新型XLA弹性纤维研究现状探讨

罗　栋

(陕西工业职业技术学院，陕西 咸阳 712000)



新型XLA弹性纤维研究现状探讨

罗栋

(陕西工业职业技术学院，陕西 咸阳 712000)

摘要：讨论了新型XLA弹性纤维的研究进展，国内外弹性纤维研究现状，全面分析比较新型弹性纤维的优越性，采用电镜扫描纵横截面，并测试了XLA弹性纤维的细度、回潮率、弹性回复性及强力等性能。开发出舒适性低弹抗皱棉型面料，为人们在生产开发XLA产品提供参考和帮助。

关键词：新型，XLA弹性纤维，研究，现状，性能，初探

随着21世纪人们对环保思想的回归，并受返朴归真大自然的潮流影响，人们对天然纤维特别是棉纺织品颇有喜爱。棉织物的手感舒适柔软、吸湿透气、自然环保、价格便宜等这些优点都促进了棉纺织品的发展，但是棉纺织品也存在明显的缺点，抗皱性差，所以棉织物一直不能成为高档的纺织品。

为解决这些问题，人们仍然在不断地研究、改进之中，而利用XLA新型纤维开发出舒适性低弹抗皱棉型面料，不失为解决以上问题的最佳方法之一。

1国内外研究现状

世界上最早应用在服装上的弹性纤维是橡胶丝，但橡胶丝有许多缺点，由于其回缩率较低、线密度有限、热稳定性差和使用寿命低，在纺织品上的应用不能令人满意。而氨纶作为一种高弹性纤维则克服了这些缺点，迅速代替橡胶丝并大大拓宽了在服装中弹性丝的使用范围[1]。1937年，德国的O.Baye及其同事最早在实验室制得氨纶，1962年由美国杜邦公司实现大规模的工业化生产，并命名为Lycra(莱卡)。在美国这种纤维称为Spandex，而在欧洲，称之为Elastance纤维，而且各个公司都有自己的命名，Lycra在世界市场上占有巨大的份额。继杜邦之后，德国拜耳、日本东丽、东洋纺、钟渊、帝人、韩国晓星等公司都相继推出各自的产品。氨纶的纺丝方法有干纺、湿纺和熔融纺丝法等，干法纺丝技术是当前氨纶工业生产最为普遍的方法，占世界氨纶总产量的86%，典型代表是杜邦公司的纤维和拜尔公司纤维；湿纺法约占10%，其代表是日本富士纺公司的Fujibo纤维；熔融纺丝法于近年新兴起，约占3%，具有代表性的纤维品种是日清纺公司的、钟纺公司的Mobilon。我国氨纶生产起步于20世纪年80代末，起步晚但发展很快，2000年以来，在市场需求强劲和高利润的驱动下，我国氨纶产能迅速扩大，东洋纺、日清纺、杜邦、晓星、东国等技术都已在中国大陆开花结果，至2004年底年产量已将近20万t，居世界第一位[2]。

XLA纤维是美国DOW化学公司于2002年推出的一种新型弹性纤维，2002年6月，此纤维曾获得美国总统颁发的国家科技优异奖章。DOW公司已于2004年在西班牙Tarragona(塔拉戈纳)等地设立了XLA纤维生产装置，近年来开始进行市场推广和商业运作。XLA弹性纤维是一种独特的聚烯烃弹性纤维，采用熔融纺丝法生产，具有柔软的伸缩性以及良好的抗热抗化学性能，具有很大的加工处理优势和极好的耐用性。可广泛应用十色织布、牛仔布、针织品、内衣、泳装、运动休闲服、职业装等高性能服装。在国内外有部分公司在相继研究XLA相关产品，如美国的Tommy Hilfiger、Perry Ellis等，国内的山东鲁泰、江苏联发、浙江雅戈尔、香港邦达国际等，邦达国际的曾林泉、陈启宏、李勇明等人[3]、上海题桥纺织的董勤霞、张永波等人和烟台工程职业技术学院的张玲对有关XLA纤维相关产品的染整做了一些研究，但除了陶氏化学纤维业务部提供了部分XLA纤维的技术资料以外均无其他机构、院校和企业专门对纤维性能、纱线及其织物进行较为深入的分析研究的相关论文和报道。

2XLA纤维简介

XLA纤维是一种独特的聚烯烃弹性纤维，它是用由美国陶氏化学(DOW Chemical)应用其的专利技术在低结晶度时生产的，技术赋予纤维以优秀的耐热性能。这种纤维是通过熔融纺丝(如图1所示)和分子交联工艺制得的，熔融纺丝聚合物可以通过熔融纺丝法纺成单根丝或多根丝，通过不同的截面的喷丝孔，纺成不同的长丝(线密度范围≥16.6dtex (20D))，卷绕到筒子上，在一般的弹力熔融纺丝设备上完成。为了赋予DOW XLA纤维在较高温度尺寸稳定性，在纺丝完成后，对纤维进行了共价交联反应，纤维中的聚合物分子链通过共价键交联而相互联结在一起。尽管结晶区域的熔点为80℃，但由于整个分子网络存在共价交联结构，在温度高达220℃时，仍可保证其完整性。其结晶体网络可逆向变化，当温度降至周围环境温度时，可以重新形成结晶体网络。

图1　XLA纤维熔融纺丝图

图2　氨纶纤维结构示意图

图3　XLA纤维结构示意图

氨纶纤维(SPANDEX)的软硬链结构如图2所示，XLA纤维的弹性是一种由共价交联形成的分子网状结构，纤维结构示意图如图3所示，非结晶体区中的柔性长链再形成交联网络，与高分子的结晶体并存起着物理连接作用[4]。XLA纤维的弹性是由分子的结晶度、柔性链的长度和交联网络二者共同决定的，纤维的耐热性不是来自晶体，而是柔性链之间的共价交联网络的程度，XLA纤维和普通烯烃类纤维的特征对比如表1所示。

表1　XLA纤维和普通烯烃类纤维的对比

由于XLA是聚烯烃类，纤维几乎没有活性基团，几乎不吸湿，其回潮率只有0.2%。纤维具有抗染料着色的特性，因此面料经染色后，XLA纤维不会引起褪色，而使用XLA纤维不会产生过高的回缩力，可在一定程度上避免染色不均。由于XLA纤维非常的柔软，其它纤维与其结合后能够基本保留其他纤维的原本特性。它能够耐强化学腐蚀和高温，它的耐熨度达到3.5级(耐洗次数超过50次)，只有耐熨度达到这个级别的织物才可被确认为真正的免烫织物，而其他弹性纤维则难以抗御免烫所要求的剧烈加工条件。该纤维与传统弹性纤维相比，有以下2大特性：

(1)特有的力学性能

XLA纤维具有良好的伸长复原性能，在织物中不会产生额外的残余收缩力。XLA纤维的织物伸长所需的力要比其他弹力织物小，伸缩更自然舒适，而不是强烈的快速伸缩。因而做成的服装会更舒展、贴身但不会粘附在人体上，产生束缚感。整理后的织物具有良好的尺寸稳定性，织物制成服装后也具有较低的洗涤收缩率。在拉伸时，达到同样长度所需的力较氨纶小，所制服装会使穿着者感到更加舒适。

(2)具有抗化学降解和光降解性

XLA纤维具有抗强酸和强碱的特性，除了有利于使丝光处理、苛性钠洗涤、炭化等加工处理的条件最佳化，也有利于使其能够进行多种专业整理，如低pH值条件下的免熨烫棉衬衫衣料整理。其抗氯、抗紫外线和光的特性可被一些要求更高的服装所应用，如运动服、工业服和汽车行业服等，具有更广阔的领域，这些特性，使XLA纤维具有加工处理优势和极好的耐用性[5]。

3XLA纤维的微观结构

XLA弹性纤维横截面为长椭圆形，其纤维只有一根单丝，并带有皮芯结构；而氨纶长丝纤维则呈圆形截面，由3根单纤组成一根复丝，XLA纤维和氨纶的纵横截面比较如图4所示，可以从图4中看出有二根单丝相联接。

图4　XLA纤维和氨纶的纵横截面比较

XLA纤维的皮芯结构有两种解释：一种可能是由于它是一种共混物，纺丝时是一种成分包覆在另一种成分外面；另一种可能是它在纺丝时外面一层先冷却，而内层后冷却，从而形成皮芯结构。

4XLA纤维强力及弹性回复性测试

本实验重点是弹性回复性能，利用YG020B电子单纱强力仪，研究XLA纤维和氨纶纤维的断裂强力、断裂伸长，并对实验结果进行分析和比较。

纤维的强伸性测试研究

4.1实验仪器及方法

实验材料：XLA弹性纤维，线密度均为15.56tex (140D)。

实验仪器：YG020B电子单纱强力仪。

实验方法：干态强力测试，以500mm/min的拉伸速度，对15.56dtex的XLA裸丝进行强伸性测试；湿态强力测试，将纤维浸没在水中2min，以500mm/min的拉伸速度，对15.56dtex的XLA裸丝进行强伸性测试。

4.2实验结果

有效试验10次，其实验数据见表2。

表2　纤维断裂伸长实验数据

4.3结果分析

(1)XLA纤维的干强力为0.94(cN/dtex)，和其湿强0.90(cN/dtex)相比几乎没有变化，而其相应的断裂伸长525.57%和513.04%也是非常的接近，可以得出湿度对XLA纤维的强力和断裂伸长几乎没有影响，这主要是因为纤维成份中基本没有和水作用的基团。

(2)XLA纤维的拉伸力要更小，成衣后人体上可表现为更小的束缚感，再加的柔软舒适。XLA纤维具有很好的变形舒适性，相对较低的弹性，说明XLA在低伸长时具有更好的抗皱性。

参考文献

[1] 尹继亮.弹性纤维及其在服用织物中的应用[J].纺织导报，1999(6)：8-10.

[2] 李良飞.国内氨纶生产现状及发展趋势[J].高科技纤维与应用，2006(5)：37-40.

[3] 曹虚.包芯纱的纺纱实践与探讨[J].上海纺织科技，1993(2)：8-10.

[4] 邵正.含氨纶棉机织物的增白及免烫整理工艺的研究[D].苏州：苏州大学，2005.

[5] 王统杰.自然弹力织物的研究开发[D].天津：天津工业大学，2005.

中图分类号：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