Синтетические ткани – гости из будущего. Синтетические волокна. Синтетическое полиамидное волокно Из чего состоят синтетические волокна

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.

Синтетическими волокнами называют волокна, при получении которых происходит синтез простых молекул. К синтетическим волокнам относятся: лавсан, нитрон, капрон, хлорин, винол, полиэтиленовые, полипропиленовые и другие волокна. В зависимости от сырья получаются такие полимеры: полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полиуретановые. Особенностью создания химического волокна является то, что процесс формирования одновременно является и его прядением.

Полиамидные волокна . Наиболее широко распространяемые полиамидные капроновые волокна. Исходным сырьём для получения капронового волокна является бензол и фенол (продукты переработки каменного угля). На химических заводах перерабатываются в капролактан . Из капронолактана перерабатывается капроновая смола. Это расплав, который продавливается щель из фильеры выходит в виде тонких струек, которые застывают при обдувании воздухом. На одной машине может находиться 60 — 100 фильер. В зависимости от вида химического волокна фильера имеет различное количество отверстий различной величины. Волокна вытягиваются, скручиваются, обрабатываются горячей водой для фиксации структуры. Также разработаны способы получения полого капронового волокна, которое профилированное и высокоусадочное. Применяется для изготовления ткани чулочно — носочных изделий, трикотажа, швейных ниток и технического назначения. Процессы изготовления анида и энанта аналогичны с изготовлением капронового волокна.

Свойства полиамидных волокон: легкость, упругость, высокая прочность при растяжении, высокая химическая стойкость, морозостойкость, стойкость к действию микроорганизмов и плесени. Волокна растворяются в концентрированных кислотах и феноле.

Горят волокна голубоватым пламенем образуя в конце оплавленный бурый шарик.

К полиамидным относится шелок — который применяется для изготовления легких платьевых и блузочных тканей и мегалоп — химически модифицированное волокно, гигроскопическое, прочное, стойкое к истиранию, придаёт ткани повышенный мерцающий блеск. Полиамидная профилированная нить — трилобал применяется для тканей шелкового типа, близких по внешнему виду к натуральному шёлку.

Полиэфирные волокна . Лавсан вырабатывается из продуктов переработки нефти. Не меняет своих свойств в мокром состоянии.

Свойства волокон лавсана: обладают легкостью, упругостью, молестойкие, стойкие к гниению, разрушается кислотами и щелочами, гигроскопичность очень низкая 0,4%. При влажной тепловой обработке выдерживают температуру 140ºС. При внесении в пламя лавсан плавится, затем медленно горит жёлтым коптящим пламенем.

Полиуретановые волокна . По своим физико-механическим свойствам относится к эланомерам, т.е. имеет высокие показатели эластического восстановления. Разрывное удлинение 600% — 800%. При снятии нагрузки сразу эластичность восстанавливается на 90%, а через минуту — 95%. Эти волокна малогигроскопичные — 1 — 1,5%, термостойкие, стойкие к истиранию, хорошо окрашиваются. Применяются для изготовления трикотажа, лент в спортивных корсетных, и лечебных эластичных изделиях.

Полиакрилонитринные волокна (ПАН). Нитрон вырабатывается из продуктов переработки каменного угля, нефти и газа. На ощупь более мягкие и шелковистые, чем лавсан и капрон. По прочности более чем в два раза меньше прочности капронового и лавсанового волокна. Удлинение при разрыве 16 — 22%, гигроскопичность 1,5%.

Нитрон имеет ряд ценных свойств : стойкий к действию минеральных кислот, щелочей, органических растворителей при химчистке, стоек к действию бактерий, плесени, моли. По теплозащитным свойствам нитрон превосходит шерсть. При температуре 200 — 250 °С, нитрон размягчается. Горит ярким, коптящим пламенем со вспышками.

Поливинилхлоридные волокна (ПВХ). Хлорин вырабатывается из этилена или ацетилена. Обладает стойкостью к действию воды, кислот, щелочей, окислителей, не гниёт, не имеет блеска.

По теплозащитным свойствам не уступает шерсти. Прочность в мокром состоянии не меняется, имеет невысокую стойкость к светопогоде. Влажно-тепловая обработка — при 70%. Недостаток — низкая теплостойкость. Хлорин не горит, не поддерживает горение, при внесении в пламя чувствуется запах дуста, спекается. Хлорин электризуется, поэтому применяется для лечебного белья, а также для получения рельефных шёлковых тканей, искусственного меха и тканей спецодежды (рыбаков, лесников, пожарных и др.).

Стойкость к агрессивным средам, высокая механическая прочность, эластичность и другте ценные качества сделали синтетическе волокна незаменимыми для современного текстильного производства.

Синтетические волокна

химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. Синтетические волокна формуют либо из расплава полимера (полиамида , полиэфира , полиолефина ), либо из раствора полимера (полиакрилонитрила , поливинилхлорида , поливинилового спирта ) по сухому или мокрому методу. Синтетические волокна выпускают в виде текстильных и кордных нитей, моноволокна , а также штапельного волокна . Разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, тогда как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формуют практически из одного полимера (целлюлозы или её производных). Синтетические волокна характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к действию химических реагентов.

С 1931 года кроме бутадиенового каучука, синтетических волокон и полимеров еще не было, а для изготовления волокон использовались единственно известные тогда материалы на основе природного полимера - целлюлозы.

Революционные изменения наступили в начале 60-х годов, когда после объявления известной программы химизации народного хозяйства промышленность нашей страны начала осваивать производство волокон на основе поликапроамида, полиэфиров, полиэтилена, полиакрилонитрила, полипропилена и других полимеров.

В то время полимеры считали лишь дешевыми заменителями дефицитного природного сырья - хлопка, шелка, шерсти. Но вскоре пришло понимание того, что полимеры и волокна на их основе подчас лучше традиционно используемых природных материалов - они легче, прочнее, более жаростойки, способны работать в агрессивных средах. Поэтому все свои усилия химики и технологи направили на создание новых полимеров, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, и методов их переработки. И достигли в этом деле результатов, порой превосходящих результаты аналогичной деятельности известных зарубежных фирм.

В начале 70-х за рубежом появились поражающие воображение своей прочностью волокна кевлар (США), несколько позже - тварон (Нидерланды), технора (Япония) и другие, изготовленные из полимеров ароматического ряда, получивших собирательное название арамидов. На основе таких волокон были созданы различные композиционные материалы, которые стали успешно применять для изготовления ответственных деталей самолетов и ракет, а также шинного корда, бронежилетов, огнезащитной одежды, канатов, приводных ремней, транспортерных лент и множества других изделий.

Эти волокна широко рекламировались в мировой печати. Однако только узкому кругу специалистов известно, что в те же годы российские химики и технологи самостоятельно создали арамидное волокно терлон, не уступающее по своим свойствам зарубежным аналогам. А потом здесь же были разработаны методы получения волокон СВМ и армос, прочность которых превышает прочность кевлара в полтора раза, а удельная прочность (то есть прочность, отнесенная к единице веса) превосходит прочность высоколегированной стали в 10-13 раз! И если прочность стали на разрыв составляет 160-220 кг/мм2, то сейчас активно ведутся работы по созданию полимерного волокна с прочностью до 600 кг/мм2.

Другой класс полимеров, пригодных для получения высокопрочных волокон - жидкокристаллические ароматические полиэфиры, то есть полимеры, обладающие свойствами кристаллов в жидком состоянии. Волокнам на их основе свойственны не только достоинства арамидных волокон, но еще и высокая радиационная стойкость, а также устойчивость к воздействию неорганических кислот и различных органических растворителей. Это идеальный материал для армирования резины и создания высоконаполненных композитов; на его основе созданы образцы световодов, качество которых соответствует высшему мировому уровню. А ближайшая задача - создание так называемых молекулярных композитов, то есть композиционных материалов, в которых армирующими компонентами служат сами молекулы жидкокристаллических полимеров.

Молекулы обычных полимеров содержат, помимо углерода, еще и атомы других элементов - водорода, кислорода, азота. Но сейчас разработаны методы получения волокон, представляющих собой, по сути дела, чистый полимерный углерод. Такие волокна обладают рекордной прочностью (свыше 700 кг/мм2) и жесткостью, а также чрезвычайно малыми коэффициентами термического расширения, высокой стойкостью к износу и коррозии, к воздействию высоких температур и радиации. Это позволяет успешно использовать их для изготовления композиционных материалов - углепластиков, применяемых в самых ответственных конструкционных узлах скоростных самолетов, ракет и космических аппаратов.

Применение углепластика оказывается экономически весьма выгодным. На единицу веса изготовленного из него изделия нужно затратить в 3 раза меньше энергии, чем на изделие из стали, и в 20 раз меньше, чем из титана. Тонна углепластика может заменить 10-20 тонн высоколегированной стали. Турбина насоса, изготовленная из углепластика и пригодная для перекачки минеральных кислот при температурах до 150оС, оказывается вдвое дешевле и служит в шесть раз дольше. Уменьшается и трудоемкость изготовления деталей сложной конфигурации.

Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и быстрым развитием сырьевой базы, меньшей трудоёмкостью производственных процессов и особенно разнообразием свойств и высоким качеством синтетических волокон. В связи с этим синтетические волокна постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна в производстве некоторых товаров народного потребления и технических изделий.

В 1968 мировое производство синтетических волокон составило 3760,3 тыс. т (около 51,6% от общего выпуска химических волокон). Впервые выпуск синтетических волокон в промышленном масштабе организован в середине 30-х гг. 20 в. в США и Германии.

Капрон

Волокно из полиамидных смол называют в нашей стране капрон и анид, качеством своим они почти не отличаются один от другого.

Капрон или капроновое волокно бело-прозрачное, очень прочное вещество. Эластичность капрона на много выше шелка. Капрон относится к полиамидным волокнам. Капрон изготовляется синтетическим путем на наших фабриках и из наших материалов. Исходное сырье производные аминокислот. Капрон можно рассматривать как продукт внутримолекулярного взаимодействие карбоксильной группы и аминогруппы молекулы 6-аминогексановой кислоты:

Упрощенно превращение капролактама в полимер, из которого производят капроновое волокно, можно представить следующим образом:

Капролактам в присутствии воды превращается в 6-аминогексановую кислоту, молекулы которой реагируют друг с другом. В результате этой реакции образуется высокомолекулярное вещество, макромолекулы которого имеют линейную структуру. Отдельные звенья полимера являются остатками 6-аминогексановой кислоты. Полимер представляет собой смолу. Для получения волокон её плавят, пропускают через фильеры. Струи полимера охлаждаются потоком холодного воздуха и превращаются в волоконца, при скручивании которого образуются нити.

После этого капрон подвергается дополнительной химической обработке. Прочность капрона зависит от технологии и тщательности производства. Окончательно выделанный капрон бело-прозрачный и очень прочный материал. Даже капроновая нить, диаметром 0,1 миллиметра выдерживает 0,55 килограммов.

За рубежом синтетическое волокно типа капрон именуется перлон и нейлон. Капрон вырабатывается нескольких сортов; хрустально-прозрачный капрон более прочен, чем непрозрачный с мутно-желтоватым или молочным оттенком.

Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются устойчивостью к истиранию, действию многократной деформации (изгибов).

Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот макромолекулы капрона подвергаются гидролизу по месту амидных связей. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. при нагревании его прочность снижается, при 2150С происходит плавление.

Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, стали уже обычными в нашем быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из капрона делают рыболовные сети, леску, фильтровальные материалы, кордную ткань. Из кордной ткани делают каркасы авто- и авиапокрышек. Шины с кордом из капрона более износоустойчивы, чем шины с вискозным и х/б кордом. Капроновая смола используется для получения пластмасс, из которых изготавливают различные деталь машин, шестерни, вкладыши для подшипников и т.д. Российская промышленность вырабатывает искусственное волокно еще более прочное, чем капрон, например сверхпрочный ацетатный шелк, который своей прочностью превосходит стальную проволоку. Этот шелк на один квадратный миллиметр выдерживает 126 кг, а стальная проволока - 110 кг.

Лавсан

Лавсан (полиэтилентерефталат) представитель полиэфиров. Это продукт поликонденсации двухатомного спирта этиленгликоля HO-CH2CH2-OH и двухосновной кислоты - терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) кислоты HOOC-C6H4-COOH (обычно используется не сама терефталевая кислота, а ее диметиловый эфир). Полимер относится к линейным полиэфирам и получается в виде смолы. Наличие регулярно расположенных по цепи макромолекулы полярных групп О-СО- приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость. Макромолекулы в нем расположены беспорядочно, в в

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.

Современные технологии коснулись всех сфер жизнедеятельности человека. Лучшим примером того, как они развиваются, может служить текстильная промышленность: человечество научилось производить синтетические ткани.

Вискоза – разновидность искусственных тканей, изготовленных из целлюлозы. Данный вид полотна получается при переработке древесного сырья. Синтетические же ткани изготавливаются из полимеров, полученных благодаря химическим реакциям. Сырьем для материала являются нефтепродукты, уголь, газ. Как правило, из синтетических тканей производят спортивную одежду или вещи, необходимые для использования в экстремальных ситуациях.

Преимущества и недостатки синтетических тканей

Синтетический материал имеет свои достоинства и недостатки. Несмотря на все обилие натуральных тканей, существует ряд преимуществ синтетического материала.

• Легкость ткани. В отличие от природных материалов, синтетическая ткань обладает незначительным весом.
• Долговечность. Одежда из синтетического материала менее подвержена износу и хорошо сохраняет стойкость цвета. Это достигается за счет специальной обработки материи. Вот почему вещи можно носить долго, не боясь, что они полиняют. Однако некоторые виды портятся под воздействием ультрафиолетовых лучей.
• Быстрая сушка. Практически все синтетические материалы не впитывают в себя много влаги, и сушка не занимает много времени.
• Стоимость. Низкая цена материала достигается за счет невысокой стоимости исходного продукта. Предприятиям выгодно изготавливать такие ткани, вот почему с каждым годом увеличиваются объемы их производства.

Отрасль развивается с каждым днем. Производители ткани могут изменять характеристики полотна с учетом пожеланий крупных клиентов.

Самый большой минус подобных материалов в том, что они могут негативно влиять на здоровье. Синтетическая ткань электризуется из-за того, что накапливает статическое электричество. У человека может быть индивидуальная переносимость данной ткани. Она практически не впитывает влагу, следовательно, является не слишком гигиеничным материалом. Синтетика не способна пропускать воздух, поэтому белье из полиэстера или спандекса не слишком комфортно при каждодневном использовании.

С другой стороны, в непогоду синтетическая ткань будет крайне полезна – она сможет защитить человека от атмосферных осадков лучше, чем натуральная.

Особенности производства

Впервые патент на изготовление синтетической ткани был зарегистрирован в далеком 1930 году. Сначала научились выделять поливинилхлоридные волокна, затем немецкие ученые смогли получить полиамид. Такой материал стали называть . Производство его было поставлено на конвейер только в 1939 году.

В Советском Союзе одежду из синтетики начали производить только в конце 60-х годов. Вначале она являлась просто дешевым заменителем натуральной ткани. Только спустя много лет ей нашли должное применение: начали изготавливать спецодежду, отличавшуюся высокими характеристиками износостойкости и способную защитить человека от неблагоприятных факторов среды.

Искусственные и синтетические материалы отличаются по специфике производства, а также по стоимости исходного сырья. Синтетика не требует больших затрат. При изготовлении ткани происходит синтез волокна из низкомолекулярных соединений. Чтобы произвести материал, нужно сырье расплавить или растворить. После уже из тягучего материала можно выделить нить. Нитка может быть одиночной, комплексной либо закрученной в виде жгута. Также из расплавленного материала могут изготавливаться отдельные части одежды и обуви.

Из чего делают синтетический текстиль?

Сегодня существует множество видов синтетических волокон. Специалистами постоянно производятся новые разновидности материала. Однако для удобства их подразделяют на две группы, каждая из которых обладает своими особенностями.

Карбоцепная синтетика

При ее производстве используют углеводород. Данная разновидность объединяет следующий список тканей:

• полиэтиленовые;
• полиакрилонитрильные;
• полипропиленовые;
• поливинилхлоридные;
• поливинилспиртовые.

Гетероцепная синтетика

Данный вид ткани производится не только из углеводорода, но и из других химических элементов. Это могут быть азот, хлор, фтор. Элементы способствуют улучшению характеристик материи.

В указанную группу входят следующие ткани:

• полиуретановые.
• полиамидные.

Благодаря указанным веществам вещи на основе гетероцепной синтетики добавляют к обычным характеристикам дополнительные качества, незаменимые при пошиве спецодежды.

Виды и названия синтетических тканей

Итак, текстильная промышленность на данном этапе своего развития позволяет получать самые разные виды синтетической материи. Но как не растеряться в таком ассортименте и выяснить, какая ткань отвечает всем необходимым критериям? Приведем краткие характеристики наиболее популярных разновидностей синтетики.

• Лавсан

Обладает высокими показателями износостойкости. Ткань не садится, способна выдержать сильные температурные изменения, вплоть до + 115 градусов. Длительное время держит форму. Материал на ощупь жесткий, не пропускает воду. Полотно чаще всего используют при изготовлении гардин. Намного реже его добавляют в натуральное сырье для производства костюмов – это позволяет увеличить износостойкость изделий.

• Флис

Изготавливается из синтетического волокна. По внешнему виду напоминает натуральную шерсть. Очень мягкий, теплый материал. Обладает эластичностью и способен пропускать воздух. Материал прост в уходе, легко стирается и чистится. Главное - его не нужно долго сушить и гладить, что значительно экономит время. Часто ткань используют при производстве детской одежды. Недостатком является быстрая потеря формы из-за того, что при повседневной носке вещь растягивается. Флис способен накапливать статическое электричество.

• Полисатин

Производится с добавлением хлопка или полиэстера. Материал имеет ряд преимуществ. Он легко стирается, не мнется, не теряет форму, имеет блестящую поверхность. Зачастую он используется при производстве постельных комплектов, гардин, для обивки мебели. Модное и популярное постельное белье «с эффектом 3D» нередко производят из данного типа ткани.

• Акрил

Это ткань, внешне напоминающая шерсть, однако она намного практичнее натурального волокна. Длительное время сохраняет форму, не пропускает влагу. Материал не подвержен ультрафиолетовым лучам, просто чистится, не садится. Его используют и в сочетании с шерстью.

Акрил используется для пошива верхней одежды. В сочетании с шерстью из него также производят детские матрасы, т. к. данная ткань не способна впитывать воду. При совмещении с натуральными волокнами он придает вещам прочность. Акрил не образует катышков и способен длительное время держать форму. Однако есть у него и небольшой недостаток - вещи из данного полотна сильно электризуются. Акрил часто добавляют в нитки для вязания.

• Дайнема и спектра

В данной группе различают два типа волокон - полиэтиленовые и полипропиленовые. Они являются самыми легкими в категории синтетических тканей. Такое полотно невозможно утопить в воде. Оно обладает термостойкостью. Материал не поддается растягиванию, устойчив к любым погодным изменениям.

Выдерживает температуру до +115 градусов. Широко применяется при производстве туристической и специализированной одежды, например для рыболовов, горнолыжников, скалолазов, охотников. Также материал используется для и чулочно-носочной продукции. Однако для этой цели обязательно берется ткань из натуральных волокон.

Итог

Каждый год производство изделий из синтетических тканей растет вследствие того, что исходное сырье стоит дешево. Также улучшаются функциональные характеристики изделий и их внешний вид.

Синтетические вещи обладают высокими теплозащитными свойствами. Они имеют низкую гигроскопичность, высокую гидрофобность и довольно прочны. Возможно, они не настолько комфортны, как натуральные волокна. Немало споров ведется и по поводу их безопасности для здоровья. Но вышеуказанные свойства позволяют им оставаться в числе перспективных вариантов для применения в текстильной промышленности.