Химические волокна

Химические волокна получают путем химической переработки либо природных полимеров (целлюлозы, белков и др.) — это искусственные волокна, либо синтетические волокна (полиамиды, полиэфиры и др.).

Основным исходным сырьем для получения химических волокон служат древесина, отходы хлопка, нефть, газ и каменный уголь.

Волокна формуют из расплавов или растворов полимеров. Расплав или прядильный раствор полимера определенной вязкости и концентрации фильтруют, освобождают от пузырьков воздуха и продавливают через тончайшие отверстия в фильерах. Фильеры — рабочие органы прядильных машин, осуществляющие процесс формования волокон. Струйки прядильных растворов или расплавов, вытекающие из фильеры, затвердевая, образуют нити. Используя фильеры с отверстиями сложной конфигурации, можно получить профилированные и полые волокна.

Расширение ассортимента химических волокон и улучшение их качества достигаются разработкой новых волокнообразующих полимеров и в большей степени физической (структурной) и химической модификацией существующих волокон. Различные методы модификации дают возможность получить волокна с заранее заданными нужными свойствами.

Физическая модификация волокон и нитей включает методы, изменяющие структуру полимеров, продольную и поперечную форму волокон, а также методы формирования одного волокна из нескольких полимеров. К методам физической модификации относятся:

  • • вытягивание волокна на стадии его формования и отделки;
  • • формование волокон из смеси полимеров;
  • • формование бикомпонентных нитей путем соединения 2—3 разных полимеров в одну нить;
  • • получение комбинированных волокон путем осаждения на поверхности волокна других полимеров.

Химическая модификация включает методы, частично изменяющие химический состав полимера, например, присоединение звеньев сополимера к основному полимеру, «сшивание» поперечных связей между макромолекулами, химические изменения полимера под воздействием на него химических реагентов и других видоизменений.

Искусственные волокна

Искусственные волокна получают из природных полимеров (например, целлюлозы, белков и т.д.). Более 99% всех этих волокон вырабатывают из целлюлозы.

Как для искусственных волокон, так и для растительных характерно легкое воспламенение и быстрое горение ярким пламенем. Пепел легкий, сероватый, запах жженой бумаги.

Вискозные волокна отличаются высокой гигроскопичностью (11- 12%), поэтому изделия из них хорошо впитывают влагу и являются гигиеничными; в воде волокна сильно набухают, при этом площадь поперечного сечения увеличивается в 2 раза, они достаточно устойчивы к истиранию, поэтому используют их для выработки изделий, важными характеристиками которых являются высокая износостойкость и хорошие гигиенические свойства (например, для подкладочных и сорочечных тканей).

Вискозное волокно имеет высокую термостойкость, среднюю прочность и удлинение при разрыве, по отношению к кислотам и щелочам — аналогично хлопку и льну.

Однако вискозное волокно имеет ряд существенных недостатков, проявляющихся в изделиях из него, — это сильная сминаемость (из- за низкой упругости) и высокая усадка (6—8%). Другим недостатком вискозного волокна является большая потеря прочности в мокром состоянии (на 50—60%).

При просмотре под микроскопом в продольном направлении вискозного волокна можно заметить впадины в виде штрихов. Поперечные срезы волокна имеют своебразные изрезанные контуры.

Для улучшения свойств вискозное волокно физически или химически модифицируют, получая полинозные волокна, — мтилон, сиб- лон, модал и др. Полинозное волокно напоминает тонковолокнистый хлопок и применяется при производстве сорочечных, бельевых и других тканей. Полинозное волокно превосходит обычное вискозное волокно по прочности, упругости, изностойкости, в мокром состоянии потеря прочности составляет 15—25%. Аналогичные волокна в США называются аврил, в Японии — тафсел, полино, в Великобритании — винсел.

Мтилон — химически модифицированное вискозное волоно (к макромолекулам целлюлозы прививают молекулы полиакрилонитрила. Обладает повышенной устойчивостью к истиранию, био- стойкое и светостойкое волокно. Шерстоподобное вискозное волокно применяется для изготовления ковров.

Сиблон — волокна, заменяющие средневолокнистый хлопок. Это высокопрочное волокно, которое придает тканям шелковистость, формоустойчивость, уменьшает их усадку и сминаемость. За рубежом эти волокна называются лирелл, полифлокс, айрон.

Волокна модал производят путем физической модификации вискозы, полученной из листьев бука. Волокно окрашивается лучше, чем вискоза. Изделия из модала остаются мягкими и эластичными после многократных стирок благодаря тому, что гладкая поверхность не позволяет примесям (моющему средству) оставаться на ткани, делая ее жесткой на ощупь.

Изделия из модала приятные, шелковистые на ощупь, хорошо впитывают влагу, «дышат», не садятся при стирке, сохраняют стабильность формы, имеют мягкий блеск, долго сохраняют интенсивность красок. По свойствам модал сравним с хлопком. Изделия из модала более прочные, чем из вискозы. По физико-химическим свойствам соответствуют хлопку. Модал используются для высококачественных и дорогих изделий. В смеси с хлопком придает ткани тонкий блеск и элегантный вид. Смесь с модалом заменяет процесс мерсеризирования хлопка.

Микромодал (Lenzing Modal) — это физически модифицированное волокно на основе модала. Волокно очень прочное, обладает отсутствием усадки и деформации изделий при стирке и в процессе носки. Микромодал тоньше шелка.

Ацетатные волокна получают из хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы (содержание целлюлозы не менее 98%).

В зависимости от применяемых растворителей и других химических реагентов получают диацетатные и триацетатные волокна.

К положительным свойствам этих волокон относят малую смина- емость и усадку (до 1,5%), а также способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе даже после мокрых обработок; к недостаткам, сдерживающим их применение в ассортименте изделий, — низкую устойчивость к истиранию, в результате чего нецелесообразно их применение в ассортименте подкладочных, сорочечных, костюмных тканей. К другим недостаткам этих волокон относят высокую электризуемость и склонность изделий к образованию заломов в мокром состоянии.

Технологический процесс производства медно-аммиачного волокна (купра или Си) аналогичен получению вискозного волокна. Для его выработки применяют более чистую хлопковую целлюлозу. В виде рыхлой массы целлюлозу растворяют в медно-аммиачном растворе. Медно-аммиачное волокно очень тонкое, гладкое, напоминает шелк.

Получение медно-аммиачных волокон ограничено низкой экологичностью производства и значительным расходом дорогостоящей меди. Это одно из самых дорогих и качественных волокон на основе целлюлозы.

Гидратцеллюлозные волокна, или лиоцелл (liocell, tencel), получают при использовании прямых растворителей целлюлозы из древесной целлюлозы эвкалиптовых деревьев. Это новый перспективный вид искусственных волокон нового поколения под следующими названиями: лиоцелл (Австрия), енсел (Великобритания), ньюцелл (Германия). Помимо экологической безопасности производства волокна лиоцела имеют более высокие показатели свойств, чем вискозные.

Лиоцелл — шелковистое и мягкое волокно, имеет мягкий блеск, высокую гигроскопичность. Прочность волокон в мокром состоянии в 3 раза выше, чем вискозных. Поверхность тканей из лиоцелла напоминает плотный мокрый шелк и имеет пепельный оттенок.

Синтетические волокна

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

По сравнению с искусственными синтетические волокна обладают высокой износостойкостью, малыми сминаемостью и усадкой, но характеризуются невысокими гигиеническими свойствами.

Полиэфирные волокна (лавсан, полиэстер, дакрон, тетерон, тер- галь). Исходным сырьем для получения лавсана служат продукты переработки нефти.

В общемировом производстве синтетических волокон эти волокна занимают первое место. Лавсановое, или полиэстеровое, волокно характеризуется несминаемостью, превосходящей по этому показателю все текстильные волокна, в том числе 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.

Полиэстер 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. Полиэстер — 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, удлинением. Волокно стойко к разбавленным кислотам, щелочам, но разрушается при воздействии концентрированной серной кислотой и горячей щелочью. Горит полиэстер желтым коптящим пламенем, образуя на конце черный нерастирающийся шарик.

Однако полиэстер обладает низкой гигроскопичностью (до 1%), плохой окрашиваемостью, повышенной жесткостью, электризуемос- тью и пиллингуемостью. Причем, пилли длительно сохраняются на поверхности изделий.

На основе полиэфирных волокон получают сверхтонкие микро- волокна (microfibre). В состав пряжи входит до 50 и более микроволоконец, невесомых, прочных и стойких к истиранию. Каждые 100 км такой нити весят всего 6 г. 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.

Волокна в 10 раз тоньше нитей шелкопряда. Они перерабатываются в необыкновенно тонкую пряжу, из которой ткутся ткани настолько плотные, что они непроницаемы для ветра и дождя, но в тоже время пропускают испаряющуюся с тела влагу (пот), т.е. способствуют хорошему воздухообмену кожи. Поскольку влагу они не впитывают, а пропускают наружу, где она испаряется, то одежда, сшитая из таких тканей, всегда изнутри сухая. Ткани из микроволокна очень мягкие и легкие, кроме того, они обладают всеми положительными качествами синтетических материалов.

Нетканый синтетический материал из полиэстра (Polartec) является легким, теплым и носким. Это заменитель шерсти, но в 2 раза легче, чем шерсть, почти не впитывает влагу, обладает уникальными свойствами терморегуляции. Материал с мягким, не скатывающимся при стирке и носке ворсом.

Волокно комфорель — полое полиэфирное, спирально закрученное волокно, с силиконовой обработкой. Это волокно придает пряже большой объем и легкость. Изделия из комфореля мягкие на ощупь, легко стираются, объемные, несминаемые и формоустойчивые.

Cool шах — ткани из полиэфирных нитей четырехлепестковой формы сечения. Эти нити обладают способностью выводить влагу от тела человека на поверхность одежды, где влага быстро испаряется. Мягкие, легкие, стойкие к поту, выдерживающие многократные стирки ткани и трикотаж.

Полиамидные волокна (капрон, нейлон). Волокно получают из продуктов переработки каменного угля. Фенол или бензол на химических заводах перерабатывают в капролактам. Полимеризацией капролактама на заводах химического волокна получают капроновую смолу, из расплава которой формуют нити.

К положительным свойствам капронового волокна относят: высокие прочностные, деформационные свойства и удлинение при разрыве, 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 обладает также 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 малогигроскопично (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.

Новыми разновидностями нейлона (физическая и химическая модификация) являются такие материалы, как тактель (tactel), кор- дура (cordura), саплекс (supplex), мерил (merit).

В отличие от капрона тактель обладает большей прочностью, термостойкостью, упругостью, имеет большее удлинение при разрыве и экологически более чистый, так как практически не содержит мономерных остатков. Ткани, изготовленные из тактеля, легче, мягче, чем остальные материалы, обладают высокой воздухопроницаемостью. При этом изготавливают волокна различающиеся формой поперечного сечения, тониной, разнообразными внешними эффектами. Изделия, выпущенные с использованием этих нитей, отличаются блеском, глянцем, особой драпируемостью, шелковистостью. Многие нити из семейства tactel изготавливаются из двух различных полимеров, придавая материалам особые свойства (tactel duo, tactel ispira).

Полотна из нитей кордура отличаются повышенной стойкостью к истиранию, разрыву и прокалыванию. Прочность сочетается с красивым внешним видом, мягкостью и легкостью.

Саплекс — это пневмотекстурированнная полиамидная нить (заменитель хлопка). Отличить хлопковое волокно и ткань с волокнами supplex на ощупь практически невозможно. Сочетание мягкости хлопка с прочностью и долговечностью капрона позволяет использовать эти нити для производства одежды для спорта, чулочно- носочных изделий и др. Многочисленные стирки не изменяют внешний вид изделий.

Мерил — первая в мире запатентованная микрофибра. Основными характеристиками meril являются мягкое туше, гигроскопичность, эластичность, отсутствие пиллинга и электризуемости. Изготавливают большую гамму нитей мерил — это шелкоподобная нить с особой формой поперечного сечения, хлопкоподобная нить, создающая меланжевый эффект в ткани, высокорастяжимая нить, нить с бактериостатическим действием, обладающая дезодорирующим эффектом.

Полиакрилонитрильные волокна (ПАН, акрил, нитрон, орлон, кур- тель). Исходным сырьем для изготовления нитрона служат продукты переработки каменного угля, нефти, газа. Исходным полимером является полиакрилонитрил.

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 кислостойкостью, устойчив к действию всех органических растворителей, к действию микроорганизмов, но разрушается щелочами.

Обладает малой сминаемостью и усадкой. По светостойкости превосходит все текстильные волокна. 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.

Модифицированное биомассой микроорганизмов ПАН волокно имеет более высокую гигроскопичность и шерстистое на ощупь.

Полиуретановые волокна (спандекс, лайкра, эластан). Относятся к эластомерам, так как обладают исключительно высокой эластичностью (растяжимость 400—700%). Обладают легкостью, мягкостью, устойчивостью к действию света, стирке, поту, соленой воде. К недостаткам относят: низкую гигроскопичность (1 — 1,5%), невысокую прочность и низкую теплостойкость.

Эластановые волокна, как правило, используются в качестве добавок в ткань и никогда в чистом виде.

Волокна эластана делают ткани эластичными и наподобие синтетических волокон придают им несминаемость. Ткани с добавлением эластановых волокон почти не мнутся, не требуют особого ухода, очень прочные, сохраняют свою форму и цвет.

Поливинилхлоридные волокна. Являются негорючими и невоспламеняемыми, устойчивыми к истиранию, светостойкими и химически стойкими. ПВХ волокна сильно электризуются, их используют для изготовления лечебного белья (для лечения суставов). Используется ПВХ волокно для изготовления ворса ковров, пледов, искусственного меха, негорючих отделочных и портьерных тканей, напольных покрытий. ПВХ волокна модифицируют, получая термостойкие волокна винитрон, совиден, а также химически стойкие волокна хлорин (не растворяется даже в царской водке).

Полиолефиновые волокна. Волокна полиэтилен и полипропилен являются самыми легкими синтетическими волокнами. Они обладают высокой прочностью, биостойкостью, но отсутствием гигроскопичности. Эти волокна используются для производства ковров, мебельно-декоративных тканей, фильтровальных и технических тканей, канатов и шнуров.

В табл. 2.2 приведены условные обозначения видов текстильных волокон.

Таблица 2.2

Условные обозначения видов текстильных волокон

Условное

обозначение

Расшифровка

Россия

Великобритания

Германия

W0

Шерсть

Wool

Woole

WP

Альпака

Alpaca

Alpaka

WL

Лама

Lame

Lame

WK

Верблюжья шерсть

Camel

Kamel

WS

Кашмир

Cashmere

Kaschmire

WM

Мохер

Mohair

Mohair

WA

Ангора

Angora

Angora

WG

Вигунья

Vicuna

Vikunja

WU

Гуанако

Guanaco

Guanako

SE

Шелк

Silk

Seide

СО

Хлопок

Cotton

Baumwoole

Li

Лен

Linen

Linane

JU

Джут

Jute

Jute

АВ

Абака

Abace

Manila

КЕ

Кенаф

Kenaf

Kenaf

RA

Рами

Ramie

Ramie

Si

Сизаль

Sisal

Sisal

АС

Ацетатное волокно

Acetate

Acetat

си

Медно-аммиачное

Cupro

Cupro

Md

Модал

Modal

Modal

ТА

Триацетатное

Triacetate

Triacetat

Vi

Вискозное

Viscose irayon)

Viskose

PC

Нитрон ШАН)

Acrylic

Polyacryl

МА

Модифицированное ПАН (модакрил)

Modacrylic

Modacryl

РА

Полиамидное (капрон)

Nylon

Polyamid

PL

Полиэфирное (полиэстер, лавсан)

Polyester

Polyester

РЕ

Полиэтиленовое

Polyethylene

Polyathylen

PP

Полипропиленовое

Polypropylene

Polypropylen

PU

Полиуретановое

Polyurethane

Polyurethan

ЕА

Эластановое

Elastane

Elasthan

AF

Другие волокна

Other fibres

Sostige fasern

Источник. Товароведение и экспертиза промышленных товаров: Учебник / Под ред. проф. А.Н. Неверова. — М.: МЦФЭР, 2006. С. 112.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >