Нейлоновая ткань: виды, свойства и практический выбор

Нейлоновая ткань успех или неудача в приложении зависит от того, как он справляется с влажностью, истиранием и ультрафиолетовым светом. Полиамидный химический состав волокна придает ему исключительную прочность на разрыв и эластичность, но его характеристики зависят от конкретного типа — нейлона 6 или нейлона 6,6 — а также от плотности, переплетения и применяемой отделки. Нейлон Cordura плотностью 1000 ден превзойдет легкий рипстоп плотностью 70 ден в пять раз в абразивных условиях, но ни один из них не выдержит длительного воздействия солнечных лучей без обработки, стабилизирующей УФ-излучение. Выбор нейлона означает соответствие этих переменных реальным механическим и экологическим требованиям, которым будет подвергаться ткань, а не просто выбор веса, который кажется значительным.

Нейлон 6 против Нейлона 6,6 на уровне волокна

Различие между нейлоном 6 и нейлоном 6,6 связано с путем полимеризации. Нейлон 6,6 образуется из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты, образуя более кристаллическую структуру с температурой плавления около 265°С . Нейлон 6, полимеризованный из капролактама, плавится при температуре примерно 220°С . Эта разница в 45°C имеет значение для тканей, подвергающихся воздействию высоких температур (тканей рядом с компонентами двигателя или промышленных фильтровальных тканей), где нейлон 6,6 сохраняет прочность ближе к максимальной рабочей температуре. Более плотная молекулярная упаковка нейлона 6,6 также дает ему примерно Стойкость выше на 10–15 % при том же днее, что напрямую приводит к большей стойкости готовой ткани к разрыву.

Для подавляющего большинства случаев применения в одежде, багаже ​​и туристическом снаряжении нейлон 6 ничем не отличается от нейлона 6,6 при повседневном использовании. Более низкая температура обработки делает экструзию и вытягивание более экономичными, а немного более высокое поглощение красителя дает более глубокие и насыщенные цвета с меньшим количеством красителей. Практическое правило выбора: выберите Nylon 6,6 для непрерывной эксплуатации при температуре выше 120°C или для максимального соотношения прочности и веса, а также Nylon 6 для общего текстильного применения, где стоимость и яркость цвета имеют приоритет.

Денье, упорство и уравнение силы и веса

Денье измеряет массу в граммах 9000 метров одной нити. Это линейная плотность, а не прямая характеристика прочности, но она сильно коррелирует с прочностью ткани, поскольку пряжа с более высокой плотностью содержит большее поперечное сечение полиамида, чтобы противостоять разрыву. Ткань, сотканная из Пряжа плотностью 1000 ден обычно демонстрирует прочность на разрыв выше 150 Н В направлении основы, в то время как ткань плотностью 70 денье рвется примерно при 15–20 Н. Зависимость не является идеально линейной, поскольку плотность переплетения и количество нитей также вносят свой вклад - плотно сплетенная оксфордская ткань плотностью 500 денье может превзойти рыхлую ткань полотняного переплетения плотностью 840 денье по устойчивости к проколам.

Прочность, выраженная в граммах на денье, нормализует прочность в зависимости от толщины волокна. Стандартная текстильная нить из нейлона 6,6 имеет прочность 7–9 г/денье Это означает, что одна нить плотностью 10 ден рвется при усилии 70–90 грамм. Варианты с высокой прочностью достигают 9–10 г/денье, что увеличивает прочность примерно на 20 % без увеличения веса. Эта характеристика наиболее важна для сверхлегкого снаряжения, где каждый грамм имеет значение: пол палатки, изготовленный из высокопрочного нейлона рипстоп плотностью 30 ден, может соответствовать прочности на разрыв стандартной ткани плотностью 40 ден, сохраняя при этом 25 % веса ткани.

Водопоглощение и стабильность размеров

Нейлон поглощает влагу из воздуха и от прямого смачивания, и это поглощение изменяет его механические свойства и размеры. При относительной влажности 65 % нейлон 6 достигает равновесного содержания влаги 3,5–4,0% , тогда как Nylon 6,6 находится немного ниже 2,5–3,0% . При полном насыщении при погружении оба типа поглощают 8–9% воды по весу. Это набухание увеличивает ширину и длину ткани до 2%, размерный сдвиг, который может заедать молнии или исказить линии швов в плотно подогнанных сборках, если это не будет учтено во время изготовления выкройки.

Поглощенная вода также пластифицирует полимер, снижая температуру его стеклования и делая ткань заметно мягче и податливее во влажном состоянии. Прочность на растяжение падает 10–15% в насыщенном состоянии, полностью восстанавливаясь при высыхании. Это свойство имеет практическое значение: нейлоновые альпинистские веревки теряют некоторую несущую способность при намокании, а нейлоновая упаковочная ткань провисает под нагрузкой во время сильного дождя, если она не стабилизирована уретановым покрытием с одной стороны. Выбор ткани с покрытием с указанным выше значением гидростатического напора. 1500 мм предотвращает проникновение воды в ткань и насыщение волокон.

УФ-деградация и долговечность на открытом воздухе

Нестабилизированная нейлоновая ткань быстро разрушается под воздействием солнечного света. Амидная связь в основной цепи полимера поглощает ультрафиолетовое излучение в диапазоне 290–315 нм, что приводит к разрыву цепи и прогрессирующей потере прочности на разрыв. Тестирование показывает, что стандартная ткань Nylon 6,6, подвергающаяся воздействию 1000 часов ускоренного УФ-выветривания проигрывает 40–60% от первоначальной прочности на разрыв. . С черными и темными тканями дела обстоят несколько лучше, поскольку пигмент сажи действует как поглотитель ультрафиолета, но деградация по-прежнему происходит с неприемлемой скоростью для товаров для активного отдыха, которые, как ожидается, прослужат несколько сезонов.

Пакеты УФ-стабилизаторов, обычно светостабилизаторы на основе затрудненных аминов, добавляемые в количестве 0,5–2,0% по массе во время экструзии волокна, значительно продлевают срок службы на открытом воздухе. Стабилизированная нейлоновая ткань удерживает 80% своей прочности после той же 1000-часовой выдержки . Для критически важных применений, таких как навесы, морские чехлы и стропы для уличной мебели, обязательным является указание марки, стабилизированной УФ-излучением, с документально подтвержденными результатами испытаний на ускоренное атмосферное воздействие. Волокна, окрашенные в растворе, в которых пигмент внедряется в расплав полимера, а не наносится местно, обеспечивают дополнительный уровень защиты от ультрафиолета, поскольку частицы пигмента рассеивают и поглощают фотоны ультрафиолета до того, как они достигнут полимерных цепей.

Покрытия, ламинаты и функциональная отделка

Нейлоновая ткань без покрытия обеспечивает нулевую устойчивость к проникновению жидкой воды и лишь умеренную устойчивость к ветру. Полиуретановое покрытие, нанесенное на изнаночную сторону ткани 5–15 г/м² добавляет водонепроницаемость, сохраняя при этом ощущение ткани на руке. Толщина покрытия, измеряемая в милах или граммах на квадратный метр, напрямую определяет гидростатическую стойкость: полиуретановый слой плотностью 5 г/м² достигает примерно 600 мм, а слой 15 г/м² — 2000 мм или выше. Многопроходные процессы нанесения покрытия создают толщину без отверстий, что имеет решающее значение для водонепроницаемых дышащих ламинатов, где микропористая мембрана из ПТФЭ или гидрофильная полиуретановая мембрана приклеена между лицевой тканью и трикотажной подложкой.

Нейлоновый рипстоп с силиконовой пропиткой, широко используемый в сверхлегких брезентах и ​​тентах, сочетает воздухопроницаемость с самым высоким соотношением прочности к весу среди любого нейлона с покрытием. Силиконовый эластомер заполняет промежутки плетения и связывается с поверхностью волокна, увеличивая прочность на разрыв за счет 15–25 % на ткань без покрытия прибавляя при этом всего 5–8 г/м² веса покрытия. Двусторонние силиконовые покрытия обеспечивают гидростатический напор, превышающий 2000 мм, на тканях плотностью до 20 ден, хотя на силиконовых поверхностях проклейка швов невозможна — швы необходимо герметизировать жидким силиконовым клеем, наносимым вручную.

Выбор правильного переплетения для конечного использования

Полотняное переплетение обеспечивает самую гладкую поверхность с наибольшим количеством нитей на дюйм, что обеспечивает максимальную устойчивость к пуху и ветру. Их плотная конструкция также сводит к минимуму зацепление за абразивные поверхности. Компромиссом является более низкая прочность на разрыв на единицу веса, поскольку разрыв легко распространяется по прямым путям пряжи. Нейлон Ripstop решает эту проблему путем переплетения более тяжелых армирующих нитей с интервалом 5–8 мм в виде сетки, создавая структуру, в которой разрывы останавливаются при попадании на более толстую поперечную нить. Ткань рипстоп плотностью 40 ден препятствует распространению разрывов. в три-четыре раза лучше чем эквивалент полотняного переплетения того же базового денье.

Оксфордское переплетение с его характерным корзинчатым узором, состоящим из двух концов основы, чередующихся с двумя нитками, обеспечивает более объемную и устойчивую к истиранию поверхность за счет веса и объема. Плавающие нити в оксфордской структуре поглощают трение на своих открытых вершинах, прежде чем лежащее под ними тело нити истирается. Это делает нейлон Оксфорд выбором по умолчанию для изготовления каркасов багажа и днищ рюкзаков, где волочение по бетону является условием проектирования, а не несчастным случаем. Нейлон марки Cordura, текстурированная пряжа из нейлона 6,6 с воздушной струей, сотканная в простой или корзинчатой ​​конструкции, еще больше повышает естественную стойкость к истиранию за счет нечеткой морфологии поверхности пряжи, которая распределяет износ по многим концам нитей.

Крашение, стойкость цвета и эстетические характеристики

Сродство нейлона к кислотным красителям и предварительно металлизированным красителям обеспечивает широкую цветовую гамму с хорошей устойчивостью к влаге при правильной последующей обработке. Концевые аминогруппы в полиамидной цепи действуют как центры красителя, связывая молекулы анионных красителей посредством ионных и водородных связей. Большее количество концевых аминогрупп в нейлоне 6 по сравнению с нейлоном 6,6 делает его более восприимчивым к красителям, обеспечивая ту же глубину оттенка при меньшей концентрации красителя. Фиксация после окрашивания дубильной кислотой или синтетическими закрепителями повышает стойкость к стирке с рейтингом от 2–3 до 4–5 по шкале ISO 105-C06, что необходимо для тканей одежды, подвергающихся многократным стиркам.

Нейлоновая ткань с принтом требует тщательной предварительной обработки, чтобы предотвратить размытие, вызванное впитыванием влаги. Низкая поверхностная энергия нейлоновых нитей препятствует смачиванию печатной пастой, поэтому непосредственно перед печатью ткани подвергаются обработке коронным разрядом или химической грунтовке. Окрашенный в растворе нейлон полностью устраняет эти проблемы для однотонных цветов, обеспечивая рейтинг стойкости цвета 5 по шкале светостойкости синей шерсти, поскольку пигмент инкапсулирован внутри полимерной матрицы, а не сидит на поверхности волокна. Ограниченная цветовая палитра пряжи, окрашенной в растворе (обычно 20–30 стандартных цветов на фабрику), ограничивает гибкость дизайна по сравнению с тканями, окрашенными поштучно, но для промышленной и военной продукции, где сохранение цвета является требованием безопасности или спецификацией, компромисс оправдан.