Виды синтетических тканей, их характеристика. Характеристика искусственных и синтетических волокон Сообщение синтетические волокна

Современные технологии коснулись всех сфер человеческой жизнедеятельности. Пожалуй, текстильная промышленность - самый яркий пример науки, поставленной на службу бытовой повседневности. Благодаря химическому синтезу человек научился получать волокна с заданными свойствами. Следует различать ткани искусственные и синтетические.

Синтетику производят из полимеров, полученных путем определенных химических реакций. Сырьем для нее служат нефтепродукты, природный газ или каменный уголь. Из синтетических тканей с особыми свойствами изготавливают спецодежду, защитную одежду для экстремальных условий, спортивную форму.

Искусственные волокна производят путем физической обработки сырья. Наиболее известным примером такой ткани является вискоза, получаемая из целлюлозы (древесины).

Ткани из синтетических волокон обладают рядом преимуществ и недостатков по сравнению с натуральными материалами.

Общие свойства синтетических волокон

Несмотря на все свое разнообразие, большинство искусственных материалов обладают общими особенностями. К достоинствам синтетических тканей относятся следующие качества.

• Долговечность . Искусственные ткани имеют повышенную износостойкость, не подвержены гниению, порче вредителями и плесневыми грибками. Специальная технология отбеливания и последующего окрашивания волокна обеспечивает стойкость цвета. Некоторые группы синтетических тканей неустойчивы к воздействию солнечных лучей.
• Легкость . Одежда из синтетики весит намного меньше, чем ее натуральные аналоги.
• Быстро сохнут. Большинство синтетических волокон не впитывают влагу или имеют водоотталкивающие свойства, то есть обладают низкой гигроскопичностью.
• Благодаря масштабному промышленному производству и дешевизне исходного сырья большинство искусственных тканей имеют низкую стоимость. При производстве получают высокую производительность труда и низкую себестоимость, что стимулирует развитие отрасли. Многие производители регулируют технологические характеристики материала в соответствии с пожеланиями крупных заказчиков.

Недостатки обуславливаются тем фактором, что искусственный материал может плохо влиять на живой организм.

• Синтетика накапливает статическое электричество (электризуется).
• Возможно возникновение аллергии, индивидуальная непереносимость химических компонентов.
• Большинство искусственных тканей плохо впитывают влагу - соответственно, не впитывают пот и обладают низкими гигиеническими свойствами.
• Не пропускают воздух - это также имеет значение для производства одежды и белья.

Некоторые свойства синтетических тканей могут иметь как положительный, так и отрицательный смысл в зависимости от того, как применяется материал. Например, если ткань не пропускает воздух, это негигиенично для Но верхняя спецодежда из такого материала будет весьма уместна для защиты от неблагоприятных погодных условий.

Производство синтетических тканей

Первые патенты на изобретение синтетических волокон относятся к периоду 30-х годов прошлого столетия. В 1932 году в Германии освоили выпуск поливинилхлоридного волокна. В 1935 году в лаборатории американской компании DuPont синтезировали полиамид. Материал получил название "нейлон". Промышленное производство его начали в 1938 году, а год спустя он получил широкое применение в текстильной промышленности.

В СССР курс на широкое внедрение достижений химической науки был взят в 60-х годах. Первоначально синтетику воспринимали как дешевый заменитель натуральных тканей, затем ее стали использовать для изготовления спецодежды и защитных костюмов. По мере развития научной базы стали создавать ткани с различными свойствами. Новые полимеры обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с натуральными тканями: они легче, прочнее и более устойчивы к воздействиям агрессивных сред.

Ткани искусственные и синтетические различаются по методу изготовления и показателям экономики производства. Сырье для производства синтетики намного дешевле и доступнее, поэтому именно эта отрасль промышленности получила приоритет в развитии. Макромолекулы волокна синтезируют из низкомолекулярных соединений. Современные технологии обеспечивают получение материала с заранее заданными характеристиками.

Нити формируют из расплавов или растворов. Они могут быть одиночными, комплексными или в виде жгутов для получения волокон определенной длины (затем из них производят пряжу). Кроме нитей, из исходной синтетической массы формируют пленочные материалы и штампованные изделия (детали обуви и одежды).

Разновидности синтетики

В настоящее время изобрели несколько тысяч химических волокон, и каждый год появляются новые материалы. По химической структуре все виды синтетических тканей делятся на две группы: карбоцепная и гетероцепная. Каждая группа подразделяется на подгруппы, обладающие сходными физическими и эксплуатационными свойствами.

Карбоцепная синтетика

Химическая цепочка макромолекулы карбоцепных синтетических тканей состоит в основном из атомов углерода (углеводородов). В группе выделяют следующие подгруппы:

• полиакрилонитрильную;
• поливинилхлоридную;
• поливинилспиртовую;
• полиэтиленовую;
• полипропиленовую.

Гетероцепная синтетика

Это ткани из синтетических волокон, в молекулярный состав которых, кроме углерода, включены атомы других элементов: кислорода, азота, фтора, хлора, серы. Такие включения придают исходному материалу дополнительные свойства.

Виды синтетических тканей гетероцепной группы:

• полиэфирные;
• полиамидные;
• полиуретановые.

Лайкра: полиуретановые синтетические ткани

Названия, применяемые торговыми корпорациями: эластан, лайкра, спандекс, неолан, дорластан. Полиуретановые нити способны к обратимым механическим деформациям (наподобие резины). Эластан способен растягиваться в 6-7 раз, свободно возвращаясь в исходное состояние. Имеет низкую температурную устойчивость: при повышении температуры до +120 °С волокно теряет свою эластичность.

Полиуретановые нити не применяют в чистом виде - их используют в качестве каркаса, навивая вокруг другие волокна. Материал, содержащий такую синтетику, обладает эластичностью, хорошо растягивается, упругий, устойчивый к истиранию, прекрасно пропускает воздух. Вещи из тканей с добавлением полиуретановых нитей не мнутся и сохраняют первоначальную форму, устойчивы к свету, долго сохраняют первоначальный цвет. Ткань не рекомендуется сильно отжимать, перекручивать, сушить в растянутом виде.

Капрон: полиамидная синтетика

Свое название материал получил благодаря амидной группе, входящей в состав ткани. Капрон и нейлон - наиболее известные представители этой группы. Основные свойства: повышенная прочность, хорошо держит форму, не подвержен гниению, легкий. В свое время капрон заменил шелк, применяемый для изготовления парашютов.

У синтетических волокон полиамидной группы низкая устойчивость к повышенным температурам (начинает плавиться при +215 °С), они желтеют на свету и под воздействием пота. Материал не впитывает влагу и быстро сохнет, накапливает и плохо удерживает тепло. Из него производят женские колготки и леггинсы. В состав ткани капрон и нейлон вводят в количестве 10-15%, что повышает прочность натуральных материалов без ухудшения их гигиенических свойств. Из таких материалов производят носки и

Другие торговые названия синтетических материалов полиамидной группы: анид, перлон, мерил, таслан, джордан и хеланка.

Велсофт - толстая ткань с ворсом, составляет конкуренцию махре. Из него шьют детскую одежду, халаты и пижамы, вещи для дома (полотенца и пледы). Материал приятен на ощупь, хорошо пропускает воздух, не мнется, не садится, не линяет. Устойчив к стирке, быстро сохнет. Набивной рисунок не выцветает со временем.

Лавсан: полиэфирные волокна

Полиэфирная синтетика обладает повышенной упругостью, износостойкостью, ткани из нее не садятся, не мнутся и хорошо держат форму. Основное достоинство по сравнению с другими группами синтетических тканей - повышенная термостойкость (выдерживает свыше +170 °С). Материал жесткий, не впитывает влагу, не собирает пыль, не выгорает на солнце. В чистом виде его используют для изготовления штор и занавесок. В смеси с применяют для изготовления плательных и костюмных тканей, а также материала для пальто и Полиэфирное волокно обеспечивает устойчивость к истиранию и сминанию, а натуральные нити обуславливают гигиеничность, которой не обладают синтетические ткани. Названия тканей из полиэфирных материалов: лавсан, полиэстер, терилен, тревира, тергаль, диолен, дакрон.

Флис - синтетическая мягкая ткань из полиэстера, по виду похожа на овечью шерсть. Одежда из флиса мягкая, легкая, теплая, воздухопроницаемая, эластичная. Материал легко стирается, быстро сохнет и не нуждается в глажке. Флис не вызывает аллергию, поэтому широко применяется для изготовления детской одежды. Со временем ткань растягивается и теряет форму.

Полисатин изготавливают из полиэстера в чистом виде или в комбинации с хлопком. Материал плотный, гладкий и слегка блестящий. Быстро сохнет, не садится, не изнашивается, не линяет. Применяют для изготовления постельного белья, изделий для дома (штор, скатертей, обивки для мебели), домашней одежды, галстуков и шарфов. Очень популярное сегодня постельное белье с 3D-рисунком изготавливают именно из полисатина.

Акрил: полиакрилонитрильные материалы

По механическим свойствам близок к волокнам шерсти, поэтому акрил иногда называют «искусственной шерстью». Синтетика устойчива к солнечным лучам, она термостойкая, прекрасно держит форму. Не впитывает влагу, жесткая, электризуется, истирается.

Применяют в комбинации с шерстью для производства ткани для мебели, детских матрасов, пошива верхней одежды и изготовления искусственного меха. Акрил не образует катышков, что делает его незаменимой добавкой в шерстяную пряжу для вязания. Вещи из комбинированной пряжи меньше растягиваются, они более прочные и легкие.

Торговые названия полиакрилонитрильных материалов: акрилан, нитрон, кашмилон, дралон, долан, орлон.

Спектра и дайнема: полиолефиновые волокна

В этой группе различают полиэтиленовые и Наиболее легкие из всех видов синтетики, полиолефиновые материалы не тонут в воде, отличаются низкой гигроскопичностью и хорошими теплоизоляционными свойствами, растяжимость волокна практически равна нулю. Имеют низкую температурную устойчивость - до +115 °С. Применяются при создании двухслойных материалов, для пошива спортивной и рыбацкой одежды, фильтровальных и обивочных материалов, брезента, ковров. В комбинации с натуральными волокнами - для производства нижнего белья и чулочно-носочных изделий.

Торговые названия: спектра, дайнема, текмилон, геркулон, ульстрен, найден, мераклон.

Поливинилхлоридные синтетические ткани

Материал отличается высокой устойчивостью к химически агрессивным веществам, низкой электропроводностью и неустойчивостью к температурным воздействиям (разрушается при 100°С). После температурной обработки дает усадку.

В чистом виде из него изготавливают защитную спецодежду. С его помощью получается плотная синтетическая ткань - искусственная кожа, также изготавливают искусственный мех и ковровые покрытия.

Торговые названия: тевирон, хлорин, виньон.

Поливинилспиртовые волокна

К этой группе относятся винол, мтилан, винилон, куралон, виналон. Они обладают всеми достоинствами синтетики: прочные, износоустойчивые, устойчивы к свету и температурным воздействиям. По растяжимости и упругости имеют средние показатели. Отличительная особенность - хорошо впитывают влагу, изделия из синтетических тканей этой группы обладают высокой гигроскопичностью, сравнимой со свойствами хлопковых изделий. Под воздействием воды винол удлиняется и немного усаживается, его прочность понижается. По сравнению с другим химическими волокнами, он менее устойчив к химическим воздействиям.

Винол применяется для изготовления одежды, нижнего белья, в комбинации с хлопком и вискозой - для производства чулочно-носочных изделий. Материал не скатывается, не вытирается, имеет приятный блеск. Недостаток изделий из винола - они быстро загрязняются.

Мтилан используют для производства хирургических нитей.

Комбинация различных волокон дает интересные технологические характеристики. Яркий пример - широко известная на сегодняшний день микрофибра. Изготавливают ее из комбинации нейлоновых и полиэфирных волокон. Микрофибра не скатывается, не линяет, обладает повышенной гигроскопичностью, при этом быстро сохнет. Ее используют для производства трикотажных и нетканого полотна. В зависимости от толщины волокна и его модификации варьируют мягкость и износостойкость конечного продукта. Микроволокно не смешивают с другими волокнами, уход за изделиями чрезвычайно прост - они не боятся стирки, химчистки и температурных воздействий. Благодаря множеству воздушных пор, ткань способствует поддержанию оптимальной температуры тела, но в то же время прекрасно защищает от ветра. Из микрофибры изготавливают спортивную и верхнюю одежду, домашний текстиль, салфетки и губки для клининга.

Как видим, химически синтезированные волокна широко применяются в производстве товаров легкой промышленности. Из них изготавливают спортивную и спецодежду, ткани для мебели и декорирования интерьера помещений, весь спектр повседневной одежды: от нижнего белья до материалов для пальто и искусственного меха. Современные ткани обладают рядом достоинств, недоступных их предшественникам: они могут быть гигроскопичными, «дышащими» и хорошо сохранять тепло. Комбинация различных волокон в одной нити, а также создание многослойных тканей позволяют производителям полностью удовлетворять запросы современного мира.

XIX век ознаменовался важными открытиями в науке и технике. Резкий технический бум коснулся практически всех сфер производств, многие процессы были автоматизированы и перешли на качественно новый уровень. Техническая революция не обошла стороной и текстильное производство - в 1890 году во Франции впервые было получено волокно, изготовленное с применением химических реакций. С этого события началась история химических волокон.

Виды, классификация и свойства химических волокон

Согласно классификации все волокна подразделяются на две основные группы: органические и неорганические. К органическим относятся искусственные и синтетические волокна. Разница между ними состоит в том, что искусственные создаются из природных материалов (полимеров), но с помощью химических реакций. Синтетические волокна в качестве сырья используют синтетические полимеры, процессы же получения тканей принципиально не отличаются. К неорганическим волокнам относят группу минеральных волокон, которые получают из неорганического сырья.

В качестве сырья для искусственных волокон используются гидратцеллюлозные, ацетилцеллюлозные и белковые полимеры, для синтетических - карбоцепные и гетероцепные полимеры.

Благодаря тому, что при производстве химических волокон используются химические процессы, свойства волокон, в первую очередь механические, можно изменять, если использовать разные параметры процесса производства.

Главными отличительными свойствами химических волокон, по сравнению с натуральными, являются:

• высокая прочность;
• способность растягиваться;
• прочность на разрыв и на длительные нагрузки разной силы;
• устойчивость к воздействию света, влаги, бактерий;
• несминаемость.

Некоторые специальные виды обладают устойчивостью к высоким температурам и агрессивным средам.

ГОСТ химические нити

По Всероссийскому ГОСТу классификация химических волокон достаточно сложная.

Искусственные волокна и нити, согласно ГОСТу, делятся на:

• волокна искусственные;
• нити искусственные для кордной ткани;
• нити искусственные для технических изделий;
• технические нити для шпагата;
• искусственные текстильные нити.

Синтетические волокна и нити, в свою очередь, состоят из следующих групп: волокна синтетические, нити синтетические для кордной ткани, для технических изделий, пленочные и текстильные синтетические нити.

Каждая группа включает в себя один или несколько подвидов. Каждому подвиду присвоен свой код в каталоге.

Технология получения, производства химических волокон

Производство химических волокон имеет большие преимущества по сравнению с натуральными волокнами:

• во-первых, их производство не зависит от сезона;
• во-вторых, сам процесс производства хоть и достаточно сложный, но гораздо менее трудоемкий;
• в-третьих, это возможность получить волокно с заранее установленными параметрами.

С технологической точки зрения, данные процессы сложные и всегда состоят из нескольких этапов. Сначала получают исходный материал, потом преобразовывают его в специальный прядильный раствор, далее происходит формирование волокон и их отделка.

Для формирования волокон используются разные методики:

• использование мокрого, сухого или сухо-мокрого раствора;
• применение резки металлической фольгой;
• вытягивание из расплава или дисперсии;
• волочение;
• плющение;
• гель-формование.

Применение химических волокон

Химические волокна имеют очень широкое применение во многих отраслях. Главным их преимуществом является относительно низкая себестоимость и продолжительный срок службы. Ткани из химических волокон активно используются для пошива специальной одежды, в автомобильной промышленности - для укрепления шин. В технике разного рода чаще применяются нетканые материалы из синтетического или минерального волокна.

Текстильные химические волокна

В качестве сырья для производства текстильных волокон химического происхождения (в частности, для получения синтетического волокна) используются газообразные продукты переработки нефти и каменного угля. Таким образом, синтезируются волокна, которые различаются по составу, свойствам и способу горения.

Среди наиболее популярных:

• полиэфирные волокна (лавсан, кримплен);
• полиамидные волокна (капрон, нейлон);
• полиакрилонитрильные волокна (нитрон, акрил);
• эластановое волокно (лайкра, дорластан).

Среди искусственных волокон самые распространенные - это вискозное и ацетатное. Вискозные волокна получают из целлюлозы - преимущественно еловых пород. С помощью химических процессов этому волокну можно придать визуальную схожесть с натуральным шелком, шерстью или хлопком. Ацетатное волокно производят из отходов от производства хлопка, поэтому они хорошо впитывают влагу.

Нетканые материалы из химических волокон

Нетканые материалы можно получать как из натуральных, так и из химических волокон. Часто нетканые материалы производят из вторсырья и отходов других производств.

Волокнистая основа, подготовленная механическим, аэродинамическим, гидравлическим, электростатическим или волокнообразующим способами, скрепляется.

Основной стадией получения нетканых материалов является стадия скрепления волокнистой основы, получаемой одним из способов:

1. Химический или адгезионный (клеевой) - сформованное полотно пропитывается, покрывается или орошается связующим компонентом в виде водного раствора, нанесение которого может быть сплошным или фрагментированным.
2. Термический - в этом способе используются термопластичные свойства некоторых синтетических волокон. Иногда используются волокна, из которых состоит нетканый материал, но в большинстве случаев в нетканый материал еще на стадии формования специально добавляют небольшое количество волокон с низкой температурой плавления (бикомпонент).

Объекты промышленности химических волокон

Поскольку химическое производство охватывает несколько областей промышленности, все объекты химической промышленности делятся на 5 классов в зависимости от сырья и области применения:

• органические вещества;
• неорганические вещества;
• материалы органического синтеза;
• чистые вещества и химреактивы;
• фармацевтическая и медицинская группа.

По типу назначения объекты промышленности химических волокон разделяются на основные, общезаводские и вспомогательные.

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 100С 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 400С 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 .

Общие сведения о текстильных волокнах, нитях.

Текстильные волокна делятся на две основных группы: природные и химические.

Природные – высокомолекулярные соединения растительного и животного происхождения

Химические волокна делятся на искусственные и синтетические.

Сырье для искусственных волокон:

Это природные высокомолекулярные соединения – древесная целлюлоза (еловая и сосновая щепа) ; альгиновая кислота из морских водорослей; белки молока, пшеницы, сои; остатки хлопкового пуха.

Сырье для синтетических волокон:

Это продукты переработки нефти, газа, каменного угля путем синтеза, когда из нескольких простых веществ получают одно сложное (синтез – это соединение, от этого и пошло название волокон)

Волокна могут быть:

А) элементарные – не делятся в продольном направлении без разрушения (хлопок, шерсть) ; элементарные волокна большой длины (десятки и сотни метров) называются элементарными нитями

Б) комплексные – скрепленные (скрученные перепутанные или склеенные между собой) в продольном направлении (лен, пенька) ; комплексные нити состоят из элементарных нитей

Кроме натурального шелка все комплексные нити относятся к химическим

Короткие отрезки искусственных или синтетических нитей, длиной 35-150 мм, называют “штапельками” или штапельными волокнами. При производстве вискозы известно, что это нити произвольной длины с резким блеском, очень гладкие. Но если вискозный жгут разрезать на штапельки, а потом скрутить в нить, то она теряет блеск, гладкость, но и теряет прочность. Так получили штапельное волокно, которое в России получило распространение после войны. До 1970 года вискозу называли штапелем

Текстуированные нити – это нити видоизмененных структур, т.е. комплексную нить специально сильно деформируют:

а) завивают путем ее кручения с последующей фиксацией этой завивки нагреванием – получают эластичную нить;

б) скручивают нити с разной усадкой и увлажняют; при этом одна нить сокращается по длине, а у другой усадки не происходит, она деформируется и образует завитки, выступающие на поверхности в виде петелек. Так получают высокообъемную пряжу.

в) армированная пряжа (нить) имеет сердечник и наружную оболочку; на сердечник из полиамидной (капроновой) нити накручивают (оплетают) другое волокно (хлопок, вискозу); получают армированную пряжу высокой механической прочности, мягкости, пушистости.

Получение искусственного волокна:

Получение раствора:

1. Остатки еловой или сосновой щепы подсушивают
2. Обрабатывают едким натром до набухания
3. Масса растворяется, получается вязкий раствор
4. Волокно формуют: под давлением раствор идет по трубопроводу, продавливается через фильеры в осадочную ванну с водным раствором серной кислоты. (Фильера – колпачок с очень маленькими отверстиями диаметром 0,07-0,08 мм.)
5. При взаимодействии раствора и серной кислоты образуются твердые, очень длинные и очень тонкие элементарные нити
6. Несколько элементарных нитей соединяют в одну комплексную путем вращения, и, вытягивая, ее наматывают на бобину

Отделка нитей:

1. Промывают – удаляют серную кислоту.
2. Отбеливают
3. Моют мылом для придания мягкости и рассыпчатости

По этому принципу получают синтетические нити

Химические синтетические волокна.

Синтетические волокна оказывают большое влияние на развитие текстильной промышленности – значительно расширяется ассортимент тканей, улучшаются некоторые их свойства, создаются новые виды тканей за счет применения смесевых волокон, можно получить ткани с заданными свойствами, затраты на производство значительно ниже натуральных.

К синтетическим волокнам относятся: капрон, лавсан, нитрон.

Капрон – полиамидное волокно, получают путем синтеза (соединение, составление, сочетание) – из нескольких простых веществ получают одно сложное из продуктов переработки нефти и каменного угля (из синтетических высокомолекулярных веществ).

Промышленное производство впервые было предпринято в 1932 году в Германии.

В России в 1939 году выпуск этого волокна сыграл огромную роль в Великой Отечественной войне: из них изготавливали авиационные покрышки для тяжелых бомбар-дировщиков, без этих покрышек самолеты не могли подняться в воздух,так как шины из резины при разгоне не выдерживали трения, сгорали, разрушались.

Не было бы нейлона, не было бы тяжелых бомбардировщиков.

Получение. При получении капронового вещества, жидкость струйкой, в виде расплавленной смолы, вытекает из фильер, обдувается холодным воздухом и затвердевает. Чтобы предотвратить усадку, нити вытягивают и обрабатывают горячим паром.

Характеристика.

Общим отрицательным свойством всех синтетических волокон является отсутствие единой системы пор и отверстий, что отрицательно влияет на гигиенические свойства. Это самое прочное в мире волокно, прочнее хлопка в 10 раз, шерсти в 20 раз, вискозы в 50 раз, хотя в мокром состоянии прочность теряется, поэтому капрон и эластик (разновидность капрона) нельзя тереть и выкручивать при стирке.

Капроновую нить можно превратить в извитую – эластик,которая способна бесконечно вытягиваться и сжиматься, не изменяя своих качеств (в 100 раз волокно устойчиво к изгибу, чем вискоза, в 10 раз хлопка, в 20 раз шерсти.,50 раз вискозы)

Большим недостатком капронового волокна является электризуемость, накопление электрических зарядов, резкий блеск, большая гладкость поверхности, что служит причиной плохой сцепляемости с нитями, из-за этого происходит спуск петель на чулках и трикотажных изделиях. При носке изделий из смесевых тканей капроновые волокна вылезают на поверхность, образуя катышки, нарушая структуру и внешний вид изделий, а так как прочность капрона большая, то пилли в процессе носки не исчезают.

Применение. Из капрона вырабатывают тонкие легкие ткани для чехлов невестам, ленты, рыболовные сети, парашюты, канаты, веревки, леску, щетину, чулочно-носочные изделия, корды для покрышек самолетов и автомобилей, тонкое белье, тюль, кружева, платьевые, костюмные ткани и др. Очень широко волокна применяют как добавку к другим волокнам (для смесевых тканей).

В настоящее время начнут выпускать чулочные изделия из микромолекулярных соединений, используя нанотехнологии капронового волокна, что даст возможность за 15 минут восстановить разрыв на колготках, достаточно только соединить их порванные края.

Лавсан – полиэфирное волокно.

Диолен- Германия, терилен-Англия, дакрон США, тергаль-Франция

В 1967 году на флагштоке Останкинской башни водружен красный флаг.

Обычная материя на такой высоте не выдерживает сильных порывов ветра. Решено, что флаг будет выполнен из лавсана. Впервые волокна были получены в Англии в 1941 году из продуктов переработки нефти и каменноугольной смолы.

Производство и получения нитей такое же, как капрона.

В настоящее время производят во многих странах под разными названиями. В нашей стране выпускают под названием “лавсан” – сокращенное название- лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук. разработано под руководством профессора В.В.Кормаша.

Характеристика. Лавсановое волокно по виду напоминает шерсть, на ощупь мягкое, теплое, объемное, в3 раза дешевле шерсти, устойчиво к действию солнечных лучей, не выгорает, оно эластичное, легкое, очень прочное, очень упругое, из-за этого ткани не требуют глажения, изделия не мнутся, (в 3 раза сминаемость выше шерсти), устойчиво к действию плесени, кислот и щелочей. Лавсан используют в чистом виде, но в основном добавляют в шерсть, вискозу, хлопок. для улучшения их свойств и уменьшения цены.

Изделия с добавлением лавсана не мнутся, увеличивается их прочность, приобретают красивый внешний вид.

К недостаткам следует отнести низкие гигиенические качества и их способность в процессе эксплуатации образовывать на поверхности пиллинг, закатанные в шарики концы оборвавшихся волокон, что придает изделиям неопрятный вид.

Применение. Из лавсана изготавливают волокна для ковров, меха, ткани для гардин, платьев, купальных костюмов, трикотажа, тюля; из мононитей – сетку и щетину.

Из-за отмеченных отрицательных свойств чаще используют в смеси с натуральными и химическими волокнами.

В настоящее время широко применяется 100% лавсан – синтепон, который применяют при производстве игрушек, курток, теплых пальто, одеял. Разновидностью синтепона является синтепух, халафайбер,тенсулейт – утеплители для военных и летных курток, наполнителей подушек. В 60-е годы 20 века огромной популярностью пользовался кримплен, который совсем не сминался, не требовал глажения, имел красивую фактуру, очень яркую окраску, но не пропускал воздух., плохо впитывал влагу. Использовали кримплен на мужские и женские костюмы

Комплексные лавсановые нити крутят и подвергают обработке горячим воздухом, от этого они становятся мягкими и пушистыми. Их используют для изготовления тканей трикотажных спортивных костюмов, полотенец. купальных костюмов.

Нитрон – полиакрилонитрильные волокна.

Орлан. акрилан- США, кашмилон-Япония, куртель-Англия, дралон -Германия

В нашей стране начали выпускать в 1963 году

Волокно формуют из полиакрилонитриловых сополимеров сухим или мокрым способом.

Волокно продавливают через фильеры, вытягивают и подвергают термообработке, (обдают горячим паром) , закрепляя расположение макромолекул.

Вырабатывают в виде волокон. Чтобы придать им извитость, их гофрируют в специальных машинах. Извитое нитроновое волокно по внешнему виду схоже с тонким шерстяным волокном. Нитрон – это заменитель шерсти, самое “теплое” в мире из химических нитей.

Характеристика. Нитроновое волокно обладает высокими теплозащитными свойствами, самое теплое из всех химических волокон, с очень малой сминаемостью и усадкой, совсем не выгорает, хорошо красится, сравнительно большой прочности, устойчивость к истиранию: в 5-10 раз меньше, чем капроновое и лавсановое,; изделия сохраняют 80% своей исходной прочности в течение полутора лет эксплуатации.

Волокно хрупкое, электризуется и пиллингуется, но пили, в процессе носки, исчезают.

Изделия из нитрона прекрасно стираются в теплой воде с мылом, любые пятна быстро исчезают Изделия можно чистить бензином, ацетоном. Волокно малой гигроскопичности, поэтому гигиенические свойства плохие,. но теплозащитность очень большая

Применение. По светостойкости нитроновые волокна превосходят все текстильные волокна, поэтому из него изготавливают гардинно-тюлевые, тентовые и другие изделия. По внешнему виду и некоторым свойствам напоминает шерсть, выпускают в виде волокон и применяют аналогично шерсти: для выработки платьево-костюмных тканей, ковров искусственного меха, различных трикотажных изделий, головных уборов, шарфов, одеял, перчаток. Из нитей – гардинно-тюлевые изделия, рыболовные снасти.

Сочетание шерсти и нитрона дают прекрасные смесевые волокна для красивых, тонких, теплых трикотажных костюмов

Характеристика синтетических волокон

Искусственные волокна - вискоза, ацетат, триацетат.

Вискоза - (вязкий, клейкий) – это концентрированный раствор природных соединений - гидратцеллюлозные волокна

Волокно было получено в 80-е годы 19 века ботаником Негели, который установил, что хлопковое волокно состоит из целлюлозы. Это открытие привело к мысли, что можно выработать волокно подобное хлопковому, но из более дешевого целлюлозного сырья -остатков древесины. Попытки получения такого волокна увенчались успехом в 1892 году, когда американцы Кросс, Бивен, Бидл запатентовали вискозный способ, который совершенствовался и модернизировался.

Получение. Остатки еловой щепы и хлопкового пуха обрабатывают раствором щелочи (едкий натр) , получают щелочную целлюлозу, которую затем обрабатывают сероуглеродом и полученный растров продавливают через фильеры - пластины с мельчайшими отверстиями - получают струйки материала, которые затвердевают и образуют элементарные нити.

Ученые России предвидели блестящую будущность вискозного волокна. Д.И. Менделеев в 1900 году писал: “Россия изобилует всякими растительными продуктами...

Клетчатка не истощает почвы, для питания не пригодна... если бы мы отбросы превратили в изделия из вискозы, то разбогатели бы побольше, чем от всей нашей торговли”

Характеристика. Вискозное волокно является самым универсальным из химических волокон, оно приближено к хлопковому. Волокно имеет рыхлую структуру, напоминает шелк по внешнему виду, имеет прекрасные гигиенические свойства (”дышит”) , обладает повышенной гигроскопичностью, большой прочностью, хорошо утюжатся.

Недостатком является резкий блеск, но если волокна вискозного жгута разрезать на части (штапепьки) , а затем вытянуть и скрутить в пряжу, то это штапельное волокно теряет блеск и прочность немного уменьшается, сохраняя остальные свойства вискозы. При стирке изделия сильно садятся (до 10 %) , в мокром состоянии теряют прочность до 60% , поэтому их нельзя сильно тереть и выкручивать.

Применение. В чистом виде и в сочетании с другими волокнами или нитями вырабатывают подкладочные, платьевые, сорочечные, бельевые, декоративные ткани, верхний, бельевой трикотаж, чулочно-носочные, текстильно-галантерейные изделия (ленты, тесьма, галстуки), целлофан. Если вискозную нить сильно вытянуть, то верхний слой нити растянется больше, а внутренний - меньше, в результате волокно получает извитость, из этих нитей изготавливают ковры. Если в прядильный раствор вискозы вмешать воздух, то получим химическую реакцию с выделением углекислого газа, в волокне образуются пустоты, эти пустотелые вискозные волокна используют для производства не тонущих спасательных костюмов Усовершенствованным вискозным волокном является сиблон, который мало мнется, мало садится, прочное и блестящее. Его изготавливают из высококачественной целлюлозы.

Ацетатное волокно (ацетилцеллюлоза)

Впервые на мировом рынке появилось в 1921 году, как результат трудов американских ученых и технологов под руководством Дрейфуса.

Получение относительно безвредное, отличается простотой технологического процесса и доступностью вспомогательных материалов.

Получение. Сырьем для получения ацетатного волокна служат остатки хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы, обработанные уксусным ангидритом и уксусной кислотой: получают рыхлые хлопья первичного ацетата.(“уксус” по латыни “ацетум”, от этого произошло и название “ацетатное”)

Для получения вторичного ацетата первичный ацетат омыливают – добавляют определенное количество воды; полученные белые хлопья отжимают, обрабатывают в смеси ацетона и спирта, продавливают через фильеры, и при помощи теплого воздуха испаряют смесь,от чего нити затвердевают. Из этих блестящих нитей и ткут ацетатное полотно. В сочетании с другими нитями волокно используют с шелком, вискозой, шерстью и другими смесевыми тканями.

Характеристика. Ацетатное волокно мало гигроскопично, мало впитывает влагу, мягкое, легкое, тонкое, упругое, блестящее, но при температуре выше 85 градусов блеск теряет, сильно электризуется, в мокром состоянии прочность теряет очень мало, но имеет склонность к образованию заломов в мокром состоянии, боится высоких температур и при 140 градусах разрушается, не подвержено действиям плесени, сильно осыпается, мало сминается, быстро сохнет (вода стекает) , светостойкое.

Изделия утюжат влажным по изнаночной стороне, чтобы не образовывались ласы;

нельзя чистить ацетоном, можно растворить ткань

Применение. В настоящее время выпуск ацетатных волокон и нитей резко сократился из-за малой потребительской востребованности

В 60-десятые годы ХХ века использовали ткани для женских платьев, блузок,. летних костюмов

Триацетатное волокно.

Получают из первичного ацетата путем воздействия на него химического состава.

Формование волокна происходит так же, как ацетатного, но при низких температурах, что ведет к некоторым различиям в их свойствах: отличается низкой гигроскопичностью, белее высокой температурой плавления и глажения, его можно отбеливать и проще окрашивать,

не нуждается в глажении, хорошо держит складки плиссе и гофре даже после стирки, что улучшает процесс эксплуатации; сильно осыпается.

Применение: Изготавливают ткани для галстуков (из-за низкой прочности).тюля, покрывал на кровати, кружев, юбок гофре и плиссе, сорочек

Характеристика искусственных волокон

Литература:

1. Т.Д.Балашова. Н.Е.Бушуева, И.В.Попиков. Отделка шелковых тканей.;изд. “Легкая промышленность”., 1986, Ленинград.
2. Л.М.Михаловская. Текстильные товары. Изд. Экономика.; 1990, Москва.
3. Л.В.Орленко. Терминологический словарь одежды, Легпромиздат; 1996, Москва
4. С.И. Столярова, Л.Д.Домненкова. Обслуживающий труд. Просвещение, 1985.
5. Редакция И.Н.Федоровой. Занятия по обслуживающему труду в 1У – УШ классах. Москва, Просвещение, 1975.

Введение………………………………………….…………………………3

1. Характеристики синтетических волокон………………………..…….3

2. Сырье для производства синтетических волокон……………………..4

3. Производство синтетических волокон…………………………………5

4. Применение синтетических волокон……………………….…………11

Список литературы……………………………………………………….12

Введение

Синтетические волокна изготовляют из полимерных материалов, полученных синтезом простых веществ (этилена, бензола, фенола, пропилена и др.), которые вырабатывают из нефтяных газов, нефти и каменноугольной смолы. Синтетические полимерные материалы, предназначенные для производства волокон, изготовляют на основе полимеризационных и поликонденсационных смол. В зависимости от условий проведения процессов полимеризации и поликонденсации получают молекулы полимеров, различные не только по величине, но и по строению. Современные методы синтеза высокомолекулярных соединений позволяют путем использования различных мономеров и изменения условий синтеза получать соединения любого состава и, следовательно, изменять свойства полимера и получаемых из него волокон в требуемом направлении. После получения исходного материала процесс производства синтетических волокон состоит из формования и процессов отделки. Формуют синтетические волокна из раствора, а также из расплава или размягченного полимера.
В настоящее время основную массу синтетических волокон используют в сочетании с природными и искусственными, что позволяет вырабатывать текстильные изделия, отвечающие требованиям потребителей.
Все синтетические волокна в зависимости от строения макромолекул делят на карбоцепные и гетероцепные. Из карбо-цепных волокон наиболее широко применяют полиакрилонитрильные, полихлорвиниловые, поливинилспиртовые, полиолефиновые, а из гетероцепных - полиамидные и полиэфирные.

Характеристики синтетических волокон

Синтетические волокна в отличие от природных и искусственных характеризуются малым влагопоглощением, поэтому изделия из них быстро высыхают. Малая чувствительность к влаге сказывается и на других свойствах этих волокон. Так, физико-механические свойства их почти не изменяются при погружении в воду. Эти волокна имеют высокую прочность как в воздушно-сухом состоянии, так и во влажном, что расширяет область их применения. Важное свойство синтетических волокон - химическая инертность. Так, капрон и анид устойчивы к действию щелочей, лавсан - к действию кислот, свойства хлорина не изменяются под воздействием кислот, щелочей, окислителей и других реагентов. Синтетические волокна устойчивы к действию бактерий, микроорганизмов, плесени и моли.
Однако синтетические волокна различаются многими свойствами. Например, капроновое волокно характеризуется высокой устойчивостью к истиранию, волокно нитрон - к действию солнечного света и атмосферным влияниям, а лавсан - очень низким остаточным удлинением. Синтетические волокна имеют ряд недостатков. Так, малое влагопоглощение значительно затрудняет крашение этих волокон, способствует накоплению электростатических зарядов на их поверхности, снижает гигиенические свойства, что ограничивает использование этих волокон для выработки бельевых и детских изделий.

2. Сырье для производства синтетических волокон

Синтетические волокна – волокна, полученные путем синтеза полимеров, состоящих из природных низкомолекулярных веществ (С, Н, О, N и др.) в результате реакции полимеризации или поликонденсации. Полимеры синтезируют из продуктов переработки нефти, газа и каменного угля (бензола, фенола, этилена, ацетилена, аммиака, синильной кислоты), которые в огромных количествах получают на химических заводах. Меняя состав исходных продуктов, можно варьировать строение и свойства синтетических полимеров и получаемых из них волокон.

Синтетические волокна имеют химический состав, подобный которому не встретить среди природных материалов.