Химические волокна. Волокна неорганические Химические неорганические волокна

Текстильные товары

Текстильными товарами называются изделия, вырабатываемые из волокон и нитей. К ним относятся ткани, трикотажные полотна, нетканые и пленочные материалы, искусственные кожа и мех.

К факторам, формирующим потребительские свойства и качество текстильных товаров, относятся свойства, строение и качество текстильных волокон, пряжи и нитей, способ производства, структура материала и вид отделки.

Классификация, ассортимент и свойства волокон

Волокно - это гибкое прочное тело, длина которого в несколько раз превышает его поперечные размеры. Текстильные волокна используют для изготовления пряжи, ниток, тканей, трикотажных полотен, нетканых материалов, искусственной кожи и меха. В настоящее время при изготовлении текстильных изделий широко используются различные виды волокон, которые отличаются друг от друга по химическому составу, строению и свойствам.

Основными признаками классификации текстильных волокон являются способ получения (происхождение) и химический состав, определяющие основные физико-механические и химические свойства волокон, а также изделий, полученных из них. По происхождению все волокна подразделяются на натуральные и химические.

Натуральные волокна - волокна природного, т. е. растительного, животного или минерального происхождения.

Химические волокна- волокна, изготовленные в заводских условиях. Химические волокна бывают искусственные и синтетические. Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений. Синтетические волокна получают из низкомолекулярных веществ в результате реакции полимеризации или поликонденсации, в основном из продуктов переработки нефти и каменного угля.

Ассортимент и свойства натуральных волокон и нитей

Природные высокомолекулярные соединения образуются в процессе развития и роста волокон. Основным веществом всех растительных волокон является целлюлоза, животных волокон - белок: у шерсти - кератин, у шелка - фиброин.

Хлопок получают из коробочек хлопчатника. Он представляет собой тонкие, короткие, мягкие пушистые волокна, покрывающие семена однолетних растений хлопчатника. Он является основным видом сырья текстильной промышленности. Хлопковое волокно представляет собой тонкостенную трубочку с каналом внутри. Для хлопка характерны относительно высокая прочность, теплостойкость (130-140°С), средняя гигроскопичность (18-20%) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются. Хлопок отличается высокой устойчивостью к действию щелочей и незначительной - к истиранию. Последние открытия в генной инженерии позволили вырастить цветной хлопок.

Лен - лубяные волокна, длина которых составляет 20-30мм и более. Состоят из удлиненных цилиндрических клеток с довольно гладкими поверхностями. Элементарные волокна соединены между собой пектиновыми веществами в пучки по 10-50 шт. Гигроскопичность составляет от 12 до 30%. Льняное волокно плохо окрашивается из-за значительного содержания жировосковых веществ. По устойчивости к свету, высоким температурам и микробным разрушениям, а также по теплопроводности превосходит хлопок. Льняное волокно используют для изготовления технических (брезент, парусина,приводные ремни и др.), бытовых (бельевое полотно, костюмные и платьевые ткани) и тарных тканей.

Шерсть представляет собой волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Волокно шерсти состоит из чешуйчатого (внешнего), коркового и сердцевинного слоев. На долю белка кератина в химическом составе волокна приходится 90%. Основную массу шерсти для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство. Овечья шерсть бывает четырех типов: пух, переходной волос, ость и мертвый волос. Пух - это очень тонкое, извитое, мягкое и прочное волокно, без сердцевинного слоя. Используется гагачий, гусиный, утиный, козий и кроличий пух. Переходный волос - это более толстое и грубое волокно, чем пух. Ость - это волокно более жесткое, чем переходный волос. Мертвый волос - очень толстое в поперечнике и грубое неизвитое волокно, покрытое крупными пластинчатыми чешуйками. Волокно могер (ангора) получают от ангорских коз. От кашмирских коз получают волокно кашмир, отличающееся мягкостью, нежностью на ощупь и преимущественно белым цветом. Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию и высокая теплозащитность. Благодаря этим свойствам из шерсти вырабатывают ткани и трикотажные изделия зимнего ассортимента, а также сукна, драпы, фетр, войлочные и валяные изделия.

Шелк - это тонкие длинные нити, вырабатываемые шелкопрядом с помощью шелкоотделительных желез, и наматываемые им на кокон. Длина такой нити может составлять 500-1500 м. Самым высококачественным сортом шелка считается крученый шелк из длинных нитей, добываемых из середины кокона. Натуральный шелк широко используется при выработке швейных ниток, плательных тканей и штучных изделий (головных платков, косынок и шарфов). Особенно чувствителен шелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается.

Ассортимент и свойства химических волокон и нитей

Искусственные волокна

Вискозное волокно - самое натуральное из всех химических волокон, получаемое из природной целлюлозы. В зависимости от назначения вискозные волокна производят в виде нитей, а также штапельного (короткого) волокна с блестящей или матовой поверхностью. Волокно обладает хорошей гигроскопичностью (35-40%), светостойкостью и мягкостью. Недостатками вискозных волокон являются: большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и значительная усадка при увлажнении. Эти недостатки устранены в модифицированных вискозных волокнах (полинозное, сиблон, мтилон), которым свойственны значительно более высокая прочность в сухом и мокром состоянии, большая износоустойчивость, меньшая усадка и повышенная несминаемость. Сиблон, по сравнению с обычным вискозным волокном, имеет меньшую степень усадки, повышенные показатели несминаемости, прочности в мокром состоянии и устойчивости к щелочам. Мтилан обладает антимикробными свойствами и используется в медицине в качестве нитей для временного скрепления хирургических швов. Вискозные волокна применяются при производстве одежных тканей, бельевого и верхнего трикотажа как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами и нитями.

Ацетатные и триацетатные волокна получают из хлопковой целлюлозы. Ткани из ацетатных волокон внешне очень похожи на натуральный шелк, обладают высокой упругостью, мягкостью, хорошей драпируемостью, малой сминаемостью, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Гигроскопичность меньше, чем у вискозы, поэтому электризуются. Ткани из триацетатного волокна имеют малую сминаемость и усадку, но теряют прочность в мокром состоянии. Благодаря высокой упругости ткани хорошо сохраняют форму и отделки (гофре и плиссе). Высокая термоустойчивостьпозволяет гладить ткани из ацетатных и триацетатных волокон при 150-160°С.

Синтетические волокна

Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Общими достоинствам синтетических волокон являются высокая прочность, устойчивость к истиранию и микроорганизмам, несминаемость. Основной недостаток - низкая гигроскопичность и электризуемость.

Полиамидные волокна - капрон, анид, энант, нейлон - отличаются высокой прочностью при растяжении, стойкостью к истиранию и многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность, термостойкость и светостойкость, высокая электризуемость. В результате быстрого "старения" они желтеют, становятся ломкими и жесткими. Полиамидные волокна и нити широко используются при выработке бытовых и технических изделий.

Полиэфирные волокна - лавсан - разрушаются при действии кислот и щелочей, гигроскопичность составляет 0,4%, поэтому для выработки тканей бытового назначения в чистом виде не применяется. Характеризуется высокой термостойкостью, малой усадкой, низкой теплопроводностью и большой упругостью. Недостатками волокна являются его повышенная жесткость, способность к образованию пиллинга на поверхности изделий, низкая гигроскопичность и сильная электризуемость. Лавсан широко применяется при выработке тканей, трикотажных и нетканых полотен бытового назначения в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию, упругость и формоустойчивость. Кроме того, волокно используется в медицине для изготовления хирургических нитей и кровеносных сосудов.

Полиакрилонитрильные волокна - нитрон, дралон, долан, орлон - по внешнему виду напоминают шерсть. Изделия из него даже после стирки обладают высокой формоустойчивостью и несминаемостью. Устойчивы к воздействиям моли и микроорганизмов, обладают высокой стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Применяется в производстве верхнего трикотажа, тканей, а также искусственного меха, ковровых изделий, одеял и тканей.

Поливинилспиртовые волокна - винол, ралон - обладают высокой прочностью и устойчивостью к истиранию и изгибу, действию света, микроорганизмов, пота, различных реагентов (кислот, щелочей, окислителей, нефтепродуктов). Винол отличается от всех синтетических волокон повышенной гигроскопичностью, что дает возможность использовать его при выработке тканей для белья и верхней одежды. Штапельные (короткие) поливинилспиртовые волокна применяют в чистом виде или в смеси с хлопком, шерстью, льном или химическими волокнами для получения тканей, трикотажа, фетра, войлока, парусины, брезентов, фильтровальных материалов.

Полиуретановые волокна - спандекс, лайкра - обладают высокой эластичностью: могут многократно растягиваться и увеличиваться по длине в 5-8 раз. Имеют высокую упругость, прочность, несминаемость, устойчивость к истиранию (в 20 раз больше, чем у резиновой нити), к светопогоде и химическим реагентам, но низкую гигроскопичность и термостойкость: при температуре более 150°С желтеют и становятся жесткими. С использованием этих волокон вырабатывают эластичные ткани и трикотажные полотна для верхней одежды, и предметов женского туалета, спортивной одежды, а также чулочно-носочные изделия.

Поливинилхлоридные волокна - хлорин - отличаются устойчивостью к износу и действию химических реагентов, но в то же время мало поглощают влагу, недостаточно устойчивы к свету и высоким температурам: при 90-100°С волокна "садятся" и размягчаются. Используют в производстве фильтровальных тканей, рыболовных сетей, трикотажного лечебного белья.

Полиолефиновые волокна получают из полиэтилена и полипропилена. Они дешевле и легче других синтетических волокон, обладают высокими показателями прочности, устойчивости к химическим реагентам, микроорганизмам, износу и многократным изгибам. Недостатки: низкая гигроскопичность (0,02%), значительная электризуемость, неустойчивость к высоким температурам (при 50-60°С - значительная усадка). В основном используют для изготовления технических материалов, ковровых изделий, плащевых тканей и т. д.

Неорганические нити и волокна

Стеклянные волокна получают из силикатного стекла методом плавления и вытягивания. Они обладают негорючестью, стойкостью к коррозии, щелочам и кислотам, высокой прочностью, атмосферо- и звукоизоляционными свойствами. Используются для производства фильтров, огнестойкой внутренней обшивки самолетов и судов, театральных занавесов.

Металлические волокна получают из алюминия, меди, никеля, золота, серебра, платины, латуни, бронзы путем волочения, резки, строгания и литья. Вырабатывают алюнит, люрекс и мишуру. В смеси с другими волокнами и нитями применяют для выработки и отделки одежных, мебельно-декоративных тканей и текстильной галантереи.

ВОЛОКНА НЕОРГАНИЧЕСКИЕ, получают на основе химических элементов (бора, металлов), оксидов (SiO 2 , Al 2 О 3 , ZrO 2), карбидов (SiC, В 4 С), нитридов (AlN), смесей указанных соединений (например, различных оксидов или карбидов), а также на основе природных (базальта и пр.) или искусственных (силикатного стекла, смотри Стеклянное волокно) силикатов. Структура большинства волокон неорганических - поликристаллическая, силикатных волокон - аморфная. По свойствам к волокнам неорганическим близки нитевидные кристаллы аналогичных соединений.

Оксидные, силикатные, металлические волокна неорганические получают главным образом продавливанием расплава через фильеры, раздувом расплава горячими газами или растяжением в центробежном поле. Карбидные и оксидные волокна неорганические - экструзией пластифицированных полимерами или плавкими силикатами тонкодисперсных оксидов с последующим спеканием частиц этих соединений или термической обработкой органических (обычно гидратцеллюлозных) волокон, содержащих соли и другие соединения металлов. Карбидные волокна получают также восстановлением оксидных волокон углеродом; борные и карбидные - газофазным осаждением на подложке (вольфрамовой или углеродной нитях, полосках плёнок). Для улучшения эксплуатационных свойств волокна неорганические модифицируют газофазным осаждением поверхностных (барьерных) слоёв из более стойких веществ.

Волокна неорганические высокоплавки (температура эксплуатации многих волокон неорганических до 1500°С), негигроскопичны, устойчивы во многих агрессивных средах; в окислительной среде наиболее стойки оксидные волокна, в меньшей степени - карбидные. Прочность волокон неорганических от 1-1,3 ГПа (SiC, В 4 С) до 4-6 ГПа (В, SiO 2), модуль упругости от 70-90 ГПа (SiO 2 , базальт) до 400-480 ГПа (В, ZrO 2 , SiC). Карбидные волокна обладают полупроводниковыми свойствами.

Волокна неорганические и нити на их основе применяют как армирующие компоненты в композиционных материалах, имеющих органическую (полимерную), керамическую или металлическую матрицу; в качестве высокотемпературных теплоизоляционных материалов. Из кварцевых, оксидных и металлических волокон изготовляют фильтры для агрессивных жидкостей и горячих газов. Электропроводные металлические и карбидкремниевые волокна и нити применяют в электротехнике.

Лит.: Конкин А. А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М., 1974; Кац С. М. Высокотемпературные теплоизоляционные материалы. М., 1981; Наполнители для полимерных композиционных материалов. М., 1981; Будницкий Г. А. Армирующие волокна для композиционных материалов // Химические волокна. 1990. №2; Цирлин А. М. Непрерывные неорганические волокна для композиционных материалов. М., 1992.

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:

высокая прочность;
способность растягиваться;
прочность на разрыв и на длительные нагрузки разной силы;
устойчивость к воздействию света, влаги, бактерий;
несминаемость.

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:

волокна искусственные;
нити искусственные для кордной ткани;
нити искусственные для технических изделий;
технические нити для шпагата;
искусственные текстильные нити.

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:

во-первых, их производство не зависит от сезона;
во-вторых, сам процесс производства хоть и достаточно сложный, но гораздо менее трудоемкий;
в-третьих, это возможность получить волокно с заранее установленными параметрами.

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:

использование мокрого, сухого или сухо-мокрого раствора;
применение резки металлической фольгой;
вытягивание из расплава или дисперсии;
волочение;
плющение;
гель-формование.

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:

полиэфирные волокна (лавсан, кримплен);
полиамидные волокна (капрон, нейлон);
полиакрилонитрильные волокна (нитрон, акрил);
эластановое волокно (лайкра, дорластан).

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:

Химический или адгезионный (клеевой) - сформованное полотно пропитывается, покрывается или орошается связующим компонентом в виде водного раствора, нанесение которого может быть сплошным или фрагментированным.
Термический - в этом способе используются термопластичные свойства некоторых синтетических волокон. Иногда используются волокна, из которых состоит нетканый материал, но в большинстве случаев в нетканый материал еще на стадии формования специально добавляют небольшое количество волокон с низкой температурой плавления (бикомпонент).

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:

органические вещества;
неорганические вещества;
материалы органического синтеза;
чистые вещества и химреактивы;
фармацевтическая и медицинская группа.

По типу назначения объекты промышленности химических волокон разделяются на основные, общезаводские и вспомогательные.

Неорганическая пряжа изготавливается из соединений химических элементов (кроме соединений углерода), обычно из волокнообразующих полимеров. Могут использоваться асбест, металлы и даже стекло.

Это интересно. Тонковолокнистое строение природного асбеста позволяет делать из него пряжу для несгораемой ткани.

Разновидности и особенности производства

Благодаря разнообразию исходных материалов из неорганических волокон возможно создавать различные виды пряжи. Все они характеризуются высокой разрывной прочностью, отличной формоустойчивостью, несминаемостью, стойкостью к воздействию света, воды, температуры.

Широкое применение в текстильной промышленности получила металлическая, или металлизированная, пряжа. Она используется в сочетании с другими типами материала для придания изделиям блестящего, декоративного вида. Для производства такой пряжи применяют или алюнит – металлические нити, которые не тускнеют и не выцветают со временем. Материал изготавливается из алюминиевой фольги, покрытой полиэфирной пленкой, которая защищает от окисления. Для получения золотистого оттенка в сырье добавляют медь, а для добавления армирующих свойств – скручивают с капроновой нитью.

Для расширения ассортимента текстильных изделий неорганические волокна могут быть использованы в смеси с другими материалами, в том числе природного происхождения.

Историческая справка. Производство искусственной пряжи началось в конце XIX века. Первым видом неорганических волокон был нитратный шелк, полученный в 1890 году.

Свойства

Искусственное происхождение пряжи из неорганических волокон наделило ее массой преимуществ:

устойчивостью к ультрафиолету – пряжа не выгорает на ярком солнце, сохраняя первозданный цвет;
хорошей гигроскопичностью, то есть способностью впитывать и испарять влагу;
гигиеничностью – неорганические волокна не представляют интереса для моли, в них не размножаются микроорганизмы.

Все изделия из неорганических волокон обладают хорошей носкостью и сохраняют свой внешний вид на протяжении долгого времени.

Изделия из такой пряжи требуют бережной стирки. Вода не должна быть горячей, оптимально – не более 30–40 градусов. В противном случае вещь может дать усадку или потерять прочность.

Рекомендуется использовать жидкость для стирки соответствующего вида тканей и антистатик. Выжимать вещи из неорганических волокон путем скручивания нельзя: в мокром виде они теряют до 25 % прочности, что может привести к повреждениям.

Совет. Не используйте машинный отжим и не сушите изделие на батарее. Лучше расправить вещь на ровной горизонтальной поверхности, подложив полотенце, которое впитает влагу, или клеенку.

Что вяжут из неорганических волокон

Пряжа из неорганических волокон идеально подходит для вязания спицами или крючком. Гладкие блестящие нити не путаются и не расслаиваются, с ними легко справится даже новичок. Из этой пряжи вы можете связать или украсить металлизированной нитью:

изящное болеро;
модный топик;
красивое платье;
яркий головной убор;
кружевную салфетку;
пинетки или носочки для ребенка.

Неорганические волокна позволят создать красивую и нарядную вещь. Используйте фантазию, и у вас все получится!

Неорганические волокна в брендовых коллекциях

Чтобы связать качественное изделие, нужно выбрать подходящий материал. Пряжу с неорганическими волокнами предлагают Lana Grossa и другие производители. Они завоевали огромную популярность у вязальщиц всего мира. Яркие, красивые и оригинальные коллекции пряжи позволят вам выбрать идеальный материал для своей работы.

Кроме уже перечисленных существуют волокна из природных неорганических соединений. Они делятся на натуральные и химические.

К натуральным неорганическим волокнам относится асбест -тонковолокнистый силикатный минерал. Асбестовые волокна огнестойки (температура плавления асбеста достигает 1500° С), щелоче- и кислотоупорны, нетеплопроводны.

Элементарные волокна асбеста объединены в технические волокна, которые служат основой для нитей, используемых для технических целей и при выработке тканей для специальной одежды, способных выдерживать высокие температуры и открытый огонь.

Химические неорганические волокна подразделяют на стекловолокна (кремниевые) и металлосодержащие.

Кремниевые волокна, или стекловолокна, изготовляют из расплавленного стекла в виде элементарных волокон диаметром 3-100 мкм и очень большой длины. Кроме них изготовляют штапельное стекловолокно диаметром 0,1-20 мкм и длиной 10-500 мм. Стекловолокно негорюче, хемостойко, обладает электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами. Используется для изготовления лент, тканей, сеток, нетканых полотен, волокнистых холстов, ваты для технических нужд в различных отраслях хозяйства страны.

Металлические искусственные волокна вырабатывают в виде нитей путем постепенного вытягивания (волочения) металлической проволоки. Так получают медные, стальные, серебряные, золотые нити. Алюминиевые нити изготовляют, нарезая плоскую алюминиевую ленту (фольгу) на тонкие полоски. Металлическим нитям можно придать разные цвета нанесением на них цветных лаков. Для придания большей прочности металлическим нитям их обвивают нитями из шелка или хлопка. Когда нити покрывают тонкой защитной синтетической пленкой, прозрачной или цветной, получают комбинированные металлические нити - метлон, люрекс, алюнит.

Вырабатываются металлические нити следующих видов: округлая металлическая нить; плоская нить в виде ленточки - плющенка; крученая нить - мишура; плющенка, скрученная с шелковой или хлопчатобумажной нитью,- прядево.