Kas yra elastingi verpalai?

Didžiuliame tekstilės medžiagų kraštovaizdyje elastiniai siūlai išsiskiria kaip esminis komponentas, pakeitęs daugybės tekstilės gaminių funkcionalumą ir patogumą. Nuo elastingų mūsų mėgstamų džinsų juosmens iki formų-atletiškų audinių, elastiniai siūlai atlieka nepakeičiamą vaidmenį gerinant tekstilės gaminių našumą ir naudojimo patirtį. Bet kas iš tikrųjų yra elastingi verpalai ir kas daro juos tokia svarbia šiuolaikinės tekstilės pramonės dalimi?

 

1. Elastinių verpalų apibrėžimas

Elastingi verpalai, taip pat žinomi kaip tamprūs siūlai, reiškia verpalų tipą, kuris gali žymiai išsitempti veikiant jėgai ir, pašalinus jėgą, grįžta į pradinį ilgį arba formą. Ši unikali elastingumo savybė išskiria jį nuo įprastų siūlų, kurių tempimo ir atsistatymo galimybės paprastai yra ribotos. Elastinių verpalų elastingumas priklauso nuo jo molekulinės struktūros, gamyboje naudojamų medžiagų arba gamybos metu naudojamų specifinių apdorojimo metodų.

Skirtingai nuo standžių siūlų, kurie išlaiko santykinai fiksuotą ilgį, elastiniai siūlai gali ištempti nuo 50% iki net 1000% pradinio ilgio, priklausomai nuo tipo ir konstrukcijos. Be to, jis puikiai atsigauna, o tai reiškia, kad jis gali grįžti į pradinę formą be nuolatinės deformacijos, net ir po pakartotinių tempimo ciklų. Dėl šio didelio tamprumo ir gero atsistatymo derinio elastingi verpalai idealiai tinka naudoti, kai būtinas lankstumas, patogumas ir formos išlaikymas.

 

2. Elastinių verpalų klasifikacija

Elastiniai siūlai gali būti suskirstyti į keletą kategorijų pagal skirtingus kriterijus, pvz., naudojamas žaliavas, verpalų struktūrą ir gamybos metodą. Kiekviena kategorija turi savo ypatybes, todėl ji tinka konkrečioms reikmėms.

2.1 Klasifikavimas pagal žaliavas

Žaliavų pasirinkimas turi didelę įtaką elastingų siūlų elastingumo savybėms, ilgaamžiškumui ir kainai. Pagrindiniai elastingų verpalų tipai, pagaminti iš žaliavų, yra šie:

2.1.1 Natūralūs elastingi verpalai

Natūralūs elastingi verpalai gaunami iš natūralių šaltinių, pavyzdžiui, gumos medžių. Labiausiai paplitusi rūšis yra natūralaus kaučiuko verpalai, pagaminti iš latekso, išgaunamo iš kaučiuko medžių. Natūralaus kaučiuko verpalai pasižymi puikiu elastingumu, tempimo santykiu iki 800%, ir geru atsparumu. Jis taip pat yra biologiškai skaidus, todėl yra ekologiškas pasirinkimas. Tačiau natūralaus kaučiuko siūlai turi tam tikrų apribojimų, tokių kaip prastas atsparumas alyvai, cheminėms medžiagoms ir aukštai temperatūrai. Jis taip pat linkęs senėti ir suirti, kai yra veikiamas saulės šviesos ir deguonies.

2.1.2 Sintetiniai elastiniai verpalai

Sintetiniai elastingi verpalai gaminami iš dirbtinių{0}} polimerų, kurie sintetinami vykstant cheminėms reakcijoms. Dėl daugybės sintetinių polimerų asortimento sintetiniai elastingi siūlai gali būti pritaikyti taip, kad atitiktų specifinius eksploatacinius reikalavimus, tokius kaip didelis elastingumas, geras cheminis atsparumas ir terminis stabilumas. Dažniausiai naudojami sintetiniai elastingi verpalai yra elastanas, poliesterio elastingi verpalai ir poliamido elastiniai siūlai.

spandeksas: Taip pat žinomas kaip Lycra (Invista prekės ženklas), spandeksas yra vienas iš plačiausiai naudojamų sintetinių elastinių verpalų. Tai segmentuotas poliuretano pluoštas, kurį sudaro minkšti segmentai (polieteris arba poliesteris) ir kietieji segmentai (uretano grupės). Minkšti segmentai suteikia verpalui didelį tempimą, o kieti segmentai veikia kaip kryžminiai -jungimo taškai, užtikrinantys gerą atsigavimą. Spandeksas turi išskirtinį tempimo santykį nuo 500% iki 800%, o po tempimo gali atsigauti iki 10% pradinio ilgio. Jis taip pat turi gerą atsparumą cheminėms medžiagoms, aliejams ir saulės spinduliams bei yra atsparus senėjimui. „Spandex“ yra lengvas, minkštas ir patogus nešioti, todėl tinka įvairioms reikmėms, įskaitant drabužius, sportinę aprangą ir medicininę tekstilę.

Poliesterio elastiniai verpalai: Elastiniai poliesterio siūlai gaminami maišant poliesterio pluoštus su elastingais komponentais, tokiais kaip spandeksas. Jis sujungia puikų poliesterio patvarumą, atsparumą raukšlėms ir cheminį atsparumą su spandekso elastingumu. Poliesterio elastingi verpalai pasižymi vidutiniu tempimo santykiu, paprastai svyruojančiu nuo 100 % iki 300 %, ir gerai atsigauna. Jis taip pat yra atsparus blukimui ir susitraukimui, todėl puikiai tinka lauko drabužiams, maudymosi kostiumams ir namų tekstilei.

Poliamido elastiniai verpalai: Taip pat žinomas kaip nailono elastinis siūlas, poliamido elastingi verpalai gaminami maišant poliamido pluoštus su spandeksu ar kitomis elastingomis medžiagomis. Poliamidas pasižymi geromis tvirtumo, atsparumo dilimui ir drėgmę{1}}sugeriančiomis savybėmis, o kartu su elastingais komponentais sudaro verpalą, kuris yra tamprus ir patvarus. Elastiniai poliamidiniai verpalai turi maždaug 150–400 % tempimo santykį ir puikiai atsigauna. Jis dažniausiai naudojamas trikotažo gaminiams, apatiniams drabužiams ir sportinei aprangai, kur svarbus ir elastingumas, ir ilgaamžiškumas.

2.2 Klasifikavimas pagal verpalų struktūrą

Atsižvelgiant į struktūrą, elastinius siūlus galima suskirstyti į pagrindinius -susuktus elastinius verpalus, padengtus elastinius siūlus ir tuščius elastingus siūlus.

2.2.1 Pagrindiniai-elastingi verpalai

Pagrindiniai-elastingi verpalai, taip pat žinomi kaip šerdies siūlai, turi dviejų-sluoksnių struktūrą: centrinę elastingą šerdį ir išorinį dengiantį sluoksnį iš ne-elastingų pluoštų, tokių kaip medvilnė, poliesteris arba poliamidas. Elastinė šerdis suteikia verpalui tamprumo, o išorinis sluoksnis pagerina verpalų išvaizdą, rankeną ir patvarumą. Išorinis dengiantis sluoksnis gali būti verptas naudojant įvairius verpimo būdus, pvz., žiedinį verpimą, rotoriaus verpimą arba verpimą oro -srove, o tai turi įtakos verpalų savybėms. Šerdies-elastingi verpalai pasižymi geru elastingumu ir atsistatymu, o dėl išorinio sluoksnio jie yra suderinami su įvairiais dažymo ir apdailos procesais. Jis plačiai naudojamas džinsinio audinio, laisvalaikio ir darbo drabužiams, kur pageidaujamas tamprumo ir natūralaus audinio pojūtis.

2.2.2 Uždengti elastiniai verpalai

Dengti elastiniai verpalai yra panašūs į šerdies{0}}susuktus elastingus siūlus, bet turi skirtingą struktūrą. Jį sudaro elastinga šerdis (dažniausiai spandeksas), padengta vienu ar daugiau sluoksnių ne-elastingų siūlų, tokių kaip poliesteris arba poliamidas, naudojant dengimo mašiną. Dengimo procesas gali būti vien-dengiamas (vienas dengiamųjų verpalų sluoksnis) arba dvigubas-dengiamas (du dengimo siūlų sluoksniai, susukti priešingomis kryptimis). Dvigubi-apdengti elastingi verpalai pasižymi geresniu stabilumu, elastingumu ir atsparumu užsikimšimui nei viengubu{8}}dengti verpalai. Dengti elastiniai verpalai yra lygaus paviršiaus ir gero elastingumo, todėl tinka trikotažiniams, apatiniams drabužiams ir sportinei aprangai.

2.2.3 Plikas elastingas verpalas

Bare elastic verpalai yra elastingi verpalai be jokio išorinio dengiančio sluoksnio. Tai grynas elastingas pluoštas, pvz., spandekso siūlas. Pliki elastingi verpalai pasižymi didžiausiu elastingumu tarp visų elastingų verpalų tipų, kurių tempimo santykis yra iki 800%. Tačiau jis turi tam tikrų trūkumų, tokių kaip prastas atsparumas dilimui ir polinkis prilipti prie kitų pluoštų apdorojimo metu. Plikas elastingas siūlas paprastai naudojamas kartu su kitais siūlais audimo ar mezgimo procesuose, kad būtų užtikrintas elastingumas. Jis dažniausiai naudojamas tampriuose audiniuose, skirtuose sportinei ir maudymosi aprangai, kur reikalingas didelis elastingumas.

 

3. Elastinių verpalų gamybos procesai

Elastinių verpalų gamybos procesas skiriasi priklausomai nuo verpalų rūšies ir naudojamų žaliavų. Čia daugiausia dėmesio skirsime dažniausiai naudojamų elastinių verpalų: elastano verpalų, šerdies-susuktų elastinių verpalų ir padengtų elastinių verpalų gamybos procesams.

3.1 spandekso verpalų gamybos procesas

Elastano verpalų gamyba apima keletą pagrindinių etapų, įskaitant polimero sintezę, verpimą, tempimą ir vyniojimą.

3.1.1 Polimerų sintezė

Pirmasis spandekso gamybos žingsnis yra poliuretano polimero sintezė. Šis procesas apima diizocianato (tokio kaip metileno difenilo diizocianato, MDI) reakciją su dioliu (pvz., polieterio dioliu arba poliesterio dioliu), kad susidarytų prepolimeras. Tada prepolimeras reaguoja su grandinės ilgintuvu (pvz., etileno diaminu), kad susidarytų didelės -molekulinės- masės poliuretano polimeras. Naudojamo diizocianato, diolio ir grandinės ilgintuvo tipas ir santykis lemia galutinio spandekso siūlų savybes, tokias kaip elastingumas, stiprumas ir cheminis atsparumas.

3.1.2 Sukimas

Po to, kai polimeras yra susintetintas, jis ištirpinamas tirpiklyje (pvz., dimetilformamidas, DMF), kad susidarytų verpimo tirpalas. Tada verpimo tirpalas išspaudžiamas per suktuką (metalinę plokštelę su daugybe mažų skylučių) į koaguliacijos vonią. Krešėjimo vonioje yra netirpiklio (pvz., vandens), dėl kurio polimeras nusėda ir formuoja gijas. Gijų skersmuo nustatomas pagal suktuko skylių dydį ir ekstruzijos greitį.

3.1.3 Brėžinys

Tada koaguliacijos vonioje susidarę siūlai traukiami, kad išlygiuotų polimero molekules ir pagerintų verpalų elastingumą bei stiprumą. Paprastai piešimas atliekamas keliais etapais, naudojant šildomus volelius gijų ištempimui. Tempimo laipsnis (tempimo koeficientas) turi įtakos spandekso siūlų savybėms: didesnis tempimo laipsnis lemia didesnį elastingumą ir stiprumą, bet mažesnį pailgėjimą.

3.1.4 Apvija

Po ištraukimo spandekso gijos suvyniojamos ant ritelių arba kūgių saugojimui ir tolesniam apdorojimui. Apvijos procesas turi būti atidžiai kontroliuojamas, kad būtų užtikrintas vienodas įtempimas ir būtų išvengta gijų susipainiojimo.

3.2 Susuktų elastinių verpalų gamybos procesas

Gaminant šerdies-elastingus siūlus, derinama elastinga šerdis (dažniausiai spandeksas) su išoriniu dengiamuoju ne-elastingų pluoštų sluoksniu. Dažniausias šerdies-elastingų verpalų gamybos būdas yra žiedinis verpimas.

3.2.1 Medžiagų paruošimas

Pirma, elastinė šerdis (spandekso siūlelis) išvyniojama iš ritės ir tiekiama į verpimo rėmą. Ne-elastingi pluoštai (pvz., medvilnė, poliesteris arba poliamidas) yra karšti, traukiami ir suveriami, kad sudarytų pusverpalį, kuris yra ištisinė tam tikro storio pluoštų gija.

3.2.2 Žiedo sukimas

Pusverpaliai įvedami į žiedinio verpimo rėmą, kur ištraukiami (ištempiami), kad sumažėtų jo storis. Tuo pačiu metu spandekso siūlas tiekiamas į ištraukto pusverpalio centrą. Tada ištempto pusverpalio ir elastano gijos derinys susukamas, kad būtų suformuotas šerdis -susuktas elastingas siūlas. Sukimo lygis turi įtakos verpalų savybėms: didesnis sukimo lygis užtikrina geresnį siūlų stiprumą ir stabilumą, tačiau gali sumažinti elastingumą.

3.2.3 Apvija ir apdaila

Po verpimo šerdies-susuktas elastingas siūlas suvyniojamas ant ritės. Taip pat gali būti atliekami papildomi apdailos procesai, pvz., parinkimas pagal dydį (siekiant pagerinti audimo našumą) arba kaitinimas (siekiant stabilizuoti verpalų struktūrą ir elastingumą).

3.3 Dengtų elastingų verpalų gamybos procesas

Dengtų elastinių verpalų gamyba apima tamprios šerdies (spandekso) padengimą vienu ar daugiau sluoksnių ne{0}}elastingų siūlų, naudojant dengimo mašiną.

3.3.1 Medžiagų paruošimas

Elastinė šerdis (spandekso siūlelis) išvyniojama iš ritės ir tiekiama į dengimo mašiną. Ne-elastingi dengiamieji siūlai (pvz., poliesterio arba poliamido siūlai) taip pat išvyniojami iš ritės ir tiekiami į mašiną.

3.3.2 Dengimo procesas

Dengimo mašina turi besisukantį veleną, kuris laiko spandekso šerdį. Ne-elastingi dengiamieji siūlai sukasi aplink spandekso šerdį, kai velenas sukasi. Vienu -dengtų elastingų siūlų atveju vienas dengiamųjų siūlų sluoksnis susukamas aplink šerdį. Dvigubai dengtiems elastingiems verpalams du dengiamųjų siūlų sluoksniai susukami aplink šerdį priešingomis kryptimis. Sukimo tankis (sukimų skaičius ilgio vienete) turi įtakos verpalų savybėms: didesnis sukimo tankis užtikrina geresnį padengimą, stabilumą ir atsparumą įtrūkimams.

3.3.3 Apvija

Uždengę uždengti elastingi verpalai suvyniojami ant ritelių saugojimui ir tolesniam apdorojimui.

 

4. Pagrindiniai elastingų verpalų veikimo rodikliai

Siekiant įvertinti elastingų verpalų kokybę ir tinkamumą įvairioms reikmėms, naudojami keli pagrindiniai veiklos rodikliai. Šie rodikliai apima elastingumą, atsistatymą, stiprumą, pailgėjimą trūkimo metu, atsparumą dilimui, cheminį atsparumą ir terminį stabilumą.

4.1 Elastingumas

Elastingumas reiškia verpalų gebėjimą ištempti veikiant jėgai. Paprastai jis išreiškiamas kaip tempimo koeficientas, kuris yra ištempto ilgio ir pradinio ilgio santykis. Pavyzdžiui, spandekso verpalai, kurių tempimo santykis yra 600%, gali ištempti iki 6 kartų ilgesnio nei pradinio ilgio. Elastinių siūlų elastingumą lemia jo molekulinė struktūra, naudojamų žaliavų tipas ir gamybos procesas. Didelis elastingumas yra būtinas tokioms reikmėms kaip sportinė apranga ir apatiniai drabužiai, kai audinys turi temptis su kūno judesiais.

4.2 Atkūrimas

Atsigavimas reiškia verpalų gebėjimą grįžti į pradinį ilgį arba formą, pašalinus panaudotą jėgą. Paprastai jis išreiškiamas kaip atkūrimo koeficientas, kuris yra atkurto ilgio ir pradinio ilgio santykis. Geras regeneravimo koeficientas (paprastai didesnis nei 90 %) užtikrina, kad tekstilės gaminys išlaikys savo formą ir tinka net po pakartotinio tempimo. Atsigavimui įtakos turi tie patys veiksniai, kaip ir elastingumą: molekulinė struktūra, žaliavos ir gamybos procesas. Pavyzdžiui, spandekso verpalai puikiai atsigauna, nes jų poliuretano struktūroje yra kietų segmentų, kurie veikia kaip kryžminiai{5}}jungimo taškai, atkuriantys pradinę verpalų formą.

4.3 Stiprumas

Stiprumas – tai verpalų gebėjimas atlaikyti tempimo jėgą nenutrūkstant. Paprastai jis išreiškiamas kaip atsparumas, kuris yra trūkimo stipris, tenkantis linijinio tankio vienetui (pvz., gramai deniere). Tam, kad būtų užtikrintas tekstilės gaminio ilgaamžiškumas, svarbus elastinių verpalų stiprumas. Pavyzdžiui, trikotažo gaminiuose elastingi didelio stiprumo verpalai gali atlaikyti trintį ir įtempimą nešiojant ir skalbiant. Elastinių siūlų stiprumas priklauso nuo žaliavų rūšies (sintetiniai elastingi siūlai paprastai yra stipresni nei natūralūs elastingi siūlai) ir gamybos proceso (piešimas gali pagerinti siūlų stiprumą, išlygiuojant polimero molekules).

4.4 Pailgėjimas lūžio metu

Pailgėjimas trūkimo metu – tai procentinis siūlų ilgio padidėjimas, kai jis nutrūksta veikiant tempimo jėgai. Jis susijęs su verpalų elastingumu, bet parodo didžiausią tempimą, kurį verpalai gali atlaikyti prieš nutrūkstant. Didelis pailgėjimas lūžio metu yra pageidautinas tais atvejais, kai audinys gali būti labai tempiamas, pvz., medicininiuose tvarsčiuose arba tampriuose audiniuose, skirtuose sunkiam naudojimui. Elastinių siūlų pailgėjimas trūkimo metu skiriasi priklausomai nuo tipo: spandekso verpalai turi didelį pailgėjimą trūkimo metu (500% iki 800%), o poliesterio elastingų siūlų pailgėjimas trūkimo metu yra mažesnis (100% iki 300%).

4.5 Atsparumas dilimui

Atsparumas dilimui – tai siūlų gebėjimas atsispirti dilimui, kurį sukelia trintis. Tai svarbus elastingų verpalų, naudojamų tokioms reikmėms kaip kojinės, pirštinės ir sportinė apranga, efektyvumo rodiklis, kurie naudojimo metu dažnai trintis. Elastinių siūlų atsparumas dilimui priklauso nuo žaliavų rūšies (poliamidiniai elastiniai siūlai pasižymi geru atsparumu dilimui dėl būdingų poliamido savybių) ir siūlų struktūros (apdengtas elastingas siūlas turi didesnį atsparumą dilimui nei plikas elastingas siūlas, nes išorinis dengiantis sluoksnis apsaugo elastingą šerdį).

4.6 Cheminis atsparumas

Cheminis atsparumas reiškia verpalų gebėjimą atsispirti skilimui, kai jis yra veikiamas cheminių medžiagų, tokių kaip plovikliai, aliejai ir tirpikliai. Tai svarbu elastingiems verpalams, naudojamiems medicininėje tekstilėje (kurie gali liestis su dezinfekavimo priemonėmis) ir pramoninei tekstilei (kuri gali būti veikiama alyvų ir cheminių medžiagų). Sintetiniai elastingi verpalai, tokie kaip elastanas ir poliesterio elastiniai siūlai, turi gerą cheminį atsparumą, palyginti su natūraliais elastiniais siūlais. Pavyzdžiui, spandeksas yra atsparus daugumai ploviklių, aliejų ir organinių tirpiklių, todėl jį galima naudoti su maudymosi kostiumėliais (kuris baseinuose yra veikiamas chloro) ir sportinėje aprangoje (kuri dažnai plaunama su plovikliais).

4.7 Šiluminis stabilumas

Terminis stabilumas – tai verpalų gebėjimas išlaikyti savo savybes (pvz., elastingumą ir stiprumą) esant aukštai temperatūrai. Tai svarbu elastingiems verpalams, naudojamiems tais atvejais, kai tekstilės gaminį apdorojant (pvz., dažant ir apdailinant) arba naudojant (pavyzdžiui, pramoninėse krosnyse) gali būti veikiama aukšta temperatūra. Elastinių verpalų terminis stabilumas priklauso nuo žaliavų rūšies: poliesterio elastingi verpalai turi gerą terminį stabilumą (gali atlaikyti iki 150 laipsnių temperatūrą), palyginti su spandeksu (kurio šiluminis stabilumas yra mažesnis, o didžiausias atsparumas temperatūrai yra apie 130 laipsnių).