Химические волокна и нити. Полиуретановые нити Волокна их свойства

5. Таблица волокон

		Свойства	Применение
(хлопчатобумажная ткань)	(CH 6 H 10 O 5) n	Гигиенично, имеет высокую прочность, стойкость к стиранию, стирке, воздействию света, но не обладают необходимой упругостью, т. е. вытягивается и сильно мнется. Устойчиво к кислотам и щелочам.	Изготовление разного вида одежды, полотенец, носовых платков, тканей для обивки мебели, портьер, а также марли, технической ткани различного назначения, тарной и упаковочной ткани, летних одеял, покрывал и скатертей.
Шерсть	-----------	Обладает свойствами извитости, длины, прочности, растяжимости, упругости, жесткости, пластичности, эластичности, гигроскопичности, цвета, блеска. Не устойчиво к кислотам и щелочам.	Изготовление различной ткани, трикотажа, ковров, валяльно-войлочных изделий, высококачественного бобрика, одеял, пледов.
Натуральный шелк	-----------	Обладает свойствами большой гигроскопичности, легкой накрашиваемости, приятного умеренного блеска. Обладает хорошими механическими свойствами. Малоустойчиво к действию щелочей, более устойчиво к действию минеральных кислот и органических растворителей. К действию света устойчивость шелка невелика.	Изготовление платьев, сорочек, подкладок, плащей, костюмов, пальто, галстуков, предметов женского туалета, галантерейных изделий, а также платков, скатертей и покрывал.
Вискозное	(C 6 H 10 O 5) n	Высокая гигиеничность, гигроскопичность. Большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и низкий модуль упругости, особенно в мокром состоянии. Малоустойчиво к щелочам и кислотам, более устойчиво к органическим растворителям.	Выработка шелковых и штапельных тканей, трикотажных изделий, тканей различного назначения из смесей вискозного волокна с хлопком или шерстью, а также др. химическими волокнами.

Ацетатное	(C 6 H 7)---- OCOCH 3	Высокая эластичность (низкая сминаемость), приятно на ощупь, мягко, пропускает ультрафиолетовые лучи; прочность при разрыве невысока, невысокая термостабильность, низкая устойчивость к истиранию и высокая электризуемость. Волокно малоустойчиво к действию даже разбавленных растворов щелочей и кислот; растворяется в некоторых органических растворителях.	Изготовление товаров широкого потребления (верхней одежды, дамского нижнего белья, подкладочных и плательных тканей). Ацетатное штапельное волокно применяют для изготовления тонких сукон и некоторых трикотажных изделий.
Лавсан	(-C-C 6 H 4 -C-CH 2 -CH 2 -O-) n	Высокая термостойкость. Растворяется в фенолах, частично (с разрушением) в концентрированных серной и азотной кислотах; полностью разрушается при кипячении в концентрированных щелочах. Устойчиво к действию ацетона, четыреххлористого углерода, дихлорэтана и др. растворителей, микроорганизмов, моли, плесени, коврового жучка. Невысоки устойчивость к истиранию и сопротивление многократным изгибам, более высокая ударная прочность. Сильная электризуемость, склонность к пиллингу, жесткость изделий.	Используется при изготовлении транспортерных лент, приводных ремней, веревок, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, бензо- и нефтестойких шлангов, электроизоляционных и фильтрованных материалов, в качестве шинного корда. Применяют в медицине. Текстильная нить идет на изготовление трикотажа, тканей типа тафты, крепов и др. В чистом или смешанном виде используют для изготовления искусственного меха, ковров.
Капрон	(-N-(CH 2) 5 -C-) n	Обладает свойствами высокой термостойкости, высокой прочности при растяжении, отличной стойкости к истиранию и ударным нагрузкам. Устойчиво к действию многих химических реагентов, хорошо противостоит биохимическим воздействиям, окрашивается многими красителями. Растворяется в концентрированных минеральных кислотах, феноле, крезоле, трихлорэтане и др. Плохо устойчиво к действию света, особенно ультрафиолетовых лучей. Сильно электризуется.	Используется в производстве товаров широкого потребления, шинного корда, резинотехнических изделий, фильтровальных материалов, рыболовных сетей, щетины, канатов и др. Большое распространение получили текстурированные (высокообъемные) нити из капрона.

6. Химические волокна

Химические волокна делятся на искусственные и синтетические. Искусственные волокна изготовляют из природных высокомолекулярных соединений, в основном из целлюлозы. Синтетические волокна изготовляют из синтетических высокомолекулярных соединений.

Химические волокна изготовляются в виде бесконечной нити, состоящей из многих отдельных волокон или из одного волокна, или же в виде штапельного волокна – коротких отрезков (штапелек) некрученого волокна, длина которых соответствует длине волокна шерсти или хлопка. Штапельное волокно аналогично шерсти или хлопку служит полупродуктом для получения пряжи. Перед прядением штапельное волокно может быть смешано с шерстью или хлопком.

7. Понятие о технологии изготовления химических волокон.

Первая стадия процесса производства любого химического волокна заключается в приготовлении прядильной массы, которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получают растворением его в подходящем растворителе или переводом его в расплавленное состояние.

Полученную вязкую жидкость тщательно очищают многократным фильтрованием и удаляют твердые частицы и пузырьки воздуха. В случае необходимости раствор (или расплав) дополнительно обрабатывают – добавляют красители, подвергают «созреванию» (выстаиванию) и др. Если кислород воздуха может окислить высокомолекулярное вещество, то «созревание» проводят в атмосфере инертного газа.

Вторая стадия заключается в формировании волокна. Для формирования раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства подается в так называемую фильеру. Фильера представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, имеющим большое число (до 25 тыс.) маленьких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм.

При формировании волокна из расплава полимера тонкие струйки расплава из отверстий фильеры попадают в пространство, где они охлаждаются и затвердевают. Если формирование волокна производится из раствора полимера, то могут быть применены два метода: сухое формирование, когда тонкие струйки поступают в обогреваемую шахту, где под действием циркулирующего теплого воздуха растворитель улетучивается, и струйки затвердевают в волокна; мокрое формирование, когда струйки раствора полимера из фильеры попадают в так называемую осадительную ванну, в которой под действием различных содержащихся в ней химических веществ струйки полимера затвердевают в волокна.

Во всех случаях формирование волокна ведется под натяжением. Это делается для того, чтобы ориентировать (расположить) линейные молекулы высокомолекулярного вещества вдоль оси волокна. Если этого не сделать, то волокно будет значительно менее прочным. Для повышения прочности волокна его обычно дополнительно вытягивают после того, как оно частично или полностью отвердеет.

После формирования волокна собирают в пучки или жгуты, состоящие из многих тонких волокон. Полученные нити промывают, подвергают специальной обработке – мыловке или замасливанию (для облегчения текстильной переработки) или высушивают. Готовые нити наматывают на катушки или шпули.

При производстве штапельного волокна нити режут на отрезки (штапельки). Штапельное волокно собирают в кипы. 2. Природные волокна

Природные волокна – это натуральные текстильные волокна, образующиеся в природных условиях прочные и гибкие тела малых поперечных размеров и ограниченной длины, пригодные для изготовления пряжи или непосредственно текстильных изделий (например, нетканых). Одиночные волокна, не делящиеся в продольном направлении без разрушения, называются элементарными (волокна большой длины – элементарными нитями); несколько волокон, продольно скрепленных (например, склеенных) между собой, называются техническими. По происхождению, которое определяет и химический состав волокон, различают волокна растительного, животного и минерального происхождения.

8.1. Волокна растительного происхождения

Волокна растительного происхождения формируются на поверхности семян (хлопок), в стеблях растений (тонкие стеблевые волокна – лён, рами; грубые – джут, пенька из конопли, кенаф и др.) и в листьях (жесткие листовые волокна, например, манильская пенька (абака), сизаль). Общее название стеблевых и листовых волокон – лубяные. Растительные волокна представляют собой одиночные клетки с каналом в центральной части. При их формировании образуется сначала наружный слой (первичная стенка), внутри которого постепенно откладываются несколько десятков слоёв синтезирующейся целлюлозы (вторичная стенка). Такая структура волокон определяет особенности их свойств – относительно высокую прочность, небольшое удлинение, значительную влагоёмкость, а также хорошую накрашиваемость, обусловленную большой пористостью (30% и более).

Важнейшее текстильное волокно – хлопок. Пряжу из этого волокна применяют (иногда в смеси с другими природными или химическими волокнами) для выработки тканей бытового и технического назначения, трикотажа (преимущественно бельевого и чулочного), гардинно-тюлевых изделий, веревок, канатов, швейных ниток и др. Непосредственно из хлопка-волокна изготовляют нетканые и ватные изделия.

Лубяные волокна выделяют из растений главным образом в виде технических волокон.

Грубостебельные волокна перерабатывают в толстую пряжу для мешочных и тарных тканей, а также для канатов, веревок, шпагатов.

8.2. Волокна животного происхождения

К волокнам животного происхождения относятся шерсть и шелк. Шерсть – волокна волосяного покрова овец (почти 97% общего объема производства шерсти), коз, верблюдов и др. животных. В шерсти встречаются волокна следующих видов: 1) пух – наиболее тонкое и упругое волокно с внутренним («корковым») слоем, слагающимся из веретенообразных клеток, и наружным чешуйчатым слоем; 2) ость – более толстое волокно, имеющее также сердцевинный рыхлый слой, который состоит из редко расположенных пластин, перпендикулярных к оси волокна; 3) переходной волос, в котором сердцевинный слой расположен по длине волокна прерывисто (занимает по толщине промежуточное значение между пухом и остью); 4) «мертвый» волос – грубое, очень толстое, жесткое и ломкое волокно с сильно развитым сердцевинным слоем. Овечью шерсть, состоящую из волокон первого или второго вида, называют однородной, состоящую из волокон всех видов – неоднородной.

Шерстяное волокно характеризуется невысокой прочностью, большой эластичностью и гигроскопичностью, малой теплопроводностью. Перерабатывают его (в чистом виде или в смеси с химическими волокнами) в пряжу, из которой изготовляют ткани, трикотаж а также фильтры, прокладки и т.д.

Шелк – продукт выделения шелкоотделительных желез насекомых, из которых основное промышленное значение имеет тутовый шелкопряд.

8.3. Волокна минерального происхождения

К волокнам минерального происхождения относятся асбесты (наиболее широко используют хризолит-асбест), расщепляя которые получают технические волокна. Перерабатывают их (обычно в смеси с 15-20% хлопка или химических волокон) в пряжу, из которой изготовляют огнезащитные и химически стойкие ткани, фильтры и др. Непрядомое короткое асбестовое волокно используют в производстве композитов (асбопластиков), картонов и др.

9. Синтетические волокна

К синтетическим волокнам относятся: полиамидные, полиакрилонитрильные, полиэфирные, перхлорвиниловые, полиолефиновые волокна.

9.1. Полиамидные волокна

Полиамидные волокна, во многих отношениях превосходящие по качеству все природные и искусственные волокна, завоевывают все большее и большее признание. К наиболее распространенным полиамидным волокнам, выпускаемым промышленностью, относятся капрон и нейлон. Сравнительно недавно получено полиамидное волокно энант.

Капрон – полиамидное волокно, получаемое из поликапроамида, образующегося при полимеризации капролактама (лактама аминокапроновой кислоты):

Исходный капролактам практически получается двумя путями:

1. Из фенола:

Далее оксим циклогексана в кислой среде (олеум) претерпевает перегруппировку Бекмана, характерную для оксимов многих кетонов. В результате такой перегруппировки происходит разрыв углерод-углеродной связи и расширение цикла; при этом атом азота входит в цикл:

2. Из бензола:

Окисление циклогексана проводят кислородом воздуха в жидкой фазе при 130-140 o С и 15-20 кгс / см 2 в присутствии катализатора – стеарата марганца. При этом образуются циклогексанон и циклогексанол в соотношении 1:1. Циклогексанол дегенерирует до циклогексанона, а последний превращается в капротам описанным выше способом.

При строительстве новых и расширении существующих производств капролактама будет использоваться преимущественно вторая схема его получения. При этом окисление циклогексанона воздухом будет интенсифицировано за счет повышения температуры реакции до 190-200 0 С, что существенно сократит продолжительность реакции.

Полимеризацию капролактама ведут на тех заводах, которые производят синтетическое волокно. Капролактам перед полимеризацией расплавляют. Для предотвращения окисления лактама процесс полимеризации протекает при 15-16 кгс/см 2 при температуре около 260 0 С, проводят в атмосфере азота. Образовавшийся в результате полимеризации капролактама полимер застывает в белую роговидную массу, которую затем измельчают и обрабатывают водой при повышенной температуре для измельчения не прореагировавшего мономера и образовавшихся димеров и тримеров.

Для формирования волокна капрона высушенный полимер загружают в закрытые стальные аппараты, снабженные решетками, на которых он расплавляется при 260-270 0 С в атмосфере азота. Отфильтрованный под давлением сплав поступает в фильеры. Образующиеся после выхода из фильеры волокна охлаждают в шахте и наматывают на бобины. Сразу с бобин пучок волокон направляют на вытяжку, крутку, промывку и сушку.

Волокно капрон по внешнему виду напоминает натуральный шелк; по прочности оно значительно превосходит его, но несколько менее гигроскопично. Это волокно находит широкое применение для изготовления высокопрочного корда, тканей, чулочных и трикотажных изделий, канатов, сетей и др.

Волокно нейлон (анид). Получается из полиамида – продукта поликонденсации так называемой соли АГ (гексаметилендиаминадипинат).

Соль АГ получается взаимодействием адипиновой кислоты с гексаметилендиамином в метаноле:

Поликонденсация проводится в автоклаве при 275-280 0 С в атмосфере азота:

Полиамид, полученный в результате поликонденсации соли АГ, в расплавленном виде продавливают через щелочное отверстие в ванну с холодной водой. Застывшую смолу сушат, измельчают, плавят и из расплава формируют волокно.

В последнее время российскими химиками создано новое полиамидное волокно энант, отличающееся эластичностью, светостойкостью и прочностью. Энант получается поликонденсацией ω-аминоэнантовой кислоты. Технологические процессы получения волокон капрон и энант схожи между собой.

9.2. Полиэфирные волокна

Наибольшее значение из полиэфирных волокон имеет волокно лавсан, выпускаемое в различных странах под названием «терилен», «дакрон» и др.

Лавсан – синтетическое волокно, получаемое из полиэтилентерефталата. Исходным сырьем для производства полиэтилентерефталата служит диметилтерефталат (диметиловый эфир терефталевой кислоты) или терефталевая кислота.

Диметилтерефталат сначала нагревают при 170-280 o С, с избытком этиленгликоля. При этом происходит переэтефикация и получается диэтилолтерефталат:

Диэтилолтерефталат подвергается поликонденсации в вакууме (остаточное давление 1-3 мм. рт. ст.) при 275-280 o С в присутствии катализаторов (алкоголяты щелочных металлов, PbO и др.):

Применение диметилтерефталата, а не свободной терефталевой кислоты для получения полиэфира объясняется тем, что для последней реакции поликонденсации решающее значение имеет чистота терефталевой кислоты. Поскольку получение чистой кислоты является весьма сложной задачей, все ранее разработанные технологические процессы получения лавсана основывались на применении в качестве исходного мономера диметилтерефталата.

В настоящее время крупнейшие зарубежные фирмы применяют в качестве исходного мономера не диметилтерефталат, а терефталевую кислоту высокой степени очистки, что дает возможность исключить из технологического процесса громоздкую стадию переэтерификации и, в связи с этим, значительно удешевить стоимость всего технологического процесса.

Полученный полиэфир выливают из реактора в виде ленты в осадительную ванну с водой или барабан, где он затвердевает. Затем его измельчают, сушат и формируют на машинах, аналогичных применяемым в производстве капрона.

Волокно лавсан очень прочно, упруго, тепло- и светостойко, устойчиво к атмосферным воздействиям, к действию химических веществ и истиранию. Будучи похоже по внешнему виду и ряду свойств на шерсть, оно превосходит ее по носкости и значительно меньше мнется.

Волокно лавсан добавляют к шерсти для изготовления не мнущихся высококачественных тканей и трикотажа. Лавсан применяется также для транспортерных лент, ремней, парусов, занавесей и др.

Список использованной литературы:

1. Э.Гроссе, Х. Вайсмантель. Химия для любознательных. 1987 г.

2. В.Г. Жиряков. Органическая химия. 6-е изд., М.: «Химия», 1987, 408 с.

3. Кукин Г.Н., Соловьёв А.Н. Текстильное материаловедение, ч.1 –

Исходные текстильные материалы, М., 1985.

4. Энциклопедия

5. Н.Н. Чайченко. Основи общей Химии.Киев. “Освіта” 1998.

6. Н.М. Буринская. Химия. Киев. “Ірпінь” 2000.

7. Большая илюстрированая энциклопедия школьников. Київ. “Махаон Україна”.

8.Книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся. М., “Просвещение”, 1975.

9.Тарасов З.Н. Старение и стабилизация синтетических каучуков. – М.: Химия, 1980. – 264 с.

Химического комплекса. Предполагается привлечение зарубежных инвесторов во вновь создаваемые структуры с непременным комплексным решением вопросов по охране среды. 2.Отраслевой состав химической промышленности. Химическая промышленность объединяет множество специализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемой продукции, но сходных по технологии производства...

Водостойкость удовлетворительная. Более теплостоек клей ВС-10Т, который отличается высокими характеристиками длительной прочности, выносливости и термостабильности при склеивании металлов и теплостойких неметаллических материалов. Фенолокремнийорганические клеи содержат в качестве наполнителей асбест, алюминиевый порошок и др. Клеи являются термостойкими, они устойчивы к воде и тропическому...

Искусственные волокна. С древних времен и до конца XIX в. единственным сырьем для производства текстиль ных материалов служили натуральные волокна растительного или животного происхождения. Огромные успехи химии на рубеже XIX и XX вв. создали необходимые условия для получения и промыш ленного производства химических волокон. Прототипом получения химических волокон послужил про-цесс образования шелкопрядом нити при завивке кокона.
Впервые мысль о возможности получения искусственного волокна была высказана еще в XVII в. англичанином Р. Гуком, но в промышленности оно было получено только в конце XIX в. Первые искусственные волокна из нитрата целлюлозы (нитратный шелк) были получены 1883 г. Несколько позднее появились другие виды целлюлозных волокон: медноаммиачные, вискозные и ацетатные. В середине 30-х гг. XX в. значительным сдвигом в производстве хи мических волокон явилось получение первых синтетических воло кон (полиамидных), которое оз-наменовало начало нового этапа – создание волокон с заданными свой-ствами. С тех пор мировое про изводство химических волокон непрерывно и быстро растет. В 1913 г. в мире вырабатывалось 11,8 тыс. т химических волокон, или менее 0,2 % всего объема текстильного сы-рья. К началу треть его тысячелетия их производство составило примерно 31,3 млн. т., а их доля в общем объеме – 54,2 %. .
В мировом балансе текстильных волокон химические занимают первое место. По данным на 2003 г. их производство составляет 55,2 % от общего количества выпускаемых в мире волокон. В будущем выпуск химических волокон будет повышаться, вследствие ряда причин:
– их выпуск не зависит от климатических условий как, например, урожайность хлопка или льна зависит от погодных условий, всхожести и сортности семян;
– себестоимость химволокон невысока. Например, себестоимость вискозного волокна составляет 70 % от себестоимости хлопка, себестоимость капрона – 6 % от себестоимости шелка;
– волокна обладают рядом ценных свойств – высокая эластичность, устойчивость к действию химических реагентов, светопо-годы. Изделия и ткани из них не сминаются;
– при переработке химволокон меньше отходов;
– свойства волокон можно изменять в желаемом направлении на стадии синтеза или формования.
Химические волокна выпускаются в виде одиночных филаментных нитей или штапельного волокна .По прогнозам на ближайшее десятилетие расширение ассортимента и увеличение производства текстильных волокон будут происхо-дить по нескольким направлениям:
– совершенствование свойств волокон для широкой области применения за счет их модификации – повышения комфортности и механических свойств;
– создание супер волокон со специальными свойствами более узкого назначения (сверхпрочные, сверхэластичные, ультратонкие и т.п.);
– создание интерактивных волокон, активно «откликающихся» на изменение внешних условий (тепло, освещение, механическое воздействие и т.д.);
– разработка новых технологий получения синтетических волокон из воспроизводимого (природного) сырья, чтобы уменьшить зависимость от снижения запасов нефти и газа;
– использование биотехнологий для синтеза новых видов волокнообразующих полимеров и улучшения качества натуральных волокон.
Основные этапы получения химических волокон и нитей
Все химические волокна, кроме минеральных, формуют из расплавов или прядильных растворов высокомолекулярных соединений.Несмотря на некоторые различия в получении отдельных видов химических волокон, общая схема их производства состоит из следующих основных этапов:
1. Получение и предварительная обработка сырья.
2. Приготовление прядильного раствора или расплава.
3. Формование нитей.
4. Отделка.
5. Текстильная переработка .
Расплав или прядильный раствор определенной вязкости и концентрации фильтруется, очищается от пузырьков воздуха и продавливается через тончайшие отверстия специальных фильер, изготовленных из химически стойких металлов.
Форма отверстий фильер может быть различна и определяет форму поперечного сечения волокна. Образующиеся при продавливании раствора или расплава струйки затвердевают и образуют нити. Затвердевание может происходить в сухой или мокрой среде. В зависимости от этого различают три способа формования:
из расплава;
из раствора сухим способом;
из раствора мокрым способом.
При формовании из расплава (рис. 1.11) тончайшие струйки, вытекающие из фильера, обдуваются струей воздуха или инертного газа, охлаждаются и затвердевают. При формовании из раствора по сухому способу (рис. 1.12) струйки попадают в шахты с горячим воздухом, где происходит испарение растворителя и затвердевание полимера.

При формовании из раствора по мокрому способу (рис. 1.13) струйки попадают в раствор осадильной ванны, где
происходит выделение полимера в виде тончайших нитей. Количество отверстий в фильере при производстве комплексных текстильных нитей может быть от 12 до 100. Сформованные из одной фильеры нити соединяются, вытягиваются и наматываются.

Следующим этапом в получении химических волокон и нитей является их отделка.
Отделка волокон включает ряд операций .
1. Удаление примесей и загрязнений. Данная операция проводится толь-
ко для волокон, формируемых мокрым способом. При этом готовые волокна и нити промывают в воде или специальных раст ворах.
2. Беление. Проводят операцию с целью придания волокнам и нитям
необходимой степени белизны. Ее осуществляют только для волокон, которые будут окрашиваться в светлые тона.
3. Вытягивание и термообработка. Проводят данную операцию с целью перестройки первичной структуры волокна. При вытягивании макромолекулы выпрямляются, происходит их ориентация вдоль оси волокна, следовательно, увеличивается прочность волокон, но уменьшается их растяжимость. Термическая обработка снимает напряженное состояние нити, происходит ее усадка, макромолекулы приобретают изогнутую форму при сохранении их ориентации вдоль оси волокна.
4. Поверхностная обработка (аппретирование, замасливание и т.п.) придает нитям способность к последующим текстильным перера-боткам, например, снижает электризуемость.
5. Сушка осуществляется после мокрого формования в специальных
сушилках.
Кроме того, отделка нитей проводится с целью придания им некоторых свойств (мягкости, шелковистости, матовости и т.п.). После отделки нити перематываются в паковки и сортируются. Некоторые волокна проходят отбеливание или крашение.

Формование нитей из раствора мокрым способом:
1 – фильтр; 2 – приемная бобина; 3 – осадительная ванна; 4 – нити; 5 – фильера
Для получения профилированных или полых волокон применяются фильеры с отверстиями сложной конструкции.При формовании получают либо комп лексные нити, состоящие из нескольких длинных элементарных нитей, либо шта пельные волокна – отрезки нитей опре деленной длины. Текстильная переработка.
Этот процесс предусмотрен для со единения нитей и повышения их прочности (скручивание и фик сация крутки, увеличения объема паковок нитей (перематыва ние), оценки качества полученных нитей (сортировка). При формовании получают либо комп лексные нити, состоящие из нескольких длинных элементарных нитей, либо штапельные волокна – отрезки нитей опре деленной длины.
Текстильная переработка. Этот процесс предусмотрен для соединения нитей и повышения их прочности (скручивание и фик сация крутки), увеличения объема паковок нитей (перематыва ние), оценки качества полученных нитей (сортировка).
Модификация текстильных волокон. Расширение и улучшение ассортимента волокон может, осуществляется не только за счет разработки новых волокнообразующих полимеров, но и путем модификаии (изменения) существующих химических волокон. Модификация может быть: физической или структурной; химической. При физической модификации проводят направленное изменение строения и надмолекулярной структуры волокон: изменение формы, ориентации, расположения макромолекул, их длины, введение между макромолекулами дополнительных веществ (без образования химических связей) и т.п. Наиболее распространены следующие виды физической модификации: ориентация и вытягивание; введение добавок (НМВ) в раствор или расплав; формование из смеси полимеров; получение бикомпонентных волокон, профилирование волокон. В результате физической модификации волокна меняют прочность, растяжимость, блеск, матовость, белизну, бактерицидные, огнеупорные свойства, приобретают сочетание свойств двух волокнообразующих полимеров, устойчивую извитость и т.д. Ориентацию и вытягивание проводят на стадии формования и отделки волокна для увеличения прочности и устойчивости к многократным деформациям. При введении добавок в раствор или расплав добавляют небольшое количество НМ реагентов, которые, не вступая в химическое взаимодействие с полимером, располагаются между макромолекулами. Такой вид модификации повышает стой-кость к термической, терм окислительной, фотохимической деструкции, позволяет изменить блеск, придать матовость, увеличить степень белизны, придать бактерицидные, огнеупорные свойства. Формование волокон из смеси полимеров предполагает добавление в раствор другого волокнообразующего полимера, растворимого в тех же растворителях. Оба полимера участвуют в формировании надмолекулярной структуры, придавая волокну определенные свойства.
Профилирование волокон достигается применением при их формовании фильер, имеющих отверстия различной формы: треугольника, многолучевой звездочки, трилистника, двойного ромба, щелевидные разной конфигурации и т.д. Этим способом модификации поверхности волокон придается шероховатость, повышенная цепкость, что повышает объемность и пористость текстильных нитей и материалов из таких волокон, а также обеспечивает им люстровый блеск, шелковистость и другие ценные свойства.
Получение бикомпонентных волокон заключается в том, что через фильеру специальной конструкции формуется волокно из растворов или расплавов двух полимеров, которые соединяются между собой на поверхности раздела. Бикомпонентные волокна могут быть:
– сегментной структуры, когда полимеры по сечению волокна располагаются в виде сегментов;
– матрично-фибриллярной структуры, при которой полимеры мо-гут быть расположены концентрически в виде ядра и оболочки или в виде более или менее длинных фибрилл одного полимера, размещенных внутри волокна из другого полимера.
Примером физически модифицированных волокон могут служить модифицированные вискозные волокна – полинозное и сиблон, которые по своим свойствам приближаются к хлопку благодаря изменен-ной надмолекулярной структуре по отношению к обычному вискозному волокну.
В последнее десятилетие разработаны новые способы структурной модификации, применение которых позволяет придать химическим волокнам ценные, но не свойственные для них качества. Благодаря созданию полых синтетических волокон, имеющих один или несколько каналов или объемные полости, значительно повысили показатели гигроскопичности и теплозащитных свойств. Образование полых каналов происходит на стадии формования за счет использования фильер специального профиля и конструкции. В США и Японии разработаны методы получения многослойных волокон (до 1000 пленочных слоев). Такие волокна способны изменить блеск, цветовые оттенки и насыщенность при смене освещения или угла зрения и даже обладают голографическим эффектом. Одним из основных направлений совершенствования и улучшения качества химических волокон было создание сверхтонких волокон, так называемой микрофибры (от англ. microfi rber). Для этого произвели существенные изменения на всех этапах производства: уменьшили вязкость растворов и расплавов, разработали и создали более качественные фильеры, изменили условия формования, охлаждения и отделки волокон. Традиционная технология позволяет получать волокна линейной плотностью до 0,01 текс, а по современной технологии – до 0,00001 текс. Другим способом полу-чения сверхтонких волокон является формование бикомпонентной нити, состоящей из растворимой матрицы с расположенными в ней по всей длине тонкими нитями. После удаления матрицы получают сверхтонкие нити.
Химическая модификация включает методы, частично изменяющие состав волокнообразующего полимера: синтез волокнообразующих сополимеров на стадии приготовления прядильного раствора и формования нитей, синтез привитых сополимеров, «сшивание», т.е. увеличение поперечных связей между макромолекулами, химическое пре-вращение полимера при воздействии на него различных реагентов. Благодаря ей получают волокна с новыми свойствами. .Искусственные волокна. Искусственные волокна получают в за-водских условиях из природных веществ органического (целлюлоза, белок) и неорганического (стекло, металлы) происхождения .
Гидратцеллюлозные волокна. Сырьем для производства гидратцеллюлозных искусственных волокон является природная целлюлоза, со-держащая α-целлюлозы 90–98 %. Целлюлозу получают из древесины ели, сосны, пихты, бука, хлопкового пуха. Выпускаемые гидратцеллю-лозные волокна имеют разные стро ение и свойства.
Вискозные волокна (viscose) (рис. 1.14, а, б) вырабатывают из древесной целлюлозы, получают однованным способом с одновременной вытяжкой, что способствует образованию неодно родной структуры волокна. Вискозное волокно эластично (ε = 12–14 %), гигроскопично (W = 35–40 %) и имеет разрывную длину как у хлопка. Оно термостойко, хорошо окрашивается, мягкое, легко драпируется, но пиллингуется, усаживается. Недостатком вискозного волокна является большая потеря прочности в мокром состоянии (до 60 %). Вискоза выпускается в виде волокна и комплексной нити (продольно скрепленных волокон). Действие температуры, светопогоды и микроорганизмов на эти волокна аналогично действию на хлопок и лен. Горят волокна быстро, желтым пламенем с образование легкого сероватого пепла, с характерным запахом жженой бумаги .

В последние годы химическая промышленность выпускает более прочные волокна – сиблон (высокомодульное вискозное ВВМ) и полинозное волокно. Сырьем для его получения является вискозное волокно. После осадительной ванны нити пропускают через пластификационную ванну с горячей водой, где они набухают. Затем нити вытягивают, в результате макромолекулы целлюлозы ориентируются вдоль оси волокна, возникают новые межмолекулярные связи, волокно упрочняется.
Сиблон имеет в 2–3 раза бόльшую устойчивость к действию щело-чей, потери прочности в мокром состоянии не более 25 %. Разрывная длина сиблона 35 ркм, а разрывное удлинение 8–14 %. Сиблон имеет круглое поперечное сечение. Это волокно более упругое, менее сминаемое и менее усадочное по сравнению с обычным вискозным волок-ном. Сиблон применяется как заменитель средневолокнистого хлопка, в смеси с хлопковыми и синтетическими волокнами и в чистом виде.Достоинством всех вискозных волокон является отсутствие спут-ников целлюлозы, что облегчает отделку в отделочном производстве. Из вискозных штапельных тканей изготавливают костюмы, платья, бельевой трикотаж. Изделия обладают мягкостью, приятным туше, шелковистым блеском.Производят гидратцеллюлозные волокна с антимикробными, огне-стойкими и другими важными физико-химическими свойствами.
Медноаммиачное волокно вырабатывается из хлопковой целлюлозы, формуется двухванным спо собом: в первой ванне оно получает предварительную вытяжку с частичным восстановлением целлюлозы, во второй ванне вытяж ка завершается. Прядильный раствор получают путем растворения хлопкового подпушка в медно-аммиачном реактиве. Способ получения волокна мокрый. Осадительная ванна содержит воду или слабую щелочь.
По физико-механическим свойствам медноаммиачное волокно аналогично обычному вискозному волокну, но уступает по прочности и удлинению. Эти волокна тоньше, мягче, меньше блестят, чем вискозные. Химические свойства медноамиачных волокон аналогичные свой-ствам вискозного волокна. При горении медноаммиачные в отличии от вискозных окрашивают пламя в зеленовато-голубой цвет . Поперечный срез медно-аммиачного волокна имеет округлую форму. Медноаммиачные волокна вы пускаются в ограниченном объеме и применяются главным обра зом в трикотажном производстве.Производство вискозных и медноаммиачных волокон связано с экологическими проблемами, так как требует большого расхода воды, выделяет токсичные отходы, для очистки которых необхо димы большие затраты.
Ацетатные волокна имеют на поверхности продольные штрихи, бо-лее крупные, чем на вискозных нитях (рис. 1.14, в).Волокна гладкие, чем объясняется скользкость тканей и смещение нитей в них. Ацетатные волокна тоньше, чем вискозные, поэтому блеск их более приятный, напоминает блеск натурального шелка. Могут быть получены профилированные ацетатные нити, дающие искристый блеск, увеличива-ющие объемность и сцепляемость, уменьшающие теплопроводность.
Ацетатные волокна менее гигроскопичны, чем гидратцеллюлозные: W = 3,5 % у триацетатного волокна и 6 % – у ацетатного волокна. В связи с этим влияние влаги на их свойства неболь шое. Ацетатные волокна более прочные и более эластичные ε = 27 %. Горит ацетатное волокно желтым пламенем, выделяя кислый запах и образуя на конце волокна наплыв темного цвета, который после охлаждения легко раздавливается пальцами. Если пламя погасить, то волокно медленно тлеет с выделением струйки дыма. Триацетатные волокна имеют не высокую прочность при растяжении, однако обладают высокой упругостью, вследствие чего хорошо сохраняют форму в изделии, а также не усаживаются при влажной и теп ловой обработке. Из недостатков следует отметить невысокую термостойкость. Ацетатные и триацетатные волокна термопластичны. При температуре 140–150 °С (ацетатные) и 180–190 °С (триацетатные) волокна начинают размягчаться, а соответственно при температурах 230 и 290 °С они плавятся с разложением. Ацетатные и триацетатные волокна имеют невысокую прочность к истиранию и трудную окрашиваемость. Изделия из триацетатных и ацетатных нитей не мнутся, устойчивы к действию микроорганизмов, пропускают УФ-лучи.
Ацетилцеллюлозные волокна характеризуются высокой устойчивостью к действию микроорганизмов, светостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами . Горят волокна медленно, желтым пламенем, образуя на конце оплавленный бурый шарик, при этом ощущается характерный запах уксуса. Из ацетатных волокон изготавливают трикотажные полотна, технические ткани. Триацетатное волокно используется как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами для изготовления блузочных, платьевых, рубашечных, подкладочных, галстучных и костюмных тканей, нетканых материалов, а также для технических изделий. Изделия из триацетатного волокна приятны на вид, обладают хорошим грифом, подобным грифу натурального шелка, мало загрязняются, мягкие, хорошо драпируются, быстро сохнут после стирки.
Белковые химические волокна. Исходны ми полимерами для произ-водства искусственных белковых воло кон служат казеин (белок молока) и зеин (белок растительного происхождения). Казеиновое волокно получают из отходов молочной промышленности путем добавления в молоко кислоты, в результате чего белок свертывается и в виде творога выпадает в осадок. Затем казеин высушивают, растворяют в едком натре до получения вязкого прядильного раствора, который через фильтры продавливают в осадительную ванну, содержащую формальдегид. Полученные нити замасливают, вытягивают и наматы-вают на специальные патроны.По показателям растяжимости и гигроскопичности казеиновые и зеиновые волокна близки к натуральной шерсти. На ощупь они мяг-кие, имеет матовый блеск, теплые, хорошие теплоизоляторы. Однако их прочность невелика и значительно снижается в мокром состоянии. Термостойкость волокон небольшая, они боятся горячей воды, особен-но содержащей щелочь. Волокно неперспективное, так как сырьем является пищевой продукт. Из белков арахиса, сои и кукурузы получают зеиновые волокна . Карбаматные волокна. Карбоцелл – искусственное целлюлозное волокно, регенерируемое из раствора карбамата целлюлозы, который получается в результате взаимодействия целлюлозы и мочевины.
Полилактидные волокна. Созданы новые полилактидные волокна на основе биохимически превращаемых полисахаридов (крахмала), полу-чаемые на основе крахмалосодержащих растительных отходов. В настоящее время несколько фирм США, Японии и Германии создают современные технологии получения молочной кислоты полилактида и полимерных материалов на их основе уже строятся или проектируются крупные про-мышленные производства. Исходным сырьем для биохимического процесса в основном служит крахмал (маисовый, кукурузный, картофельный) или некоторые другие растительные продуты, содержащие гексозаны. Эти исходные материалы подвергаются гидролизу с образованием глюкозы и других гексоз. Имеется возможность использования гидролизата, получаемого кислотным гидролизом древесины (целлюлозы). Полученные гексозы (глюкоза) подвергаются ферментации с образованием молочной кислоты, которая очищается переводом в дилактид. Последний полимеризуется до полилактида, являющегося плавким полимером с температурой плавления 175–190 °С. Получение волокон и нитей осуществляется формованием из расплава с последующими операциями вытягивания и релаксации. Получение волокон и нитей осуществляется формованием из расплава с последующими операциями вытягивания и релаксации.
Синтетические волокна. Синтетические гетероцепные волокна . К гетероцепным относятся полиамидные, полиэфирные, полиуретано-вые волокна.
Полиамидные волокна и нити. Полиамиды – синтетические гетеро-цепные волокнообразующие полимеры. Их получают на химических заводах из продуктов переработки нефти и угля.
В нашей стране выпускают полиамидные волокна и нити различных видов: капроновые (поликапролактам, или нейлон-6), анид (полигек-саметиленадипамид, или нейлон-6,6) и энант (полиэнан-тамид, или нейлон-7). Эти волокна и нити получают из расплава полимера с последующим вытягиванием и термофиксацией. Исходное сырье для получения капронового волокна – бензол и фенол (продукты переработки каменного угля) – на химических заводах перерабатываются в капролактам.Полимер, полученный из капролактама, измельчают, промывают горячей водой, высушивают и сухую крошку подают в бункер машины для формования нитей. Здесь она плавится при 250 °С и подается к фильтрам. Струйки охлаждают в шахте с холодным воздухом, а полу-ченные нити замасливают, вытягивают, скручивают, наматывают на перфорированные патроны и подвергают антистатической отделке. Процессы производства анида и энанта мало отличаются от процессов производства капронового волокна .
Свойства полиамидных волокон и их применение
Полиамидные волокна – самые прочные к истирающей нагрузке, разрывная длина их составляют 65–80 pкм, доля обратимой деформации 96%, высокоэластичные (ε = 25–35 %), волокна устойчивы к микроорганизмам, сравнительно устойчивы к щелочам, неустойчивы к кислотам, потеря прочности в мокром состоянии 20–25 %.
Недостатки: низкая гигроскопичность (W = 4 %), высокая электризуемость, пиллингуемость, низкая свето- и термостойкость, уже при нагрева нии до температуры 160 °С прочность уменьшается на 40–50 %. При температуре 170 °С капрон размягчается, а при 210 °С плавится. Недостатком можно считать и чрезмерную гладкость поверхности полиамидных волокон, их малую сцепляемость, в результате чего они плохо смешиваются с другими волокнами, при эксплуатации изделий «вылезают» на поверхность ткани. В настоящее время разработаны химически модифицирован ные полиамидные волокна каприлон и мегалон, которые по гигроскопичности (5–7 %) не уступают хлопку, а по прочности, устойчивости к истиранию превосходят его. Восприимчивость волокон к красителям повы шенная. Изделия из капрона вытягиваются.
При внесении в пламя капрон плавится, загорается с трудом, горит голубоватым пламенем. Если расплавленная масса начинает капать, горение прекращается, на конце образуется твердый шарик бурого цвета . Полиамидные волокна применяются для изготовления чулочно-носочных изделий, костюмных и платьевых тканей, брезентов.
Полиэфирные волокна вырабатываются из продуктов переработки нефти. Полиэфирное волокно получают из диметилового эфира терефалевой кислоты и этиленгликоля. В России полиэфирное волокно известно под названием лавсан. В Англии – терилен, в США – дакрон, во Франции – тергаль, в Германии – тревера, диолен, ланол. Полиэфирное волокно получают из диметилового эфира терефталевой кислоты и этиленгликоля.
Волокно обладает высокой эластичностью (ε = 35 %), разрывной длиной 50 ркм, упругое, несминаемое, не теряет прочность в мокром состоянии. К недостаткам следует отнести малую гигроскопичность (W = 0,4 %), в 10 раз ниже, чем капрона, поэтому в текстильном производстве штапельный лавсан применяется для смешивания с вискозными и натуральными волокнами (преимущественно с шерстью).
С гидрофобностью связана так же высокая формоустойчивость материалов из лавсана во влажном состоянии. Лавсановые волокна обладают шерстоподобным внешним видом, на ощупь они мягкие, теплые, объемные. Волокно устойчиво к действию химреагентов имеет высокую электризуемость, пиллингуемость, трудную окрашиваемость.
По устойчивости к истиранию полиэфирные нити уступают только полиамидным, но они несравненно более устойчивы к действию свето-погоды . Полиэфирные нити имеют высокую термостойкость (температура размягчения 235 °С), превосходя по этому показателю все природные волокна и большинство химических. Они способны выдер-живать длительную эксплуатацию при повышенных температурах.
Полиэфирное волокно в виде штапельного волокна в смеси с шерстью, льном, хлопком, вискозным штапельным волокном используется для изготовления платьевых, костюмных тканей, а в виде элементарных нитей применяется в технических целях для изготовления транспортерных лент, приводных ремней, канатов, парусов, тентов, электро-изоляционных материалов.
В чистом виде лавсан используется для изготовления швейных ни-ток, кружев, ворса ковров и искусственного меха. Горит лавсан желтым коптящим пламенем, образуя на конце черный не растирающийся шарик .
В настоящее время разработана структурно модифицированная полиэфирная нить шелон-2 – сложно профильная, тонковолок нистая, шелкоподобная. Эта нить может использоваться при изго товлении шелковых тканей для придания им малоусадочности, малосминаемо-сти и хороших гигиенических свойств.
Полиуретановые нити. На основе по лиуретанов разработаны син-етические нити, получившие назва ние спандекс, лайкра, дорластан. В процессе получения полиуретановых нитей их формование проводят как из расплавов, так и растворов сухим и мокрым способами.
В нашей стране на основе полиуретанов выпускают полиуретано-вые нити, формование которых проводят мокрым способом. Отличи-тельная особенность полиуретановых нитей – их высокая эластичность (разрывное удлинение может достигать 800 %). При удлинении на 300 % доля эластического восстановления составляет 92–98 %. Полиуретановые нити обладают хорошими механическими свойства-ми, которые используются для придания текстильным матери алам вы-соких показателей эластичности, упругости, формоустойчивости, не-сминаемости. При этом они в 20 раз больше, чем резиновая нить обладают устойчивостью к истиранию, устойчивы к светопогоде и химическим реагентам, прочность их сравнительно невелика.
При нагревании до температуры 150 °С начинается термическая деструкция, что приводит к повышению жесткости и пожелтению нитей. Полиуретановые нити применяют в медицине и для производства трикотажных спортивных и эластичных тканей. Они выступают в качестве каркасных стержней, вокруг которых навиваются нити из других волокон.
Синтетические карбоцепные волокна. К карбоцепным волокнам относятся полиакрилонитрильные (ПАН), поливинилспиртовые (ПВС), поливинилхлоридные (ПВХ) и полиолефиновые (ПО). Полиакрилонитрильные волокна. Отечественные полиакрилони-трильные волокна называются нитроном; в США – орлоном, акрила-ном; в Японии – кашмилоном и эксланом. Исходным сырьем для про-изводства нитрона служат полиакрилонитрил и его сополимеры.
Волокно нитрона высокоэластичное (ε = 35 %), прочное (Lp = 39 pkм), устойчивое к действию света. Эти волокна характе ризуются высокой термостойкостью: в процессе длительного на гревания при температуре 120–130 °С они практически не изме няют своих свойств. Температура размягчения нитрона 200–250 °С. Он стоек к действию минеральных кислот, щелочей органических растворителей при химической чистке одежды, к действию бактерий, плесени, моли . Нитроновые волокна имеют шерстоподобный вид, низкую теп лопроводность, показатели которой близки к теплопроводности шерсти. Они обладают инертностью к загрязнителям, поэтому из делия из них легко очищаются.
Вместе с тем ПАН имеет низкую прочность к истиранию (уступает даже хлопку), низкую гигроскопичность (W = 1–2 %), высокую электризуемость и больщую склонность к пиллингу. Полиакрилонитрильные волокна используются для производства верхнего трикотажа, летнего и зимнего, тканей для занавесей и тентов. Нитроновые волокна используются главным образом как заменители шерсти при производстве ков ров, искусственного меха, а также как теплоизоляционный мате риал и добавка к шерстяным волокнам при изготовлении текстиль ных материалов. При внесении в пламя нитрон плавится и горит ярким, желтым, коптящим пламенем со вспышками, на конце остается темный наплыв неправильной формы, легко раздавливаемый пальцами .
Поливинилспиртовые волокна. Эти волокна синтезируют из винилацетата, полимеризуя его до поливинилацетата. К поливинилспиртовым водонерастворимым волокнам относятся винол, летилан. Винол вырабатывают из поливинилового спирта. Это наиболее дешевое волокно из всех синтетических волокон. Поливиниловый спирт (ПВС) растворим в воде. Формование волокна осуществляют из водного раствора, в осадительной ванне используют растворы солей (сульфат аммония или натрия). Полученное волокно легко растворяется в воде. Поэтому его используют в медицине как нити для швов, не требующих удаления, а также в военном деле для изготовления парашютов, прикрепляемых к морским минам. Для придания волокнам нерастворимости в воде их дополнительно обрабатывают формальдегидом (СН2О).Поливинилспиртовые волокна в России называют винол, в Японии – куранол, винилон, в США – винал.
Волокно прочное (Lp = 35 рkм), эластичное (ε = 7–25 %), по гигроскопичности (W = 4–5 %) приближается к хлопку, устойчиво к истиранию, характеризуется высокой теплостойкостью., термопластично – температура размягчения волокна равна 200–230 °С, светостойко . Волокно устойчиво к действию микроорганизмов и бензина, поэтому используется для изготовления бензошлангов. Хемостойкость у винола меньше чем у других синтетических волокон. При внесении в пламя волокно дает тепловую усадку, плавится и затем медленно горит желтоватым пламенем.
Винол применяется в чистом виде и в смеси с хлопком, шерстью и другими волокнами для изготовления бельевых, плательных и костюмных тканей, швейных ниток и разнообразных изделий.
Летилан – водорастворимое волокно желтого цвета, применяется в медицине при создании предметов личной гигиены, так как обладает антимикробными свойствами и .
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).
Полиолефиновые волокна. Наиболее привлекательны для текстильной промышленности полиэтиленовые и полипропиленовые волокна из-за широкой сырьевой базы (пропилен и этилен получают при крекинге или пиролизе нефти).
В России их называют полипропилен и полиэтилен, в США – политен, в Англии – курлен, в Италии – мераклон. Полиэтиленовые и полипропиленовые волокна имеют очень прочную, упорядоченную структуру молекул, высокие прочностные и электроизоляционные свойства. Они гидрофобные, не горят, по весу являются самыми легкими и для них характерно явление пиллинга.
Полиолефиновые волокна и нити характеризуются высокой устойчивостью к действию кислот, щелочей, не ус тупают по показателям хемостойкости хлорину. Их устойчивость к истиранию ниже, чем полиамидных нитей, особенно полипропи леновых.
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 введением пигмента в полимер перед формованием. С низкой гигроскопичностью связана и значительная электризуемость этих нитей. Плотность полиэтиленовых и полипро-пиленовых нитей очень низкая, поэтому изделия из них не тонут в воде.
Полипропиленовые нити используют в производстве ковров и нетканых материалов. Изделия из полипропилена экологичны, химически стойки к агрессивным и биологическим средам. Плотность поли-пропиленового волокна очень низкая, поэтому изделия из них не тонут в воде. Они широко применяются в медицине, строительстве, в производстве канатов, фильтров, технических тканей, веревок, гибких объемных контейнеров, геотекстиля, изоляционного материала, рыбо-ловных снастей, отделочных автомобильных или укрывных материалов для сельского хозяйства.
Среди полиолефиновых волокон наибольшую долю (85 %) составляют полипропиленовые волокна. Они выпускаются в виде штапельных волокон, текстурированных нитей, расщепленных пленок и лент. Полипропиленовые волокна используют главным образом для технических целей, а также в производстве нетканых материалов и в смеси с гидрофильными волокнами (хлопковыми, шерстяными, вискозными и др.) в производстве материалов для верхней и спортивной одежды, обуви, декоративных материалов.
В настоящее время разработана технология производства волокон из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (НРРЕ). Эти волокна мож-но применять в области баллистической защиты, для производства фехтовальных костюмов, канатов, сетей и т.д. Они не теряют свою прочность в воде и не подвергаются воздействию УФ-облучения и морской воды .
Поливинилхлоридные волокна. Исходным сырьем для получения хлорина и поливинилхлоридного волокна служит этилен и ацетилен. Поливинилхлоридное волокно обладает высокой химической стойко-стью, устойчиво к действию минеральных кислот, стойко к действию щелочей, спирта и бензина. Набухает в эфирах, не гниет, устойчиво к микроорганизмам, морозоустойчиво. Волокно обладает электро- и звукоизоляционными свойствами, имеет низкую тепло- и водопроводность, теплопроводность в 1,3 раза ниже, чем у шерсти и в 1,8 раза ниже, чем у хлопка. Волокно не гигроскопично.
Хлорин обладает стойкостью к действию воды, кислот, щелочей, окислителей, не растворяется даже в смеси концентрированных кислот (в «царской водке»). Волокно не гниет, не повреждается плесенью и молью. Для хлорина характерно отсутствие блеска и меньшая упругость по сравнению с другими синтетическими волокнами. По теплоизоляционным свойствам волокно не уступает шерсти, гигроскопичность очень низкая – 0,1%. Хлорин имеет невысокую стойкость к действию светопогоды. Основной недостаток хлорина – низкая термическая стойкость. При температуре 70 °С дает полную тепловую усадку, а при 90 °С полностью разрушается. Хлорин не горит и не поддерживает горения. При внесении в пламя волокно спекается, ощущается запах дуста. Хлорин электризуется, поэтому так же, как ПВХ-волокно, используется для лечебного белья. Применяется для изготовления рельефных шелковых тканей, ворса ковров и искусственного меха, спецодежды для рыбаков, лесников и рабочих химической промышленности. Модифицированные волокна – винитрон и совиден характеризуются повышенной термостойкостью .
Фторсодержащие волокна. К фторсодержащим волокнам относятся фторлон и тефлон, сырьем для получения, которых являются фторсодержащие сополимеры. Фторлон и тефлон обладают высокой стойкостью к агрессивным химическим средам, лучшей устойчивостью к свету из всех известных текстильных волокон. Они негорючие, имеют очень малую гигроскопичность. Фторлон даже при нагревании до 120 оС незначительно меняет свою прочность. Это волокно используют для производства технических тканей, спецодежды, прокладок и т.д. Тефлон является самым гидрофобным из всех текстильных волокон и выдерживает действие температур до 300 °С. Разрывная длина тефлонового волокна составляет 17 ркм, а разрывное удлинение – 13 %. Это волокно гибкое, эластичное. Оно используется для создания тефлоновых имплантатов.
Арамидные волокна. Арамидное волокно представляет собой ароматический полиамид – полипарафенилентерефталамид. Впервые это волокно было получено в 60-х годах прошлого столетия в лаборатории химического гиганта DuPont. На рынок оно было выпущено в 1975-м году под торговой маркой Кевлар. Материалы из арамидных нитей и волокон (Кевлар, СВМ, Армос, Русар, Тварон) обладают прочностью при растяжении, упругостью, низким относительным удлинением при разрыве. Они обладают высокой термостойкостью, стабильностью размеров, жаропрочностью и огнестойкостью. К их свойствам относится стойкость к коррозии, к действиям химических реагентов, биостойкость, морозостойкость. Они не проводят электрический ток, незначительно меняют свои свойства в мокром состоянии. Среди ароматических полиамидов (арамидов) российское волокно Армос занимает первое место одновременно по двум основным показателям: механической прочности и устойчивости к открытому огню. Прочность на растяжение составляет от 4400 до 5500 МПа. Они безусадочные, могут длительно храниться без изменения свойств, незначительно меняют свойства в мокром состоянии, устойчивы к длительному пребыванию в воде, биостойкие. Арамидные материалы используют для изготовления композиционных материалов, деталей летательных аппаратов, средств безопасности и спасения, сверхпрочных канатов для подъема затонувших судов, текстильных «мягких» и композитных «жестких» бронежилетов, касок, щитов и многих других изделий.
Сравнительная характеристика получения, строения и свойств, наиболее широко применяемых видов химических волокон представлена в таблице

Классификация текстильной продукции в зависимости от стадии производства:

Сырье текстильного производства (элементарные волокна и нити);

Текстильные нити всех видов (пряжа, мононити, комплексные нити, пленочные и комбинированные нити);

Разнообразные изделия (вата, войлок; комбинированные изделия; ткани, трикотаж, галантерейные, крученые, ковровые изделия).

Свойства волокон и нитей. Различают геометрические, механические, физические и химические свойства волокон и нитей.

Показателями геометрических свойств являются длина, толщина, извитость. Длина волокна L, мм, - расстояние между концами распрямленного волокна. Характеристикой толщины волокон и нитей является косвенная величина – линейная плотность.

Линейная плотность Т, текс, выражается массой единицы длины волокна: Т=М/L, где М - масса волокна, г; L – длина волокна, км. Чем меньше линейная плотность, тем тоньше волокно и меньше его поперечное сечение. DEN выражает массу в граммах девяти километров пряжи. Показатель линейной плотности в денье в 9 раз больше показателя линейной плотности в текс. Величиной, обратной текс - метрический номер (N). Метрический номер выражается отношением длины пряжи в метрах к массе в граммах.

Показателями механических свойств волокон и нитей являются разрывная нагрузка и удлинение.

Разрывная нагрузка определяется наибольшим усилием, выдерживаемым волокном к моменту его разрыва.

К основным физическим свойствам волокон относятся сорбционные, термические свойства, устойчивость к светопогоде.

Сорбционные свойства характеризуются способностью текстильных волокон и нитей поглощать водяные пары и воду и отдавать их в окружающую среду. Гигроскопичность, воздухопроницаемость, водонепроницаемость.

Термические свойства (теплопроводность, теплостойкость, огнестойкость). Сорбционные и термические свойства определяют комплекс гигиенических свойств волокон и нитей. Натуральные волокна имеют более высокие показатели гигиенических свойств, чем химические. Химические свойств а волокон характеризуются их устойчивостью к действию кислот, щелочей и различных химических реагентов. Устойчивость к светопогоде и химические свойства волокон определяют износостойкость.

23. Натуральные текстильные волокна и нити: понятие, состав, свойства, получение.

К натуральным относят волокна растительного, животного и минерального происхождения, которые образуются в природе. Натуральные растительные волокна состоят из целлюлозы. Их получают с поверхности семян и плодов, из стеблей и листьев растений. Натуральные волокна животного происхождения состоят из белков – кератина и фиброина.

Волокна растительного происхождения. Хлопок - это волокна, покрывающие семена хлопчатника. Основным веществом хлопка является целлюлоза. В зависимости от толщины стенок волокна для хлопка установлено 11 групп зрелости. Зрелые волокна имеют развитые стенки, перезрелые волокна обладают хрупкостью. Длина хлопковых волокон 1 - 55 мм. Чем длиннее волокно, тем оно тоньше. Различают тонковолокнистый и средневолокнистый хлопок. Достаточно высокая механическая прочность. Имеет высокую гигроскопичность (гигиеническими свойствами). Хлопок устойчив к действию щелочей и неустойчив к действию кислот. Мерсеризация (обработка х/б ткани в растворе едкого натра для придания блеска, нарядного внешнего вида, повышения механической прочности). Хлопок имеет высокую термостойкость. Высокая сминаемость.

Лён . Льняные волокна получают из лубяной части стебля льна. В составе волокна 80 % целлюлозы и 20 % примесей. Волокно льна представляет собой вытянутую растительную клетку. Волокна соединены в длинные волокнистые пучки. Свойства. Высокая прочность и гигроскопичность. Поглощает и выделяет влагу. Высокая теплопроводность. Имеют повышенный блеск, меньше загрязняются и легче очищаются от загрязнений. Термического разрушения не происходит до 160 0 С. Устойчивость к микробным разрушениям. Трудно отбеливается и окрашивается.

Волокна животного происхождения. К волокнам животного происхождения относят шерсть и натуральный шелк.

Шерсть – волокна волосяного покрова овец, коз, верблюдов, снятого стрижкой в период линьки. Основную долю шерстяного волокна составляет шерсть овец. Шерсть относится к белковым соединениям типа кератинов. Может иметь три слоя: чешуйчатый, корковый, сердцевидный. Свойства. Имеет высокую упругость, малую сминаемость. Обладает низкой теплопроводностью, теплозащитные свойства. Гигроскопичность. Медленно впитывает, испаряет влагу. Щелочи действуют разрушающе, к минеральным кислотам устойчива. Если обработать раствором кислоты, то эти примеси, состоящие из целлюлозы, растворятся, и шерстяные волокна останутся в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти – карбонизация. М алая термостойкость.

Натуральный шелк . Шелком - нити, являющиеся продуктом выделения особых белкооттделительных желез различных животных – гусениц тутового и дубового шелкопрядов, моллюсков, пауков. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда. Свойства. Самое легкое волокно; красивый внешний вид; высокая гигроскопичность, мягкость, малая сминаемость. Механическая прочность выше. Химические свойства шелка аналогичны шерсти. Низкие светостойкость и термостойкость.

25. Химические волокна и нити: понятие, состав, свойства, получение.

Получают путем химической переработки природных и синтетических высокомолекулярных веществ. В зависимости от исходных материалов химические волокна делят на искусственные и синтетические. Искусственные волокна производят из природных полимеров – целлюлозы, белков. Синтетические волокна и нити получают из полимеров.

Искусственные волокна . Вискозное волокно – для изготовления используют целлюлозу, которую путем обработки химическими реагентами превращают в вискозу. Обладают повышенным, высокой гигроскопичность. Устойчивы к истиранию, имеют высокую термостойкость, средние прочность и удлинение. Сильная сминаемость из-за низкой упругости, высокая усадка и большая потеря прочности в мокром состоянии. Для снижения недостатков вискозное волокно модифицируют.

Ацетилцеллюлозные волокна. Основным сырьем для получения является хлопковый пух и целлюлоза. Пониженная прочность, гигроскопичность, стойкость к истиранию, повышенная электризуемость. Ацетатные волокна гигроскопичны. Ацетилцеллюлозные волокна широко применяются для сигаретных фильтров.

Синтетические волокна. Получают из продуктов переработки нефти и газа путем синтеза полимеров.

Высокие механические свойства, износоустойчивость, малая сминаемость и усадка, гигиенические свойства невысокие.

Полиэфирные волокна. Высокой механической прочностью, несминаемостью. Изделия из лавсановых волокон меньше сминаются. Оно термопластично. Низкая гигроскопичность, плохая окрашиваемость, повышенная жесткость, электризуемость. Область применения лавсановых нитей и волокон: ткани и трикотаж бытового назначения, ткани для интерьеров жилья, салонов автомобилей, корд для автомобильных шин, фильтры, щетки, канаты.

Полиамидные волокна. Получили название по названию полимера. В России имеют торговое название капрон . Высокую прочность, большую устойчивость к истиранию по изгибам. Обладает малой сминаемостью и усадкой, устойчивостью к действию микроорганизмов. Мало гигроскопично, жесткое, сильно электризуется, неустойчиво к действию света, щелочей, минеральных кислот, низкую термостойкость. Области применения полиамидных нитей: одежда, напольные покрытия, технические изделия.

Полиолефиновые волокна. Для производства волокон используют полипропилен и полиэтилен среднего и низкого давления. Обладают комплексом хороших механических свойств, не изменяются в мокром состоянии, имеют высокую химо- и биостойкость. Низкая плотность. Низкая термостойкость и отсутствие способности поглощать влагу. Используются в основном для производства мебельных, обувных, фильтровальных тканей, веревок и шпагатов, электроизоляции.

24. Методы идентификации текстильных волокон. Свойства и показатели качества волокон и нитей.
Методы идентификации текстильных волокон - органолептические, физико-химические и микробиологические показатели, характеризующие отличие данного товара от других.
Микробиологическим способом определяют показатели, необходимые для проведения специальной идентификации: установление степени безопасности товара, зависящие как от внешних воздействий и степени обсеменения изделия микрофлорой, попадающей в процессе производства, хранения и реализации.
Физико-химическим способом определяют показатели физических, физико-химических и химических свойств пищевых продуктов, устанавливаемые с помощью специальной аппаратуры, приборов и методов.
Органолептический способ идентификации товара имеет преимущества за счет быстроты определения и не требует специальных приборов, аппаратуры и методов.
Основные свойства волокон .
1.геометрические – длина волокна, толщина волокна, извитость.
2.механические – разрывная нагрузка, удлинение.
3.физические – сорбционные, термические свойства, устойчивость к светопогоде.
4.химические - характеризуются устойчивостью к действию кислот, щелочей и различных химических реагентов.
Основными показателями качества нитей являются толщина, прочность, удлинение, крутка, ровнота.
Прочность пряжи определяется предельной нагрузкой в момент разрыва волокна в абсолютных единицах и в относительных показателях - разрывной длине, добротности.
Крутка характеризуется числом кручений на 1 м нити. От величины крутки зависят толщина, прочность, упругость и другие свойства пряжи. Ровнота характеризует равномерность нитей по длине.

25. Виды полуфабрикатов текстильного производства: пряжа, химические комплексные нити, текстурированные, фасонные, армированные.

Пряжа. Это текстильная нить, изготовленная из штапельных волокон, обычно скручиванием. Пряжу получают в совокупности процессов, называемых системой прядения. Системы прядения отличаются друг от друга способами чесания волокон и утонения продукта. К типовым системам относят кардную, гребенную и аппаратную .

Классический процесс прядения складывается из: разрыхления и трепания, чесания, выравнивания и вытяжки, предпрядения и прядения. Основная цель этих операций – разделить волокнистую массу на отдельные волокна, очистить их от примесей и пыли, равномерно перемешать.

Кардная система прядения включает в себя все операции, кроме гребнечесания.

По гребенной системе вырабатывают пряжу малой линейной плотности и средней, но с повышенной прочностью.

По аппаратной системе вырабатывается рыхлая пушистая пряжа с невысокой прочностью, к качеству этой пряжи предъявляются пониженные требования.

Однородная нить или пряжа состоит из компонентов одной природы. В случае, если в составе нити или пряжи используются компоненты разной природы, для нити применяется термин неоднородная , для пряжи – смешанная .

Комплексные нити . Все комплексные нити относятся к химическим нитям и состоят из элементарных нитей. Текстильная нить, состоящая из двух или более элементарных, называется комплексной.

Мононити. Текстильная мононить представляет собой элементарную нить достаточной толщины и прочности, чтобы быть пригодной для изготовления текстильного изделия. Натуральной мононитью является конский волос, который используется при изготовлении прокладочных материалов. Химические мононити вырабатывают из полиамидов, полиуретанов, каучуков и других полимеров.

Жгут . Текстильный жгут имеет то же строение, что и комплексная нить, но состоит из большего числа элементарных нитей. Крученые нити . Нить, полученная скручиванием одной или более текстильных нитей.

Текстурированные нити – это химические комплексные нити с измененной путем дополнительной обработки структурой.

Текстурирование производится с целью придания гладким химическим нитям повышенной объемности, пушистости, упругой растяжимости.

Термофиксированные нити – нити, подвергнутые тепловой и термовлажностной обработке для приведения их структуры в равновесное состояние.

Высокообъемная пряжа получается из смеси разноусадочных волокон, повышенная растяжимость, объемность, пушистость и мягкость которой достигается за счет усаживания части волокон в результате влажно-тепловой обработки.

Фасонные нити – текстильные нити, имеющие периодически повторяющиеся местные изменения структуры или окраски. Армированные нити имеют сердечник, плотно обвитый или покрытый волокнами или другими нитями. В качестве сердечника используются комплексные нити капрона, лавсана, полиуретановые мононити, которые оплетают слоем хлопка, льна, шелка. Пленочные нити получают путем разрезания на узкие ленточки пленочных материалов и фольги.

Фибриллированные нити представляют собой пленочные текстильные нити с продольным расслоением на фибриллы. Структура таких нитей отличается объемностью и пушистостью.

26. Ткани: показатели структуры, строение, производство, виды переплетений, отделка.

Ткань – текстильное изделие, вырабатываемое на ткацком станке путем переплетения двух взаимно перпендикулярных систем нитей – продольных, называемых основой и поперечных, называемых утком . Технологический процесс выработки ткани называется ткачеством . Структура ткани определяется толщиной, формой и свойствами нитей, их взаимным расположением и связностью. Основные характеристики строения тканей: линейная плотность нитей, вид переплетения, плотность, поверхностная плотность – масса в граммах 1 м 2 ткани. Виды ткацких переплетений:

1.Простые (главные): полотняное, саржевое и атласно-сатиновое;

2.Мелкоузорчатые: производные и комбинированные;

3.Сложные, образованные из трех и более систем нитей;

4.Крупноузорчатые, или жаккардовые.

Отделка тканей. Предварительная отделка и беление тканей. Целью этого этапа является подготовка тканей к крашению или узорчатому расцвечиванию, которая заключается в повышении смачиваемости, мягкости, белизны тканей. Крашение и узорчатое расцвечивание тканей. Под крашением текстильных материалов понимается физико-химический процесс взаимодействия волокнистых материалов с красителем, в результате которого материал приобретает однородную окраску, устойчивую к различным внешним воздействиям. Ткани, прошедшие процесс крашения, называются гладкокрашенными . Узорчатое расцвечивание тканей. Получение узорчатых цветных рисунков, или печатание тканей, заключается в нанесении на определенные участки отбеленной или гладкокрашенной ткани по заданному рисунку красителя и закреплении его. Различают четыре вида печати: прямую, накладную, вытравную и резервную. Печатание на цилиндрических печатных машинах – наиболее распространенный способ печати При печатании аэрографным способом на материал накладывают картонный шаблон с вырезами в виде определенного рисунка. С помощью пульверизатора через вырезы в шаблоне на ткань наносят краситель.
Заключительная отделка тканей . Среди разнообразных видов заключительных отделок наиболее существенным является аппретирование , которое состоит в обработке тканей составами клеящих веществ для придания устойчивости их структуре, повышенной гладкости, блеска и определенной жесткости.

Похожая информация.

30 ноября 2011

Искусственные ткани

Искусственные ткани — гладкие, с резким или матовым блеском, скользкие, на срезах осыпаются, стойки к истиранию, сильно мнутся. У них неплохие гигиенические свойства и очень невысокие теплозащитные.

Эти ткани легко стираются в мыльных растворах, быстро сохнут, хорошо разглаживаются утюгом, но на поверхности, при несоблюдении параметров влажно-тепловой обработки, могут образовываться заломы, ласы.

Ткани из вискозного волокна значительно теряют прочность в мокром состоянии, но при высыхании ее полностью восстанавливают. Эти ткани воздухопроницаемы (способны пропускать воздух и обеспечивать вентилируемость).

Синтетические ткани

Синтетические ткани по сравнению с искусственными обладают худшими гигиеническими свойствами. Лавсан и нитрон по внешнему виду напоминают шерсть, имеют хорошие теплозащитные свойства, увеличивают водопроницаемость (способность материала пропускать влагу при определенном давлении).

Ход работы

При определении свойств волокон и тканей сравнивайте полученные данные с данными таблиц.

Рассмотреть образцы тканей. Определить искусственные и синтетические ткани по характеру горения. Заполнить таблицу.
Сжать образцы несколько раз в руке в течение 30 с, определить их сминаемость.
Намочить образцы, сравнить их прочность с прочностью сухих.
Отрезать от образца полоску ткани шириной 0,2 см, длиной 2 см. Держа ее пинцетом, поджечь, по характеру горения определить вид волокна.
Препаровальной иглой отделить от образцов по нескольку нитей, определить, какая ткань обладает большей осыпаемостью.
Ответить на вопросы:
1. Какие физикомеханические, гигиенические свойства ткани вы определяли?
2. Какие ткани обладают лучшими физикомеханическими свойствами?
3. Какая ткань самая прочная?

Зная волокнистый состав тканей и свойства волокон, можно определить назначение ткани, ее поведение при раскрое, пошиве, влажнотепловой обработке, носке.

Признаки определения искусственных и синтетических тканей

Характерные признаки определения тканей	Показатели пр изнаков тканей
Характерные признаки определения тканей	вискозных	ацетатных	капрона	нитрона
Блеск	Резкий	Матовый	Резкий	Матовый
Гладкость поверхности	Гладкая	Гладкая	Гладкая	Шероховатая
Мягкость	Мягкая	Мягкая	Жесткая	Мягкая
Сминаемость	Сильная	Средняя	Малая	Средняя
Осыпаемость	Большая	Большая	Очень большая	Малая
Прочность в мокром состоянии	Малая	Средняя	Большая	Большая
Действие ацетона	—	Растворяется	—	—
Действие уксусной кислоты	—	Растворяется на холоде	Растворяется при нагреве	—
Горение	Смотрите таблицу –	Смотрите таблицу –	Смотрите таблицу –	Смотрите таблицу –

Лабораторно-практическая работа

Определение искусственных и синтетических тканей

Оборудование: образцы тканей, рабочая коробка, (указанны в таблице выше).

Ход работы

Рассмотреть образцы тканей. Определить искусственные и синтетические ткани по характеру горения. Заполнить таблицу (смотрите таблицу ниже).
Составить коллекцию искусственных и синтетических тканей.
Ответить на вопросы:
1. Какими свойствами обладает вискозный шелк?
2. Чем по внешнему виду отличается ацетатный шелк от капрона?
3. Как горит вискозный шелк?
4. Какая ткань растворяется в ацетоне?

Название ткани	Признаки определения
Название ткани	По внешнему виду	На ощупь	На прочность в мокром состоянии	По горению
Вискозный шелк	–	–	–	–
Ацетатный шелк	–	–	–	–
Капрон	–	–	–	–
Нитрон	–	–	–	–

«Обслуживающий труд», С.И.Столярова, Л.В.Домненкова

Все о тюнинге авто

Химические волокна и нити. Полиуретановые нити Волокна их свойства

Искусственные ткани

Синтетические ткани