для чего нужны химические волокна

Химические волокна

Издавна, для производства тканей люди использовали те волокна, которые давала им природа. Вначале, это были волокна диких растений, затем волокна конопли, льна, а также шерсть животных. С развитием земледелия люди начали выращивать хлопчатник, дающий очень прочное волокно.

Но природное сырьё имеет свои недостатки, натуральные волокна слишком короткие, требуют сложной технологической обработки. И, люди стали искать сырьё, из которого можно было бы дешёвым способом получать ткань тёплую, как шерсть, лёгкую и красивую как шёлк, практичную, как хлопок.

Сегодня химические волокна можно представить в виде следующей схемы:

Сейчас в лабораториях синтезируются всё новые и новые виды химических волокон, и ни одному специалисту не под силу перечислить их необъятное множество. Учёным удалось заменить даже шерстяное волокно – оно называется нитрон.

Хлопковые и лубяные волокна содержат целлюлозу. Было разработано несколько способов получения раствора целлюлозы, продавливания его сквозь узкое отверстие (фильеру) и удаления растворителя, после чего получались нити, похожие на шёлковые. В качестве растворителей использовали уксусную кислоту, щелочной раствор гидрооксида меди, едкий натр и сероуглерод. Полученные нити называются соответственно:

При формовании из раствора по мокрому способу струйки попадают в раствор осадительной ванны, где происходит выделение полимера в идее тончайших нитей.

При производстве штапельных волокон в фильере может быть до 15000 отверстий. Из каждой фильеры получают жгутик волокон. Жгуты соединяются в ленту, которая после отжима и сушки режется на пучки волокон любой заданной длины. Штапельные волокна перерабатываются в пряжу в чистом виде или в смеси с натуральными волокнами.

Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Волокнообразующие полимеры синтезируют из продуктов переработки нефти:

Изменяя состав исходного сырья и способы его переработки, синтетическим волокнам можно придавать уникальные свойства, которых нет у натуральных волокон. Синтетические волокна получают в основном из расплава, например, волокна из полиэфира, полиамида, продавливаемого через фильеры.

В зависимости от вида химического сырья и условий его формирования можно вырабатывать волокна с самыми различными, заранее намеченными свойствами. Например, чем сильнее тянуть струйку в момент выхода её из фильеры, тем прочнее получается волокно. Иногда химические волокна даже превосходят стальную проволоку такой же толщины.

Среди новых, уже появившихся волокон, можно отметить волокна – хамелеоны, свойства которых меняются в соответствии с изменениями окружающей среды. Разработаны полые волокна, в которые заливается жидкость, содержащая цветные магнетики. С помощью магнитной указки можно изменять рисунок ткани из таких волокон.

С 1972 года запущено производство арамидных волокон, которые разделяют по двум группам. Арамидные волокна одной группы (номэкс, конэкс, фенилон) используют там, где необходима стойкость к пламени, и термическим воздействиям. Вторая группа (кевлар, терлон) имеет высокую механическую прочность в сочетании с малой массой.

Высокую механическую прочность и хорошую устойчивость к химическим реагентам имеют керамические волокна, основной вид которых состоит из смеси оксида кремния и оксида алюминия. Керамические волокна можно использовать при температуре около1250°С. Они отличаются высокой химической стойкостью, а устойчивость к радиации позволяет применять их в космонавтике.

Таблица свойств химических волокон

Источник

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.

Источник

Химические свойства волокна — основные сведения

Виды волокон и их классификация

Волокно — это нить животного, растительного или минерального происхождения.

В производстве выделяют 3 вида волокна:

В биологии волокнами называют пищевые компоненты, не перевариваемые организмом при помощи пищеварительных ферментов. В медицине используют понятие нервных и мышечных волокон. Нервными являются отростки нейронов, покрытые глиальной оболочкой. Мышечными — основные компоненты ткани скелетной мышцы.

Свойства химических волокон

Химические волокна — это тонкие не пряденые нити, производимые из синтетических и природных органических полимеров, применяемые для изготовления текстильных материалов: трикотажных полотен, ниток, ткани, пряжи, искусственного меха, нетканых материалов.

Согласно современной классификации, химические волокна делятся на:

Искусственные волокна изготавливают из природных полимеров. Сырье для синтетических получают методом синтеза — известного в химии способа, предполагающего создание сложных молекул из простых.

Примерами синтетических карбоцепных волокон являются виналон (поливинилацетатное волокно), нитрон (акриловое волокно). Примерами гетероцепных — лайкра, спандекс, капрон.

По сравнению с натуральными химические нити обладают:

Кроме того, они более устойчивы к длительным нагрузкам, успешнее противостоят разрыву, воздействию влаги, ультрафиолета, бактерий, грибка, не теряют заданную форму.

Технология получения, производства химических волокон

Для получения нитей исходные твердые вещества преобразуют в жидкое состояние посредством нагрева или растворения в прядильном растворе. Затем полученное жидкое вещество продавливают сквозь спинарет — решето, для которого характерна исчерченность мелкими ячейками.

Ячейки спинарета называются фильерами. Их общее количество может достигать 40 тысяч. В зависимости от разновидности спинарета, фильеры могут быть квадратными, круглыми, треугольными ромбовидными. От того, к какому типу принадлежат фильеры, зависят характеристики будущего продукта, вид его поперечного сечения под микроскопом.

На следующем этапе продавленные через решето нити затвердевают в специальных камерах под воздействием воздуха или инертного газа. На некоторых производствах для этого используют мокрую среду, когда затвердевание происходит в процессе намокания в осадительных ваннах.

Следующие этапы технологии:

Отделка может означать удаление загрязнений и примесей, отбеливание, окрашивание, снятие наэлектризованности, придание шелковистости, мягкости.

Для удобства хранения, перевозки и реализации волокна наматываются в паковки и сортируются по толщине, фактуре, оттенку.

Сферы применения

Применение химических нитей актуально в разных сферах производства, промышленности. Их используют для:

Из них делают лежанки для животных, укрывной материал для растений, подгузники для детей. Их используют для производства автомобильных шин, в строении летательных аппаратов — для изготовления внутренней обшивки.

В некоторых случаях для расширения свойств и функций конечного изделия к химическим волокнам добавляют природные или же используют их в качестве соединительных элементов.

Для облегчения ориентирования и поиска существуют таблицы с международными кодами обозначения. Каждый тип помечается двумя английскими буквами: к примеру, GL — стекловолокно, PA — полиамид, PL — полиэстер.

Источник

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

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

скользкаягладкая2блескрезкийматовыйматовый3Длина волокнапроизвольнаяпроизвольнаяпроизвольная4прочностьвысокая, в мокром состоянии уменьшается до 50%высокая, в мокром состоянии уменьшается на 10%средняя, в мокром состоянии не уменьшается5горениеХорошо, спокойным ровным желтым пламенем, остаток серый пепел, запах жженой бумагиЖелтое пламя с образованием темного наплыва, запах уксусаЖелтое пламя с образованием бурого наплыва, запах слабый6сминаемостьбольшаямалаяпочти 07гигроскопичностьбольшаясредняясредняя8теплозащитностьсредняяменьше вискозыменьше вискозы9осыпаемостьбольшаябольшаябольшая10усадкабольшая до 20%малаямалая11драпируемостьсредняясредняясредняя12Раздвижка нитейбольшаябольшаябольшая13Износостойкостьсредняявысокаямалая

Источник