Unter den vielen funktionellen Varianten können elastische Fasern als „Sunrise Industry“ dem menschlichen Körper ein gutes Berührungsgefühl verleihen und spielen eine unersetzliche Rolle für den Tragekomfort und die flauschige Wärme von Kleidung. Daher nehmen sie in der Textilindustrie in China und sogar weltweit eine stabile Position ein, und Textilgeweben eine gewisse Elastizität zu verleihen, ist zu einem unvermeidlichen Entwicklungstrend bei der Herstellung von Textilien geworden.
1. Diene-elastische Faser (Gummigarn)
Diene-Elastikfasern sind allgemein als Gummifilamente oder elastische Filamente bekannt und die Dehnung liegt im Allgemeinen zwischen 100 % und 300 %. Der wichtigste chemische Bestandteil ist Sulfidpolyisopren, das gute chemische und physikalische Eigenschaften wie hohe Temperaturbeständigkeit, Säure- und Alkalibeständigkeit sowie Verschleißfestigkeit aufweist und in der Strickindustrie häufig verwendet wird, beispielsweise für Socken und Rippbündchen. Gummigarn ist eine frühe elastische Faser und da es hauptsächlich zu groben Garnen verarbeitet wird, ist sein Einsatzbereich in Geweben begrenzt.
2. Polyurethanfaser (Spandex)
Polyurethan-Elastan bezeichnet eine Faser aus einem Blockcopolymer mit Polyurethan als Hauptbestandteil, die in China als Spandex bezeichnet wird. Der ursprüngliche Handelsname in den USA war Spandex und wurde später in Lycra Lycra, Elastan in Europa, Neolon in Japan und Dorlastan in Deutschland geändert. Seine Elastizität kommt von seiner Molekülstruktur, die aus einem Netzwerk von Blockcopolymeren besteht, die aus sogenannten „weichen“ und „harten“ Segmenten bestehen. Mit den unterschiedlichen Blockcopolymeren und unterschiedlichen Spinnverfahren sind auch die Elastizität sowie die Färbe- und Veredelungseigenschaften dieser Faser unterschiedlich, nachdem eine unterschiedliche „Segment“-Netzwerkstruktur gebildet wurde.
Zu den Spinnverfahren für Spandex gehören Trockenspinnen, Nassspinnen, chemisches Reaktionsspinnen und Schmelzspinnen. Die Trockenspinntechnologie ist derzeit die gängigste Methode der industriellen Spandex-Produktion. Sie bietet die Vorteile einer hohen Spinngeschwindigkeit (1000 m/min), einer kleinen Spinnkammer, einer guten Produktqualität und einer kleinen Produktionswerkstattfläche, ist jedoch gleichzeitig mit erheblicher Umweltverschmutzung, hohen Kosten und anderen Nachteilen verbunden. Im Gegensatz dazu weist die Schmelzspinntechnologie ohne Verwendung von Lösungsmitteln und Koagulanzien und ohne die Probleme der Abwasser- und Abfallflüssigkeitsbehandlung niedrige Produktionskosten auf, hat ein großes Entwicklungspotenzial und ist einer der Brennpunkte der aktuellen Forschung.
Spandex ist die älteste und am weitesten verbreitete Art elastischer Fasern und verfügt über die ausgereifteste Produktionstechnologie.
3. Polyetherester-Elasthan
Polyetherester-Elasthan ist eine Elasthanfaser, die durch Schmelzspinnen aus Polyester- und Polyether-Copolymeren hergestellt wird und erstmals 1990 von der Teijin Corporation in Japan hergestellt wurde. Polyetherester-Elasthanfasern sind strukturell Polyurethan-Elasthanfasern ähnlich und weisen ebenfalls eine „segmentale“ Struktureigenschaft auf. Das „weiche“ Kettensegment besteht hauptsächlich aus Polyethersegmenten, die eine gute Flexibilität, lange Ketten und einfache Dehnung und Verformung aufweisen. Das „harte“ Segment ist das Polyestersegment, das relativ steif und leicht zu kristallisieren ist und eine kürzere Kette hat, die als Knoten fungiert, wenn die Faser durch Kraft verformt wird, elastische Rückstelleigenschaften verleiht und die Festigkeit und Hitzebeständigkeit der Faser bestimmt.
Polyetherester-Elasthanfasern haben nicht nur eine hohe Festigkeit, sondern auch eine gute Elastizität. Bei einer Dehnung von 50 % entspricht die Elastizität von Elasthanfasern mittlerer Festigkeit der von Spandex, und der Schmelzpunkt ist auch höher. Gemischt mit PET-Fasern können sie bei 120 bis 130 Grad gefärbt werden, sodass Polyesterfasern auch zu elastischen Textilien verarbeitet werden können. Darüber hinaus weisen sie eine ausgezeichnete Lichtechtheit, Chlorbleichbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit usw. auf, die besser sind als bei gewöhnlichem Spandex. Aufgrund ihrer guten Säure- und Laugenbeständigkeit können die aus ihnen und Polyester bestehenden Gewebe auch mit Laugenreduzierung verarbeitet werden, um den Fall des Gewebes zu verbessern.
Darüber hinaus bietet diese Faser die Vorteile billiger Rohstoffe sowie einer einfachen Herstellung und Verarbeitung und ist ein vielversprechenderer Fasertyp.
4. Polyolefin-Elasthanfaser (DOW XLA-Faser)
Polyolefin-Elasthanfasern werden aus schmelzgesponnenen thermoplastischen Polyolefin-Elastomeren hergestellt. XLA wurde 2002 von DOW Chemical eingeführt und war die erste kommerziell erhältliche Polyolefin-Elasthanfaser, die durch Schmelzspinnen eines Ethylen-Octen-Copolymers (POE) unter Verwendung eines Metallocenkatalysators zur In-situ-Polymerisation hergestellt wurde. Es weist eine gute Elastizität, eine Bruchdehnung von 500 % und eine hohe Temperaturbeständigkeit von 220 Grad auf, ist beständig gegen Chlorbleiche und Behandlung mit starken Säuren und Basen und sehr beständig gegen UV-Abbau. Der Herstellungsprozess ist einfacher, der Preis der Rohstoffe ist niedriger als bei Elasthan, und der Herstellungsprozess ist nahezu umweltfreundlich und leicht zu recyceln.
Polyolefin-Elasthanfasern finden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in den letzten Jahren breite Anwendung.
5. Verbundelastische Faser (T400-Faser)
CONTEX (ST 100 Verbundelastan, auf dem Markt unter dem gemeinsamen Namen T400 Elastan bekannt) ist eine neue elastische Zweikomponentenfaser, die aus DuPont Sorona als Hauptrohstoff und gewöhnlichem PET durch ein fortschrittliches Verbundspinnverfahren hergestellt wird. Mit natürlicher permanenter Spiralkräuselung und hervorragender Bauschigkeit, Elastizität, elastischer Rückstellrate, Farbechtheit und besonders weichem Griff kann es allein oder mit Baumwolle, Viskose, Polyester, Nylon usw. verwebt werden, um eine Vielzahl von Stilen zu bilden. Es löst nicht nur viele Probleme, wie z. B. dass herkömmliches Spandexgarn schwer zu färben ist, übermäßige Elastizität aufweist, kompliziert zu weben ist, die Stoffgröße instabil ist und während des Gebrauchs leicht altert, sondern kann auch direkt auf Luftdüsen-, Wassersprüh- und Pfeilwebstühlen gewebt werden und muss nicht wie Spandex nach der Herstellung zu umhülltem Garn auf der Maschine gewebt werden, was die Garnkosten senkt und die Qualitätseinheitlichkeit der Produkte verbessert.
6. Harte elastische Faser
Die oben genannten elastischen Fasern sind weiche elastische Fasern, die bei geringerer Belastung eine größere Verformung und Rückbildung erfahren. Aus thermodynamischer Sicht ergibt sich die Elastizität aus dem Freiheitsgrad (oder Chaos) der Molekülkette, d. h. der Änderung der Entropie des Systems, sodass die Kristallinität der oben genannten Fasern gering ist. Einige unter besonderen Verarbeitungsbedingungen hergestellte Fasern, wie z. B. Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und andere Fasern, verformen sich zwar bei geringer Belastung nicht so leicht (da sie einen höheren Modul haben), weisen aber auch bei höherer Belastung, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen, eine gute Elastizität auf, weshalb diese Art von Faser als harte elastische Faser bezeichnet wird.
Die Verformung und Rückbildung von harten elastischen Fasern unterscheiden sich erheblich von denen von elastischen Fasern. Beispielsweise sind der Modul und die Festigkeit der harten elastischen PP-Faser unmittelbar nach der Zugrückbildung viel geringer als die der zweiten Dehnung, aber wenn sie nach dem Entfernen der Spannung für einen bestimmten Zeitraum platziert wird oder wenn die Temperatur erhöht wird, um sie vollständig zu entspannen, und dann die zweite Dehnung durchgeführt wird, liegt die Verformungsrückbildung im Wesentlichen nahe an der Kurve des ersten Mals. Dies liegt daran, dass beim Dehnen und Rückbilden der harten elastischen Faser nicht nur die Zug- und Rückzugsverformung des langkettigen Segments des kondensierten Moleküls der oben erwähnten weichen elastischen Faser auftritt, sondern auch einige Änderungen in der mikroporösen Struktur während des Dehnungsprozesses, und ihre Wafernetzwerkstruktur ändert sich ebenfalls. Erst nachdem diese Strukturänderungen allmählich wiederhergestellt sind, können sie in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren, sodass sie sich unter höherem Druck verformen und zurückbilden, was als harte elastische Faser bezeichnet wird.
Derzeit werden harte, elastische Fasern in Textilien nicht viel verwendet. Da sich ihre elastischen Eigenschaften jedoch von denen weicher, elastischer Fasern unterscheiden, können einige spezielle Textilien entwickelt werden.