Polyuretanfibrer

Polyuretanfibrer eller polyuretan-elastomer tråd  är en syntetisk tråd som erhålls på basis av polyuretangummi [ 1] .

Historik

Den första industriella produktionen av polyuretan-trådar började i USA 1958, 1962-1964 dök polyuretan-trådar upp i Europa, 1963 i Japan.

Den första produktionen av spandex polyuretanfibrer i Sovjetunionen organiserades 1975 vid Volga Production Association Khimvolokno enligt projektet från All-Union Design Institute GIPROIV .

Egenskaper

• Linjär densitet av komplexa trådar 2,2-125 tex
  • antalet elementära trådar i dem är 3-110 eller mer,
  • deras linjära densitet är 0,7-1,2 tex.
• Trådarnas relativa styrka är 8-10 cN/tex.
• Relativ brottöjning 500-800%.
• Grad av elastisk återhämtning 95-96%;
  • deformationsmodul vid 300 % förlängning 1,2–2,4 cN/tex.
• Fukthalt 1,0-1,3% (vid 20°C och 55-65% relativ fuktighet);
• Densitet 1,1-1,3 g/cm³; avhärdningstemperatur 175-200 °C.

Materialet har en allvarlig nackdel - det förstörs när det interagerar med klorerat poolvatten eller under påverkan av ultraviolett strålning. Därför blir till exempel en baddräkt på vissa ställen så att säga genomskinlig och sträcker sig.

Morfologisk struktur

Linjära polyuretaner har en blockstruktur av makromolekyler, bestående av alternerande stela och flexibla segment med kraftigt krökta molekylkedjor: polyestersegment som ger höga elastiska deformationer, och stela segment som innehåller polyuretan- och ureagrupper som ger interaktion mellan makromolekyler och nödvändiga, om än begränsade, värmebeständighet.

Glasövergångstemperaturen för elastomera polyuretangarn är −40...−60 °C, smältpunkten är 160–230 °C. Den extremt höga deformerbarheten hos elastomera trådar (med låg hållfasthet) gör att de kan användas som hjälptrådar i kombination med konventionella typer av trådar, de senare skyddar samtidigt elastomera trådar från snabb förstörelse under produktdrift.

På grund av sin kemiska sammansättning kallas elastomer tråd ofta som ett allergen .

Sätt att få

Polyuretanfibrer tillverkas på fyra sätt:

• polymersmältsträngsprutning;
• reaktionsgjutning (kemisk);
• torr formning från lösning;
• våtformning från lösning.

Alla industriella metoder för att producera polyuretanfibrer har ett gemensamt stadium - syntesen av makrodiisocyanat (prepolymer) i bulk från polyesterdiol och diisocyanat (taget i molärt överskott) vid 60 ° C i torr kvävemiljö. De efterföljande stegen - produktionen av polyuretan genom interaktion av makrodiisocyanat med diamin (kedjeförlängare) och bildandet av trådar utförs på olika sätt.

Reaktionen av makrodiisocyanatet med diaminen (kedjeförlängningsreaktion) utförs i ett lösningsmedelsmedium (huvudsakligen DMF ). Den resulterande spinnlösningen doseras genom en spinndysa i en uppvärmd (185-230 ° C) och intensivt blåst varmluftsspinningsaxel upp till 11 m hög (torr metod) eller i ett utfällningsvattenbad vid rumstemperatur (våt metod).

Enligt en annan metod tillsätts diamin (upp till 3%) till ett utfällningsbad med vatten eller ett organiskt lösningsmedel, i vilket makrodiisocyanat (eller dess lösning) pressas ut i tunna strålar genom spinndysor. Bildandet och utfällningen av polyuretanurea sker i badet, så denna metod för att erhålla polyuretanfibrer kallas reaktion eller kemisk spinning.

Med torrspinningsmetoden kommer 1-16 komplexa garner ut ur spinnaxeln, som efter applicering av ett smörjmedel i en mängd av 2-7% lindas på bobiner och utsätts för värmebehandling i en kammare vid 80 ° C för 3 timmar för att minska garnets krympning i kokande vatten.

I den våta metoden tvättas de spunna trådarna med vatten (90–95 °C) i apparater där de dras cirka 1,5 gånger, lindas på bobiner och utsätts för värmebehandling vid 120 °C i 20–30 timmar på spolen. , behandlad med vatten (40-80°C, tryck 4 MPa) i 0,25-8 timmar.

Fördelar med torrformning framför våtformning: högre koncentration av formningslösning (32% mot 20%), högre formningshastighet (600 m/min mot 150 m/min), lättare lösningsmedelsregenerering.

En process för smältspinning av polyuretanfibrer utvecklas också; polyuretan i detta fall bör vara termoplastisk, vilket uppnås genom att använda dioler  - etylenglykol eller butylenglykol som en kedjeförlängare.

Den mest utbredda är den torra metoden för att forma polyuretanfibrer (80% av deras världsproduktion), 15% produceras med våta och kemiska metoder för formning, 5% av polyuretanfibrerna är smältspinna. I den torra metoden för syntes av polyuretan används en polyeterdiol erhållen genom polymerisation av THF, i andra metoder - främst polyesterdioler, i alla metoder - 4,4'-difenylmetandiisocyanat, ibland en blandning av 2,4- och 2 ,6-toluendiisocyanater.

Sortiment

Utbudet av polyuretantrådar bestäms av deras syfte. De kan fungera som hjälpmedel vid skarvning (sammanfogning) eller produceras i form av trådar omlindade med andra typer.

Olika textilstrukturer produceras på basis av elastomergarn i kombination med vanliga typer av garn - sekundära inhomogena tvinnade och lindade garner med ojämnt belastade komponenter. Elastiska tyger och stickade plagg av olika slag tillverkas av dem. Elastiska trådar och elastiska tyger är ett oumbärligt material för ett brett utbud av kroppsnära textilier, inklusive stickade sporter, sybehör och medicin.

Polyuretanfibrer är kända under handelsnamnen: lycra, vayrin (USA), espa, neolan (Japan), spanzel (Storbritannien), vorin (Italien), etc.

Synonymer

• "Spandex" är det vanliga namnet för elastiska polyuretangarn, som, till skillnad från namnen på de flesta fibrer, inte härrör från deras kemiska sammansättning. Ordet dök upp som ett resultat av en omarrangering av stavelser i ordet "expandera" (sträcka ut). I Nordamerika föredrar de att säga "spandex", utanför det - "elastan" (elastan). [2]
• "Lycra" (Lycra) - det mest kända varumärket, vars namn är förknippat med elastan. Det är ett varumärke som tillhör företaget Invista , som var en del av företaget DuPont . Lycra blev särskilt populär eftersom det nästan över hela världen kallades för någon form av elastan. "Invista" godkänner inte en sådan vanföreställning och skyddar på alla möjliga sätt sitt varumärke. [2]
• Andra märken av polyuretanfibrer inkluderar bland annat Elaspan, också från Invista, Dorlastan från Asahi Kasei, och Linel från Fillattice. [2]

Applikation i show business

• I den japanska tv-serien "Super Sentai" (i den amerikanska versionen - "Power Rangers") är elastan mycket vanligt i kläder. Detta material användes första gången 1983 i Kagaku Sentai Dynaman [2] .
• På 1970- och 1980-talen blev leggings av elastan populär bland många metal- och rockband. Den främsta anledningen till detta var att den behöll förmågan att sträcka sig och sitta tätt över kroppen även efter många användningar, till skillnad från jeans eller läderbyxor. Elastan hindrade inte musikernas rörelser på scenen, tillät dem att hoppa högt eller sätta fötterna på monitorerna. Elastanleggings bars av medlemmar från Queen, Ratt, Van Halen, Mötley Crüe, Judas Priest, Scorpions, Iron Maiden, Saxon, Whitesnake, Bon Jovi, Twisted Sister och andra. I slutet av 1980-talet, när grunge började populariteten för glammetall och metall som helhet har minskat, elastan har gått ur modet [2] .
• Elastan bars med glammetallband av countryartister som Dolly Parton , Margo Smith och Dottie West [2] .
• I The Amazing Spider-Man och The Amazing Spider-Man. High Voltage " Spindeldräkten var konstruerad av spandex.

Anteckningar

1. ↑ Moderna kemiska fibrer och möjligheter för deras användning i textilindustrin  (otillgänglig länk)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Textilvärlden. Elastan  (inte tillgänglig länk)

Länkar

• Kemisk struktur hos textilfibrer
• Polyuretaner Arkiverad 17 februari 2010 på Wayback Machine