含氨纶弹力织物染整工艺

  近年来，含氨纶弹力织物在国内外市场上十分流行，发展迅速。目二十世纪八十年代以来，一直受到人们的青睐，尤其是九十年代后期，由于这类产品具有较高的弹性和优异的回弹性能，手感柔软，穿着舒服并能显露出形体美，加上易吸汗不会产生静电，因而得到越来越多的应用。目前己广泛应用于纺织工业，从内衣发展到外衣，针织物到机织物，服装用布到装饰用布及功能性材料，如用于医疗领域等工业用布，具有广泛的发展前景和良好的经济效益。氨纶纤维早是由德国Bayer及其同事于1937年采用二异氰酸加聚工艺获得了以聚氨基甲酸乙酯为主要成分的弹性纤维。但大规模工业化生产是1962年由美国杜邦公司实现的，并命名为lycra(莱卡)，随后德国拜耳、日本东丽、东洋纺、钟渊、帝人、可乐丽等公司相继推出了各种新品种，韩国是近年来氨纶发展快的国家，目前已成为上大的生产国。我国氨纶的需求量较大，九十年代已在山东烟台，江苏连云港。广东鹤山，福建长乐，上海青浦，浙江绍兴等地先后建立了氨纶的生产线，年生产能力可达2.5万吨，随着弹力纺织品种类和用量的增加，我国氨纶生产和应用将会进一步扩大叫。从近几年来的报导材料看，国内已有上海、江苏、浙江、安徽、山东、福建、广东、四川、湖北、河北、辽宁、河南、陕西等10多个省市的染整企业和大专院校开发生产了各种含氨纶弹力织物。取得了一定成效和实践经验，但也存在一些需进一步研究探讨的问题，如门幅尺寸稳定性与碱浓、定形温度之间的矛盾，采用氯漂去麻皮与清洁生产的矛盾，碱浓与去杂效果和清洁生产的矛盾，缩水率过大，织物泛黄与弹性回复率的矛盾等及生物酶的应用等。目前染整行业的科技人员都在探索研究含氨纶弹力织物染整加工技术的佳条件，并探索染整工艺与氨纶弹性性能，尺寸稳定及织物幅宽变化之间的关系，氨纶染整加工对设备的要求，以求得佳的染整加工工艺。把弹力织物做得更好，来满足市场不断变化的需要，笔者从大量发表的文章中，综合了各单位的实践经验，分析了各单位染整工艺的优缺点，并结合笔者的实践，提出了做好含氨纶弹力织物的一些看法。　

　　2 生产好含氨纶弹力织物必须掌握好三大关键　

　　2-1必须掌握了解氨纶纤维的组成结构，弹性机理及其性能　

　　2-1-1氨纶纤维的组成结构；其主要化学组成是聚氨基甲酸酯，但均聚的聚氨基甲酸酯纤维不具有良好的弹性，所以有良好的弹性是由于它是由软链段和硬链段组成的嵌段共聚物组成的网络结构所致，即具有"区段"网络结构。"区段"结构是通过二异氰酸酯分段加聚获得。由低分子二异氰酸酯与低分子二羟基化合物反应制得高熔点易结晶的"硬段"，软段"是由长链二羟基化合物(大分子二醇)制得，它又可分为聚醚二醇和聚酯二醇两类，根据分子链中软链段的聚酯和聚醚，聚氨酯纤维可分为聚酯类和聚醚类。这种含聚氨基甲酸酯大于85%的具有嵌段结构的长链型高分子化合物组成的纤维，具有特殊的超分子结构，也是氨纶纤维高弹性和高延伸度的弹性基础，它是由纵向的结晶刚性链殷和作横向连接的非结晶柔性链段形成一个具有强大的分子间力的大分子网状结构，其中柔性链段呈无规则的缠结状态。如加以拉伸，则柔性链段变成有规则的状态。此时它又力图恢复原来的缠结状态。其高弹性能和从伸长状态迅速恢复到缠结状态的性能，就是建立在这一结构基础上的。另外由于软链段在通常情况下不结晶，其中氨基甲酸酯基的含量很低。其玻璃化温度又很低(在-40℃以下)所以在室温下处于高弹态。其分子量较高约在2000左右(Mn=1500～3000)，其长度为15～3Onm，约为硬链段长度的l0倍，因此在室温下被拉伸时，可产生很大的伸长，并具有优异的回弹性。如软链段中多元醇链越长则大分子就越柔软，如链段短则导致刚性。结构中的硬链段为氨基甲酸酯与脲基，其分子量较小(Mn=500～700)链段又短，但由于链段中含有多种极性基团，分子间的氢键和结晶起着大分子链之间的物理交联作用。所以一方面可为软链段的高度伸长和回弹性，提供必要的结点条件，阻止分子间产生相对位移，另一方面可赋予纤维以一定的强度与弹性模量，正是这种软硬链段共存的体系，形成了氨纶纤维的高弹性。　

　　2-1-2 氨纶纤维的性能；氨纶纤维一般为复丝，单丝间不易分离，其间留有空隙，故手感较柔软，其纤度范围在22～4478dtex，细为lldtex。其物理机械性能见下表:　

性能　　　　　　 聚醚型(莱卡)　　　　　　　　聚酯型(维林)　

断裂强度CN/dtex　 0.618-0.794　　　　　　　　0.485-0.574　

延伸度%　　　　　 480-550　　　　　　　　　　650-700　

回弹率%　　　　　 95(伸长500%)　　　　　　　 98(伸长600%)　

弹性模量CN/dtex　　　　0.11　　　　　　　　　　-　

比重　　　　　　　　 1.21　　　　　　　　　　1.20　

回潮率%　　　　　　　1.30　　　　　　　　　　0.30　

耐热性　　　　15OC发黄，175C发粘　　　　　　 100热塑性增强、190C强力下降　

耐酸碱性　　　耐酸、在稀盐酸和硫酸中发黄　　 耐冷稀酸不耐热碱液　

耐溶剂性　　　　良好　　　　　　　　　　　　 良好　

耐气候性　　　　长时间照日光后强度会有下降　 长时间日晒强力会下降并变色　

耐磨性　　　　　良好　　　　　　　　　　　　 良好　

　　从上表可看出不论是聚醚型或聚酯型氨纶，它们的物理机械性能还是不错的，其回弹率均在95%以上。由于氨纶中含极牲基团少，所以回潮率也低，在应力作用下易形变即拉长、但链段基本不形变，在一定强度下不会被拉断，其伸长率可达500%～700%，因此其伸长回复性能特别好，当伸长200%时，回缩率可达97%，伸长50%时，回缩率大于99%，伸长500%时，其回缩率也在90%以上，其回缩率大小与拉伸长度成倍数比。具有低负荷高伸长的特点，所以在染整加工过程中应保持其主要性能，即伸长后可快速松弛和回复，这样才能保持服装的形态。和有良好的舒适性，而且这种性能能够经得起各种染整加工，特别是湿热加工、化学加工，包括高温热定形，分散染料高温高压染色及树脂等后整理加工。其初始模量很低为0•000781N/tex。其吸湿性一般为0.3%～1.2%。　

　　其耐热性不同品种的差异较大，一般于95℃-150℃短时间处理不会损伤纤维。在9O℃左右加快了伸长变化，当温度达到150℃后变化更快。聚醚型的到15O℃时会泛黄，175℃后会发粘。聚酯型的150℃后弹性减少，当超过190℃后纤维强度明显下降，这些变化是由于硬链段被拆散引起的。氨纶的这种结构与温度的关系，对染整加工非常重要。熨烫温度必须小于150℃，其软化点为20O℃左右，熔点(分解温度)约为270℃，其耐磨性在伸长500%-300%范围内每分钟作200次疲劳试验，可耐100万次而不断裂。　

　　其耐光性，在耐晒牢度试验仪中照射40小时后强力降低20%左右。其化学稳定性一般较好，较耐酸在常温下对稀无机酸和有机酸较稳定。加有改性剂多胺化合物的氨纶，有吸酸能力。　

　　其耐碱性，聚酯型的不耐强碱。在热碱溶液中快速水解降解，这在染整加工时需特别注意。一般的有机溶剂(如四氯化碳、丙酮、二甲苯等)对它不起作用。在加热条件下环已酮、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)能使氨纶溶解。氨纶的耐氧化，因氧化剂不同而异，对含氧漂白剂，有相当好的稳定性，但只能在稀的过氧化物溶液中漂白，也可用还原剂漂白。而不耐含氯漂白剂，在次氯酸盐溶液中会形成氮一氯结合而使纤维损伤泛黄，聚醚型结构损伤更严重(聚酯型的比聚醚型的耐氯性要高3～4倍)。　

　　氨纶纤维还会吸收空气中的氧化氮废气，使一些分散染料发生烟熏褪色。对聚酯型纤维，其防霉性较差。对一些不饱和油如松节油等会使氨纶溶胀降低强力，对常用的各种表面活性剂和一些助剂也会对氨纶吸附，有的起载体作用，有的会改变氨纶的染色性能。　

　　2-2 必须掌握弹力织物坯布与成品幅宽的关系和做好含氨纶织物染整加工前对其坯布的选择　

　　要生产好含氨纶弹力织物，除了掌握好氨纶纤维的结构性能外，还应掌握了解其坯布织造的要求和成品幅宽的关系。因为含氨纶弹力织物在染整加工过程中发生的许多技术难度如卷边、皱条、缩水、幅宽、尺寸稳定性，弹力大小等问题，都和坯布织造时设计的坯布幅宽、经纬密度、坯布弹性率有关，因此必须搞清楚其内在联系。加强和纺织厂的联系，根据成品要求及时对坯布作相应调整，　

　　据有关资料介绍，棉氨纬弹织物，其氨纶芯丝的棉包芯纱的弹性，主要受氨纶的细度及成纱时喂入氨纶丝的牵伸工艺影响，根据氨纶芯丝的粗细控制牵伸倍数在2～5之间，芯丝粗倍数高，芯丝细倍数低，由于有芯丝存在，外包棉纤维抱合力差，影响纱线强力，故必须提高捻度来提高强力，所以弹力纱比同支数棉纱捻度高，织布送纬时，又给予棉氨纶包芯纱相当于纺纱时85%-95%的牵伸力，织造时又给包芯纱以足够的张力，使外包复的非弹力纤维伸直，而氨纶丝的伸长不超过纺纱时的牵伸倍数，并对织物经纬密度以合理配置，使坯布弹力纱的回弹力能与织物的阻力实现平衡，以达到平衡状态。　

　　在织造时筘幅要相应放宽，而经密则适当减少，这些都是为了给织好的弹力织物有较大的织缩，这在以后染整加工湿热处理时纬纱有较大的收缩余地(可达到20%～30%的收缩)，给予织物良好的弹性和手感。这是因为湿热处理时由于纺纱织造时产生的内应力松弛下来。氨纶丝急剧收缩，使纬纱收缩很大而引起幅宽明显变狭，在纺纱时，如氨纶丝喂人牵伸系数越大，则幅宽收缩越明显。故纬弹织物染整幅宽加工系数要比同类普通棉织物小得多。因此。织物的经纬密度必须配置合理以保证织物收缩相对稳定，如纬纱的这种收缩状态不变，则说明织物门幅狭于成品门幅。如仅仅将弯曲的纬纱进行机械拉伸，就会在放置过程中自然收缩，而在湿热处理过程中呈现严重的缩水。另外弹力织物的组织结构也是影响弹性的重要因素，织物经纬纱和交织点越少，其纬向弹力纱的浮纱越长，纱与纱之间的间隙越大，则纬纱收缩的阻力越少，纬弹纱就能得到充分的收缩，则表现出其弹性伸长就越大，所以纬弹织物的幅宽加工系数较小，约在0.7～0.75之间，因此在染整加工前必须加强和前道纺织部门的联系了解，搞清楚坯布的组织规格，幅宽、经纬密度、弹性率、上浆浆料、坯布纬向的弹力伸长和缩水率。　

　　在染整加工前，首先就要检测来坯的弹性率和幅宽(取一块整幅原坯布50公分用沸水处理30分钟，松弛烘干后测量其幅宽和弹性)，一般要求坯布幅宽与成品幅宽的差距不大于20%，其弹性收缩率在30%左右，则其成品纬向弹力伸长和缩水率效果较好。同时要选择调整好坯布幅宽和经纬密度。　

　　（1）使用氨纶纱纤度(特数tex)的计算；在坯布设计时要考虑氨纶纱的成纱条件和织物结构，对织造和染整加工的影响，并根据产品用途来确定织物弹性方向、弹性率和计算使用纱的纤度(特数tex)可由下式求得；　

　　纺丝特数(tex)=成品纱特数(tex)×（1 弹性率）/（ l一染整加工缩率）　

　　(2)坯布幅宽的计算；坯布幅宽是纬弹织物成品幅宽的一个重要基础因素。应根据成品幅宽及纬向弹性伸长率大小，按比例作相应调整，其计算公式为；　

　　坯布幅宽＝成品幅宽×(l十弹性伸长率)/（l一包复纤维收缩率）。　

　　如弹性伸长率为30%，包复纤维收缩率为7%，成品幅宽要求45英寸，则坯布幅宽为； 45"×(1＋30%)/1-7%=63英寸

　　 (3)坯布经纬密度的计算；由于纬向弹性收缩，坯布经密应适当小于成品经密，而纬密则应略大于成品纬密。使织物在湿热处理中有一定的收缩余地，以保证成品具有预期的弹性伸长率和手感。同时又保证织物的内在质量，坯布经密可由下列求得；　

　　坯布经密=成品幅宽×成品经密/坯布幅宽。如成品幅宽为48英寸，成品经密为116根/英寸，坯布幅宽为63英寸，则；坯布经密=48×116/63＝90根/英寸。　

　　坯布纬密略大于成品纬密40根/英寸，即可定为42根/英寸，所以坯布经纬密选用90×42。　

　　(4)另外也可通过印染幅宽加工系数，坯布和成品幅宽，就可计算成品和坯布幅宽，工厂接单后准备坯布或客户来坯加工，就可算出成品幅宽或要求的坯布幅宽。
　
　　成品幅宽=坯布幅宽×（1-纬弹纱外包棉纱的收缩率）/（1-设计的织物纬向弹性伸长）=坯布幅宽×印染幅宽加工系数。
　
　　如已知成品幅宽与坯布幅宽，也可通过公式变换计算出有关产品的弹性伸长率。弹性伸长率-(1-纬弹纱外包棉纱的收缩率/印染幅宽加工系数)-l)×100%。
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