Kas ir spandeksa dzija?

Elastīgo tekstilizstrādājumu jomā spandeksa dzija ir pārveidojoša inovācija, kas ir no jauna definējusi komfortu, elastību un veiktspēju neskaitāmos produktos. No formai-pieguļošiem sportistu legingiem līdz ikdienas džinsa atbalstošajām jostasvietām, spandeksa dzijas unikālā spēja stiepties un atgūties ir padarījusi to par neatņemamu sastāvdaļu mūsdienu tekstilizstrādājumu ražošanā. Bet kas īsti ir spandeksa dzija un kas to atšķir no citiem elastīgiem materiāliem?

 

1. Elpandeksa dzijas definīcija un galvenās īpašības

Spandeksa dzija, kas pazīstama arī ar zīmolu Lycra® (Invista reģistrēta preču zīme), ir sintētiska elastīga šķiedra, kas klasificēta kāsegmentēts poliuretānspolimērs. Pēc definīcijas tas ir garš, nepārtraukts pavediens (vai pavedienu kolekcija), kam piemīt izcila stiepjamība un atjaunošanās-divas īpašības, kas to atšķir no parastajiem ne-elastīgajiem pavedieniem, piemēram, kokvilnas vai poliestera.

Starptautiskā standartizācijas organizācija (ISO) definē spandeksu kā šķiedru, kas var izstiepties vismaz līdz500% no tā sākotnējā garumaun atgūties iekšā10% no tā sākotnējā izmērapēc tam, kad stiepes spēks ir noņemts. Šī ievērojamā elastība ir nepārspējama lielākajai daļai dabisko vai sintētisko šķiedru, padarot spandeksa dziju par zelta standartu lietojumos, kur elastība un formas saglabāšana ir ļoti svarīga.

Atšķirībā no dabīgiem elastīgiem materiāliem, piemēram, gumijas, spandeksa dzija ir viegla, mīksta uz tausti un izturīga pret daudziem vides faktoriem (piemēram, saules gaismu, ķīmiskām vielām un karstumu), kas paplašina tās lietojamību dažādās nozarēs. To parasti izmanto maisījumos ar citām šķiedrām (piemēram, kokvilnu, poliesteru vai neilonu), lai uzlabotu audumu elastību, vienlaikus saglabājot pamatšķiedru vēlamās īpašības,{5}}piemēram, elpojamību, izturību vai spīdumu.

 

2. Ķīmiskais sastāvs

Izcilā spandeksa dzijas stiepšanās un atjaunošanās izriet no tās unikālās ķīmiskās struktūras. Spandekss sastāv nosegmentēts poliuretānspolimēri, kas sastāv no diviem atšķirīgiem molekulāro segmentu veidiem:mīkstie segmentiuncietie segmenti. Šī divu{1}}segmentu struktūra ir tās elastīgās darbības atslēga.

2.1. Mīkstie segmenti: izstiepšanas iespējošana

Mīkstie segmenti veido aptuveni 70-90% no spandeksa polimēru ķēdes. Tās ir garas, elastīgas ķēdes, kas iegūtas nopoliētera diolivaipoliestera dioli-organiskie savienojumi ar atkārtojošām vienībām, kas veido brīvu, spoliem līdzīgu struktūru. Šīs spoles darbojas kā mazas atsperes: pieliekot spēku (piemēram, velkot audumu), spoles atritinās, ļaujot dzijai ievērojami izstiepties.

Piemēram, mīkstie segmenti, kuru pamatā ir poliēteris{0}}, ir ļoti elastīgi un izturīgi pret hidrolīzi (ūdens sadalīšanos), tāpēc tie ir ideāli piemēroti spandeksam, ko izmanto peldkostīmos vai aktīvajos apģērbos, kas nonāk saskarē ar mitrumu. Savukārt mīkstie segmenti, kuru pamatā ir poliesters{2}}, nodrošina labāku karstumizturību, un tos bieži izmanto spandeksā apģērbiem, kuriem nepieciešama augsta temperatūra (piemēram, krāsošana vai gludināšana).

2.2. Cietie segmenti: braukšanas atjaunošana

Cietie segmenti veido 10-30% no polimēra ķēdes un ir iegūti nodiizocianāti(piem., metilēndifenildiizocianāts, MDI) unķēdes pagarinātāji(piemēram, etilēndiamīns). Šie segmenti ir īsi, stingri un ļoti polāri, kas nozīmē, ka tie veido spēcīgas starpmolekulāras saites (piemēram, ūdeņraža saites) ar blakus esošajām polimēru ķēdēm.

Kad stiepes spēks tiek noņemts, šīs spēcīgās saites starp cietajiem segmentiem darbojas kā "molekulārie enkuri", velkot atritinātos mīkstos segmentus atpakaļ to satītajā stāvoklī. Šis process ļauj spandeksa dzijai atgūt sākotnējo garumu un formu{1}}pat pēc atkārtotiem stiepšanas cikliem. Bez cietajiem segmentiem mīkstie segmenti paliktu izstiepti, radot paliekošu deformāciju (piemēram, salauzta atspere).

2.3. Saistīšana{1}}: izturības uzlabošana

Ražošanas procesā rodas papildu ķīmiskās reakcijaskrusteniskās{0}}saitesstarp blakus esošajām polimēru ķēdēm. Šīs šķērssaites ir kovalentās saites, kas nostiprina spandeksa dzijas struktūru, uzlabojot tās stiepes izturību, nodilumizturību un izturību pret šļūdei (lēna deformācija pastāvīgā spriedzē). Šķērssaišu blīvumu-var pielāgot, lai pielāgotu dzijas īpašības: lielāks šķērssaites-saišu blīvums nodrošina lielāku izturību, bet nedaudz samazina stiepšanu, savukārt mazāks blīvums palielina stiepjamību, bet var samazināt izturību.

 

3. spandeksa dzijas ražošanas process

Elastāna dzijas ražošana ir sarežģīts, daudzpakāpju{0}}process, kas ietver polimēru sintēzi, vērpšanu, vilkšanu un apdari. Katrs solis tiek rūpīgi kontrolēts, lai nodrošinātu, ka gala dzija atbilst vēlamajām elastīgajām un mehāniskajām īpašībām. Divas visizplatītākās ražošanas metodes irsausais vērpšanas process(izmanto vairāk nekā 90% no pasaules spandeksa ražošanas) unslapjā vērpšanas process(izmanto specializētam augstas veiktspējas -spandeksam).

3.1. Sausā vērpšana: dominējošā metode

Sausā vērpšana ir visplašāk izmantotā tehnika, jo tā ir efektīva, rentabla{0}} un piemērota dažāda denieru (biezuma) spandeksa dziju ražošanai. Process sastāv no sešiem galvenajiem posmiem:

3.1.1. Polimēru sintēze

Pirmkārt, segmentētais poliuretāna polimērs tiek sintezēts reakcijas traukā. Tas ietver trīs galvenos soļus:

Prepolimēru veidošanās: Poliēteris vai poliestera diols tiek reaģēts ar diizocianātu, veidojot "prepolimēru"-garas-ķēdes molekulu ar reaktīvām gala grupām.

Ķēdes pagarinājums: Prepolimēru sajauc ar ķēdes pagarinātāju (piemēram, etilēndiamīnu) šķīdinātājā (parasti dimetilformamīds, DMF vai dimetilacetamīds, DMAc). Šī reakcija pagarina polimēru ķēdes, palielinot to molekulmasu un elastību.

Šķīduma sagatavošana: Iegūtais polimērs tiek izšķīdināts šķīdinātājā, veidojot viskozu "vērpšanas piedevu" ar cietvielu saturu 25-40%. Piedevas viskozitāte ir kritiska: pārāk bieza, un to nevar izspiest; pārāk plāni, un iegūtie pavedieni būs vāji.

3.1.2. Ekstrūzija (vērpšana)

Spiningo dope tiek sūknēta caur aspinneret-metāla plāksne ar simtiem vai tūkstošiem sīku caurumu (parasti 0,05–0,15 mm diametrā). Caurumu skaits un izmērs nosaka pavedienu skaitu dzijā un tā denieru (piemēram, vērpējs ar 100 caurumiem rada 100 pavedienu dziju).

Dopam izejot no spinera, tas nonāk aspin vanna(saukts arī par "žāvēšanas torni"), kas piepildīts ar karstu gaisu (100-150 grādi). Karstais gaiss iztvaiko šķīdinātāju no piedevas, izraisot polimēra sacietēšanu nepārtrauktos pavedienos. Šķīdinātāju reģenerē no gaisa, izmantojot kondensācijas sistēmu, un pārstrādā, lai samazinātu atkritumu daudzumu un izmaksas.

3.1.3. Zīmēšana (orientācija)

Sacietējušos pavedienus pēc tam izlaiž caur virkni apsildāmu rullīšu (vilkšanas ruļļu) procesā, ko sauczīmējums. Veltņi griežas ar pieaugošu ātrumu, izstiepjot pavedienus līdz 3-5 reizes lielākam par to sākotnējo garumu. Šī stiepšanās izlīdzina polimēru ķēdes visā kvēldiega garumā, kas:

Uzlabo dzijas elastību un atjaunošanos (sakārtojot mīkstos un cietos segmentus).

Palielina stiepes izturību (samazinot polimēra struktūras defektus).

Samazina pavedienu diametru, uzlabojot dzijas tekstūru.

Vilkšanas pakāpe (vilces koeficients) tiek rūpīgi kontrolēta: lielāka stiepes pakāpe nodrošina stingrāku, elastīgāku dziju, bet zemāka attiecība rada mīkstāku, elastīgāku dziju.

3.1.4. Siltuma iestatīšana

Pēc zīmēšanas pavedieni tiek izlaisti caur auzsildīt-krāsni(150-200 grādi), lai stabilizētu to struktūru. Siltuma iestatījums "fiksē" izlīdzinātās polimēru ķēdes, neļaujot dzijai sarauties vai zaudēt elastību turpmākās apstrādes laikā (piemēram, krāsošana vai apģērba ražošana). Tas arī uzlabo dzijas izturību pret karstumu un ķīmiskām vielām.

3.1.5. Tinums

Siltuma{0}}pavedieni pēc tam tiek uztīti uz lielām spolēm vai konusiem procesā, ko sauc partinumu. Uztīšanas mašīna kontrolē dzijas spriegojumu, lai nodrošinātu vienmērīgu spolēšanu, kas novērš sapīšanās un nodrošina konsistenci auduma ražošanas laikā. Pēc tam spoles iesaiņo un nosūta uz tekstila rūpnīcām aušanai vai adīšanai.

3.2. Spinings slapjā veidā: īpašiem lietojumiem

Slapjo vērpšanu izmanto, lai ražotu augstas veiktspējas{0}}spandeksa dzijas ar izcilu izturību vai ķīmisko izturību (piemēram, rūpnieciskiem tekstilizstrādājumiem vai medicīniskiem nolūkiem). Atšķirībā no sausās vērpšanas, kurā šķīdinātāja noņemšanai izmanto karstu gaisu, slapjā vērpšanā izmanto ašķidruma koagulācijas vanna(piemēram, ūdens vai nešķīdinātājs, piemēram, metanols), lai sacietētu pavedienus.

Slapjā spiningošanā:

Vērpšanas piedeva tiek izspiesta koagulācijas vannā, kur šķīdinātājs izkliedējas no dopinga un polimērs izgulsnējas pavedienos.

Kvēldiegi tiek ievilkti koagulācijas vannā (nevis uz apsildāmiem veltņiem), lai izlīdzinātu polimēru ķēdes.

Kvēldiegi tiek mazgāti, lai noņemtu šķīdinātāja atlikumus, žāvēti, karsēti{0}}sacietināti un uztīti uz spolēm.

Slapjam-vērptam spandeksam ir vienmērīgāka struktūra un lielāka stiepes izturība nekā sausam-vērptam spandeksam, taču tas ir dārgāks un lēnāk ražojams. Rezultātā to parasti izmanto nišas lietojumprogrammās, kur veiktspēja ir prioritāra, nevis izmaksas.

 

4. Galvenās spandeksa dzijas īpašības

Spandeksa dzijas popularitāte ir saistīta ar tās unikālo mehānisko, ķīmisko un fizikālo īpašību kombināciju, kas padara to piemērotu plašam lietojumu klāstam. Tālāk ir norādītas tā vissvarīgākās īpašības:

4.1. Izcila elastība un atjaunošanās

Kā minēts iepriekš, spandeksa dzija var izstiepties līdz500-800% no tā sākotnējā garuma-daudz vairāk nekā jebkura cita parastā elastīgā šķiedra (piemēram, dabīgā kaučuka stiepjas līdz 800%, taču tai trūkst spandeksa izturības). Pēc izstiepšanas tas atgūst iekšā95-98% no tā sākotnējā garuma-tas nozīmē, ka 100 cm spandeksa dzija, kas izstiepta līdz 600 cm (500% pagarinājums), pēc spēka noņemšanas atgriezīsies līdz 102-105 cm. Šī gandrīz ideālā atveseļošanās nodrošina, ka apģērbi, kas izgatavoti no spandeksa, saglabā savu formu pat pēc atkārtotas valkāšanas un mazgāšanas.

4.2 Viegla un mīksta tekstūra

Spandeksa dzija ir ļoti viegla, un tās blīvums ir aptuveni 1,2 g/cm³-vieglāks nekā kokvilna (1,5 g/cm³) vai poliesters (1,4 g/cm³). Šis vieglums padara to ideāli piemērotu apģērbiem, kuriem nepieciešams komforts bez liela apjoma (piemēram, apakšveļa, sporta apģērbs vai zeķes). Tam ir arī gluda, mīksta tekstūra, kas ir maiga pret ādu, atšķirībā no dabiskās gumijas, kas var būt stīva vai lipīga.

4.3. Augsta stiepes izturība un nodilumizturība

Neskatoties uz elastību, spandeksa dzijai ir iespaidīga stiepes izturība (spēks, kas nepieciešams dzijas pārraušanai). Tam parasti ir noturība0,5–1,0 grami uz denjē (g/d)-nav tik stiprs kā poliesters (4,0–5,0 g/d), taču pietiekams lielākajai daļai apģērbu lietojumu. Sajaucot ar stiprākām šķiedrām (piemēram, neilonu vai poliesteru), iegūtais audums pārmanto pamatšķiedras izturību, vienlaikus saglabājot spandeksa elastību.

Spandeksam ir arī laba nodilumizturība (nodilumizturība berzes dēļ), pateicoties tā šķērssavienotajai polimēra struktūrai-. Tas padara to piemērotu ļoti-nodiluma priekšmetiem, piemēram, zeķēm, legingiem vai darba apģērbam, kas tiek pakļauti atkārtotai berzei pret virsmām.

4.4 Izturība pret karstumu, ķīmiskām vielām un saules gaismu

Spandeksa dzija ir izturīga pret plašu vides faktoru klāstu, kas pagarina ar to izgatavoto apģērbu kalpošanas laiku:

Karstumizturība: Tas var izturēt temperatūru līdz130-150 grādi(atkarībā no veida), nekusot un nezaudējot elastību. Tas ļauj to krāsot vai gludināt, izmantojot standarta tekstila procesus (lai gan augsta temperatūra virs 180 grādiem var izraisīt degradāciju).

Ķīmiskā izturība: tas ir izturīgs pret lielāko daļu mazgāšanas līdzekļu, eļļu un organisko šķīdinātāju-, tāpēc tas ir piemērots peldkostīmiem (izturīgs pret hloru) un sporta apģērbam (izturīgs pret sviedriem un veļas mazgāšanas līdzekļiem). Tomēr tas ir jutīgs pret stiprām skābēm vai bāzēm, kas var nojaukt poliuretāna struktūru.

UV Izturība: Tam ir mērena izturība pret saules gaismas ultravioleto (UV) starojumu. Lai gan ilgstoša UV gaismas iedarbība var izraisīt pakāpenisku degradāciju (izbalēšanu vai elastības zudumu), spandeksa sajaukšana ar UV-izturīgām šķiedrām (piemēram, poliesteru) vai UV stabilizatoru pievienošana polimēram var mazināt šo problēmu.

4.5. Elpošanas spēja un mitruma uzsūkšana

Tīra spandeksa dzija nav īpaši elpojoša, taču, ja to sajauc ar elpojošām šķiedrām, piemēram, kokvilnu, linu vai poliesteru, tā saglabā pamatšķiedras elpojamību. Dažas mūsdienu spandeksa dzijas ir arī izstrādātas ar mikrokanāliem vai porainām konstrukcijām, lai uzlabotu mitruma novadīšanu (spēju atraut sviedrus no ādas), padarot tās ideāli piemērotas aktīvam apģērbam.

 

5. Spandeksa dzijas klasifikācija pēc struktūras un izmantošanas

Spandeksa dzija ir pieejama vairākās strukturālās formās, no kurām katra ir paredzēta īpašiem lietojumiem. Visizplatītākās klasifikācijas ir balstītas uzkvēldiegu skaits, noliedzējs, unpārklājuma veids(pliki, ar vienu-pārklātu vai ar dubultu-pārklātu).

5.1. Pēc kvēldiegu skaita

Spandeksa dzija sastāv no vairākiem nepārtrauktiem pavedieniem, un pavedienu skaits (pavedienu skaits) ietekmē tā tekstūru, izturību un elastību:

Monopavedienu spandekss: Viens, biezs pavediens (reti tiek izmantots atsevišķi, jo tas ir stīvs).

Daudzpavedienu spandekss: 10-1000 pavedieni, kas savīti kopā. Lielākā daļa spandeksa dziju ir daudzpavedienu, un apģērbam parasti ir 20–50 pavedieni. Lielāks pavedienu skaits nodrošina mīkstāku, elastīgāku dziju (piemēram, 50 pavedienu spandekss ir mīkstāks nekā 10 pavedienu spandekss), savukārt mazāks pavedienu skaits rada stiprāku, izturīgāku dziju.

5.2 Pēc Denjē (biezums)

Denjē (d) ir mērvienība, kas raksturo dzijas biezumu: jo lielāks denjē, jo biezāka dzija. Spandeksa dzijas svārstās no denjē no10 d (ļoti-labi)uz1000 d (smagas{1}}slodzes), un parastie noliedzēji apģērbam ir 20d, 40d un 70d:

Ultra-Smalkais spandekss (10d-30d): izmanto vieglos, caurspīdīgos audumos, piemēram, zeķbiksēs, apakšveļā vai vieglos t-kreklos. Tas ir mīksts un tikko pamanāms, tāpēc tas ir ideāli piemērots apģērbiem, kur elastībai jābūt neredzamai.

Vidējs spandekss (40 d–100 d): izmanto ikdienas apģērbā, piemēram, džinsos, kleitās vai sporta apģērbā. Tas līdzsvaro elastību un izturību, nodrošinot pietiekamu elastību komfortam bez pārāk bieza.

Lieljaudas{0}}spandekss (100 d+): izmanto rūpnieciskajos tekstilizstrādājumos, medicīniskajos pārsējos vai smagas{0}}noslodzes aktīvajā apģērbā (piemēram, svarcelšanas legingos). Tam ir augsta izturība un elastība, kas padara to piemērotu lietojumiem, kuriem nepieciešama atkārtota stiepšana lielas slodzes apstākļos.

5.3. Pēc seguma veida

Lielākā daļa spandeksa dziju ir "pārklāta" ar citām šķiedrām (piemēram, poliesteru vai neilonu), lai uzlabotu to izturību, tekstūru vai krāsojamību. Trīs galvenie pārklājuma veidi ir:

5.3.1. Neapstrādāta spandeksa dzija

Neapstrādāta spandeksa dzija ir tīrs spandekss bez jebkāda ārējā pārklājuma. Tam ir visaugstākā elastība (500–800% pagarinājums), taču tā ir pakļauta nodilumam un aizķeršanās. To reti izmanto atsevišķi; tā vietā aušanas vai adīšanas laikā to sajauc ar citām šķiedrām (piemēram, elastīgā džinsā, kur to sajauc ar kokvilnas dziju). Pliku spandeksu izmanto arī medicīniskajos tekstilizstrādājumos (piem., kompresijas pārsējumos), kur nepieciešama maksimāla elastība.

5.3.2. viena-pārklāta spandeksa dzija (SCY)

Viena-pārklāta spandeksa dzija sastāv no tukšas spandeksa serdes, kas ietīta ar vienu ne-elastīga pavediena (piem., poliestera vai neilona) slāni, izmantojot pārklājuma mašīnu. Pārklājošais pavediens ir savīts ap spandeksa serdi ar ātrumu 500–1500 pagriezieni uz metru (TPM).

Galvenās īpašības:

Gludāks un izturīgāks par pliko spandeksu.

Vidēja elastība (400-600% pagarinājums).

Zemākas izmaksas nekā divreiz{0}}pārklāts spandekss.

Lietojumprogrammas: ikdienas apģērbs (piem., t-krekli, sporta bikses), zeķes (piem., zeķes) un mājas tekstilizstrādājumi (piem., elastīgi palagi).

5.3.3. Dubultā-pārklāta spandeksa dzija (DCY)

Divkārši-pārklātai spandeksa dzijai ir tukša spandeksa serde, kas aptīta ar diviem ne-elastīga pavediena slāņiem: pirmais slānis ir savīts vienā virzienā (piemēram, pulksteņrādītāja virzienā), bet otrais slānis ir savīts pretējā virzienā (pretēji pulksteņrādītāja virzienam). Šī "pret-pagriešana" uzlabo dzijas stabilitāti, izturību un izturību pret aizķeršanos.

Galvenās īpašības:

Augstākā izturība un stabilitāte starp pārklātajām spandeksa dzijām.

Gluda tekstūra un nemainīga elastība (300-500% pagarinājums).

Izturīgs pret nodilumu un plīvēšanu.

Lietojumprogrammas: augstas{0}}apģērbs (piem., sporta apģērbs, legingi, krūšturi), zeķes (piemēram, zeķubikses) un intīms apģērbs (piemēram, formas apģērbs).