Сравнительный анализ материалов для производства термобелья
(фрагмент дипломной работы выпускницы Санкт-Петербургского Института Технологии и Дизайна Елены Правдюк)

Традиционно сложилось, что в качестве нательного белья должны использоваться только натуральные материалы, в основном хлопок. Но дело в том, что они, отчасти справляясь с функцией сохранения тепла, быстро отсыревают и как следствие – перестают отводить от тела влагу и медленно сохнут. А это грозит переохлаждением: быстро взмокнув в хлопковом белье от интенсивной тренировки, на отдыхе человек начинает «остывать» и переохлаждаться. Энергия будет уходить на согревание и испарение накопившейся влаги. При этом пользователь испытывает дискомфорт пребывания в мокром белье.

Шерсть в этом случае предпочтительнее: во-первых, она отлично перераспределяет тепло, во-вторых, приятна телу, в-третьих, хорошо отводит влагу, но при длительном потоотделении все же намокает, хотя и в данной ситуации использование шерсти имеет ряд преимуществ. Это единственный натуральный материал, который во влажном состоянии сохраняет теплоизоляционные свойства, то есть не дает переохладиться телу – это заложено в самой природе шерсти.

В настоящее время для производства термобелья используют в основном синтетические материалы. Однако производители белья полностью не отказались от натурального сырья и по-прежнему добавляют в термобелье хлопок или шерсть. Все зависит от условий, в которых данное белье будет использоваться.

Материал синтетического происхождения имеет «ячеистую» структуру, при этом «ячейки», прилегающие к телу отводят от него влагу, а верхние – работают на максимальное распределение ее по поверхности и быстрое испарение за счет капиллярного эффекта. Таким образом, тело не отсыревает, а следовательно и не переохлаждается. «Ячейки» также работают и как «микро-кармашки», в которых содержится воздух, обеспечивающий дополнительную теплоизоляцию.

В производстве термобелья фигурируют такие материалы, как:

хлопок;

шерсть;

полиамид;

полиэстер;

полипропилен.

Каждый из них обладает определенными качественными характеристиками, которые могут соответствовать набору предпочтительных свойств для изготовления термобелья. ЗАО Сэтила из Швеции для производства кинетического белья использует модифицированный полипропилен Polycolon, обладающий весомыми преимуществами перед другими вариантами. С целью выявления этих уникальных свойств было произведено исследование качественных характеристик основных материалов, используемых при изготовлении термобелья.

Хлопок

Хлопок – самый распространенный материал; согласно статистическим данным, каждое второе текстильное изделие сделано из хлопка.

Основные характеристики хлопка

Хлопковые волокна получают из капсул, являющихся плодами хлопкового растения. Каждое волокно представляет собой длинную одиночную, плоскую ячейку; волокна переплетены таким образом, что напоминают широкую цельную ленту. На 90% волокна состоят из целлюлозы, на 6% - из воды, остальное составляют природные примеси. Снаружи волокно имеет воскообразную защитную пленку, которая придает ему клейкость.

Волокна хлопка отличаются достаточной прочностью, но при этом имеют минимальную эластичность. Хлопок имеет устойчивую тенденцию к сминаемости, однако в процессе отделки с применением препаратов «анти-складка» эта проблема легко снимается. Поскольку волокна хлопка на 90% состоят из целлюлозы, материал обладает высокой гидрофильностью, так как целлюлоза практически идеально впитывает влагу. Теплопроводность хлопка также достаточно высока, что позволяет изделиям долгое время сохранять свою свежесть.

Хлопок легко загрязняется (волокна имеют тенденцию притягивать к себе частицы загрязнений) и так же хорошо стирается. Не портит хлопковые изделия даже кипячение с применением высококонцентрированных моющих средств. В качестве отбеливателей используют препараты на базе гипохлорита натрия или перборат натрия, а также перекись водорода.

Склонность к усадке – еще одна характеристика хлопка; усадка происходит на стадии сушки, когда растянувшиеся под воздействием влаги волокна принимают свою обычную форму. Высокой теплостойкостью хлопок не отличается, и поэтому рекомендуется гладить его слегка увлажненным или с использованием пара. Под длительным воздействием света материал имеет тенденцию к пожелтению; одновременно он теряет свою прочность. Моли хлопок не боится, поскольку относится к разряду «неперевариваемых». Под воздействием щелочей не разрушается. К воздействию летучих органических кислот, как например уксусная, хлопок также относится спокойно, однако разрушается при контакте с нелетучими органическими кислотами такими, как лимонная. Если кислота все-таки попала на изделие, поврежденный участок нужно как можно быстрее обработать холодной водой. Минеральные кислоты - холодные концентрированные и горячие разведенные – также разрушают хлопковую ткань (например, серная кислота).

Полиэстер

Главная особенность полиэстера (полиэфирные волокна). термостойкость и прочность. Поэтому их добавляют в шерсть, хлопок, лен для придания материалам несминаемости и прочности.

Основные характеристики полиэстера:

плохо растягивается, почти не садится при стирке;

устойчивость ко многим химическим реагентам;

быстросохнущий;

устойчивость к сминанию;

устойчивость к появлению плесени;

устойчивость к появлению складок при глажении;

прочность.

Материалы на основе полиэстера выпускаются под следующими торговыми названиями:

лавсан;

тетерон (Theteron);

майкротерм (Microtherm);

термакс (Thermax).

К основным способам ухода за вещами, сделанными из полиэстера, можно отнести машинную стирку и сушку, а также возможность использования химчистки.



Полиамид
«Нейлон» - это торговая марка американской компании DuPont. Существует множество нейлонов под разными названиями в разных странах, но все они – полиамиды. То есть то, что в быту привыкли называть «нейлоном», на самом деле охватывает множество видов материалов, в основе которых лежат полиамиды.

Основные характеристики полиамидов:

высокая прочность;

отличная стойкость к истиранию;

устойчивость ко многим химическим реагентам;

устойчивость к биохимическим воздействиям;

эластичность;

непромокаемость;

простота в стирке.

Материалы на основе полиамидов выпускаются под следующими торговыми названиями:

капрон;

нейлон 6 (Nylon 6);

амилен;

ниплон (Nyplon);

капролан (Kaprolan).

Основными способами ухода за вещами, сделанными из нейлона, являются:

машинная стирка и сушка;

такие изделия можно подвергать глажке.

Полипропилен

Изделия из полипропилена на сегодняшний день приобретают все большую популярность, так как имеет ряд преимуществ перед другими полимерными материалами:

низкая плотность;

высокая прочность, твердость;

химическая стабильность;

повышенная теплостойкость;

стойкость в высокоагрессивных средах.

Полипропилен – материал, родственный полиэтилену, также образующийся в результате полимеризации этилена, а именно по технологии низкого давления. Структурная формула полипропилена отличается от полиэтилена тем, что в каждом втором атоме углерода молекулярной цепи атом водорода заменен группой СН3. Эта группа СН3 может быть расположена либо по обеим сторонам атома углерода (атактично), либо все группы находятся только по одну сторону (изотактично). На рынке присутствует в основном изотактичный полипропилен.

Изотактичный полипропилен высоко кристаллизирован, а одинаково построенные по размеру цепочки легко упорядочиваются. Это означает высокую теплостойкость (кратковременно до 110 градусов по Цельсию), кроме того высокую механическую прочность, хорошую прочность на разрыв, жесткость внешней поверхности, прочность растяжения и хорошую способность к восстановлению. Он обладает также отличными свойствами по изоляции электричества, как и у полиэтилена. Полипропилен является экологически чистым материалом.

Следует отметить, что ЗАО "Сэтила из Швеции" для создания своего продукта использует пряжу Polycolon, разработанную фирмой Shoeller Bregenz Германия. Polycolon – это модифицированная полипропиленовая пряжа. Она отличается от обычного полипропилена тем, что в процессе прядения используются короткие волокна, которые в результате дают «чесаную» нить. В то время как стандартный полипропилен изготавливается из длинных волокон, которые после необходимой обработки преобразуются в однородную, гладкую нить.

Polycolon обладает наряду с антимикробной отделкой наилучшими термическими свойствами по сравнению со всеми синтетическими и натуральными волокнами.

Изделия из полипропилена можно стирать при температуре 95°С с сохранением гигиенических свойств и окраски, так как эти волокна красятся в процессе формирования, и краситель перманентно фиксируется. Возможна дополнительная антимикробная отделка с интегрированием биоактивного компонента, что препятствует его вымыванию.

Это волокно абсолютно аллергонейтрально и поэтому может применяться для изготовления детских пеленок и имплантантов. Оно состоит исключительно из углерода и водорода, благодаря чему совместимо с окружающий средой.

Polycolon гидрофобно, не поглощает влаги, но способствует ее перемещению от тела до всасывающего слоя, сохраняя тело сухим, теплым и работоспособным.

С целью подтверждения этого факта компанией Schoeller было проведено исследование на предмет скорости транспортировки жидкости через различные волокна. С помощью индикатора можно проверить, насколько быстро и какое количество жидкости проходит через текстильную конструкцию, состоящую из различных по своей природе волокон. Результаты исследования были предоставлены ЗАО "Сэтила из Швеции".

Порядок проведения исследования сводится к следующему:

Внутренняя сторона материи смачивается;

По истечении 5 секунд она проверяется индикатором на вопрос, сколько жидкости впиталось на этой стороне материи;

Еще через 5 секунд материал переворачивается внешней стороной и проверяется, сколько жидкости прошло через него;

После последующих 5 секунд материал снова переворачивается на внутреннюю сторону для проверки того, сколько жидкости осталось.

Индикатор становится темным, когда контактирует с жидкостью. Чем меньше жидкости осталось на внутренней стороне материи, тем лучше комбинация волокон, из которых она состоит.

Наглядно это исследование представлено в Приложении 2.

Результатом данного исследования является тот факт, что Polycolon, используемый в качестве внутреннего слоя в сочетании с хлопком и вискозой, показывает наилучший результат, высокую скорость проводимости жидкости к внешнему слою. Тогда как полиамид, полиэстер и хлопок, используемые как внутренние слои, за этот же период времени практически не транспортировали жидкость во внешний слой материи.

В процентном соотношении способность различных волокон впитывать жидкость может быть представлена в табличном виде.



Таблица 3. Способность различных волокон удерживать жидкость.
Наименование волокна
Температура внешней среды 22°С 
Температура внешней среды 33°С

Полипропилен
0,01
0,015 – 0,02

PVC
0,01
0,015 – 0,02

Полиэстер
0,4 – 0,5
0,9 – 1,0

Акрил
1 -2
4 –5

Полиамид 6
4 -5
7 –8

Хлопок
8 -9
15 – 18

Шерсть
10 - 12
18 - 25

Polycolon практически не «поглощает» жидкости, что очень важно при создании спортивной одежды. Превосходная способность ее транспортировки обеспечена уже в конструкции самого волокна. Все остальные же волокна «поглощают» и удерживают жидкость, особенно натуральные. 

Поэтому полипропилен Polycolon рекомендуется применять для изготовления материалов для спортивной и рабочей одежды, которая не прилипает к коже и препятствует неприятному ознобу.

Это волокно имеет плотность 0,91 г/см3 и поэтому легче других сопоставимых волокон, в том числе хлопка на 40%. Рубашка с коротким рукавом из этого волокна весит 165 г (из полиэфирных волокон – 250 г). Поэтому его также целесообразно использовать для изготовления спортивного, термостойкого и детского нижнего белья, а в комбинации с натуральными волокнами – для спортивной и рабочей одежды, одежды для активного отдыха, носков, кепок и налобников. Для сравнительного анализа полипропилена с другими волокнами вес всех вышеперечисленных наименований представлен в таблице 4.

Таблица 4. Вес волокон.
Наименование волокна
Вес, г/ см3

Полипропилен  0,91

Полиамид 1,15

Акрил 1,18

Шерсть 1,30

Ацетат 1,31

PVC 1,40

Полиэстер 1,38

хлопок 1,55

Исходя из данных таблицы 4 можно сделать вывод, что полипропилен является самым легким волокном. Это очень важно для спортивной одежды, особенно для людей, занимающихся активным спортом с использованием тяжелого снаряжения.

При производстве спортивной одежды важно помнить, что помимо легкости материала и его способности выводить влагу, он должен также обладать низкими показателями теплопроводимости (Таблица 5).



Таблица 5. Тепло проводимость волокон.
Наименование
Показатель тепло проводимости, у.е.

Воздух 1,0

Полипропилен 6,0

PVC 6,4

Полиэстер 7,0

Шерсть 7,3

Акрил 8,0

Вискоза 11,0

Хлопок 17,5


Polycolon обладает очень низкой теплопроводимостью, что имеет большое значение для способности материала удерживать тепло.

Polycolon производится из пряжи, которая прядется из уже окрашенных волокон. Цвет «закреплен» внутри волокна. Это означает, что материал обладает высокой стойкостью окраски, и даже темные цвета могут подвергаться стирке при 980С без риска потери цвета.

В целом, к основным преимуществам полипропилена Polycolon относятся следующие характеристики:

не впитывает в себя влагу, а испаряет ее или перемещает на верхний слой материала;

сохраняет кожу сухой;

мышцы не остывают ни в напряженном, ни в расслабленном состоянии;

за ним легко ухаживать, машинная стирка 600С, 900С;

прочная окраска;

хорошо держит тепло;

подходит людям страдающим аллергией.