Получение химических волокон и нитей

ШЕРСТЬ

ХЛОПОК

НАТУРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА

Хлопком называют волокна, расту­щие на поверхности семян однолетнего рас­тения хлопчатника. Из во­локна вырабатывают пряжу, нити, ткани и другие текстильные изделия, а из семян получают масло. Хлопковое волокно – это волоски, покрывающие по­верхность семян, которые представляют собой длинную, сплющенную спирально скрученную трубочку. В зависимости от вида хлопчатника хлопок под­разделяют на тонково­локнистый и средневолокнистый. Отли­чаются они цветом и длиной волокна. Тонковолокнистый хлопок кремового цвета, имеет длину волокна от 35 до 50 мм, а средневолокнистый белого цвета с длиной волокна от 26 до 35 мм. Чем длиннее и тоньше волокна, тем они качественнее и более ценятся. Из тонковолокни­стого хлопка получаются текстильные изделия высокого каче­ства. Состав и строение.Волокно хлопка состоит из α - целлюлозы на 96 - 98%, где 2 - 4 % - сопутствующие веще­ства (азотные, белковые, жировосковые и др. вещества). Степень полимеризации - 5000-6000. Хлопок имеет трубчатое строение. Состоит из тонкой на­ружной первичной стенки, много­слойной основной вторич­ной стенки и продольного канала в средней части во­локна. Один конец волокна неровный (который отрывают от семян), другой закрывающий канал - заостренный. Стенки волокна образо­ваны фибриллами, которые располагаются под углом 20-40⁰ к его продоль­ной оси. Волокно скручено вокруг своей продольной оси. Чем более зрелое волокно, тем больше толщина его основной стенки и меньше канал. Зрелость характеризует степень заполнения волокон хлопка целлюлозой. Зрелость хлопка является комплексным показателем, выражающим совокупность свойств и строения в зависимости от длительности и условий созревания волокон. Волокно растёт вначале в длину при постоянной толщине стенки, а затем при дальнейшем созревании происходит ежедневное утолщение стенки волокна вследствие отложения целлюлозы внутри канала. В зависимости от степени зрелости волокна хлопка обладают различными свойствами: разной прочностью, упругостью, гигроскопичностью, разной толщиной (линейной плотностью).

Незрелое волокно: в продольном виде незрелый хлопок представляет собой плоские лентовидные волокна с тонкими стенками и довольно широки каналом. Поперечное сечение незрелого волокна представляет собой вид сплющенной ленточки.

Зрелое волокно: зрелые волокна представляют собой спирально извитые трубочки с узким восьмиобразным каналом внутри волокна. Поперечное сечение зрелого волокна имеет бобовидную форму.

Перезрелое волокно: перезрелое волокно может быть либо в форме жгута, либо иметь в цилиндрическую форму. Поперечное сечение перезрелого волокна изображается в виде эллипса.

Свойства. Длина волокна 26-50 мм. Температура разрушения 170 - 180˚С. Хлопок имеет высокую износостойкость, хорошую гиг­роскопично­сть и прочность, у него отсутст­вует электризуемость, однако, сильно сминается и под действием светопогоды теряет прочность. К действию кислот хлопок неустойчив, они его разрушают. При воздействии щелочи на волокно хлопка происходит его набухание и вздутие. В органических растворителях волокно не растворяется, а растворяется в медно-аммиачном растворе. В таких растворах как фенол и ацетон хлопковое волокно не растворяется. В пламени хлопок горит, а при выносе из пламени затухает, выделяется запах жженой бумаги. После горения образуется черный ажурный пепел.

Применение. Хлопок используют как в чистом виде, так и в смеси с другими видами нату­ральных и химических волокон и нитей для изготовления: различных ма­те­риалов и оде­жды (белья, сорочек, блу­з, платьев, костюмов и др.); предметов домашнего обихода (столового и постельного белья, полотенец, драпировочных и обивочных ма­териалов, швейных ниток, декоративных штучных изделий: ковров и т.д.); материалов техниче­ского назначения: фильтровальных, упа­ковоч­ных и др; изделий спе­циального назначения - спецоде­жды; медицинских материалов: бинтов, марли и других изде­лий.

4.2. ЛЁН

Лён - травянистое однолетнее растение. Наибольшее значение имеют лён-долгунец, выращиваемый в основном на волокно, и лён-кудряш, который возделывается для получения семян как масличная культура. Промышленное значение в основном имеет лён-долгунец. Льном называют лубяные волокна, залегающие в стебле однолетнего растения льна-долгунца или льна-кудряша. Тонкий стебель льна-кудряша имеет длину стебля 30-40 см, у льна-долгунца высота—70-90 см. Стебли растений прямые, цилиндрические, с восковым налетом, ветвящиеся в верхней части или от основания. Техническое волокно льна залегает в стебле растения. В одном стебле содержится 20-25 пучков элементарных волокон, а в каждом пучке от 15 до 30 отдельных волокон.

Состав и строение. Волокна льна со­стоят из α-целлюлозы на 80%. Степень полимеризации 20000-30000. Элемен­тарное волокно льна имеет слоистое строение, что является ре­зультатом по­степенного отложения целлюлозы на стенках во­локна. Волокно имеет трубчатое строение. Оно состоит из первич­ной (наружной) и вторичной (основной) многослойной стенок и узкого продоль­ного канала в средней части. Оба конца во­локна заостренные и закрывают ка­нал, поэтому во­локно имеет ве­ретено­образную форму. В волокне встреча­ются поперечные утол­щения, напоми­нающие внешним видом кольцевые утол­ще­ния бамбука. Эле­ментарное волокно льна под микроскопом представляет собой трубочку с узким продольным каналом и поперечными «сдвигами» или утолщениями, которые получа­ются в процессе образования и роста во­локна, а также в процессе механических воздействий при первичной обра­ботке льна. В попе­речном сечении элементарное волокно льна имеет пяти или шести­угольную форму с закругленными углами.

Свойства. Длина волокна от 45 до 120 мм. Температура разрушения 170-180⁰С. Лён гнилостоек, обладает высокой прочностью, износостойкостью, хо­рошей гигро­скопично­стью. Лён имеет минимальную электризуемость. Льняные ткани лучше, чем хлопчатобумажные, впитывают влагу и быстрее высыхают. Лён является хорошим проводником тепла, имеет высокую прочность (разрывные на­грузки льняных тканей в 2 раза больше хлопчатобумажных), высокую стой­кость к стиранию (этот показатель в 3,5 раза выше, чем у хлопчатобу­мажных тканей). Льняное полотно меньше загрязняется, его требуется реже стирать, что по­вышает его срок службы. В процессе ношения и стирок лён сохраняет све­жесть и белизну. Стойкость льна к светопогоде выше, чем у хлопка. В кислотах волокна льна растворяются в концентрированных растворах при нагревании и кипячении, а также на холоде. В щелочах и органических растворителях лён не растворяется. Волокна льна могут растворяться в медно-аммиачном растворе. Лён горит в пламени горелки с запахом жженой травы. После горения образуется серый лёгкий пепел.

Применение. Лён используют как в чистом виде, так и в смеси с другими видами на­туральных и хи­миче­ских волокон и нитей для изготовления материалов и одежды, а также изделий техниче­ского назначения (верёвок, кана­тов, обувных ниток) и специального на­значения (брезентов, парусин, бортовок и др.). Льняные ткани имеют гладкую поверхность, особый матовый блеск, очень прочные. Прекрасно поддерживают теплорегуляцию тела и лучше всего под­ходят для изготовления одежды. Это по­зволяет выпускать следующие текстильные изделия: костюмно-плательные и сорочечные ткани, ткани для столового, постель­ного белья, полотенец и занавесок; трикотажные изделия: платья, юбки, костюмы; предметы домашнего обихода (драпировочные и обивочные материалы и др.), палаточные полотна, холсты.

Шерстью называют волокна, образующие волосяной покров различ­ных видов жи­вотных, которые используются для выработки пряжи. Промышленное значение получила овечья, козья и верблю­жья шерсть. Шерсть, которая состригается с овцы, называется руном. Овечья шерсть подраз­деляется на однородную шерсть и неод­нородную. Однородная шерсть состоит из волокон одного вида, неоднородная – из волокон раз­ных видов. Однородную шерсть, кроме того, делят на тон­кую, по­лутон­кую и полугрубую; неод­нородную - на грубую и полугрубую. Шерсть, состригаемую, счесываемую или собираемую с животных при линьке, называют натуральной. Шерсть, снятая со шкур животных, называется заводской или шубной, а если она получается разделением шерстяного лос­кута и тряпья на волокна - восстановленной.

Состав и строение. Шерстя­ное волокно состоит на 90% из кератина (белко­вого высокомо­лекулярного вещества). Степень полимеризации 600 - 700. Волокно шерсти имеет три слоя: 1 – чешуйчатый, 2 – корковый, 3 – сердцевинный. Чешуйча­тый слой – это наружный слой, состоящий из отдельных чешуек, прикреп­ленных одним концом к стержню волокна. Корковый слой представляет со­бой основной слой, состоящий из веретенообразных клеток. Сердцевинный слой расположен в середине волокна, состоит из рыхлых клеток коркового слоя, заполненных пузырьками воздуха. Шерстяное волокно по строению делится на 4 типа: пух, переход­ный волос, ость, мертвый волос. Пух– это тонкое извитое во­локно, состоящее из двух слоев – чешуйчатого и коркового. Переходный волос – более толстое извитое волокно, чем пух, состоящее из чешуйчатого и кор­кового слоев. У переходного волоса формируется и третий слой - сердце­винный, который располагается не по всей длине волокна, а на отдельных коротких участках. Поперечное сечение пуха и переходного волоса пред­ставляет собой неправильную округлую форму в виде овала. Ость и мертвый во­лос – более грубые неизвитые во­локна, состоящие из трех слоев – чешуйчатого, кор­кового и сердцевинного. Сердцевинный слой в этих волокнах располагаются по всей длине. Поперечное сечение этих волокон имеет овальную форму с сердцевинным слоем в центре, который занимает всю централь­ную часть волокна.

Свойства. Длина волокон от 50 до 200 мм. Температура разложения 170-180˚С. Во­локно обладает невысо­кой износостойкостью, хорошей гигроско­пич­ностью, низкой теплопроводностью, отсутствием электри­зуемости. Однако имеет плохую сопротивляемость к мик­роорга­низ­мам и на­секомым, а изделия из чистой шерсти обладают сильной сми­наемостью. Обладает специфиче­ским при­су­щим только шерстяному во­локну свойству свойлачи­ваться (валкоспо­собностью), что объяс­няется наличием на ее поверхности чешуйча­того слоя и значительной извито­сти и мягкости волокон. Шерсть гигроско­пична, т.е. способна поглощать воду. При высокой влажности она может впитать в себя до 30% влаги относительно собственного веса. К достоинствам шерсти также можно отнести её эластичность. Поэтому материалы из шерстяных волокон длительное время остаются объёмными и удерживают воздух между волокнами. Длинная густая шерсть надежно удерживает тепло, защищает от влаги, что позволяет шерсти обеспечивать хорошую тепловую защиту от проникнове­ния холода или тепла. Шерсть богата ланолином, ускоряющим заживление ран и переломов, обладает противовоспалительными свойствами. В кислотах и органических растворителях шерсть не растворяется, в щелочных растворах - растворяется. Волокно горит мерцающим пламенем, вне пламени затухает. При горении шерстяного волокна выделяется запах жженого пера или рога. После горения образуется черный хрупкий шарик, который легко растирается в руках.

Применение. Шерсть приме­няют как в чистом виде, так и в смеси с другими видами натуральных и хими­ческих волокон для изготовления одежды. Маркировку «нату­ральная шерсть» разрешено использовать, если в составе волокон шерстяных тканей содержится не более 7% других волокон. Маркировку «чис­тая натуральная шерсть» ставят, если в составе ткани содержится не более 0,3% других волокон. Учитывая способность шерсти к свойлачиванию, из нее вырабаты­вают довольно плотные ткани, сукна, драпы, фетр, а также валяльно-войлочные изделия. Шерсть применяют для изготовления: чистошерстяных и смешанных тканей; разнообразной одежды: белья, платьев, костюмов, пальто; чулочно-носочной продукции зимнего ассорти­мента; перчаток, варежек, шарфов; головных уборов; пряжи для трикотажной промышленности; верхних и бельевых трикотажных изделий, предметов домашнего обихода (ковров, пледов); войлоков, фетров, валенок и др. изделий.

4.4. НАТУРАЛЬНЫЙ ШЁЛК

Шёлком называют тонкие длинные волокна (нити), вырабатываемые шелко­отделитель­ными же­лезами гусениц тутового, дубового и других шелкопря­дов и наматываемые ими на кокон. Про­мышленное значение имеет шёлк ту­тового шелкопряда. Шелкопряд от­но­сится к отряду чешуекрылых (бабочек). Крылья в размахе 4 -6 см. Гусе­ница шелкопряда питается листьями шелковицы (туто­вого дерева). Выращивают дере­вья шелковицы ради полу­чения листьев для выкормки шелковичного червя, являю­щихся единственным кормовым растением для гусениц тутового шелко­пряда. Для получения 1 кг коконов рас­ходуют 17—18 кг листа.

Состав и строение. Шёлковая нить состоит на 95% из фиброина - белкового высокомолекулярного вещества. Степень полимеризации – 300. Коконная нить представляет собой две элементарные нити (шелковины), расположенные параллельно друг другу. Они состоят из фиброина и склеены между собой по всей длине серицином – при­родным клеящим веществом, вырабатываемым шелкопрядом.Поверхность шелковин покрыта мелкими складками - на­плы­вами се­рицина. Шелковины состоят из фибрилл, которые расположены вдоль продольной оси нити. Шелковины имеют неплотности, трещины, поры. Поперечное сечение коконной нити представляет собой треугольники с закругленными вершинами.

Свойства. Длина нити от 600 до 1500 м. Температура разрушения 170 -180˚С. Волокна обладают высокой прочностью, средней износостойкостью, хорошей гигроскопичностью. Шёлк менее ­устойчив к свету по сравнению хлопком. Осо­бенно чувствителен шёлк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натураль­ного шёлка при солнечном освещении резко уменьшается. При стирке шёлковых изделий требуется осторожность, так как шёлковые ткани усаживаются и теряет блеск (необходима ручная стирка при температуре воды 30°С). В кислотах и органических растворителях шёлк не растворяется, в щелочных растворах - растворяется. Волокно горит в пламени со слабым запахом жжёного пера или рога. После горения образуется чёрный хрупкий шарик, который легко растирается в руках.

Применение. Шёлк используют в чис­том виде и в смеси с другими видами натуральных и химических воло­кон и нитей для изготовления одежды. Шёлковые ткани отличаются благородным блеском. Они тонкие, мягкие, легко драпирую­тся. Одежду из шёлковых тканей приятно носить в любую погоду. Из шёлка вырабатывают: креповые ткани - ткани, изготавливаемые из сильнокруче­ных нитей; шёлковые тонкие полотна, атласы различных видов для изготовления одежды (блузы, платья, костюмы, плащи, галстуки, подкладочные ткани, текстильно-галантерейные изделия и др.); предметы домашнего обихода (элитное по­стельное и нательное белье); шёлковые нити (швейный и вышивальный шелка).

Химические волокна и нити получаются в результате химических ре­ак­ций на заводах способом формования нитей. При производстве искусственных и некоторых видов синтетических волокон и нитей применяют прядильный раствор, при производстве полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых и стеклянных волокон – прядильный расплав. Общие принципы получения искусственных и синтетических волокон и нитей следующие: получение и предварительная обработка сырья; приго­товление прядильного раствора или расплава; формование нитей (продавли­вание через фильеру); вытягивание и термофиксация; отделка (промывание и сушка); поверхностная обработка (нанесение различных поверхностно-активных веществ); текстильная переработка (скручивание, перемотка, сортировка). При формовании нитей прядильный раствор или расплав продавливается через фильеры, которые имеют мельчайшие отверстия. Отверстия в фильерах имеют различную форму и размеры: они могут быть круглыми, квадратными, в виде треугольников - с любым профилем. Фильеры изготавливаются из высоколегированных коррозионностойких жаропрочных сталей, а также из драгметаллов. При производстве волокон в фильере может быть до 40000 отверстий, а при получении комплексных нитей – от 12 до 50 отверстий. Струйки полимера, выходящие из фильеры, затвердевают и превращаются в элементарные нити, которые затем наматываются на приёмные устройства.

Существует несколько способов формования: сухой и мокрый способы формования из раствора, формование из рас­плава или размягченного полимера. При формовании нити из расплава их затвердевание происходит в камерах, где они охлаждаются потоком инертного газа или воздуха. При формовании нитей из растворов их затвердевание может происходить в сухой среде в потоке горячего воздуха, (этот способ формования называется сухим), или в мокрой среде в осадительной ванне (такой способ называется мокрым). При мокром способе может быть использована одна или две ванны для формования нитей. Сформованные нити сразу не могут быть использованы для производства текстильных материалов, и поэтому они подвергаются дополнительной отделке - вытягиванию и термообработке. В результате этого нити становятся более прочными благодаря лучшей ориентации их макромолекул вдоль оси. Однако, они менее растяжимы, вследствие большей распрямленности их макромолекул. Поэтому после вытягивания их подвергают термофиксации, где молекулы приобретают более изогнутую форму при сохранении их ориентации. Отделка нитей проводится с целью удаления с их поверхности посторонних примесей и загрязнений и придания им некоторых свойств (белизны, мягкости, шелковистости и др.). После отделки нити проходят заключительный этап – текстильную переработку. Этот процесс необходим для соединения нитей и повышения их прочности (скручивание и фиксация крутки), перематывания и сортировки. Полученные волокна и нити вырабатываются блестящими, суро­выми и окрашенными. Если блеск нежелателен, волокна матируются, т.е. добавляют порошок двуокиси титана, который обладает свойством рассеивать свет, уменьшая при этом блеск.

Дата добавления: 2014-01-05