Волокна из СВМПЭ
ТУ 22.21-006-27408634-2018

Волокно из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) относится наряду с углеродом и арамидом к группе так называемых «суперволокон». Высокая прочность (достигнуто выше 5 ГПа) и очень высокая износостойкость при сравнительно низкой плотности (0.96-0.97 г/см³) делает нить СВМПЭ одним из самых перспективных волоконных материалов в различных отраслях техники. Волокна из СВМПЭ получают двумя путями — из раствора (метод гель-формования) и из твердой фазы. Твердофазное формование — наиболее перспективный метод, но здесь для получения высоких прочностей требуются особые свойства сырьевых материалов. Продажа таких марок СВМПЭ запрещена в Россию. Представленные на российском рынке марки порошка СВМПЭ перерабатываются в высокопрочное волокно только методом гель-формования, которое, однако, до сих пор находится на стадии освоения нашей промышленностью.

Разработка новой технологии

На нашем предприятии разработана твердофазная, принципиально новая технология получения волокон из СВМПЭ, которая, в отличие от очень дорогого и химически и экологически «грязного» производства гель-формования СВМПЭ, позволяет, во-первых, получать волокна из любых представленных на рынке в России сырьевых материалов, а во-вторых, позволяет получать супертонкие, высокопрочные волокна в отличие от разработанного за рубежом метода твердофазной прокатки специальных порошков СВМПЭ в закрытых калибрах, который позволяет получать только пленочные нити шириной 6-10 мм и толщиной 40-60 мкм с прочностью 3-3,5 ГПа.

К сожалению, в России по причине коммерческой тайны зарубежных производителей не представлены сырьевые материалы для получения высокопрочных волокон по твердофазной технологии. Поэтому максимальная прочность волокон при одностадийной технологии, которую удалось достичь по разработанной нами твердофазной технологии из доступного сырья, не превышает 0.7-0.8 ГПа, но резко увеличивает производительность процесса. При многостадийной вытяжке вблизи температуры плавления прочность можно увеличить до 1.0 ГПа. За рубежом, используя специальные марки СВМПЭ, по твердофазной технологии уже достигнуты результаты в три раза прочнее — до 3,5 ГПа.

В основе нашего метода лежит эффект «сверхпластичности» полимеров, обнаруженный в исследованиях ориентационного деформирования полимеров под гидростатическим давлением в наших научных лабораториях. Получение высококачественных ультратонких дешевых волокон из любых марок СВМПЭ открывает возможности разработки новейших технологий получения разнообразных изделий и материалов из этого ценнейшего полимера. В зависимости от степени ориентационной вытяжки и числа мононитей в составе комплексной, мы получаем крученые нити для различных целей. По областям применения волокна из СВМПЭ можно разделить на несколько видов. Свойства их представлены в таблице 1.

Волокно марки А

Неориентированное волокно из СВМПЭ для получения различных нетканых материалов (фетр, войлок), фильтрующих элементов, пористых гидрофобных теплоизоляционных листовых материалов для эксплуатации в районах Крайнего Севера, Арктики и Антарктики, волокнисто-мягких листов для уплотнения фланцевых соединений и герметизации узлов при небольших нагрузках. Прочность таких моноволокон не превышает 250-280 кг/см². Условный диаметр волокон можно варьировать в широких пределах 5-300 мкм. Число моноволокон в комплексной нити можно варьировать от 10 до 500 и выше. Это самые доступные и дешевые волокна из СВМПЭ. Волокна легко прочесываются и пригодны для получения высококачественных иглопробивных и иглопрошивных полотен и изделий из них.

Волокно марки Б

Ориентированное волокно, полученное при одностадийной вытяжке, из СВМПЭ в виде комплексной нити, содержащей до 50 мононитей, для получения крученых нитей с условным диаметром 0.2-0.3 мм и применения их для пошива износостойкой одежды, рабочих перчаток, фартуков, износостойких ковриков и изделий для занятия спортом. Прочность такого моноволокна достигает 0.4-0.5 ГПа.

Волокно марки В

Высокоориентированное волокно из СВМПЭ, полученное при двухстадийной вытяжке, выпускается в виде комплексной нити, содержащей от 50 до 200 мононитей, для получения высокопрочных кабелей, стропов, для буксировки и швартовки катеров, маломерных и речных судов. Прочность таких волокон достигает 0.7-0.8 ГПа. Комплексная нить пригодна для получения крученой нити с условным диаметром от 0.2 мм для обувной промышленности и до 5 мм для изготовления сетей против БПЛА.

Волокно марки С

Высокоориентированное ультратонкое волокно из СВМПЭ, выпускаемое в виде комплексной нити, содержащей до 200 мононитей, для получения высокопрочных, высокомодульных композиционных намоточных изделий, листовых биаксиальноориентированных материалов и матов (на подобии стекломатов) для применения в строительстве, судостроительной промышленности, в машиностроении. Могут использоваться для создания композитов на основе термореактивных связующих. Нити или ткань из этих волокон, в случае применения в композиционных материалах, должны пройти обязательную обработку коронным разрядом. Могут также использоваться для создания плетеных канатов. Фибра из этого волокна используется для наполнения бетонов и получения износостойких дорожных покрытий. Гарантированная прочность волокна 0.8 ГПа. Комплексная нить пригодна для получения крученых нитей с условным диаметром 0.3-0.4 мм, которая идет на производство антипорезного полотна и изделий из него.

Таблица 1. Свойства волокон всех марок СВМПЭ по ТУ 22.21-006-27468634-2018