Химические волокна и нити
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
По типу назначения объекты промышленности химических волокон разделяются на основные, общезаводские и вспомогательные.
Химические волокна
Химические волокна — волокна, получаемые из природных и синтетических органических полимеров.
Содержание
История
Производство первого в мире химического (искусственного) волокна было организовано во Франции в г. Безансоне в 1890 году и основано на переработке раствора эфира целлюлозы (нитрата целлюлозы), применяемого в промышленности при получении бездымного пороха и некоторых видов пластмасс.
Основные этапы в развитии химических волокон
Классификация химических волокон
В России принята следующая классификация химических волокон в зависимости от вида исходного сырья:
Иногда к химическим волокнам относят минеральные волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые).
Искусственные волокна
Синтетические волокна
(в скобках приведены торговые названия)
Краткая характеристика методов получения
В промышленности химические волокна вырабатывают в виде [2] :
Первая стадия процесса производства любого химического волокна заключается в приготовлении прядильной массы (формовочного раствора или расплава), которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получают растворением его в подходящем растворителе или переводом его в расплавленное состояние.
Полученный вязкий формовочный раствор тщательно очищают многократным фильтрованием и удаляют твердые частицы и пузырьки воздуха. В случае необходимости раствор (или расплав) дополнительно обрабатывают — добавляют красители, подвергают «созреванию» (выстаиванию) и др. Если кислород воздуха может окислить высокомолекулярное вещество, то «созревание» проводят в атмосфере инертного газа.
Вторая стадия заключается в формовании волокна. Для формования раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства подается в так называемую фильеру. Фильера представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, имеющим большое число (до 25 тыс.) маленьких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм.
При формовании волокна из расплава полимера тонкие струйки расплава из отверстий фильеры попадают в специальную шахту, где они охлаждаются потоком воздуха и затвердевают. Если формирование волокна производится из раствора полимера, то могут быть применены два метода: сухое формирование, когда тонкие струйки поступают в обогреваемую шахту, где под действием циркулирующего теплого воздуха растворитель улетучивается, и струйки затвердевают в волокна; мокрое формирование, когда струйки раствора полимера из фильеры попадают в так называемую осадительную ванну, в которой под действием различных содержащихся в ней химических веществ струйки полимера затвердевают в волокна.
Во всех случаях формирование волокна ведется под натяжением. Это делается для того, чтобы ориентировать (расположить) линейные молекулы высокомолекулярного вещества вдоль оси волокна. Если этого не сделать, то волокно будет значительно менее прочным. Для повышения прочности волокна его обычно дополнительно вытягивают после того, как оно частично или полностью отвердеет.
После формования волокна собираются в пучки или жгуты, состоящие из многих тонких волокон. Полученные нити при необходимости промывают, подвергают специальной обработке — замасливанию, нанесению специальных препаратов (для облегчения текстильной переработки), высушивают. Готовые нити наматывают на катушки или шпули. При производстве штапельного волокна нити режут на отрезки (штапельки). Штапельное волокно собирают в кипы.
Ссылки
Литература
Примечания
 |
 Волокна | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Природные (натуральные) |
| ||||
| Вискозные | Модал · Вискоза · Бамбук · Лиоцелл | ||||
| Синтетические | Акрил · Арамид · Арселон · Нейлон · Лавсан · Микроволокно · Полиуретановые волокна · Кевлар · Пролен · Монокрил | ||||
| Минеральные | Стекловолокно · Асбест · Углеродное волокно · Базальтовое волокно | ||||
| Фибра | |||||
Полезное
Смотреть что такое «Химические волокна» в других словарях:
Химические волокна — текстильные волокна и нити, вырабатываемые в заводских условиях путем формования их из природных или синтетических полимеров. Искусственные химические волокна получают из высокомолекулярных соединений, встречающихся в природе в готовом виде,… … Энциклопедия моды и одежды
Химические волокна — см. Волокна химические … Большая советская энциклопедия
химические волокна — см. Волокна химические … Энциклопедический словарь
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА — см. Волокна химические … Естествознание. Энциклопедический словарь
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА — см. в ст. Волокно … Большой энциклопедический политехнический словарь
Волокна искусственные — химические волокна, получаемые из природных органических полимеров. К В. и. относятся Вискозные волокна, Медноаммиачные волокна, Ацетатные волокна, Белковые искусственные волокна. Вискозные и медноаммиачные волокна, состоящие из… … Большая советская энциклопедия
Волокна синтетические — химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. В. с. формуют либо из расплава полимера (полиамида (См. Полиамиды), полиэфира (См. Полиэфиры), полиолефина (См. Полиолефины)), либо из раствора полимера (Полиакрилонитрила,… … Большая советская энциклопедия
Волокна химические — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия
Волокна искусственные — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия
Волокна синтетические — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия
Статья «Химические волокна»
Разделы: Технология
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;
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:
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.
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.
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).
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.
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.
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
Сочетание шерсти и нитрона дают прекрасные смесевые волокна для красивых, тонких, теплых трикотажных костюмов
Характеристика синтетических волокон
| № П.п | Характеристика и свойства | капрон | лавсан | нитрон |
| 1 | поверхность | гладкая | гладкая | шероховатая |
| 2 | блеск | резкий | слабый | матовый |
| 3 | прочность | значительная, в мокром состоянии уменьшается, нельзя тереть и выкручивать при стирке | большая, в мокром состоянии не уменьшается | большая, в мокром состоянии не уменьшается |
| 4 | Длина волокна | произвольная | произвольная | произвольная |
| 5 | горение | плавится, а затем загорается голубовато-желтым пламенем, выделяется запах сургуча, образуется спек из которого можно в горячем виде вытянуть нить, остаток-темный твердый шарик | горит слабовато-желтым цветом с выделением черной густой копоти, образуется твердый черный шарик | горит вспышками, интенсивно, выделяя черную копоть, пламя желтое, образуется темный наплыв неправильной формы |
| 6 | сминаемость | малая | Очень мала | средняя |
| 7 | гигроскопичность | низкая | низкая | низкая |
| 8 | теплозащитность | малая | высокая | значительная |
| 9 | осыпаемость | большая | большая | малая |
| 10 | усадка | малая | малая | малая |
| 11 | драпируемость | малая | малая | малая |
| 12 | износостойкость | значительная | большая | значительная |
| 13 | раздвижка нитей | значительная | малая | малая |
| 14 | водопроницаемость | малая | малая | малая |
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.
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.
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
| № п.п | Признаки и свойства | Вискоза | Ацетат | Триацетат |
| 1 | поверхность | гладкая |
скользкая