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氨纶纤维

氨纶(英文:Spandex/Elastane),俗称莱卡(英语:Lycra),是一种弹力纤维,由美国杜邦公司于1958年发明[1][2][3][4][5]。其具有很强的弹性,伸展度可达600%,且能回复原样,比橡胶的强度更大、更透气,也更耐磨[2]。当它第一次面世的时候,彻底改变了服装行业的许多领域。

氨纶用在一般衣服上的成分百分比较小。在北美,用在男性衣服上很少,用在女性衣服上较多。因为女性的衣服大多要求较贴身。在使用时都会大量加入其他纤维如聚酯混纺,以将光泽降低到最小程度。

特性和用途

氨纶轻柔而且容易染色,密度为1.0至1.3克/立方厘米[6][7]。氨纶的弹力十足,能拉伸至天然长度的5至7倍,回弹力不及橡胶但较为耐用,弹力约为5-12cN/tex。本材料不太吸湿,吸湿量只有自重的1%。氨纶不容易起毛球,也不会积聚静电。平日护理建议以40 ° C 或以下的水温清洗氨纶纺织物,但必要时水温可提高至60 ° C[7]。游泳池水等含电离的物质会使氨纶弹性及伸度下降[6][8]。添加氧化锌氧化镁氢氧化镁酚类化合物微粒的氨纶纤维具备抗氯特性,常用于游泳衣[8]

由于氨纶优异的弹性和强度、抗皱和快干的特性,氨纶被广泛应用在不同的衣物上,尤其是贴身衣物。氨纶常见于运动服装,例如专业型游泳衣、紧身裤、排球短裤、单车短裤、铁人三项服装、体操服、网球衣裤、某些皮带、胸围、丝袜袜裤芭蕾舞演员和其他舞者穿的衣物和舞带;医疗上可用作保护骨骼系统的护垫、治疗用的压缩衣物及手术软管。有些家具用品,例如微珠枕头,面料也往往采用氨纶[2][9]

一般来说,氨纶用在衣物时会与聚酯混纺,并只占最终布料的一少部分。这些衣物大都保留了其他纤维的外观与质感。据估算,在2010年北美洲出售的80%衣物都含有氨纶[9]。在中国,氨纶的消费量由2010年的约25万吨倍增至2016年的50.1万吨,复合年均增长率为12.4%[10]

生产方法

氨纶纤维丝主要由四种方法制得:熔融挤出、反应纺丝、溶液干法纺丝和溶液湿纺。这些方法的共通点是单体发生化学反应,形成聚合物前体,前体再参与各种反应,然后拉成幼丝。

溶液干法纺丝是目前的主流制程,占了全球94.5%的产能[11]。溶液干法纺丝可分为五个步骤[11]

  • 首先是在反应容器混合低聚二元醇二异氰酸酯单体以获取聚合物前体。通常二元醇对异氰酸酯的比例为1:2。
  • 接着,聚合物前体和等量的二元胺发生链增长聚合。所得的溶液用溶剂二甲基乙酰胺稀释并用作拉丝。溶剂稀释可减低溶液的黏度,使泵浦溶液和拉丝的过程更为均匀受控。
  • 拉丝溶液被泵浦到圆柱形的纺纱单元,从单元表面金属板细孔挤出,形成一束束液态状的聚合物。在挤出的过程中,聚合物会遇热和接触到单元外充氮气和溶剂气体的环境,从而令聚合物发生化学反应并形成固体纤维丝。
  • 纤维丝随即被互相缠绕成合适粗幼的纱线。每条纱线都是由无数条纤维丝互相粘合而成(此时氨纶的表面具有粘性,所以会自动粘合)。
  • 硬脂酸镁或其他聚合物处理纱线表面,以防止纱线互相粘连影响后续纺织加工,并经由一系列的辊子绕到卷轴上。

韩国晓星英语Hyosung是全球最大的氨纶生产商[12],而华峰氨纶则是按产能计中国最大、全球第二大的氨纶生产商[13]。氨纶的原研厂商英威达(2003年自杜邦分拆)至今仍是主要生产商之一。单体的成本占氨纶的整体生产成本约百分之70,其余主要为燃料成本及设备折旧[10]

健康影响

氨纶本身似乎不会导致过敏反应。这和乳胶不同,因为乳胶本身就是种致敏源。然而,生产氨纶过程中,很多试剂都带有毒性和刺激性,尤其是甲苯二异氰酸酯和双酚亚甲基-4,4-二异氰酸酯。残留在氨纶纺织物的试剂可以引起过敏反应[14]。临床报告指出,在罕见情况下,氨纶衣物能引发皮肤炎[15],但是不能排除是衣物上的乳胶部件(例如橡皮筋和紧缩带)嫁祸。

此外,穿戴氨纶制成的内裤或者会增加尿道感染的风险[15]

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参考文献

  1. ^ 美国专利第3,023,192号, "Segmented copolyetherester elastomers" 1958-05-29申请,1962-02-27发出专利
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Flynn, Elizabeth and Patel, Sarah (2016) The Really Useful Primary Design and Technology Book: Subject Knowledge and Lesson Ideas New York: Routledge. p.86. ISBN 9781317402565
  3. ^ Teegarden, David M. (2004) Polymer Chemistry: Introduction to an Indispensable Science NSTA Press. p.149. ISBN 9780873552219
  4. ^ Editors of Time-Life (2016) TIME-LIFE American Inventions: Big Ideas That Changed Modern Life Time-Life Books. ISBN 9781683306313
  5. ^ Moskowitz, Sanford L. (2016) Advanced Materials Innovation: Managing Global Technology in the 21st Century Wiley. ISBN 9780470508923
  6. ^ 6.0 6.1 华峰氨纶. 首页 > 产品和服务 > 使用注意事项. [2017-07-04] (中文(中国大陆)‎).
  7. ^ 7.0 7.1 Kunal Singha: Analysis of Spandex/Cotton Elastomeric Properties: Spinning and Applications. In: International Journal of Composite Materials. 2012, 2(2), S. 11–16, doi:10.5923/j.cmaterials.20120202.03.
  8. ^ 8.0 8.1 WO Patent 2011040755, "Spandex fiber with excellent chlorine resistance, and preparation method thereof"
  9. ^ 9.0 9.1 Marisa Penaloza. Spandex Stretches To Meet U.S. Waistlines. NPR. 2011-12-11 [2012-01-17]. (原始内容存档于2018-04-10).
  10. ^ 10.0 10.1 浙商证券. 华峰氨纶:供需改善利好氨纶龙头. [2017-07-04]. (原始内容存档于2018-12-21) (中文(中国大陆)‎).
  11. ^ 11.0 11.1 "How spandex is made" 页面存档备份,存于互联网档案馆 from How Products Are Made
  12. ^ The Textile Magazine. Hyosung expands creora spandex production in China and Vietnam. 2015-07-09 [2017-07-04]. (原始内容存档于2018-12-22) (英语).
  13. ^ 华安证券. 华峰氨纶深度报告:氨纶价格大幅上涨 氨纶龙头企业迎来量价齐升. 2017-06-02 [2017-07-04]. (原始内容存档于2018-12-22) (中文(中国大陆)‎).
  14. ^ What is Spandex Allergy?. 2010-06-09 [2015-01-04]. (原始内容存档于2015-01-04) (英语).
  15. ^ 15.0 15.1 What are the pros and cons of spandex underware?. [2017-07-04]. (原始内容存档于2017-07-15) (英语).

外部链接


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