新型XLA彈性纖維研究現狀探討

羅　棟

(陜西工業職業技術學院，陜西 咸陽 712000)

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新型XLA彈性纖維研究現狀探討

羅棟

(陜西工業職業技術學院，陜西 咸陽 712000)

摘要：討論了新型XLA彈性纖維的研究進展，國內外彈性纖維研究現狀，全面分析比較新型彈性纖維的優越性，采用電鏡掃描縱橫截面，并測試了XLA彈性纖維的細度、回潮率、彈性回復性及強力等性能。開發出舒適性低彈抗皺棉型面料，為人們在生產開發XLA產品提供參考和幫助。

關鍵詞：新型，XLA彈性纖維，研究，現狀，性能，初探

隨著21世紀人們對環保思想的回歸，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、自然環保、價格便宜等這些優點都促進了棉紡織品的發展，但是棉紡織品也存在明顯的缺點，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，人們仍然在不斷地研究、改進之中，而利用XLA新型纖維開發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國內外研究現狀

世界上最早應用在服裝上的彈性纖維是橡膠絲，但橡膠絲有許多缺點，由于其回縮率較低、線密度有限、熱穩定性差和使用壽命低，在紡織品上的應用不能令人滿意。而氨綸作為一種高彈性纖維則克服了這些缺點，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及其同事最早在實驗室制得氨綸，1962年由美國杜邦公司實現大規模的工業化生產，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，干法紡絲技術是當前氨綸工業生產最為普遍的方法，占世界氨綸總產量的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。我國氨綸生產起步于20世紀年80代末，起步晚但發展很快，2000年以來，在市場需求強勁和高利潤的驅動下，我國氨綸產能迅速擴大，東洋紡、日清紡、杜邦、曉星、東國等技術都已在中國大陸開花結果，至2004年底年產量已將近20萬t，居世界第一位[2]。

XLA纖維是美國DOW化學公司于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頒發的國家科技優異獎章。DOW公司已于2004年在西班牙Tarragona(塔拉戈納)等地設立了XLA纖維生產裝置，近年來開始進行市場推廣和商業運作。XLA彈性纖維是一種獨特的聚烯烴彈性纖維，采用熔融紡絲法生產，具有柔軟的伸縮性以及良好的抗熱抗化學性能，具有很大的加工處理優勢和極好的耐用性。可廣泛應用十色織布、牛仔布、針織品、內衣、泳裝、運動休閑服、職業裝等高性能服裝。在國內外有部分公司在相繼研究XLA相關產品，如美國的Tommy Hilfiger、Perry Ellis等，國內的山東魯泰、江蘇聯發、浙江雅戈爾、香港邦達國際等，邦達國際的曾林泉、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技術學院的張玲對有關XLA纖維相關產品的染整做了一些研究，但除了陶氏化學纖維業務部提供了部分XLA纖維的技術資料以外均無其他機構、院校和企業專門對纖維性能、紗線及其織物進行較為深入的分析研究的相關論文和報道。

2XLA纖維簡介

XLA纖維是一種獨特的聚烯烴彈性纖維，它是用由美國陶氏化學(DOW Chemical)應用其的專利技術在低結晶度時生產的，技術賦予纖維以優秀的耐熱性能。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備上完成。為了賦予DOW XLA纖維在較高溫度尺寸穩定性，在紡絲完成后，對纖維進行了共價交聯反應，纖維中的聚合物分子鏈通過共價鍵交聯而相互聯結在一起。盡管結晶區域的熔點為80℃，但由于整個分子網絡存在共價交聯結構，在溫度高達220℃時，仍可保證其完整性。其結晶體網絡可逆向變化，當溫度降至周圍環境溫度時，可以重新形成結晶體網絡。

圖1　XLA纖維熔融紡絲圖

圖2　氨綸纖維結構示意圖

圖3　XLA纖維結構示意圖

氨綸纖維(SPANDEX)的軟硬鏈結構如圖2所示，XLA纖維的彈性是一種由共價交聯形成的分子網狀結構，纖維結構示意圖如圖3所示，非結晶體區中的柔性長鏈再形成交聯網絡，與高分子的結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晶度、柔性鏈的長度和交聯網絡二者共同決定的，纖維的耐熱性不是來自晶體，而是柔性鏈之間的共價交聯網絡的程度，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，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，因此面料經染色后，XLA纖維不會引起褪色，而使用XLA纖維不會產生過高的回縮力，可在一定程度上避免染色不均。由于XLA纖維非常的柔軟，其它纖維與其結合后能夠基本保留其他纖維的原本特性。它能夠耐強化學腐蝕和高溫，它的耐熨度達到3.5級(耐洗次數超過50次)，只有耐熨度達到這個級別的織物才可被確認為真正的免燙織物，而其他彈性纖維則難以抗御免燙所要求的劇烈加工條件。該纖維與傳統彈性纖維相比，有以下2大特性：

(1)特有的力學性能

XLA纖維具有良好的伸長復原性能，在織物中不會產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，產生束縛感。整理后的織物具有良好的尺寸穩定性，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)具有抗化學降解和光降解性

XLA纖維具有抗強酸和強堿的特性，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行多種專業整理，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用，如運動服、工業服和汽車行業服等，具有更廣闊的領域，這些特性，使XLA纖維具有加工處理優勢和極好的耐用性[5]。

3XLA纖維的微觀結構

XLA彈性纖維橫截面為長橢圓形，其纖維只有一根單絲，并帶有皮芯結構；而氨綸長絲纖維則呈圓形截面，由3根單纖組成一根復絲，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接。

圖4　XLA纖維和氨綸的縱橫截面比較

XLA纖維的皮芯結構有兩種解釋：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，而內層后冷卻，從而形成皮芯結構。

4XLA纖維強力及彈性回復性測試

本實驗重點是彈性回復性能，利用YG020B電子單紗強力儀，研究XLA纖維和氨綸纖維的斷裂強力、斷裂伸長，并對實驗結果進行分析和比較。

纖維的強伸性測試研究

4.1實驗儀器及方法

實驗材料：XLA彈性纖維，線密度均為15.56tex (140D)。

實驗儀器：YG020B電子單紗強力儀。

實驗方法：干態強力測試，以500mm/min的拉伸速度，對15.56dtex的XLA裸絲進行強伸性測試；濕態強力測試，將纖維浸沒在水中2min，以500mm/min的拉伸速度，對15.56dtex的XLA裸絲進行強伸性測試。

4.2實驗結果

有效試驗10次，其實驗數據見表2。

表2　纖維斷裂伸長實驗數據

4.3結果分析

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

(2)XLA纖維的拉伸力要更小，成衣后人體上可表現為更小的束縛感，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

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

[2] 李良飛.國內氨綸生產現狀及發展趨勢[J].高科技纖維與應用，2006(5)：37-40.

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

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

[5] 王統杰.自然彈力織物的研究開發[D].天津：天津工業大學，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