План -конспект урока по предмету Материаловедение швейного производства. Тема : " Текстильные волокна.Классификация волокон"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  КАЗЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

                              ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ № 154

 ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ

(ФКП образовательное учреждение №154)

ПЛАН – КОНСПЕКТ УРОКА

ПО ПРЕДМЕТУ

 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ШВЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА»

ПО ТЕМЕ: «Текстильные волокна. Классификация волокон.»

по программе профессиональной подготовки

по профессии 19601 Швея

Разработала преподаватель: Т.А. Бутинова

Оренбург

2025 г.

 Содержание

1.     Введение.

2.     Виды материалов, требования, предъявляемые к материалам.

3.     Общие сведения о волокнах.

4.     Классификация текстильных волокон.

5.     Свойства волокон.

6.     Применение.

1.     Материаловедение.

·       Материаловедение – наука, изучающая строение и свойства материалов и их изменения в результате различных воздействий при изготовлении изделий и их эксплуатации, а также ассортимент и качество материалов.

Задачи, которые решает материаловедение:

·       Установление критериев выбора материалов с учетом назначения изделия и реальных условий производства;

·       Определение допустимых параметров и режимов обработки материалов;

·       Улучшение качества выпускаемых изделий;

·       Снижение материалоемкости продукции;

·       Разработка рекомендаций по рациональному и экономному использованию материалов.

2.     Виды материалов, требования предъявляемые к материалам

Все материалы, используемые при производстве одежды можно разделить на группы:

1.   Основные материалы для верха изделий – ткани (хлопчатобумажные, льняные, шерстяные, шелковые), нетканые материалы, дублированные материалы, трикотажные полотна, натуральный и искусственный мех, натуральная и искусственная кожа.

2.   Подкладочные ткани (шелковые и хлопчатобумажные)

3.   Прокладочные материалы – ткани бортовые (льняные, хлопчатобумажные, капроновые, волосяные),  нетканые материалы типа флизелина, кромки и др.

4.   Утепляющие материалы – мех натуральный и искусственный, синтепон, синтеватин, ватин, пенополиуретан (поролон)

5.   Отделочные материалы – ленты, тесьма, кружево, шнуры, шитье и др.

6.   Фурнитура – пуговицы, крючки, кнопки, пряжки, застежки, тесьма-молния и др.

7.   Материалы для соединения деталей одежды – швейные нитки, клеи.

·Качество материала – это соответствие совокупности его свойств, требованиям потребителя, определяющих пригодность материала к использованию.

 Требования  к текстильным материалам:

В зависимости от назначения, сезона, пола, возраста и профессии:

·      Эстетические;

·      Технологические;

·      Экономические;

·      Эксплуатационные;

·      Гигиенические;

·      Технические.

3.     Общие сведения о текстильных волокнах.

·   Волокно – длинное, гибкое и прочное тело с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления пряжи и текстильных изделий.

·   Элементарное волокно – это текстильное волокно, которое не делится в продольном направлении на более мелкие без разрушения.

·   Комплексное волокно  (техническое) состоит из продольно скрепленных элементарных волокон.

·   Текстильная нить – волокна, длина которых измеряется сотнями метров.

·   Текстильные нити могут быть элементарными (мононить) и комплексными.

·   Штапельные волокна – короткие отрезки искусственных или ситетических нитей (35-150 мм).

4.     Классификация текстильных волокон

Классификация текстильных волокон.

·     Натуральные – волокна сырьем для получения которых служат растения, волосяной покров животных, выделения желез гусениц шелкопряда, асбест, добываемый из горных пород.

·     Химические – волокна получаемые путем промышленного производства.

·     Искусственные – волокна, которые получают из природных веществ (целлюлозы, белка). К ним относятся вискозное, ацетатное, триацетатное, казеиновое волокна.

·     Синтетические – волокна получаемые из синтетических соединений (капролактама, акрилонитрила) в результате синтеза простых веществ. К синтетическим волокнам относятся: капрон, нитрон, лавсан, полиэстер, винол и т.д. Исходной базой для производства синтетических волокон являются нефть, природный газ, каменный уголь.

·     Карбоцепные – волокна, которые получают из полимеров, имеющих в своей основной молекулярной цепи только атомы углерода.

·     Гетероцепные – волокна, которые в своей молекулярной цепи имеют не только атомы углерода.

5.     Свойства волокон

Геометрические (длина, линейная плотность)

Механические (разрывная нагрузка, удлинение, трение, стойкость к истиранию)

Физические (гигроскопичность, стойкость к нагреванию, светостойкость)

Химические (хемостойкость)

·        Длина(L) – это расстояние между концами распрямленного волокна.

Показатель длины определяет способы переработки волокон при изготовлении пряжи и влияет на структуру и свойства материалов.

Из длинных волокон вырабатывают более тонкую, ровную и прочную пряжу.

Натуральные волокна неравномерны по длине – хлопок 6-52 мм, лен 100-250 мм, шерсть 20-450 мм. Химические волокна вырабатывают любой нужной длины.

·       Линейная плотность(Т) характеризует вес одного километра волокна в граммах и измеряется в Текс.

Т=m/L   (Текс)

Т- линейная плотность, Текс

m – масса волокна выраженная в граммах

L   - длина волокна выраженная в км.

·       Разрывная нагрузка – величина, характеризующая способность волокон сопротивляться растягивающим усилиям.

Чем прочнее волокно, тем более тонкую пряжу можно из него получить.

·       Удлинение при разрыве – максимальный прирост длины волокна на момент ее разрыва.

·       Удлинение – способность волокна увеличивать свою длину под влиянием растягивающих усилий и измеряется как прирост длины волокна выраженный, а мм или в % от первоначальной длины.

·       Деформация – удлинение волокна при последующей разгрузке.

Деформация бывает:

Упругая (исчезает сразу после снятия нагрузки)

Эластическая (исчезает постепенно)

Пластическая (остаточная – не исчезает).

·       Трение  - сила противодействия перемещению соприкасающихся волокон находящихся под действием нормального давления.

Наиболее высоким сопротивлением скольжению обладает шерстяное волокно, наиболее низким волокна натурального шелка.

·       Стойкость волокон к истиранию – сопротивление волокон разрушению при помощи истирания.

Волокна обладают разной стойкостью к истиранию:

Капрон 100%

Лавсан 50-60%

Хлопок 10-12%

Шерсть 5-9%

Вискоза 2-4%.

Для увеличения стойкости к истиранию при выработке пряжи и тканей волокна смешивают. Например, хлопок + лавсан, шерсть + лавсан.

·       Гигроскопичность – способность волокна поглощать из окружающей среды и отдавать в окружающую среду водяные пары, воду.

Гигроскопичность волокна характеризуется влажностью при условиях: температура воздуха 20 ⁰С, относительная влажность воздуха 100%.

Влажность волокон зависит их от химической структуры и выражается в % по отношению к сухому волокну.

·       Стойкость к нагреванию – способность волокон выдерживать воздействие высокой температуры.

·       Теплостойкость – предельная температура воздействия на волокно в течении длительного времени, не ухудшающая свойств волокна.

·       Светостойкость – способность волокна сохранять свои свойства при длительном воздействии света (инсоляция).

При длительном воздействии света волокна теряют свою прочность.

Наиболее устойчивы к действию света: нитрон, лавсан, хлопок, лен.

·       Хемостойкость – это стойкость к действию химических реагентов.

Хемостойкость обуславливает выбор режимов отделки, стирки, химчистки.

К химическим реагентам относятся кислоты, щелочи, окислители, органические растворители. Наиболее стойкими к химическим реагентам являются синтетические волокна.

Тема 2: «Хлопок. Строение, химический состав и свойства»

1.     Произрастание, первичная обработка

2.     Строение волокна

3.     Химический состав и свойства хлопка.

1.                Произрастание, первичная обработка

·     Хлопок – один из основных видов сырья текстильной промышленности. Хлопковое волокно дает однолетнее кустарниковое растение – хлопчатник.

Известно более 40 ботанических сортов хлопчатника.

Все сорта хлопчатника можно разделить на два основных типа средневолокнистый и тонковолокнистый.

Средневолокнистый хлопчатник дает волокно длиной 25 - 34 мм, отличается ранним сроком созревания и высокой урожайностью. Из волокна этого хлопчатника вырабатывается основная масса пряжи, используемая для выработки тканей и других изделий. 

Тонковолокнистый хлопчатник дает длинное (35 - 40 мм), тонкое волокно, применяемое для выработки наиболее высококачественной пряжи, используемой для изготовления тонких тканей (батиста, маркизета), а также для швейных ниток, кружев и др.

Районы произрастания

В настоящее время хлопчатник культивируется в тропических и субтропических регионах более чем 80 стран мира. Под хлопчатником занято 2,5% мировых сельскохозяйственных земель, которые ежегодно дают приблизительно 25 млн. т. хлопковолокна. В число основных производителей хлопка входят Китай, Индия, США, Пакистан, Бразилия, Австралия, Узбекистан, Турция, Туркменистан, Греция, Мексика, Мали.

Особенности культивации хлопчатника

Посев хлопка осуществляется в конце марта – начале апреля с наступлением устойчивой теплой погоды. Через 4-4,5 месяца созревшие коробочки раскрываются, и белая волокнистая масса выступает наружу.

Сбор хлопка-сырца (т.е. волокна вместе с семенами) начинают с первым массовым раскрытием коробочек начиная с сентября. Сбор выполняют вручную или хлопкоуборочными машинами. После сбора хлопок-сырец просушивают, затем пропускают через полевой ворохоочиститель, что снижает засоренность на 1,5-2 %. Затем хлопок-сырец упаковывают в тюки и направляют на хлопкоочистительные заводы для первичной обработки.

Первичная обработка

Основной задачей первичной обработки хлопка является отделение волокон хлопка от семян и очистка волокон от различных примесей.
1 Этап. Отделение длинных волокон (20 - 52 мм) от семян;

2 Этап. Отделение коротких волокон (пуха) длиной 6 - 20 мм;

3 Этап.  Отделение еще более коротких волокон (подпушка) длиной менее 6 мм.
 Длинное хлопковое волокно используют для производства различных видов пряжи, из которой изготовляют разнообразные текстильные и трикотажные изделия. Пух длиной 12 - 20 мм применяется в ватном производстве и в смеси с хлопковым волокном - для получения толстой пряжи. Пух длиной менее 12 мм и подпушек используется для химической переработки в хлопковую целлюлозу, из которой в дальнейшем вырабатываются ацетатные и триацетатные волокна.

2.                Строение  хлопка

Отдельное волокно хлопка при рассмотрении невооруженным глазом представляет собой тончайший (15 - 25 мкм) волосок длиной от 6 до 52 мм. При рассмотрении хлопкового волокна под микроскопом видна извитая сплюснутая трубочка. Извитость волокон обуславливает их хорошую цепкость, что позволяет получить прочную пряжу.

Строение волокон хлопка зависит от степени их зрелости.

Под микроскопом незрелые волокна хлопка выглядят сплющенными, лентовидными, с тонкими стенками и широким каналом внутри (рис.а). Недозрелые волокна отличаются более тонкими стенками, менее широким каналом и меньшей извитостью. Качество их ниже. Незрелые волокна имеют очень тонкие стенки, широкий канал и малую извитость; качество их очень низкое. Совершенно незрелые волокна почти не имеют целлюлозных стенок, извитость у них отсутствует. К использованию такие волокна непригодны.  По мере созревания волокон в их стенках откладывается целлюлоза, и толщина стенок увеличивается, канал становиться уже, волокно приобретает извитость (рис.б)

Зрелое волокно хлопка в продольном виде представляет собой сплющенные трубочки с характерной спиральной извитостью (рис.в). Перезрелые волокна имеют цилиндрическую форму и узкий канал внутри (рис.г). Канал в волокнах хлопка открыт с одной стороны. В поперечном срезе имеют бобовидную, иногда округлую форму с каналом посередине.

Перезрелые волокна отличаются сильно развитыми стенками, ширина канала незначительна, извитости нет. Такие волокна обладают хорошей прочностью и блеском, но меньшей гибкостью и цепкостью, большей жесткостью.

3.  Химический состав хлопка

Химический состав хлопка зависит от степени его зрелости. Наиболее зрелые волокна содержат 95 - 96 % целлюлозы и 4 - 5 % различных примесей (жиров, восков, азотистых, минеральных веществ и др.).  Целлюлоза хлопка представляет собой высокомолекулярное соединение, состоящее из остатков глюкозы, степень полимеризации которых, а достигает 3000 - 5000. Целлюлоза - это линейный полимер, который может быть представлен в виде простейшей схемы: - С₆Н₁₀О₄-О-С₆Н₁₀О₄-О-С₆Н₁₀О₄-О-, или (-С₆Н₁₀О₅-) n.

Свойства хлопка

Свойства хлопка характеризуются высокой прочностью, теплостойкостью, светостойкостью, средней гигроскопичностью и удлинением, малой упругой деформацией, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются.

Хлопок обладает хорошей устойчивостью к действию щелочей (мерсеризации). Под влиянием мерсеризации структура хлопка изменяется, свойства его улучшаются. При действии кислот волокно повреждается, под действием воды набухает и увеличивает свою прочность.

Стойкость к истиранию у хлопка сравнительно небольшая, вследствие чего изделия из этого волокна характеризуются невысокой носкостью. Природная окраска хлопка белая или кремовая; в некоторых случаях она может быть бежевой, зеленоватой и других цветов. После мерсеризации волокна хлопка приобретают значительный блеск, становятся шелковистыми.

Органолептическая оценка волокна - на ощупь волокна мягкие, тепловатые.

Горение. Подожженное хлопковое волокно горит ярко-желтым пламенем со светящимися искрами, образует серую золу и распространяет запах жженой бумаги. Если пламя погасить, волокно интенсивно тлеет, выделяя дымок.

Применение

Вследствие низкой себестоимости, хорошего внешнего вида и вполне удовлетворительных свойств, хлопок широко применяется в производстве тканей (бельевых, сорочечных, платьевых, костюмных, полотенечных), трикотажных изделий, швейных ниток и др. Коротковолокнистый хлопок перерабатывается в толстую и пушистую пряжу для изготовления байки, фланели, бумазеи и других тканей. Из средневолокнистого хлопка вырабатывают пряжу средней толщины для изготовления ситца, бязи, кардного сатина и др. Из тонковолокнистого хлопка вырабатывают наиболее тонкую и гладкую пряжу для изготовления высококачественных тонких тканей – батиста, маркизета, гребенного сатина, шифона и пр.

Тема 3: «Лен. Строение, химический состав и свойства»

1.     Произрастание, первичная обработка

2.     Строение, химический состав.

3.     Свойства, органолептическая оценка, применение.

1.     Произрастание, первичная обработка

               Лен является вторым после хлопка главнейшим видом растительных волокон, применяемых в текстильной промышленности для изготовления многих изделий: тканей, скатертей, салфеток и др.

·        Лен - однолетнее травянистое растение, дающее волокну тоже название. Существует много ботанических видов льна, но наиболее распространенными видами льна являются лен-долгунец и лен-кудряш.

Лен-долгунец сеют исключительно для получения волокна. Стебель его прямой, высотой до 1 м, с разветвлением только у самой вершины. Тонкие прямые стебли льна-долгунца дают длинное, эластичное волокно с выходом около 25 % массы стебля. Выращивается этот лен главным образом в центральных районах страны.

Лен-кудряш сеют в основном с целью получения семян для выработки льняного масла. Стебель его более низкий, ветвящийся от основания. Он дает грубое, короткое волокно, используемое для выработки толстой пряжи. Лен-кудряш имеет более развитую корневую систему и может произрастать в южных засушливых районах.

Кроме этих сортов, имеется промежуточная разновидность льна - межеумок, который дает волокно и семена среднего качества. Разводят лен-межеумок на Украине, в Поволжье, в Сибири и других районах страны.

Особенности  культивации       

Уборку льна-долгунца производят в период ранней желтой спелости, когда семенные коробочки пожелтеют, а стебли приобретут ровный желтый оттенок. Уборка в этот период позволяет получать льняное волокно наилучшего качества.

При более позднем сборе льна в волокнах накапливается большое количество лигнина, в результате чего оно сильно одревесневает, делается грубым, жестким и теряет прядильную способность.

Убирают лен тереблением - выдергиванием растения с корнем с целью сохранения естественной длины льна-волокна, заложенного в лубяном слое растения. Собранный лен очесывают для удаления семенных коробочек, а стебли связывают в снопы, которые направляются на первичную обработку.

Первичная обработка  льна

Первичная обработка льна-долгунца необходима для выделения из льняных стеблей волокна, пригодного для дальнейшей переработки в пряжу.

Первичная обработка состоит из:

·        мочки льняной соломы,

·        сушки тресты,

·        мятья тресты,

·        трепания льна-сырца.

Мочка льна осуществляется для разрушения пектиновых (клеящих) веществ, соединяющих лубяные пучки с древесной частью стебля. Разрушение пектиновых веществ происходит в результате деятельности микроорганизмов. Мочка бывает росяная, водная холодная и водная тепловая (заводская). Получаемая после мочки льняная солома называется трестой.

Сушка тресты предназначена для снижения ее влажности до 10 - 16 %, что необходимо для успешной механической обработки тресты.

Мятье тресты. Тресту мнут на мяльных машинах, или мялках, в которых древесная часть стеблей раздавливается и ломается. Часть изломанной древесины, называемой кострой, выпадает. Получаемый продукт после обработки тресты на мяльных машинах называется льном-сырцом, или мятым льном.

 Трепание  льна-сырца осуществляется на льнотрепальных машинах с целью очистки его от костры и разделения волокнистых пучков на более тонкие технические волокна. После трепания получается очищенное длинное волокно - трепаный лен, отходы - короткие волокна вместе с кострой, называемые отрепком. Выход трепаного льна из льняной соломы высших сортов равен

15 - 20 %.

Короткое льняное волокно получают из отходов трепания и низкосортной короткой и путаной тресты путем их очистки от костры. Выход короткого волокна из льняной соломы составляет  8 - 10 %. Короткое волокно (кудель) и очесы, получаемые в дальнейшем при чесании трепаного льна, используют для выработки наиболее толстой и грубой пряжи (для грубых полотен, бортовки, мешковины).

 2. Строение волокна льна, химический состав

 Техническое волокно льна, используемое в прядении, представляет собой длинный, неодинаковый по форме и диаметру комплекс пучков волокон (рис. а), склеенных пектиновыми веществами. Каждый пучок в свою очередь состоит из 14 - 24 плотно склеенных элементарных волокон. Длина пучка 50 - 250 мм, тонина 100 - 300 мкм.

Элементарное волокно льна имеет веретенообразную форму, в продольном направлении имеет ребристую поверхность. В поперечном сечении имеет форму многогранника. В середине имеет небольшой канал заполненный воздухом.
 

Химический состав

Льняное волокно, как и хлопок, состоит в основном из целлюлозы (80%), но имеет значительно больше примесей (пентозаны и пектиновые вещества 8,4, лигнин 5,2, жиры и воски 2,7, азот и белковые вещества 2,1, зола 1,1 %).

3. Свойства, органолептическая оценка, применение

 Льняное волокно по своим свойствам имеет много общего с хлопком. Например, действие на льняное волокно воды, пара, щелочей, кислот, окислителей и светопогоды примерно такое же, как и на хлопковое. Имеются и некоторые особенности свойств волокна льна, проявляющиеся при указанных воздействиях.

 При щелочной варке технического льняного волокна наблюдается некоторая потеря прочности из-за частичного удаления пектина, цементирующего элементарные волокна, поэтому льняные ткани и изделия из них кипятить в щелочных растворах не рекомендуется. Эффект мерсеризации на льняном волокне проявляется в меньшей степени, чем на хлопковом. К действию разбавленных кислот лен более устойчив, чем хлопок.

Светостойкость льна несколько выше светостойкости хлопка и составляет 990 ч.

Гигроскопичность льняного волокна выше, чем хлопкового, что свидетельствует о его лучших гигиенических свойствах.
 Льняное волокно обладает высокой теплопроводностью, поэтому на ощупь он всегда прохладный.

Недостатками льна являются: малая растяжимость и низкая упругость волокна, вследствие чего льняные ткани сильно сминаются, а одежда деформируется; значительная неровнота технического волокна и пряжи из него по толщине и жесткость волокна, вследствие чего ткани получаются недостаточно однородными и мало драпирующимися.

Цвет льняного волокна благодаря содержанию пектиновых веществ и пигментов светло-серый или светло-желтый, иногда темно-бурый или рыжий. Чистые элементарные волокна - белого цвета.

Горение. Горит льняное волокно так же, как и хлопок, а тлеет хуже.

Применение. Используют льняное волокно преимущественно для производства летних костюмно-платьевых тканей, постельного белья, мужских сорочек, скатертей, полотенец, а также тканей технического назначения (бортовка, парусина и др.).

Тема 4:  «Шерсть. Виды шерсти, типы волокон, строение, химический состав и свойства»

1.     Шерсть, ее виды, этапы обработки.

2.     Строение шерстяного волокна.

3.     Химический состав шерсти

4.     Свойства шерсти. Применение.

1.     Шерсть, ее виды, этапы обработки.

·       Шерстью называют волосяной покров животных, который поддается переработке в пряжу или войлок.

Обычно под шерстью понимается волосяной покров овцы. В других случаях употребляется словосочетание козья шерсть, верблюжья шерсть, шерсть ламы и т.д.

Шерсть является самым дорогим сырьем для производства тканей, т.к. в 15 раз выше себестоимость производства хлопка.

Овцы различных пород дают шерсть различного качества.

По составу волокон шерсть различают:

·        Однородную (тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую)

·        Неоднородную (полугрубую и грубую)

Однородность шерсти определяется уравненностью по тонине, извитости и длине и характеризуется содержанием в ней пуха, переходного волоса, ости и мертвого волоса.

По тонине (толщине) шерсть делится на:

·       Тонкая шерсть – состоит из тонких волокон  пуха с равномерной извитостью, длиною от 70 до 90 мм, тониною от 14 до 25 мкм (1 мкм = 10^-6 м)

Используется для выработки тонких высококачественных костюмных и плательных тканей и трикотажных изделий и полотен

Тонкая шерсть по качественным показателям подразделяется на мериносовую и немериносовую.

Мериносовая шерсть — белого цвета, мягкая, эластичная, хорошо уравненная по тонине и длине, содержит достаточное количество жиропота белого или кремового цвета. 

Немереносовая шерсть от мериносовой отличается меньшим содержанием жиропота, недостаточной уравненностью шерстных волокон по тонине и длине, меньшей извитостью. Шерсть может быть белого, светло-серого цвета и цветная (серая, темно-серая, коричневая, черная). 

Такую шерсть дают породы овец: советский меринос, азербайджанский горный меринос, казахский архаромеринос, асканийский рамбулье, сальский, грозненский, ставропольский меринос и т.д.

·       Полутонкая шерсть – состоит из грубого пуха или переходного волоса или из их смеси, длиной 40-150 мм, тониной 25-34 мкм.

Используется для выработки тонких костюмных и плательных тканей и трикотажных изделий.

Такую шерсть дают породы овец:

Полугрубая шерсть – состоит из пуха, переходного волоса или их смеси.

·       Полугрубая шерсть  (однородная) состоит из шерстных волокон тониной 48-го качества и грубее (31,1-40 мкм).

·       Полугрубая шерсть (неоднородная) состоит из пуха, переходных волокон и тонкой ости. Овец, имеющих неоднородную полугрубую шерсть, стригут 2 раза в год (весной и осенью), а ягнят — 1 раз в год (летом или осенью). Длина шерсти весенней стрижки достигает 110-190 мм (у некоторых пород 230 мм), осенней — 80-110 мм. Полугрубая шерсть — ценное сырье для выработки технических сукон, ковров, трикотажной пряжи.

·       Грубая шерсть (неоднородная) характеризуется наличием в ее составе всех видов шерстных волокон: пуха, переходного волокна, ости, часто сухого или мертвого волоса. Соотношение разных типов волокон в шерсти может быть различным в зависимости от породы и внутрипородных особенностей овец, что определяет ценность грубой шерсти. Овец грубошерстных пород стригут 2 раза в год (романовских — 3 раза). В зависимости от времени стрижки шерсть подразделяют на весеннюю, осеннюю, поярковую. 

Состригание шерсти с овец производится специальными ножницами или машинками.

Шерстный покров, снятый с овец, называется руном. Такая  шерсть сильно загрязнена и неоднородна по качеству.

Шерсть, состриженную с овец всех направлений продуктивности весной, относят к весенней. При весенней стрижке шерсть состригается в основном целым пластом (руном). Шерсть, состригаемую осенью с овец полугрубошерстных и грубошерстных пород, относят к осенней. Эта шерсть целого пласта (руна) не образует. Шерсть, получаемую с молодняка почти всех пород в возрасте 5- 8 месяцев, не образующую целого пласта (руна), относят к поярковой. 

Этапы первичной обработки шерсти

1.     Сортировка шерсти по качеству выполняется вручную.

В разных местах тела овцы, качество шерсти разное. Числа от 1 до 7 указывают на уменьшение шерстяного качества (чем выше число, тем ниже качество). С шеи, спины и бедер берут лучшую шерсть. После стрижки овцы, количество хорошей шерсти составляет 75-80 %, непригодной 15-25 %.Классификация по качеству:1-4 - однородная шерсть разной длины, руно;5 - завитки и более грубая шерсть; 6-7 - ость и мертвый волос, жесткие и не прочные.

2.       Трепание с целью разрыхления и удаления засоряющих примесей, осуществляется на специальных трепальных машинах.

3.       Промывка для удаления жиропота. Выполняется в моющих агрегатах. Промывка выполняется с моющими средствами. Промытую шерсть поласкают от моющих средств и отжимают. В результате промывки шерсть освобождается от грязи на 50- 60 %.

4.       Сушка выполняется в сушильных машинах до влажности 15-17 %.

2.     Строение шерстяного волокна

Типы волокон шести:

1.     пух;

2.     переходный волос;

3.     ость;

4.     мертвый волос

·       Пух- наиболее тонкие волокна 15-30 мкм, мягкие, прочные, круглые в поперечном сечении с мелкой извитостью, состоящие из двух слоев: 1-чешуйчатого и 2- коркового.

·       Переходный волос – волокно тониной 30- 50 мкм, состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового, сердцевинного.  Сердцевинный слой узкий и прерывистый. Переходный волос по техническим показателям похож на пух.

·       Ость – почти прямые грубые волокна 50-90 мкм неправильной округлой формы в поперечном сечении. Состоит из трех слоев. Сердцевинный слой занимает от 1/3 до 2/3 толщины волокна.

·       Мертвый волос -  наиболее толстое и грубое волокно, ломкое и короткое, лишенное природного цвета и блеска. Сердцевинный слой занимает 90- 95 %его толщины. Волокно обладает малой прочностью, быстро разрушается от трения, не окрашивается. Мертвый волос считается дефектным волокном, поэтому его удаляют из массы шерсти.

3.     Химический состав шерсти

Волокно относится к белковым соединениям содержащих кератин.

Кератин (от греч. keras,  род.падеж keratos – рог)

В состав кератина входят пять элементов: углерод, кислород, водород, азот и сера.

Макромолекула кератина содержит аминогруппы - NH2, карбоксильные группы – COOH.

4.     Свойства шерсти. Применение

Химическим составом определяются и химические свойства шерсти. Щелочные растворы действуют на кератин разрушающе. Кипячение шерсти в 5-7%-ном растворе едкого натра в течение 15-20 минут вызывает полное растворение волокна. К взаимодействию с кислотами шерсть устойчива. Это свойство способствует хорошему окрашиванию шерсти. Поэтому шерстяные волокна окрашивают кислотными красителями. Концентрированные кислоты способны разрушать волокно шерсти. При взаимодействии с водой шерсть теряет прочность.

Шерсть имеет высокую гигроскопичность. Обладает хорошей светостойкостью.

Обладает хорошей растяжимостью и упругостью, что обуславливает несминаемость изделий из шерсти.

Шерсть имеет высокие теплозащитные свойства.

Шерсть обладает хорошей воздухопроницаемостью.

Шерсть обладает  валкоспособностью.

·          Валкоспособность – способность волокон образовывать войлокообразный застил в процессе валяния. Эта способность объясняется чешуйчатым строением волокон, их мягкостью и извитостью.

Горение. Загорается вяло, горит  плохо, в пламени спекается. Горение сопровождается распространением запаха жженого волоса или пера.

Применение

Шерстяные волокна используют для производства чистошерстяных и полушерстяных плательных, костюмных, пальтовых, мебельных тканей, пряжи и трикотажных изделий, а также полотен технического назначения. Верблюжий пух используют для изготовления различных тканей, а грубую верблюжью шерсть – в производстве технических изделий.

Тема 5: «Натуральный шелк. Получение, строение, свойства»

1.     Понятие о шелке. Производство шелка

2.     Строение коконной (шелковой) нити

3.     Химический состав шелка

4.     Свойства натурального шелка

5.     Применение шелка

1.     Понятие о шелке. Производство шелка

·     Натуральный шелк - это элементарная нить животного происхождения - продукт выделения шелкоотделительных желез гусениц шелкопряда.

Из истории возникновения

Родиной шелка считают Гималаи, откуда он впоследствии был завезен в Китай. Появление неразрывно связано с красивой легендой о китайской принцессе Си-Лин-Чи, в чашку которой упал кокон, который размотался от горячей жидкости, превратившись при этом в нить. Секрет получения загадочной нити китайцы хранили в течение многих столетий. Тайна охранялась настолько тщательно, что попытки вывоза коконов могли наказываться смертной казнью вора. Позднее о чудесной ткани узнали в Японии, а затем в Индии. В Европе первые упоминания относятся к I в. до н. э. В скором времени тайна шелка стала все более и более доступна людям, но качество некоторых изделий так и не удается превзойти.

Производство шелка

1.     Развитие тутового шелкопряда включает в себя четыре стадии:

·        яички (грена),

·        гусеницы,

·        куколки

·        бабочки.

Из специально подготовленной грены выводят гусениц и кормят их сначала нарезанными листьями шелковицы, затем - целыми листьями и в заключение - побегами и ветками с листьями. В стадии гусеницы насекомое пребывает в среднем 4-6 недель. Размеры и масса тела гусеницы тутового шелкопряда в процессе ее роста быстро увеличиваются. Если в начале длина тела составляет 2-3 миллиметра, а масса 0,4-0,5 миллиграмм, то в конце - соответственно

70-90 миллиметров и  4-5 грамм.

Потемнение головы гусеницы сигнализирует о начале линьки. По истечении четырёх стадий линьки гусеница переходит в стадию куколки и начинает завивку кокона, образуя коконную нить из двух шелковин. Средняя скорость выпуска нити составляет 5-7 миллиметров в секунду, а длина нити в коконе 600-2000 метров и более.

Для облегчения завивки коконов в помещениях, где выкармливают гусениц, ставят коконники - веники из ветвящихся жестких трав, различные решетки и тому подобное. Завивка кокона продолжается 8-9 дней, после чего коконы снимают с коконников, очищают от наружных слоев нити и в жесткой таре отправляют на заготовительные пункты, откуда они поступают на первичную обработку. До 2/3 массы снятых коконов составляет вода, поэтому они называются сырыми. Внутри находится живая куколка. В стадии куколки насекомое пребывает около 2 недель, а затем переходит в стадию бабочки. При выходе из кокона бабочка разрушает его оболочку, тем самым нарушая целостность нити и перепутывая составляющие ее шелковины.

2.     Сортировка коконов. Перед размоткой все коконы сортируются. При этом некачественные коконы удаляются.

Не на каждом производстве этот процесс налажен хорошо, но там, где следят за качеством своей продукции, некачественное сырье может попасть в производство лишь случайно. Также при сортировке обращают внимание на качество самой нити, на легкость, с которой она сходит с кокона. Все полученное сырье должно храниться в прохладных, сухих и хорошо проветриваемых помещениях на сетчатых решетках или рамах, которые защищены от солнечного света. Интересным фактом можно считать то, что рабочие многих предприятий в Китае и Тайване считают куколок, очищенных от шелка, очень изысканным деликатесом, поэтому количество отходов такого производства снижается в сравнении с другими странами, которые производят шелк.

3.     Замаривание куколок. Чтобы избежать этого, на заготовительных пунктах коконы обрабатывают различными способами с целью умерщвления (замаривания) куколок. Для замаривания и сушки коконов применяют разнообразные сушилки. Одна из них представляет собой печь, в которой коконы обрабатываются горячим паром 2-2,5 часа при температуре не выше 110 градусов по Цельсию. Этот, несомненно, не самый гуманный способ необходим для сохранения качества будущих изделий. Таким способом умерщвляются все куколки. Тем не менее, важно не перестараться, так как слишком долгое замаривание сделает будущие нити хрупкими и ломкими, а недостаточное оставит их влажными, что приведет к загниванию. Качественные коконы имеют определенный вес, форму, размер, зернистость поверхности и плотность - вся эта совокупность свойств будет указывать на то, что намотка была произведена правильно.

4.     Запаривание коконов. Для облегчения размотки коконы могут запариваться в горячей воде при температуре 40-55 градусов по Цельсию, в результате чего размягчается один из составных компонентов (серицин).

5.     Разматывание коконов. Далее коконы поступают на кокономотальные фабрики для размотки. Так как одна нить тонкая и недостаточно прочная для человека, то, при размотке, нити нескольких коконов объединяют в одну. Таким образом, получается шелк-сырец, из которого сложением и скручиванием получается крученый шелк, а из отходов, которые остаются при размотке коконов, получается шелковая пряжа.

2.     Строение шелковой нити

Коконная нить представляет собой армированную белковую композицию из двух фиброиновых шелковин тониной 20-30 мкм, соединенных клейковидным веществом - серицином. Длина коконной нити зависит от породы шелкопряда и может быть от 400 до 1500 м. Форма шелковин в поперечнике неодинакова по всей длине и изменяется из округлой формы в начале кокона становится лентовидной к концу.

3.     Химический состав шелка

Натуральный шелк является биополимером.  Шелковины состоят из белкового вещества фиброин (от лат. cлова fibra - волокно). Фиброин состоит из: углерода, кислорода, азота, водорода.

Серицин - это ценное белковое вещество, содержание его в шелке-сырце 25-27%. Серицин состоит из тех же элементов, что и фиброин, но в другом соотношении. Серицин в сравнении с фиброином содержит больше кислорода.

Кроме фиброина и серицина шелковая нить содержит минеральных (1-1,7%), жировосковых веществ (0,5-3,2%) и следы пигментов (красящие вещества).

C₁₅H₂₃N₅O₆ –  химическая формула фиброина

4.      Свойства шелка

Натуральный шелк отличается мягкостью, тониной, легко красится и обладает приятным умеренным блеском, высокой износостойкостью, не пилингуется, хорошо переносит ручную стирку.

Шёлк не электризуется. Шелк прочен при растяжении. Обладает высоким упругим и низким пластическим удлинением. Благодаря этому шелковые волокна, ткани и изделия из них не сминаются в процессе эксплуатации.

По гигроскопичности натуральный шелк занимает промежуточное положение между хлопком и шерстью. Термоустойчивость натурального шелка в отличие от других природных волокон пониженная. При нагревании шелк становится жестким и ломким, подвергать его температурам свыше 100°С не рекомендуется.

Разбавленные щелочи вызывают набухание нити, при нагревании в щелочах шелк полностью разрушается.

Натуральный шелк характеризуется также высокой устойчивостью к микробным разрушениям, что объясняется особенностями его структуры.

Натуральный шелк обладает самой низкой светоустойчивостью из всех природных волокон. В результате фотохимических реакций под воздействием света и светопогоды волокно желтеет, кроме того, ухудшаются его механические свойства.

5.     Применение шелка

В современном текстильном производстве натуральный шелк применяется для изготовления тонких платьевых тканей, атласов, декоративных и галстучных тканей, блузочных, сорочечных, костюмных, пальтовых, мебельно-декоративных и портьерных тканей, постельного и нательного белья, чулочно-носочных изделий,  одежды для грудных детей и материалов специального назначения (в том числе медицинских - шелковые швы незаменимы при многих операциях).

В последнее время шелковое волокно активно используется для наполнения подушек и одеял. Кроме того, шелковые ткани применяют в качестве подкладки для костюмов и пальто.

Наряду с текстильной промышленностью натуральный шелк широко используется в технике. Это великолепный электроизоляционный материал, из него изготовляют тончайший сита и фильтры, парашюты, покрышки гоночных велосипедов и многое другое.

Тема 6: Асбест.

1.Где данное волокно образуется.

2.Химический состав и свойства.

3.Применение  асбеста.        

1.Асбест - это натуральное минеральное волокно. В переводе с греческого означает «неугасимый, неразрушимый». Под этим названием объединяют группу тонковолокнистых минералов из класса силикатов. Образуются в недрах земли пластами из гибких тончайших волокон.

2.            Химический состав и свойства.

По химическому составу асбестовые минералы – водные силикаты магния, железа и отчасти кальция и натрия.

Наибольшее применение имеет хризолит – асбест.

Это двухслойный листовой минерал зеленовато- серого цвета в куске. Обладает шелковистым блеском. Волокна гибкие, обладают высокой прочностью на разрыв, высокой огнестойкостью (температура плавления около 1500 ⁰С).

Они плохо проводят тепло и электричество. Длина волокон варьируется от нескольких долей до 50 мм. Толщина - доли миллиметров. Обладает высокой кислотоупорностью и устойчивостью по отношению к морской воде.

             3.    Применение асбеста.

Главными достоинствами асбеста являются его огнестойкость и гибкость. Известно, что Петру I была подарена сшитая из асбеста скатерть, которую можно было почистить, бросив в огонь. Главные же недостатки этого материала - он является канцерогенным, способствует развитию лёгочных заболеваний.

Сфера применения асбеста.

На сегодняшний день в промышленности всего мира используется хризотил — асбест. Он входит в состав более трех тысяч различных изделий, среди которых можно назвать следующие: 

асбестоцементные кровельные листы (плоские и волнистые), пенобетон, хризотилцементные напорные и безнапорные трубы, фасадные плиты, асбестовые ткани, шнуры из асбеста, негорючий асбестовый картон, асбестовые фильтры, тормозные ленты, резинотехнические изделия, мастика, герметик, органически — силикатные покрытия, буровые растворы, асфальтобетонные смеси, строительные растворы.

             Асбестовая жила в минерале клинохризотила.

Тема 7: Искусственные волокна, виды, получение и свойства

1.                 Вискозное волокно, получение и свойства

2.                 Ацетатное волокно, получение и свойства

3.                 Триацетатное волокно, получение и свойства

1.                 Вискозное волокно, получение и свойства

Сырье для производства:

Древесная целлюлоза в идее листов, полученная варкой древесной щепы в растворе бисульфата кальция

Этапы производства:

1.                 Подготовка целлюлозы

2.                 Подготовка прядильного раствора

3.                 Формование волокна

4.                 Отделка вискозного волокна

1.                 Подготовка целлюлозы заключается в подсушивании целлюлозы до влажности 6- 8% и обработке щелочным раствором едкого натра (NaOH) и предсозревании.

В растворе едкого натра целлюлоза набухает и из нее удаляются растворимые примеси. Образуется щелочная целлюлоза, которую выдерживают для предсозревания в течение некоторого времени, для получения раствора необходимой вязкости.

2.                 Получение прядильного раствора заключается в ксантогенировании подготовленной массы и ее созревании.

Подготовленную массу щелочной целлюлозы обрабатывают сероуглеродом (СS₂), получают ксантогенат целлюлозы, который затем растворяют в щелочи и получают вязкий раствор – целлюлозу (7,5% целлюлозы, 6,5% щелочи и 86 % воды). Полученный раствор подвергают процессу созревания, в результате которого она приобретает необходимую вязкость.

Для получения окрашенного волокна в прядильный раствор вводят красители, для получения матированного волокна вводят соль двуокиси титана (TiO₂).

3.                 Формование волокна  заключается в том, что на прядильной машине из прядильного раствора формуются волокна.

На бобинной или центрифугальной прядильной машине по трубопроводу подается прядильный раствор, который под давлением, создаваемым насосом проходит через дополнительный фильтр и продавливается через фильеру в осадительную ванну, содержащую водный раствор  серной кислоты (H₂SO₄) и сернокислых солей.

Фильтрация раствора необходима для удаления механических примесей и нерастворившихся частиц, а также для предотвращения засорения фильер и улучшения качества нитей.

Фильера – это колпачок, имеющий 24- 36 отверстий диаметром 0,07 – 0,08 мм.

При взаимодействии прядильного раствора с кислотой ксантогенат разлагается, целлюлоза восстанавливается, и струйки раствора затвердевают, образуя твердые тонкие нити.

Элементарные нити с одной фильеры соединяют в одну комплексную нить.  Далее нить проходит  через систему прядильных дисков, с помощью которых они получают необходимую вытяжку. Затем нити наматываются на бобину (на бобинных прядильных машинах) или сматываются в кулич (на центрифугальных прядильных машинах). При сматывании нити приобретают крутку. Скорость формования нити 80- 100 м/мин.

4.                 Отделка вискозного волокна:

Промывка выполняется для удаления серной кислоты (H₂SO₄) и ее солей во избежание возможного гидролиза целлюлозы, ослабления и обрыва волокон.

Десульфурации предназначена для удаления с волокон коллоидной серы, которая придает волокнам желтоватый цвет и некоторую жесткость.

· Десульфурация – обработка волокна сульфидом натрия (Na₂S)

Беление предназначено для придания волокнам белизны за счет обработки гипохлоридом натрия (NaClO).

Кислование  предназначено для удаления остатков гипохлорида, состоит в кисловании серной кислотой(H₂SO₄).

Мылование обработка мыльным раствором для придания волокнам мягкости и рассыпчатости

Сушка при температуре 50-80 ⁰ С

Крутка

Запаривание с целью фиксации крутки

Резание для получения штапельных волокон выполняется на резальной машине 40- 150 мм.

Строение вискозного волокна

При рассмотрении вискозного волокна под микроскопом на поверхности волокна видны продольные штрихи. Поперечное сечение имеет неправильную ребристую форму. Такое строение объясняется неодновременным отвердеванием наружного и внутреннего слоя волокна. При отвердевании внутреннего слоя происходит сжатие, в результате поверхностный слой сморщивается, и в волокне образуются продольные бороздки.

При рассмотрении волокна невооруженным взглядом волокна гладки имеют сильный блеск, скользят.

Химический состав

Вискозное волокно представляет собой гидрат целлюлозу, которая отличается от природной целлюлозы степенью полимеризации (n= 300-400), что объясняет различие свойств.

C₆H₇O₂(OH)₃ - гидратцеллюлоза

 Свойства волокна

Вискозное волокно обладает хорошими показателями: гигроскопичности, светостойкости, удлинения.

Вполне удовлетворительными показателями теплостойкости, разрывной нагрузки.

Недостатком являются малая доля упругого удлинения, вследствие чего изделия из вискозы сильно сминаются. Большая потеря прочности при намокании волокна (50%). Малая стойкость к истиранию.

Вискозные волокна равномерны по длине, тонине, не имеют сорных примесей, не повреждаются микроорганизмами и молью.

Горение.  Горит как хлопок, тлеет хуже.

Применение: для производства бельевых, сорочечных , плательных, подкладочных тканей, трикотажных полотен, шнуров, тесьмы, кружева и т.д.

2.     Ацетатное волокно, получение и свойства

Сырье для производства: хлопковая целлюлоза и древесная целлюлоза

Этапы производства:

1.     Подготовка прядильного раствора

2.     Формование волокна

3.     Отделка вискозного волокна

1.     Подготовка прядильного раствора

Хлопковый подпушек, очищенный от примесей, обрабатывают уксусным ангидридом (CH₃CO)₂O (как растворитель)  в присутствии серной кислоты H₂SO₄ (как ускорителя реакции). В результате образуется триацетилцеллюлоза (первичный ацетат).

Первичный ацетат омыляют в присутствии уксусной и серной кислот с добавлением небольшого количества воды, получают диацетилцеллюлозу (вторичный ацетат).

Вторичный ацетат растворяют в смеси ацетона (85%) с этиловым спиртом (15%) и получают прядильный раствор – ацетилцеллюлозу.

2.     Формование волокна осуществляется по сухому способу.

Прядильный раствор продавливается через фильеру (24-120 отверстий с диаметром 0,07-0,08 мкм) и в виде тонких струек попадает в камеру с воздухом, подогретым до температуры 55-65 ⁰С. Под действием температуры легколетучие растворители (ацетон и спирт) испаряются из струек раствора и струйки затвердевают, превращаясь в нити. Скорость прядения 200-250 м/мин. В процессе прядения нити вытягиваются, замасливаются (для снижения электризуемости) и наматываются на бобину.

3.     Отделка

В процессе отделки ацетатное волокно не требует дополнительных видов обработки, поэтому эму придают крутку.

Если требуется окрашивание, то красители вводят в прядильный раствор до формования волокна.

Строение ацетатного волокна

Ацетатные волокна имеют на поверхности продольную шероховатость, но более крупную, чем у вискозного волокна. По блеску и мягкости волокно приближено к натуральному шелку.

Химический состав

Уксуснокислый эфир целлюлозы, что определяет отличие свойств ацетатного волокна.

Свойства ацетатного волокна

Низкая гигроскопичность – 6-7 %, меньше набухает в воде, меньше теряет прочность при намокании (35%), низкая стойкость к нагреванию до 120 ⁰С.

Характеризуется высокими теплоизоляционными свойствами, высокой светостойкостью. Пропускает ультрафиолетовые лучи.

Недостатком является высокая электризуемость.

Горение. Горит желтым пламенем менее интенсивно, чем вискозные волокна, с образованием темного наплыва и распространением специфического кисловатого запаха, если пламя погасить, волокна тлеет.

Используется для производства подкладочных, плательных тканей, плащевых и курточных тканей, трикотажных полотен.       

3.     Триацетатное волокно, получение и свойства

Это волокно получают формованием из раствора триацетилцеллюлозы в смеси метиленхлорида со спиртом.

Формование волокна можно производить и по мокрому и по сухому способу.

Сухой способ.  Волокно получают формованием из раствора триацетилцеллюлозы в смеси метиленхлорида (90-95%) со спиртом (5-10 %).

Формование осуществляется аналогично формованию ацетатного волокна с последующей термообработкой при температуре 180-220 ⁰С в течении 1-3 мин. Скорость формования 30-35 м/мин.

Мокрый способ. Триацетилцеллюлозу растворяют в метиленхлориде и в качестве реагента в осадительной ванне используют водный раствор уксусной кислоты. Скорость формования 15-25 м/мин.

Отделка. После формования волокна промывают, замасливают, гофрируют, режут и сушат.

Строение. Строение аналогично ацетатному волокну.

Химический состав. Уксуснокислый эфир целлюлозы, в отличие от ацетатного волокна немного разное строение макромолекулы. Поэтому свойства немного отличаются.

Свойства триацетатного волокна.

Гигроскопичность меньше, чем у ацетатного волокна. Меньшая потеря прочности при намокании. Меньшая стойкость к истиранию.

Триацетатное волокно обладает большей жесткостью и формоустойчивостью, поэтому изделия из  триацетатного волокна почти не требуют утюжки. Изделиям из таких тканей можно придавать складку, плиссе, гофре и они будут сохраняться в процессе носки.

Триацетатное волокно имеет большую разрывную нагрузку, чем у ацетатного волокна. Обладает высокой электризуемостью.

Горение. Горит примерно также как ацетатное волокно.

Применение. Используют для производства плательных, блузочных тканей, подкладочных, костюмных, галстучных, нетканых материалов. Ткани из  триацетатного волокна по внешнему виду приближены к тканям из натурального шелка.

Тема 8: Синтетические волокна, виды, получение, свойства

1.     Капрон (полиамидное волокно)

2.     Лавсан, полиэстер (полиэфирные волокна)

3.     Спандекс (полиуретановое волокно)

4.     Нитрон (полиакрилнитрильное волокно)

5.     Хлорин

·     Синтетические волокна получают из высокомолекулярных соединений (фенол, этилен, ацетилен, метал и др.) образованных путем синтеза из более простых низкомолекулярных соединений (нефть, природный газ, каменный уголь).

1.     Капрон (полиамидное волокно) (ПА)

Сырье для производства: фенол, бензол, толуол

Получение

Из фенола после нескольких химических реакций получают мономер – капролактам.

Капролактам подвергают процессу полимеризации и получают полимер – смолу капрон.

Формование волокна осуществляется по сухому способу. Из смолы при температуре 270-280 ⁰С получают расплав, который продавливают через фильеры. Струйки расплава попадают в камеру, в которую подается холодный воздух. При охлаждении струйки затвердевают, превращаясь в волокна. Проходя через прядильные диски, волокно вытягивается в 4-6 раз от первоначальной длины.

В процессе отделки волокно проходит операции замасливания (для снижения электризуемости), сушки, крутки и перемотки.

Строение

Волокно имеет гладкую поверхность и круглое поперечное сечение. Поэтому волокна обладают большим блеском и пониженной цепкостью.

Свойства

Капрон обладает низкой гигроскопичностью, низкой теплостойкостью. Обладает высокой стойкостью к истиранию и прочностью. Волокно обладает хорошими механическими свойствами.

Волокно обладает пиллингуемостью (способностью образовывать катышки).

К действию кислот и щелочей устойчиво. При намокании в воде не изменяет своих свойств.

Горение

При поднесении к пламени проявляет тепловую усадку, плавится, а затем загорается слабым голубовато-желтым пламенем с наличием  белого дымка, распространяя запах сургуча. При удалении волокна из пламени горение постепенно прекращается, а на конце нити застывает темный твердый шарик.

Применение

Используют для выработки легких тканей плательного, блузочного ассортимента, трикотажных полотен, кружева, тесьмы,  швейных ниток, при изготовлении чулочно-носочных изделий.

Штапельные волокна капрона используют в смеси с другими: шерстью, хлопком для выработки плательных, костюмных, пальтовых тканей.

2.     Лавсан, полиэстер (полиэфирные волокна) (Пэф, Пэс)

Сырье для производства: диметиловый эфир терефталевой кислоты  (ДМТ) и этиленгликоль

Получение

В результате взаимодействия диметилового эфира терефталевой кислоты  (ДМТ) и этиленгликоля образуется дигликолевый эфир терефталевой кислоты, из которого под воздействием реакции поликонденсации образуется смола лавсан. Для получения окрашенного волокна красители добавляют в смолу.

Формование волокна осуществляется аналогично капрону.

Отделка волокна включает операции термофиксации (обработка горячим воздухом 130-155 0С в течении 1- 3 минут для предотвращения последующей усадки), замасливания, крутки.

Строение.

Волокно имеет гладкую поверхность и круглое поперечное сечение. Поэтому волокна обладают большим блеском и пониженной цепкостью.

Свойства

Лавсан обладает низкой гигроскопичностью. Высокой теплостойкостью. Обладает высокой стойкостью к истиранию (в 4-5 раз выше чем у капрона) и прочностью. Волокно обладает хорошими механическими свойствами.

Волокно обладает пиллингуемостью (способностью образовывать катышки).

К действию кислот и щелочей устойчиво. При намокании в воде не изменяет своих свойств.

Обладает высокой светостойкостью. Обладает несминаемостью.

Горение

Горит слабо желтоватым пламенем, выделяя черную копоть, оставляя черный твердый шарик.

Применение

Изделия из лавсана имеют шерстоподобный вид. Лавсан применяют для изготовления технических тканей, швейных ниток, плательных, костюмных тканей, трикотажных полотен, искусственного меха. Также используют в смеси с шерстью, льном, хлопком.

3.     Спандекс (полиуретановое волокно)

Сырье для производства: различные диизоцилнаты и гликоли из которых в присутствии диаминов получают полиуретан.

·     Полиуретан – высокомолекулярное соединение, макромолекулы, которых содержат уретановую группу (-OCONH-).

Производство. Для обеспечения эластичности полимера и гибкости макромолекулы в нее вводят гибкие блоки, в качестве которых вводят простые и сложные полиэфиры. В результате взаимодействия химических соединений образуется высокомолекулярный полиуретан.

Формование волокна может производиться мокрым и сухим способами. Волокна получают в виде комплексной нити.

Свойства волокна спандекс

Волокно спандекс характеризуется низкой гигроскопичностью (0,8-0,9%) и теплостойкостью (рекомендуемая температура при ВТО не более 100 ⁰С), высокой хемостойкостью, недостаточной светостойкостью, хорошей устойчивостью к истиранию.

Достоинства волокна спандекс – высокая устойчивость к плесени и поту, хорошая окрашиваемость, неизменность свойств при намокании, высокая растяжимость (500-700%) и эластичность.

Высокая растяжимость и эластичность волокон спандекс объясняются особым строением макромолекул, напоминающим спиральные пружины и связанные в отдельных местах жесткими связями.

Горение. Горит спандекс подобно лавсану.

Применение. Волокна спандекс перерабатывают в изделиях, как в чистом виде, так и в смесовых материалах в смеси с хлопком, искусственными и синтетическими волокнами.

С волокнами спандекс вырабатывают эластичные трикотажные полотна бельевые, для спортивной одежды,  корсетных и медицинских изделий, чулочно-носочные изделия, сорочечные, плательные, костюмные ткани, эластичные отделочные кружева, ленты, тесьма и др.

4.     Нитрон (полиакрилнитрильное волокно) (ПАН)

Сырье для производства: акрилонитрил, синтезируемый из пропилена и аммиака или ацетилена и синильной кислоты.

Производство. Акрилонитрил путем полимеризации превращается в смолу полиакрилонитрил. Полученную смолу растворяют в диметилформамиде для получения прядильного раствора.

Формование волокна может осуществляться сухим и мокрым способами. Для формования волокна используют фильеры  с числом отверстий от 3000 до 12000. При формовании мокрым способом струйки  попадают в осадительную ванну с водным раствором диметилформамида. Скорость формования 3-6 м/с. Свежесформованное волокно очень хрупкое, для придания ему пластичности его нагревают при температуре 100-150 ⁰С и вытягивают на 400-1200%. Далее волокно подвергают термофиксации для повышения его теплостойкости и снижения усадочности.

Строение.

Волокна нитрона имеют гладкую поверхность с гантелеобразным поперечным сечением.

Свойства волокна нитрон.

Волокна нитрона характеризуются низкой гигроскопичностью, хорошей устойчивостью к действию воды, высокой теплостойкость и светостойкостью, низкой теплопроводностью. Хемостойкость невысокая, под действием концентрированных кислот и щелочей способен разрушаться, к действию слабых и средних растворов щелочей и кислот, а также большинства органических растворителей устойчив. Нитрон устойчив к действию плесени и микроорганизмов, не повреждается молью. Обладает особо высокой стойкостью к ядерным излучениям. При намокании не изменяет своих свойств, обладает высокой упругостью и хорошей растяжимостью, высокой прочностью, несминаемостью.

Горение. Горит более интенсивно, чем лавсан и капрон, вспышками, выделяя большое количество черной копоти. После прекращения горения остается темный наплыв неправильной формы.

Применение. Нитроновое волокно используется в чистом виде для изготовления высокообъемной пряжи, из которой вырабатываются шерстеподобные ткани для платьев, костюмов, трикотажные полотна и трикотажные изделия (свитеры, жакеты, полуверы шарфы, шапки и др.).

Широкое применение нитрон получил в производстве смесовых тканей в смеси с шерстью для производства платьевых, костюмных, пальтовых тканей и верхнего трикотажа. А также нитрон используют для изготовления спецодежды, искусственного меха, ковров, одеял и др.

5.     Хлорин

Сырье для производства: винилхлорид, получаемый из этилена или ацетилена путем насыщения их хлором до 56,5 % при обработке хлористым водородом.

Производство. Винилхлорид подвергают процессу полимеризации получают поливинилхлорид. Для получения полимера поливинилхлорид подвергают хлорированию до содержания хлора 65 % и получают смолу хлорин.

Формование волокна хлорин производится из раствора полимера в ацетоне мокрым способом.  При формовании волокна в осадительной ванне для отвердевания волокна используют 4-10% водный раствор ацетона. Скорость формования комплексной нити 30-40 м/мин. Для формования используют фильеры с 2000-6000 отверстий. Сформованные нити вытягивают на 130-150 %, замасливают и наматывают на бобину.

Свойства волокон хлорин. Волокно характеризуется почти полной негигроскопичностью, высокой устойчивостью к действию воды и высокой хемостойкостью. Как все синтетические волокна не подвергается воздействию микроорганизмов, пота, не повреждается молью. Прочность невысокая. Обладает хорошей растяжимостью, упругость ниже, чем у других синтетических волокон. Стойкость к истиранию хорошая.

Недостатками хлорина является низкая теплостойкость и светостойкость. Уже при нагреве до температуры 70 ⁰С волокно начинает деформироваться, размягчаться и усаживаться. Хлорин обладает электризуемостью.

Горение. При поднесении к пламени дает большую усадку, обугливается, но не горит, распространяя запах хлора.

Применение.  Благодаря устойчивости волокна к действию микроорганизмов и воды его широко применяют для изготовления спецодежды для лесников, рыбаков.

6.Полиэтиленовые и полипропиленовые волокна.

Сырье для производства: служат продукты переработки нефти - пропилен и этилен.

Производство. Из полипропилена вырабатывают мононити, комплексные нити, объемные извитые нити и штапельное волокно, из полиэтилена – мононити, комплексные нити, разрезные нити ( типа ленточек).

Свойства волокон:   Полиолефиновые волокна негигроскопичны и легкоплавки: полиэтиленовые волокна плавятся при температуре 130-135 ⁰С, полипропиленовые – при  170⁰С. Обладая высокой прочностью, волокна устойчивы к действию микроорганизмов, моли, плесени и моющих веществ.

Применение. Производят прочные, не тонущие и не гниющие канаты и материалы технического назначения. Используются для плащевых и декоративных тканей, основы и ворса ковров.

         Тема 9:  Неорганические волокна, виды, получение, свойства

         Химические неорганические волокна подразделяют на стекловолокна

 ( кремниевые) и металлосодержащие.

Сырье для производства.

 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.

Свойства волокон: 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.

Производство. 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.

Кроме металлических изготовляют металлизированные нити, которые представляют собой узкие ленточки из пленок с металлическим покрытием. В отличие от металлических металлизированные нити более упругие и легкоплавкие.

Применение.

Металлические и металлизированные нити используют для выработки тканей и трикотажа для вечерних платьев, золотошвейных изделий, для декоративной отделки тканей, трикотажа и штучных изделий; для изготовления погон и знаков отличия для военного обмундирования.