基本介紹
- 中文名：聚氨基甲酸酯纖維
- 英文名：spandex
- 別稱：氨綸
- 性質：彈性纖維
基本特性,優點,合成纖維,物理特性,生產方法,乾法紡絲,熔融紡絲,濕法紡絲,化學反應法,形態,相關係數,貯存方法,測試方法,沸水收縮測試,氨綸彈力測試,套用,
基本特性
Spandex譯名"斯潘德克斯"，是一種彈性纖維，學名聚氨酯纖維（Polyurethane），簡寫（PU）。中國大陸稱為"氨綸"，它具有高度彈性，能夠拉長6～7倍，但隨張力的消失能迅速恢復到初始狀態，其分子結構為一個像鏈狀的、柔軟及可伸長性的聚氨基甲酸酯，通過與硬鏈段連線在一起而增強其特性。彈性纖維分為兩類：一類為聚酯鏈類；一為聚醚鏈類。聚酯類彈性纖維抗氧化、抗油性較強；聚醚類彈性纖維防霉性，抗洗滌劑較好。
優點
氨綸彈性優異。而強度比乳膠絲高2～3倍，線密度也更細，並且更耐化學降解。氨綸的耐酸鹼性、耐汗、耐海水性、耐乾洗性、耐磨性均較好。
合成纖維
化學纖維是指那些以天然或者合成的高聚合物為原料，經過化學方法加工製造出來的纖維，它可以分為人造纖維和合成纖維兩大類。人造纖維有兩種，即人造纖維素纖維（如粘膠纖維，富強纖維等）和人造蛋白質纖維（如大豆纖維，花生纖維等），而合成纖維的陣營比較龐大，有聚酯纖維（即滌綸），聚醯胺纖維（錦綸6，錦綸66等），聚丙烯腈纖維（腈綸），聚乙烯醇縮甲醛纖維（維綸），聚丙烯纖維（丙綸），聚氯乙烯纖維（氯綸），聚氨基甲酸酯纖維（氨綸）。組成物質含有85%以上組分的聚氨基甲酸酯，商品名稱有萊卡（Lycra、美國、英國、荷蘭、加拿大、巴西）、尼奧綸（Neolon、日本）、多拉斯坦（Dorlastan、德國）等。首先由德國Bayer公司於1937年研究成功，美國杜邦公司於1959年開始工業化生產，現已將其氨綸產業賣給美國科氏工業集團，總產能約為10萬噸左右。現全球氨綸總產能約60萬噸，而韓國曉星公司的氨綸產能接近12萬噸，成為全球第一。中國第一家氨綸企業是煙臺氨綸廠，1989年開始生產。中國大陸現有生產能力35萬噸左右，為全球最大氨綸生產國。
氨綸共有兩個品種，一種是由芳香雙異氰酸酯和含有羥基的聚酯鏈段的鑲嵌共聚物（簡稱聚酯型氨綸），另一種是由芳香雙異氰酸酯與含有羥基的聚醚鏈段鑲嵌共聚物（簡稱聚醚型氨綸）。氨綸纖維與彈力聚烯烴纖維和彈力複合纖維統稱彈力纖維。
物理特性
氨綸纖維所以具有如此高的彈力是因為它的高分子鏈是由低熔點、無定型的"軟"鏈段為母體和嵌在其中的高熔點、結晶的"硬"鏈段所組成。柔性鏈段分子鏈間以一定的交聯形成一定的網狀結構，由於分子鏈間相互作用力小，可以自由伸縮，造成大的伸長性能。剛性鏈段分子鏈結合力比較大，分子鏈不會無限制地伸長，造成高的回彈性。氡綸長絲的橫截面大部分為狗骨形（dog-bone-shaped）也有一些長絲表面光滑或呈鋸齒狀。斷裂強度在所有紡織纖維中是最低的，只有0.44～0.88CN/dtex（聚醚型的強度要高於聚酯型）。吸濕範圍較小，一般為0.3-1.2%（復絲吸濕率要比單絲稍高些）。耐熱性視品種不同而有較大差異，大多數纖維在90～150℃範圍內短時間存放，纖維不會受到損傷，安全熨燙溫度為150℃以下，可以加溫干擾與濕洗。染色性能較優，可染成各種頓色，染料對纖維親和力強，可適應絕大多數品種的染料，並具有較好的耐化學性，耐大多數的酸鹼、化學藥劑、有機溶劑、乾洗劑和漂白劑，以及耐日曬和風雪，但不耐氧化物，易使纖維變黃與強力降低。
氨綸一般不單獨使用，而是少量地摻入織物中。這種纖維既具有橡膠性能又具有纖維的性能，多數用於以氨綸為芯紗的包芯紗，稱為彈力包芯紗，這種紗的主要特點，一是可獲得良好的手感與外觀，以天然纖維組成的外纖維吸濕性好；二是只用1-10%的氨綸長絲就可生產出優質的彈力紗；三是彈性百分率控制範圍從10%到20%，能根據產品的用途，選擇不同的彈性值。易於紡制25～2500旦不同粗細的絲，因此廣泛被用來製作彈性編織物，如襪口 、家具罩、滑雪衣、運動服、醫療織物、帶類、軍需裝備、太空衣的彈性部分等。隨著人們對織物提出新的要求，如重量輕、穿著舒適合身、質地柔軟等，低纖度氨綸織物在合成纖維織物中所占的比例也越來越大。 也有用氨綸裸體絲和氨綸與其它纖維合併加捻而成的加捻絲，主要用於各種經編、緯編織物，機織物和彈性布等。
生產方法
氨綸纖維克服了如應力、應變性能、支數範圍和橡膠紗之模朔性的質量缺陷。
最先採用乾法紡絲生產，時至今日，生產方法亦大致有四種：
乾法紡絲
DRY SPINNING，溶液在熱氣流下，因溶劑揮發而固化成絲的方法。
生產流程：溶液----紡絲泵----乾燥箱，100℃熱風吹過，使溶液揮發----紡絲----卷繞成型。
紡絲速度：由200～800M/分鐘。
紡絲溫度：為200～230℃。
纖維纖度：22.2～1244dtex。
特性：過程污染大，工藝複雜，成本高。
熔融紡絲
MELT-SPINNING，高聚物加熱到熔點以上成為熔體而成絲的方法。
生產流程：高聚物在無溶劑下聚合----造粒----在定溫下切片----清洗除雜----乾燥----脫水----進入螺桿壓機製成溶體----噴絲板擠出----通過冷箱冷卻----卷繞成型。
紡絲速度：由600～1600M/分鐘。
紡絲溫度：為160～220℃。
纖維纖度：9～1100dtex。
特性：流程短、成本低、污染小。
濕法紡絲
WET-SPINNING，原液在凝固浴中經雙擴散作用而固化成絲的方法。
生產流程：原液----紡絲泵----從噴絲板進入溫水，90℃以下----再生槽凝固浴----脫去溶劑----絲條洗滌----乾燥----卷繞成型。
紡絲速度：由50～150M/分鐘。
紡絲溫度：為90℃以下溫水。
纖維纖度：44～440dtex。
特性：此法生產過程污染大、紡速慢、成本高。
化學反應法
高聚物製成溶液經擴鏈劑使其發生化學反應，而固化成絲的方法。
生產流程：溶液----經噴絲板至凝固液----添加擴鏈劑---卷繞成形----硬化---處理成網狀纖維。
紡絲速度：由50～150M/分鐘。
纖維纖度：44～80dtex。
特性：此法生產過程污染大、成本高。
形態
1）氨綸生產上亦有分不同亮光度形態，通常有：
透明，CLEAR- LUSTER：表面纖維較平滑，故反光成透明，摩擦率低，條幹均勻度較差，上色亦較差，適宜與短纖類材料生產，經織物採用多。
白根，DULL- LUSTER：即本白，表面纖維較凹凸不平，摩擦面大，上色效果好，適宜配長纖類生產，粗支根用，如胸圍品及輔料用多。
半透明，BRIGHT- LUSTER：內加進鈦白粉及防滑劑，對化學劑較強抵抗力，游泳衣用多，因有抗氯功能。
啞色，MATT- LUSTER：界乎本白與半透明之間，為啞白色，適宜針織採用。
2）氨綸各種用途不同，有各種產品形態，主要分為三種：裸紗、包芯紗、包覆或合捻紗。每種不同組合對應不同用途。
裸紗bare yarn：為100%氨綸紗，裸紗一般不直接用於織物上，大多與對手材料共同生產，並需採用特殊裝置生產。針織品最常用，如泳衣、運動服等，一般以22-78Dtex為主。
包芯紗core spun yarn：以裸紗為芯，其它材料為外皮紡成的紗，簡稱CSY。如以棉包芯一般用環綻紡紗機之細紗車上插入牽伸過的裸紗，包纏包芯紗之裸紗伸長度必需適當調整，其伸縮率被抑制在2～3倍。現今包芯紗分硬芯紗及軟芯紗，包芯紗之對手材料有棉、滌、腈等等。被廣泛使用在織物，針織品，繃帶、襪子、內衣、牛仔服，一般以22-235Dtex為主。
一般包芯紗之支數及混用率（%）：
60s棉包22dtex = 棉92% 氨綸8%；
80s棉包22dtex = 棉90% 氨綸10%；
55s棉包33dtex = 棉91% 氨綸9%；
60s棉包33dtex = 棉90% 氨綸10%；
30s棉包44dtex = 棉92% 氨綸8%；
40s棉包44dtex = 棉90% 氨綸10%；
50s棉包44dtex = 棉87% 氨綸13%；
12s棉包78dtex = 棉96% 氨綸4%；
16s棉包78dtex = 棉95% 氨綸5%；
20s棉包78dtex = 棉93% 氨綸7%；
30s棉包78dtex = 棉90% 氨綸10%；
40s棉包78dtex = 棉87% 氨綸13%；
50s棉包78dtex = 棉84% 氨綸16%；
20s棉包122dtex = 棉93% 氨綸7%；
36s棉包122dtex = 棉91% 氨綸9%；
8s 棉包155dtex = 棉95% 氨綸5%；
20s棉包155dtex = 棉88% 氨綸12%；
36s棉包155dtex = 棉79% 氨綸21%；
40s棉包155dtex = 棉77% 氨綸23%。
包覆或合捻紗：尼龍、滌綸等長纖維、織造彈性織物時，大都用包覆紗合捻紗為裸紗跟與對手紗合捻而成，通常為了提高氨綸的被包覆程度同對手紗兩根或三根合捻亦可，把對手紗包一重的叫單包覆紗，包兩重的叫雙包覆紗，主要用44-620Dtex為主，用於內衣，內衣輔料。
一般包覆及合捻紗之支數混用率（%）：
56dtex尼龍包78dtex = 尼龍88% 氨綸12%；
78dtex尼龍包78dtex = 尼龍92% 氨綸8%；
78dtex尼龍包33dtex = 尼龍88% 氨綸12%；
78dtex尼龍包44dtex = 尼龍63% 氨綸14%；
78dtex尼龍包78dtex = 尼龍78% 氨綸22%；
83dtex尼龍包22dtex = 尼龍92% 氨綸8%；
83dtex尼龍包33dtex = 尼龍89% 氨綸11%；
83dtex尼龍包44dtex = 尼龍86% 氨綸14%；
83dtex尼龍包78dtex = 尼龍78% 氨綸22%。
特殊對物纖維混用率（%）
20s/2棉包44dtex = 棉98% 氨綸2%；
30s/2棉包44dtex = 棉97% 氨綸3%；
40s/2棉包44dtex = 棉96% 氨綸4%；
20s/2棉包78dtex = 棉96% 氨綸4%；
30s/2棉包78dtex = 棉95% 氨綸5%；
40s/2棉包78dtex = 棉93% 氨綸7%；
30s/2滌綸包44dtex = 滌綸97% 氨綸3%。
相關係數
（1）打卷張力（PACKAGE DRAFT %）：彈性纖維之上卷張力十分重要，其張力由內至外要保持平均，如張力不平均，直接影響編織布面效果，最佳之上卷張力為8%-12%，而每個筒子之張力誤差不能超過3%。
（2）筒上支數（DTEX ON CHEESE）：筒上支數是受打卷張力所控制，例如：44dtex打卷張力為10%，即在筒上之實際支數為40dtex，即細了10%。現今有些氨綸製造商認為，當每個牌子的氨綸每個重量都相同時，打卷張力大的氨綸無疑是長度較長，編織長度較多，織物亦能織較輕，此點必需留意自己產品之要求情況選用。
（3）斷裂強度（BreAKING TENACITY）：通常每種不同牌子或不同系列之氨綸，其強度表現均不同，測試方法可在條件化環境下，取50mm用強力機測試，測試100%（SS100），200%（SS200），300%（SS300），測試各五次，一般觀察200%（SS200）數據，及其它數據之穩定性，強度愈大，織物之伸長力大，而編織時機速亦可快些。
（4） 斷裂伸度（BreAKING ELONGATION）：在測斷裂強度時，可測出斷裂之伸長度，一般伸度愈大，織物含量成份可少一些。
（5）成形度：以外觀測試，如成形不良，每個筒子外形有異，大小不一等，均為不合格。
（6）油附著量：氨綸含油量最好為5%（+/-2%），含油量多或時間愈長，外層油質向內層浸透，而在筒底積聚，影響編織張力及損耗大。一般油劑組份為矽油，含硬脂酸金屬離子。
（7）彈性回復率：一般纖維伸長100%或以上，叫彈性纖維，指在張力作用下長度增長，當釋放後回復到初始長度，而原長與回復長度之差率，為彈性回復率，一般為95%或以上。
（8）比重：氨綸比重為1.10。
（9）公定回潮率：一般為1.3（ASTM）。
（10）軟化溫度：一般為190攝氏度/390華氏度。
（11）溶化溫度：一般為250攝氏度/437華氏度。
貯存方法
氨綸要保存在溫濕均恆的環境內，溫度攝氏18-20度之間，溫度愈低，貯存期相對可較長，相對濕度為60%-70%，不宜放於日光曝曬之地方，不宜與二氧化硫，氮氧化物等化工產品一起存放，引致其分解。
貯存期限：20D（3個月），30D（4個月），40D-70D（6個月），100D-280D（9個月），粗於420D（12個月），Spandex愈粗，貯存期愈長。
Spandex在織布時，從恆溫倉庫到車間，至少提前16小時將紙箱打開，放在織布車間回潮，以減少織布時斷紗現象。
測試方法
沸水收縮測試
（1）取四個氨綸樣品,去除表面層，然後分別取長10cm三個段落並且用色筆標識距離。
（2）將樣品放入沸水中（100℃），10分鐘時間，然後取出在條件室溫下掛乾，5分鐘以後量度其收縮後的長度。
（3）根據沸水前、沸水後的差異,計算其沸水收縮率，標準率為10-15%。
沸水收縮率（%）=（10cm-測試長度）/10×100%
結論：沸水收縮率超過10-15%，表明氨綸的穩定性差。
氨綸彈力測試
（1）取四個氨綸樣品，去除表面層，然後分別取長10cm三個段落，並且用色筆標識距離。
（2）將樣品的頭尾接合，放在單紗強力機上測試，以50cm/分鐘速度拉伸。
（3）首先將樣品分別伸長100%、150%、200%、250%、300%拉伸3次，然後第4次才計算其拉伸應力（cn）及彈性回復率。彈性回復率%=（10cm-測試長度）/10 X 100%。
結論：不同的產品對氨綸的彈性要求不同，某些產品對氨綸要求低伸長、高彈力或高伸長、低彈力或低伸長、低彈力或高伸長、高彈力，因此不同的布種要選擇不同適合的氨綸。標準率與其它牌子以300%之數據比較，確保企業用之氨綸質量一致。
套用
氨綸可用於為滿足舒適性要求需要可以拉伸的服裝。如：專業運動服、健身服及鍛鍊用服裝、潛水衣、游泳衣、比賽用泳衣、籃球服、胸罩和吊帶、滑雪褲、迪斯科、牛仔褲、休閒褲、襪子類、護腿、尿布、緊身褲、帶子、內衣、連體衣、氨綸貼身衣、男性芭蕾舞演員用的綁帶、外科手術用防護衣、後勤部隊用防護衣、騎腳踏車用短袖、摔跤背心、划船用套裝、內衣、表演服裝、定性服裝等。如：乳罩、家飾、微珠枕頭。
氨綸用在一般衣服上的比率較小。在北美，用在男性衣服上很少，用在女性衣服上較多。因為女性的衣服都要求比較貼身。在使用時都會大量加入其他纖維如棉、聚酯混紡，以將光澤降低到最小程度。
