什么是氨纶？常见含氨纶纺织品染色、定型工艺及生产细节处理

什么是氨纶?

氨纶，学名聚氨酯纤维，英文名spandex，缩写PU。1937年，德国拜耳公司研发成功；1959年美国杜邦公司开始工业化生产；1989年，中国第一家氨纶生产工厂烟台氨纶厂投产。现在，中国已经成为全球最大的氨纶生产国。

氨纶的分子结构 ∆

1、氨纶化学性质综述

氨纶耐还原剂、耐双氧水氧漂、耐低浓度的酸和碱、可进行干洗（如四氯乙烯、四氯化碳等），不耐氯、不耐极性高的有机油剂（如二甲基甲酰胺DMF、二甲基乙酰胺DMA、环乙酮、苯酚等）。通常条件下，聚醚性氨纶耐碱性好，但耐氯和耐热氧化性稍差；聚酯型氨纶耐氯和耐热氧化性好一些，但耐碱性差。

氨纶根据分子结构不同分为：由芳香双异氰酸酯和含有羟基的聚酯链段的镶嵌共聚物（简称聚酯型氨纶），由芳香双异氰酸酯与含有羟基的聚醚链段镶嵌共聚物（简称聚醚型氨纶）。

氨纶对耐各种常见化学品的性能见 ∆

、氨纶的耐氯性能

从上面图表中可知，次氯酸钠会氨纶强力损伤严重，因此，氨纶是不耐氯的。也即是说氯水、次氯酸钠、亚氯酸钠等这些含有效氯的物质，都会对氨纶的强力引起损伤。

3、氨纶的耐碱性

与棉纤维的耐碱性不同，棉纤维经高浓度的碱处理或者丝光，强力会提高；高浓度的碱性条件会使氨纶降强。

• 对于聚醚性氨纶，有实验显示，可以耐40g/L的 NaOH 浸轧—汽蒸出来，但强力略有损伤。而大浴比浸染前处理氨纶强力的损伤大于平幅长车。
• 室温条件下聚醚性氨纶可以耐25%的浓NaOH短时间处理，也就是棉氨织物可以进行丝光处理。

4、氨纶的耐酸性

酸性条件下，氨纶强力也会略有降低，并且伴有黄变产生。但相对来讲，氨纶的耐酸性比耐碱性要好。因为酸性条件下，棉纤维的强力会下降，因此棉/氨织物或纱线在抛光时尽量选择中性抛光酶。

5、氨纶在纺织品中的表现形式

氨纶在纺织品中通常以裸丝、包芯纱、包覆纱、合捻纱四种形式存在。

• 氨纶裸丝

最早开发的聚氨酯弹性纤维品种,其拉伸与回复性能好,且不用纺纱加工便可用于生产,因此具有成本低的优点。由于裸丝的摩擦系数大,滑动性差,直接用于织造织物的不多,一般适宜在针织机上与其他化纤长丝交织。主要纺织产品有紧身衣、运动衣、护腿袜、外科用绷带和袜口、袖口等。

• 包芯纱

包芯纱是以氨纶丝为纱芯, 外包一种或几种非弹性的短纤维, 以天然纤维为外包纤维的纱线吸湿性好, 又由于这种包覆后,拉伸时芯丝一般也不外露, 所以舒适性好, 染深色产品也不会因氨纶色浅而影响同色性。不过包芯纱的强力相对较低, 一般单纱强力只相当于同规格外包纤维单独成纱的 80% ～90%。

它具有三个显著的特点：一是具有与外包纤维(棉 、毛、涤，棉等 )同样的手感和外观 ，由天然纤维组成的外鞘吸湿性好 ；二是弹性好 ；三是弹性百分率能控制在 20％以下。

氨纶包芯纱与其他弹力纱线相 比有一个显著的特点是纱线在紧张拉伸的状态下芯丝不外露。因此，染色效果好 ，宜做包括深色在内的各种颜色的产品。

与其他类型的弹力纱线相比，包芯纱的强力相对较低。一般情况下 ，单纱强力只相当于同规格外包纤维单独成纱时的 80％~90％。包芯纱首先断裂的是外包纤维，外包纤维所形成 的强力即是包芯纱的强力。氨纶丝是一根低强高伸的长丝 ，它在包芯纱 内无助于纱线的强力 ，反而破坏了纤维之间的抱合力 。因此，氨纶含量越高，包芯纱的强力越 低。

以聚氨酯弹性纤维为芯纱,外包一种或几种非强力短纤维(棉纤维、毛、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维等)纺成的纱线。芯层提供优良的弹性,外围纤维提供所需的表面特征。例如:棉包芯纱,除了弹性好以外, 还保持了一般棉纱的手感和外观,其织物具有棉布的风格、手感和性能,可以制成多种棉型织物;毛包芯纱的服装面料不仅具有一般毛织物的外观和良好保暖性,而且织物的回弹性好,穿着时伸缩自如,增强了舒适感,并能显现优美的体型。包芯纱与其他弹力纱线相比有一个显著特点,即纱线在紧张拉伸的状态下芯丝不易外露,因此染色效果好,宜做包括深色在内的各种颜色的产品。但其强力比其他弹力丝低。包芯纱是聚氨酯弹性纤维中应用最广泛的纱线品种。

• 包覆纱

又称包缠纱,是以聚氨酯弹性纤维为芯,用合成纤维长丝或纱线以螺旋形的方式对其予以包覆而形成的弹力纱 。包覆纱的手感比较硬挺,纱线较粗,织造的面料比较厚实。包覆纱的强度就是外包层长丝或纱线的强度,因此比同规格包芯纱的强度高。包覆纱又可分为单包覆纱和双包覆纱。单包覆纱是在聚氨酯弹性纤维外层包上一层长丝或纱线,由于施加于芯纱上的包覆圈数较少,在高伸长的弹性织物上有时会出现露芯现象,不宜做深色产品,主要用于袜子、纬编内衣等弹力织物。双包覆纱是在聚氨酯弹性纤维外层包覆两层长丝或纱线,且两层包裹方向相反,由于外层纤维以相反的螺旋角对称包裹,纱线不用再加捻就可以达到成纱弹力的平衡。双包覆纱的加工费用较高,主要用于护腿、弹力带、袜子口、连袜裤等弹力织物。

包覆纱也是以氨纶为芯, 无弹性的长丝或短纤维纱线按螺旋形的方式对伸长状态的氨纶丝予以包覆而形成的弹力纱。包覆纱与其他弹力纱线最明显的区别之一是芯丝无捻度, 芯丝与外包层之间的抱合程度明显低于包芯纱和合捻线, 因此其弹性高于后两者, 因此在张紧状态下有露芯现象。如果氨纶丝染色深度与外层纤维有明显色差, 在张紧状态下, 会使纺织品同色性降低, 对深色产品更为明显。包覆纱的强力主要是外层长丝或纱线的强力, 因此强力较高。

• 合捻纱

又称合股纱,是在对聚氨酯弹性纤维牵伸的同时,与其他无弹性的两根纱并合加捻而成。如果使这种纱线退捻,在使张力减弱的同时对整个纱线施加较轻的冲击,使各纱线间相对移动达到稳定状态,最后导致弹性纤维进入纱芯中,其他无弹性的纱成为外包层,合捻纱结构得以稳定。利用这种方法可以生产各种花式捻线或三合一的合捻纱。合捻纱多用于织造粗厚织物,如弹力劳动布、弹力单面华达呢等。优点是条干均匀,产品洁净;缺点是手感稍硬,弹性纤维有的露在外面,使染色时容易造成色差,故一般不用于深色织物。

合捻线又称合股线, 是在氨纶边拉伸边与其他无弹性的两根纱并合加捻而成。氨纶丝能与各种纱线或长丝配合生产弹力合捻线。由于氨纶丝与其他纱之间是互相捻绕的关系, 因此纱线在张紧状态下氨纶丝会外露。如果染色时氨纶的颜色与其他合捻线色差大, 则纺织品同色性较差, 不适合染深色。合捻线的强力等于配合的非弹力纱的弹力, 因此强力较高。氨纶丝与非弹力纱之间的抱合程度也低于包芯纱, 所以, 其弹性也高于包芯纱。

三种弹力纱线性能比较 ∆

含氨纶织物染色生产

1、带氨纶织物在染整过程中，尽量避免氯漂、避免高浓度碱性条件、过低的PH值、避免接触极性高的有机溶剂，如果生产中遇到氨纶降强的问题，化学角度可以从以上去分析。

2、氨纶可以用分散染料、酸性染料染色，但是这两种染料的牢度有太差，而且通过实验表明，尼龙用活性染料（染尼龙弹力布）与分散型阳离子染料（染CDP弹力布）对氨纶基本不沾色，这也是不是说明此两种染料不适合氨纶染色，其实不然，在合适的助剂做媒介的前提下，尼龙用活性染料是可以上染氨纶的，并且牢度和深度都比较优良。

3、市面上单纯的氨纶面料很少，所以氨纶染色较为陌生，纯氨纶面料与低弹力面料或者无弹面料贴合使用，可以增加面料的弹力和回复力。并且弹力面料撑开或压模时，如果氨纶颜色和长丝不一致，就会出现氨纶漏色的问题，这就需要对氨纶染色。

对于氨纶染浅色，可以在酸性浴条件下用酸性染料或分散染料染色，同样染料用量条件下，分散染料在氨纶上各项牢度优于酸性染料，但不同分散染料对氨纶的牢度不一样，一般染料用量小于0.5%时可以用分散染料染色。

氨纶是高弹力纤维，考虑到高温条件下长时间染色会导致氨纶失弹，一般在100℃以下染色，而且氨纶不耐碱，再者分散染料和酸性染料适合在酸性条件下染色，一般氨纶在酸性浴条件下染色，pH在5左右比较适合。

各种染料以适助剂作为媒介，可以上染氨纶，这一类助剂市面上称为氨纶上色剂或氨纶着色剂，其主要针对尼龙用活性染料、酸性染料等上染氨纶，一般是两性离子性质。其作用原理大致如下：在酸性条件下，氨纶内的酰胺键等基团电离，带正电，氨纶上色剂与之发生反应，固色剂固着在氨纶上，由于氨纶上色剂含有氨基正离子，所以染料与氨纶上色剂也可以发生结合。

尼龙活性染料对氨纶染色的规律（加氨纶上色剂）

A、氨纶染色后各项牢度的一般规律：水洗>汗渍（酸）>水浸，而且湿摩擦牢度要远优于干摩擦牢度。分析其原因，氨纶上色后在湿态条件下染料或氨纶上色剂与染料结合体在外界压力的长时间作用下会发生迁移，而且是一个缓慢的过程（氨纶是疏水性纤维，水分子不会快速进入纤维内部，染料也不会快速迁移），所以其水洗牢度较好，其次在汗渍酸性条件下，有利于氨纶氨纶上酰胺键或氨纶上色剂上氨基电离，可以捕捉迁移的染料或氨纶上色剂与染料结合体，所以酸性汗渍牢度优于中性水浸色牢度。而在摩擦的作用下，干磨会产生热量，导致氨纶表面的染料发生热迁移，在湿态条件下则不会发生这种情况。

B、氨纶染色后煮纯碱，会使其牢度下降0.5级左右，这是因为在碱性条件下，氨纶上色剂与纤维和染料的结合会被破坏，从而牢度下降。其次氨纶染色后用阳离子固色剂固色，其牢度提升较阴离子固色剂大，阳离子固色剂可以与染料生的水溶性基团（-SO3-）发生反应，封闭水溶性基团，降低染料水溶性，并且固色剂在纤维表面成膜，可以将染料隔绝起来，干摩擦牢度也就相应提高。

C、酸性、分散和尼龙用活性染料染氨纶的日晒牢度要差于染涤纶或尼龙长丝。究其原因主要是因为氨纶的结晶度低，常温下处于高弹状态，空气更容易进入纤维内部，在日光的作用下发生色变，再者氨纶本身在日晒作用下会发生黄变，也是导致日晒牢度低的原因。

露白问题：棉弹力布染黑色时，氨纶会露白，一般可通过染浴中加入少量分散或酸性黑，让其上染氨纶，不过要留意牢度问题。其次对于涤纶弹力和尼龙弹力布染黑色氨纶露色问题，涤纶弹力布染色时可在染浴中加入少量氨纶上色剂0.3%左右，尼龙弹力布染色可直接在染浴中加入氨纶上色剂染色，这样氨纶露色问题基本可以解决。其他颜色的氨纶露色问题，根据上面类推即可。

含氨纶织物的定型

定型工艺的制定，要先了解织物的风格，前面讲述了关于氨纶织物的不少特点及分类，现在简单重复分析一下氨纶织物的主要特点。

1、氨纶弹性非常高，一般制品不使用100%的聚氨酯，多在织物中混用5~30%的比例，所得各种氨纶织物均具有15%~45%的舒适弹性。

2、氨纶通常不单独使用，氨纶织物常以复合纱制成，例如以氨纶为芯，用其它纤维（如尼龙、涤纶等）做皮层制成包芯纱弹力织物，其对身体的适应性良好，很适合做紧身衣，无压迫感。

3、氨纶弹力织物的外观风格及服用性能与所包覆外层纤维织物的同类产品接近。

在氨纶的染整加工中，如工艺不当，就会造成失弹、起皱等问题。所以进行氨纶的染整加工必须围绕这两大问题，适当调整工艺，以满足客户的要求。

由于氨纶为了改善在纺丝时运转性能，在织造过程中使用了硅油类润滑剂和其他助剂。这些助剂随着时间的推移会自然降解致使纤维泛黄，织物的弹性下降。同时含氨纶面料在长期储存中会形成“冷定形”，使织物在后加工中产生无法消除的永久性的折皱。所以，含氨纶针织布除了减少仓储时间外，更重要的是织造后立即开幅后平幅卷装，避免产生压折痕的机会。

含氨纶针织物，下机后其纤维内部的氨纶存在一定的织造时形成的内应力。所以，预热定形的目的就是为了通过面料的一张一弛的过程而消除应力，使织物的尺寸充分稳定，消除织物在后加工中出现永久性的折痕。

如果在圆筒织造时形成的线圈，第二个线圈在第一个线圈的左面，那么预定形时进布方向也应该左面前7％～10％(相对幅宽)，使得和成品的扭度保持一致。

• 预定型

因此，最佳的预定形方案为：松弛→汽蒸(没有汽蒸条件的轧热水80℃) →超喂预定形→(进入面料前处理→定形→印花)。

大多数染厂因为没有汽蒸设备而直接轧水进入定形，当气温在较低时(冬天)，面料上易产生折痕。面料通过汽蒸箱松弛后再进行定形，会收到满意的效果。热定形温度以l85～190℃之间为好，定形时间45～60 S。定形温度过高，会使织物泛黄。

同时如果织物上的杂质和助剂因受焙烘的影响而部分降解，其降解物质一旦迁移到纤维内部产生斑痕，那么这些斑痕在后道加工中就很难去除，染色时纤维内部的油斑会首先吸收染料，而在保温移染过程中又没有能够及时跑出来而形成染深斑，即使再进行剥色重染，还会残留在面料上，所以，切忌195℃以上的高温预定形（注：氨纶软化温度约在200°以上），同时还会影响氨纶牢度。定形时的幅宽比坯布拉宽l0％～l5％，让其在染缸中前处理时有一个充分的回复，使面料内应力完全消除。

• 前处理

需印花的针织布也要经过前处理，去除棉渍杂质和油脂蜡质等，增加面料的白度和提高织物的润湿、吸水性能，从而达到良好的印花效果。

前处理工艺可以分为两大类，即传统的碱处理和现代的生物酶处理，生物酶处理符合环保加工要求，但是目前对增白或漂白要求高的面料还很难满足要求，所以常规的碱处理工艺还在广泛地运用，含氨纶织物前处理后的水洗逐步降温是十分必要的，防止突然降温引起纤维收缩产生折痕。

• 半制品定形要求

半制品的定形，必须根据原设计的工艺进行，一般来说定形幅宽较成品幅宽宽3％～5％左右，经向缩率控制在成品要求的缩率以内，贴布的伸长等于描稿时放大的比例。如果是单面针织布，那么还需要桨切边及最佳扭度的控制，减少因扭度而产生的印花纬斜。浆边的宽度约1cm，断点浆。不宜太薄或过厚，太薄了起不到应有的作用，太厚了会影响近布边的印花效果。涂料印花由于停留在布面的固浆相对地会增加面料的平方米克质量，所以在幅宽、缩率符合的条件下，克质量可以偏轻一点。

资料参考:《含氨纶弹性织物染整》、印染人、印染学习与交流、染整百科、功能纺织、色尚坊布博士等，由印染人综合整理

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