какое сырье используется для получения искусственных волокон

Классификация искусственных и синтетических волокон, их преимущества и недостатки

На протяжении столетий человек использовал для создания одежды и других предметов обихода натуральные ткани из шерсти, хлопка, льна, шелка, но со временем возникла необходимость в искусственных материалах, более прочных и надежных. Так появились искусственные волокна, обладающие качественно иными характеристиками по сравнению с органикой.

Под волокном понимается гибкая нить из натуральных или искусственных полимеров, используемая для изготовления текстильной продукции или пряжи.

Виды волокон

Если говорить о натуральных волокнах, то они могут быть минерального, животного или растительного происхождения.

Неорганические волокна создаются с использованием различных химических процессов.

Классификация на группы:

В современной промышленности для создания текстильной продукции широко производятся обе группы. Рассмотрим особенности каждой из них подробнее.

Искусственные волокна

Для получения искусственных волокон используются далеко не все полимеры, а только обладающие линейным строением. Их расплавляют или делают жидкими с помощью специальных растворителей. Получившуюся жидкость пропускают тонкой струей через сито с очень мелким плетением, в результате образуются длинные нити. Также можно добывать полимеры синтетическим способом, а потом укладывать в определенном порядке молекулы.

Самыми популярными искусственными волокнами являются ацетатное и вискозное. В роли исходного полимера выступает вискоза, полученная из древесины или же хлопчатобумажный пух, получаемый из семян хлопка. Для разжижения целлюлозы используют различные виды химических растворов, в зависимости от которых получаются разные волокна (ацетатные, казеиновые, медно-ацетатные, штапельные, вискозные). Искусственные волокна характеризуются сравнительно небольшой гигроскопичностью, но тем не менее они достаточно прочные.

Ацетатное волокно

Как получают ацетатное волокно:

Впервые ацетатную ткань добыл в 1889 году француз Шардоне.

Ацетатное волокно широко используется в текстильной промышленности благодаря отличной износостойкости. Ткани из него практически не мнутся, не деформируются после стирки, хорошо сохраняют тепло, тактильно приятны.

К недостаткам можно отнести невысокую гигроскопичность и склонность к накоплению статических электрических зарядов. Из ацетатного волокна производят ткань для детской одежды, белья, платьев и блузок, мужских рубашек. Также применяют его и для изготовления изоляционного материала.

Вискозное волокно

Для получения вискозного полотна целлюлозу обрабатывают раствором сероуглерода и щелочи. Вискоза — тип ткани, мягкий на ощупь, гигроскопичный, воздухопроницаемый. Она равномерно и насыщенно окрашивается и долго сохраняет свои потребительские характеристики.

Наряду с достоинствами вискозное волокно имеет и ряд недостатков: ткани из него сильно мнутся и быстро истираются, что приводит изделия в негодность. Основное применение вискозы – пошив женской одежды, ведь из нее получаются воздушные юбки и невесомые топы.

Полиамидные – стойки к истиранию и устойчивы к растяжению, однако они сильно электризуются и практически не сохраняют тепло. Данный вид используется для изготовления тончайшего кружева, эластичных ниток, белья, канатов.

Интересен тот факт, что полиамидное волокно крайне неустойчиво к термическому воздействию. Так, при нагреве до 160 градусов, оно теряет прочность в два раза.

Полиэфирные волокна

К полиэфирным относятся лавсан, терилен, дакрон. Их общим недостатком является повышенная жесткость и электризуемость. Лавсан применяют для производства бытовых материалов.

Синтетические волокна

С развитием промышленности возникла потребность в новых, более прочных и практичных, тканях, которые будут выдерживать агрессивные среды. Во второй половине 30-х годов прошлого века были созданы методы синтеза волокнообразующих полимеров, а спустя несколько лет появились первые волокна синтетического происхождения.

Виды синтетических волокон:

Самым распространенным синтетическим волокном, используемым для создания тканей, является капрон, добываемый из капролактама. Смолу сперва расплавляют, а потом пропускают через фильеры, после чего стволы смолы охлаждают и добывают из них волокно.

Капрон. Капрон известен своей износостойкостью (по прочности его можно сравнить со сталью), химической устойчивостью, эластичностью. Капрон не подвержен гниению из-за того, что практически не впитывает влагу. Однако капрон не устойчив к термическому воздействию (плавится уже при 250 градусах по Цельсию), а также к влиянию концентрированной кислоты.

Из капрона шьют колготки, шарфы, носки, блузки, изготавливают искусственный мех и ковровые изделия, прочные рыболовные сети, производят специальный материал – каркас для авиа- и автопокрышек, фильтры.

Капроновая смола служит основой для деталей техники, подверженной повышенному износу. Капроновые нити используются в хирургии. Такая нить невероятно легкая, так, всего 1 грамм весят 9 километров волокна.

Нитрон. Не менее прочным и эластичным является нитрон. К его преимуществам относятся низкая теплопроводность и великолепная светостойкость. Нитрон не чувствителен к кислотам, но легко разлагается под влиянием концентрированного щелочного раствора. Из волокна изготавливают искусственный мех с ворсом и ковровое покрытие.

Лавсан, напоминающий шерсть, отличается от нее высокой прочностью. Пошитые из него изделия не нуждаются в глажке. Лавсан устойчив к органическим растворителям, но подвержен действию щелочи и кислоты. Часто лавсановые нити смешивают с другими волокнами, например, хлопком, льном, шерстью, для повышения их потребительских качеств. В промышленности его используют для изготовления декоративной ткани, искусственного меха, трикотажа, электроизоляционных материалов, шин, нефте- и бензиностойких шлангов.

Помимо вышеперечисленных волокон существуют и другие, не так широко применяемые виды узкого назначения (жаростойкие, биологически активные, полупроводниковые, сверхпрочные и т.д.). Так, перлон прочнее проволоки, хлорин не горит и не подвержен воздействию кислот и щелочей. Такие качества незаменимы при создании спецодежды из синтетических и искусственных волокон, прокладок в химических аппаратах, лечебного белья.

Широко известный эластан очень прочный, но подвержен выцветанию и деформации, поэтому его используют не в чистом виде, а в сочетании с другими материалами для повышения их качества.

Синтетическое волокно «Лола» уникально тем, что не горит, а лишь накаляется при температуре 1200 градусов Цельсия, поэтому его используют для пошива огнезащитной одежды.

Основные отличия искусственных и синтетических волокон

Несмотря на то, что обе разновидности волокон имеют ненатуральное происхождение, они различны между собой:

Но, в целом искусственные ткани более близки к природе, нежели синтетические, поскольку, как было отмечено выше, в их основе лежат органические вещества. Так, исходным сырьем для вискозы является целлюлоза, подвергнутая воздействию гидроксида натрия и полимеризованная.

Химический состав синтетических волокон бывает чрезвычайно сложным, в нем зачастую трудно выделить один основной компонент. В этом и состоит основное различие между двумя большими группами химических волокон.

Источник

Искусственные волокна

Легкая индустрия давно использует органические и неорганические компоненты для производства тканей. Они недорогие, удобны в использовании. Для этих целей идут отходы дерева, хлопка, смолы, кислоты и прочее. Переработка основана на высокомолекулярных технологиях.

Содержание

Виды искусственных волокон

Все искусственно созданные ткани обладают гигиеничностью. Большое распространение имеют полотна из вискозного, ацетатного, триацетатного волокна. Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки.

Вискоза

Изготавливается из комплексного сырья, включающего: древесину различных видов, бамбук. Технология состоит из измельчения, обработки теплом, щёлочью и фильтрация.

Присутствуют следующие достоинства:

Чтобы улучшить структуру волокна, применяют синтетические пропитки.

Ацетат

Образующим волокно веществом, является очищенная целлюлоза. Вырабатывается с помощью специальной технологии, где в реакцию вступают древесина, уксус и серная кислота.

Искусственные волокна имеют следующие преимущества:

Триацетат

Для изготовления искусственного полотна используется хлопковая или древесная целлюлоза, путем сложных химических манипуляций.

Продукт органического соединения обладает положительными свойствами:

Все же плюсов больше, чем минусов, выбирать состав ткани нужно отдельно для каждой ситуации.

Где применяются искусственные волокна

Вискоза. Иногда используется в естественном виде, также его добавляют к другим нитям. Полотно из вискозного волокна можно встретить в бельевом трикотаже, подкладках верхней одежды, декоративных тканях, галантерейных изделиях. Из вискозных нитей получается изящная вышивка. Как ни странно звучит, сырье востребовано для производства искусственного меха. Ворсинки шуб и других изделий создают эффект натуральности материала.

Ацетат. Материя из данного волокна получается нежная, легкая, из нее шьют летние платья, майки, плиссированные юбки. Ацетатные ткани также идут для производства нижнего белья, они безопасны для здоровья и хорошо отстирываются. В мебельной промышленности данное полотно используется в качестве декоративной обшивки.

Триацетат. Входит в число популярных искусственных материалов. Часто дизайнеры используют его из-за легкости и уникальных свойств. Волокно обладает низкой теплоотдачей, поэтому подходит для подкладок в зимнюю верхнюю одежду типа курток, пальто и так далее. Материал прекрасно смотрится в качестве штор разных расцветок, форм, драпированных занавесок, портьер.

Источник

2.1.2. Химические волокна

Впервые текстильные волокна химического происхождения стали производиться в конце XIX — начале XX вв.

Химические волокна делятся на искусственные и синтетические. Сырьем для производства искусственных волокон служат древесная целлюлоза, отходы хлопка и шелка. Исходным продуктом для получения сырья при производстве синтетических волокон являются газы, продукты переработки нефти и каменного угля.

Искусственные волокна имеют тот же химический состав, что и исходное природное сырье. Синтетические волокна получают в результате химических реакций синтеза, т.е. превращения низкомолекулярных веществ в высокомолекулярные путем укрупнения их молекул. В итоге производятся такие волокна, которых в природе не существует.

Отделка нитей из химических волокон может включать в себя следующие операции: промывку, сушку, крутку, термическую обработку для закрепления крутки, а также отбеливание или крашение (в настоящее время крашение чаще всего производится внесением красителей в прядильный раствор).

Описанный способ получения химических волокон одинаков как для искусственных, так и для синтетических волокон.

Искусственные волокна

Вискозные волокна. Исходным сырьем служит древесная целлюлоза, получаемая из ели, сосны, пихты, бука. Измельченная древесина отваривается в щелочном растворе. В результате образуется серая масса, которая отбеливается, освобождается от нецеллюлозных примесей, обрабатывается химическими реактивами, выдерживается 25—30 часов и затем подается на прядильные машины с фильерами.

В процессе отделки вискозные нити промываются, отбеливаются и окрашиваются. Двуцветная вискозная нить типа меланж образуется путем соединения двух окрашенных струек раствора. Такое волокно имеет оригинальный оптический эффект и широко применяется для изготовления трикотажных изделий.

Имея целлюлозную основу, вискозные волокна по своим физико-химическим свойствам сходны с хлопком. Так же, как и натуральные, вискозные ткани имеют очень хорошие гигиенические показатели. По внешнему виду из-за блеска и мягкости нити вискоза напоминает шелк.

Вискозные волокна используются для производства сорочечных и плащевых тканей, тонких трикотажных полотен, швейных ниток, а также искусственного меха.

Ацетатные волокна. Сырьем служат отходы хлопка, которые обрабатываются уксусной кислотой и ее солями. В результате получается прядильный раствор, из которого и получают волокна.

Ацетатные волокна содержат не чистую, а химически связанную целлюлозу, поэтому их свойства несколько отличаются от свойств вискозных волокон. Ацетат имеет меньшую прочность волокон, которая к тому же сильно теряется в мокром виде. Ацетатные волокна реагируют на действие органических растворителей, используемых при химической чистке.

Ацетатные волокна значительно более упругие, поэтому ткани из них меньше сминаются, чем ткани из натуральных целлюлозных или вискозных волокон, но при этом их гигиенические качества намного хуже.

По внешнему виду ацетатные ткани напоминают шелковые, но менее тонкие и пластичные, чем последние. Ацетатные волокна широко используются для производства платьевых тканей, называемых «искусственным шелком», и трикотажных полотен.

Триацетатные волокна. По составу и свойствам аналогичны ацетатным волокнам. Они также вырабатываются из целлюлозы.

Триацетатные волокна обладают меньшей гигроскопичностью, чем вискозные и ацетатные, они более жесткие и менее стойкие к истиранию. К недостаткам можно также отнести высокую электризуемость.

Но при этом триацетатные волокна лучше реагируют на свет и тепло, очень упругие, что позволяет получать ткани, которые не нуждаются в глажении. Кроме того, эти волокна мало загрязняются и быстро сохнут после намачивания.

Используются триацетатные волокна для производства платьевых, рубашечных, костюмных, подкладочных, галстучных тканей, а также трикотажных полотен.

Синтетические волокна

Синтетические волокна группируются в зависимости от полимера, из которого они изготовлены.

Полиамидные волокна. Из этой группы синтетических волокон наиболее широко применяется капрон. Исходное сырье для его производства — продукты переработки каменного угля (бензол и фенол).

Характерными свойствами полиамидных волокон являются легкость, упругость, высокая прочность при растяжении, стойкость к истиранию и многократным изгибам, высокая химическая и биологическая (действие микроорганизмов и плесени) стойкость.

К недостаткам волокон можно отнести их низкую гигроскопичность и малую термостойкость (при незначительном нагревании капрон начинает плавиться, что необходимо учитывать при влажно-тепловой обработке).

Горит капрон при поднесении к пламени, происходит тепловая усадка, затем плавление, в результате образуется смола и выделяется белый дым с запахом сургуча.

Капрон используется для изготовления тканей, чулочно-носочных изделий, ниток, кружев, отделочных материалов, он широко применяется также для технических целей.

Полиэфирные волокна. Самым широко используемым полиэфирным волокном является лавсан, который получают из продуктов переработки нефти.

По своим физическим и биологическим свойствам лавсан аналогичен капрону, но в отличие от последнего он разрушается концентрированными кислотами и щелочами. Как и капрон, лавсан обладает очень низкой гигроскопичностью, воздухо- и теплопроводностью. Горит лавсан слабо желтым пламенем, выделяя при этом копоть. При затухании образуется шарик чугунного цвета.

В чистом виде полиэфирные волокна используются для изготовления швейных ниток, кружевного полотна, ворса искусственного меха. Чаще же всего они применяются в смесях с натуральными тканями, особенно шерстью, вискозными полотнами. Наличие лавсана в смешанных тканях улучшает их физические свойства: делает их более прочными и несминаемыми. Кроме того, лавсан, будучи более термостойким, чем капрон, не создает особых сложностей при влажно-тепловой обработке этих тканей.

Полиолефиновые волокна. Наиболее известными и часто используемыми материалами из полиолефиновых волокон являются полиэтилен и полипропилен. Исходным сырьем для синтеза полиолефинов служат продукты переработки нефти — этилен и пропилен.

Полиэтилен и полипропилен обладают очень высокими физическими показателями. Они очень устойчивы к воздействию химических реактивов и микроорганизмов. Полиолефиновые волокна абсолютно не пропускают воздух и влагу, их гигроскопичность равна 0%.

Из полиэтилена и полипропилена вырабатывают плащевые и декоративные ткани, ворс ковров, а также пленочные материалы технического назначения.

Полиуретановые волокна. К полиуретановым волокнам относятся комплексные нити спандекс.

Волокна спандекс схожи с другими синтетическими волокнами, но по своим физико-механическим свойствам они относятся к эластомерам, т.е. имеют очень высокие показатели эластического восстановления. После снятия растягивающей нагрузки спандекс почти сразу восстанавливает внешний вид.

Это свойство волокон спандекс используется при изготовлении тканей с эффектом «стрейч», трикотажа, а также материалов для спортивных, корсетных и лечебных изделий.

Источник

Синтетические волокна – это нити из не натуральных, не встречающихся в природе полимерных материалов. Для получения волокнообразующего вещества, первоначальным сырьем служат нефть и сопутствующие газы, каменноугольные смолы.

Для химического производства исходной массы необходимы базовые компоненты: этилен, фенолы, бензол и подобные. Образуемые высокомолекулярные заготовки производятся в виде раствора или расплава. В отдельных случаях требуется защитная среда инертных газов.

Для образования собственно волокна используется фильера. Станок представляет собой емкость с перфорированным днищем, откуда выдавливаются нити с нужным сечением.

Далее расплав охлаждается для затвердения. Из растворов может просто удаляться жидкая составляющая путем выпаривания (сухой способ). При мокром формировании заготовка помещается в среду отвердителей.

Для получения правильной внутренней структуры процесс происходит с вытягиванием. Только в этом случае обеспечивается ориентация молекулярных цепочек по оси, что критично влияет на прочностные свойства продукта. В зависимости от требуемого товарного вида нити режутся или наматываются на катушки.

Классификация волокон

Различаются по химическому составу:

Гетероцепные

В промышленных объемах изготавливаются описанные ниже полиамидные и полиэфирные волокна.

Полиуретановые волокна

Изготавливаются из диизоцианата и диамина. Торговые названия: спандекс, лайкра, неолан. По механическим свойствам напоминают резину. Держат нагрузки до 120°C.

Применяются для изготовления эластичных тканей с возможным добавлением иных искусственных нитей.

эластичны, с высокой растяжимостью;

быстро восстанавливаются до первоначальных размеров;

высокая химическая стойкость.

при интенсивном освещении желтеют.

Полиэфирные волокна

Готовятся из расплава полиэтилентерефталата. Марки: лавсан (терилен), тесил, дакрон. Сохраняют ½ прочности при 180°C.

Растворяются в сильных кислотах и феноле. Не переносят нагрева в щелочах.

устойчивы к растворителям;

не разрушаются бактериями, насекомыми, грибками.

плохо поддаются окраске;

склонны к образованию катышков;

Полиамидные волокна

Торговые марки: капрон (перлон), найлоны (аниды), этант. Работоспособны при температурах до 90. 160°C. С начала 70-х годов прошлого века производятся термостойкие (до 400…600°C) алифатические составы.

Не стойки к минеральным кислотам, трихлорэтану, фенолу и подобным соединениям. Слабо гигроскопичны.

высокая механическая прочность;

стойкость к циклическому изгибу, истиранию и низким температурам;

хорошо переносят большинство химикатов и микрофлору.

плохо переносят солнечный свет (кроме специальных модификаций);

склонны к термоокислению;

Карбоцепные

Выделяются высокой стойкостью к кислотам и щелочам. Часто применяются как электрические изоляторы.

Полиакрилонитрильные волокна

Торговые наименования: нитрон, акрилан. Обладают свойствами, сходными с шерстью. Прочные, со средней износостойкостью.

не теряют качеств под воздействием воды;

не разрушаются от радиации и света;

ценны, как теплоизолятор;

не боятся насекомых и бактерий.

Недостатки: высокая электризуемость.

Полиолефиновые волокна

Включают полиэтиленовые (спектра, текмилнон) и полипропиленовые (геркулон, мераклон). Последние имеют плотность меньше воды (до 920 кг/м 3 ), поэтому используются для плетения нетонущих веревок.

высокие прочность и эластичность;

стойкие химически, не боятся микроорганизмов;

Недостатки: низкая термостойкость (до 110°C).

Поливинилхлоридные волокна

К списку торговых марок относятся хлорин, виньон, тевирон. Синтезируются и сухим, и мокрым способами.

Обладают средними прочностью, износостойкостью, эластичностью.

хороший тепло- и электроизолятор;

не боятся микроорганизмов и грибков.

под воздействием влаги дают значительную усадку.

Поливинилспиртовые волокна

Марки: винол, мтилан, виналон. В зависимости от компонентов могут обладать бактерицидными качествами и повышенной гигроскопичностью.

высокая прочность, стойкость к износу;

мало реагируют на химически активные вещества, растворители, яркий свет.

Недостатки: опаливаются под воздействием огня.

Заключение

Синтетические волокна выгодно отличаются от естественных и искусственных в части прочности, эластичности, стабильности в агрессивных средах, отсутствия склонности к гниению. Но уступают последним в гигроскопичности, что ограничивает их использование, например, в качестве материала для одежды.

Синтетика относительно дешева, что делает ее применение массовым.

Источник