Эластика — эластомерный материал¶
Эластика — обобщённое название группы синтетических эластомерных материалов (полиуретановых, полиэфирных, полиамидных и иных термопластичных волокон), обладающих способностью к обратимой деформации: материал растягивается под нагрузкой и возвращается к исходной форме после её снятия. В текстильной промышленности термин чаще всего обозначает эластановые (полиуретановые) нити — в том числе известные под торговыми марками «лайкра», «спандекс», «дорластан». Эластика применяется в производстве одежды, медицинских изделий, спортивного снаряжения, технических тканей и композитных материалов.
¶Терминология и происхождение
Понятие «эластика» близко к терминам «эластан», «спандекс» и «лайкра», однако не полностью им тождественно. В русскоязычной традиции эластикой нередко называют любые тянущиеся волокна и изделия из них, тогда как в узком техническом смысле речь идёт о полиуретановых эластомерах.
Полиуретановые эластомеры были впервые синтезированы в 1937 году немецким химиком Отто Байером и его коллегами в лабораториях концерна Bayer. Промышленное производство эластанового волокна началось в конце 1950-х годов: в 1959 году компания DuPont вывела на рынок волокно под маркой Lycra, а в 1962 году аналогичный продукт представила американская фирма Globe Manufacturing под названием Spandex. В СССР и России выпускались собственные эластановые нити, применявшиеся в чулочно-носочных и корсетных изделиях.
¶Химическая природа и строение
Основу эластики составляют длинноцепочечные полимеры, построенные из чередующихся «жёстких» и «гибких» сегментов. Жёсткие сегменты образованы ароматическими диизоцианатами и образуют кристаллические домены, выполняющие роль физических поперечных сшивок. Гибкие сегменты — это длинные полиэфирные или полиэфирамидные цепи, которые при деформации распрямляются, а после снятия нагрузки вновь сворачиваются в клубки.
Такая блок-сополимерная структура обеспечивает сочетание высокой растяжимости (до 500–700 % исходной длины) и способности практически полностью восстанавливать форму. Именно физический, а не химический характер сшивок позволяет перерабатывать эластановые волокна через расплав, что отличает их от классических резин.
¶Свойства
Ключевые характеристики эластики:
- Растяжимость — удлинение при разрыве достигает 400–800 %.
- Упругое восстановление — возврат к исходным размерам после многократных циклов нагрузки.
- Прочность — ниже, чем у полиамидных и полиэфирных волокон, поэтому эластан почти всегда используют в смеси с другими нитями.
- Устойчивость к истиранию и многократному изгибу — высокая.
- Термочувствительность — при нагреве выше 150–170 °C волокно теряет прочность и желтеет.
- Химическая стойкость — устойчиво к большинству органических растворителей, но разрушается под действием крепких щелочей и хлора.
- Гигроскопичность — низкая, материал почти не впитывает влагу и быстро сохнет.
¶Классификация
По составу и способу получения различают:
| Тип | Особенности | Применение |
|---|---|---|
| Полиуретановые эластановые нити | Наибольшая растяжимость, основа современной эластики | Одежда, белье, спорт |
| Полиэфирные эластомеры | Устойчивость к УФ и окислению | Технические ткани |
| Полиамидные эластомеры | Высокая прочность | Канаты, сети |
| Термопластичные эластомеры (ТПЭ) | Перерабатываются литьём и экструзией | Медицина, автопром |
По форме выпуска эластика бывает в виде мононитей, комплексных нитей, плёнок и листовых материалов.
¶Применение
Основной потребитель эластики — текстильная промышленность. Волокно добавляют в ткани в доле 2–20 %: этого достаточно, чтобы изделие тянулось и сохраняло посадку. Наиболее распространённые изделия — спортивная и компрессионная одежда, купальники, нижнее белье, джинсы с добавлением эластана, чулочно-носочные изделия.
В медицине эластика используется для компрессионного трикотажа, бандажей, эластичных бинтов, элементов протезов и катетеров. В технике — для приводных ремней, шлангов, уплотнений, амортизирующих элементов, а также в качестве связующего в композитах. В спорте — для оболочек мячей, элементов экипировки, тетивы луков.
¶Технология производства
Производство эластанового волокна включает несколько стадий:
- Синтез полимера — реакция диизоцианатов с полиолами (полиэфирами или полиэфирамидами).
- Приготовление прядильного раствора или расплава.
- Формование нитей — сухое, мокрое или расплавное прядение.
- Ориентационная вытяжка, придающая волокну прочность.
- Отделка, нанесение замасливателей, намотка.
Наиболее распространено сухое прядение из раствора в диметилформамиде или диметилацетамиде.
¶Уход и эксплуатация
Изделия из эластики не рекомендуется стирать при температуре выше 40 °C, отбеливать хлорсодержащими средствами и сушить в барабане при высокой температуре. Хлор и длительное воздействие прямых солнечных лучей разрушают полиуретановые связи, из-за чего ткань теряет упругость. Гладить такие изделия следует при низкой температуре, желательно через ткань.
¶Значение и перспективы
Эластика изменила потребительские свойства одежды XX и XXI века: без неё невозможно представить современный спортивный, компрессионный и повседневный трикотаж. Ведутся разработки биоразлагаемых и рециклируемых эластомеров, а также материалов с памятью формы и управляемой жёсткостью. В России производство эластановых нитей развито ограниченно, значительная часть сырья импортируется.
Источники: технические справочники по текстильному материаловедению, публикации по полимерной химии, обзоры производителей эластановых волокон.