Особенности производства и применения синтетических тканей. Новые виды синтетических волокон Синтетические волокна интересные факты

Получаемые из несуществующих в природе полимеров, полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений. Разнообразие исходного сырья и разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяют получать волокна с различными, заранее заданными, характеристиками.

Возможность заранее задать необходимые свойства ткани имеет очень большое значение для современной текстильной промышленности. Изделия нового поколения более адаптированы к потребностям человеческого организма, обладают многофункциональными и комфортными свойствами.

Синтетические волокна активно используются для производства спецодежды, одежды для экстремальных условий и спорта.

В настоящее время существует несколько тысяч видов синтетических волокон, и их число растет с каждым годом. Самые распространенные будут рассмотрены ниже.

Полиуретановые волокна

По механическим показателям полиуретановые волокна во многом сходны с резиновыми нитями, т.к. способны к высокоэластичным обратимым деформациям. Такие волокна придают текстильным материалам высокую эластичность, устойчивость к истиранию, упругость, формоустойчивость, несминаемость. Они редко применяются в чистом виде. Наиболее распространено их участие в ткани в качестве каркасных нитей, вокруг которых навеваются другие нити. Недостатком таких волокон является низкая термоустойчивость. Уже при 120 С полиуретановые волокна в растянутом состоянии значительно теряют прочность.

Основными представителями полиуретановых волокон являются такие торговые названия, как эластан, лайкра, спандекс, неолан и др.

Полиамидные волокна

Отличительное свойство полиамидных волокон – повышенная устойчивость к истиранию, превосходящая хлопок в 10 раз, шерсть в 20 раз, а вискозу в 50. Также отличаются высокой формоустойчивостью. Из недостатков необходимо отметить низкую устойчивость к свету и действию пота. На свету они желтеют и становятся ломкими. Кроме того, такие волокна обладают невысокой гигроскопичностью и подвержены сильному пиллингу. Однако многие их недостатки могут быть устранены путем введения различных стабилизаторов. Часто полиамидные волокна добавляются в смесовые ткани (с хлопком, шерстью, вискозой) в части, не превышающей 10-15 %, что практически не ухудшает гигиенических свойств изделий, но зато значительно улучшает механические. Волокна широко применяются в производстве чулочно-носочных и трикотажных изделий , для производства швейных ниток и галантереи.

Основные торговые названия: капрон, анид, нейлон, tactel, meryl и др.

Полиэфирные волокна

Основным свойством полиэфирных волокон является повышенная термостойкость, превосходящая показатели всех природных и большинства химических волокон. Выпуск таких волокон в настоящее время занимает лидирующее положение среди химических волокон благодаря их высоким физико-механическим показателям. Они обладают большой упругостью и высокой устойчивостью к истиранию. Ткани из таких волокон хорошо держат форму, не мнутся, имеют малую степень усадки. Недостатками являются повышенная жесткость, склонность к пилингу, сильная электризуемость и низкая гигроскопичность. Недостатки устраняются путем модификации исходного сырья. Из полиэфирных волокон в смеси с натуральными материалами (хлопок, шерсть, лен), а также вискозой успешно производятся сорочечные, плательные, костюмные и пальтовые ткани, а также искусственный мех. При этом устраняется такой недостаток как сминаемость, увеличивается прочность к истиранию при сохранении гигиенических свойств.

Торговые названия: лавсан, полиэстр, терилен и др.

Полиакрилонитрильные волокна

Такие волокна называют «искусственной шерстью» в силу близости их механических свойств. Обладают высокой светостойкостью и термостойкостью, достаточной прочностью, хорошо держат форму. Из недостатков стоит отметить низкую гигроскопичность, склонность к образованию пиллей, жесткость и электризуемость. Однако все недостатки устраняются путем модификации. В швейном деле применяются в основном при пошиве верхней одежды в смеси с шерстью, искусственного меха.

Торговые названия: нитрон, акрил, акрилан, кашмилон и др.

Полиолефиновые волокна

Отличительной особенностью полипропиленовых волокон является их низкая плотность. Это самые легкие из всех видов волокон. Кроме того, гигроскопичность их почти равна нулю, поэтому они не тонут в воде. Такие волокна обладают хорошими теплоизоляционными свойствами. Недостатком является низкая термостойкость (115 С), который может быть нивелирован модификацией. Оптимальным является создание двухслойных материалов, в которых нижний слой выполняется из полиолефиновых волокон, а верхний – из гигроскопичных целлюлозных волокон. Такая технология позволяет нижнему слою оставаться сухим, но отводить влагу в гигроскопичный верхний слой. Часто применяется при пошиве нижнего белья, спортивных изделий, а также чулочно-носочных изделий с повышенными гигиеническими характеристиками.

Торговые названия: геркулон, ульстрен, найден, мераклон и др.

Полиэтиленовое волокно используется в основном для технических целей. Торговые названия: спектра, дайнема, текмилон.

Поливинилхлоридные волокна

Поливинилхлоридные волокна обладают высокой химической стойкостью, низкой электропроводностью и очень низкой термостойкостью (разрушаются при 100 С). При трении волокно приобретает высокий электростатический заряд, что наделяет изготовленное из него белье лечебными свойствами при лечении таких заболеваний, как радикулит, артрит. Кроме того, для таких волокон характерна высокая степень усадки после термообработки. Это свойство используется для получения красивой рельефной поверхности ткани . Помимо этого, поливинилхлоридные волокна применяются при изготовлении ворса ковров, искусственного меха, искусственной кожи.

Время чтения: 4 минуты

Некоторые натуральные целлюлозные волокна обрабатываются и перерабатываются для конкретных целей. Известные волокна, такие как вискоза, ацетат и т. д., получают путем переработки различных природных полимеров.

Первые искусственные волокна, которые были разработаны и изготовлены, использовали полимеры природного происхождения, точнее целлюлозу, которая является сырьем, доступным в больших количествах в растительном мире.

Целлюлоза — это натуральный полимер, который составляет живые клетки всей растительности. Это материал в центре углеродного цикла, а также самый распространенный и возобновляемый биополимер на планете.

Хлопчатобумажные листы и древесная масса, вискоза, медноаммиачный шелк, целлюлозный ацетат (вторичный и триацетат), полиноза, волокно с высоким модулем во влажном состоянии (ВВМ).

• Целлюлоза является одним из многих полимеров, найденных в природе.
• Дерево, бумага и хлопок содержат целлюлозу. Целлюлоза — отличное волокно.
• Целлюлоза состоит из повторяющихся звеньев мономерной глюкозы.
• Три типа регенерированных целлюлозных волокон представляют собой вискозу, ацетат и триацетат, которые получены из клеточных стенок коротких хлопковых волокон, называемых линтами.
• Бумага, например, представляет собой почти чистую целлюлозу

Вискоза

Первоначально слово «вискоза» применялось к любому волокну, изготовленному на основе целлюлозы и, следовательно, содержало целлюлозные ацетатные волокна. Тем не менее, определение вискозы было описано в 1951 году и теперь включает в себя текстильные волокна и волокна, состоящие из регенерированной целлюлозы, за исключением ацетата.

• Вискоза представляет собой регенерированное целлюлозное волокно.
• Это первое изготовленное человеком волокно.
• Она имеет зазубренную круглую форму с гладкой поверхностью.
• При намокании вискоза теряет 30-50% своей силы.
• Вискоза образуется из естественных полимеров, и поэтому является не синтетическим волокном, а искусственным регенерированным целлюлозным волокном.
• Волокно продается как искусственный шелк.
• Существует две основных разновидности вискозного волокна, а именно вискозное и медноаммиачное.

Ацетат

Производное волокно, в котором волокнообразующим веществом является ацетат целлюлозы. Ацетат получают из целлюлозы путем реакции очищения целлюлозы из древесной целлюлозы с уксусной кислотой и уксусным ангидридом в присутствии серной кислоты.

Характеристики ацетатного волокна:

• Роскошное на ощупь и внешний вид
• Широкий спектр цветов и блесков
• Отличная драпируемость и мягкость
• Относительно быстрое высыхание
• Устойчивость к усадке, моли и мучнистой росе

Для ацетата разработаны специальные красители, так как он не принимает красители, обычно используемые для хлопка и вискозы.

Ацетатные волокна представляют собой изготовленные волокна, в которых волокнообразующим веществом является ацетат целлюлозы. Эфиры целлюлозы триацетат и ацетат образуются путем ацетилирования хлопковых линтов или древесной целлюлозы с использованием уксусного ангидрида и кислотного катализатора в уксусной кислоте.

Ацетатные и триацетатные волокна очень похожи по внешнему виду на вискозу с постоянной прочностью. Элементы и триацетаты представляют собой умеренно жесткие волокна и обладают хорошей эластичностью при изгибе и деформации, особенно после термообработки.

Устойчивость к абразивному износу ацетата и триацетата невелика, и эти волокна не могут использоваться в применениях, требующих высокой стойкости к истиранию и носке; однако устойчивость этих волокон к трению превосходна. Хотя ацетат и триацетат являются умеренно абсорбирующими, их абсорбция не может сравниться с чистыми целлюлозными волокнами. На ощупь ацетатные ткани несколько более мягкие и более гибкие, чем триацетат. Ткани обоих волокон обладают отличными характеристиками драпировки. Ткани ацетата и триацетата имеют приятный внешний вид и высокую степень блеска, но блеск этих тканей можно модифицировать путем добавления матирующего средства.

Как ацетат, так и триацетат восприимчив к атакам ряда бытовых химикатов. Ацетат и триацетат подвергаются воздействию сильных кислот и оснований и окисляющих отбеливателей. Ацетат обладает только небольшой устойчивостью к солнечному свету, тогда как солнечная устойчивость триацетата выше. Оба волокна имеют хорошую термостойкость ниже их точек плавления.

Ацетат и триацетат не могут быть окрашены красителями, используемыми для целлюлозных волокон. Эти волокна могут быть удовлетворительно окрашены дисперсными красителями при умеренных и высоких температурах, что дает четкие, яркие оттенки. Ацетат и триацетат быстро высушиваются, и их можно подвергать сухой чистке.

Синтетические волокна - это химические волокна, формиру­емые из синтетических полимеров, получаемых за счет реакций полимеризации или поликонденсации из низкомолекулярных со­единений (мономеров).

Синтетические волокна по сравнению с искусственными обла­дают высокой износостойкостью, малыми сминаемостью и усадкой, -. но характеризуются невысокими гигиеническими свойствами.

Новым перспективным направлением развития синтетических волокон является разработка технологии производства сверхтонких

волокон (микроволокон). Именно с ними текстильщики связыва­ют возможность изготовления комфортных тканей и трикотажа. Применение микроволокон позволяет получить материалы с улуч­шенными гигиеническими свойствами, ткани, отличающиеся мяг­костью, эластичностью, драпируемостью, непромокаемостью, хо­рошими гигиеническими свойствами.

Полиэфирные волокна (полиэтилентерефталат - ПЭТФ, лавсан, полиэстер) - синтетические волокна, формируемые из сложных гетероцепных полимеров. Полиэтилентерефталатные во­локна формуются из расплава сложного полиэфира терефталевой кислоты и эти лен гликоля.

В общемировом производстве синтетических волокон эти во­локна занимают первое место. Лавсановое волокно характеризу­ется несминаемостью, превосходящей по этому показателю все текстильные волокна, в т. ч. и шерсть. Так, изделия из лавсановых волокон в 2-3 раза меньше сминаются, чем шерстяные. В мате­риалы на основе целлюлозы для уменьшения их сминаемости в смеску добавляют 45-55% лавсановых волокон.

Лавсановое волокно обладает очень хорошей стойкостью к све­ту и атмосферным воздействиям, уступая по этому показателю только нитроновому волокну. По этой причине его целесообразно использовать в гардинно-тюлевых, тентовых, палаточных изделиях. Лавсановое волокно - одно из термостойких волокон. Оно термо­пластично, благодаря чему изделия хорошо сохраняют эффекты плиссе и гофре. По стойкости к истиранию и изгибам лавсановое волокно несколько уступает капроновому. Волокно обладает вы­сокой прочностью, разрывная нагрузка волокна - 49-50 сН/текс, нити - 29-39 сН/текс, и хорошей деформативной способностью (относительное разрывное удлинение составляет соответственно 35^0 и 17-35%). Волокно стойко к разбавленным кислотам, ще­лочам, но разрушается при воздействии концентрированной сер­ной кислотой и горячей щелочью. Горит лавсан желтым коптящим пламенем, образуя на конце черный нерастирающийся шарик.

Однако лавсановое волокно обладает низкой гигроскопично­стью (до 1%), плохой окрашиваемостью, повышенной жесткостью,

Текстильные товары

электризуемостъю и пиллингуемостью. Причем пилли длительно сохраняются на поверхности изделий.

Полиамидные волокна (капрон, дедерон, нейлон) - вид син­тетических волокон, формуемых из расплава полиамидов - ге-тероцепных, полимеров, содержащих в основной цепи амидные группы (- СО - МН 2) и получаемых методами полимеризации (например, из е-капролактама) или поликонденсации дикарбоновых кислот (или их эфиры) и диаминов. Наибольшее распространение получили капроновые волокна, формуемые из поли-е-капроамида, являющегося продуктом полимеризации е-капроамида.

К положительным свойствам капронового волокна относят: высокие прочностные и деформационные свойства: разрывная нагрузка волокна - 32-35 сН/текс, нити - 36-44 сН/текс и удлине­ние при разрыве соответственно 60-70 и 20-45%, а также самую большую из текстильных волокон устойчивость к истиранию и из­гибам. Эти ценные свойства капронового волокна используют при введении его в смеску с другими волокнами для получения более износостойких материалов.

Так, введение 5-10% капронового волокна в шерстяную ткань в 1,5-2 раза повышает ее стойкость к истиранию. Капроновое во­локно также обладает малой сминаемостью и усадкой, устойчи­востью к действию микроорганизмов.

При температуре 170 °С капрон размягчается, а при 210 °С пла­вится. При внесении в пламя капрон плавится, загорается с трудом, горит голубоватым пламенем. Если расплавленная масса начинает капать, горение прекращается, на конце образуется оплавленный бурый шарик, ощущается запах сургуча.

Однако капроновое волокно сравнительно мало гигроскопич­но (3,5-4%), поэтому гигиенические свойства изделий из таких волокон невысокие. Кроме этого, капроновое волокно облада­ет достаточной жесткостью, сильно электризуется, неустойчиво к действию света, щелочей, минеральных кислот, имеет низкую термостойкость. На поверхности изделий, выработанных из капроновых волокон, образуются пилли, которые из-за высокой прочности волокон сохраняются в изделии и в процессе носки не исчезают.

Полиакрилонитрилъные волокна (ПАН, акрил, нитрон, ор-лон, куртель) - синтетические волокна, получаемые из полиак-рилонитрила или сополимеров, содержащих более 85% акрилнит-рила. Пол и акрил нитрил получают радикальной полимеризацией акрилонитрила. Волокна из сополимеров, содержащих 40-85% акрилонитрила, принято называть модакриловыми.

Нитрон - наиболее мягкое, шелковистое и "теплое" синтети­ческое волокно. По теплозащитным свойствам превосходит шерсть, но по стойкости к истиранию уступает даже хлопку. Прочность нитрона вдвое ниже прочности капрона, гигроскопичность очень низкая (1,5%). Нитрон отличается кис л ото стойкостью, устойчив к действию всех органических растворителей, микроорганизмов, но разрушается щелочами.

Обладает малой сминаемостью и усадкой. По светостойкости превосходит все текстильные волокна. При температуре 200-250 °С нитрон размягчается. Горит нитрон желтым коптящим пламенем со вспышками, образуя на конце твердый шарик.

Волокно хрупкое, плохо окрашивается, сильно электризуется и пиллингуется, но пилли из-за их невысоких прочностных свойств в процессе носки исчезают.

Для устранения недостатков - низкой гигроскопичности и пло­хой окрашиваемости создана широкая гамма модифицированных ПАН волокон - модакриловых волокон.

Поливипилхлоридные волокна. Вырабатывают из поливинил-хлорида - волокно ПВХ и из перхлорвинила - хлорин. Волокна отличаются высокой химической стойкостью, малой теплопровод­ностью, очень низкой гигроскопичностью (0,1-0,15%), способно­стью накапливать при трении о кожу человека электростатичес­кие заряды, имеющие лечебный эффект при болезнях суставов. Недостатками являются низкая теплостойкость (изделия можно использовать при температуре не выше 70 °С) и неустойчивость к действию света и светопогоды.

Поливинилспиртовые волокна (винол) получают из поливи­нилового спирта. Винол имеет среднюю гигроскопичность (5%), степень набухания в воде - 150-200%, обладает высокой устой-

Текстильные товары

чивостью к истиранию, уступая только полиамидным волокнам, хорошо окрашивается.

Полиолефиновые волокна получают из расплавов полиэти­лена и полипропилена. Это самые легкие текстильные волокна, изделия из них не тонут в воде. Они устойчивы к истиранию, дей­ствию химических реагентов, отличаются высокой прочностью на разрыв. Недостатками являются малая светостойкость и низкая теплостойкость.

Полиуретановые волокна (спандекс, лайкра, эластин) от­носятся к эластомерам, т. к. обладают исключительно высокой эластичностью (растяжимость до 800%). Обладают легкостью, мягкостью, устойчивостью к действию света, стирке, поту. К недо­статкам относятся низкая гигроскопичность (1-1,5%), невысокая прочность, низкая теплостойкость.

В табл. 2.1 приведены условные обозначения видов текстиль­ных волокон.

Таблица 2.1 Условные обозначения видов текстильных волокон

Окончание табл. 2.1

Волокна – протяженные гибкие и прочные вещества ограниченной длины и малых поперечных размеров, пригодные для изготовления пряжи и текстильных изделий. О том, что такое натуральное и синтетическое волокно, говорим в статье.

Классификация волокон

Классификация волокон:

• природные – волокна растительного происхождения (хлопок, лен – полисахариды (углеводы), имеющие состав (C 6 H 10 O 5)x) и животного происхождения (шерсть, шелк – белковые вещества, состоящие из длинных полипептидных цепей).
• химические , которые делятся на искусственные волокна и на синтетические волокна. Искусственные волокна получают из продуктов химической переработки природных полимеров (целлюлозы), например, вискозное, медноаммиачное, ацетатное волокно. Синтетические волокна получают при химической обработке синтетических полимеров. Например, нейлон и капрон (полиамидные волокна), лавсан (полиэфирные волокна).

Синтетическое волокно

К синтетическим волокнам относят полиамидные , полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилспиртовые, поливинилхлоридные, полипропиленовые, а также многие другие. К первым относят такие вещества, как капрон, анид, энант. Основные характеристики этих волокон – устойчивость к растяжению, стойкость к истиранию. Однако недостатки также имеют место быть: низкая гигроскопичность, небольшая термостойкость и высокая электризуемость. Это волокно используют при производстве трикотажных изделий, ниток, кружев, канатов и рыболовных сетей.

Рис. 1. Полиамидные волокна.

Полиамидное волокно не переносит высоких температур. Если его нагреть до 160 градусов, то прочность резко снижается вплоть до 50%.

К полиэфирным волокнам относятся лавсан, дакрон, терилен. Волокно имеет как преимущества, так и недостатки. К недостаткам можно отнести повышенную жесткость и сильную электризуемость. Лавсан часто используется для изготовления ткани для бытового назначения.

Рис. 2. Полиэфирные волокна.

К полиакрилонитрильным волокнам относятся, например, нитрон, орлон. Нитрон по внешним признакам напоминает шерсть. Нитрон очень прочный и упругий, и его эти свойства сохраняются в независимость от того, мокрый он или сухой. Однако по стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам.

К поливинилхлоридным волокнам относится хлорин. По сравнению с другими синтетическими волокнами оно менее прочное, не такое упругое и менее стойкое к истиранию.

Рис. 3. Поливинилхлоридные волокна.

Хлорин имеет способность накапливать в себе электростатические заряды, поэтому его используют для производства лечебного белья

К поливинилспиртовым волокнам относится, например, винол. Отличительная особеность этого материала высокая гигроскопичность, эти волокна хорошо окрашиваются красителями и используются для производства трикотажа, ткани и ковров.

Что мы узнали?

Все существующие волокна можно разделить на 2 класса: химические и природные. синтетические волокна относятся к химическим волокнам. Они подразделяются на полиэфирные, полиамидные, поливинилхлоридные и многие другие. Также в статье представлены примеры синтетических волокон.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 93.

Искусственные волокна. Среди химических волокон по объему выпуска первое место занимает искусственное вискозное волокно. Основным веществом для получения вискозного волокна служит древесная целлюлоза и дешевые доступные химические вещества. Достоинством вискозного волокна является высокая экономическая эффективность его производства и переработки. Так, при производстве 1 кг вискозной пряжи трудовые затраты в 2-3 раза ниже затрат на производство такой же пряжи из хлопка и в 4,5-5 раз ниже производства 1 кг шерстяной пряжи.

Выпускается вискозное волокно различной длины и толщины. Толщина элементарного волокна вискозного шелка бывает от 0,5 до 0,2 текс.

Вискозные волокна обладают достаточной прочностью, однако в мокром состоянии их прочность падает до 50-60%. Их недостатком является способность усаживаться, т. е. сокращаться по длине, особенно после стирки изделий.

Эти волокна обладают высокими гигиеническими свойствами, так как они характеризуются способностью хорошо впитывать влагу. Вискозные волокна термоустойчивые.

При нагревании они не размягчаются и выдерживают нагрев без разрушения до 150°. При более высоких температурах (175-200°) наступает процесс разложения волокна.

Вискозные волокна с повышенными свойствами получили название полинозных. По своим свойствам они приближаются к хлопковому волокну.

На основе хлопковой или древесной целлюлозы получают другие искусственные волокна - медноаммиачные и ацетатные.

Медноаммиачное волокно по своим свойствам напоминает вискозное волокно. Производится оно в небольших количествах, так как его производство гораздо дороже, чем производство других искусственных волокон. Применяется главным образом в смеси с шерстью.

Ацетатные волокна выпускают двух видов: диацетатные и триацетатные. Диацетатные волокна называют обычно ацетатными. Ацетатные волокна обладают достаточной прочностью. Их разрывное удлинение 18-25%. Разрывная прочность ацетатного волокна в мокром состоянии снижается на 40-50%, а триацетатного - на 10-15%. Ацетатное волокно поглощает примерно 6,5% влаги, а триацетатное - не более 1-1,5%.

Ацетатные волокна по своим свойствам занимают промежуточное положение между искусственными и синтетическими волокнами.

В отличие от вискозных ацетатные волокна термопластичны и при температуре 140-150° начинают деформироваться.

Применение ацетатных волокон в смеси с вискозными позволяет значительно снизить сминаемость изделий. Ацетатные волокна не окрашиваются красителями, применяемыми для крашения вискозных волокон, поэтому применение ацетатных волокон в смеси с вискозными позволяет создавать различные колористические эффекты, облагораживать лицевую поверхность ткани.

Из других искусственных волокон в производстве тканей используют стеклянные и металлические; металлические нити применяют для придания тканям различных декоративных эффектов; они носят название алюнит, люрекс, метлон и др.

Синтетические волокна. Из синтетических волокон наибольшее распространение получили полиамидные волокна, к которым относятся капрон, анид, энант и другие волокна. В нашей стране среди полиамидных волокон первое место занимает капроновое волокно. Для его получения используют смолу капролактам, которую получают путем химического синтеза из относительно простых органических веществ.

Полиамидные волокна обладают рядом ценных свойств: высокой прочностью на разрыв, упругостью и исключительной устойчивостью к истиранию.

Преимуществом полиамидных волокон является высокая стойкость к истиранию и многократным деформациям.