Технологии
    Основы

    Что такое нейлон,

    или Великий нейлоновый путь

    Современный турист на 80 % состоит из… нейлона. Как и почему это произошло — читайте в нашей статье

    nylon&outdoor

    В 1939 году на Всемирной выставке в Нью-Йорке компания DuPont встречала посетителей макетом 12-метровых женских ножек, одетых в чулки из невиданного доселе синтетического материала. Рекламный шоу-стоппер оказался отличной метафорой: именно в этот день изобретение американского химика Уоллеса Хьюма Карозерса, названное нейлоном, начало свое триумфальное шествие по планете.

    В течение многих десятков лет нейлоновая «дорога» напоминала то хайвей, то заросшую бурьяном тропинку, но безраздельное господство естественных материалов ушло в прошлое навсегда. Натуральный шелк уступил место синтетике, а великий шелковый путь передал эстафету не менее великому нейлоновому.

    Уоллес Хьюм Карозерс (англ. Wallace Hume Carothers) — американский ученый и изобретатель, ведущий химик-органик компании DuPont, решил непростую задачу синтеза полимера с высокой молекулярной массой 28 февраля 1935 года. Новый синтетический материал получил название полиамид 6,6. Однако его коммерческое использование под именем нейлон началось спустя три с лишним года. Карозерс не дожил до премьеры совсем немного — 28 апреля 1937 года он покончил с собой, сдавшись в борьбе с острым психическим расстройством, преследовавшим его всю жизнь.

    Уоллес Хьюм Карозерс — американский ученый, ведущий химик-органик компании DuPont, изобретатель нейлона

    Уоллес Хьюм Карозерс — американский ученый, ведущий химик-органик компании DuPont, изобретатель нейлона

    На протяжении без малого десяти лет, в течение которых Уоллес Карозерс возглавлял лабораторию DuPont, известную также как «Зал чистой науки» (Puruty Hall), под его руководством были впервые синтезированы полиэфир, больше известный как полиэстер, неопрен и нейлон. Все три полимера теперь широко используются в производстве материалов для outdoor, поэтому лабораторию DuPont можно смело считать колыбелью многих современных экипировочных технологий.

    Америка всегда была территорией бизнеса, поэтому не удивительно, что изобретение нейлона сразу заинтересовало коммерсантов. Чулочный старт коммерческого использования нейлона оказался на редкость успешным: в первый день продаж счастливыми обладательницами новеньких чулок стали миллион женщин. И это несмотря на то что нейлоновые чулки были заметно дороже шелковых.

    В наши дни довольно сложно представить себе, как искусственный нейлон может быть дороже натурального шелка, но в то время все было именно так. Нейлон был не только дороже, но и намного престижнее. Обладание нейлоновыми чулками подчеркивало особый статус владелицы и ее финансовое положение.

    Дороговизна и престижность нейлоновых изделий нашли отражение даже в творчестве таких, казалось бы, бесконечно далеких от коммерции людей, как, например, Владимир Высоцкий. В своей песне «Диалог у телевизора» он упоминает одну из разновидностей нейлоновых тканей:

    Мои друзья хоть не в болонии,
    Зато не тащат из семьи...

    Болонья — тоже нейлоновая ткань с водонепроницаемым покрытием — была широко известна в середине 1970-х как материал для производства довольно недешевых непромокаемых курток и плащей.

    Коммерческое использование нейлона в Америке прерывалось лишь однажды, во время Второй мировой войны. Прочность и легкость нового материала привели к тому, что нейлон был признан стратегическим материалом, и все мощности по его производству были задействованы на изготовлении изделий для армии, главным образом — парашютов. Первые парашюты из нейлона — материала «тоньше паутины и прочнее стали» — появились в 1938 году. И по сей день сочетание цены, прочности, легкости и долговечности нейлона в производстве парашютов остается непревзойденным.

    Капрон — родной брат нейлона

    В год коммерческого дебюта нейлона впервые был синтезирован и полиамид 6 — наиболее близкий к нейлону полимерный материал. Он был получен в Германии химиком Паулем Шлаком (нем. Paul Schlack) и стал известен как поликапролактам. Текстильное волокно из поликапролактама носит название перлон. Начало производства поликапролактама в СССР датируется 1948 годом, а волокно из этого материала в Советском Союзе получило название капрон. В сущности, это все тот же нейлон, который в практическом смысле отличается лишь более низкой температурой плавления. Близкие характеристики капрона и нейлона привели к тому, что и сфера применения этих материалов фактически одна и та же.

    Во второй половине прошлого века большой популярностью в туристской среде пользовался так называемый каландрированный капрон (на туристическом сленге «каландр») — капроновая ткань, поверхность которой была упрочнена путем прокатывания материала между горячими валками.

    Кевлар тоже родственник нейлона

    Кевлар — удивительное волокно, тоже полиамид, ткань из которого настолько прочна, что может останавливать пули, — был впервые получен в середине 60-х годов XX века все в тех же лабораториях DuPont. С 1971 года началось его коммерческое использование. Кевлар отличается от нейлона одной группой атомов, но прочность его выше в сотни раз. Правда, при этом он заметно тяжелее. Кевлар применяется там, где нужно усилить сопротивляемость изделия разрыву или истиранию, например в трекинговой обуви или одежде для мотоциклистов.

    Производство нейлоновой ткани

    Нейлон образуется в результате так называемой реакции поликонденсации. Адипиновая кислота и альдегид образуют соль, которая затем перемешивается в растворителе и подогревается. Получившееся вещество — полиамид 6,6 — обладает свойствами термопластичности. То есть его можно расплавить, а уже из расплава вытянуть волокно. Происходит это путем продавливания расплава через фильеры — перегородки со множеством мелких отверстий.

    Принципиальная схема производства нейлоновой нити

    Принципиальная схема производства нейлоновой нити

    После прохождения через фильеры расплав превращается в нити, которые затем остывают, затвердевают и наматываются на шпули. Эти нити и будут тем самым нейлоновым волокном, которое является основой любой нейлоновой вязаной или тканой продукции — от чулков до парашюта. Нейлон хорошо окрашивается, и если в процессе подготовки расплава в него был добавлен краситель, то нить получится окрашенной в массе.

    Плотность нейлоновой нити обозначается в ден (den). Этот показатель обозначает вес нити в граммах на 9 км ее длины. Чем число ден больше, тем плотнее нить. В текстильной промышленности применяется также обозначение текс (tex). 1 текс — это такая плотность волокна, при которой 1 км его длины весит 1 г.

    Нейлон является инертным материалом, он не оказывает вредного воздействия на кожу, не вызывает аллергию и поэтому широко применяется в производстве одежды, непосредственно прилегающей к телу.

    Разновидности нейлоновых тканей

    Нейлоновое текстильное полотно по структуре ничем не отличается от текстиля из любого другого материала. Оно производится на таких же ткацких станках и выглядит как плотно переплетенные между собой волокна. Переплетение всегда взаимно перпендикулярно, но рисунок и схемы переплетения разнообразны, что в немалой степени определяет конечные свойства ткани.

    Взаимно перпендикулярное переплетение нитей в полотне

    Взаимно перпендикулярное переплетение нитей в полотне

    Полотно, вышедшее с ткацкого станка, обычно называют суровым. Это означает, что оно никак не обработано, не пропитано и на него ничего не нанесено. Оно уже прочное и легкое, но пока не обладает какими-то специфическими особенностями, и поэтому, чтобы добиться тех или иных характеристик, его подвергают дополнительной обработке.

    Как улучшают нейлон

    Эластичный нейлон

    Обычное нейлоновое полотно не растягивается, и это затрудняет его использование в одежде. Часто для увеличения эластичности материала к нейлоновой нити добавляются эластомеры — полимерные волокна с высокой степенью растягиваемости. Сами по себе эластомерные волокна недостаточно прочны, поэтому применяются обычно в сочетании с нейлоновой или полиэстеровой нитью.

    Пожалуй, самый знаменитый эластомер — эластан, более известный как лайкра, был впервые получен в 1959 году компанией Invista. Марка Lycra — это коммерческое название эластана, производимого Invista. Известно еще одно название эластана — спандекс.

    Нейлон с лайкрой чаще всего применяется в спортивной одежде, которая должна плотно облегать и тянуться. Такую одежду используют, к примеру, велосипедисты-шоссейники. Эластичный материал не препятствует движениям, а гладкость и плотное прилегание к телу не создают аэродинамических помех. На ярлыке такого изделия скорее всего будет надпись: Polyamid 80 %, Lyсra 20 % или Nylon 80 %, Lykra 20 %.

    Нейлоновую нить можно сделать эластичной и без добавления эластомеров. Для этого волокну придают так называемую извитость, после чего оно становится похоже на пружинку, а его растягиваемость про сравнению с ровной нитью существенно увеличивается.

    Рипстоп

    Армирующие нити вплетены в полотно из более тонких волокон

    Армирующие нити вплетены в полотно из более тонких волокон

    Рипстоп (англ. ripstop) — термин английского происхождения, буквально переводится как прекращение разрыва. Технология ripstopувеличивает прочность тканого полотна с помощью вплетения в него более плотных и прочных нитей. Чтобы не слишком утяжелять ткань, армирующие нити вплетают через равномерные промежутки, в результате чего на полотне образуется узор «в клеточку». Сетка из более плотных нитей укрепляет полотно и делает его устойчивым к разрывам. Даже если ткань будет пропорота гвоздем, то разрыв, скорее всего, будет остановлен на границе такой клетки.

    Кордура

    Этот тип нейлоновой ткани тоже изобретен и запатентован компанией Invista и кардинально отличается от обычной тем, что нейлоновая нить в нем не является монолитным волокном, а скручена из множества более тонких, нарезанных волокон. Такая структура нити делает кордуру существенно более прочным материалом, чем любые другие виды тканого нейлона.

    Нейлон с покрытием

    Часто для улучшения водоотталкивающих свойств поверхность нейлоновых тканей или даже отдельных волокон покрывают тонким слоем полиуретана или силикона. Такие ткани используются, к примеру, для изготовления тентов палаток.

    Слой полиуретана (PU) обычно наносится на внутреннюю поверхность ткани и, в зависимости от толщины пленки, придает материалу большую или меньшую водонепроницаемость. Например, считается, что нейлоновое дно хорошей туристской палатки должно иметь водонепроницаемость не менее 8000 мм водного столба. За величину этого показателя как раз и отвечает толщина полиуретанового покрытия.

    Силиконовое покрытие нейлона отталкивает воду благодаря очень низкой смачиваемости силикона. Силиконизированная ткань обычно легче нейлона с PU-покрытием и довольно скользкая на ощупь.

    Смесовые ткани

    Натуральные шерстяные или хлопчатобумажные ткани давным-давно зарекомендовали себя как очень удобные и приятные в носке. Однако они обладают некоторыми недостатками. Один из главных — плохая износостойкость. Шерсть к тому же тянется или, наоборот, усаживается при стирке. Для того чтобы улучшить характеристики натуральных тканей, к ним добавляют синтетические волокна, и часто это именно нейлон. Добавление нейлоновых нитей придает изделию дополнительную прочность, износостойкость и практичность.

    Свойства нейлоновых тканей

    Преимущества нейлоновых тканей

    Легкость

    Нейлоновые ткани, как правило, заметно легче своих натуральных аналогов. Например, шелковое полотно тяжелее аналогичного по толщине нейлонового примерно на 20 %.

    Прочность

    Нейлон практически вдвое прочнее шелка. Именно прочность нейлона в сочетании с легкостью привела к тому, что в годы Второй мировой войны все мощности по производству этого нового тогда материала были задействованы для нужд военной промышленности.

    Практичность

    Волокна нейлона гидрофобны, они не впитывают влагу, а значит, ткань из них быстро сохнет. Нейлоновое полотно не слеживается, а будучи смятым, легко разглаживается. Нейлон не теряет вид после многих циклов стирки, быстро сохнет и хорошо держит форму. Нейлоновое волокно не разрушается в воде, не гниет и не повреждается насекомыми.

    Недостатки нейлоновых тканей

    Плохо дышит

    Нейлоновое полотно плохо дышит, поэтому в одежде из нейлона легко вспотеть. Пожалуй, это было главной проблемой модных нейлоновых блузок и рубашек, пик популярности которых пришелся на середину 70-х годов XX века.

    Теряет прочность

    Нейлон не любит высокую температуру. Он не горит, но плавится уже при температуре немногим более 200 градусов. Длительное воздействие ультрафиолета тоже вредно для нейлона. Продолжительное нахождение нейлонового материала под солнцем может привести к тому, что он будет рваться, как бумага.

    Облик современного туриста почти полностью сформирован нейлоновыми материалами

    Облик современного туриста почти полностью сформирован нейлоновыми материалами

    Нейлоновые ткани в outdoor

    Принято считать, что человек на 80 % состоит из воды. Но это обычный человек. А человек активный, коим является современный турист, на те же 80 % состоит из нейлона. Этот человек носит нейлоновые изделия, занимаясь, к примеру, фитнесом или велоспортом. Из нейлона зачастую выполнена наружная ткань и подкладка в его туристической одежде с мембраной или без нее. Прочная нейлоновая кордура используется в куртках, брюках и обуви с повышенными требованиями к износостойкости, а также при производстве рюкзаков, которые турист таскает на своей «нейлоновой» спине. Нейлоновые ткани применяются для изготовления палаток, в которых турист спит, а из нейлоновых волокон плетут альпинистские веревки, с помощью которых он штурмует горные вершины.

    Мир нейлоновых вещей поражает своим разнообразием, но стоит помнить, что у истоков всего этого полиамидного великолепия стоял один-единственный человек — Уоллес Карозерс — гениальный ученый-химик с трагической судьбой, который буквально собственными руками синтезировал нейлоновый образ современного туриста.

    Резюме

    • Нейлон — синтетическое волокно, используемое для изготовления самых разных изделий. Наибольшее применение нейлон нашел в производстве тканых материалов различного назначения.

    • Основные плюсы нейлоновых тканей — прочность, легкость, износостойкость, практичность.

    • Недостатками нейлоновых тканей являются слабая устойчивость к ультрафиолету и низкие дышащие характеристики.

    • Нейлон является основой для производства широкого спектра изделий для активного отдыха и спорта — от обтягивающей одежды для фитнеса до альпинистских веревок.

    Поделиться: