Полиуретановые волокна
Полиуретановые волокна или эластомерная полиуретановая нить — это синтетическая нить, получаемая на основе полиуретановых каучуков.
История
Первое промышленное производство полиуретановых нитей начато в США в 1958 году, в 1962—1964 годах полиуретановые нити появились в Европе, в 1963 году — в Японии.
Первое производство полиуретановых волокон «спандекс» в СССР было организовано в 1975 году на Волжском производственном объединении «Химволокно» по проекту всесоюзного проектного института ГИПРОИВ.
Свойства
- Линейная плотность комплексных нитей 2,2—125 текс
- число элементарных нитей в них 3—110 и более,
- их линейная плотность 0,7—1,2 текс.
- Относительная прочность нитей 8—10 сН/текс.
- Относительное удлинение при разрыве 500—800 %.
- Степень эластичного восстановления 95—96 %;
- модуль деформации при 300% растяжении 1,2—2,4 сН/текс.
- Влагосодержание 1,0—1,3 % (при 20 °C и относительной влажности воздуха 55—65 %);
- Плотность 1,1—1,3 г/см³; температура размягчения 175—200 °C.
У материала есть один серьёзный недостаток — он разрушается при взаимодействии с хлорированной водой бассейна или под воздействием ультрафиолета. Поэтому, например, купальник в некоторых местах становится как бы полупрозрачным и вытягивается.
Морфологическая структура
Линейные полиуретаны имеют блочную структуру макромолекул, состоящую из чередующихся жёстких и гибких сегментов с сильно изогнутыми молекулярными цепями: полиэфирных сегментов, обеспечивающих высокие эластические деформации, и жёстких сегментов, содержащих полиуретановые и карбамидные группы, обеспечивающих взаимодействие между макромолекулами и необходимую, хотя и ограниченную, теплостойкость.
Температура стеклования эластомерных полиуретановых нитей −40…−60 °C, температура плавления 160—230 °C. Чрезвычайно высокая деформативность эластомерных нитей (при невысокой прочности) позволяет использовать их в качестве вспомогательных в сочетании с обычными видами нитей, последние одновременно обеспечивают защиту эластомерных нитей от быстрого разрушения при эксплуатации изделий.
Эластомерную нить из-за химического состава часто относят к аллергенам.
Способы получения
Полиуретановые волокна производятся четырьмя способами:
- экструзией из расплава полимера;
- реакционным (химическим) формованием;
- сухим формованием из раствора;
- мокрым формованием из раствора.
Все промышленные способы получения полиуретановых волокон имеют общую стадию — синтез макродиизоцианата (форполимера) в массе из полиэфирдиола и диизоцианата (берётся в молярном избытке) при 60 °C в среде сухого азота. Последующие стадии — получение полиуретана взаимодействием макродиизоцианата с диамином (удлинитель цепи) и формование нитей проводят различными способами.
Реакцию макродиизоцианата с диамином (реакция удлинения цепи) осуществляют в среде растворителя (в основном ДМФА). Полученный формовочный раствор дозируют через фильеру в обогреваемую (185—230 °C) и интенсивно обдуваемую горячим воздухом прядильную шахту высотой до 11 м (сухой способ) или в осадительную водную ванну при комнатной температуре (мокрый способ).
По другому способу диамин (до 3 %) добавляют в осадительную ванну с водой или органическим растворителем, в которую через фильеры выдавливают тонкими струями макродиизоцианат (или его раствор). Образование и осаждение полиуретанмочевины происходит в ванне, поэтому этот способ получения полиуретановых волокон называют реакционным или химическим формованием.
При сухом методе формования из прядильной шахты выходят 1—16 комплексных нитей, которые после нанесения замасливателя в количестве 2—7 % наматывают на бобины и подвергают термообработке в камере при 80 °C в течение 3 ч для снижения усадки нити в кипящей воде.
При мокром методе сформованные нити промывают водой (90—95 °C) в аппаратах, где они вытягиваются примерно в 1,5 раза, наматывают на бобины и подвергают термообработке при 120 °C в течение 20—30 ч. При химическом формовании нить, намотанную на шпулю, обрабатывают водой (40—80 °C, давление 4 МПа) в течение 0,25—8 ч.
Преимущества сухого способа формования перед мокрым: более высокая концентрация формовочного раствора (32 % против 20 %), большая скорость формования (600 м/мин против 150 м/мин), проще регенерация растворителя.
Развивается также способ формования полиуретановых волокон из расплава; полиуретан в этом случае должен быть термопластичным, что достигается применением в качестве удлинителя цепи диолов — этиленгликоля или бутиленгликоля.
Наибольшее распространение получил сухой способ формования полиуретановых волокон (80 % от их мирового производства), 15 % производится по мокрому и химическому способам формования, 5 % полиуретановых волокон формуют из расплава. В сухом способе для синтеза полиуретана применяют простой полиэфирдиол, получаемый полимеризацией ТГФ, в других способах — преимущественно сложные полиэфирдиолы, во всех способах — 4,4'-дифенилметандиизоцианат, иногда — смесь 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианатов.
Ассортимент
Ассортимент полиуретановых нитей определяется их назначением. Они могут служить в качестве вспомогательных при сращивании (соединении вместе) или выпускаются в виде обмотанных другими видами нитей.
На основе эластомерных нитей в сочетании с нитями обычных видов производятся различные текстильные структуры — вторичные неоднородные кручёные и обкрученные нити с неравномерно нагруженными компонентами. Из них изготавливаются эластичные ткани и трикотаж разнообразных видов. Эластичные нити и эластичные полотна — незаменимый материал для облегающих тело текстильных изделий широкого ассортимента, в том числе трикотажных спортивных, галантерейных и медицинских.
Полиуретановые волокна известны под торговыми названиями: лайкра, вайрин (США), эспа, неолан (Япония), спанцель (Великобритания), ворин (Италия) и др.
Синонимы
- «Спандекс» (Spandex) — общее название полиуретановых эластичных нитей, которое, в отличие от названий большинства волокон, не является производным от их химического состава. Слово появилось в результате перестановки слогов в слове «expand» (растягивать). В Северной Америке предпочитают говорить «спандекс», за её пределами — «эластан» (elastane).
- «Лайкра» (Lycra) — самый известный бренд, название которого ассоциируется с эластаном. Является брендом фирмы «Invista», которая была частью компании DuPont. Особую популярность «Лайкра» обрела потому, что практически во всём мире так называли любой вид эластана. «Invista» не одобряет подобное заблуждение, всячески защищая свою торговую марку.
- Другими торговыми марками полиуретановых волокон, помимо прочих, являются «Эласпан» (Elaspan) также производства фирмы «Инвиста», «Дорластан» (Dorlastan) фирмы «Asahi Kasei» и «Линель» (Linel) компании «Fillattice».
Применение в шоу-бизнесе
- В японском сериале «Super Sentai» (в американской версии — «Power Rangers») эластан очень распространён в одежде. Впервые этот материал был использован в 1983 году в «Kagaku Sentai Dynaman».
- В 1970-х и 1980-х годах популярность среди многих металл- и рок-групп приобрели легинсы из эластана. Основной причиной этого послужило то, что он сохранял способность растягиваться и плотно облегать тело даже после многих применений, в отличие от джинсов или кожаных штанов. Эластан не стеснял движений музыкантов на сцене, позволяя им высоко прыгать либо ставить ноги на мониторы. Легинсы из эластана носили участники Queen, Ratt, Van Halen, Mötley Crüe, Judas Priest, Scorpions, Iron Maiden, Saxon, Whitesnake, Bon Jovi, Twisted Sister и др. К концу 1980-х, когда с появлением гранжа популярность глэм-металла и металла в целом снизилась, эластан вышел из моды.
- Вместе с глэм-металлическими командами эластан носили кантри-исполнители, например Долли Партон, Марго Смит (Margo Smith) и Дотти Вест (Dottie West).
- В фильмах «Новый Человек-Паук» и «Новый Человек-паук. Высокое напряжение» костюм паука был сделан из спандекса.
Примечания
- Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности (недоступная ссылка)
- Текстильный мир. Эластан (недоступная ссылка)
Ссылки
- Химическое строение текстильных волокон
- Полиуретаны Архивная копия от 17 февраля 2010 на Wayback Machine
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Полиуретановые волокна, Что такое Полиуретановые волокна? Что означает Полиуретановые волокна?
Termin volokno imeet takzhe drugie znacheniya Poliuretanovye volokna ili elastomernaya poliuretanovaya nit eto sinteticheskaya nit poluchaemaya na osnove poliuretanovyh kauchukov Volokno Spandeks IstoriyaPervoe promyshlennoe proizvodstvo poliuretanovyh nitej nachato v SShA v 1958 godu v 1962 1964 godah poliuretanovye niti poyavilis v Evrope v 1963 godu v Yaponii Pervoe proizvodstvo poliuretanovyh volokon spandeks v SSSR bylo organizovano v 1975 godu na Volzhskom proizvodstvennom obedinenii Himvolokno po proektu vsesoyuznogo proektnogo instituta GIPROIV SvojstvaLinejnaya plotnost kompleksnyh nitej 2 2 125 teks chislo elementarnyh nitej v nih 3 110 i bolee ih linejnaya plotnost 0 7 1 2 teks Otnositelnaya prochnost nitej 8 10 sN teks Otnositelnoe udlinenie pri razryve 500 800 Stepen elastichnogo vosstanovleniya 95 96 modul deformacii pri 300 rastyazhenii 1 2 2 4 sN teks Vlagosoderzhanie 1 0 1 3 pri 20 C i otnositelnoj vlazhnosti vozduha 55 65 Plotnost 1 1 1 3 g sm temperatura razmyagcheniya 175 200 C U materiala est odin seryoznyj nedostatok on razrushaetsya pri vzaimodejstvii s hlorirovannoj vodoj bassejna ili pod vozdejstviem ultrafioleta Poetomu naprimer kupalnik v nekotoryh mestah stanovitsya kak by poluprozrachnym i vytyagivaetsya Morfologicheskaya struktura Struktura materiala iz lajkry Linejnye poliuretany imeyut blochnuyu strukturu makromolekul sostoyashuyu iz chereduyushihsya zhyostkih i gibkih segmentov s silno izognutymi molekulyarnymi cepyami poliefirnyh segmentov obespechivayushih vysokie elasticheskie deformacii i zhyostkih segmentov soderzhashih poliuretanovye i karbamidnye gruppy obespechivayushih vzaimodejstvie mezhdu makromolekulami i neobhodimuyu hotya i ogranichennuyu teplostojkost Temperatura steklovaniya elastomernyh poliuretanovyh nitej 40 60 C temperatura plavleniya 160 230 C Chrezvychajno vysokaya deformativnost elastomernyh nitej pri nevysokoj prochnosti pozvolyaet ispolzovat ih v kachestve vspomogatelnyh v sochetanii s obychnymi vidami nitej poslednie odnovremenno obespechivayut zashitu elastomernyh nitej ot bystrogo razrusheniya pri ekspluatacii izdelij Elastomernuyu nit iz za himicheskogo sostava chasto otnosyat k allergenam Sposoby polucheniyaPoliuretanovye volokna proizvodyatsya chetyrmya sposobami ekstruziej iz rasplava polimera reakcionnym himicheskim formovaniem suhim formovaniem iz rastvora mokrym formovaniem iz rastvora Vse promyshlennye sposoby polucheniya poliuretanovyh volokon imeyut obshuyu stadiyu sintez makrodiizocianata forpolimera v masse iz poliefirdiola i diizocianata beryotsya v molyarnom izbytke pri 60 C v srede suhogo azota Posleduyushie stadii poluchenie poliuretana vzaimodejstviem makrodiizocianata s diaminom udlinitel cepi i formovanie nitej provodyat razlichnymi sposobami Reakciyu makrodiizocianata s diaminom reakciya udlineniya cepi osushestvlyayut v srede rastvoritelya v osnovnom DMFA Poluchennyj formovochnyj rastvor doziruyut cherez fileru v obogrevaemuyu 185 230 C i intensivno obduvaemuyu goryachim vozduhom pryadilnuyu shahtu vysotoj do 11 m suhoj sposob ili v osaditelnuyu vodnuyu vannu pri komnatnoj temperature mokryj sposob Po drugomu sposobu diamin do 3 dobavlyayut v osaditelnuyu vannu s vodoj ili organicheskim rastvoritelem v kotoruyu cherez filery vydavlivayut tonkimi struyami makrodiizocianat ili ego rastvor Obrazovanie i osazhdenie poliuretanmocheviny proishodit v vanne poetomu etot sposob polucheniya poliuretanovyh volokon nazyvayut reakcionnym ili himicheskim formovaniem Pri suhom metode formovaniya iz pryadilnoj shahty vyhodyat 1 16 kompleksnyh nitej kotorye posle naneseniya zamaslivatelya v kolichestve 2 7 namatyvayut na bobiny i podvergayut termoobrabotke v kamere pri 80 C v techenie 3 ch dlya snizheniya usadki niti v kipyashej vode Pri mokrom metode sformovannye niti promyvayut vodoj 90 95 C v apparatah gde oni vytyagivayutsya primerno v 1 5 raza namatyvayut na bobiny i podvergayut termoobrabotke pri 120 C v techenie 20 30 ch Pri himicheskom formovanii nit namotannuyu na shpulyu obrabatyvayut vodoj 40 80 C davlenie 4 MPa v techenie 0 25 8 ch Preimushestva suhogo sposoba formovaniya pered mokrym bolee vysokaya koncentraciya formovochnogo rastvora 32 protiv 20 bolshaya skorost formovaniya 600 m min protiv 150 m min proshe regeneraciya rastvoritelya Razvivaetsya takzhe sposob formovaniya poliuretanovyh volokon iz rasplava poliuretan v etom sluchae dolzhen byt termoplastichnym chto dostigaetsya primeneniem v kachestve udlinitelya cepi diolov etilenglikolya ili butilenglikolya Naibolshee rasprostranenie poluchil suhoj sposob formovaniya poliuretanovyh volokon 80 ot ih mirovogo proizvodstva 15 proizvoditsya po mokromu i himicheskomu sposobam formovaniya 5 poliuretanovyh volokon formuyut iz rasplava V suhom sposobe dlya sinteza poliuretana primenyayut prostoj poliefirdiol poluchaemyj polimerizaciej TGF v drugih sposobah preimushestvenno slozhnye poliefirdioly vo vseh sposobah 4 4 difenilmetandiizocianat inogda smes 2 4 i 2 6 toluilendiizocianatov AssortimentAssortiment poliuretanovyh nitej opredelyaetsya ih naznacheniem Oni mogut sluzhit v kachestve vspomogatelnyh pri srashivanii soedinenii vmeste ili vypuskayutsya v vide obmotannyh drugimi vidami nitej Na osnove elastomernyh nitej v sochetanii s nityami obychnyh vidov proizvodyatsya razlichnye tekstilnye struktury vtorichnye neodnorodnye kruchyonye i obkruchennye niti s neravnomerno nagruzhennymi komponentami Iz nih izgotavlivayutsya elastichnye tkani i trikotazh raznoobraznyh vidov Elastichnye niti i elastichnye polotna nezamenimyj material dlya oblegayushih telo tekstilnyh izdelij shirokogo assortimenta v tom chisle trikotazhnyh sportivnyh galanterejnyh i medicinskih Poliuretanovye volokna izvestny pod torgovymi nazvaniyami lajkra vajrin SShA espa neolan Yaponiya spancel Velikobritaniya vorin Italiya i dr Sinonimy Spandeks Spandex obshee nazvanie poliuretanovyh elastichnyh nitej kotoroe v otlichie ot nazvanij bolshinstva volokon ne yavlyaetsya proizvodnym ot ih himicheskogo sostava Slovo poyavilos v rezultate perestanovki slogov v slove expand rastyagivat V Severnoj Amerike predpochitayut govorit spandeks za eyo predelami elastan elastane Lajkra Lycra samyj izvestnyj brend nazvanie kotorogo associiruetsya s elastanom Yavlyaetsya brendom firmy Invista kotoraya byla chastyu kompanii DuPont Osobuyu populyarnost Lajkra obrela potomu chto prakticheski vo vsyom mire tak nazyvali lyuboj vid elastana Invista ne odobryaet podobnoe zabluzhdenie vsyacheski zashishaya svoyu torgovuyu marku Drugimi torgovymi markami poliuretanovyh volokon pomimo prochih yavlyayutsya Elaspan Elaspan takzhe proizvodstva firmy Invista Dorlastan Dorlastan firmy Asahi Kasei i Linel Linel kompanii Fillattice Primenenie v shou bizneseVelosipedist v shortah iz poliuretanovogo volokna V yaponskom seriale Super Sentai v amerikanskoj versii Power Rangers elastan ochen rasprostranyon v odezhde Vpervye etot material byl ispolzovan v 1983 godu v Kagaku Sentai Dynaman V 1970 h i 1980 h godah populyarnost sredi mnogih metall i rok grupp priobreli leginsy iz elastana Osnovnoj prichinoj etogo posluzhilo to chto on sohranyal sposobnost rastyagivatsya i plotno oblegat telo dazhe posle mnogih primenenij v otlichie ot dzhinsov ili kozhanyh shtanov Elastan ne stesnyal dvizhenij muzykantov na scene pozvolyaya im vysoko prygat libo stavit nogi na monitory Leginsy iz elastana nosili uchastniki Queen Ratt Van Halen Motley Crue Judas Priest Scorpions Iron Maiden Saxon Whitesnake Bon Jovi Twisted Sister i dr K koncu 1980 h kogda s poyavleniem granzha populyarnost glem metalla i metalla v celom snizilas elastan vyshel iz mody Vmeste s glem metallicheskimi komandami elastan nosili kantri ispolniteli naprimer Dolli Parton Margo Smit Margo Smith i Dotti Vest Dottie West V filmah Novyj Chelovek Pauk i Novyj Chelovek pauk Vysokoe napryazhenie kostyum pauka byl sdelan iz spandeksa PrimechaniyaV rodstvennyh proektahZnacheniya v VikislovareMediafajly na Vikisklade Sovremennye himicheskie volokna i perspektivy ih primeneniya v tekstilnoj promyshlennosti nedostupnaya ssylka Tekstilnyj mir Elastan nedostupnaya ssylka SsylkiHimicheskoe stroenie tekstilnyh volokon Poliuretany Arhivnaya kopiya ot 17 fevralya 2010 na Wayback Machine
