易莱安®(ELA-AN®)弹性纤维介绍与产品应用

秦治平 浙江安顺化纤有限公司

1 前言

在日常生活中，纺织品与人们的生活息息相关，密不可分，不论是梭织物（Woven）、针织物（Knitting）还是非织造布（Non-woven）皆是一般生活上不可或缺的用品。但随着时间的推移，生活水平的提高，大众消费者对于生活用品的质量要求更高、功能性更多元，其中纺织品的伸缩弹性，亦是消费者看中产品的关键点之一，弹性织物所带来的亲肤、伸缩、硬挺、弹性及舒适性，可通过手摸来直接感受，促使消费者愿意购买，因此弹性织物的产品开发成了许多纺织业者研发的重点项目。

2 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维介绍

易莱安®，为浙江安顺化纤有限公司推出的弹性纤维系列产品，商品名的意思为Elastic-Anshun Fiber，即具弹性的安顺纤维。易莱安®纤维主要分为两类如下：

（1）实心/中空并列型复合纤维：利用两种高分子不同的收缩性能，实现纤维弹性表征；

（2）皮芯型ES复合纤维：在纤维皮层中使用改性材料，可以使非织造布具有较丰厚的手感，同时回弹性、硬挺度也较好。

从上述可知，并列型纤维的弹性机理与皮芯型的弹性机理完全不同，其应用场景也不同，以下将详细介绍两种弹性纤维的机理差异。

2.1 弹性机制

2.1.1 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维：实心/中空并列型复合纤维

实心/中空并列型复合纤维其弹性机制类似于长纤维行业中Lycra®T400®、中国台湾南亚Spanfit®，是属于聚酯机械弹力系列，纤维断面为实心/中空并列（Side by side），是一种双组分复合纤维。如图1（A），在纤维两种组分中，一边为A成分，另一边为B成分。利用A成分与B成分两种不同的聚酯系高分子材料收缩率、分子链键角不同及分子间作用力差异（如图1（C）），使纤维获得弹性、形态还原性、卷曲的效果。

如图1（B）所示，此为易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维断面示意图，其为实心并列的纤维结构，一边为常规的PET（Polyethylene terephthalate），此部份成分收缩率低，另一边为PTT（Polytrimethylene terephthalate）或PBT（Polybutylene terephthalate），此种弹性纤维在牵伸后形成三维卷曲形态，在经过短纤维后纺卷曲加工后，会产生二维卷曲，此方便于下游客户进行非织造布的加工。

图1 聚酯系列弹性纤维并列构造、易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维断面及芳香族聚酯的结构示意图

2.1.2 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维：皮芯型ES复合纤维

此种弹性复合纤维在ES纤维（Ethylene-Propylene Side By Side）的技术基础上，在皮芯结构（Sheath-core）和皮层材料PE（Polyethylene）中添加聚烯烃类弹性体。如图2所示，此种ES纤维的皮层材料中PE含有弹性体，即改性PE，就像是于高分子材料中添加“弹簧”般，形成两相（Two phase）结构，使该ES纤维的皮层具有弹性，而由此种ES纤维所制成的热风非织造布的特性有蓬松感强、手感厚实、回弹性优良、硬挺度佳等。

图2 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维：皮芯型ES复合纤维断面及弹性机理示意图

2.2 产品规格

由上述2.1说明中可以知道，易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维产品可以分为两大类，其产品规格如表1所示。

表1 易莱安®(ELA-AN®)弹性纤维-产品规格表

3 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维产品应用

3.1 并列复合型弹性纤维产品应用

并列复合型又分为实心并列与中空并列，根据不同的应用需求可以选择相对应的纤维材料与纤维规格。实心并列型通常可应用于弹力非织造布（单向弹、双向弹）、提拉面膜弹力非织造布、医疗绷带及纺纱；中空并列则多应用于纺纱，中空的结构也可以赋予纤维吸湿轻量的性能。

表2 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维-并列复合型弹性纤维产品应用

图3为易莱安®（PET/PTT）实际应用示意图，此为实心并列型弹性纤维，产品终端应用为弹力非织造布。弹性纤维在经过梳理棉网工艺流程后进行铺网，此时铺网可以在6～8层左右（视产品设计而定），接着进行水刺或是针刺工艺，在基布完成后（建议克重在45～70g/m2）置于烘箱进行热处里，烘箱温度建议在180～190℃，在热处里的过程中两个高分子材料收缩率不同，从而使纤维由二维卷曲转变成三维卷曲形貌，由此而形成“空穴”的特殊结构，纤维形态的变异使非织造布产生收缩，非织造布成品的克重也随之增加，手感变得柔软而又具备弹性。此类产品多应用于面膜用弹力非织造布，此种非织造布弹性好、手感柔软、亲肤且悬垂性好，“空穴”结构也可以使持液率提升，满足面膜使用场景。

图3 易莱安®（PET/PTT）实际应用示意图

3.2 皮芯型弹性ES纤维产品应用

易莱安®皮芯型弹性ES纤维属于较特殊的弹性纤维，与皮芯型偏心（Eccentric）纤维弹性机理不太相同，易莱安®皮芯型ES纤维是皮层以改性PE赋予皮层有弹性效果，纤维本身外观、物性与一般ES纤维相同，几无差异，但经过热风工艺后，其非织造布具有高回弹、硬挺性，手感厚实的特点。通常可应用于纸尿裤与卫生巾的面层、芯层及导流层的热风非织造布中，如表3所示。

表3 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维-皮芯型弹性ES纤维产品应用

3.2.1 蓬松度性能介绍

如图4所示，此为易莱安®（ES纤维-高弹），纤维规格为2D×38mm增白多亲，以热风工艺制得20～22g/m2的热风非织造布后，以20层A4纸大小的非织造布整齐叠好后，边缘保持平齐，并于非织造布上放置同等大小的亚克力板（重253g，也可使用其他材料代替，压强4Pa），待非织造布稳定后用钢尺量取桌面与亚克力板下层的垂直距离，即为试样的蓬松度。蓬松度的标准在22～32mm之间，而易莱安®（ES纤维-高弹）制得的热风非织造布经测试后可达25mm，显示出其非织造布蓬松度良好，在移除亚克力板后，可恢复原有厚度90%以上。在实际应用中可以100%使用易莱安®（ES纤维-高弹）或搭配皮芯偏心型ES纤维做使用，以获得更好性价比的产品。

图4 易莱安®（ES纤维-高弹）蓬松度测试介绍

3.2.2 手感性能介绍

表4为易莱安®（ES纤维-高弹）与不同纤维的手感性能比较表。测试仪器为德国EMTEC纺织品手感度测试仪（如图5所示），此设备为评估纺织品风格手感的专业设备，评估手感的项目有TS7柔软度、TS750表面粗糙度及D硬挺度，HF手感值则是根据上述三个项目所测得的指标经过综合分析及计算所得到的数据。其中TS7柔软度，数值越大表示该样品越不柔软；TS750表面粗糙度，数值越大表示该样品越粗糙；D硬挺度，数值越大表示该样品弹性越好；HF手感值，数值越大表示该样品手感越好。

图5 德国EMTEC纺织品手感度测试仪

由表4可以看到，易莱安®（ES纤维-高弹）的HF手感值为表中五个试验样品中最高，表示手感在五个试验样品中最好。在TS7柔软度测试结果中，易莱安®（ES纤维-高弹）的测试数据介于0.6D×38mm增白拒水与1.2D×38mm增白拒水之间，这是因为织物的手感厚实、蓬松、回弹性好，手抓呈现柔软，注意这里TS7柔软度并非指纺织品的悬垂性。在TS750表面粗糙度测试结果中，易莱安®（ES纤维-高弹）仅次于Ecoclean®（ES纤维），表面粗糙度较其他三个试验样品大，表面较为粗糙，这是因为PE在改性后，具两相结构，使得纤维表面较为粗糙，从而影响到非织造布的TS750表面粗糙度评价。在D硬挺度测试结果中，易莱安®（ES纤维-高弹）的测试结果在五个试验样品中最为硬挺，这也是PE在改性后之两相结构表现出的现象，因此使得非织造布同时具有硬挺、柔软蓬松的表现。

表4 易莱安®（ES纤维-高弹）与不同纤维之手感性能比较

3.2.3 热风非织造布下渗反渗性能测试介绍

将易莱安®（ES纤维-高弹）与常规ES纤维混用，应用于卫生巾面层中，可以使热风非织造布获得较厚实的手感，舒适度因此而提升，且反渗的现象可以得到改善，呈现高亲低反渗的效果。如表5所示，常规ES纤维在添加易莱安®（ES纤维-高弹）2D×38mm普白单亲后，呈现高亲低反渗的效果，且易莱安®（ES纤维-高弹）添加的比例愈高，反渗愈低。

表5 易莱安®（ES纤维-高弹）-热风非织造布下渗反渗性能

4 易莱安®（ELA-AN®）弹性纤维性未来发展及展望

弹性纤维可谓是纤维里的魔术师，在织物中添加含量10%～20%，即可赋予织物不一样的手感，其使用性、贴合性及舒适性也大大地提升，故消费者十分喜欢此类产品，甚至成为选购商品的条件之一。在多个传统应用场合里也存在着弹性纤维的机会，下面将介绍弹性纤维未来可能的应用与发展。

4.1 低熔点弹性短纤维

浙江安顺化纤与四川大学吴大诚教授合作，希望能研制一种弹性类似于氨纶的短纤维，且同时可经过热风、热粘合的工艺处理，利用皮芯型的结构，制备低熔点弹性短纤维。低熔点弹性短纤维可应用于经期裤中，目前经期裤使用的最佳做法为利用纺粘熔喷的工艺，在纤维材料中添加弹性体，使非织造布整体具有弹性，可拉伸，其缺点为手感差，舒适性不佳。低熔点弹性短纤维如果研制成功，也许可以应用于此领域，达到节省工艺，又改善手感及舒适性的效果。

4.2 高性能弹性中空短纤维

该项目与四川大学吴大诚教授合作，其研发目的在于应用于座椅坐垫、女性内衣等，希望可以取代传统的氨纶发泡工艺制造的坐垫。此项目对于坐垫的承受压力、回弹恢复性要求较高，传统的涤纶材料如PTT与PBT已无法满足，通过吴大诚教授研制的高模数弹性材料，以中空并列的工艺实现高性能弹性中空短纤维，以期满足产品需求。