Важнейшие виды натуральных волокон
Важнейшими видами натуральных волокон являются хлопковые, лубяные (льняное, пеньковое, кенафное, джутовое), шерстяные и шелковые.
Хлопок — важнейший вид текстильного сырья. На его долю приходится половина общего количества мирового производства текстильных волокон и около 70 % — количества натуральных.
Промышленное использование хлопка разнообразно и выходит за пределы текстильной промышленности. Из продуктов, содержащихся в хлопке, можно получить до 200 различных веществ.
Волокно хлопка, собранное вместе с семенами, называется хлопок-сырец. В таком виде оно поставляется на хлопкоочистительные заводы, где отделяется от семян и очищается. Получаемый в результате хлопок-волокно по массе составляет 1/3 хлопка-сырца. Для удобства транспортирования хлопок-волокно упаковывают в сильно спрессованные кипы массой 120—190 кг и отправляют на хлопкопрядильные фабрики.
Хлопковое волокно характеризуется хорошей износо- и светоустойчивостью, гигиеничностью, красивым внешним видом, хорошо переносит водную и тепловую обработку. Его недостаток — повышенная сминаемость и деформируемость.
Хлопковое волокно применяется в основном для производства тканей бытового назначения.
Лубяные волокна получают из стеблей льна, конопли, джута и кенафа. Для получения волокон стебли сушат, отделяют семена, а затем размачивают. При этом в результате жизнедеятельности находящихся в воде микроорганизмов разрушаются пектиновые вещества, соединяющие лубяной (волокнистый) слой с первичной корой.
Высушенную после этого солому (тресту) разминают. Выделенное при этом волокно для удаления остатков древесины (костры) подвергают трепанию, а для удаления коротких волокон — чесанию.
У грубоволокнистых культур (джут, кенаф) лубяной слой обычно выделяют из свежесрезанных стеблей, а затем подвергают их мочке, сушке и мятию.
Из всех лубяных волокон наибольшее значение для текстильной промышленности имеет льняное. Его получают из однолетнего травянистого растения двух разновидностей — лен-кудряш и лен-долгунец. Последний имеет более высокий (до 60—80 см) и маловетвистый стебель, дающий мягкое, тонкое и длинное волокно.
Льняному волокну характерна высокая прочность и светоустойчивость (по этим показателям превосходит хлопок и шерсть), малая удлиняемость, хорошая влагопоглощаемость, воздухо- и теплопроницаемость. Оно меньше загрязняется и легче очищается от загрязнений, чем хлопковое.
Недостатками льняного волокна являются низкая упругость (изделия из него легко сминаются), плохая окрашиваемость, а также значительная потеря прочности при щелочной обработке.
По размеру посевных площадей и сбору льноволокна СССР занимает первое место в мире. Поэтому в нашей стране оно широко используется для выработки тканей бытового и технического назначения (водоупорных брезентов, паковочных и мешочных тканей, парусины), а также крученых изделий (ниток, шнуров) и др.
Близким по свойствам и применению льняному является пеньковое волокно. Его изготавливают из конопли — однолетнего травянистого растения. Из нее изготовляют нитки, шпагат, веревки, канаты, а также мебельные, тарные и брезентовые ткани. В последние годы производство пеньки постоянно снижается, что связано с ростом выпуска химических волокон.
Волокно кенафа получают из стеблей однолетнего растения, возделываемого в Индии, КНР, США и Бразилии. Для него характерны высокая прочность, гигроскопичность, химическая стойкость и долговечность. Так, археологическими раскопками добыты образцы ткани из кенафа, пролежавшие в земле более 3500 лет и хорошо сохранившиеся.
Волокно кенафа применяют для изготовления тарных тканей повышенного качества, каркасов ковровых изделий, канатов, веревок и др.
Джутовое волокно изготавливают из однолетнего травянистого растения, произрастающего в странах с тропическим климатом, в частности в Индии и Бирме. По свойствам аналогично кенафу, однако малоустойчиво к действию влаги и атмосферному влиянию.
Джутовое волокно применяется для изготовления технических, упаковочных, мебельных тканей и ковров.
Шерстяное волокно — один из наиболее ценных видов текстильного сырья, обладает отличными теплоизоляционными свойствами и влагоемкостью, мягкостью и эластичностью, благодаря чему изделия из него наиболее гигиеничны.
Для производства текстильных материалов используется шерсть овец (95—97%), коз и верблюдов. При этом наиболее ценным тонким и мягким волокном является шерстяной пух, а наименее ценным — малопрочный и жесткий «мертвый волос».
Снятую посредством стрижки шерсть (руно) подвергают механической обработке (трепанию) и мойке в мыльно-содовом или нейтральном моющем растворе, после чего сушат и упаковывают.
Шерсть используют для производства пряжи, тканей, трикотажа валяльно-войлочных изделий и др.
Натуральный шелк представляет собой волокно животного происхождения — продукт выделения шелкоотделительных желез гусениц шелкопрядов. Получаемое при размотке коконов волокно называется шелком-сырцом. Оно перерабатывается в крученый шелк.
Волокна натурального шелка очень тонки и прочны, хорошо окрашиваются, имеют приятный блеск, обладают высокой упругостью, благодаря чему мало сминаются.
Натуральный шелк используется для изготовления тканей, швейных ниток, пряжи, парашютного полотна, в трикотажном производстве, причем для многих изделий бытового назначения он пока остается незаменимым.
Химические волокна
Важнейшим классом текстильных волокон являются химические волокна. Их производство в СССР, как и в других развитых странах, увеличивается темпами, во много раз превышающими темпы роста натуральных волокон. Так, в 1990 г. выпуск химических волокон и нитей достигнет 1,85 млн. т.
Это объясняется все возрастающей ролью текстильных материалов, что обусловлено расширением их применения для удовлетворения непосредственных потребностей людей, а также для обеспечения технического прогресса многих отраслей промышленности и транспорта. Удовлетворить быстро растущие потребности за счет натуральных волокон, производство которых базируется на ограниченной сырьевой базе, связанной с выращиванием сельскохозяйственных культур, не представляется возможным. Производство химических волокон характеризуется более высокими технико-экономическими показателями. Капитальные вложения, трудовые затраты и себестоимость их значительно ниже, чем натуральных. Меньшее количество химических волокон заменяет большее количество натуральных, причем этим достигается уменьшение массы готовых изделий, удлинение срока их службы.
Производство химических волокон отличается более простой технологией. Общая схема их получения включает приготовление прядильных растворов, формование (продавливание раствора или расплава полимера в сухую среду или в раствор осадительной ванны) и отделку. Это позволяет достичь высокой производительности труда, а также получить волокна, отличающиеся разнообразием свойств. Вместе с тем химические волокна обладают рядом недостатков, среди которых важнейшими являются невысокие гигиенические свойства.
К числу наиболее распространенных искусственных химических волокон относятся вискозное, медно-аммиачное и ацетатное.
Вискозное волокно— одно из наиболее распространенных химических волокон. Сырьем для его производства является древесная целлюлоза, едкий натр, сероуглерод, серная кислота и ее соли.
Вискозное волокно легко окрашивается, гигроскопично, высокоэкономично, однако значительно теряет прочность в мокром состоянии, легко сминается и отличается низкой износостойкостью.
Прочность вискозного волокна, его устойчивость к действию воды, щелочей, а также способность сохранять форму повышается модифицированием (полинозное волокно). Модификациями вискозных волокон являются также сиблон (вискозное высокомодульное), бактерицидное, маслостойкое и др. Вискозное волокно применяется в производстве трикотажа, корда, а также тканей различного назначения.
Медно-аммиачное волокноизготавливается из хлопковой целлюлозы и медно-аммиачного раствора. Оно отличается эластичностью, тонкостью, гладкостью, однако малопрочное и сравнительно дорого. Применяется в производстве трикотажа, ковров и др.
Ацетатное волокноизготавливают из растворов ацетата целлюлозы (ацетилцеллюлозы), получаемого из облагороженной древесной целлюлозы или хлопкового пуха. Отличается эластичностью, малой сминаемостью, мягкостью, диэлектрической способностью, однако у него невысокая прочность, низкая износо- и термостойкость, значительная электризуемость. В отличие от других искусственных волокон оно не горит, а спекается.
В зависимости от типа исходного сырья выпускаются собственно ацетатное (из вторичной целлюлозы) и триацетатное (из триацетилцеллюлозы) волокна. Они применяются в основном для производства товаров широкого потребления.
Синтетические химические волокна отличаются малым водопоглощением и плотностью, химической инертностью, устойчивостью к действию бактерий и микроорганизмов, их физико-химические свойства почти не изменяются при погружении в воду. Однако крашение синтетических волокон затруднено. На их поверхности накапливается значительный электрический заряд, низкие также гигиенические свойства.
К наиболее распространенным карбоцепным синтетическим волокнам относятся полиакрилонитрильное, поливинилхлоридное, полиолефиновое и поливинил-спиртовое, к гетероцепным — полиамидные и полиэфирное.
Полиакрилонитрильное волокно, выпускаемое под торговым названием нитроновое, по внешнему виду и свойствам похоже на натуральную шерсть. Оно отличается высокой прочностью, небольшой плотностью — 1,17 кг/м3, малой сминаемостью, устойчивостью к свету и другим атмосферным агентам, кислотам, слабым щелочам и органическим растворителям.
Нитроновое волокно широко используют для трикотажного производства, изготовления ковров, тканей, искусственного меха и др.
Поливинилхлоридные волокна отличаются высокой устойчивостью к действию большинства химических реагентов и микроорганизмов, низкой энерго- и теплопроводностью, огнестойкостью. Однако у них невысокая устойчивость к истиранию, действию света и атмосферных явлений, высоких (более 70°C) и низких (менее -15°C) температур.
Производимые в СССР Поливинилхлоридные волокна известны под торговыми названиями хлорин, волокно ПВХ, ацетохлорин и винитрон.
Они используются для изготовления фильтров, спецодежды, негорючих тканей, лечебного белья, теплоизоляционных материалов, а ковровом производстве.
К полиолефиновым волокнам относятся полиэтиленовое и полипропиленовое.
Полиэтиленовое волокнообладает небольшой плотностью (940 кг/м3), высокими физико-механическими показателями, не гниет. Оно используется в основном для технических целей и в меньшей степени — для изготовления товаров народного потребления.
Полипропиленовому волокнуприсущи те же свойства, что и полиэтиленовому, однако оно недостаточно стойко к действию тепла и света. Из полипропиленового волокна изготовляют нетонущие и негниющие морские канаты, электроизоляционные и фильтровальные ткани, оббивочные и декоративные материалы, ковры, трикотаж.
Поливинилспиртовое волокно,выпускаемое под торговым названием винол, отличается высокой прочностью, износостойкостью, гигроскопичностью, устойчивостью к изгибу, действию кислот, щелочей, нефтепродуктов, микроорганизмов и света
Винол применяют для выработки бытовых тканей, трикотажа, фетра, войлока, канатов, брезентов, рыболовных сетей, фильтровальных материалов, а также в качестве армирующего материала в производстве резиновых технических изделий и слоистых пластиков.
Одно из ведущих мест среди синтетических волокон принадлежит полиамидным волокнам.Они выпускаются двух разновидностей — капроновое (из поликапроамида) и анидное (из полигексаметиленанадипинамида).
Полиамидным волокнам присущи высокая прочность, эластичность, устойчивость к истиранию, ударным нагрузкам, многократным деформациям, действию химических реагентов, хорошая окрашиваемость. Однако они обладают повышенной электризуемостью, невысокими гигиеническими свойствами, свето- и термостойкостью.
Полиэфирное волокновыпускается под торговым названием лавсан и по внешнему виду напоминает шерсть.
Оно отличается высокой упругостью, поэтому мало сминается, прочностью, хорошей стойкостью к свету, повышенным температурам, истиранию, органическим растворителям, атмосферным воздействиям Однако плохо окрашивается, весьма сильно электризуется и загрязняется (пиллингуется).
Лавсановое волокно используется в производстве канатов, транспортерных лент, приводных ремней, брезентов, шин, искусственного меха, электроизоляционных, фильтровальных, бензо- и нефтестойких материалов, а также тканей бытового назначения. Для выработки платьевых и костюмных тканей используют также полиэфирные текстурированные нити — кримплен.