氨綸纖維性能的研究

氨綸纖維性能的研究

1覆紗的性質(zhì)和紡絲方法氨基彈性纖維（氨基纖維）被稱為pu纖維。在中國，它被稱為氨基倫，英文名稱是斯潘德科。氨綸最早由德國拜耳公司研制,美國杜邦公司投入大批量生產(chǎn)。由于技術(shù)上的不夠成熟,以及市場的開發(fā)不夠,一直未能大批量生產(chǎn),至20世紀(jì)末,才大量用于服裝面料。近10年來,氨綸與其他纖維的包覆紗、包芯紗、合捻線織物得到了很大的發(fā)展,已逐步取代全棉、滌棉織物,一躍而成為當(dāng)今服裝面料,特別是時裝面料的首選。其中包芯紗主要以全棉包芯紗為主;包覆紗以滌綸、錦綸包覆紗為主,而合捻紗則主要用于提花織物的織造。氨綸是一種嵌段共聚物,其中聚氨基甲酸酯占85%以上。在該嵌段共聚物中有兩種鏈段,一種叫軟鏈段。其由無結(jié)晶性的低分子量的聚酯或聚醚組成,玻璃化溫度很低(-50~70℃)。在常溫下處于高彈態(tài),只要賦予很小的應(yīng)力就能發(fā)生很大的形變(高彈形變),從而賦予纖維容易被拉長的特性。另一種鏈段叫硬鏈段,由于含有多種極性基團,并能產(chǎn)生大分子鏈間橫向交聯(lián)。在應(yīng)力的作用下,這種鏈段基本上不發(fā)生形變,從而防止了大分子鏈間發(fā)生滑移,為軟鏈段的大幅度伸長和回彈提供了必要的結(jié)點條件,并賦予纖維一定的強度。正是這種軟鏈段和硬鏈段的共存體系,導(dǎo)致了氨綸纖維的高彈性。硬鏈段大部分是4,4′-甲撐二苯二異氰酸酯(MDI),軟鏈段則大多為環(huán)氧乙烷或己二酸己二醇的聚合物,鏈增長劑一般用二胺或二胺肼。氨綸纖維鏈結(jié)構(gòu)中軟鏈段部分有聚酯,也有聚醚,故又分為聚酯型氨綸和聚醚型氨綸?，F(xiàn)在大批量生產(chǎn)和用于紡織面料的多數(shù)是聚醚型氨綸。由于聚酯型氨綸中二元酸和二元醇聚合物中,酯鍵的空間位阻較聚醚型氨綸中的醚鍵大,大分子的空間構(gòu)象改變較難,柔性小,而且聚酯型氨綸中聚合物的分子極性較聚醚型氨綸高。所以,一般聚醚型氨綸較聚酯型氨綸玻璃化溫度要低、彈性要好。氨綸的紡絲方法可分為四種:熔體紡絲法、干法紡絲法、濕法紡絲法和反應(yīng)紡絲法。在各廠家一般采用干法紡絲法,也有一小部分廠家采用濕法紡絲法和反應(yīng)紡絲法,但濕法紡絲法和反應(yīng)紡絲法的生產(chǎn)效率比干法紡絲法低50%~200%。有時為了生產(chǎn)一些低纖度的氨綸紗(如:纖度在2.2tex以下),則適宜采用濕法紡絲法和反應(yīng)紡絲法。2涂層的性能2.1織物組織結(jié)構(gòu)氨綸纖維的彈性很大,隨著軟鏈段部分分子量的增大,其伸長率可達400%~800%,伸長500%的回彈率為95%~99%。由于織造時織物緯紗上了很重的漿,所以當(dāng)氨綸的支數(shù)不高時(如30D、40D等),織物坯布的彈性伸長受到很大的限制,而且由于織物組織結(jié)構(gòu)中經(jīng)緯向強大的摩擦力,一般伸長率在5%~10%。而且,國內(nèi)一般需求的彈力面料對彈性要求不高,定性地檢測織物約有15%左右的伸長率,就能滿足要求。2.2氨綸纖維的吸濕性氨綸因有彈性,不能用與其他纖維同樣方法測試強力。當(dāng)纖維受到拉伸,伸長到最大長度時,纖維變細,在這個細度下測出的強度為有效強度。由于氨綸的結(jié)構(gòu)不同,其強力大約在4~5cN/dtex,而斷裂強度干態(tài)為0.44~0.88cN/dtex,濕態(tài)為0.35~0.88cN/dtex。由于氨綸纖維的吸濕性極低(0.3%~1.3%),水對氨綸的增塑作用不明顯,故其濕強力僅僅略低于干強力。氨綸纖維的斷裂強度接近0.88cN/dtex時,其伸長能達到350%~600%。當(dāng)然,氨綸的斷裂延伸度大,其斷裂功也很大。2.3定形溫度的控制氨綸的軟化點為205~210℃,150℃時發(fā)黃,190℃時強力下降,甚至發(fā)粘。所以氨綸織物一般的定形溫度以不超過175~180℃為宜。由于織物的組織結(jié)構(gòu)和氨綸與其他纖維的纏繞方式不同,一般包覆紗織物定形溫度不超過180℃,包芯紗薄織物定形溫度可達190℃,而包芯紗厚織物定形溫度可達195~210℃。當(dāng)然,定形溫度依成品的縮率和彈性要求而定。國內(nèi)的一般客戶對成品的彈性無定量的指標(biāo),只要求成品織物略有彈力極可,所以定形溫度的控制只根據(jù)成品縮率而定。如果成品有彈性指標(biāo)要求,則應(yīng)全程控制織物的彈性損失。設(shè)計工藝時,首先將坯布退漿后松式水洗,測定坯布的彈性回復(fù)(約25%~35%之間),再根據(jù)成品的彈性要求制定有效工藝。彈力損失見表1。2.4氨綸纖維的染色對于包芯紗、包覆紗以及合捻線,因為染色后氨綸幾乎全部被外相纖維所覆蓋,所以一般不用考慮氨綸的得色與否,但氨綸本身可用直接染料、還原染料、酸性染料、分散染料、鉻媒染料、金屬絡(luò)合染料、活性染料等染色。但直接染料和活性染料的色牢度較差(特別是深色),如果氨綸纖維的裸絲或氨綸纖維未被外相纖維完全覆蓋,就必須考慮氨綸的染色。據(jù)資料介紹,大生產(chǎn)中使用較多的是金屬絡(luò)合染料,用它染色的氨綸織物各項性能均優(yōu)于其他染料,但在實際應(yīng)用中,氨綸裸絲極少單獨染色,即使染襪用布時,也僅染很淺的顏色,在生產(chǎn)中大多用酸性染料染色。2.5外相纖維染整加工氨綸耐多數(shù)的酸、堿和化學(xué)溶劑,特別是聚醚型氨綸。不論是包芯紗、包覆紗還是合捻線,在染整加工如煮練、漂白、絲光時,氨綸大部分已被外相纖維所覆蓋,裸露的表面積很小,所以可以采用外相纖維的染整加工工藝,其彈力損失見表2、3。溫度和時間的工藝條件為102℃×60min。3染色加工3.1成品縮率的一致性市場上的氨綸機織物中,緯向彈力布約占90%以上,經(jīng)緯雙彈織物約占8%~9%。純粹經(jīng)向彈力的織物極少,可能是織造和染整加工技術(shù)不成熟,很難達到服用性能,一般只用在較厚的勞動服裝上。隨著服裝行業(yè)裁剪、拼件技術(shù)的提高,緯彈織物可以完全取代經(jīng)彈織物。氨綸在機織物中含量一般為1%~5%,其中平紋、斜紋、緞紋織物的氨綸含量大約為1%~3%,緯彈燈芯絨中氨綸含量大約為3%~4%,雙彈織物中氨綸含量大約為4%~5%。由于氨綸的高收縮性,導(dǎo)致生產(chǎn)時縮率、門幅較難控制,而且由于織物組織結(jié)構(gòu)緊湊程度不同和織造時的應(yīng)力左右不均衡,以及織物的邊組織與織物主體結(jié)構(gòu)的不協(xié)調(diào),極易在生產(chǎn)時產(chǎn)生卷邊。1/1平紋織物、人字斜紋織物,其織物結(jié)構(gòu)相對緊湊、左右應(yīng)力均衡,一般不卷邊。2/1、3/1斜紋或緞紋織物則要求邊組織相對緊密、寬,浮點越長,邊組織要求越密和越寬,如:133×78/32S×16S+70D全棉緯彈3/1直貢布,布邊寬2cm,布邊的經(jīng)向密度是織物主體結(jié)構(gòu)經(jīng)向密度的2~2.5倍。對于特定的織物,控制其卷邊一般可以采用緊式短流程工藝,但對于經(jīng)緯雙彈,由于經(jīng)向也有彈力,故邊組織應(yīng)與織物主體結(jié)構(gòu)相似,否則如果邊組織太緊密,則在生產(chǎn)時由于邊組織同織物主體結(jié)構(gòu)的收縮不一,極易產(chǎn)生皺折。而邊組織過于稀松,則生產(chǎn)較難掌握,容易卷邊。氨綸織物的縮率一般較大,特別是經(jīng)向有氨綸的織物,如果染整工藝采用緊式加工,半制品經(jīng)向縮率甚至能達到15%~25%。由于絲光對氨綸的伸長率影響較小,對緯向縮率貢獻不大,所以控制成品縮率同門幅的一致性要靠定形來完成,一般定形落布的縮率比成品的縮率略高1%~3%,即可滿足成品縮率(一般平紋織物的緯向縮率可控制在3%以內(nèi),斜紋織物可控制在5%以內(nèi))。氨綸磨毛織物定形時超喂一定要控制得當(dāng)。超喂過大,容易產(chǎn)生磨毛時的荷葉邊,織物的兩邊磨不到毛或磨的毛比中間少,造成染色的左中右色差;超喂過小,容易產(chǎn)生磨毛的邊緊,同樣有左中右色差。最好是將定形放在絲光前,但一定要控制好絲光時的水洗箱和烘筒皺,為磨毛工序創(chuàng)造有利的條件。3.1.1燒毛、煮練和全棉由于平紋織物結(jié)構(gòu)相對緊密,織造時左、右應(yīng)力均衡,所以染整加工過程中一般不產(chǎn)生折邊、卷邊現(xiàn)象,為此,我們可以采用全棉的染整加工工藝:燒毛→煮練→漂白→定形→絲光→(磨毛→水洗→)染色→(印花)→后整理燒毛由于氨綸織物不耐高溫,燒毛時盡量采用多火口、高車速、低焰溫的燒毛方式,以減少燒毛工序和不必要的疵布。如果要軋酶退漿,最好選用高溫型淀粉酶,使織物在進入退煮漂機后已產(chǎn)生足夠的收縮。煮練氨綸織物退漿后門幅收縮嚴重,織物的經(jīng)向密度增加約15%~25%,但織造時選用的紗線等級較高,煮練工藝可按照同品種的全棉工藝。漂白對于織造紗支高于40S的氨綸織物,建議采用次氯酸鈉漂白,如表3所示,同等濃度的次氯酸鈉漂白,彈力損失較雙氧水漂白工藝少,而且還可預(yù)防細紗支織物的氧化破洞。3.1.2織物整理工藝設(shè)計工藝一冷漂→水洗→燒毛→定形→絲光→染色或印花→后整理工藝二煮練→漂白→燒毛→定形→絲光→染色或印花→后整理斜紋和緞紋氨綸織物的染整加工,可分為兩種情況:一種是織物邊組織比較松,另一種是織物邊組織結(jié)構(gòu)緊密。對于第一種情況,目前最好的辦法是采用工藝一,但要注意下面幾個問題:①水洗時一定要控制車速在30~35m/min之間,而且要求車速穩(wěn)定。②一定要控制好最前面的3~4格水洗箱的水溫保持在95℃左右,但盡量不要讓水沸騰過大,否則容易卷邊。保證以上兩條才能有效保證半制品毛效的均一性和有效性,一般此工藝水洗落布的織物毛效都在10cm/30min以上。③絲光最好采用直輥絲光機,但入布時不能有折邊或卷邊,否則將產(chǎn)生更大的卷邊。第二種情況則可采用連續(xù)式汽蒸工藝。燒毛為了防止燒毛時織物收縮太大而引起退煮漂時的卷邊和提高布面光潔度,建議煮漂后燒毛。煮練減小入布張力。第一格水洗溫度最好控制在95℃左右,使織物在煮練前已產(chǎn)生足夠的收縮(20%左右),減小后續(xù)加工產(chǎn)生卷邊的可能性。緯彈斜紋、緞紋與平紋緯彈織物一個顯著不同之處是,織造完成后織物存在一個左斜織物向左邊方向伸長的經(jīng)向潛在應(yīng)力,而右斜織物向右邊伸長的經(jīng)向潛在應(yīng)力。如果在染整加工過程中采取過高溫度和高濕度的松式處理,讓潛在應(yīng)力得以消除,并保持其緯向傾斜形狀至成品,那么成衣水洗后就不會產(chǎn)生因為應(yīng)力的消除而發(fā)生經(jīng)向的扭向,成衣的形狀特別是長袖和褲腿部位就不會改變。否則應(yīng)在后整理時強行將左斜織物整緯至左斜,右斜織物整緯至右斜。具體的斜度視織物的組織結(jié)構(gòu)而定:2/1織物斜度約為0.02~0.03(緯斜尺寸除以幅寬);3/1織物斜度約為0.03~0.04;4/1織物斜度約為0.04~0.05。3.1.3柔軟定形工藝流程坯布定形→燒毛→冷漂→水洗→定形→絲光→染色或印花→柔軟定形→防縮→卷筒經(jīng)緯雙彈織物由于經(jīng)向和緯向都有氨綸纖維,其縮率的一致性很難掌握,要求生產(chǎn)各工序的張力控制一致、車速穩(wěn)定、減少返工。坯布定形如果坯布帶有PVA漿料,為防止PVA在高溫時產(chǎn)生脫水,羥基減少烯鍵增加,漿料的親水性降低,為后續(xù)加工帶來不便,定形溫度控制在185~190℃,定形時間不超過30s。柔軟定形要降低雙彈織物的經(jīng)向縮率,光靠機械防縮很難達到客戶的要求,必須在柔軟定形時控制。即加大超喂降低織物的經(jīng)向縮率,減輕防縮的壓力。生產(chǎn)時將超喂調(diào)到最大,只要落布無超喂皺即可。防縮防縮汽壓最低不能低于3.5kg/cm2,車速控制在35m/min左右,如果一次防縮后縮率達不到客戶要求,還要進行第二次防縮。3.2不同工藝對織物的影響錦棉氨綸織物主要是指經(jīng)向由錦綸長絲,緯向由全棉包氨綸芯紗交織而成的直貢織物。該織物錦綸長絲浮于織物表面,光澤感極強,底紋又具有全棉的服用性能(吸濕性、透氣性等),再加上氨綸的彈性,所以一面世即成為流行的時裝面料。根據(jù)該織物的組織結(jié)構(gòu)特征,加工工藝流程如下:工藝一軋酶收幅→卷染機煮漂→卷染機或軋染機染色→定形柔軟→成品工藝二軋滲透劑收幅→冷軋→水洗→卷染機或軋染機染色→定形柔軟→成品收幅由于氨綸織物的高收縮性與錦綸長絲的低抗皺性,導(dǎo)致了該織物的加工難點:即如何在保持織物不皺的前提下,將坯幅回縮到相對穩(wěn)定的尺寸,防止織物在進卷染機入水時或浸軋冷軋液時急劇收縮產(chǎn)生皺條,形成織物染色后的條花。為此,我們采用在軋水烘干機上收幅。如果用卷染機前處理,可浸軋高溫淀粉酶1.5~2g/L,非離子滲透劑1.5g/L,軋液溫度95~100℃,堆置45~60min;如果采用冷軋工藝,則浸軋陰離子型滲透劑3g/L,軋液溫度95~100℃,落布九成干。進布時采用低張力,盡量保持松式進布,控制車速在25m/min左右,使織物在浸軋溶液時即產(chǎn)生很大的收縮(20%~28%),有效地防止煮練、漂白、染色時織物再次大幅收縮而產(chǎn)生皺折。煮練、漂白錦綸長絲的低抗皺性導(dǎo)致前處理工藝的局限性。采用冷軋水洗,相對用卷染機前處理,工作效率有很大提高,但對冷軋機和水洗機的設(shè)備性能要求很高,而且對操作人員的技術(shù)水平、責(zé)任心等也有較高的要求。為了減少生產(chǎn)的風(fēng)險,一般批量不大,最好采用卷染機進行前處理。染色錦綸可用酸性、中性、活性、分散等染料染色,棉氨綸包芯紗采用活性、直接混紡、硫化等染料染色(硫化染料一般染硫化黑)。生產(chǎn)中可選用弱酸性/直接混紡染料一浴一步法染中淺色和比較鮮艷的顏色;選用中性/直接混紡染料一浴一步法染中到深色;用酸性/硫化染料染黑色(見《印染》2002年第5期21~23頁)。有的企業(yè)為了生產(chǎn)工藝的簡單化,全部采用酸性/活性染料染色。如果選用中性或弱酸性染料染色,由于此兩種染料在70~80℃時上染速率極高,生產(chǎn)時應(yīng)嚴格采用分段升溫染色,避免色花、中邊色差。同前處理一樣,卷染染色對設(shè)備的要求無軋染對設(shè)備的要求高,后者極易產(chǎn)生皺條,生產(chǎn)前一定要檢查設(shè)備的平整度和軋車的磨損情況,降低成品的次品率。對于一些比較薄、成品門幅要求窄、彈性要求高的錦綸棉彈力織物,可以采用溢流染色機染色。溢流染色機控溫較卷染機容易,一般不會有染色條花、中邊色差等疵點,成品手感明顯優(yōu)于緊式加工,布面效果也可達到一般要求。唯一的缺點就是對操作要求較高,容易造成進、出布、脫水、開幅的擦傷。后整理錦棉彈力織物染色后的經(jīng)向縮率約8%~10%,緯向縮率約10%~12%。根據(jù)客戶對成品縮率的要求,采用定形可滿足縮率要求。定形溫度180~190℃,定形時間60~70s。在生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn),錦棉彈力織物在布箱堆置時壓痕較嚴重,影響織物成品的外觀。建議各工序落布盡量卷裝化,如條件不許可,每箱存布則應(yīng)少于500m。3.3氨綸織物的合成滌棉彈力織物一般分為兩種:一種經(jīng)向滌綸,緯向棉氨綸包芯紗;另一種經(jīng)向全棉,緯向滌綸和氨綸的包覆紗。由于滌綸織物含雜率低,全棉紗線又是精梳坯,所以滌棉彈力織物的前處理可以用比較溫和的工藝。工藝流程燒毛→煮練→漂白→定形→絲光→染色→后整理燒毛二正二反,車速110~120m/min煮練氫氧化鈉25~30g/L,去油劑5g/L(滌綸與氨綸的包覆紗應(yīng)另加2~3g/L氨綸除油劑Raycapolse-conc.,以去除氨綸纖維織造時加的油劑)。其余助劑用量同全棉生產(chǎn)工藝