Текстильными волокнами называют гибкие прочные тела с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий.
Текстильные волокна подразделяют на два класса: натуральные и химические. По происхождению волокнообразующего вещества натуральные волокна подразделяют на три подкласса: растительного, животного и минерального происхождения, химические волокна — на два подкласса: искусственные и синтетические.
Искусственное волокно — химическое волокно, изготовленное из природных высокомолекулярных веществ.
Синтетическое волокно — химическое волокно, изготовленное из синтетических высокомолекулярных веществ.
Волокна могут быть элементарными и комплексными.
Элементарное — волокно, не делящееся в продольном направлении без разрушения (хлопок, лен, шерсть, вискоза, капрон и др.). Комплексное волокно состоит из продольно скрепленных элементарных волокон.
Волокна являются исходным материалом для изготовления текстильных товаров и могут применяться как в естественном, так и в смешанном виде. Свойства волокон влияют на технологический процесс переработки их в пряжу. Поэтому важно знать основные свойства волокон и их характеристики: толщину, Длину, извитость. От толщины волокон и пряжи зависит толщина получаемых из них изделий, которая влияет на их потребительские свойства.
Пряжа из тонких синтетических волокон более склонна к пиллингу — образованию закатанных волокон на поверхности материала. Чем длиннее волокна, тем пряжа из них ровнее по толщине и прочнее.
Натуральные волокна
Хлопок — это волокна, покрывающие семена растений хлопчатника. Хлопчатник — однолетнее растение высотой 0,6—1,7 м, произрастающее в районах с жарким климатом. Основным веществом (94—96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом. Один конец волокна со стороны его отрыва от семени хлопчатника открыт, другой, имеющий коническую форму, закрыт.
Количество волокна зависит от степени его зрелости.
Хлопковым волокном присуща извитость. Волокна нормальной зрелости имеют наибольшую извитость — 40—120 извитков на 1 см.
Длина хлопковых волокон колеблется от 1 до 55 мм. В зависимости от длины волокон хлопок делят на коротковолокнистый (20—27 мм), средневолокнистый (28—34 мм) и длинноволокнистый (35—50 мм). Хлопок длиной менее 20 мм называют непряд-иым, т. е. из него невозможно выработать пряжу. Между длиной и толщиной хлопковых волокон существует определенная зависимость: чем длиннее волокна, тем они тоньше. Поэтому длинноволокнистый хлопок называют и тонковолокнистым, он имеет толщину 125—167 миллитекс (мтекс). Толщина средневолокнистого хлопка составляет 167—220 мтекс, коротковолокнистого — 220— 333 мтекс.
Толщина волокон выражается через линейную плотность в гексах. Текс показывает, сколько граммов весит отрезок волокна длиной в 1 км. Миллитекс = мг/км.
От длины и толщины волокон зависит выбор системы прядения (получения пряжи), что в свою очередь влияет на качество пряжи и ткани. Так, из длинноволокнистого (тонковолокнистого) хлопка получают тонкую, ровную по толщине, с малой ворсистостью, плотную, прочную пряжу 5,0 текс и выше, используемую для изготовления высококачественных тонких и легких тканей: батиста, маркизета, вольты, сатина гребенного и др.
Из средневолокнистого хлопка изготовляют пряжу средней и выше средней линейной плотности 11,8—84,0 текс, из которой вырабатывают основную массу хлопчатобумажных тканей: ситцы, бязи, миткали, сатины кардные, вельветы и др.
Из коротковолокнистого хлопка получают рыхлую, толстую, неровную по толщине, пушистую, иногда с посторонними примесями пряжу — 55—400 текс, используемую для производства фланели, бумазеи, байки и др.
Хлопковое волокно обладает многочисленными положительными свойствами. Оно имеет высокую гигроскопичность (8— 12 %), поэтому хлопчатобумажные ткани обладают хорошими гигиеническими свойствами.
Волокна достаточно прочные. Отличительной особенностью хлопкового волокна является повышенная прочность на разрыв в мокром состоянии на 15—17 %, что объясняется увеличением площади поперечного сечения волокна вдвое в результате его сильной набухаемости в воде.
Хлопок имеет высокую термостойкость — разрушение волокон до 140°С не происходит.
Хлопковое волокно более стойкое, чем вискозное и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам. Хлопок обладает высокой устойчивостью к действию щелочей, что используется при отделке хлопчатобумажных тканей (отделка — мерсеризация, обработка раствором едкого натра). При этом волокна сильно набухают, усаживаются, становятся неизвитыми, гладкими, стенки их утолщаются, канал суживается, прочность повышается, блеск усиливается; волокна лучше окрашиваются, прочно удерживая краситель. Из-за малой упругости хлопковое волокно имеет высокую сминаемость, большую усадку, низкую стойкость к воздействию кислотой. Хлопок применяется для производства тканей разного назначения, трикотажа, нетканых полотен, гардинно-тюлевых и кружевных изделий, швейных ниток, тесьмы, шнурков, лент и др. Хлопковый пух применяют в производстве медицинской, одежной, мебельной ваты.
Лубяные волокна получают из стеблей, листьев или оболочек плодов различных растений. Стеблевыми лубяными волокнами являются лен, пенька, джут, кенаф и др., листовыми — сизаль и др., плодовыми — койр, получаемый из покрова скорлупы кокосовых орехов. Из лубяных волокон наибольшую ценность представляют льняные.
Лен — однолетнее травянистое растение, имеет две разновидности: лен-долгунец и лен-кудряш. Из льна-долгунца получают волокна. Основным веществом, из которого состоят лубяные волокна, является целлюлоза (около 75 %). К сопутствующим веществам относятся: лигнин, пектиновые, жировосковые, азотистые, красящие, зольные вещества, вода. Льняное волокно имеет четыре-шесть граней с заостренными концами и характерными штрихами (сдвигами) на отдельных участках, возникшими) результате механических воздействий на волокно при его получении.
В отличие от хлопкового льняное волокно имеет сравнительно толстые стенки, узкий канал, закрытый с обоих концов; поверхность волокна более ровная и гладкая, поэтому льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен. Льняное волокно уникально и тем, что при высокой гигроскопичности (12 %) оно быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу; оно прочнее, чем хлопковое, удлинение при разрыве — 2—3 %. Содержание в льняном волокне лигнина делает его устойчивым к действию света, погоды, микроорганизмов. Термического разрушения волокна не происходит до + 160°С. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т. е. оно устойчиво к действию щелочей, но не устойчиво к кислотам. В связи с тем, что льняные ткани имеют свой естественный достаточно красивый шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают.
Однако льняное волокно сильно сминается из-за низкой упругости, трудно отбеливается и окрашивается.
Благодаря высоким гигиеническим и прочностным свойствам из льняных волокон получают бельевые ткани (для нательного, столового, постельного белья), летние костюмно-платьевые ткани. При этом около половины льняных тканей вырабатываются в смеси с другими волокнами, значительная часть которых приходится на полульняные бельевые ткани с хлопчатобумажной пряжей по основе.
Из льняных волокон изготавливают также парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные нитки, а из очесов льна — более грубые ткани: мешочные, холсты, брезенты, парусины и др.
Пеньку получают из однолетнего растения конопли. Из волокон вырабатывают канаты, веревки, шпагаты, упаковочные и мешочные ткани.
Кенаф, джут получают из однолетних растений семейства мальвовых и липовых. Из кенафа и джута вырабатывают мешочные и тарные ткани; используют для транспортирования и хранения влагоемких товаров.
Шерсть — волокно из снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть, снятую стрижкой в виде цельного волосяного покрова, называют руном. Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты.
Шерстяные волокна под микроскопом можно легко отличить от других волокон — их наружная поверхность покрыта чешуйками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме
конусообразных колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корковый — основной, от которого зависят свойства волокна и изделий из них. В волокне может быть и третий — сердцевинный слой, состоящий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. Под микроскопом видна и своеобразная извитость шерстяных волокон. В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость, мертвый волос.
Пух — тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно без сердцевинного слоя. Переходный волос имеет прерывистый рыхлый сердцевинный слой, благодаря чему он неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую извитость.
Ость и мертвый волос имеют большой сердцевинный слой, характеризуются большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью.
В зависимости от толщины волокон и однородности состава шерсть подразделяют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Важными показателями качества шерстяного волокна являются его длина и толщина. Длина шерсти влияет на технологию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (55—120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу — тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую.
Из коротких волокон (до 55 мм) получают аппаратную (суконную) пряжу, которая, в отличие от камвольной, более толстая, рыхлая, пушистая, с неровностями по толщине.
Свойства шерсти по-своему уникальны — ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности волокна чешуйчатого слоя.
Благодаря этому свойству из шерсти производятся фетр, суконные ткани, войлок, одеяла, валяная обувь. Шерсть обладает высокими теплозащитными свойствами, имеет высокую упругость. Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие растительные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси растворяются, а шерстяные волокна остаются в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией.
Гигроскопичность шерсти высокая (15—17 %), но в отличие от других волокон она медленно поглощает и отдает влагу, оставаясь на ощупь сухой. В воде она сильно набухает, площадь поперечного сечения при этом увеличивается на 30—35 %. Увлажненное волокно в растянутом состоянии можно зафиксировать сушкой, при повторном увлажнении длина волокна снова восстанавливается. Это свойство шерсти учитывается при влажно-тепловой обработке швейных изделий из шерстяных тканей для сутюжки и оттяжки их отдельных деталей.
Шерсть — достаточно прочное волокно, удлинение при разрыве высокое; в мокром состоянии волокна на 30 % теряют прочность. Недостатком шерсти является малая термостойкость — при температуре 100—110°С волокна становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность.
Из тонкой и полутонкой шерсти, как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами (хлопковыми, вискозными, капроновыми, лавсановыми, нитроновыми), вырабатывают камвольные и тонкосуконные платьевые, костюмные, пальтовые ткани, нетканые полотна, трикотажные изделия, платки, одеяла; из полугрубой и грубой — грубосуконные пальтовые ткани, валяную обувь, войлок.
Козий пух применяют в основном для выработки платков, трикотажных изделий и некоторых платьево-костюмных, пальтовых тканей; верблюжью шерсть — для производства одеял и национальных изделий. Из восстановленной шерсти получают менее качественные ткани, валяную обувь, нетканые материалы, строительный войлок.
Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости — ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90 % мирового производства шелка.
Родина шелка — Китай, где тутовый шелкопряд культивировался за 3000 лет до н. э. Получение шелка проходит следующие стадии: бабочка тутового шелкопряда откладывает яички (грену), из которых выводятся гусеницы длиной около 3 мм. Питаются они листьями тутового дерева, отсюда и название шелкопряда. Через месяц гусеница, накопив в себе натуральный шелк, через шелкоотделительные железы, расположенные по обе стороны тела, окутывает себя непрерывной нитью в 40—45 слоев и образует кокон. Намотка кокона длится 3—4 дня. Внутри кокона гусеница превращается в бабочку, которая, проделав отверстие в коконе щелочной жидкостью, выходит из него. Такой кокон для дальнейшей размотки непригоден. Коконные нити очень тонкие, поэтому разматывают их одновременно с нескольких коконов (6—8), соединяя в одну комплексную нить. Такая нить называется шелком-сырцом. Общая длина разматываемой нити составляет в среднем 1000—1300 м.
Оставшийся после размотки кокона сдир (тонкая, не поддающаяся размотке оболочка, содержащая около 20 % длины нити), бракованные коконы перерабатывают в короткие волокна, из которых получают шелковую пряжу.
Из всех природных волокон натуральный шелк — самое легкое волокно и наряду с красивым внешним видом обладает высокой гигроскопичностью (11 %), мягкостью, шелковистостью, малой сминаемостью.
Натуральный шелк обладает высокой прочностью. Разрывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15 %. Натуральный шелк устойчив к кислотам, к щелочам — нет, имеет низкую светостойкость, относительно низкую термостойкость (100—110°С) и высокую усадку. Из шелка вырабатывают платьевые, блузочные ткани, также швейные нитки, ленты, шнурки.
Химические волокна получают путем химической переработки природных (целлюлозы, белков и др.) или синтетических высокомолекулярных веществ (полиамидов, полиэфиров и др.).
Технологический процесс изготовления химических волокон состоит из трех основных стадий — получения прядильного раствора, формирования из него волокон и отделки волокон. Полученный прядильный раствор поступает в фильеры — металлические колпачки с маленькими отверстиями (рис. 6) — и вытекает из них в виде непрерывных струек, которые сухим или мокрым способом (воздухом или водой) затвердевают и превращаются в элементарные нити.
Форма отверстий фильер обычно круглая, а для получения профилированных нитей используют фильеры с отверстиями в виде треугольника, многогранника, звездочек и др.
При выработке коротких волокон используют фильеры с большим количеством отверстий. Элементарные нити со многих фильер соединяют в один жгут и разрезают на волокна необходимой длины, которая соответствует длине натуральных волокон. Сформированные волокна подвергают отделке.
В зависимости от вида отделки получают волокна белые, окрашенные, блестящие и матированные.
Искусственные волокна
Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений — целлюлозы, белков, металлов, их сплавов, силикатных стекол.
Наиболее распространенное искусственное волокно — вискозное, вырабатывается из целлюлозы. Для изготовления вискозного волокна используют обычно древесную, преимущественно еловую целлюлозу. Древесину расщепляют, обрабатывают химическими реагентами, превращают в прядильный раствор — вискозу.
Вискозные волокна вырабатывают в виде комплексных нитей и волокон, их применение различно.
Вискозное волокно гигиенично, имеет высокую гигроскопичность (11—12 %), изделия из вискозы хорошо впитывают влагу; оно устойчиво к щелочам; термостойкость вискозного волокна высокая.
Но вискозное волокно имеет недостатки:
— из-за низкой упругости сильно сминается;
— высокая усадка волокна (6—8 %);
— в мокром состоянии теряет прочность (до 50—60 %). Изделия не рекомендуется тереть и выкручивать.
Из других искусственных волокон используют ацетатные, триацетатные волокна.
Металлические нити представляют собой мононити круглого или плоского сечений из алюминиевой фольги, меди и ее сплавов, серебра, золота и других металлов. Алюнит (люрекс) — металлическая нить из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон защитной противоокислительной пленкой.
Синтетические волокна
Синтетические волокна получают из природных, низкомолекулярных веществ (мономеров), которые путем химического синтеза превращаются в высокомолекулярные (полимеры).
Полиамидные (капроновые) волокна получают из полимера капролактама — низкомолекулярного кристаллического вещества, которое вырабатывают из каменного угля или нефти. В других странах капроновые волокна называются иначе: в США, Англии — нейлон, в Германии — дедерон.
Полиэфирные волокна (лавсан) выпускают под различными названиями: в Англии, Канаде — терилен, в США— дакрон, в Японии — полиэстер. Наличие ценных потребительских свойств полиэфирных волокон обусловило их широкое применение в текстильном, трикотажном производстве, в производстве искусственного меха.
Полиакрилонитрильные волокна (акрил, нитрон): в США — орлон, в Англии — куртель, в Японии — кашмилон. Нитроновое волокно по своим свойствам и внешнему виду напоминает шерсть. Волокна в чистом виде и в смеси с шерстью используют для выработки платьево-костюмных тканей, искусственного меха, различных трикотажных изделий, гардинно-тюлевых изделий.
Поливинилхлоридное (ПВХ), хлориновое волокно вырабатывают из раствора поливинилхлоридной смолы в диметилформамиде (ПВХ) и из хлорированного поливинилхлорида. Эти волокна значительно отличаются от других синтетических волокон: в результате малой теплопроводности обладают высокой теплоизоляционной способностью, не горят, не гниют, очень стойки к химическим воздействиям.
Полиуретановые волокна. Обработкой полиуретановой смолы получают волокно спандекс или лайкра, вырабатываемое в виде мононити. Отличается высокой эластичностью, растяжимость его до 800 %. Применяется вместо резиновой жилки в производстве предметов женского туалета, высокорастяжимого трикотажа.
Алюнит — металлические нити из алюминиевой фольги, покрытые полимерной пленкой, защищающей металл от окисления. Для упрочнения алюнит скручивают с капроновыми нитями.
Аппаратная хлопчатобумажная пряжа — пушистая, рыхлая, толстая пряжа, получаемая из коротких волокон, характеризуется небольшой прочностью.
Аппаратная шерстяная пряжа — вырабатывается по аппаратной системе из коротковолокнистой шерсти и угаров (отходов прядильного производства) толщиной 42-500 текс, рыхлая, пушистая, неравномерная по толщине и прочности.
Армированная нить — текстильная нить, имеющая сложную структуру, состоящую из стержня оплетки, т. е. осевая нить обкручена или плотно оплетена волокнами или другими нитями.
Асбестовое волокно — минеральное волокно, содержится в горных породах. Наиболее длинные волокна (10 мм и более) перерабатываются в пряжу, идущую для изготовления технических тканей, лент, шнуров, используемых главным образом для теплоизоляции.
Ацетатное волокно — искусственное волокно, получают из растворов частично омыленной вторичной ацетилцеллюлозы в ацетате сухим способом (продавливание через фильеру и высушивание).
Вискозное волокно — искусственное волокно, вырабатываемое из древесной целлюлозы, переведенной путем химических преобразований в вязкую жидкость (вискозу), которая продавливается через фильеры и восстанавливается до гидрат-целлюлозы.
Восстановленная (регенированная) шерсть —дополнительный источник сырья для легкой промышленности. Получают из обрывков пряжи при прядении и ткачестве, из лоскутов шерстяных тканей и трикотажа в швейном производстве и утильного сырья (ткани и трикотажные изделия, бывшие в употреблении). Используют в небольших количествах (20-35%) в смеске с обычной шерстью и с добавлением 10-30% синтетического волокна для снижения себестоимости продукции.
Высокообъемная пряжа — пряжа, дополнительная объемность которой получена путем химической и/или тепловой обработки.
Гребенная хлопчатобумажная пряжа — тонкая, гладкая, ровная по толщине пряжа, получаемая из длинноволокнистого хлопка, характеризуется наибольшей прочностью.
Гребенная (камвольная) шерстяная пряжа — тонкая, гладкая, вырабатывается из длинноволокнистого шерстяного волокна по гребенной системе прядения, толщиной 15,5-42 текс.
Грубая шерсть — неоднородная шерсть, состоящая преимущественно из остевых волос толщиной 41 мкм и более. Получают при стрижке овец грубошерстных пород (кавказская, тушинская и др.).
Джут, кенаф — волокна, получаемые из стеблей растений тех же наименований, достигающих роста 3 м и более. В сухих стеблях содержится до 21% волокна, используемого для технических, упаковочных, мебельных тканей и ковров. Наибольшие посевные площади — в Индии, Бангладеше.
Извитое волокно — натуральное или химическое волокно, обладающее извитостью.
Искусственное волокно (нить) — химическое волокно (нить), изготовленное в результате производственного процесса из природных полимеров путем химической переработки.
Кардная хлопчатобумажная пряжа —толстая, неравномерная пряжа, получаемая из хлопка средней длины. Применяется для производства хлопчатобумажных тканей.
Комбинированная нить — текстильная нить, состоящая из комплексных нитей или мононитей, или из комплексных нитей, различающихся по химическому составу или структуре, различных по волокнистому составу и структуре.
Комплексная нить — текстильная нить, состоящая из двух или более продольно соединенных и скрученных элементарных волокон.
Креп-нить — характеризуется высокой (креповой) круткой. Для получения крепа натурального шелка скручивают 2-5 нитей шелка-сырца до 2200-3200 кр/м, а затем запаривают их для фиксации крутки. Креп из комплексных химических нитей получают скручиванием одной нити до 1500-200 кр/м. Благодаря высокой крутке ткани из креповых нитей характеризуются значительной упругостью, жесткостью, шероховатостью.
Крученая нить — текстильная нить, скрученная из одной и более текстильных нитей.
Крученая пряжа — текстильная нить, скрученная из двух и более пряж.
Лен — лубяное волокно, получаемое из стеблей растения того же наименования. На волокно культивируется лен-долгунец с длинным (до 1 м) и тонким (в диаметре 1-2 мм) стеблем.
Лубяное волокно — длинные прозенхимные клетки в стеблях различных растений, лишенные части содержимого растительного стебля. Волокна лубяных культур (льна, крапивы, конопли и др.) используют для выработки пряжи.
Льняная пряжа мокрого прядения — вырабатывается толщиной 24-200 текс из длинного волокна и очесов, при этом ровница (полуфабрикат льняного производства) — тонкая и равномерная по толщине перед прядением смачивается.
Льняная пряжа сухого прядения — вырабатывается из льняного волокна и очесов, неравномерная по толщине, толщиной 33-666 текс.
Люрекс — нить в виде блестящей узкой металлической полоски, покрытой фольгой, или металлизированной пленки.
Медноаммиачное волокно — вырабатывают из раствора целлюлозы в медно-аммиачном комплексе, по свойствам близко к вискозным. Производство ограничено, так как связано со значительным расходом меди (50 г на 1 кг волокна).
Многокруточная нить — крученая нить из двух и более текстильных нитей, одна из которых однокруточная, скрученных вместе за одну и более операций кручения.
Модифицированная нить (волокно) — текстильная нить (волокно) с заданными специфическими свойствами, полученная путем дополнительной химической или физической модификации.
Мооскреп — нить двойной крутки. Мооскреп из натурального шелка вырабатывают скручиванием креповой нити с 2-3 нитями шелка-сырца. Мооскреп из искусственных нитей получают трощением и последующим скручиванием креповой нити и нити пологой крутки. Второе скручивание производится в направлении креповой нити примерно на 200 кр/м. Креповая нить является стержневой, а нить шелка-сырца или нить пологой крутки — нагонной, обвивает стержневую.
Муслин — тонкая нить средней крутки. Муслин из натурального шелка получают скручиванием одной нити шелка-сырца до 1500-1800 кр/м, с последующей запаркой для фиксации крутки. Муслин из комплексной химической нити (вискозной, ацетатной, капроновой) получают скручиванием нити до 600-800 кр/м.
Мэрон (капроновые), мэлан (лавсановые) — растяжимые нити, получают как и высокорастяжимые нити, путем химической обработки, но с дополнительной термообработкой при некотором растяжении. В результате этого спиралеобразная извитость, характерная для эластика, переходит в синусоидальную и фиксируется в таком состоянии. Нити мягкие, пушистые, растяжимость 30-50%.
Натуральное волокно — текстильное волокно природного происхождения.
Натуральный шелк — продукт выделения шелкоотделительных желез гусениц-шелкопрядов — белкового вещества фиброина — в виде тонкой непрерывной нити, завитой в кокон. В момент образования кокона гусеницы выделяют две тонкие шелковины, которые при выходе на воздух застывают. Одновременно выделяется белковое вещество серицин, которое склеивает шелковины вместе.
Неоднородная нить — текстильная нить, состоящая из волокон разной природы.
Одиночная нить — нетрощеная, некрученая нить или нетрощеная крученая нить, получившая крутку за одну операцию кручения.
Однокруточная нить — крученая нить из двух или более одиночных нитей, скрученных вместе за одну операцию кручения.
Однородная нить — текстильная нить, состоящая из текстильных волокон одной природы.
Однородная пряжа — пряжа, состоящая из волокон одного вида.
Пенька — вырабатывается из однолетнего высокого растения конопли. Пеньку подразделяют на ниточную (тонкую), идущую для изготовления пряжи, техническую (толстую, грубую), из которой вырабатывают технические ткани, а также канатную — для канатов.
Переслежистая пряжа — пряжа с чередованием залетных утолщений и утонений.
Пленочная текстильная нить — плоская комплексная нить, полученная расщеплением текстильной пленки или экструдированием в виде полоски.
Полиакрилонитрильное волокно (нитрон) — синтетическое волокно, формуемое из растворов полиакрилонитрила или сополимеров, содержащих более 85% (по массе) акрилонитрила по мокрому или сухому методу. Выпускается под следующими торговыми названиями: орлон, акрилон (США), кашмилон (Япония), дралон (Германия) и др.
Полиамидное волокно — синтетическое волокно, формуемое из расплавов полиамидов. Производится из поликапролактама под следующими торговыми названиями: капрон (Россия), найлон (Япония), перлон, дедерон (Германия), амелан (Япония) и др.
Поливинилспиртовое волокно — синтетическое волокно, формуемое из растворов поливинилового спирта, выпускается во многих странах под следующими названиями: винол (Россия), винилон, куралон (Япония), виналон (КНДР) и др.
Поливинилхлоридное волокно — синтетическое волокно, формуемое из растворов поливинилхлорида, перхлорвиниловой смолы или сополимеров винилхлорида по сухому или мокрому методу; выпускается в виде непрерывных нитей или штапельных волокон под следующими торговыми названиями: хлорин, саран, виньон (США), ровиль (Франция), тевирон (Япония) и др.
Полинозное волокно — разновидность вискозного волокна с высокой степенью ориентации макромолекул в структуре и однородностью структуры в поперечном сечении, в результате чего оно имеют высокую прочность, низкое относительное удлинение.
Полипропиленовое волокно — синтетическое волокно, формуемое из расплава полипропилена. Используется для изготовления из-за низкой плотности нетонущих канатов, сетей, фильтровальных и обивочных материалов; штапельные полипропиленовые волокна — для выпуска одеял, тканей, для верхней одежды. Текстурированные (высокообъемные) полипропиленовые волокна находят применение главным образом в производстве ковров. Выпускаются под различными торговыми названиями: геркулон (США), ульстрен (Великобритания), найден (Япония), мераклон (Италия) и др.
Полиэфирное волокно (лавсан) — синтетическое волокно, формуемое из расплава полиэтилентерефталата (синтеза продуктов перегонки нефти). Техническую нить из полиэфирных волокон используют при изготовлении транспортерных лент, приводных ремней, канатов, парусов и т. д. Из моноволокна делают сетки для бумагоделательных машин, струны для ракеток и т. д. Методом “ложной крутки” получают высокообъемную нить.
Полугрубая шерсть — состоит из волокон переходного волоса и сравнительно тонких волокон ости толщиной 35-40 мкм. Получают ее от тонкорунно-грубошерстных овец (задонские, степные, волжские и др.).
Полутонкая шерсть — однородная шерсть, состоящая из грубых волокон, толщиной 25-35 мкм, относящихся к пуху или переходному волосу. Получают при стрижке полутонкорунных овец (прекосы, казахские, куйбышевские и др.).
Пряжа — текстильная нить, состоящая из волокон ограниченной длины (натуральных или штапельных химических), соединенных в длинную нить путем прядения (ориентации и скручивания волокон).
Пряжа с непсом — пряжа с впряденными включениями волокон другого цвета или вида.
Рами — волокно, вырабатываемое из многолетних трав и полукустарников семейства крапивных, содержащих в сухих стеблях до 21% прочного шелковистого волокна.
Руно — сплошной пласт, получаемый при стрижке овец, состоящий из прочно удерживающихся друг около друга пучков шерсти — штапелей.
Сиблон — модифицированное прочное вискозное волокно с однородными свойствами как внешних, так и внутренних слоев, достигаемыми регенерацией целлюлозы при низких температурах осадительной ванны и вытеканием волокна при высокой температуре (95 °С).
Синтетическое волокно (нить) — химическое волокно (нить), изготовленное из синтетических волокнообразующих полимеров (полиамид, полиэфир и др.).
Смешанная пряжа — пряжа, состоящая из двух или нескольких видов волокон.
Спандекс — полиуретановая мононить с высокой растяжимостью — до 700-800%.
Стеклянные нити — нити, получаемые при продавливании расплавленной стеклянной массы через тонкие отверстия. Вытекающие струйки, остывая, превращаются в гибкие нити. Основное применение — тепло- и электроизоляция, фильтры.
Суровая пряжа — пряжа без какой-либо отделки серожелтого цвета.
Текстильная лента (ровница) — совокупность продольно ориентированных штапельных волокон заданной линейной плотности без крутки, предназначенная для последующей механической обработки (вытягивание, скручивание).
Текстильная мононить (монофиламентная нить) — элементарная нить, используемая для непосредственного изготовления текстильных изделий.
Текстильная нить — текстильный продукт неограниченной длины и относительно малого поперечного сечения, состоящий из текстильных волокон и/или элементарных нитей, с круткой и без крутки.
Текстильное волокно — тонкое, гибкое, протяженное тело ограниченной длины, пригодное для изготовления пряжи и нитей.
Текстурированная нить — извитая текстильная нить, структура которой путем дополнительных обработок имеет повышенный удельный объем и растяжимость.
Термофиксированная нить (волокно) — текстильная нить (волокно), подвергнутая тепловой или термовлажностной обработке с целью приведения ее структуры в равновесное состояние.
Тонкорунная шерсть — однородная шерсть, состоящая только из волокон пуха, толщиной до 25 мкм, с мелкой равномерной извитостью, мягкая, эластичная, одинаковой длины. Ее получают от тонкорунных овец (мериносы, цигайские), используют для высококачественных тканей и трикотажных изделий.
Триацетатное волокно — получают из растворов триацетилцеллюлозы в смеси метиленхлорида и спирта сухим способом.
Трощеная нить — текстильная нить, состоящая из двух или более нитей, соединенных без скручивания.
Фасонная нить — текстильная нить, имеющая периодически повторяющиеся местные изменения структуры в виде узелков, петель и окраски.
Фибриллированная пленочная нить — пленочная текстильная нить с продольными рассечениями, имеющая поперечные связи между фибриллами. Фибриллы в данном случае являются элементами структуры, с тониной того же порядка, что и у текстильных волокон.
Химическое волокно (нить) — текстильное волокно (нить), полученное в результате производственного процесса из искусственных, синтетических полимеров или неорганических веществ.
Хлопок — волокна с поверхности семян хлопчатника — однолетнего кустарника, произрастающего в теплом климате. Различают хлопок длинноволокнистый (34-50 мм), средневолокнистый (24-35 мм) и коротковолокнистый (до 27 мм).
Хлопок-сырец — сырье хлопкоочистительных предприятий, содержит большое количество семян хлопка, покрытых хлопковым волокном, с примесями листьев, частей коробочек и др.
Шелковая пряжа — изготавливается из отходов натурального шелка (сдира бракованных коконов), которые очищаются от примесей, отвариваются и расщепляются на отдельные волокна (до 7 текс).
Шелк-основа — нить двойной крутки из 2-4 нитей шелка-сырца. Сначала нити шелка-сырца закручиваются влево на 400-600 кр/м, а затем 2-3 такие нити тростят и скручивают вправо на 480-600 кр/м. При вторичной обратной крутке первичная крутка несколько уменьшается, вследствие чего получается мягкая крученая нить.
Шелк-сырец — продукт разматывания коконов на специальных кокономотальных автоматах, где несколько (4-9) нитей, сложенных вместе, наматываются на мотовило.
Шелк-уток — нить пологой крутки, полученная скручиванием 2-5 и более нитей шелка-сырца пологой крутки (125 кручений на 1 м). Нить мягкая, ровная, гладкая, толщиной 9,1-7,1 текс.
Шерсть — волокна волосяного покрова различных животных: овец, коз, верблюдов и др.
Штапельное волокно — элементарное волокно ограниченной длины, которое получают путем резки жгута из химических волокон.
Штапельное волокно в массе — беспорядочная масса элементарных волокон ограниченной длины.
Эластик — (от греч. Elastos — гибкий, тягучий) высокорастяжимые текстурированные нити, обладающие большой (до 40%) растяжимостью, спиралеобразной извитостью и пушистостью. Получают на машинах “ложного кручения” путем придания нити крутки 2500-3000 кр/м и последующего снятия образовавшихся внутренних напряжений в термокамере (150-180 °С). В результате этого нить принимает форму спирали. Эластик используется для изготовления чулочно-носочных изделий.
Элементарная нить (филамент) — единичная текстильная нить практически неограниченной длины, рассматриваемая как бесконечная.
Элементарное волокно — текстильное волокно, представляющее собой единичный, неделимый элемент.
Натуральные волокна в зависимости от химического состава подразделяются на два подкласса: органические (растительного и животного происхождения) и м инеральные в олокна растительного происхождения: хлопок, лен, пенька, джут, кенаф, кендырь, рами, канатник, сизаль и др.
Волокна животного происхождения: шерсть овец, коз, верблюдов и других животных, натуральный шелк тутового и дубового шелкопряда.
К минеральным волокнам относится асбест,
Химические волокна делятся на два подкласса: искусственные и синтетические.
Искусственные волокна делятся на органические (вискозное волокно, ацетатное, триацетатное, медно-аммиачное, мти-лон В, сиблоновое, полинозное и др.) и неорганические (стеклянные и металлические волокна и нити).
Синтетические волокна в зависимости от природы исходных материалов делятся на полиамидные (капрон, анид, энант), полиэфирные (лавсан), полиакрилнитрильные (нитрон), полиоле-финовые (полипропилен, полиэтилен), полиуретановые (спан-декс), поливинилспиртовые (винол), поливинилхлоридные (хлорин), фторсодержащие (фторлон), а также полиформальдегид -ные, полибутилентерефталатные и др.
Искусственные волокна
Вискозное волокно — самое натуральное из всех химических волокон, получаемое из природной целлюлозы. В зави-симости от назначения вискозные волокна производят в виде нитей, а также штапельного (короткого) волокна с блестящей или матовой поверхностью. Волокно обладает хорошей гигроскопичностью (35-40%), светостойкостью и мягкостью. Недостатками вискозных волокон являются: большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и значительная усадка при увлажнении. Эти недостатки устранены в модифицированных вискозных волокнах (полинозное, сиблон, мтилон), которым свойственны значительно более высокая прочность в сухом и мокром состоянии, большая износоустойчивость, меньшая усадка и повышенная несминаемость.
Сиблон, по сравнению с обычным вискозным волокном, имеет меньшую степень усадки, повышенные показатели несминаемости, прочности в мокром состоянии и устойчивости к щелочам. Мтилан обладает антимикробными свойствами и используется в медицине в качестве нитей для временного скрепления хирургических швов. Вискозные волокна применяются при производстве одежных тканей, бельевого и верхнего трикотажа как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами и нитями.
Ацетатные и триацетатные волокна получают из хлопковой целлюлозы. Ткани из ацетатных волокон внешне очень похожи на натуральный шелк, обладают высокой упругостью, мягкостью, хорошей драпируемостью, малой сминаемостью, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Гигроскопичность меньше, чем у вискозы, поэтому электризуются. Ткани из триацетатного волокна имеют малую сминаемость и усадку, но теряют прочность в мокром состоянии. Благодаря высокой упругости ткани хорошо сохраняют форму и отделки (гофре и плиссе). Высокая термоустойчивость позволяет гладить ткани из ацетатных и триацетатных волокон при 150-160°С.
Волокна – протяженные гибкие и прочные вещества ограниченной длины и малых поперечных размеров, пригодные для изготовления пряжи и текстильных изделий. О том, что такое натуральное и синтетическое волокно, говорим в статье.
Классификация волокон
Классификация волокон:
- природные – волокна растительного происхождения (хлопок, лен – полисахариды (углеводы), имеющие состав (C 6 H 10 O 5)x) и животного происхождения (шерсть, шелк – белковые вещества, состоящие из длинных полипептидных цепей).
- химические , которые делятся на искусственные волокна и на синтетические волокна. Искусственные волокна получают из продуктов химической переработки природных полимеров (целлюлозы), например, вискозное, медноаммиачное, ацетатное волокно. Синтетические волокна получают при химической обработке синтетических полимеров. Например, нейлон и капрон (полиамидные волокна), лавсан (полиэфирные волокна).
Синтетическое волокно
К синтетическим волокнам относят полиамидные , полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилспиртовые, поливинилхлоридные, полипропиленовые, а также многие другие. К первым относят такие вещества, как капрон, анид, энант. Основные характеристики этих волокон – устойчивость к растяжению, стойкость к истиранию. Однако недостатки также имеют место быть: низкая гигроскопичность, небольшая термостойкость и высокая электризуемость. Это волокно используют при производстве трикотажных изделий, ниток, кружев, канатов и рыболовных сетей.
Рис. 1. Полиамидные волокна.
Полиамидное волокно не переносит высоких температур. Если его нагреть до 160 градусов, то прочность резко снижается вплоть до 50%.
К полиэфирным волокнам относятся лавсан, дакрон, терилен. Волокно имеет как преимущества, так и недостатки. К недостаткам можно отнести повышенную жесткость и сильную электризуемость. Лавсан часто используется для изготовления ткани для бытового назначения.
Рис. 2. Полиэфирные волокна.
К полиакрилонитрильным волокнам относятся, например, нитрон, орлон. Нитрон по внешним признакам напоминает шерсть. Нитрон очень прочный и упругий, и его эти свойства сохраняются в независимость от того, мокрый он или сухой. Однако по стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам.
К поливинилхлоридным волокнам относится хлорин. По сравнению с другими синтетическими волокнами оно менее прочное, не такое упругое и менее стойкое к истиранию.
Рис. 3. Поливинилхлоридные волокна.
Хлорин имеет способность накапливать в себе электростатические заряды, поэтому его используют для производства лечебного белья
К поливинилспиртовым волокнам относится, например, винол. Отличительная особеность этого материала высокая гигроскопичность, эти волокна хорошо окрашиваются красителями и используются для производства трикотажа, ткани и ковров.
Что мы узнали?
Все существующие волокна можно разделить на 2 класса: химические и природные. синтетические волокна относятся к химическим волокнам. Они подразделяются на полиэфирные, полиамидные, поливинилхлоридные и многие другие. Также в статье представлены примеры синтетических волокон.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 93.
Синтетическими волокнами называют волокна, при получении которых происходит синтез простых молекул. К синтетическим волокнам относятся: лавсан, нитрон, капрон, хлорин, винол, полиэтиленовые, полипропиленовые и другие волокна. В зависимости от сырья получаются такие полимеры: полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полиуретановые. Особенностью создания химического волокна является то, что процесс формирования одновременно является и его прядением.
Полиамидные волокна . Наиболее широко распространяемые полиамидные капроновые волокна. Исходным сырьём для получения капронового волокна является бензол и фенол (продукты переработки каменного угля). На химических заводах перерабатываются в капролактан . Из капронолактана перерабатывается капроновая смола. Это расплав, который продавливается щель из фильеры выходит в виде тонких струек, которые застывают при обдувании воздухом. На одной машине может находиться 60 — 100 фильер. В зависимости от вида химического волокна фильера имеет различное количество отверстий различной величины. Волокна вытягиваются, скручиваются, обрабатываются горячей водой для фиксации структуры. Также разработаны способы получения полого капронового волокна, которое профилированное и высокоусадочное. Применяется для изготовления ткани чулочно — носочных изделий, трикотажа, швейных ниток и технического назначения. Процессы изготовления анида и энанта аналогичны с изготовлением капронового волокна.
Свойства полиамидных волокон: легкость, упругость, высокая прочность при растяжении, высокая химическая стойкость, морозостойкость, стойкость к действию микроорганизмов и плесени. Волокна растворяются в концентрированных кислотах и феноле.
Горят волокна голубоватым пламенем образуя в конце оплавленный бурый шарик.
К полиамидным относится шелок — который применяется для изготовления легких платьевых и блузочных тканей и мегалоп — химически модифицированное волокно, гигроскопическое, прочное, стойкое к истиранию, придаёт ткани повышенный мерцающий блеск. Полиамидная профилированная нить — трилобал применяется для тканей шелкового типа, близких по внешнему виду к натуральному шёлку.
Полиэфирные волокна . Лавсан вырабатывается из продуктов переработки нефти. Не меняет своих свойств в мокром состоянии.
Свойства волокон лавсана: обладают легкостью, упругостью, молестойкие, стойкие к гниению, разрушается кислотами и щелочами, гигроскопичность очень низкая 0,4%. При влажной тепловой обработке выдерживают температуру 140ºС. При внесении в пламя лавсан плавится, затем медленно горит жёлтым коптящим пламенем.
Полиуретановые волокна . По своим физико-механическим свойствам относится к эланомерам, т.е. имеет высокие показатели эластического восстановления. Разрывное удлинение 600% — 800%. При снятии нагрузки сразу эластичность восстанавливается на 90%, а через минуту — 95%. Эти волокна малогигроскопичные — 1 — 1,5%, термостойкие, стойкие к истиранию, хорошо окрашиваются. Применяются для изготовления трикотажа, лент в спортивных корсетных, и лечебных эластичных изделиях.
Полиакрилонитринные волокна (ПАН). Нитрон вырабатывается из продуктов переработки каменного угля, нефти и газа. На ощупь более мягкие и шелковистые, чем лавсан и капрон. По прочности более чем в два раза меньше прочности капронового и лавсанового волокна. Удлинение при разрыве 16 — 22%, гигроскопичность 1,5%.
Нитрон имеет ряд ценных свойств : стойкий к действию минеральных кислот, щелочей, органических растворителей при химчистке, стоек к действию бактерий, плесени, моли. По теплозащитным свойствам нитрон превосходит шерсть. При температуре 200 — 250 °С, нитрон размягчается. Горит ярким, коптящим пламенем со вспышками.
Поливинилхлоридные волокна (ПВХ). Хлорин вырабатывается из этилена или ацетилена. Обладает стойкостью к действию воды, кислот, щелочей, окислителей, не гниёт, не имеет блеска.
По теплозащитным свойствам не уступает шерсти. Прочность в мокром состоянии не меняется, имеет невысокую стойкость к светопогоде. Влажно-тепловая обработка — при 70%. Недостаток — низкая теплостойкость. Хлорин не горит, не поддерживает горение, при внесении в пламя чувствуется запах дуста, спекается. Хлорин электризуется, поэтому применяется для лечебного белья, а также для получения рельефных шёлковых тканей, искусственного меха и тканей спецодежды (рыбаков, лесников, пожарных и др.).
Стойкость к агрессивным средам, высокая механическая прочность, эластичность и другте ценные качества сделали синтетическе волокна незаменимыми для современного текстильного производства.
Синтетические волокна
химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. Синтетические волокна формуют либо из расплава полимера (полиамида , полиэфира , полиолефина ), либо из раствора полимера (полиакрилонитрила , поливинилхлорида , поливинилового спирта ) по сухому или мокрому методу. Синтетические волокна выпускают в виде текстильных и кордных нитей, моноволокна , а также штапельного волокна . Разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, тогда как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формуют практически из одного полимера (целлюлозы или её производных). Синтетические волокна характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к действию химических реагентов.
С 1931 года кроме бутадиенового каучука, синтетических волокон и полимеров еще не было, а для изготовления волокон использовались единственно известные тогда материалы на основе природного полимера - целлюлозы.
Революционные изменения наступили в начале 60-х годов, когда после объявления известной программы химизации народного хозяйства промышленность нашей страны начала осваивать производство волокон на основе поликапроамида, полиэфиров, полиэтилена, полиакрилонитрила, полипропилена и других полимеров.
В то время полимеры считали лишь дешевыми заменителями дефицитного природного сырья - хлопка, шелка, шерсти. Но вскоре пришло понимание того, что полимеры и волокна на их основе подчас лучше традиционно используемых природных материалов - они легче, прочнее, более жаростойки, способны работать в агрессивных средах. Поэтому все свои усилия химики и технологи направили на создание новых полимеров, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, и методов их переработки. И достигли в этом деле результатов, порой превосходящих результаты аналогичной деятельности известных зарубежных фирм.
В начале 70-х за рубежом появились поражающие воображение своей прочностью волокна кевлар (США), несколько позже - тварон (Нидерланды), технора (Япония) и другие, изготовленные из полимеров ароматического ряда, получивших собирательное название арамидов. На основе таких волокон были созданы различные композиционные материалы, которые стали успешно применять для изготовления ответственных деталей самолетов и ракет, а также шинного корда, бронежилетов, огнезащитной одежды, канатов, приводных ремней, транспортерных лент и множества других изделий.
Эти волокна широко рекламировались в мировой печати. Однако только узкому кругу специалистов известно, что в те же годы российские химики и технологи самостоятельно создали арамидное волокно терлон, не уступающее по своим свойствам зарубежным аналогам. А потом здесь же были разработаны методы получения волокон СВМ и армос, прочность которых превышает прочность кевлара в полтора раза, а удельная прочность (то есть прочность, отнесенная к единице веса) превосходит прочность высоколегированной стали в 10-13 раз! И если прочность стали на разрыв составляет 160-220 кг/мм2, то сейчас активно ведутся работы по созданию полимерного волокна с прочностью до 600 кг/мм2.
Другой класс полимеров, пригодных для получения высокопрочных волокон - жидкокристаллические ароматические полиэфиры, то есть полимеры, обладающие свойствами кристаллов в жидком состоянии. Волокнам на их основе свойственны не только достоинства арамидных волокон, но еще и высокая радиационная стойкость, а также устойчивость к воздействию неорганических кислот и различных органических растворителей. Это идеальный материал для армирования резины и создания высоконаполненных композитов; на его основе созданы образцы световодов, качество которых соответствует высшему мировому уровню. А ближайшая задача - создание так называемых молекулярных композитов, то есть композиционных материалов, в которых армирующими компонентами служат сами молекулы жидкокристаллических полимеров.
Молекулы обычных полимеров содержат, помимо углерода, еще и атомы других элементов - водорода, кислорода, азота. Но сейчас разработаны методы получения волокон, представляющих собой, по сути дела, чистый полимерный углерод. Такие волокна обладают рекордной прочностью (свыше 700 кг/мм2) и жесткостью, а также чрезвычайно малыми коэффициентами термического расширения, высокой стойкостью к износу и коррозии, к воздействию высоких температур и радиации. Это позволяет успешно использовать их для изготовления композиционных материалов - углепластиков, применяемых в самых ответственных конструкционных узлах скоростных самолетов, ракет и космических аппаратов.
Применение углепластика оказывается экономически весьма выгодным. На единицу веса изготовленного из него изделия нужно затратить в 3 раза меньше энергии, чем на изделие из стали, и в 20 раз меньше, чем из титана. Тонна углепластика может заменить 10-20 тонн высоколегированной стали. Турбина насоса, изготовленная из углепластика и пригодная для перекачки минеральных кислот при температурах до 150оС, оказывается вдвое дешевле и служит в шесть раз дольше. Уменьшается и трудоемкость изготовления деталей сложной конфигурации.
Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и быстрым развитием сырьевой базы, меньшей трудоёмкостью производственных процессов и особенно разнообразием свойств и высоким качеством синтетических волокон. В связи с этим синтетические волокна постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна в производстве некоторых товаров народного потребления и технических изделий.
В 1968 мировое производство синтетических волокон составило 3760,3 тыс. т (около 51,6% от общего выпуска химических волокон). Впервые выпуск синтетических волокон в промышленном масштабе организован в середине 30-х гг. 20 в. в США и Германии.
Капрон
Волокно из полиамидных смол называют в нашей стране капрон и анид, качеством своим они почти не отличаются один от другого.
Капрон или капроновое волокно бело-прозрачное, очень прочное вещество. Эластичность капрона на много выше шелка. Капрон относится к полиамидным волокнам. Капрон изготовляется синтетическим путем на наших фабриках и из наших материалов. Исходное сырье производные аминокислот. Капрон можно рассматривать как продукт внутримолекулярного взаимодействие карбоксильной группы и аминогруппы молекулы 6-аминогексановой кислоты:
Упрощенно превращение капролактама в полимер, из которого производят капроновое волокно, можно представить следующим образом:
Капролактам в присутствии воды превращается в 6-аминогексановую кислоту, молекулы которой реагируют друг с другом. В результате этой реакции образуется высокомолекулярное вещество, макромолекулы которого имеют линейную структуру. Отдельные звенья полимера являются остатками 6-аминогексановой кислоты. Полимер представляет собой смолу. Для получения волокон её плавят, пропускают через фильеры. Струи полимера охлаждаются потоком холодного воздуха и превращаются в волоконца, при скручивании которого образуются нити.
После этого капрон подвергается дополнительной химической обработке. Прочность капрона зависит от технологии и тщательности производства. Окончательно выделанный капрон бело-прозрачный и очень прочный материал. Даже капроновая нить, диаметром 0,1 миллиметра выдерживает 0,55 килограммов.
За рубежом синтетическое волокно типа капрон именуется перлон и нейлон. Капрон вырабатывается нескольких сортов; хрустально-прозрачный капрон более прочен, чем непрозрачный с мутно-желтоватым или молочным оттенком.
Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются устойчивостью к истиранию, действию многократной деформации (изгибов).
Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот макромолекулы капрона подвергаются гидролизу по месту амидных связей. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. при нагревании его прочность снижается, при 2150С происходит плавление.
Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, стали уже обычными в нашем быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из капрона делают рыболовные сети, леску, фильтровальные материалы, кордную ткань. Из кордной ткани делают каркасы авто- и авиапокрышек. Шины с кордом из капрона более износоустойчивы, чем шины с вискозным и х/б кордом. Капроновая смола используется для получения пластмасс, из которых изготавливают различные деталь машин, шестерни, вкладыши для подшипников и т.д. Российская промышленность вырабатывает искусственное волокно еще более прочное, чем капрон, например сверхпрочный ацетатный шелк, который своей прочностью превосходит стальную проволоку. Этот шелк на один квадратный миллиметр выдерживает 126 кг, а стальная проволока - 110 кг.
Лавсан
Лавсан (полиэтилентерефталат) представитель полиэфиров. Это продукт поликонденсации двухатомного спирта этиленгликоля HO-CH2CH2-OH и двухосновной кислоты - терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) кислоты HOOC-C6H4-COOH (обычно используется не сама терефталевая кислота, а ее диметиловый эфир). Полимер относится к линейным полиэфирам и получается в виде смолы. Наличие регулярно расположенных по цепи макромолекулы полярных групп О-СО- приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость. Макромолекулы в нем расположены беспорядочно, в в
К синтетическим волокнам относятся полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полипропиленовые и др.
Полиамидные волокна (капрон, анид,энант). Волокна имеют цилиндрическую форму, поперечное сечение их зависит от формы отверстия фильеры, через которое продавливаются полимеры (рис. 9, а ).
Полиамидные волокна отличаются высокой прочностью при растяжении (40-70сН/текс), стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность (3,5-5 %)и светостойкость, высокая электризуемость и малая термостойкость; при нагревании до 160°С их прочность снижается почти на 50 %.В результате быстрого "старения" они на свету желтеют, становятся ломкими и жесткими. Горят волокна голубоватым пламенем, образуя на конце бурый твердый шарик.
Полиамидные волокна и нити широко используются при выработке чулочно-носочных и трикотажных изделий, швейных ниток, галантерейных изделий (тесьмы, ленты), кружев, канатов, рыболовных сетей, конвейерных лент, корда, тканей технического назначения, а также при выработке тканей бытового назначения в смеси с другими волокнами и нитями. Добавление 10–20 % полиамидных штапельных волокон к натуральным резко увеличивает износостойкость изделий.
Полиэфирные волокна (лавсан, терилен, дакрон). В поперечном сечении лавсан имеет форму круга (рис. 9, б ).Прочность на разрыв у лавсана несколько ниже, чем у полиамидных волокон (40-50сН/текс), разрывное удлинение –в пределах20-25 %,в мокром состоянии прочность не теряется. В отличие от капрона лавсан разрушается при действии на него кислот и щелочей, гигроскопичность его ниже, чем капрона (0,4 %). При внесении в пламя лавсан плавится, медленно горит желтым коптящим пламенем. Волокно является термостойким, обладает низкой теплопроводностью и большой упругостью, что позволяет получать из него изделия, хорошо сохраняющие форму; имеют малую усадку. Недостатками волокна являются его повышенная жесткость, способность к образованию пиллинга на поверхности изделий и сильная электризуемость.
Лавсан широко применяется при выработке тканей бытового назначения в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию, упругость
Рис. 9. Продольный вид и поперечный срез синтетических волокон:
а) капронового; б) лавсанового; в) нитронового; г) хлоринового
и несминаемость. Он также с успехом применяется при производстве нетканых полотен, швейных ниток, гардинно-тюлевых изделий, технических тканей и корда. Комплексные лавсановые нити подвергают текстурированию, в результате чего они лучше поглощают влагу и сохраняют тепло.
Полиакрилонитрильные волокна (нитрон, орлон). По внешнему виду нитрон напоминает шерсть. Поверхность его гладкая (рис. 9,в ) с неправильной формой поперечного сечения с изрезанными краями (гантелеобразная и близкая к ней).
Нитрон отличается высокой прочностью (32-39сН/текс), которая в мокром состоянии не меняется, и упругостью. Изделия из него после стирки довольно хорошо сохраняют форму. Нитрон не повреждается молью и микроорганизмами, обладает высокой стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Кроме того, он характеризуется низкой гигроскопичностью (1,5 %),что ограничивает его использование при выработке бельевых тканей, сильной электризуемостыо. Волокно нитрон обладает также наилучшей светостойкостью, низкой теплопроводностью, то есть хорошими теплозащитными свойствами и поэтому часто используются в смесках с шерстью и в чистом виде для костюмно-пальтовых материалов.
Нитрон горит вспышками, выделяя дымок черной копоти. После окончания горения образуется темный, легко раздавливаемый комочек. Используется нитрон при производстве верхнего трикотажа, плательных тканей, а также меха на трикотажной и тканевой основе, ковровых изделий, одеял и тканей технического назначения.
Поливинилхлоридные волокна (хлорин) (рис. 9,г ).По сравнению с другими синтетическими волокнами и хлопком оно менее прочное (12-14 сН/текс), менее упругое, менее стойкое к истиранию, отличается низкой гигроскопичностью (0,1 %),невысокой стойкостью к действию светопогоды, низкой термостойкостью (70°С). Для него характерна высокая хемостойкость, негорючесть, невоспламеняемость.
Хлорин при поднесении к пламени обугливается, но не горит, выделяя при этом запах хлора.
Хлорин имеет способность накапливать электростатические заряды, поэтому его используют для изготовления лечебного белья. Хлорин применяют также при изготовлении тканей для спецодежды, так как он устойчив к действию воды и микроорганизмов.
Волокно ПВХ, также как и хлорин, относится к поливинилхло-ридным волокнам, однако в отличие от хлорина оно наиболее прочное (26-36сН/текс), более упругое и светостойкое. Его используют при выработке трикотажных и гардинно-тюлевых изделий, одеял, декоративных тканей, ватина, ковров, пледов, паласов и других изделий.
Поливинилспиртовые волокна и нити. Формование нитей производят из раствора мокрым способом. Причем в зависимости от условий формования и последующего ацетилирования получают нити с разной степенью прочности и водостойкости: от водорастворимых до гидрофобных.
Нерастворимые поливинилспиртовые волокна, производимые в нашей стране, носят название винол. Они обладают многими положительными свойствами: прочностью, высокой устойчивостью к истиранию, светопогоде, химическим реагентам, многократным деформациям. Винол достаточно эластичен, характеризуется высокой теплостойкостью. Температура размягчения и начала разложения волокон 220°С. Винол горит желтоватым пламенем; после того как горение прекратится, образуется твердый комочек светло-бурого цвета.
Отличительная особенность поливинилспиртовых волокон, выделяющая их из всех синтетических волокон, –высокая гигроскопичность, обусловленная наличием в макромолекулах полимера большого количества гидроксильных групп. По показателям гигроскопичности поливинилспиртовые волокна приближаются к хлопковым, что дает возможность использовать его при выработке материалов для белья и изделий костюмно-платьевого ассортимента. Эти волокна хорошо окрашиваются красителями для целлюлозных волокон. Применяются они в смеси с хлопком, шерстью для производства тканей, трикотажа, ковров и т.д.
Водорастворимая разновидность поливинилспиртовых волокон используется в текстильной промышленности в качестве вспомогательного (удаляемого) волокна при производстве ажурных изделий, тонких тканей, материалов пористых волокнистых структур, а также при изготовлении гипюра (взамен натурального шелка). Поливинилспиртовые нити применяются в медицине для временного скрепления хирургических швов.
Наличие гидроксильных групп позволяет проводить химическую модификацию указанных волокон, особенно методом синтеза привитых сополимеров, благодаря чему можно создавать волокна и нити со специфическими свойствами: огнестойкие, бактерицидные, ионообменные и др.
Полиолефиновые волокна и нити. Из группы полиолефинов для производства волокон используют полипропилен [–СН 2 –СНСН 3 –] n и полиэтилен [–СН 2 –СН 2 –] n среднего и низкого давления.
Полиолефиновые волокна можно формовать из расплавов или растворов полимера с последующим вытягиванием и термофиксацией.
Полипропиленовые и полиэтиленовые нити обладают достаточно высокими значениями прочности и удлинения при растяжении. Полиолефиновые волокна и нити характеризуются высокой устойчивостью к действию кислот, щелочей, не уступают по показателям хемостойкости хлорину. Устойчивость их к истиранию ниже, чем полиамидных нитей, особенно полипропиленовых.
Теплостойкость полиолефиновых нитей небольшая. При температуре 80°С полиэтиленовая нить теряет около 80 %первоначальной прочности. Гигроскопичность нитей почти равна нулю, поэтому окрашивание их возможно только с введением пигмента в полимер перед формованием. С низкой гигроскопичностью связана и значительная электризуемость этих нитей. Плотность полиэтиленовых и полипропиленовых нитей очень низкая, поэтому изделия из них не тонут в воде.
Полиолефиновые волокна используют главным образом для технических целей, а также в смеси с гидрофильными волокнами (хлопковыми, шерстяными, вискозными и др.) в производстве материалов для верхней одежды, обуви, декоративных тканей.
Полиуретановые нити. В настоящее время имеется достаточно большой ассортимент материалов с использованием полиуретановых (эластановых) нитей (спандекс, ликра и т.п.). Нити имеют цилиндрическую форму с круглым поперечным сечением, аморфные. Особенностью всех полиуретановых нитей является их высокая эластичность: разрывное удлинение их составляет 800 %, доля упругой и эластической деформаций 92-98 %. Поэтому материалы с содержанием полиутератновых нитей обладают хорошими упругими свойствами и мало мнутся. Именно эта особенность и определила область их использования. Спандекс применяют в основном при изготовлении эластичных изделий. С использованием этих нитей вырабатывают ткани и трикотажные полотна бытового назначения, для спортивной одежды, а также чулочно-носочные изделия. Полиуретановые нити обладают недостаточной прочностью (6–7 сН/текс) и теплостойкостью. При воздействии температур более 100С нити теряют эластические свойства. Поэтому их вырабатывают в основном защищающей их оплеткой. Полиуретановые нити обладают также очень низкой гигроскопичностью (0,8–0,9 %), что также ограничивает их использование в чистом виде.
Для направленного изменения свойств химических волокон проводят их химическую модификацию различными способами. В целях расширения применения химических волокон и нитей в различных областях техники созданы высокопрочные, высокомодульные (малорастяжимые), термостойкие, негорючие, светостойкие и другие виды волокон со специальными свойствами. Так, введением в цепную молекулу полиамида ароматических звеньев (бензольных колец) получены высокопрочные и термостойкие волокна типа фенилон, внивлон (или СВМ – сверхвысокомодульное), оксалон, аримид Т, кевлар и др. Специальной обработкой полиакрилонитрильных и вискозных волокон получены высокопрочные, хемостойкие, термостойкие углеродные . Они обладают уникальными свойствами. В условиях длительного нагрева (при температуре 400С и более) сохраняют свои механические свойства, негорючие. Используются в различных областях техники (космонавтике, авиационном и химическом машиностроении и др.)
Более подробные сведения о получении и строении химическихволокон приведены в учебнике .
