CC BY
273
УДК 677.027
Г. А. Гарифуллина
ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН,
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ключевые слова: синтетические волокна, текстильные материалы и волокна, полиэфирное волокно NANOFRONT, FIBERLIVE, ткань DUSTOP SP , нановолокна, нанотехнологии.
Полиэфирное волокно на сегодняшний день является одним из самых распространенных и востребованных видов синтетических волокон. В статье рассматриваются инновационные разработки мировых производителей полиэфирных волокон, которые позволяют решать многие проблемы, возникающие при технологической обработке швейных изделий. Особенности производства и свойства современных полиэфирных волокон - NANOFRONT, DUSTOP SP.
Keywords: synthetic fibers, textiles and fiber, polyester fiber NANOFRONT, FIBERLIVE, fabric DUSTOP SP, nanofiber,
nanotechnology.
Polyester fiber is by far one of the most common and popular types of synthetic fibers. This article discusses the development of innovative global producer ofpolyester fibers, which allow us to solve many of the problems that arise when processed garments. Features of the production and properties of modern polyester fibers - NANOFRONT, DUSTOP SP.
Знание свойств материалов позволяет обеспечивать качество выпускаемых изделий, снижение их трудоемкости и материалоемкости -главных экономических задач, решение которых позволяет повысить конкурентоспособность продукции легкой промышленности [1].
Современные химические волокна и нити практически приблизились к натуральным материалам по гигиеничности и комфортности. При этом неизменным остались главные преимущества синтетического текстиля - эластичность, практичность, прочность, стойкость к деформациям, к действию повышенных температур, агрессивных веществ, а также возможность придания качественно новых свойств, определяющих новые области его применения [2].
На сегодняшний день полиэфирное волокно является одним из самых востребованных видов синтетических волокон [1].
Полиэфирные волокна и нити в настоящее время занимают лидирующее положение среди химических волокон. Их выпуск в 2000г составил 18,9 млн. тонн в год, это примерно 60% от выпуска всех синтетических волокон. Производство полиэфирных волокон и нитей стало быстро развиваться с 1982 года [2]. Столь бурный рост производства и потребления полиэфирных волокон объясняется их универсальностью и высокими показателями физико-механических свойств. Практически полная неизменность физико-механических свойств в мокром состоянии, наиболее высокая термостойкость и биостойкость обеспечили приоритетность полиэфирных волокон по сравнению с другими [1].
Текстильные полиэфирные нити, особенно текстурированные, широко применяют для изготовления тканей (тафта, крепы) и трикотажа, тканей для интерьера, автомашин и др.
В чистом или смешанном виде полиэфирные волокна используют для
производства искусственного меха, ковров.
Торговые названия полиэфирного волокна: лавсан, дакрон, тревира, полиэстр, терилен, тетерон, элана, тергаль, и др. [4].
Производителями текстиля ведется постоянная работа в направлении улучшения характеристик и повышения уровня качества полиэфирного волокна и тканей из него. Уже сегодня в результате применения новейших технологий предлагаются текстильные материалы с улучшенными показателями и безопасных для экологии.
Материалы из волокон полиэфира приятны на ощупь, быстро сохнут, их легко очистить от различного вида загрязнений, они не мнутся, светоустойчивы и имеют высокую плотность [5].
Наиболее распространенные виды полиэфирных волокон, которые применяются в легкой промышленности:
1. Полое применяются для производства холофайбера, который заменяет пух и перо.
2. Штапельное применяются для получения трикотажа и нетканых материалов.
3. Антибактериальное содержит нано-серебро и используется для получения тканей и трикотажа, из которых изготавливают рубашки, белье, спортивную одежду, носочные изделия и т. д.
4. Высокоусадочное с добавлением полиамида используется для производства тканей, из которых шьют платья, блузы, пальто и получают фильц.
5. Микрофайбер очень легкое тонкое и эластичное волокно. Оно не мнется, и из него получают отличную непромокаемую и непродуваемую одежду.
6. Огнезащитное помогает избежать возгорания. Из данного вида волокна изготавливают спецодежду, прокладочные материалы и т.д.
7. Антипиллинговое идет на изготовление трикотажного полотна, тканей и нетканых материалов, его также добавляют в шерстяное волокно.
8. Влагоемкое используется в производстве
спортивной одежды, туристической и повседневной одежды, нижнего белья, носочных изделий
9. Плоское применяется при изготовлении трикотажа начесного, занавесок, накидок и в качестве обивочного материала.
10. Высокопрочное применяется при пошиве спецодежды и изготовлении швейных нитей [5].
Производители текстиля из полиэфирных волокон сегодня должны придерживаться требований, прописанных в новом
Государственном Стандарте РФ на волокна. Полиэфирное волокно изготовляют в виде комплексной нити, мононити, штапельного волокна, жгута, ворса различных форм изготовления, внешнего вида и цвета, с различными добавками [6].
Синтетические волокна получают путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений в результате реакции полимеризации или поликонденсации в основном из продуктов переработки нефти, каменного угля и природные газов [7].
Полимеры получают из органических кислот и спиртов, обычно полифункциональных мономеров; линейные полиэфиры - из двухосновных кислот и гликолей. Наиболее важный линейный полиэфир - полиэтилентерефталат (или полиэтиленгликольтерефталат) с высокой СП -получается по реакции терефталевой кислоты с этиленгликолем в присутствии катализатора при повышенной температуре в вакууме. Из него производятся прочные волокна (терилен, дакрон) и жесткие, прозрачные пленки (майлар) [7].
Полиэфирное волокно является
универсальной основой для производства большого количества вещей, необходимых человеку. История появления данного вида синтетических волокон берет свое начало с 1947 года, когда в Англии произошел первый опытный запуск производства терилена - одного из торговых названий полиэфирного волокна. А выпуск в промышленном масштабе был налажен спустя четыре года. В 1953 году в США было освоено производство дакрона -следующего торгового названия полиэфирного волокна (тетерон, элана, тергаль, тесил) [7]. А через три года в советском ВНИИ искусственных волокон выработали полиэфирное волокно лавсан. Такое полиэфирное волокно имело ряд недостатков: к примеру, в одежде, изготовленной из этого материала, было жарко и некомфортно [7].
Однако современные производители полиэфирного волокна, использующие новейшие технологии и высококачественное оборудование, предлагают продукцию, обладающую множеством достоинств и минимумом недостатков.
Постоянный поиск инновационных решений в технологии позволяет повысить норму выработки продукции и уменьшить долю отходов. Более того, новые технологии позволяют заботиться об экологической безопасности окружающей среды, в частности, после переработки использованной полиэфирной тары, производители получают волокно полиэфирное вторичное. Во многом благодаря такому подходу полиэфирное волокно
отличается наиболее низкой стоимостью среди других синтетических волокон.
Полое полиэстерное волокно - пример применения технологии для изготовления нетканых материалов, например, холофайбера, - материала, который в силу своих исключительных свойств практически заменил перо и пух в качестве наполнителя в изделиях из текстиля [7].
Также активно применяют для текстильных материалов силиконизированное волокно из полиэфирных волокон, которое вырабатывается с учетом новейших разработок. Во всем мире объемное нетканое полотно, коим и является силиконизированное полое волокно, благодаря своим технологическим свойствам признается лучшим наполнителем. Благодаря тому, что воздух удерживается непосредственно внутри полого волокна, силиконизированное волокно прекрасно сохраняет тепло и объем, поэтому постельные принадлежности, в которых используется данный наполнитель, особенно комфортны и соответственно востребованы. Тонкое
силиконизированное волокно незаменимо в том случае, когда необходимо подчеркнуть изящество линий того или иного предмета гардероба, что важно для дизайнеров вечерней и нарядной одежды.
Наконец, шаровое силиконизированное волокно - идеальный гиппоаллергенный наполнитель для одеяла, подушек, одежды и мягкой мебели. Силиконизированное волокно не содержит запаха и микроорганизмов, встречающихся в пухо-перьевых наполнителях.
Материалы с содержанием таких волокон могут успешно использоваться и для создания различных видов декора на поверхности одежды [8].
Большие перспективы в применении штапельного волокна с параллельным его смешиванием с другими волокнами для улучшения характеристик.
В том случае, если штапельное волокно смешивается с хлопком, льном и другими натуральными волокнами, вещи, произведенные из смеси, не теряют формы еще долгое время.
Для решения задач повышения качества и количества производства материалов химики постоянно ведут научные разработки. Кардинальных изменений в усовершенствовании не отмечается. Однако внимание акцентируется не на разработку инновационных полимеров.
Совершается модифицирование волокон, изготовленных ранее. Все действия направлены на открытие новых свойств, присущих вышеуказанным материалам.
Разрабатываются полиэфирные волокна со специальными свойствами [10].
Например, антибактериальное полиэфирное волокно служит основой для функционального материала с постоянным антибактериальным эффектом.
Высокоусадочное полиэфирное волокно позволяет нетканым материалам сохранять гладкость поверхности и высокий уровень усадки,
что необходимо учитывать при проектирование швейных изделий, долго сохраняющих форму.
Разработка ресурсосберегающих технологий, позволяющих улучшить формовочную способность одежды, является актуальной задачей [9]. Процессам формообразования тканей в современной одежде и сохранению формы уделяется большое значение.
Усовершенствованные полиэфирные
материалы и технологические разработки помогают решить одну из важных проблем, возникающих при использовании полиэфирных материалов для производства трикотажа, тканей и прокладочного материала - дефект образования "катышков". Ткани из волокна микрофайбер - легкие на вес, эластичны и не имеют дефекта закатывания волокон в комочки (пиллинг). А также они достаточно прочны по сравнению с другими тканями, имеющими аналогичный вес. Также благодаря тому, что волокна могут тесно прилегать друг к другу, микрофайбер можно успешно использовать для изготовления непромокаемой и непродуваемой одежды.
Полиэфирное волокно короткой резки имеет улучшенные дисперсные свойства по сравнению с другими обычными полиэфирными волокнами. Лучшее волокно для использования в тех случаях, где требуется прохождение влаги.
Высокопрочное полиэфирное волокно служит для изготовления специальной высокопрочной швейной нити [10].
Синтетические волокна стали использоваться в производстве белья довольно давно, более 40 лет назад. Сегодня наиболее популярны такие волокна, как полиэстер, нейлон, акрил, полиамид, спандекс, эластан. Благодаря постоянно
развивающимся технологиям, синтетические ткани по своим потребительским свойствам превосходят натуральные. Новое поколение "синтетики" выпускается ведущими мировыми производителями под марками:
TACTEL®, DACRON®, LYCRA®,
MERYL®, SUPPLEX®, COOLMAX®,
DryClime (Marmot), DryFlo (Lowe Alpine), Lifa (Helly-Hansen), Litex (Craft), Drytex [11].
Натуральный хлопок обладает следующими недостатками: поглощает и сохраняет испаряемую телом влагу, долго сохнет, легко рвется. Все современные синтетические материалы обладают свойством быстро впитывать и отводить конденсат от поверхности тела. Достигается этот эффект либо за счет структуры используемых волокон, либо за счет специального плетения нитей. Как ни парадоксально, ношение одежды на основе нового поколения "синтетики" позволяет повысить и работоспособность в экстремальных условиях [11].
Только с появлением химических волокон стало возможным, создавая определенные условия синтеза и переработки, влиять на длину, толщину и, в определенной степени, на прочность и растяжимость волокон. Стало возможным в широких пределах изменять блеск и оптические свойства вискозных волокон.
Выбор исходных материалов для синтетических полимеров также оказывает влияние на их свойства. Так, можно изготовить вискозное волокно, приближающееся по своим свойствам, особенно прочностным, к хлопку.
Полученные первоначально (в первые годы после открытия) волокна называются волокнами первого поколения. Дальнейшее развитие химических и физических методов в технологии производства привело к созданию волокон второго поколения, которые обладали модифицированными свойствами [2].
Другой возможностью создания новых волокон является получение сополимеров или смешение разных полимеров непосредственно перед выходом из формующей головки. Извитость волокон может быть достигнута различными способами, самым известным из которых является текстурирование. При этом используется свойство синтетических волокон к фиксации приданной им формы. Если волокно завить каким-либо способом, то оно после распрямления будет вновь стремиться к образованию завитков.
Текстурированию подвергаются во все больших масштабах прежде всего полиамидные и полиэфирные нити.
В 21 веке ежегодно будет нужно 50 млн. тонн текстильных волокон, то есть вдвое больше, чем сегодня. В то же время производство химических и особенно синтетических волокон должно возрасти на 15-20 млн. тонн. Этому будут способствовать новые виды полимеров, но основное значение все же придается увеличению выпуска уже известных промышленных волокон [2]. Для использования в специальных областях науки и техники они могут быть соответствующим образом модифицированы.
Волокна станут огнепрочными,
жаропрочными, сорбирующими, гигроскопичными и бактерицидными, что позволит во многом исключить различные заболевания, особенно простудные. Прочностные характеристики, износостойкость, цветовая гамма уже в процессе производства будут максимально ориентированы на дальнейшее применение. Это уже сегодня можно заметить на примере производства канатов или полиэфирных декоративных материалов. Найдут применение термоактивные волокна, которые при перемене температуры окружающей среды меняют свой объем и, следовательно, способность к задержанию тепла [7].
С расширением производства
синтетических волокон связано также изменение способов их получения. Для многих волокон очень перспективным является опробованное на полиолефинах получение волокна из пленки. С прямым превращением мономерных соединений в полотна тканого характера открывается новое направление в текстильном производстве. В матричном способе мономер растворяется в веществе, которое может выкристаллизовываться. После застывания раствора мономер располагается в межкристаллических областях растворителя. При
подводе энергии, например ультрафиолетового излучения, он полимеризуется, образуя тканевидный материал. С помощью этого метода можно получать трехмерные текстильные изделия [7].
Инновационные разработки мировых производителей полиэфирных волокон позволяют решать многие проблемы, возникающие при технологической обработке швейных изделий.
Например, японская компания Teijin Fibers начинает промышленное производство новой версии высокопрочного полиэфирного нановолокна Nanofront™ [12].
Этот продукт имеет диаметр 400 нм, что в 22 500 раз меньше сечения человеческого волоса и является беспрецедентным достижением для промышленно производимого полиэфирного волокна.
Тейджин Файберс будет предлагать этот новый продукт как специальный вариант существующего 700-нанометрового волокна Nanofront™ Это еще более расширит область применения универсальных нановолокон компании с включением в нее компактных энергоэффективных систем кондиционирования, которые требуют тонкой фильтрации воздуха при увеличенном воздушном потоке. В своей первой 700-нанометровой версии это волокно имело сечение в 7500 раз меньше, чем у человеческого волоса, и стало основой более чем 200 патентных заявок [12].
Nanofront™ обладает исключительно
высоким сопротивлением скольжению. Это сверхтонкое волокно также мягко на ощупь, эластично, комфортно облегает тело и содействует его охлаждению, обладает отличным влагопоглощением и непрозрачностью.
Nanofront™ используется для производства текстильных изделий - от нижнего белья, перчаток для гольфа и изделий для ухода за кожей.
Также интересной разработкой этой фирмы является создание пятностойких тканей DUSTOP SP при помощи нанотехнологий [12].
Существует множество пятноустойчивых тканей, которые предотвращают появление пятен на воротниках и манжетах рубашек и способствуют их быстрому удалению при стирке. Как правило, встречаются два типа материалов: ткани с высокой гигроскопичностью и ткани с высокой степенью отталкивания жиров. Однако в большинстве обычных методов водо - и жироотталкивающей обработки предусматривается создание покрытий на поверхности ткани; а это становится источником дискомфорта: например, липкости при потоотделении, которая возникает из-за недостаточной гигроскопичности и
воздухопроницаемости вследствие нанесения покрытия.
В связи с этим Тейджин разработала первую в мире комфортную пятноустойчивую полиэфирную ткань, которая одновременно впитывает влагу и пот и отталкивает маслянистые пятна. Под маркой DUSTOP SP этот новый материал будет
использоваться в широком ассортименте предметов одежды. Таким образом, будет происходить совмещение противоречивых свойств «впитывания влаги и пота» и «отталкивания жиров» при помощи нанотехнологий [8].
Полиэфир по своей природе является гидрофобным материалом: он не поглощает ни влагу, ни пот, но подвержен маслянистым загрязнениям.
В разработанной Тейджин
ткани DUSTOP SP на поверхность волокна наносится ультратонкое 100-нанометровое покрытие. Оно имеет двухслойную структуру: жироотталкивающий внешний слой и гидрофильный внутренний слой.
Жироотталкивающий слой отталкивает кожное сало и т.п. и обеспечивает чистоту ткани. В то же время при контакте пота или другой влаги с поверхностью волокна происходит их быстрое распространение по гидрофильному слою, и в результате ткань обладает такими свойствами, как отсутствие дискомфорта от липкости при потоотделении и легкое удаление загрязнений при стирке.
Поскольку функциональная мембрана нанесена на каждое волокно в отдельности, ткань DUSTOP SP характеризуется беспрецедентно мягкой текстурой и превосходной долговечностью покрытия, выдерживающего стирку более 100 раз. Компания будет продвигать ткань DUSTOP SP для применения в форменной и рабочей одежде, брендированном и спортивном текстиле, а также в разработке новых вариантов постельного белья [13]. За многие годы компания накопила большое число технологий в области полиэфиров.
В области биопроизводных материалов в 2010 году они запустили ECO CIRCLE PLANTFIBER, первый в мире серийный биопроизводный ПЭТ, предназначенный для разработки широкого ассортимента универсальных и высокофункциональных волокон и текстиля.
Одним из примеров является волокно ECOPURE, которое отвечает на потребность в материалах, имеющих мягкое воздействие на кожу и поддерживающих ее чистоту. Этот новый материал получают через модификацию и специальную обработку полимера, придающую одежде слегка кислый уровень рН. В результате эта ткань сочетает в себе такие превосходные характеристики полиэфира, как высокая абсорбция и быстрое высыхание, с антибактериальными,
дезодорирующими свойствами и устойчивостью к образованию пятен [13].
Компания также выпускает ткань FIBERLIVE со свойствами саморегулирования. Эта ткань растягивается при поглощении пота и возвращается в исходную форму после высыхания.
Знание свойств материалов позволяет обеспечивать качество выпускаемых швейных изделий, снижение их трудоемкости и материалоемкости - главных экономических задач, решение которых позволяет повысить конкурентоспособность продукции легкой промышленности [1]
Наука и производство предлагают специалистам текстильной и швейной промышленности огромный спектр инновационных решений для полимерных материалов, которые необходимо тщательно изучать и использовать при проектировании одежды массового производства.
Литература
1. Шеромова И. А. Текстильные материалы, строение, свойства: Учебное пособие / И.А. Шеромова -Владивосток: Издатальство ВГУЭС, 2006. -220с
2. Жмыхов И.И. История развития химических волокон:
прошлое, настоящее и будущее. К 80- летию химического волокна Беларуси / Сост. И.И. Жмыхов, Е.А Егорова - Могилев: МГУП, 2010 - 157с.
3. Виды полиэфирных волокон. Особенности производства и свойства современного полиэфирного волокна [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://www.newchemistry.ru/, свободный
4. Полиэфирные нити и волокна [Электронный ресурс]. -
Режим доступа http://t-stile.info/poliefirnye-volokna/, свободный
5. Ткани полиэфирные и смесовые [Электронный ресурс].
- Режим доступа
http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=510713,
свободный.
6. ГОСТ РФ 51626-2000 Государственный стандарт российской федерации. Волокна химические
(синтетические). Требования безопасности [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://standartgost.ru/, свободный.
7. Виды полиэфирных волокон. Особенности производства и свойства современного полиэфирного волокна [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://www.newchemistry.ru/, свободный
8. Кумпан, Е.В. Применение формообразующих полимерных материалов в декорировании одежды / Е.В.Кумпан, Г.А.Гарифуллина // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012. - Т.15. - № 14 - С. 121-122.
9. Хамматова, В.В. Влияние содержания полимерных волокон на технологические свойства текстильных материалов / В.В. Хамматова // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012. - Т.15. - № 19 - С. 90-91.
10. Текстильные волокна [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://www.4textile.ru/texnologiya/tehnologies-in-modern-embroidery.html, свободный
11. Ткани полиэфирные и смесовые [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=510713, свободный.
12. Полиэфирное микроволокно ЫЛКОЕКОКТ [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://www.polymery.ru/, свободный
13. Высокофункциональные полимерные волокна [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://www.teijin-russia.ru/page/about/fields/poly/, свободный
© Г. А. Гарифуллина - ст. преподаватель каф. «Дизайн» КНИТУ, gulnarakdrv@rambler. © G. A. Garifullina - art. Lecturer Department "Design" KNITU, gulnarakdrv @ rambler.ru.
