弹力牛仔的研究现状及发展趋势

何正磊，田 磊，李婷婷，易长海*



弹力牛仔的研究现状及发展趋势

何正磊1，田 磊2,3，李婷婷1，易长海1*

(1. 武汉纺织大学 纺织科学与工程学院，湖北 武汉 430073； 2. 广东省均安牛仔服装研究院，广东 顺德 528329；3. 广东华纺纺织品检测技术服务中心，广东 顺德 528329)

弹力牛仔面料以其独特的保型性和舒适性受到广大消费者的青睐。本文总结了牛仔用弹力纤维和弹力牛仔面料的发展及研究现状，并介绍了弹力牛仔生产中所碰到的一些问题及其解决方法。同时展望新型弹力纤维牛仔、运动弹力牛仔、男士弹力牛仔、针织弹力牛仔等将是未来的发展趋势。

弹力纤维；弹力牛仔；生产问题；发展趋势

18世纪，李维·斯特劳特发明创造了牛仔服装，它的出现最早是为了提供给加利福尼亚的淘金矿工们作为工作服，但其风格粗犷、穿着舒适、坚韧耐磨的特性使其很快获得了广大消费者的欢迎，并经过不断改进，增添新元素，流行至今。传统的牛仔服装以棉为主，随着纺织材料的发展，新材料不断涌现并被利用到了牛仔中。20世纪70年代，富有弹性的氨纶开始进入时装界，具有紧身效果的弹力牛仔服装成为了当时的标志性装束。而直到现在，它仍充满市场活力，经久不衰。

弹力牛仔布不易起皱，延展性好，持久耐用，其优良的弹性，在一定程度上克服了普通牛仔过于板硬，起皱，肘部、膝部易破损的缺点，使服装穿着时更加合体、贴身、柔软、耐磨，服装弹性恢复好，保持服装版型和尺寸稳定[1]。

本文从牛仔服装用弹力纤维、牛仔服装面料以及牛仔服装生产使用过程中遇到的问题三个方面总结了弹力牛仔的发展历程与现状，并在最后展望弹力牛仔的发展趋势。

1 弹力牛仔的纤维

1.1 氨纶纤维

氨纶（聚氨基甲酸酯）是最早运用于弹力牛仔的弹力纤维。氨纶弹性好，能拉长6-7倍，并且随张力的消失能迅速恢复到初始状态。其分子结构为一个像链状的、柔软及可伸长性的聚氨基甲酸酯，分子之间形成网状结构，分子链间相互作用力小，可以自由伸缩，所以氨纶具有良好的伸缩性能。氨纶的问世开创了现代时装的新潮流，推动服装面料进入一个全新的领域，在牛仔布上更是得到了充分的应用，它带给牛仔面料全新的感受，尤其是女装牛仔面料几乎已达到无布不弹的地步[2]。

氨纶问世早，技术成熟，做成的弹力牛仔面料优点很多，但氨纶也有怕氯漂、不好定型的缺陷。目前氨纶中低端市场竞争恶劣，其研究开发工作迟滞，仅部分企业为提高其附加值尝试了研究。张其海[3]等通过提高PTG分子量、提高PTG/MDI 反应的摩尔比等方法研发了超柔软性氨纶，使氨纶纤维的弹性伸长率在原有基础上提高了23%，同时应力降低了20%。国外的最新研究多集中在其后整理方面[4,5]，N.A.Ibrahim等研究了不同结构的棉/氨纶织物分别经过硅软化、拒水拒油整理以及纳米银粒子和纳米氧化锌微波整理等功能化处理后影响这些功能的因素。结果我们可看出目前弹力牛仔用到的多数功能整理不会因氨纶受影响。

1.2 PTT纤维

PTT（聚对苯二甲酸丙二醇酯）是由对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇缩聚而成。早在1941年，美国Calico Printers Ass公司的Whinfield和Dickson就成功合成了PTT[6]。德国Denkendorf人造纤维研究所对PTT纤维进行过多次重复拉伸实验[7]，发现PPT纤维即使经过10次20%的最大拉伸，也仍然能100%的回复。上海交通大学陈克权将PTT纤维的染色性能和抗污性能与一些其他纤维进行对比[8，9]，发现PTT纤维较PET纤维更容易染色，且抗油污性能和抗酸性以及抗分散性污物污染的性能十分突出。在相同的染色温度下，染料在PTT纤维中的渗透深度明显高于PET纤维，且色泽均匀[10]，二者的染色牢度接近，都很好[11]。

PTT纤维还具有很多与涤纶纤维类似的优良特性，某些性能更优于涤纶，市场前景可观。目前有针对PTT弹力牛仔的相关研究，张磊[12]等探讨了牛仔服装洗水经氧漂、氯漂、酶处理和高锰酸钾处理后PTT纤维结构和力学性能的变化，发现PTT纤维洗水之后的弹性保持良好，但纤维表面会出现凹凸不平的斑痕和坑穴，无新物质产生，聚集态结构发生变化，结晶度下降。目前，在PTT纤维适应牛仔服装洗水工序的研究比较缺乏。

1.3 T-400纤维

T-400纤维又叫PTT/PET双组份纤维，是由PET和PTT并列复合纺丝而成。外观如图1所示。T-400纤维的两个组分热缩性能和模量的差异使其具有紧密的卷曲结构，纺丝后形成的螺旋形波动为其织成的织物提供了出色的持久弹力[13]。

图1 并列复合纺丝示意图[14]及纤维截面图[15]

T-400弹性恢复性优良，易护理，外观平滑，悬垂性好，手感柔软，化学稳定性好，撕裂强度高[16]。Geon Seok Kim[17]等研究分析了PET/PTT双组份纤维的形态发展和结晶行为，认为T-400中PTT的存在对PET的结晶过程产生了影响。东华大学一项对T-400纤维的研究[18]发现PTT纤维与PET纤维用分散染料染色温度的差异可使T-400产生双色效果，而这一特性可用于研究T-400纤维的截面形态。有研究表明用T-400制得的斜纹织物比平纹织物更有利于其优势性能的发挥[19]。牛仔织物作为传统斜纹织物，开发T-400弹力牛仔有一定优势。

1.4 陶氏XLATM纤维

XLATM纤维是陶氏化学纺织纤维业务部于2002年推出的全球第一个聚烯烃基弹性纤维，XLATM主要由软性链的分子组成，再形成晶状网层分子结构，纤维的结晶度与软性链的长度是决定其弹性和回弹性的主要因素[20]。其微观网状结构和纤维横截面形状见图2。

图2 微观网状结构和纤维横截面形状[21]

XLATM纤维生产原料可循环利用，生产过程节能环保，拉伸倍数不高于200%时，弹性回复率良好[22]。XLATM纤维软性链在高温下形成的共价链能保持其分子网状结构的完整性，所以耐热性良好。另外它还具有良好的尺寸稳定性，在染整加工时，其织物在松弛状态下受热形成所需的弹性之后，一般不会再产生残余应力，洗涤收缩率较低[23]。XLATM的化学稳定性，耐氯漂性能，抗氙光和抗紫外线降解性能也很好。

XLATM的牛仔产品开发以及相关的染整技术研究进展很快。2007年，陶氏公司展示了XLATM纤维在牛仔面料领域的最新产品，2009年又与Paige高档牛仔合作推出了“Paigeaholic”牛仔裤[24]，可见XLATM在牛仔服装中的应用前景广阔。

1.5 PBT纤维

PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）纤维，是上世纪80年代开发的一种新型聚酯纤维，其柔软性和弹性优于聚酰胺纤维，染色性优于PET纤维，化学稳定性和抗老化性优于氮纶，价格也比氨纶低[25]。然而，PBT不断的受到PTT纤维的挑战，二者价格接近，但PTT的弹性性能更好，其他性质又互相接近，所以发展受到了一定制约，有退出市场的迹象。

1.6 其他纤维

除了以上几种新型弹力纤维还有一些同原理却不同品牌的弹力纤维被用于弹力牛仔，如美国杜邦公司开发的SonoraTM纤维和韩国Huvis株式会社开发的EspolTM纤维[26]等。另外一些低弹的弹力网络丝如英威达公司的CoolmaxTM[27]等也有被运用于弹力牛仔面料的开发。

氨纶的使用起于上世纪70年代，其长期“垄断”的弹性纤维市场与弹力牛仔市场首先被聚酯类弹性纤维打破，如PBT和PTT以及T-400纤维。其中PBT纤维最早工业化运用，但同族PPT兼具其优点的同时拥有更好的弹性，几乎终结了PBT的使命，成为了最有前景的聚酯类弹性纤维。T-400的卷曲结构，使其弹力纱具有蓬松卷曲的效果，生产的弹力牛仔也更加柔软舒适。陶氏XLATM不同于聚酯类纤维，是第一个聚烯烃基弹性纤维，其性能优良，且生态环保，几乎引起了弹力纤维的革命，但成本较高。PTT、T-400、XLATM纤维的化学稳定性和耐磨性、抗污性好于氨纶，可弹力性能却不如氨纶，成本也不同程度的高于氨纶，这些都使得他们难以撼动技术成熟、价格低廉的氨纶的市场地位。但在弹力牛仔中，新型弹力纤维替代氨纶的运用仍有一定的潜力，因为弹力牛仔中弹性纤维使用较少，弹力要求并不高，只是接下来需要更全面的工艺研究与更多的开发尝试。目前上述新型弹力纤维所生产的弹力牛仔均已面世，但都是高档产品，中低档弹力牛仔仍以氨纶占主导地位。

2 弹力牛仔面料

2.1 根据原料分类

2.1.1 天然纤维

最早出现的弹力牛仔面料以氨纶/棉的包芯纱作为纬纱织造。国内对氨纶弹力牛仔的研制起步较晚，早期开发出氨纶弹力牛仔面料的有郑州棉纺织厂的张敬亮等[28]，他们在1993年成功设计了一种纯棉纬弹牛仔。而目前随着技术的成熟和纤维材料的多样化，研究者们逐渐转向开发其他天然纤维或再生纤维以及新型弹性纤维的弹力牛仔。

麻类纤维织物风格粗犷，与传统牛仔的风格接近，且具有部分棉纤维没有的特殊功能，较早运用于牛仔。朱碧红等[29]开发了一种经纱为苎麻纤维含量大于55%的麻/棉混纺纱，纬纱为涤纶/氨纶的弹力竹节纱的新型弹力牛仔面料，提高了产品附加值，且不受出口美国配额限制。瞿才新[30]开发了一种大麻/氨纶牛仔面料，其保健、环保的特性满足了人们不断提高的穿着需求。

此外还有用羊毛开发设计的弹力牛仔面料，如祝永志[31]等研制的一种羊毛氨纶包芯纱作纬纱的弹力牛仔面料，这种面料具有吸湿透气性好、抗菌抑臭、卫生保健、抗紫外线、穿着舒适等特点。

天然纤维健康环保，更符合牛仔带给消费者的自然粗犷的心理感受，故市场需求较大，而且天然纤维的加工工艺也很成熟，开发此类弹力牛仔难度相对较小。

2.1.2 再生纤维

再生纤维绿色环保，性能优良，其弹力牛仔面料正逐年增多。宁波服装职业技术学院的祝永志[32]利用竹浆纤维与莱卡研制开发了竹再生纤维弹力牛仔，提高了织物的保形性和抗皱性。德州学院窦海萍等[33]实践生产了以氨纶为弹力材料的Richcel/棉薄型弹力牛仔面料，顺应了牛仔向轻薄型、弹性、柔软性方向发展的趋势。山东万泰相鹰[27]设计了Tencel/棉/CoolmaxTM弹力牛仔布，利用天丝纤维较高的干强和湿强配合CoolmaxTM网络弹力丝的低弹效果、透湿透气性能，使这种新型弹力牛仔面料具有易洗快干的特性。

再生纤维环保的理念和舒适的手感是其受到消费者喜爱的主要原因，但目前还未看到高性能的再生纤维如虎木棉开发出的弹力牛仔产品，而更多的集中于市场应用广泛的几种再生纤维。研发某些功能性再生纤维的弹力牛仔面料，改善弹力牛仔的服用性能将是弹力牛仔的发展趋势。

2.1.3 新型弹力纤维

如黑牡丹纺织分公司高水平[34]开发了Modal-T400弹力牛仔布，广东惠州学院的王旖[26]设计的EspolTM弹力牛仔布以及利用XLATM制成的“Paigeaholic”牛仔裤[24]等。

2.1.4 其他纤维

牛仔面料功能化趋势明显，新型改性纤维的弹力牛仔面料正被广泛开发。湖州职业技术学院的沈红娟[35]采用竹棉混纺纱作经纱，十字型云母冰凉涤纶弹力丝复合莱卡弹性纤维作纬纱开发了一种凉爽轻薄型弹力牛仔面料，表现出了新型改性纤维的特殊性能。

牛仔服装粗犷的外观和多变的风格难以从合成纤维中获得，所以在弹力牛仔中合成纤维主要运用于某些功能的导入与复合甚至是节省成本，少有纯化纤的弹力牛仔。

2.2 根据弹力方向分类

2.2.1 纬向弹力牛仔

纬向弹力牛仔减少了对人体的束缚，改变了传统牛仔粗糙、厚实、僵硬的感觉，穿着舒适，柔软贴身，体现了形体美。纬向弹力的生产技术相对简单，使得纬向弹力牛仔成为了首先出现的弹力牛仔面料。但纬向弹力牛仔面料有经向弹力不足，关节处易起拱变形，不利于运动等问题，渐渐难以满足消费者需求。

2.2.2 经向弹力牛仔

经弹织物对加工技术与设备的要求均高于纬弹织物，生产难度较大。但从力学舒适性的角度看，由于人体活动时纵向拉伸力和拉伸幅度均明显高于横向，织物的经向弹性将更为重要。因此开发经弹和全弹织物是弹力织物的发展方向[36]。但仅有经向弹力的牛仔较少，或可用作装饰织物。

2.2.3 双向弹力牛仔

双向弹力牛仔是指经向和纬向都具有弹力的牛仔面料，又称“四面弹”。它改善了纬弹织物经向弹力不足的弱点，且手感柔软、伸张自如、不折不皱，服用性、舒适性较单向弹力牛仔布更好。与常规牛仔布相比，双弹牛仔布的生产难度大，生产过程中弹性的控制、利用和恢复成为该产品生产工艺中急待研究和解决的技术难题。双向弹力牛仔中高档产品，拥有较高附加值。我国较早进行双向弹力牛仔研发的有济南大学李盛铎[37]和清远市染织厂李秀勤[38]等，他们在上世纪90年代就尝试了相关研究。

纬弹牛仔流行近半个世纪，由于不能完全满足消费者对弹性舒适性和外观美感的要求，正渐渐失去消费者的青睐。双向弹力技术要求虽然高，但更符合消费者需求，而且可用来开发运动弹力牛仔，故前景广阔。双向弹力牛仔是未来弹力牛仔的发展趋势。

2.2.4 根据织造方式分类

传统牛仔以机织物为主，它是最早出现的弹力牛仔，并长期作为主要牛仔产品，但近年来市场上出现的针织牛仔正在增多。二者在弹力上最大的差异是机织牛仔无法像针织牛仔一样，仅依靠织物组织获得较好的弹力。

针织物的一些织物组织（如罗纹）可提高其织物弹力、吸湿导汗性能以及透气性，因此近年来越来越多人进行针织牛仔面料研发。针织弹力牛仔透气性和弹性回复性良好使其更多地用于生产悬垂性要求较高的轻薄透气类产品[39]。四川省纺织科学研究院周亚利等[40]开发的CoolmaxTM/竹浆纤维/棉复合针织弹力牛仔面料具有永久吸湿排汗快干、抗菌除臭功能，产品新颖，经济效益明显，填补了国内该类产品的空白。

目前针织牛仔的技术正逐渐成熟，其优点也被大家逐渐发现与认同，只是针织牛仔柔软轻薄，适合开发个性的轻磅弹力牛仔，同时也限制了其运用范围。

3 弹力牛仔的问题

3.1 失弹

失弹是指弹力面料在某些特殊加工环境或加工工艺的处理下导致面料弹力不匀甚至弹力消失的现象，主要原因是氨纶的性能缺陷，如氨纶怕氯漂，不耐高温，可溶于部分化学处理剂等。因此，氨纶弹力牛仔在处理过程中需要回避氯漂环节和过于高温的处理环节，一些可能对氨纶具有吸附作用的表面活性剂也要慎用[41]。广东省均安牛仔服装研究院田磊[42]等探讨弹力牛仔面料氯漂时的失弹机理，提出避免失弹要从氨纶分子结构调整、工艺实时监控与调整以及寻找新的弹力纤维代替氨纶三个方面着手。除氨纶外还有非氨纶纤维损伤情况可能导致弹力牛仔失弹，如纤维吸湿、酶处理加工或含毛纤维毡缩等引起的失弹。对此，江门职业技术学院林立霞[43]提出必须对纤维和面料进行分析，在生产前对各种染化料助剂进行测试，设定好最佳工艺，同时加强生产操作管理。

非氨纶纤维损伤导致的失弹较容易控制，但氨纶才是失弹困扰生产厂商的主要原因。很多研究试图通过对氨纶改性来解决这一问题，但目前看来新型弹力纤维的运用才有可能彻底改变这一局面。如XLATM纤维，可高温染色，也可漂白和丝光处理，几乎可当作“非弹性面料”来进行化学处理，是氨纶理想替代对象。但新型弹力纤维的高使用成本却阻碍了中低档弹力牛仔，所以更成熟的新型弹力纤维生产技术与市场是解决失弹问题的关键。

3.2 卷边

卷边是由于布面正反面应力差异过大所导致的布边卷曲的现象，其产生的根本原因是弹性纤维中始终存在的内应力“松弛”趋势[44]。影响卷边的主要因素有织物紧度、纱线规格、弹力纱性能、布边组织以及锁边工艺[45]等。

弹力牛仔卷边多产生于边布与布身厚度差异或锁边不良。解决问题关键是选好边布组织、边纱根数和锁边方法，边布设计时要注意其交织规律应与布身织物组织接近，使二者平挺程度相同，并根据纬纱材料和引纬方式选择合适的锁边方法。若卷边影响了后续生产则可以尝试通过蒸或烘的方式降低织物内应力，使织物定型后再继续生产。弹力牛仔卷边问题的解决主要在于处理好布边工艺，若不重视卷边问题将给后续生产和成衣设计带来较大的麻烦，严重影响生产效率和产品质量。

3.3 幅宽不稳

弹力牛仔有纬向弹力，因此织物生产时会有纬缩和幅宽稳定性等问题。大连轻工业学院季英超[46]等提出选用低弹力、低牵伸倍数纬纱，均匀控制纱线张力，合理设计织物幅宽以及加工过程中通过热定型稳定幅宽等方法来解决该问题。由于弹力牛仔的纬弹一般在20%左右，完全均匀稳定有一定难度，但要保证质量则必须要在弹力纱的选用和纬纱张力控制上严格把握。合理的幅宽、纬纱的质量和张力均匀控制是解决问题的根本。

3.4 缩水率

经水洗后普通牛仔布经向和纬向的缩率约2%，弹力牛仔（氨纶）的纬向缩率可以达到10%以上。牛仔生产中用水很多，缩水率问题需要重视。广东产品质量监督检查研究院陈卓梅[47]曾针对弹力牛仔缩水率问题对成衣设计的困扰提出了缩水不均匀处理、不平直、不服贴的处理以及腰头外翻处理等若干建议。在实际生产中弹力牛仔缩水率问题会影响面料到成衣环节中用水的所有工艺，处理不善会留下质量隐患。这一问题是由材料工艺的特性导致的，无法彻底解决，但可有效避免。而最好的做法就是生产时做预缩处理并进行样板测试，只有这样才能实时把握缩水情况。

4 弹力牛仔未来的发展趋势

弹力牛仔更加合体、舒适的穿着体验使其广受欢迎，但技术、市场与消费者不断变化，弹力牛仔也要做出改变。新型弹力纤维与其他纤维材料极大地丰富了弹力牛仔面料市场，但其生产和使用中还存在一些问题，解决办法不够完善，需要深入研究。通过上文可以发现，弹力牛仔的未来发展趋势主要体现在以下几点：

（1）新型纤维材料，尤其是能满足人们对环保、绿色、健康的消费需求的再生纤维以及高性能合成纤维用于开发弹力牛仔，改善弹力牛仔服用性能，将是未来弹力牛仔发展的主要方向。这种新型的弹力牛仔可能将会以废旧塑料或者天然农作物（如玉米等）为原材料，以确保其环保性，如果天然染料也被用于这种新型的弹力牛仔面料，那么一条环保弹力牛仔裤将会面世。

（2）为避免氨纶的缺陷对弹力牛仔的影响，研发新型弹力纤维牛仔与加工工艺将是未来弹力牛仔的发展方向。这主要是通过改善弹性纤维材料的链段结构等，解决弹力纤维在高温、强碱、外加应力过久等出现的结构不稳定性；同时更有利纱线染色，面料织造以及成衣加工等方面的更高要求。

（3）随着新型纤维材料弹力牛仔面料的开发，将更舒适、更适合贴身穿着、便于运动的弹力牛仔引入运动服领域可以为弹力牛仔带来广阔的新市场。一种新型超弹丝材料将为这种运动牛仔提供弹性，同时这种超弹丝将和吸湿排汗纤维进行混纺或混织来保证其运动过程产生的大量汗水快干，同时一种持久性抗菌剂可能会被用于这种新型弹力牛仔面料，为其健康性提供保障。

（4）牛仔服装文化色彩浓厚，曾作为女权解放的象征。而弹力牛仔长期专属女性，因此未来应有更多的微弹或少弹风格的牛仔面料用于男装的开发和设计，让男士的选择不局限于纯棉牛仔。随着90后、00后的思想更趋于追求个性、奔放和向往自由，男性弹力牛仔或许将占据不小的市场，但是同时为了满足这种男性弹力牛仔的市场需求，我们的牛仔设计师们将要针对这种新型的需求发挥创意思维。

（5）此外，针织弹力牛仔面料将会是另一热点。迎合紧身牛仔流行趋势，同时提供更好舒适性和更多个性化选择，针对传统丹宁面料开发更多针织弹力牛仔将成为发展热点。但是要成功的开发弹力针织牛仔面料，需要考虑两个问题：一是解决针织面料在洗水工艺过程中易磨乱的问题，创新式的针织结构设计或者特殊的纤维和纱线的组合可能解决这个问题；另一个则是需要开发出一系列配合弹力针织牛仔的洗水风格。

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Research Status and Development Tendency of Stretch Denim

HE Zheng-lei1, TIAN Lei2，3, LI Ting-ting1, YI Chang-hai1

(1 College of Textile, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China; 2 Guangdong Jun’an Jeans Institute, Shunde Guangdong 528329, China; 3 Guangdong Huafang Textile Testing Technology Service Center, Shunde Guangdong 528329, China)

Stretch denim with its uniqueshape maintenanceand comfort was favored by widespread consumers. In this paper, the research status of elastic fiber and stretch denim was summarized, and some problems of stretch denim faced in the producing or wearing were introduced with their solutions. And the prospect of new elastic fiber jeans, gym elastic jeans, men’s stretch denim, knitted elastic jeans will be the future development tendency.

Elastic fiber; stretch denim; problem of producing; development tendency.

TS941.76

A

2095－414X(2015)03－0028－07

易长海（1968-），男，教授，博士，研究方向：牛仔服装清洁化与智能化技术.