Spośród wielu odmian funkcjonalnych włókno elastyczne, jako „przemysł wschodu słońca”, może zapewnić ludzkiemu ciału dobre poczucie kontaktu i odgrywa niezastąpioną rolę w komforcie noszenia i puszystym cieple ubrań, dzięki czemu zajmuje stabilną pozycję w przemyśle tekstylnym w Chinach, a nawet na świecie, a nadawanie materiałom tekstylnym określonej elastyczności stało się nieuniknionym trendem rozwojowym w zakresie tekstyliów.
1. Włókno elastyczne dienowe (przędza gumowa)
Włókna elastyczne dienowe są powszechnie znane jako włókna gumowe lub włókna elastyczne, a wydłużenie wynosi zazwyczaj od 100% do 300%. Głównym składnikiem chemicznym jest poliizopren siarczkowy, który ma dobre właściwości chemiczne i fizyczne, takie jak odporność na wysoką temperaturę, odporność na kwasy i zasady oraz odporność na zużycie, i jest szeroko stosowany w przemyśle dziewiarskim, takim jak skarpety i ściągacze. Przędza gumowa jest wczesnym włóknem elastycznym i ponieważ jest głównie wytwarzana w postaci grubych przędz, ma ograniczony zakres zastosowań w tkaninach tkanych.
2. Włókno poliuretanowe (spandex)
Elastan poliuretanowy odnosi się do włókna wykonanego z kopolimeru blokowego z poliuretanem jako głównym składnikiem, który w Chinach nazywany jest spandexem, a pierwotną nazwą handlową w Stanach Zjednoczonych był Spandex, a później zmieniono jego nazwę na Lycra Lycra, Elastane w Europie, Neolon w Japonii i Dorlastan w Niemczech. Jego elastyczność wynika ze struktury molekularnej, która składa się z sieci kopolimerów blokowych składających się z tak zwanych segmentów „miękkich” i „twardych”. Dzięki różnym kopolimerom blokowym i różnym procesom przędzenia, elastyczność oraz właściwości barwienia i wykańczania tego włókna są również różne po utworzeniu innej struktury sieciowej „segmentu”.
Metody przędzenia spandexu obejmują przędzenie na sucho, przędzenie na mokro, przędzenie z reakcją chemiczną i przędzenie na gorąco. Technologia przędzenia na sucho jest obecnie najpowszechniejszą metodą przemysłowej produkcji spandexu, która ma zalety dużej prędkości przędzenia (1000 m/min), małego wgłębnika przędzalniczego, dobrej jakości produktu i małej powierzchni warsztatu produkcyjnego, ale jednocześnie występuje poważne zanieczyszczenie środowiska, wysokie koszty i inne niedociągnięcia. Z kolei technologia przędzenia na gorąco, bez użycia rozpuszczalników i koagulantów, bez problemu oczyszczania ścieków i cieczy odpadowych, ma niskie koszty produkcji, duży potencjał rozwoju i jest jednym z gorących punktów obecnych badań.
Spandex jest najwcześniejszą i najszerzej stosowaną odmianą włókna elastycznego, a także najbardziej rozwiniętą technologią produkcji.
3. Estra polieterowa elastanu
Elastan poliestrowo-estrowy to włókno elastanowe wykonane z poliestru i kopolimerów polieterowych poprzez przędzenie ze stopu, wyprodukowane po raz pierwszy przez Teijin Corporation w Japonii w 1990 roku. Włókna poliestrowo-estrowe elastanowe są strukturalnie podobne do włókien poliuretanowo-elastanowych i mają również „segmentową” charakterystykę strukturalną. „Miękki” segment łańcucha to głównie segment polieterowy, który ma dobrą elastyczność, długi łańcuch oraz łatwe wydłużanie i odkształcanie; „Twardy” segment to segment poliestrowy, który jest stosunkowo sztywny i łatwy do krystalizacji, a łańcuch jest krótszy, co działa jak węzeł, gdy włókno jest odkształcane siłą, nadaje właściwości sprężystego odzyskiwania i określa wytrzymałość i odporność cieplną włókna.
Włókno poliestrowo-estrowe elastanowe nie tylko ma wysoką wytrzymałość, ale także dobrą elastyczność, przy 50% wydłużeniu, elastyczność włókna elastanowego o średniej wytrzymałości jest równoważna spandeksowi, a temperatura topnienia jest również wyższa, zmieszane z włóknem PET, mogą być barwione w temperaturze 120~130 stopni, więc włókno poliestrowe może być również przetwarzane na elastyczne tekstylia. Ponadto mają doskonałą odporność na światło, odporność na wybielanie chlorem, odporność na kwasy i zasady itp., które są lepsze niż zwykły spandex. Ze względu na dobrą odporność na kwasy i zasady, tkanina złożona z niego i poliestru może być również przetwarzana z redukcją zasad w celu poprawy układania się tkaniny.
Włókno to ma również zalety tanich surowców, łatwej produkcji i przetwarzania, jest więc bardziej obiecującym rodzajem włókna.
4. Włókno elastanowe poliolefinowe (włókno DOW XLA)
Włókna elastanowe poliolefinowe są wytwarzane z termoplastycznych elastomerów poliolefinowych, które są przędzone ze stopu. XLA, wprowadzone przez DOW Chemical w 2002 r., było pierwszym komercyjnie dostępnym włóknem elastanowym poliolefinowym produkowanym przez przędzenie ze stopu kopolimeru etylenowo-oktenowego (POE) katalizowanego katalizatorem metalocenowym do polimeryzacji in-situ. Ma dobrą elastyczność, 500% wydłużenia przy zerwaniu, wysoką odporność na temperaturę 220 stopni, odporność na wybielanie chlorem i silne działanie kwasów i zasad oraz wysoką odporność na degradację ultrafioletową. Jego proces produkcyjny jest prostszy, cena surowców jest niższa niż spandexu, a proces produkcyjny jest prawie niezanieczyszczający i łatwy do recyklingu.
Włókna poliolefinowe elastanowe zyskały w ostatnich latach dużą popularność ze względu na swoje doskonałe właściwości.
5. Włókno kompozytowe elastyczne (włókno T400)
CONTEX (elastan kompozytowy ST 100, znany zbiorczo na rynku jako elastan T400) to nowe dwuskładnikowe włókno elastyczne kompozytowe wykonane z DuPont Sorona jako głównego surowca i zwykłego PET poprzez zaawansowany proces przędzenia kompozytowego; z naturalnym trwałym spiralnym karbowaniem i doskonałą objętością, elastycznością, współczynnikiem odzyskiwania sprężystości, trwałością koloru i wyjątkowo miękkim dotykiem, może być tkany samodzielnie lub przeplatany z bawełną, wiskozą, poliestrem, nylonem itp., aby tworzyć różnorodne style. Nie tylko rozwiązuje wiele problemów, takich jak tradycyjna przędza spandexowa, która nie jest łatwa do barwienia, nadmierna elastyczność, złożone tkanie, niestabilny rozmiar tkaniny i łatwe starzenie się podczas użytkowania, ale także może być bezpośrednio tkana na krosnach powietrznych, natryskowych i strzałkowych i nie musi być tkana na maszynie po przetworzeniu na przędzę pokrytą, taką jak spandex, co zmniejsza koszt przędzy i poprawia jednorodność jakościową produktów.
6. Twarde włókno elastyczne
Wspomniane powyżej włókna sprężyste są miękkimi włóknami sprężystymi, które ulegają większej deformacji i regeneracji przy niższym naprężeniu. Z punktu widzenia termodynamiki, elastyczność pochodzi ze stopnia swobody (lub chaosu) łańcucha cząsteczkowego, czyli zmiany entropii układu, więc krystaliczność powyższych włókien jest niska. Jednak niektóre włókna przygotowane w specjalnych warunkach przetwarzania, takie jak polipropylen (PP), polietylen (PE) i inne włókna, chociaż nie są łatwe do odkształcenia przy niskim naprężeniu (ponieważ mają wyższy moduł), ale mają również dobrą elastyczność przy wyższym naprężeniu, szczególnie w niższych temperaturach, więc ten rodzaj włókna nazywany jest twardym włóknem sprężystym.
Odkształcenie i powrót do pierwotnego stanu twardych włókien elastycznych znacznie różnią się od włókien elastycznych. Na przykład moduł i wytrzymałość twardego włókna elastycznego PP są znacznie niższe niż drugiego rozciągania bezpośrednio po powrocie do pierwotnego stanu, ale jeśli zostanie ono umieszczone na pewien czas po usunięciu naprężenia lub jeśli temperatura zostanie podniesiona, aby całkowicie się rozluźniło, a następnie zostanie przeprowadzone drugie rozciąganie, powrót do pierwotnego stanu jest zasadniczo zbliżony do krzywej pierwszego razu. Wynika to z faktu, że gdy twarde włókno elastyczne jest rozciągane i odzyskiwane, nie tylko następuje odkształcenie rozciągające i cofnięte długiego łańcucha segmentu skondensowanej cząsteczki wyżej wymienionego miękkiego włókna elastycznego, ale także pewne zmiany w strukturze mikroporowatej podczas procesu rozciągania, a także zmienia się struktura ich sieci płytek. Dopiero po stopniowym przywróceniu tych zmian strukturalnych mogą one powrócić do swojego pierwotnego stanu, więc odkształcają się i odzyskiwują pod wyższym ciśnieniem, co nazywa się twardym włóknem elastycznym.
Obecnie w tekstyliach rzadko stosuje się twarde włókna elastyczne, jednakże ze względu na to, że ich właściwości elastyczne różnią się od właściwości miękkich włókien elastycznych, możliwe stało się opracowanie specjalnych materiałów tekstylnych.