Polyuretanová vlákna neboli polyuretanové elastomerní vlákno je syntetické vlákno získávané na bázi polyuretanových kaučuků [1] .
První průmyslová výroba polyuretanových nití začala v USA v roce 1958, v letech 1962-1964 se polyuretanové nitě objevily v Evropě, v roce 1963 v Japonsku.
První výroba spandexových polyuretanových vláken v SSSR byla organizována v roce 1975 ve Volžském výrobním sdružení Khimvolokno podle projektu All-Union Design Institute GIPROIV .
Materiál má jednu vážnou nevýhodu - ničí se při interakci s chlorovanou bazénovou vodou nebo pod vlivem ultrafialového záření. Proto například plavky na některých místech jakoby průsvitné a natahují se.
Lineární polyuretany mají blokovou strukturu makromolekul, sestávající ze střídajících se tuhých a pružných segmentů s vysoce zakřivenými molekulovými řetězci: polyesterových segmentů, které poskytují vysoce elastické deformace, a tuhých segmentů obsahujících polyuretanové a močovinové skupiny, které zajišťují interakci mezi makromolekulami a nezbytnou, byť omezenou, tepelná odolnost.
Teplota skelného přechodu elastomerních polyuretanových přízí je −40…−60 °C, bod tání 160—230 °C. Extrémně vysoká deformovatelnost elastomerových závitů (s nízkou pevností) umožňuje jejich použití jako pomocných závitů v kombinaci s běžnými typy závitů, které zároveň chrání elastomerní závity před rychlou destrukcí při provozu výrobku.
Díky svému chemickému složení je elastomerová nit často označována jako alergen .
Polyuretanová vlákna se vyrábějí čtyřmi způsoby:
Všechny průmyslové způsoby výroby polyuretanových vláken mají společnou fázi - syntézu makrodiisokyanátu (prepolymeru) ve velkém z polyesterdiolu a diisokyanátu (braného v molárním přebytku) při 60 °C v prostředí suchého dusíku. Následné stupně - výroba polyuretanu interakcí makrodiisokyanátu s diaminem (prodlužovač řetězce) a tvorba nití se provádějí různými způsoby.
Reakce makrodiisokyanátu s diaminem (reakce prodlužování řetězce) se provádí v rozpouštědlovém médiu (hlavně DMF ). Vzniklý zvlákňovací roztok se dávkuje přes zvlákňovací trysku do vyhřívané (185-230 °C) a intenzivně foukané horkovzdušné zvlákňovací hřídele až do výšky 11 m (suchá metoda) nebo do srážecí vodní lázně při pokojové teplotě (mokrá metoda).
Podle jiného způsobu se diamin (až 3 %) přidává do srážecí lázně s vodou nebo organickým rozpouštědlem, do které se makrodiisokyanát (nebo jeho roztok) vytlačuje tenkými tryskami přes zvlákňovací trysky. V lázni dochází k tvorbě a srážení polyuretanové močoviny, proto se tento způsob získávání polyuretanových vláken nazývá reakční nebo chemické zvlákňování.
Při suchém předení vychází ze spřádacího hřídele 1-16 komplexních přízí, které se po nanesení lubrikantu v množství 2-7% navinou na cívky a podrobí tepelnému zpracování v komoře při 80°C za 3 hodiny, aby se snížilo srážení příze ve vroucí vodě.
Při mokré metodě se předené nitě perou vodou (90–95 °C) v aparaturách, kde se natahují přibližně 1,5krát, navíjejí na cívky a tepelně zpracovávají při 120 °C po dobu 20–30 hodin na cívce. , zpracovává se vodou (40-80 °C, tlak 4 MPa) po dobu 0,25-8 hodin.
Výhody suchého formování oproti mokrému formování: vyšší koncentrace formovacího roztoku (32 % versus 20 %), vyšší rychlost formování (600 m/min versus 150 m/min), snadnější regenerace rozpouštědla.
Vyvíjí se také způsob zvlákňování polyuretanových vláken z taveniny; polyuretan by v tomto případě měl být termoplastický, čehož je dosaženo použitím diolů - ethylenglykolu nebo butylenglykolu jako prodlužovače řetězce.
Nejrozšířenější je suchý způsob tváření polyuretanových vláken (80 % jejich světové produkce), 15 % se vyrábí mokrým a chemickým způsobem tváření, 5 % polyuretanových vláken je zvlákňováno z taveniny. V suchém způsobu syntézy polyuretanu se používá polyetherdiol získaný polymerací THF, v jiných metodách - hlavně polyesterdioly, ve všech metodách - 4,4'-difenylmethandiisokyanát, někdy směs 2,4- a 2 ,6-toluendiisokyanáty.
Sortiment polyuretanových nití je určen jejich účelem. Mohou sloužit jako pomocné při spojování (spojování) nebo se vyrábějí ve formě závitů ovinutých jinými typy.
Na bázi elastomerních přízí se vyrábí různé textilní struktury v kombinaci s běžnými typy přízí - sekundární nehomogenní skané a ovinuté příze s nerovnoměrně zatíženými složkami. Vyrábějí se z nich elastické tkaniny a pleteniny různého druhu. Elastické nitě a elastické tkaniny jsou nepostradatelným materiálem pro širokou škálu textilií přitahujících tělo, včetně pletených sportovních, galanterních a lékařských.
Polyuretanová vlákna jsou známá pod obchodními názvy: lycra, vayrin (USA), espa, neolan (Japonsko), spanzel (Velká Británie), vorin (Itálie) atd.
| Textilní vlákna | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Přírodní (přírodní) |
| ||||||
| Chemikálie |
| ||||||