Поліўрэтанавыя валокны

Валакно «Спандэкс»

Поліўрэтанавыя валокны або эластамерная поліўрэтанавая нітка — гэта сінтэтычная нітка, якая атрымліваецца на аснове поліўрэтанавых каўчукаў.

Гісторыя

Першая прамысловая вытворчасць поліўрэтанавых нітак пачата ў ЗША ў 1958 годзе, у 1962—1964 гадах поліўрэтанавыя ніткі з’явіліся ў Еўропе, у 1963 годзе — у Японіі.

Першая вытворчасць поліўрэтанавых валокнаў «спандэкс» у СССР была арганізавана ў 1975 годзе на Волжскім вытворчым аб'яднанні «Хімвалакно» па праекце Усесаюзнага праектнага інстытута ГІПРАШВ.

Уласцівасці

• Лінейная шчыльнасць комплексных нітак 2,2-125 тэкс
  • лік элементарных нітак у іх 3-110 і больш,
  • іх лінейная шчыльнасць 0,7-1,2 тэкс.
• Адносная трываласць нітак 8-10 сН/тэкс.
• Адноснае падаўжэнне пры разрыве 500—800 %.
• Ступень эластычнага аднаўлення 95-96 %;
  • модуль дэфармацыі пры 300 % расцяжэнні 1,2—2,4 сН/тэкс.
• Вільгацезмяшчэнне 1,0 — 1,3 % (пры 20 °C і адноснай вільготнасці паветра 55-65 %);
• Шчыльнасць 1,1 — 1,3 г/см³; тэмпература размякчэння 175—200 °C.

У матэрыялу ёсць адзін сур’ёзны недахоп — ён руйнуецца пры ўзаемадзеянні з хлараванай вадой басейна або пад уздзеяннем ультрафіялету. Таму, напрыклад, купальнік у некаторых месцах становіцца як бы напаўпразрыстым і выцягваецца.

Марфалагічная структура

Структура матэрыялу з лайкры

Лінейныя поліурэтаны маюць блокавую структуру макрамалекул, якая складаецца з чаргаваных жорсткіх і гнуткіх сегментаў з моцна выгнутымі малекулярнымі ланцугамі: поліэфірных сегментаў, якія забяспечваюць высокія эластычныя дэфармацыі, і жорсткіх сегментаў, якія змяшчаюць поліўрэтанавыя і карбамідныя групы, што забяспечваюць узаемадзеянне паміж макрамалекуламі і неабходную, хоць і абмежаваную, цеплаўстойлівасць.

Тэмпература шклавання эластамерных поліўрэтанавых нітак −40…-60 °C, тэмпература плаўлення 160—230 °C. Надзвычай высокая дэфарматыўнасць эластамерных нітак (пры невысокай трываласці) дазваляе выкарыстоўваць іх у якасці дапаможных ў спалучэнні са звычайнымі відамі нітак, апошнія адначасова забяспечваюць абарону эластамерных нітак ад хуткага разбурэння пры эксплуатацыі вырабаў.

Эластамерную нітку з-за хімічнага складу часта адносяць да алергенаў.

Спосабы атрымання

Поліурэтанавыя валокны вырабляюцца чатырма спосабамі:

• экструзіяй з расплаву палімера;
• рэакцыйным (хімічным) фармаваннем;
• сухім фармаваннем з раствора;
• мокрым фармаваннем з раствора.

Усе прамысловыя спосабы атрымання поліўрэтанавых валокнаў маюць агульную стадыю — сінтэз макрадыізацыяната (форпалімера) у масе з поліэфірдыёла і дыізацыяната (бярэцца ў малярным лішку) пры 60 °C у асяроддзі сухога азоту. Наступныя стадыі — атрыманне поліўрэтана узаемадзеяннем макрадыізацыяната з дыямінам (падаўжальнікам ланцуга) і фармаванне нітак праводзяць рознымі спосабамі.

Рэакцыю макрадыізацыяната з дыямінам (рэакцыя падаўжэння ланцуга) ажыццяўляюць у асяроддзі растваральніка (у асноўным ДМФА). Атрыманы фармовачны раствор дазуюць праз фільеру ў абаграваную (185—230 °C) і інтэнсіўна абдзіманую гарачым паветрам прадзільную шахту вышынёй да 11 м (сухі спосаб) або ў асаджальную водную ванну пры пакаёвай тэмпературы (мокры спосаб).

Па іншым спосабе дыямін (да 3 %) дадаюць у асаджальную ванну з вадой або арганічным растваральнікам, у якую праз фільеры выціскаюць тонкімі бруямі макрадыізацыянат (або яго раствор). Утварэнне і асаджэнне поліўрэтанмачавіны адбываецца ў ванне, таму гэты спосаб атрымання поліўрэтанавых валокнаў называюць рэакцыйным або хімічным фармаваннем.

Пры сухім метадзе фармавання з прадзільнай шахты выходзяць 1-16 комплексных нітак, якія пасля нанясення замасленніка ў колькасці 2-7 % намотваюць на бабіны і падвяргаюць тэрмаапрацоўцы ў камеры пры 80 °C на працягу 3 ч для зніжэння ўсаджвання ніткі ў кіпячай вадзе.

Пры мокрым метадзе сфармаваныя ніткі промывают вадой (90-95 °C) у апаратах, дзе яны выцягваюцца прыкладна ў 1,5 разы, намотваюць на бабіны і падвяргаюць тэрмаапрацоўцы пры 120 °C на працягу 20-30 ч. пры хімічным фармаванні нітку, наматаную на шпулю, апрацоўваюць вадой (40-80 °C, ціск 4 МПа) на працягу 0,25—8 ч.

Перавагі сухога спосабу фармавання перад мокрым: больш высокая канцэнтрацыя фармовачнага раствора (32 % супраць 20 %), вялікая хуткасць фармавання (600 м/мін супраць 150 м/мін), прасцей рэгенерацыя растваральніка.

Развіваецца таксама спосаб фармавання поліўрэтанавых валокнаў з расплаву; паліўрэтан у гэтым выпадку павінен быць тэрмапластычным, што дасягаецца прымяненнем у якасці падаўжальніка ланцуга дыёлаў — этыленгліколя або бутыленгліколя.

Найбольшае распаўсюджанне атрымаў сухі спосаб фармавання поліўрэтанавых валокнаў (80 % ад іх сусветнай вытворчасці), 15 % вырабляецца па мокрым і хімічным спосабам фармавання, 5 % поліўрэтанавых валокнаў фармуюць з расплаву. У сухім спосабе для сінтэзу поліўрэтана ўжываюць просты поліэфірдыёл, які атрымліваецца полімерызацыі ТГФ, у іншых спосабах — пераважна складаныя поліэфірдыёлы, ва ўсіх спосабах — 4,4'-дыфенілметандыізацыянат, часам — сумесь 2,4 — і 2,6-толуілендыізацыянатаў.

Асартымент

Асартымент поліўрэтанавых нітак вызначаецца іх прызначэннем. Яны могуць служыць у якасці дапаможных пры зрошчванні (злучэнні разам) або выпускаюцца ў выглядзе абматаных іншымі відамі нітак.

На аснове эластамерных нітак у спалучэнні з ніткамі звычайных відаў вырабляюцца розныя тэкстыльныя структуры — другасныя неаднародныя кручаныя і абкручаныя ніткі з нераўнамерна нагружанымі кампанентамі. З іх вырабляюцца эластычныя тканіны і трыкатаж разнастайных відаў. Эластычныя ніткі і эластычныя палотны — незаменны матэрыял для абліпальных цела тэкстыльных вырабаў шырокага асартыменту, у тым ліку трыкатажных спартыўных, галантарэйных і медыцынскіх.

Поліўрэтанавыя валокнывядомыя пад гандлёвымі назвамі: лайкра, вайрын (ЗША), эспа, неалан (Японія), спанцэль (Вялікабрытанія), варын (Італія) і інш.

Сінонімы

• «Спандэкс» (Spandex) — агульная назва поліўрэтанавых эластычных нітак, якая, у адрозненне ад назваў большасці валокнаў, не з’яўляецца вытворным ад іх хімічнага складу. Слова з’явілася ў выніку перастаноўкі складоў у слове «expand» (расцягваць). У Паўночнай Амерыцы аддаюць перавагу казаць «спандэкс», за яе межамі — «эластан» (elastane).
• «Лайкра» (Lycra) — самы вядомы брэнд, назва якога асацыюецца з эластанам. З’яўляецца брэндам фірмы «Invista», якая была часткай кампаніі DuPont. Асаблівую папулярнасць «Лайкра» здабыла таму, што практычна ва ўсім свеце так называлі любы від эластану. «Invista» не ўхваляе падобны зман, усяляк абараняючы сваю гандлёвую марку
• Іншымі гандлёвымі маркамі поліўрэтанавых валокнаў, акрамя іншых, з’яўляюцца «Эласпан» (Elaspan) таксама вытворчасці фірмы «Invista», «Дарластан» (Dorlastan) фірмы «Asahi Kasei» і «Лінель» (Linel) кампаніі «Fillattice».

Прымяненне ў шоў-бізнэсе

Веласіпедыст — у шортах з поліўрэтанавага валакна.

• У японскім серыяле "Super Sentai "(у амерыканскай версіі — «Power Rangers») эластан вельмі распаўсюджаны ў вопратцы. Упершыню гэты матэрыял быў выкарыстаны ў 1983 годзе ў «Kagaku Sentai Dynaman».
• У 1970-х і 1980-х гадах папулярнасць сярод многіх метал- і рок-гуртоў набылі легінсы з эластану. Асноўнай прычынай гэтага паслужыла тое, што ён захоўваў здольнасць расцягвацца і шчыльна абліпаць цела нават пасля многіх ужыванняў, у адрозненне ад джынсаў або скураных штаноў. Эластан не саромеўся рухаў музыкаў на сцэне, дазваляючы ім высока скакаць альбо ставіць ногі на маніторы. Легінсы з эластану насілі ўдзельнікі Queen, Ratt, Van Halen, Mötley Crüe, Judas Priest, Scorpions, Iron Maiden, Saxon, Whitesnake, Bon Jovi, Twisted Sister і інш да канца 1980-х, калі са з’яўленнем гранжа папулярнасць глэм-металу і металу ў цэлым знізілася, эластан выйшаў з моды.
• Разам з глэм-металічнымі камандамі эластан насілі кантры-выканаўцы, напрыклад Долі Партан, Марго Сміт і Доці Уэст.
• У фільмах «Новы Чалавек-Павук» і «Новы Чалавек-павук. Высокае напружанне» касцюм павука быў сканструяваны са спандэкса.

Спасылкі

• Химическое строение текстильных волокон
• ПолиуретаныАрхівавана 17 лютага 2010.