Kas yra spandekso verpalai?

Elastinės tekstilės srityje spandekso siūlai yra transformuojanti naujovė, iš naujo apibrėžianti daugybės gaminių patogumą, lankstumą ir našumą. Nuo formos-prigludusių sportininkų antblauzdžių iki kasdieninio džinsinio audinio juosmens juosmens – unikalus elastano siūlų gebėjimas temptis ir atsigauti pavertė juos nepakeičiamu šiuolaikinės tekstilės gamybos komponentu. Bet kas iš tikrųjų yra spandekso verpalai ir kuo jie skiriasi nuo kitų elastingų medžiagų?

 

1. „Spandex“ verpalų apibrėžimas ir pagrindinės charakteristikos

„Spandex“ verpalai, taip pat žinomi prekės ženklu „Lycra®“ (registruotasis „Invista“ prekės ženklas), yra sintetinis elastinis pluoštas, klasifikuojamas kaipsegmentuotas poliuretanaspolimeras. Pagal apibrėžimą tai yra ilgas, ištisinis siūlas (arba gijų rinkinys), pasižymintis išskirtiniu tempimu ir atsigavimu-du savybėmis, išskiriančiomis jį nuo įprastų ne-elastingų siūlų, pvz., medvilnės ar poliesterio.

Tarptautinė standartizacijos organizacija (ISO) spandeksą apibrėžia kaip pluoštą, kuris gali ištempti bent iki500% pradinio ilgioir atsigauti į vidų10% pradinio dydžiopašalinus tempimo jėgą. Šis nepaprastas elastingumas neprilygsta daugeliui natūralių ar sintetinių pluoštų, todėl spandekso siūlai yra aukso standartas tais atvejais, kai lankstumas ir formos išlaikymas yra labai svarbūs.

Skirtingai nuo natūralių elastingų medžiagų, tokių kaip guma, spandekso verpalai yra lengvi, minkšti liesti ir atsparūs daugeliui aplinkos veiksnių (pvz., saulės spindulių, chemikalų ir karščio), todėl juos galima naudoti įvairiose pramonės šakose. Paprastai jis naudojamas mišinyje su kitais pluoštais (pvz., medvilne, poliesteriu ar nailonu), siekiant padidinti audinių elastingumą, kartu išsaugant norimas pagrindinio pluošto savybes,{5}}pvz., pralaidumą orui, ilgaamžiškumą ar blizgesį.

 

2. Cheminė sudėtis

Išskirtinis elastano verpalų tempimas ir atsigavimas atsiranda dėl unikalios cheminės struktūros. Spandeksas susideda išsegmentuotas poliuretanaspolimerai, susidedantys iš dviejų skirtingų tipų molekulinių segmentų:minkšti segmentaiirkieti segmentai. Ši dviguba-segmentų struktūra yra jos elastingumo raktas.

2.1 Minkšti segmentai: tempimo įgalinimas

Minkšti segmentai sudaro maždaug 70–90% spandekso polimero grandinės. Tai ilgos, lanksčios grandinės, pagamintos išpolieterio dioliaiarbapoliesterio dioliai-organiniai junginiai su pasikartojančiais vienetais, kurie sudaro laisvą, ritę{1}}panašią struktūrą. Šios ritės veikia kaip mažytės spyruoklės: kai veikiama jėga (pvz., traukiant audinį), ritės išsivynioja, todėl verpalai gali gerokai ištempti.

Pavyzdžiui, polieterio{0}}pagrindo minkšti segmentai yra labai lankstūs ir atsparūs hidrolizei (vandens skaidymui), todėl puikiai tinka spandeksui, naudojamam maudymosi kostiumėliuose arba aktyviuose drabužiuose, kurie liečiasi su drėgme. Kita vertus, minkšti poliesterio segmentai yra atsparesni karščiui ir dažnai naudojami spandekse drabužiams, kuriuos reikia apdoroti aukštoje -temperatūroje (pvz., dažyti ar lyginti).

2.2 Kietieji segmentai: vairavimo atkūrimas

Kieti segmentai sudaro 10-30% polimero grandinės ir yra kieti išdiizocianatai(pvz., metileno difenilo diizocianatas, MDI) irgrandinės ilgintuvai(pvz., etileno diaminas). Šie segmentai yra trumpi, standūs ir labai poliški, tai reiškia, kad jie sudaro stiprius tarpmolekulinius ryšius (pvz., vandenilio ryšius) su kaimyninėmis polimerų grandinėmis.

Pašalinus tempimo jėgą, šie stiprūs ryšiai tarp kietų segmentų veikia kaip „molekuliniai inkarai“, traukiantys išvyniotus minkštus segmentus atgal į susuktą būseną. Šis procesas leidžia spandekso siūlams atgauti savo pradinį ilgį ir formą{1}}net po pakartotinių tempimo ciklų. Be kietų segmentų minkštieji segmentai liktų ištempti ir dėl to susidarytų nuolatinė deformacija (kaip nutrūktų spyruoklė).

2.3 Kryžminis susiejimas{1}}: patvarumo didinimas

Gamybos proceso metu susidaro papildomos cheminės reakcijoskryžminės{0}}nuorodostarp gretimų polimerų grandinių. Šios kryžminės jungtys yra kovalentinės jungtys, kurios sustiprina elastano siūlų struktūrą, pagerina jo atsparumą tempimui, atsparumą dilimui ir atsparumą šliaužimui (lėtai deformacijai esant nuolatiniam įtempimui). Kryžminių jungčių tankis gali būti koreguojamas, kad būtų pritaikytos verpalų savybės: dėl didesnio kryžminio-sygio tankio padidėja stiprumas, bet šiek tiek sumažėja tempimas, o mažesnis tankis padidina tempimą, bet gali sumažinti patvarumą.

 

3. spandekso verpalų gamybos procesas

Elastano verpalų gamyba yra sudėtingas, kelių{0}}pakopų procesas, apimantis polimero sintezę, verpimą, tempimą ir apdailą. Kiekvienas žingsnis yra kruopščiai kontroliuojamas, siekiant užtikrinti, kad galutinis siūlas atitiktų norimas elastines ir mechanines savybes. Du labiausiai paplitę gamybos būdai yrasausas verpimo procesas(naudojama daugiau nei 90 % pasaulinės spandekso gamybos) iršlapio verpimo procesas(naudojamas specializuotam didelio našumo{0}}spandeksui).

3.1 Verpimas sausas: dominuojantis metodas

Sausas verpimas yra plačiausiai naudojama technika, nes ji efektyvi, ekonomiška-ir tinkama įvairaus denierio (storio) spandekso siūlams gaminti. Procesą sudaro šeši pagrindiniai etapai:

3.1.1 Polimerų sintezė

Pirma, segmentuotas poliuretano polimeras sintetinamas reakcijos inde. Tai apima tris pagrindinius veiksmus:

Prepolimero susidarymas: Polieteris arba poliesterio diolis reaguoja su diizocianatu, kad susidarytų "prepolimeras" -ilgos-grandinės molekulė su reaktyviomis galinėmis grupėmis.

Grandinės pratęsimas: Prepolimeras sumaišomas su grandinės ilgintuvu (pvz., etileno diaminu) tirpiklyje (paprastai dimetilformamidas, DMF arba dimetilacetamidas, DMAc). Ši reakcija pailgina polimerų grandines, padidindama jų molekulinę masę ir elastingumą.

Tirpalo paruošimas: Gautas polimeras ištirpinamas tirpiklyje, kad susidarytų klampus „besisukantis priedas“, kurio kietųjų medžiagų kiekis yra 25–40%. Priedo klampumas yra labai svarbus: per tirštas ir jo negalima išspausti; per plonas, ir susidarę siūlai bus silpni.

3.1.2 Išspaudimas (sukimas)

Besisukantis dopas pumpuojamas per asuktukas-metalinė plokštė su šimtais ar tūkstančiais mažų skylučių (paprastai 0,05–0,15 mm skersmens). Skylių skaičius ir dydis lemia gijų skaičių siūle ir jo denier (pvz., suktukas su 100 skylių sukuria 100 gijų siūlą).

Kai dopas išeina iš suktuko, jis patenka į averpimo vonia(dar vadinamas "džiovinimo bokštu"), pripildytas karštu oru (100-150 laipsnių). Karštas oras išgarina tirpiklį iš dopingo, todėl polimeras sukietėja į ištisinius siūlus. Tirpiklis iš oro išgaunamas naudojant kondensacijos sistemą ir perdirbamas, siekiant sumažinti atliekų kiekį ir išlaidas.

3.1.3 Piešimas (orientacija)

Tada sukietėję siūlai praleidžiami per keletą šildomų ritinėlių (traukimo ritinėlių) vadinamame procesepiešimas. Voleliai sukasi didėjančiu greičiu, ištempdami siūlus iki 3–5 kartų didesnio nei pradinis ilgis. Šis tempimas išlygiuoja polimero grandines išilgai gijos ilgio, o tai:

Pagerina siūlų elastingumą ir atsigavimą (sutvarkant minkštus ir kietus segmentus).

Padidina atsparumą tempimui (mažinant polimero struktūros defektus).

Sumažina gijų skersmenį, patobulindama verpalų tekstūrą.

Tempimo laipsnis (tempimo koeficientas) yra kruopščiai kontroliuojamas: esant didesniam tempimo laipsniui, verpalai yra tvirtesni, elastingesni, o mažesnis – minkštesnis, lankstesnis.

3.1.4 Šilumos nustatymas

Po piešimo gijos praleidžiamos per akaitina{0}}orkaitę(150-200 laipsnių), kad stabilizuotų jų struktūrą. Šilumos nustatymas „užfiksuoja“ išlygintas polimerines grandines, neleidžiant siūlams susitraukti arba prarasti elastingumą vėlesnio apdorojimo metu (pvz., dažant ar gaminant drabužius). Tai taip pat pagerina verpalų atsparumą karščiui ir cheminėms medžiagoms.

3.1.5 Apvija

Tada įkaitintos{0}}gijos suvyniojamos ant didelių ritinių arba kūgių tokiu būduapvija. Suvyniojimo mašina kontroliuoja verpalų įtempimą, kad būtų užtikrintas tolygus vyniojimas, o tai neleidžia susipainioti ir užtikrina nuoseklumą gaminant audinį. Po to ritės supakuojamos ir siunčiamos į tekstilės fabrikus austi ar megzti.

3.2 Verpimas šlapiu būdu: specializuotoms reikmėms

Šlapias verpimas naudojamas didelio našumo{0}}spandekso siūlams, pasižymintiems išskirtiniu stiprumu arba cheminiu atsparumu, gaminti (pvz., pramoninei tekstilei ar medicinos reikmėms). Skirtingai nuo sauso verpimo, kai tirpikliui pašalinti naudojamas karštas oras, šlapiuoju verpimu naudojamas askysčio krešėjimo vonia(pvz., vanduo arba netirpiklis, pvz., metanolis), kad siūlai sukietėtų.

Šlapiu spiningu:

Besisukantis tirpalas išspaudžiamas į koaguliacijos vonią, kurioje tirpiklis išsisklaido iš skiedinio, o polimeras nusėda į gijas.

Siūlai traukiami koaguliacijos vonioje (o ne ant šildomų ritinėlių), kad išlygiuotų polimerų grandines.

Gijos nuplaunamos, kad pašalintų tirpiklio likučius, džiovinamos, kaitinamos{0}}ir suvyniojamos ant ritelių.

Drėgnasis -suktas elastanas turi vienodesnę struktūrą ir didesnį atsparumą tempimui nei sausas-suktas elastanas, tačiau jis yra brangesnis ir lėčiau gaminamas. Dėl to jis paprastai naudojamas nišinėse programose, kur našumas teikiamas pirmenybę, o ne sąnaudas.

 

4. Pagrindinės spandekso verpalų savybės

„Spandex“ verpalų populiarumą lemia unikalus mechaninių, cheminių ir fizinių savybių derinys, todėl jis tinkamas įvairioms reikmėms. Žemiau pateikiamos svarbiausios jo savybės:

4.1 Išskirtinis elastingumas ir atsigavimas

Kaip minėta anksčiau, spandekso siūlai gali ištempti iki500-800% pradinio ilgio-daug daugiau nei bet kuris kitas įprastas elastinis pluoštas (pvz., natūrali guma tempiasi iki 800 %, tačiau jai trūksta elastano patvarumo). Po tempimo jis atsistato į vidų95-98% pradinio ilgio-tai reiškia, kad 100 cm spandekso siūlai, ištempti iki 600 cm (500 % pailgėjimas), pašalinus jėgą grįš į 102-105 cm. Šis beveik tobulas atstatymas užtikrina, kad drabužiai, pagaminti iš spandekso, išlaiko savo formą net po pakartotinio dėvėjimo ir skalbimo.

4.2 Lengva ir minkšta tekstūra

„Spandex“ verpalai yra ypač lengvi, jų tankis yra maždaug 1,2 g/cm³-lengvesnis nei medvilnės (1,5 g/cm³) arba poliesterio (1,4 g/cm³). Dėl šio lengvumo jis idealiai tinka drabužiams, kuriems reikalingas patogumas be didelių gabaritų (pvz., apatiniai, sportiniai drabužiai ar trikotažas). Jis taip pat turi glotnią, minkštą tekstūrą, kuri švelniai jaučiasi ant odos, kitaip nei natūrali guma, kuri gali būti standi arba lipni.

4.3 Didelis atsparumas tempimui ir atsparumas dilimui

Nepaisant savo elastingumo, spandekso siūlai turi įspūdingą tempimo stiprumą (jėgą, reikalingą siūlui nutraukti). Paprastai jis turi tvirtumą0,5–1,0 gramo vienam deniui (g/d)-ne toks stiprus kaip poliesteris (4,0–5,0 g per dieną), bet pakanka daugeliui drabužių. Sumaišius su stipresniais pluoštais (pvz., nailonu arba poliesteriu), gautas audinys paveldi pagrindinio pluošto stiprumą, išlaikant elastano elastingumą.

Dėl susietos polimero struktūros spandeksas taip pat turi gerą atsparumą dilimui (atsparumas dilimui dėl trinties). Dėl to jis tinka labai-dėvimiems daiktams, pvz., kojinėms, antblauzdeliams ar darbo drabužiams, kurie pakartotinai trina paviršius.

4.4 Atsparumas karščiui, cheminėms medžiagoms ir saulės šviesai

„Spandex“ verpalai yra atsparūs daugeliui aplinkos veiksnių, todėl prailgina jų pagamintų drabužių tarnavimo laiką:

Atsparumas karščiui: Jis gali atlaikyti temperatūrą iki130-150 laipsnių(priklausomai nuo tipo) neištirpsta ir nepraranda elastingumo. Tai leidžia jį dažyti arba lyginti naudojant standartinius tekstilės procesus (nors aukšta temperatūra virš 180 laipsnių gali sukelti degradaciją).

Cheminis Atsparumas: Atsparus daugumai ploviklių, aliejų ir organinių tirpiklių,-todėl tinka maudymosi kostiumams (atspariems chlorui) ir sportinei aprangai (atspari prakaitui ir skalbinių plovikliams). Tačiau jis yra jautrus stiprioms rūgštims ar bazėms, kurios gali suardyti poliuretano struktūrą.

Atsparumas UV: Vidutiniškai atsparus saulės spindulių ultravioletinei (UV) spinduliuotei. Nors ilgalaikis UV spindulių poveikis gali palaipsniui pablogėti (išblukti arba prarasti elastingumą), spandekso maišymas su UV -atspariais pluoštais (pvz., poliesteriu) arba UV stabilizatorių pridėjimas prie polimero gali sumažinti šią problemą.

4.5 Kvėpavimas ir drėgmės sugėrimas

Gryni spandekso siūlai nėra labai pralaidūs orui, tačiau sumaišius su kvėpuojančiais pluoštais, tokiais kaip medvilnė, linas ar poliesteris, jie išlaiko pagrindinio pluošto pralaidumą orui. Kai kurie šiuolaikiniai spandekso siūlai taip pat yra sukurti su mikrokanalais arba porėtomis struktūromis, kad pagerintų drėgmės pasisavinimą (sugebėjimą atitraukti prakaitą nuo odos), todėl jie idealiai tinka aktyviems drabužiams.

 

5. Spandekso verpalų klasifikacija pagal struktūrą ir naudojimą

„Spandex“ verpalai yra kelių struktūrinių formų, kurių kiekviena yra skirta konkrečioms reikmėms. Labiausiai paplitusios klasifikacijos yra pagrįstosgijų skaičius, neigėjas, irdangos tipas(plikas, viengubas-uždengtas arba dvigubas-uždengtas).

5.1 Pagal gijų skaičių

„Spandex“ siūlai yra sudaryti iš kelių ištisinių gijų, o gijų skaičius (gijimų skaičius) turi įtakos jų tekstūrai, stiprumui ir lankstumui:

Monofilamentinis spandeksas: Vienas storas siūlas (retai naudojamas vienas, nes yra standus).

Daugiafilamentinis elastanas: 10-1000 gijų, susuktų kartu. Dauguma spandekso siūlų yra daugiagijai, o drabužiams įprasta naudoti 20–50 siūlų. Dėl didesnio gijų skaičiaus verpalai yra minkštesni, lankstesni (pvz., 50 gijų elastanas yra minkštesnis nei 10 gijų elastanas), o mažesnis siūlų skaičius sukuria tvirtesnius ir patvaresnius siūlus.

5.2 Denier (storis)

Denjė (d) yra verpalų storį apibūdinantis matavimo vienetas: kuo didesnis denjeris, tuo siūlas storesnis. Spandekso siūlai svyruoja nuo denjė10 d (labai-gera)į1000 d (sunkiųjų{1}}apkrovų), o įprasti drabužiai yra 20d, 40d ir 70d:

Ultra-Smulkus elastanas (10 d.–30 d.): naudojamas lengviems, permatomiems audiniams, pvz., pėdkelnėms, apatiniam apatiniam trikotažui ar lengviems marškiniams-. Jis yra minkštas ir vos matomas, todėl puikiai tinka drabužiams, kurių elastingumas turėtų būti nepastebimas.

Vidutinis elastanas (40 d–100 d): Naudojamas kasdieniuose drabužiuose, pavyzdžiui, džinsuose, suknelėse ar sportinėje aprangoje. Jis subalansuoja elastingumą ir ilgaamžiškumą, užtikrindamas pakankamą tamprumą ir komfortą, tačiau nėra per storas.

Sunkusis -„Duty spandex“ (100 d ir daugiau): naudojamas pramoninėje tekstilėje, medicininiuose tvarsčiuose arba sunkioje -aktyvioje aprangoje (pvz., sunkiosios atletikos antblauzdžiai). Jis pasižymi dideliu stiprumu ir elastingumu, todėl tinka naudoti, kai reikia pakartotinai tempti esant didelėms apkrovoms.

5.3 Pagal dangos tipą

Dauguma spandekso siūlų yra „padengiami“ kitais pluoštais (pvz., poliesteriu arba nailonu), kad būtų padidintas jų patvarumas, tekstūra ar dažymas. Trys pagrindiniai dangos tipai yra šie:

5.3.1 Plikas spandekso siūlas

Plikas spandekso siūlas yra grynas elastanas be jokios išorinės dangos. Jis pasižymi didžiausiu elastingumu (500–800 % pailgėjimas), tačiau yra linkęs į dilimą ir užsikimšimą. Jis retai naudojamas vienas; Vietoj to, audimo ar mezgimo metu jis maišomas su kitais pluoštais (pvz., tampriame džinsiniame audinyje, kur jis maišomas su medvilniniais siūlais). Plikas spandeksas taip pat naudojamas medicininėje tekstilėje (pvz., kompresiniuose tvarsčiuose), kur reikalingas maksimalus elastingumas.

5.3.2 Viengubas-padengtas elastanas (SCY)

Vienu-apdengtus spandekso siūlus sudaro plikas elastanas, apvyniotas vienu ne-elastingo gijos sluoksniu (pvz., poliesteriu arba nailonu), naudojant dengimo mašiną. Dengiantis siūlas susukamas aplink spandekso šerdį 500–1500 apsisukimų per metrą (TPM) greičiu.

Pagrindinės charakteristikos:

Lygesnis ir patvaresnis nei plikas spandeksas.

Vidutinis elastingumas (400-600 % pailgėjimas).

Mažesnė kaina nei dvigubai{0}}padengtas elastanas.

Programos: kasdieniai drabužiai (pvz., marškinėliai, sportinės kelnės), trikotažas (pvz., kojinės) ir namų tekstilė (pvz., tamprūs paklodės).

5.3.3 Dvigubi-padengti elastano verpalai (DCY)

Dvigubi-apdengti spandekso siūlai turi pliką elastano šerdį, apvyniotą dviem sluoksniais ne-elastingo siūlelio: pirmasis sluoksnis susuktas viena kryptimi (pvz., pagal laikrodžio rodyklę), o antrasis sluoksnis susuktas priešinga kryptimi (prieš laikrodžio rodyklę). Šis „priešinis sukimas“ padidina verpalų stabilumą, ilgaamžiškumą ir atsparumą užsikimšimui.

Pagrindinės charakteristikos:

Didžiausias patvarumas ir stabilumas tarp padengtų spandekso siūlų.

Lygi tekstūra ir pastovus elastingumas (300-500 % pailgėjimas).

Atsparus dilimui ir skilimui.

Programos: didelio{0}}drabužiai (pvz., sportinė apranga, antblauzdžiai, liemenėlės), trikotažo gaminiai (pvz., pėdkelnės) ir intymūs drabužiai (pvz., figūriniai drabužiai).