具有良好的悬垂性、保形性和时尚性。

 

 

 

聚醚酯弹性纤维

聚醚酯弹性纤维是由聚酯和聚醚共聚物通过熔融纺丝制得的弹性纤维,日本帝人公司于 1990 年首次生产。聚醚酯弹性纤维与聚氨酯弹性纤维结构类似,也具有区段结构特征。链段主要是聚醚链段,柔软性好,链较长,容易伸长变形;链段则是聚酯链段,相对较僵硬,易于结晶,链较短,在纤维受力变形时起节点作用,赋予弹性回复性能,并决定纤维的强力和耐热性。

聚醚酯弹性纤维不仅强度较高,弹性也很好,在伸长 50%时,中强弹性纤维的弹性已与氨纶相当,熔点也较高,和PET 纤维混纺,可以在 120~130 ℃下染色,因此涤纶纤维也可以加工成弹性纺织品。此外,它们的耐光性优良,耐氯漂性、耐酸碱性等都较普通氨纶好。由于耐酸碱性良好,由它和涤纶组成的织物还可进行碱减量加工,以提高织物的悬垂性。

这种纤维还具有原料便宜、易于生产和加工的优点,是一类较有发展前途的纤维。

聚烯烃弹性纤维(XLA

 

 

 

XLA 纤维是美国陶氏公司推出的聚烯烃纤维,该纤维的平均结晶度为14%,断裂伸长率达到500%,可生成回复,并可承受220℃高温,耐氯漂和强酸碱等化学剂的侵蚀,且具有很强的抗紫外线降解性能。在经过水洗、漂白、色染、涂层和粘合等处理后,其固有的弹性基本不受影响。同时由于XLA纤维的织物伸长所需的力要比其他多数弹力织物小,收缩更自然舒适,适合用于婴幼儿服饰。

此外,由于XLA的主要成分是可循环利用的聚烯烃,在纺织过程中不会适纺可挥发的有机化合物,不含重金属,不会妨碍服装的回收利用。

复合弹性纤维(T400纤维)

CONTEX 康泰斯(ST 100 复合弹性纤维,市场统称 T400 弹性纤维)是一种采用杜邦 Sorona 为主要原料,与普通 PET 通过先进复合纺丝工艺制成的双组分新型复合弹力纤维;具有自然永久螺旋卷曲及优异的膨松性、弹性、弹性回复率、色牢度以及特别柔软的手感,即可单独纯织,也可与棉,粘纤,涤纶,锦纶等进行交织,形成多种多样的种类风格。

它不仅解决了传统氨纶丝不易染色,弹力过剩,织造复杂,面料尺寸不稳定,以及在使用过程中易老化等诸多问题,且可以直接在喷气、喷水、箭杆织机上织造,不必像氨纶那样须先做成包覆纱后才能上机织造,降低了纱线的成本,提高了产品的质量均一性。

硬弹性纤维

 

 

 

上述弹性纤维都属软弹性纤维,在较低应力下就发生较大的变形和回复。从热力学角度分析,弹性来自分子链的自由度(或混乱度),即体系熵值的变化,因此上述纤维的结晶度都很低。但是在特殊加工条件下制得的某些纤维,例如聚丙烯(PP) 、聚乙烯(PE)等纤维,虽然在低应力下不易变形(因为它们有较高的模量),但在较高应力下,特别是在较低温度下,也有较好的弹性,故这类纤维被称为硬弹性纤维。

硬弹性纤维的变形和回复较弹性纤维有明显区别。例如硬弹性 PP 纤维经拉伸回复后立刻进行第二次拉伸,其模量和强度要下降很多,但如果去除应力后放置一段时间,或升高温度使其充分松弛后进行第二次拉伸,则其变形回复与第一次的曲线基本接近。

这是由于该硬弹性纤维拉伸和回复时,不仅发生前述软弹性纤维卷缩分子长链段的拉伸和回缩变形,而且在拉伸过程中还伴随一些微孔结构的变化,它们的晶片网络结构也发生了变化。只有这些结构变化逐渐恢复后,才能回到原来的状态,故它们在较高压力下才发生变形回复,称为硬弹性纤维。

目前,硬弹性纤维在纺织品中应用不多,但由于其弹性特点不同于软弹性纤维,因此可开发一些特殊的纺织品。

 

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弹性纤维运用

含有弹性纤维的衣物,即贴合人体体型,展现优美的天然曲线,增加美感;又不会对人体的活动造成舒服,迎合了人体对舒适性的要求。因此,人们越来越多地将弹性纤维应用到各种织物上去,例如泳装、滑雪服、休闲运动衫、内衣、紧身衣、丝袜等。

 

 

 

在众多的功能品种中,弹性纤维作为一种“朝阳产业”因可赋予人体良好的接触感,在服装的穿着舒适性、蓬松保暖等方面扮演着不可替代的角色,所以在中国乃至世界纺织行业中占据着稳固的地位,而赋予纺织面料一定的弹性已然成为服用纺织品一种必然的发展趋势。


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