Технология волокнистых материалов

Шерсть может быть белого, серого, рыжего, черного цвета. При  введении чистого волокна в пламя  оно горит, спекаясь в темный шарик. При выводе волокна из пламени  горение прекращается. Горящее волокно  шерсти выделяет специфический запах.

Шерстяное волокно обладает валкоспособностью: в процессе валки  ткани волокна сближаются, перемещаются и, перепутываясь, сцепляются чешуйками, образуя войлокообразный застил. Способность шерсти к сваливанию объясняется прежде всего чешуйчатым строением поверхности волокна  и его упругостью, а также извитостью и мягкостью. Благодаря этим свойствам  из шерсти можно вырабатывать такие  текстильные изделия, как сукно, драп, фетр, войлок и др. В результате валки масса волокон уплотняется, изменяется их внешний вид, уменьшается  теплопроводность и увеличивается  мягкость.

Шерстяное волокно как  в чистом виде, так и в смеси  с другими волокнами широко применяют  для изготовления высококачественных платьевых и костюмных тканей.

Козья шерсть бывает двух видов: пуховая и остевая. Пух - это тонкие, мягкие, шелковистые и блестящие  волокна с низкой теплопроводностью. Особенно ценится пух, полученный с  придонских коз, тониной 10 - 19 мкм. Получают его вычесыванием.

Ость получают стрижкой. Наиболее высококачественную остевую  шерсть под названием мохер дают ангорские козы. Она характеризуется  мягкостью, большой прочностью и  сильным блеском, имеет длину 210 - 350 мм, тонину 30 - 38 мкм.

Козий пух используют для  выработки верхнего трикотажа, вязаных  шалей, головных платков, перчаток, шарфов, носков, чулок и др. Остевую шерсть ангорских коз используют для  выработки верхнего трикотажа, пальтовых  и костюмных тканей, драпировочных  и обивочных тканей, плюша, одеял, ковров и т. д.

 

Тема 4. Химические волокна и их свойства.

 

Химические волокна —  волокна, получаемые из органических природных  и синтетических полимеров.

Важные преимущества химические волокна перед волокнами природными - широкая сырьевая база, высокая  рентабельность производства и его  независимость от климатических  условий. Многие химические волокна  обладают также лучшими механическими  свойствами (прочностью, эластичностью, износостойкостью) и меньшей сминаемостью. Недостаток некоторых химические волокна, например полиакрилонитрильных, полиэфирных, - низкая гигроскопичность.

Историческая  справка

Впервые мысль о том, что  человеком может быть создан процесс, подобный процессу получения натурального шелка, при котором в организме  гусеницы шелкопряда вырабатывается вязкая жидкость, затвердевающая на воздухе  с образованием тонкой прочной нити, была высказана французским ученым Р. Реомюром еще в 1734 году.

Производство первого  в мире химического (искусственного) волокна было организовано во Франции  в г. Безансоне в 1890 году и основано на переработке раствора эфира целлюлозы (нитрата целлюлозы), применяемого в промышленности при получении бездымного пороха и некоторых видов пластмасс.

Основные этапы  в развитии химических волокон

На первом этапе — с  конца XIX века до 1940-50-х годов —  разрабатывались и совершенствовались процессы получения искусственных  волокон на основе природных полимеров  из их растворов мокрым методом формования. Развивалось производство вискозных  волокон. Некоторое развитие получили процессы сухого формования ацетатных  волокон. Однако доминирующую роль в  изготовлении текстильных изделий  играли природные волокна, химические рассматриваются только как дополнение к природным волокнам. Изделия  из химических волокон изготавливались  в весьма небольших количествах.

На втором этапе — 1940-70-е  годы — развивались процессы синтеза  волокнообразующих мономеров, полимеров  и технологии получения волокон  из расплавов синтетических полимеров. Одновременно сохранялось и совершенствовалось производство волокон мокрым методом  формования. Производство химических волокон развивалось в промышленно  развитых странах. В этот период созданы  основные виды химических волокон, которые  можно назвать «традиционными»  или «классическими». Химические волокна  рассматривались как дополняющие  и только частично заменяющие природные  волокна. Начинали развиваться процессы модифицирования волокон.

На третьем этапе — 1970-90-е годы — выпуск химических волокон существенно возрос. Широко развились методы их модифицирования  для улучшения потребительских  свойств. Химические волокна приобрели  самостоятельное значение для самых  различных видов изделий и  областей применения. Кроме того, они  широко используются в смесях с природными волокнами. В этот же период в промышленно  развитых странах созданы «волокна третьего поколения» с принципиально  новыми специфическими свойствами: сверхпрочные и сверхвысокомодульные, термостойкие и трудногорючие, хемостойкие, эластомерные и др.

На четвертом этапе  — с 1990-х годов по настоящее  время — идет современный этап развития производства химических волокон, появление новых способов модифицирования, создание новых видов многотоннажных волокон: «волокон будущего» или  «волокон четвертого поколения». В  их числе новые волокна на основе воспроизводимого растительного сырья (лиоцелл, полилактидные), новые мономеры и полимеры, получаемые путем биохимического синтеза и волокна на их основе. Проводятся исследования по применению новых принципов получения полимеров  и волокон, основанных на методах  генной инженерии и биомиметики.

Производство химических волокон  и нитей включает в себя несколько  основных этапов:

- получение сырья и его предварительную  обработку; 

- приготовление прядильного раствора  и расплава;

- формование нитей и волокон  ;

- их отделку и текстильную  переработку. 

При производстве искусственных и  некоторых видов синтетических  волокон (полиакрилонитрильных, поливинилспиртовых и поливинилхлоридных) применяют  прядильный раствор, при производстве полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых и стеклянных волокон – прядильный расплав.

При формовании нитей прядильный раствор  или расплав равномерно подается и продавливается через фильеры  – мельчайшие отверстия в рабочих  органах прядильных машин.

Струйки, вытекающие из фильер, затвердевают, образуя нити, которые затем наматываются на приемные устройства. При получении  нити из расплава их затвердевание  происходит в камерах, где они  охлаждаются потоком инертного  газа или воздуха. При получении 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). Фильеры могут быть различной формы (круглые, квадратные, в виде треугольников) и размеров. При производстве волокон в фильере может быть до 40 000 отверстий, а при получении комплексных нитей – от 12 до 50 отверстий.

Сформованные из одной фильеры  нити соединяются в комплексные  и подвергаются вытягиванию и  термообработке. В результате этого  нити становятся более прочными благодаря  лучшей ориентации их макромолекул вдоль  оси, но менее растяжимыми вследствие большей распрямленности их макромолекул. Поэтому после вытягивания нити подвергаются 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, снятия электризуемости).

После отделки нити перематываются в паковки и сортируются.

Искусственные волокна

К искусственным относятся  волокна, получаемые из целлюлозы и  ее производных: это вискозное, ацетатное  и триацетатное волокно.

Вискоза считается самым «натуральным» изо всех химических волокон. Вискозное волокно вырабатывается из целлюлозы, получаемой из древесины ели, пихты, сосны. Ткани из вискозы могут вырабатываться различного назначения и, в зависимости от этого им придают вид шелка, хлопка, шерсти или льна, так как на вискозном волокне довольно просто выполняются характерные для льна утолщения. Вискозные ткани могут быть блестящими и матовыми. Они обладают такими свойствами, как мягкость, растяжимость, устойчивость к истиранию.

Ткани из вискозы характеризуются  высокими гигиеническими свойствами. Они устойчивы к действию всех органических растворителей. Горят  волокна быстро, желтым пламенем, и  образуют легкий сероватый пепел  с запахом жженой бумаги.

При увлажнении вискозные  ткани сильно набухают, что приводит к повышенной усадке изделия. В мокром состоянии волокно делается непрочным  и легко повреждается, но при высыхании  прочность восстанавливается. При  температуре 150°С волокно теряет прочность. Ткань из вискозы легко сминается.

В наше время эти недостатки устраняются модификацией вискозных  волокон. Высокопрочное вискозное  волокно обладает более равномерной  структурой, что способствует повышению  прочности, устойчивости к истиранию  и многократным изгибам.

Полинозное волокно является полноценным заменителем тонковолокнистого  хлопка. Ткань из такого волокна  применяют при производстве сорочек, белья, плащей. Полинозное волокно прочнее  обычного вискозного волокна, как в  сухом, так и в мокром состоянии, более износостойкое, мало мнущееся.

Применяют вискозные волокна  для выработки шелковых и штапельных тканей, трикотажных изделий, тканей различного назначения из смеси вискозных  волокон с хлопком, шерстью, шелком, льном и химическими волокнами. Такие ткани могут быть гладкокрашеными, набивными, пестроткаными или отбеленными.

Некоторые из них обрабатываются по типу шелковых и хлопчатобумажных и могут носить такие же названия. Наиболее известны штапельное полотно, шотландка, саржа, репс, сорочечные ткани. Они обладают хорошими гигиеническими свойствами, изделия из них долго  сохраняют первоначальную форму, не требуют сложного ухода. 

Ткани из вискозного шелка, по сравнению с натуральными шелковыми, более тяжелые и жесткие, но так  же, как и натуральные, они могут  быть скользкими и сыпучими. Такие ткани мнутся и дают значительную усадку при стирке. Типичными представителями этих тканей являются креп-маронен, креп-сатин, креп-твил, тафта, поплин.

В основном вискоза используется для производства плательных тканей. Из тканей креповой структуры шьют платья, блузки, платья-костюмы и  плащи.

Жаккардовые ткани более  тяжеловесны, они используются в  качестве декоративных и драпировочных  и прекрасно подходят для шитья  нарядных женских костюмов.

Кроме описанных, выпускают  и другие виды модифицированных вискозных  волокон: водоупорные, огнезащитные, кислотостойкие для изготовления спецодежды и технических  целей.

Изделия из вискозных тканей стирают вручную или в стиральной машине при температуре 3О—40°С с  использованием мягких моющих средств. Не рекомендуется резко менять температуру  воды при стирке и полоскании, иначе  изделие дает сильную усадку. Вискозу  нельзя тереть, выкручивать и отжимать в центрифуге. Лучше всего изделие  повесить в мокром состоянии, чтобы  вода постепенно стекала, или аккуратно  отжать махровым полотенцем. Утюжат изделия  во влажном состоянии в режиме «шелк> или через влажный проутюжильник.

Изделия из вискозы можно  отдавать в химическую чистку.

Волокна ацетатных тканей, в отличие от вискозных, состоят  не только из целлюлозы, но и из ацетата  целлюлозы. В качестве исходного  сырья для получения ацетатных  волокон используют хлопковый пух (хлопковую целлюлозу) или облагороженную древесную целлюлозу. В зависимости  от типа исходного сырья различают  ацетатное и триацетатное волокно.

Ткани из этих волокон имеют  слегка блестящую поверхность и  зрительно очень похожи на натуральный  шелк. Они приятны на ощупь, мягки, обладают способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Эти ткани хорошо сохраняют  форму и почти не мнутся, отличаются от вискозных небольшой усадкой. Они хорошо держат складки, достаточно эластичны, хорошо удерживают тепло. Ацетатные  ткани практически не впитывают  влагу — всего 6% от собственного веса. В мокром состоянии волокна  дают трудноустранимые замины, поэтому  после стирки их нельзя выжимать. Ацетатные  ткани очень чувствительны к  высоким температурам и расплавляются  при 210°С.. Такие ткани не повреждаются молью. В ацетоне волокна растворяются.

Из ацетатных тканей изготавливают  блузки, платья, трикотажное белье, галстуки, шарфы, кружева. Наиболее известные  представители — крепдешин, креп-твил, тафта, парча, подкладочные ткани.

Триацетатные ткани впитывают  в 2,5 раза меньше влаги, чем ацетатные, но более устойчивы к высоким  температурам (расплавляются при 3О0°С). Они прекрасно плиссируются, легко  отстирываются, их можно даже отбеливать. Однако они имеют склонность к  расхождению нитей в швах, грубоватый и слишком «простой» вид. Из триацетатных волокон изготавливают ткани  для повседневной и спортивной одежды.

Горят ацетатные ткани  так же, как вискоза. Однако ряд  отрицательных качеств таких  как высокая электризуемость, низкая устойчивость к истиранию, способность  повреждаться при стирке и химической чистке, низкая гигроскопичность и  воздухопроницаемость, недостаточная  устойчивость к облучению ультрафиолетовыми  лучами — привели к снижению спроса на изделия из ацетатных и триацетатных волокон.

Производство этих волокон  развивалось до 1967 г., а затем, с  появлением новых ценных типов синтетических  волокон, значительно замедлилось.

Ацетатные ткани стирают  вручную при температуре воды З0°С с использованием мягких моющих средств или в стиральной машине, в щадящем режиме, без предварительного замачивания (только очень загрязненную одежду и вещи из однотонной ткани  можно замачивать на 10— 15 минут в  чистой холодной воде). При стирке ацетатных  шелковых тканей следует помнить, что в мокром состоянии их прочность снижается, поэтому их нельзя тереть, растягивать, выкручивать. Полоскать их следует в большом количестве воды.