Обзор современных полимерных материалов, применяемых в производствах легкой промышленности

УДК 675

О. Е. Гаврилова, Л. Л. Никитина, Н. С. Канаева, О. Ю. Геркина

ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВАХ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ключевые слова: изделия легкой промышленности, полимеры, материалы, производство, свойства, синтетические волокна.

Современные полимерные материалы, применяемые в легкой промышленности, позволяют обеспечить необходимый комплекс свойств выпускаемой продукции. В статье рассматриваются характеристики современных полимерных материалов, используемых в производстве изделий легкой промышленности.

Keywords: light industrial products, polymers, materials, production, properties, synthetic fibers.

Modern polymeric materials used in light industry allow to provide a necessary complex of properties of products. In article characteristics of the modern polymeric materials used in production of light industry products are considered.

В производствах легкой промышленности полимеры - не новый материал. Современные полимерные материалы, применяемые в легкой промышленности, включают в себя натуральные, полученные путем модификации из разнообразного природного сырья: хлопка, древесины и, синтетические полимерные, полученные

посредством синтеза синтетического волокна. Известно, что синтетические полимеры - это высокомолекулярные химические соединения, которые образуются в результате полимеризации мономерных звеньев.

Полимерные материалы природного происхождения (кожа, шерсть, шёлк, хлопок и др.) используются человеком уже достаточно долгое время, несмотря на то, что промышленное производство полимеров началось в начале ХХв. С момента создания нейлона полимеры заняли большую часть сырьевого сектора производства пряжи и текстиля для целей промышленности (веревки, ремни, шинные корды), а затем текстильные и кожевенные изделия, клей и лаки, посуду и пр. из полимеров стали использовать в домашнем быту. Сегодня уже полимерные материалы неотделимы от нашей повседневной жизни: это и высокотехнологичная водонепроницаемая одежда, и чулочно-носочные изделия с капроновой нитью, и купальные костюмы и т.д.

Использование полимеров в текстильном производстве позволяет увеличить пластичность ткани, улучшить защитные свойства материала. Так, практически вся защитная одежда изготавливается с применением полимерных материалов: с использованием защитных полимерных покрытий или накладок, с использованием для создания изделий материалов с включенными в структуру текстильного материала полимерных волокон, придающих гидрофобность, огнестойкость, прочность, стойкость к воздействию агрессивных сред и бактерий. Особые физико-химические свойства полимерных материалов для текстиля позволяют изготавливать термостойкие и жаростойкие ткани, сверхпрочные и гидрофобные материалы, изделия, обладающие

гидродинамическими и бактерицидными

свойствами. В настоящее время текстильными производствами изготавливаются принципиально новые качественные синтетические материалы, не уступающие по своим гигиеническим свойствам натуральным материалам благодаря использованию современных инновационных разработок в основном - модификации структур, волокон ткани и исходных полимеров. Основой такой модификации выступает полимер, являющийся незаменимым компонентом современных текстильных

материалов. Модификация обеспечивает

необходимый комплекс свойств текстильных материалов. В настоящее время существуют разнообразные способы модификации: физико-химический и химический, осуществляемая в основном на двух стадиях: в процессе производства (переработка сырья, формирование волокна и т.д.) и в процессе последующей отделки (крашение, аппретирование). Химическая модификация тканей путем нанесения аппретов позволяет придать им и готовым изделиям влагозащитные свойства, так же широко используется обработка гидрофильных волокон гидрофобными реагентами [1].

Наиболее широко известными и перспективными полимерными волокнами, получившими распространение в производстве текстильных материалов, являются полиамидное, полиэфирное, полиэстерное, капроновое и др. Среди химических волокон и нитей выделяют следующие основные группы: волокна и нити общего назначения, в том числе их модифицированные виды; эластомерные нити; высокопрочные нити, в том числе нити, получаемые фибриллированием пленок; сверхпрочные высокомодульные нити; термостойкие и трудногорючие волокна и нити; волокна и нити со специфическими физическими, физико-химическими и химическими свойствами. К высокопрочным волокнам и нитям общего назначения относят полиэфирные,

полипропиленовые, алифатические полиамидные, поливинилспиртовые, гидратцеллюлозные.

Сверхпрочные высокомодульные нити - п-п-арилатные (ароматические поли-п-фениленбензо-бис--тиазольные, поливинилспиртовые,

арамидные, полиэфирные), оксазольные и

из

сверхвысокомолекулярного

полиэтилена.

Арамидные, полиамидные, полибензимидазольные и др. - термостойкие и трудногорючие волокна и нити. Электропроводящие, сорбирующие, ионообменные, хемостойкие и другие виды волокон предназначены для создания материалов со специфическими функциональными

характеристиками [1].

Полиамид - высокоэластичное волокно, изделия из которого не растягиваются в процессе носки и имеют большой срок физического износа благодаря прочности и формоустойчивости волокон. Полиамид входит в состав текстильных материалов для утепленной верхней одежды, используется для изготовления изделий, непосредственно

соприкасающихся с телом (нижнее белье, чулки, колготки и пр.).

Известными материалами из полиамидных волокон являются нейлон, таслан, джордан и др. Нейлон имеет следующие характеристики: легкий, легко очищающийся, быстро сохнущий. Используется в смеси с другими волокнами для изготовления трикотажных полотен (трикотажная одежда, белье, носки и др.). В отличие от нейлона таслан более жесткий и прочный, не деформирующийся, с пористым покрытием на изнаночной стороне для улучшения циркуляции воздуха между тканью и поверхностью тела человека. Как правило, используется в производстве повседневной и деловой одежды. Из материала «Джордан» изготавливают легкие ветровки, куртки и плащи, т. к. материал обладает гладкой поверхностью, мягкостью, высокими

гигиеническими показателями благодаря «дышащим» и водоотталкивающим свойствам. Характерной особенностью всех материалов из полиамидных волокон является хороший внешний вид, высокая прочность, стойкость к истиранию, многократным изгибам, воздействиям воды и пота. К недостаткам можно отнести высокую электризуемость и неудовлетворительные теплозащитные свойства.

Полиэстер - это синтетическое волокно, которое по мягкости аналогично хлопковому. В мировой текстильной промышленности в настоящее время полиэстер занимает доминирующую позицию в производстве синтетических тканей. Он отличается особой стойкостью окраски. Это связано с тем, что краситель вводится перед формированием полиэстерной нити, то есть происходит окрашивание в массе. Нити из полиэстера полые внутри, что обеспечивает быстрое высыхание при намокании, обладают грязеотталкивающими свойствами и антистатичностью.

Наиболее известным материалом, изготавливаемым из полиэстера, является микрофибра. Микрофибра состоит из тончайших волокон полиэстера или полиамида, что придает материалу мягкость, легкость, высокую прочность, устойчивость к химическому и световому воздействиям. Этот материал хорошо очищается в процессе стирки. Он достаточно прочный, равномерно распределяет статическое

электричество. Изделия из микрофибры имеют мягкую и бархатистую поверхность [2].

Полартек - высокотехнологичная ткань американской корпорации Maiden Mills, предназначенная для применения в спортивной одежде и одежде для активного отдыха, изготавливается из 100% полиэстера, иногда с добавлением хлопка, шерсти, лайкры, нейлона или искусственного шелка (теплый трикотаж плотной вязки с густым ворсом). В отличие от шерсти и других натуральных волокон полартек более прочен и долговечен, не впитывает запахи, прекрасно сохраняет форму, обладает высокими теплозащитными свойствами, необходимой воздухопроницаемостью и паропроницаемостью. За счет густого ворса впитает влагу на 30% быстрее, чем любой другой высокотехнологичный материал.

Акрил является искусственным заменителем шерсти, т. к. его микроволокна способны создать большой объем. Он отличается низкой себестоимостью, нашел широкое применение в текстильном производстве. Для повышения износостойкости материала из акрила используют смесь его с полиэстером и нейлоном.

Полиуретан используется для получения волокна или эластомерной полиуретановой нити, получаемых на основе полиуретановых каучуков. Полиуретановые волокна известны под торговыми названиями: лайкра, спандекс, неолан, эластан и др. Из них изготавливаются эластичные текстильные и трикотажные полотна разнообразных видов, применяемые в производстве спортивных, медицинских и галантерейных изделий.

Благодаря интенсивному развитию химической промышленности появились новые химические волокна: вискозные тонкофиломентные, базальтовые, полиоксадиазольные и пр. Помимо прочности они обладают повышенной термостойкостью, огнестойкостью и легкостью. Материалы, изготовленные из нитей высокомолекулярного полиэтилена, отличающиеся высокими показателями ударной прочности, используются в производстве защитных бронежилетов первого класса защиты.

Известны новые полимерные волокна, устойчивые к воздействию повышенных температур и открытого пламени и контакту с поверхностями, нагретыми до 4000оС, находят широкое применение в производстве спецодежды, средств индивидуальной защиты рабочих металлургических комбинатов, предприятий химической

промышленности.

Для образования защитной поверхности текстильных материалов (например,

хлопчатобумажных тканей) используется эмульсия из фторуглеродных полимеров, придающая материалу формоустойчивость и несминаемость без потери воздухо- и паропроницаемости материала. Так же полимеры нашли широкое применение в процессах отделки текстиля в качестве красителей и закрепителей красок. Основа их - акрилат, повышающий эластичность тканей, увеличивающий растяжение сверхпрочных нитей.

В производстве текстиля для придания нитям электропроводящих свойств осуществляется напыление специальной полимерной эмульсией. Ткани, изготовленные из таких нитей, обладают антистатическими свойствами.

Синтетические белковые волокна, называемые «паучим шелком», используются в производстве сверхпрочных, но достаточно легких, тканевых бронежилетов.

В настоящее время химические волокна, полученные на основе синтетических полимеров, составляют половину всех волокон, используемых в текстильной индустрии. Современные

синтетические материалы нового поколения легкие, прочные, обладают необходимой воздухо- и паропроницаемостью, не вызывают аллергических реакций, приятные телу, мягкие, формоустойчивые, немнущиеся, долговечные, в них практически не образуются бактерии и не скапливаются частички пыли. Важным преимуществом синтетических тканей является их низкая стоимость при высоких износо- и теплорегулирующих показателях [3]. Уникальное сочетание свойств текстильных материалов из синтетических волокон делает их незаменимыми в различных областях жизнедеятельности человека. В производстве одежды использование современных синтетических

материалов позволяет создать образцы с необходимым комплексом свойств. Современная одежда из современных инновационных материалов оптимально выполняет свое основное назначение -защищает от жары и холода, непогоды и в то же время обладает высокими эстетическими, эргономическими и эксплуатационными свойствами (она красива, удобна и долговечна).

Литература

1. Никитина, Л.Л. Перспективные полимерные материалы в производстве обуви / Л.Л.Никитина, О.Е.Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. - № 15. - 2012. - С.190 - 194.

2. Никитина, Л.Л. Обеспечение заданных свойств материалов для изделий легкой промышленности с использованием полимерных композиций / Л.Л.Никитина, О.Е.Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. - № 18. - 2013. - С.158 - 161.

3. Никитина Л.Л. Создание изделий легкой промышленности с улучшенными потребительскими свойствами с применением полимерных материалов/ Л.Л.Никитина, О.Е.Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. - № 19., Т.17 - 2014. -С.110 - 111.

© О. Е. Гаврилова - канд. пед. наук, доцент кафедры конструирования одежды и обуви КНИТУ, oegavrilova@mail.ru, Л. Л. Никитина - канд. пед. наук, доцент той же кафедры, naik@bk.ru, Н. С. Канаева - студент той же кафедры; О. Ю. Геркина - студент той же кафедры.

© O. E. Gavrilova - edging. ped. sciences, associate professor of department «Designing of clothes and footwear», «The Kazan national research technological university», oegavrilova@mail.ru; L. L. Nikitina - edging. ped. sciences, associate professor of department «Designing of clothes and footwear», «The Kazan national research technological university», naik@bk.ru, N. S. Kanaeva - student of department «Designing of clothes and footwear», «The Kazan national research technological university», O. Yu. Gerkina - student of department «Designing of clothes and footwear», «The Kazan national research technological university».