من بين العديد من الأصناف الوظيفية، يمكن للألياف المرنة، باعتبارها "صناعة شروق الشمس"، أن تمنح جسم الإنسان إحساسًا جيدًا بالاتصال، وتلعب دورًا لا غنى عنه في راحة الارتداء والدفء الرقيق للملابس، لذلك فهي تحتل مكانة مستقرة في صناعة النسيج في الصين وحتى العالم، وأصبح إعطاء الأقمشة النسيجية مرونة معينة اتجاهًا حتميًا لتطوير صناعة المنسوجات.
1. ألياف مرنة من نوع دايين (خيوط مطاطية)
تُعرف الألياف المرنة من نوع Diene عادةً باسم خيوط المطاط أو الخيوط المرنة، ويتراوح استطالتها عمومًا بين 100% و300%. المكون الكيميائي الرئيسي هو بولي إيزوبرين كبريتيد، الذي يتمتع بخصائص كيميائية وفيزيائية جيدة مثل مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الأحماض والقلويات ومقاومة التآكل، ويُستخدم على نطاق واسع في صناعات الحياكة مثل الجوارب والأصفاد المضلعة. يُعد غزل المطاط من الألياف المرنة المبكرة، ولأنه يُصنع بشكل أساسي في خيوط خشنة، فإن نطاق استخدامه في الأقمشة المنسوجة محدود.
2. ألياف البولي يوريثين (الإسباندكس)
يشير مصطلح البولي يوريثين الإيلاستان إلى ألياف مصنوعة من كتلة من البوليمر مع البولي يوريثين كمكون رئيسي، ويشار إليها باسم سباندكس في الصين، وكان الاسم التجاري الأصلي في الولايات المتحدة سباندكس، ثم تغير اسمه لاحقًا إلى لايكرا لايكرا، وإيلاستان في أوروبا، ونولون في اليابان، ودورلاستان في ألمانيا. تأتي مرونتها من بنيتها الجزيئية، والتي تتكون من شبكة من البوليمرات الكتلية تتكون من ما يسمى بالأجزاء "الناعمة" و"الصلبة". مع البوليمرات الكتلية المختلفة وعمليات الغزل المختلفة، تختلف أيضًا مرونة وخصائص الصباغة والتشطيب لهذه الألياف بعد تكوين بنية شبكة "قطع" مختلفة.
تشمل طرق غزل الإسباندكس الغزل الجاف والغزل الرطب والغزل بالتفاعل الكيميائي والغزل المنصهر. تعد تقنية الغزل الجاف هي الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج الإسباندكس الصناعي في الوقت الحاضر، والتي تتميز بسرعة الغزل السريعة (1000 م / دقيقة)، ودقة الغزل الصغيرة، وجودة المنتج الجيدة ومساحة ورشة الإنتاج الصغيرة، ولكن في نفس الوقت هناك تلوث بيئي خطير وتكلفة عالية وعيوب أخرى. على العكس من ذلك، فإن تقنية الغزل المنصهر، بدون استخدام المذيبات والمواد المخثرة، بدون مشكلة معالجة مياه الصرف الصحي والسوائل العادمة، لديها تكلفة إنتاج منخفضة، ولديها إمكانات تطوير كبيرة، وهي واحدة من النقاط الساخنة للبحث الحالي.
يعتبر الإسباندكس أقدم أنواع الألياف المرنة وأكثرها استخدامًا، كما أنه أكثر تكنولوجيا الإنتاج نضجًا.
3. بولي إيثر إستر إيلاستان
ألياف البولي إيثر إستر الإيلاستان هي ألياف إيلاستان مصنوعة من البوليستر وبولي إيثر كوبوليمر من خلال الغزل المنصهر، وقد تم إنتاجها لأول مرة بواسطة شركة Teijin في اليابان في عام 1990. ألياف البولي إيثر إستر الإيلاستان تشبه هيكليًا ألياف البولي يوريثين الإيلاستان ولها أيضًا خاصية هيكلية "قطعية". الجزء "الناعم" من السلسلة هو في الأساس جزء بولي إيثر، والذي يتمتع بمرونة جيدة وسلسلة طويلة واستطالة وتشوه سهل؛ الجزء "الصلب" هو جزء البوليستر، وهو صلب نسبيًا وسهل التبلور، والسلسلة أقصر، والذي يعمل كعقدة عندما يتم تشويه الألياف بالقوة، ويمنح خصائص الاسترداد المرنة، ويحدد قوة الألياف ومقاومتها للحرارة.
لا تتمتع ألياف الإيلاستان المصنوعة من بولي إيثر إستر بقوة عالية فحسب، بل تتمتع أيضًا بمرونة جيدة، عند استطالة 50%، أصبحت مرونة ألياف الإيلاستان متوسطة القوة تعادل مرونة ألياف الإيلاستان، كما أن نقطة الانصهار أعلى، وممزوجة بألياف البولي إيثيلين تيرفثالات، ويمكن صبغها عند درجة حرارة 120~130 درجة، لذلك يمكن أيضًا معالجة ألياف البوليستر في منسوجات مرنة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بثبات ممتاز للضوء، ومقاومة لتبييض الكلور، ومقاومة للأحماض والقلويات، وما إلى ذلك، وهي أفضل من ألياف الإيلاستان العادية. نظرًا لمقاومتها الجيدة للأحماض والقلويات، يمكن أيضًا معالجة القماش المكون منها والبوليستر بتقليل القلويات لتحسين ثني القماش.
تتمتع هذه الألياف أيضًا بمزايا المواد الخام الرخيصة، وسهولة الإنتاج والمعالجة، وهي نوع أكثر واعدة من الألياف.
4. ألياف الإيلاستان المصنوعة من مادة البولي أوليفين (ألياف DOW XLA)
ألياف الإيلاستان المصنوعة من البولي أوليفين مصنوعة من مطاط البولي أوليفين الحراري البلاستيكي الذي يتم غزله بالذوبان. كانت XLA، التي قدمتها شركة DOW Chemical في عام 2002، أول ألياف إيلاستان من البولي أوليفين متوفرة تجاريًا ويتم إنتاجها عن طريق غزل البوليمر الإيثيلين-الأوكتين (POE) المحفز بواسطة محفز ميتالوسين للبلمرة في الموقع. تتمتع بمرونة جيدة، واستطالة بنسبة 500% عند الكسر، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية 220 درجة، ومقاومة لتبييض الكلور والمعالجة بالأحماض والقلويات القوية، ومقاومة قوية للتدهور بالأشعة فوق البنفسجية. عملية إنتاجها أبسط، وسعر المواد الخام أقل من سعر الإسباندكس، وعملية الإنتاج غير ملوثة تقريبًا وسهلة إعادة التدوير.
لقد تم استخدام ألياف البولي أوليفين الإيلاستان على نطاق واسع في السنوات الأخيرة بسبب خصائصها الممتازة.
5. الألياف المرنة المركبة (ألياف T400)
CONTEX (الإيلاستان المركب ST 100، والمعروف بشكل جماعي باسم الإيلاستان T400 في السوق) هو ألياف مرنة مركبة جديدة مكونة من مكونين مصنوعة من DuPont Sorona كمادة خام رئيسية و PET عادي من خلال عملية غزل مركبة متقدمة؛ مع التجعيد الحلزوني الدائم الطبيعي والحجم الممتاز والمرونة ومعدل استعادة المرونة وثبات اللون والشعور الناعم بشكل خاص، يمكن نسجها بمفردها أو نسجها مع القطن أو الفسكوز أو البوليستر أو النايلون وما إلى ذلك، لتشكيل مجموعة متنوعة من أنواع الأنماط. لا تحل العديد من المشكلات مثل عدم سهولة صبغ خيوط الإسباندكس التقليدية، والمرونة الزائدة، والنسيج المعقد، وحجم القماش غير المستقر، والشيخوخة السهلة أثناء الاستخدام فحسب، بل يمكن نسجها مباشرة على نفث الهواء، ورذاذ الماء، ونول السهم، ولا يتعين نسجها على الآلة بعد تحويلها إلى خيوط مغطاة مثل الإسباندكس، مما يقلل من تكلفة الخيوط ويحسن من تجانس جودة المنتجات.
6. الألياف المرنة الصلبة
الألياف المرنة المذكورة أعلاه هي ألياف مرنة ناعمة، تخضع لتشوه أكبر واستعادة تحت إجهاد أقل. من وجهة نظر ترموديناميكية، تأتي المرونة من درجة حرية (أو فوضى) السلسلة الجزيئية، أي التغيير في إنتروبيا النظام، وبالتالي فإن بلورة الألياف المذكورة أعلاه منخفضة. ومع ذلك، فإن بعض الألياف المحضرة في ظل ظروف معالجة خاصة، مثل البولي بروبيلين (PP) والبولي إيثيلين (PE) والألياف الأخرى، على الرغم من أنها ليست سهلة التشوه تحت إجهاد منخفض (لأنها تحتوي على معامل مرونة أعلى)، إلا أنها تتمتع أيضًا بمرونة جيدة تحت إجهاد أعلى، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة، لذلك يُطلق على هذا النوع من الألياف اسم الألياف المرنة الصلبة.
إن تشوه واستعادة الألياف المرنة الصلبة يختلفان بشكل كبير عن تشوه الألياف المرنة. على سبيل المثال، تكون معامل المرونة وقوة الألياف المرنة الصلبة من البولي بروبلين أقل بكثير من تلك الخاصة بالتمدد الثاني مباشرة بعد استعادة الشد، ولكن إذا تم وضعها لفترة من الوقت بعد إزالة الإجهاد، أو إذا تم رفع درجة الحرارة لجعلها مسترخية تمامًا ثم تم إجراء التمدد الثاني، فإن استعادة التشوه تكون في الأساس قريبة من منحنى المرة الأولى. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عندما يتم تمديد الألياف المرنة الصلبة واستردادها، لا يحدث فقط تشوه الشد والانكماش لشريحة السلسلة الطويلة من الجزيء المكثف للألياف المرنة اللينة المذكورة أعلاه، ولكن أيضًا بعض التغييرات في البنية الدقيقة المسامية أثناء عملية التمدد، كما يتغير هيكل شبكة الرقاقة الخاصة بها. فقط بعد استعادة هذه التغييرات البنيوية تدريجيًا يمكن أن تعود إلى حالتها الأصلية، لذلك تتشوه وتستعيد عافيتها تحت ضغط أعلى، وهو ما يسمى بالألياف المرنة الصلبة.
في الوقت الحاضر، لا يتم استخدام الألياف المرنة الصلبة كثيراً في المنسوجات، ولكن بسبب اختلاف خصائصها المرنة عن الألياف المرنة الناعمة، يمكن تطوير بعض المنسوجات الخاصة.