Полиэтиленовая нить: сможет ли она заменить спандекс

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) создали эластичную нить, используя совместимые виды полиэтилена. В ходе лабораторных испытаний материал выдержал десять циклов переплавки и повторного формования, не теряя прочности. Эта разработка может упростить переработку спортивной одежды и других изделий, где спандекс комбинируется с полиэстером или нейлоном. Однако успешные испытания с чистой нитью не означают готовности технологии к массовому производству одежды. Об этом сообщает портал Известия.

Суть открытия ученых MIT заключается в том, что современные эластичные ткани обычно создаются из нескольких материалов. Спандекс, представляющий собой полиуретановое волокно, обеспечивает растяжимость, но имеет низкую прочность, поэтому его комбинируют с более прочными волокнами, такими как полиэстер или нейлон. Это делает ткань устойчивой к нагрузкам, однако после завершения срока службы ее трудно и дорого разделить на исходные компоненты.

Инженеры MIT предложили заменить различные химические материалы двумя видами полиэтилена. Для сердцевины они выбрали мягкий полиэтиленовый сополимер, который может растягиваться, а для внешней части — более жесткое полиэтиленовое волокно, которое придает нити дополнительную прочность. Исходные гранулы плавятся при температуре около 177 градусов, после чего проходят через экструдеры и вытягиваются в тонкие волокна, что сравнивается с процессом изготовления спагетти.

Обе части нити относятся к одному химическому семейству, что позволяет избежать необходимости разделения перед переработкой. Использованный материал можно расплавить и снова сформовать в волокно или использовать для производства других изделий, таких как пуговицы и пряжки. Исследователи уверены, что эту технологию можно масштабировать для промышленного производства.

Принципиальная новизна заключается в создании эластичной нити из полимера, который обычно не считается эластичным. Профессор Анна Михайловская из Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна объяснила, что такая нить может рассматриваться как бикомпонентная, где ядро и оболочка состоят из полиэтилена с различными физическими свойствами.

Руководитель направления исследований компании «ЭкоТехнологии» Ольга Стадник отметила, что сочетание эластичности и прочности достигнуто не за счет дополнительных полимеров, а благодаря управлению молекулярной архитектурой полиэтилена.

Разработчики сравнили новую полиэтиленовую нить с коммерческим материалом из полиэстера и спандекса. Новый образец показал сопоставимую растяжимость и превзошел по максимальной нагрузке перед разрывом. В MIT считают, что материал можно будет использовать в легких и эластичных тканях.

Тем не менее, говорить о полной замене спандекса пока рано. Анна Михайловская напомнила, что полиуретановое волокно может растягиваться в пять–семь раз и возвращаться к исходным размерам. Неизвестно, выдержит ли новый материал многократные деформации такого масштаба на протяжении всего срока службы изделия.

Нить пока не является готовым продуктом. Из нее необходимо изготовить ткань или трикотаж, и неясно, как она будет вести себя при ткачестве и вязании. Кроме того, для белья наряду с полиуретаном часто используют хлопок или вискозу, которые обеспечивают комфорт, тогда как полиэтилен не обладает такими свойствами.

Одним из первых направлений применения могут стать нетканые материалы для медицины, пищевой промышленности и строительства. Полиэтиленовые изделия могут быть легкими, прочными и устойчивыми к влаге.

Проблема окрашивания также остается актуальной. Спандекс и многие традиционные волокна можно красить в водных растворах, тогда как полиэтилен не взаимодействует с такими красителями. Пигмент необходимо вводить в расплав перед формованием нити, и пока неизвестно, как это повлияет на свойства материала.

Кроме того, полиэтилен недостаточно устойчив к ультрафиолетовому излучению. Если материал планируется использовать для купальников или спортивной одежды, в него придется добавлять светостабилизаторы, что усложнит состав сырья.

Для проверки перерабатываемости ученые изготовили катушку нити, расплавили материал и снова сформовали его в волокно. Этот процесс повторяли десять раз, и переработанные образцы сохраняли прочность, сопоставимую с исходным материалом. Однако уточняется, что из переработанного полиэтилена получали новую прочную внешнюю нить.

По словам Ольги Стадник, десять циклов без потери прочности — это значительный результат, но испытания проводились в контролируемых условиях, в то время как реальные отходы часто загрязнены.

Проблема текстильных отходов имеет глобальный масштаб. В 2020 году в странах ЕС образовалось около 6,95 млн тонн таких отходов. Смешанный состав вещей остается одним из главных препятствий для переработки.

Инновация отвечает на вопрос «можно ли переработать», но вопрос «будут ли перерабатывать» гораздо сложнее. Одежда из полиэтилена, попавшая в поток других тканей, может загрязнить вторичное сырье.

В России инфраструктура переработки одежды расширяется, но охватывает лишь небольшую часть отходов. По оценкам, создание системы переработки требует инвестиций и достаточного объема сырья. Перспективы разработки зависят от сохранения простоты состава готовой вещи.