Poliuretán szálak

A poliuretán szálak vagy poliuretán elasztomer szálak poliuretán gumikból előállított  szintetikus szálak [1] .

Történelem

A poliuretán szálak első ipari gyártása 1958-ban kezdődött az USA-ban, 1962-1964-ben Európában, 1963-ban Japánban jelentek meg a poliuretán szálak.

A spandex poliuretán szálak első gyártását a Szovjetunióban 1975-ben szervezték meg a Khimvolokno Volga Termelő Egyesületnél az All-Union Design Institute GIPROIV projektje alapján .

Tulajdonságok

• Komplex szálak lineáris sűrűsége 2,2-125 tex
  • az elemi szálak száma 3-110 vagy több,
  • lineáris sűrűségük 0,7-1,2 tex.
• A szálak relatív szilárdsága 8-10 cN/tex.
• Relatív szakadási nyúlás 500-800%.
• A rugalmas helyreállítás mértéke 95-96%;
  • alakváltozási modulusa 300%-os kiterjedésnél 1,2-2,4 cN/tex.
• Nedvességtartalom 1,0-1,3% (20°C-on és 55-65% relatív páratartalom mellett);
• Sűrűség 1,1-1,3 g/cm³; lágyulási hőmérséklet 175-200 °C.

Az anyagnak egy komoly hátránya van - megsemmisül, ha klórozott medencevízzel vagy ultraibolya sugárzás hatására kölcsönhatásba lép. Ezért például a fürdőruha néhol áttetszővé válik és nyúlik.

Morfológiai szerkezet

A lineáris poliuretánok blokkszerkezetű makromolekulák, amelyek váltakozó merev és rugalmas szegmensekből állnak, erősen ívelt molekulaláncokkal: poliészter szegmensekből, amelyek nagy rugalmasságú deformációt biztosítanak, és merev szegmensekből, amelyek poliuretán- és karbamidcsoportokat tartalmaznak, amelyek kölcsönhatást biztosítanak a makromolekulák és a szükséges, bár korlátozott mértékben, hőállóság.

Az elasztomer poliuretán fonalak üvegesedési hőmérséklete –40…−60 °C, olvadáspontja 160–230 °C. Az elasztomer szálak rendkívül nagy deformálhatósága (alacsony szilárdságú) lehetővé teszi, hogy segédszálként használják őket a hagyományos menettípusokkal kombinálva, amelyek egyúttal védik az elasztomer szálakat a gyors tönkremeneteltől a termék működése során.

Kémiai összetétele miatt az elasztomer fonalat gyakran allergénnek nevezik .

Megszerzésének módjai

A poliuretán szálakat négyféleképpen állítják elő:

• polimer olvadék extrudálás;
• reakció (kémiai) formázás;
• száraz öntés oldatból;
• nedves öntés oldatból.

A poliuretán szálak előállítására szolgáló összes ipari módszernek van egy közös szakasza - a makrodiizocianát (prepolimer) ömlesztett szintézise poliészterdiolból és diizocianátból (mólfeleslegben) 60 ° C-on, száraz nitrogén környezetben. A következő szakaszok - a poliuretán előállítása a makrodiizocianát és a diamin (lánchosszabbító) kölcsönhatásával és a szálak kialakítása különféle módokon történik.

A makrodiizocianát reakcióját a diaminnal (lánchosszabbító reakció) oldószeres közegben (főleg DMF ) hajtjuk végre. A kapott fonóoldatot egy fonócsőn keresztül egy fűtött (185-230 °C) és intenzíven fújt forró levegős forgótengelybe adagolják 11 m magasra (száraz módszer) vagy szobahőmérsékleten csapadékvízfürdőbe (nedves módszer).

Egy másik módszer szerint a diamint (legfeljebb 3%) egy csapadékfürdőbe vízzel vagy szerves oldószerrel adagolják, amelybe a makrodiizocianátot (vagy annak oldatát) vékony sugárban, fonókon keresztül préselik ki. A poliuretán-karbamid képződése és kiválása a fürdőben történik, ezért a poliuretán szálak előállításának ezt a módszerét reakciónak vagy kémiai fonásnak nevezik.

A száraz fonás módszerével 1-16 összetett fonal jön ki a fonótengelyből, amelyeket 2-7%-os kenőanyag felvitele után orsókra tekercselnek, és 80 °C-os kamrában hőkezelésnek vetik alá. 3 óra, hogy csökkentse a fonal zsugorodását forrásban lévő vízben.

Nedves módszerrel a fonott cérnákat vízzel (90–95 °C) mossuk, körülbelül 1,5-szer meghúzva, orsóra tekerjük, és 120 °C-on 20–30 órán át hőkezelésnek vetjük alá. , vízzel (40-80 °C, nyomás 4 MPa) kezelve 0,25-8 órán keresztül.

A száraz fröccsöntés előnyei a nedves fröccsöntéssel szemben: nagyobb formázóoldat koncentráció (32% versus 20%), nagyobb fröccsöntési sebesség (600 m/min versus 150 m/perc), könnyebb oldószer regenerálódás.

Folyamatban van a poliuretán szálak olvasztással történő fonásának eljárása is; A poliuretánnak ebben az esetben hőre lágyulónak kell lennie, amelyet diolok  - etilénglikol vagy butilénglikol lánchosszabbítóként történő felhasználásával érnek el.

A legelterjedtebb a poliuretán szálak száraz alakítása (a világtermelés 80%-a), 15%-a nedves és kémiai alakítási módszerrel, a poliuretán szálak 5%-a olvadékfonású. A poliuretán szintézisének száraz módszerében THF polimerizálásával nyert poliéterdiolt, más módszereknél - főleg poliészter-diolokat, minden módszernél - 4,4'-difenil-metán-diizocianátot, esetenként 2,4- és 2-ből álló keveréket használnak. ,6-toluol-diizocianátok.

Választék

A poliuretán szálak körét a céljuk határozza meg. Kiegészítőként szolgálhatnak a toldásnál (összeillesztésnél), vagy más típusokkal tekercselt menetek formájában készülnek.

Különféle textilszerkezeteket állítanak elő elasztomer fonalakból, hagyományos fonalakkal kombinálva - másodlagos, inhomogén, csavart és tekercselt fonalak, egyenetlenül terhelt komponensekkel. Különböző típusú rugalmas szövetek és kötöttáruk készülnek belőlük. Az elasztikus szálak és rugalmas szövetek nélkülözhetetlen anyagok a testhez simuló textíliák széles skálájához, beleértve a kötött sport-, rövidáru- és orvosi cikkeket.

A poliuretán szálak márkanéven ismertek: lycra, vayrin (USA), espa, neolan (Japán), spanzel (Nagy-Britannia), vorin (Olaszország) stb.

Szinonimák

• A "Spandex" a poliuretán rugalmas fonalak általános neve, amely a legtöbb szál nevétől eltérően nem a kémiai összetételükből származik. A szó a szótagok átrendeződésének eredményeként jelent meg a "kiterjesz" (nyújtás) szóban. Észak-Amerikában inkább "spandex"-et mondanak, azon kívül - "elasztán" (elasztán). [2]
• "Lycra" (Lycra) - a leghíresebb márka, amelynek neve az elasztánhoz kapcsolódik. Ez az Invista cég márkája, amely a DuPont vállalat része volt . A lycra azért vált különösen népszerűvé, mert szinte az egész világon bármilyen elasztánnak nevezték. Az "Invista" nem helyesli az ilyen tévedést, minden lehetséges módon védi védjegyét. [2]
• A poliuretán szálak további márkái közé tartozik többek között a szintén Invistától származó Elaspan, az Asahi Kasei Dorlastan és a Fillattice Linel. [2]

Alkalmazás a show-bizniszben

• A "Super Sentai" japán tévésorozatban (az amerikai változatban - "Power Rangers") az elasztán nagyon gyakori a ruházatban. Ezt az anyagot először 1983-ban használták a Kagaku Sentai Dynamanban [2] .
• Az 1970-es és 1980-as években az elasztán leggingsek népszerűvé váltak számos metal- és rockzenekar körében. Ennek fő oka az volt, hogy sok használat után is megőrizte azt a képességét, hogy nyúljon és szorosan illeszkedjen a testhez, ellentétben a farmerrel vagy a bőrnadrággal. Az Elastan nem akadályozta a zenészek mozgását a színpadon, így a magasba ugorhattak, vagy a monitorra ültették a lábukat. Az elasztán leggingseket a Queen, Ratt, Van Halen, Mötley Crüe, Judas Priest, Scorpions, Iron Maiden, Saxon, Whitesnake, Bon Jovi, Twisted Sister és mások tagjai viselték. Az 1980-as évek végén, amikor a grunge megjelenésével a glam metal és a fém népszerűsége összességében csökkent, az elasztán kiment a divatból [2] .
• Az Elastane-t glam metal zenekarokkal viselték olyan country előadók, mint Dolly Parton , Margo Smith és Dottie West [2] .
• A csodálatos Pókember és A csodálatos Pókember című filmekben. High Voltage " A pókruha spandexből készült.

Jegyzetek

1. ↑ Modern vegyi szálak és felhasználásuk lehetőségei a textiliparban  (hozzáférhetetlen link)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Textilvilág. Elasztán  (nem elérhető link)

Linkek

• A textilszálak kémiai szerkezete
• Poliuretánok Archiválva : 2010. február 17. a Wayback Machine -nél