羅　棟

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

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新型XLA彈性纖維研究現(xiàn)狀探討

羅棟

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

摘要：討論了新型XLA彈性纖維的研究進(jìn)展，國內(nèi)外彈性纖維研究現(xiàn)狀，全面分析比較新型彈性纖維的優(yōu)越性，采用電鏡掃描縱橫截面，并測試了XLA彈性纖維的細(xì)度、回潮率、彈性回復(fù)性及強(qiáng)力等性能。開發(fā)出舒適性低彈抗皺棉型面料，為人們在生產(chǎn)開發(fā)XLA產(chǎn)品提供參考和幫助。

關(guān)鍵詞：新型，XLA彈性纖維，研究，現(xiàn)狀，性能，初探

隨著21世紀(jì)人們對環(huán)保思想的回歸，并受返樸歸真大自然的潮流影響，人們對天然纖維特別是棉紡織品頗有喜愛。棉織物的手感舒適柔軟、吸濕透氣、自然環(huán)保、價格便宜等這些優(yōu)點(diǎn)都促進(jìn)了棉紡織品的發(fā)展，但是棉紡織品也存在明顯的缺點(diǎn)，抗皺性差，所以棉織物一直不能成為高檔的紡織品。

為解決這些問題，人們?nèi)匀辉诓粩嗟匮芯俊⒏倪M(jìn)之中，而利用XLA新型纖維開發(fā)出舒適性低彈抗皺棉型面料，不失為解決以上問題的最佳方法之一。

1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

世界上最早應(yīng)用在服裝上的彈性纖維是橡膠絲，但橡膠絲有許多缺點(diǎn)，由于其回縮率較低、線密度有限、熱穩(wěn)定性差和使用壽命低，在紡織品上的應(yīng)用不能令人滿意。而氨綸作為一種高彈性纖維則克服了這些缺點(diǎn)，迅速代替橡膠絲并大大拓寬了在服裝中彈性絲的使用范圍[1]。1937年，德國的O.Baye及其同事最早在實(shí)驗(yàn)室制得氨綸，1962年由美國杜邦公司實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，并命名為Lycra(萊卡)。在美國這種纖維稱為Spandex，而在歐洲，稱之為Elastance纖維，而且各個公司都有自己的命名，Lycra在世界市場上占有巨大的份額。繼杜邦之后，德國拜耳、日本東麗、東洋紡、鐘淵、帝人、韓國曉星等公司都相繼推出各自的產(chǎn)品。氨綸的紡絲方法有干紡、濕紡和熔融紡絲法等，干法紡絲技術(shù)是當(dāng)前氨綸工業(yè)生產(chǎn)最為普遍的方法，占世界氨綸總產(chǎn)量的86%，典型代表是杜邦公司的纖維和拜爾公司纖維；濕紡法約占10%，其代表是日本富士紡公司的Fujibo纖維；熔融紡絲法于近年新興起，約占3%，具有代表性的纖維品種是日清紡公司的、鐘紡公司的Mobilon。我國氨綸生產(chǎn)起步于20世紀(jì)年80代末，起步晚但發(fā)展很快，2000年以來，在市場需求強(qiáng)勁和高利潤的驅(qū)動下，我國氨綸產(chǎn)能迅速擴(kuò)大，東洋紡、日清紡、杜邦、曉星、東國等技術(shù)都已在中國大陸開花結(jié)果，至2004年底年產(chǎn)量已將近20萬t，居世界第一位[2]。

XLA纖維是美國DOW化學(xué)公司于2002年推出的一種新型彈性纖維，2002年6月，此纖維曾獲得美國總統(tǒng)頒發(fā)的國家科技優(yōu)異獎?wù)隆OW公司已于2004年在西班牙Tarragona(塔拉戈納)等地設(shè)立了XLA纖維生產(chǎn)裝置，近年來開始進(jìn)行市場推廣和商業(yè)運(yùn)作。XLA彈性纖維是一種獨(dú)特的聚烯烴彈性纖維，采用熔融紡絲法生產(chǎn)，具有柔軟的伸縮性以及良好的抗熱抗化學(xué)性能，具有很大的加工處理優(yōu)勢和極好的耐用性?？蓮V泛應(yīng)用十色織布、牛仔布、針織品、內(nèi)衣、泳裝、運(yùn)動休閑服、職業(yè)裝等高性能服裝。在國內(nèi)外有部分公司在相繼研究XLA相關(guān)產(chǎn)品，如美國的Tommy Hilfiger、Perry Ellis等，國內(nèi)的山東魯泰、江蘇聯(lián)發(fā)、浙江雅戈?duì)?、香港邦達(dá)國際等，邦達(dá)國際的曾林泉、陳啟宏、李勇明等人[3]、上海題橋紡織的董勤霞、張永波等人和煙臺工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院的張玲對有關(guān)XLA纖維相關(guān)產(chǎn)品的染整做了一些研究，但除了陶氏化學(xué)纖維業(yè)務(wù)部提供了部分XLA纖維的技術(shù)資料以外均無其他機(jī)構(gòu)、院校和企業(yè)專門對纖維性能、紗線及其織物進(jìn)行較為深入的分析研究的相關(guān)論文和報道。

2XLA纖維簡介

XLA纖維是一種獨(dú)特的聚烯烴彈性纖維，它是用由美國陶氏化學(xué)(DOW Chemical)應(yīng)用其的專利技術(shù)在低結(jié)晶度時生產(chǎn)的，技術(shù)賦予纖維以優(yōu)秀的耐熱性能。這種纖維是通過熔融紡絲(如圖1所示)和分子交聯(lián)工藝制得的，熔融紡絲聚合物可以通過熔融紡絲法紡成單根絲或多根絲，通過不同的截面的噴絲孔，紡成不同的長絲(線密度范圍≥16.6dtex (20D))，卷繞到筒子上，在一般的彈力熔融紡絲設(shè)備上完成。為了賦予DOW XLA纖維在較高溫度尺寸穩(wěn)定性，在紡絲完成后，對纖維進(jìn)行了共價交聯(lián)反應(yīng)，纖維中的聚合物分子鏈通過共價鍵交聯(lián)而相互聯(lián)結(jié)在一起。盡管結(jié)晶區(qū)域的熔點(diǎn)為80℃，但由于整個分子網(wǎng)絡(luò)存在共價交聯(lián)結(jié)構(gòu)，在溫度高達(dá)220℃時，仍可保證其完整性。其結(jié)晶體網(wǎng)絡(luò)可逆向變化，當(dāng)溫度降至周圍環(huán)境溫度時，可以重新形成結(jié)晶體網(wǎng)絡(luò)。

圖1　XLA纖維熔融紡絲圖

圖2　氨綸纖維結(jié)構(gòu)示意圖

圖3　XLA纖維結(jié)構(gòu)示意圖

氨綸纖維(SPANDEX)的軟硬鏈結(jié)構(gòu)如圖2所示，XLA纖維的彈性是一種由共價交聯(lián)形成的分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，非結(jié)晶體區(qū)中的柔性長鏈再形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，與高分子的結(jié)晶體并存起著物理連接作用[4]。XLA纖維的彈性是由分子的結(jié)晶度、柔性鏈的長度和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)二者共同決定的，纖維的耐熱性不是來自晶體，而是柔性鏈之間的共價交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的程度，XLA纖維和普通烯烴類纖維的特征對比如表1所示。

表1　XLA纖維和普通烯烴類纖維的對比

由于XLA是聚烯烴類，纖維幾乎沒有活性基團(tuán)，幾乎不吸濕，其回潮率只有0.2%。纖維具有抗染料著色的特性，因此面料經(jīng)染色后，XLA纖維不會引起褪色，而使用XLA纖維不會產(chǎn)生過高的回縮力，可在一定程度上避免染色不均。由于XLA纖維非常的柔軟，其它纖維與其結(jié)合后能夠基本保留其他纖維的原本特性。它能夠耐強(qiáng)化學(xué)腐蝕和高溫，它的耐熨度達(dá)到3.5級(耐洗次數(shù)超過50次)，只有耐熨度達(dá)到這個級別的織物才可被確認(rèn)為真正的免燙織物，而其他彈性纖維則難以抗御免燙所要求的劇烈加工條件。該纖維與傳統(tǒng)彈性纖維相比，有以下2大特性：

(1)特有的力學(xué)性能

XLA纖維具有良好的伸長復(fù)原性能，在織物中不會產(chǎn)生額外的殘余收縮力。XLA纖維的織物伸長所需的力要比其他彈力織物小，伸縮更自然舒適，而不是強(qiáng)烈的快速伸縮。因而做成的服裝會更舒展、貼身但不會粘附在人體上，產(chǎn)生束縛感。整理后的織物具有良好的尺寸穩(wěn)定性，織物制成服裝后也具有較低的洗滌收縮率。在拉伸時，達(dá)到同樣長度所需的力較氨綸小，所制服裝會使穿著者感到更加舒適。

(2)具有抗化學(xué)降解和光降解性

XLA纖維具有抗強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的特性，除了有利于使絲光處理、苛性鈉洗滌、炭化等加工處理的條件最佳化，也有利于使其能夠進(jìn)行多種專業(yè)整理，如低pH值條件下的免熨燙棉襯衫衣料整理。其抗氯、抗紫外線和光的特性可被一些要求更高的服裝所應(yīng)用，如運(yùn)動服、工業(yè)服和汽車行業(yè)服等，具有更廣闊的領(lǐng)域，這些特性，使XLA纖維具有加工處理優(yōu)勢和極好的耐用性[5]。

3XLA纖維的微觀結(jié)構(gòu)

XLA彈性纖維橫截面為長橢圓形，其纖維只有一根單絲，并帶有皮芯結(jié)構(gòu)；而氨綸長絲纖維則呈圓形截面，由3根單纖組成一根復(fù)絲，XLA纖維和氨綸的縱橫截面比較如圖4所示，可以從圖4中看出有二根單絲相聯(lián)接。

圖4　XLA纖維和氨綸的縱橫截面比較

XLA纖維的皮芯結(jié)構(gòu)有兩種解釋：一種可能是由于它是一種共混物，紡絲時是一種成分包覆在另一種成分外面；另一種可能是它在紡絲時外面一層先冷卻，而內(nèi)層后冷卻，從而形成皮芯結(jié)構(gòu)。

4XLA纖維強(qiáng)力及彈性回復(fù)性測試

本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)是彈性回復(fù)性能，利用YG020B電子單紗強(qiáng)力儀，研究XLA纖維和氨綸纖維的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和比較。

纖維的強(qiáng)伸性測試研究

4.1實(shí)驗(yàn)儀器及方法

實(shí)驗(yàn)材料：XLA彈性纖維，線密度均為15.56tex (140D)。

實(shí)驗(yàn)儀器：YG020B電子單紗強(qiáng)力儀。

實(shí)驗(yàn)方法：干態(tài)強(qiáng)力測試，以500mm/min的拉伸速度，對15.56dtex的XLA裸絲進(jìn)行強(qiáng)伸性測試；濕態(tài)強(qiáng)力測試，將纖維浸沒在水中2min，以500mm/min的拉伸速度，對15.56dtex的XLA裸絲進(jìn)行強(qiáng)伸性測試。

4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

有效試驗(yàn)10次，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2　纖維斷裂伸長實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.3結(jié)果分析

(1)XLA纖維的干強(qiáng)力為0.94(cN/dtex)，和其濕強(qiáng)0.90(cN/dtex)相比幾乎沒有變化，而其相應(yīng)的斷裂伸長525.57%和513.04%也是非常的接近，可以得出濕度對XLA纖維的強(qiáng)力和斷裂伸長幾乎沒有影響，這主要是因?yàn)槔w維成份中基本沒有和水作用的基團(tuán)。

(2)XLA纖維的拉伸力要更小，成衣后人體上可表現(xiàn)為更小的束縛感，再加的柔軟舒適。XLA纖維具有很好的變形舒適性，相對較低的彈性，說明XLA在低伸長時具有更好的抗皺性。

參考文獻(xiàn)

[1] 尹繼亮.彈性纖維及其在服用織物中的應(yīng)用[J].紡織導(dǎo)報，1999(6)：8-10.

[2] 李良飛.國內(nèi)氨綸生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].高科技纖維與應(yīng)用，2006(5)：37-40.

[3] 曹虛.包芯紗的紡紗實(shí)踐與探討[J].上海紡織科技，1993(2)：8-10.

[4] 邵正.含氨綸棉機(jī)織物的增白及免燙整理工藝的研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2005.

[5] 王統(tǒng)杰.自然彈力織物的研究開發(fā)[D].天津：天津工業(yè)大學(xué)，2005.

中圖分類號：TS 101

New XLA Elastic Fiber Research Status and Properties Discuss

LUO Dong

(Shaanxi Industrial Vocational College，Xianyang 712000，Shaanxi，China)

Abstract：It discussed the research progress of new XLA elastic fiber，elastic fiber research status at home and abroad，a comprehensive analysis of the superiority of new elastic fibers，using scanning electron microscopy (SEM) vertical section and cross section，and tested the XLA fiber fineness，moisture regain，elastic recovery and strength properties. It provide reference and help for people to develop and produce comfortable and low elastic wrinkle resistant cotton fabric.

Key words：new type，XLA elastic fiber，research，current situation，performance，preliminary study