Загальні відомості про волокна. Текстильні волокна і нитки. Класифікація. штучні волокна

Текстильні волокна можуть бути натуральними і хімічними.

Натуральними називають такі волокна, які зустрічаються в природі. Волокна складаються з речовин, що відносяться до високомолекулярних сполук - полімерів. З зустрічаються в природі речовин до полімерів, наприклад, відносяться целюлоза - основна частина рослинних волокон, кератин і фиброин - основні білкові речовини, з яких складаються шерсть і шовк.

Найважливіше природне текстильне волокно - бавовна. На бавовноочисних заводах бавовна-сирець (насіння бавовни, покриті бавовняним волокном) очищають від потрапили при зборі бавовни рослинних домішок (частин коробочок, листя та ін.), А потім відділяють волокна від насіння на спеціальних машинах -волокноотделітелях. Потім волокно пресують в стоси і відправляють на прядильну фабрику.

Довжина волокон бавовни в основному трохи більше 20 мм. Бавовняне волокно - тонке, але міцне, добре фарбується. З бавовни отримують тонку, рівномірну і міцну пряжу і роблять з неї найрізноманітніші тканини - від найтонших батисту і маркізету до товстих оббивних тканин і корду для автомобільних шин.

Текстильні волокна отримують також з стебел і листя рослин. Такі волокна називають лубовими. Вони бувають тонкі (льон, рами) і грубі (пенька, джут та ін.). З тонких волокон роблять різні тканини, з грубих - мішковину, канати і мотузки.

Шерсть давно відома людям. Основну масу вовни дають вівці. За своїм значенням для народного господарства шерсть займає друге місце після бавовни. У неї багато дуже цінних властивостей: вона легка, погано проводить тепло і добре поглинає вологу. На фабриках первинної обробки шерсть звільняють від бруду і сторонніх домішок. Волокна, однакові за своїми властивостями, об'єднують в загальні партії. З вовни роблять гладку тонку пряжу, а також пухнасту, товсту. Тканини з гладкою пряжі міцні, легкі, мало мнуться. З них шиють різний одяг- сукні, костюми, пальто. З пухнастою і товстої пряжі виробляють важкі тканини (суконні), що мають велику товщину і ворсисту поверхню. Шерсть є єдиним натуральним волокном, з якого шляхом його звалювання (змішування волокон) можна отримувати різні повсть та інші пружні і щільні матеріали.

А натуральний шовк отримують так. Коли гусениці шовковичного шовкопряда приходить час перетворюватися на лялечку, щоб потім стати метеликом, вона випускає тонку нитку. З її допомогою гусениця прикріплюється до сухій гілці і сплітає з цієї нитки оболонку - кокон. Кокони збирають, прогрівають парою і на спеціальних машинах розмотують. При розмотування з'єднують нитки декількох коконів (від 3 до 30), які міцно склеюються між собою особливою речовиною - серицином, що містяться в самих нитках. Таку нитку називають шовком-сирцем. Після скручування шовку-сирцю отримують кручений шовк, з якого виготовляють красивий і міцний трикотаж.

Існує волокно мінерального походження - азбест (гірський льон), з якого виготовляють теплову та електричну ізоляцію, пожежні костюми і т. П.

Потреба в хімічних волокнах виникла вже в XIX в. Населення планети швидко росло, починали розвиватися нові галузі техніки, які споживають у великих кількостях волокно, і природної сировини - бавовни, вовни, льону і шовку - не вистачало.

Хімічними називають 2 основних типи волокон - штучні і синтетичні. Найбільш простим для хімічної технології кінця XIX- початку XX ст. виявилося створення штучного волокна, одержуваного хімічною переробкою природних високомолекулярних сполук, наприклад целюлози - головної складової частини деревини. Велике значеннястворення штучного волокна з целюлози надавав великий російський хімік Д. І. Менделєєв. Він писав: «Пуд готових волокон обійдеться дешевше, ніж пуд бавовни. В одному цьому вже видно велике майбутнє ... »

В даний час з целюлози отримують віскозне мідно-аміачна, ацетатное і інші штучні волокна. Вони йдуть на виготовлення штапельних і шовкових тканин, корду і багатьох інших побутових і промислових виробів. Штучні волокна дешевше натуральних і по ряду властивостей перевершують їх. Змінюючи характер і режими хімічної переробки целюлози в волокно, можна впливати на його міцність, хімічну стійкість, еластичність, товщину. Однак можливості змінювати властивості штучних волокон все-таки обмежені, так як в їх основі лежить той же високомолекулярна сполука, що і в основі натуральних.

Зовсім інша справа - синтетичні волокна, виробництво яких опинилося під силу тільки сучасної хімії. Синтетичні волокна виробляють полімеризацією щодо простих хімічних речовин-мономерів. Використовуючи різні за своєю природою мономери і направлено впливаючи на умови реакції полімеризації і процес формування волокна з розплаву або розчину полімеру, можна синтезувати волокна з багатьма заздалегідь заданими властивостями. сировина для синтетичних волоконпрактично невичерпний - це нафта, природний газ, вугілля і коксовий газ, відходи целюлозно-паперової, харчової та інших галузей промисловості.

Стійкість до агресивних середовищ, висока механічна міцність, еластичність і інші цінні якості синтетичних волокон зробили їх незамінними для використання в сучасній техніке.Особо міцний корд для покришок коліс сучасних автомашин, літаків, канати і троси, що перевершують сталеві, фільтрувальні перегородки, напівпроникні мембрани, численні тканини - ось далеко не повний перелік застосування тільки одного синтетичного волокна - нейлону. Але ж тепер промисловість випускає десятки марок синтетичних волокон - капрон, енант, лавсан, нітрон ... І кожен новий видволокна - це нові сфери його застосування, іноді найнесподіваніші.

Виробництво хімічних волокон можна умовно розділити на 4 стадії. Перша - отримання вихідного матеріалу. Якщо сировиною для виготовлення штучних волокон служать природні високомолекулярні сполуки, то їх попередньо очищають від домішок. Для синтетичних волокон ця стадія полягає в синтезі полімерів. Потім готують прядильну масу. На цій стадії полімери розчиняють або переводять в розплавлений стан. Далі розчин або розплав ретельно очищають від нерастворившихся частинок і бульбашок повітря і додають барвники. Третя стадія - формування волокна. Це найважливіша і відповідальна операція. Прядильну масу продавлюють через фільєру - диск з безліччю дрібних отворів. Вихідні з отворів тонкі цівки обдуваются повітрям, і волокно твердне завдяки випаровуванню розчинника або охолодження розплаву. Остання - обробка волокна. Волокна очищають від домішок, що потрапили на них в процесі формування. Нерідко на цій стадії волокно також обробляють жиросодержащая розчином, щоб надати йому велику слизькість. Це полегшує переробку волокна на текстильних підприємствах. Завершують виробництво хімічних волокон операції сушки і намотування волокна на шпулі і котушки.

Волокно готове. Тепер його шлях лежить на фабрики і заводи, де воно перетвориться в найрізноманітніші вироби.

Целюлоза є волокнистий матеріал рослинного походження і є основою всіх натуральних і штучних целюлозних волокон. Натуральні целюлозні волокна включають бавовна, льон, пеньку, джут і рами. Целюлоза є полімерний цукровий полісахарид, що складається з повторюваних 1,4-8-гідроглюкозних одиниць, пов'язаних один з одним 8-ефірними зв'язками. Сильні міжмолекулярні сили між ланцюгами в поєднанні з високою лінійністю молекули целюлози пояснюють кристалічну природу целюлозних волокон.

целюлозні волокна

Природні волокна є рослинними, тваринами або мінеральними за походженням. Рослинні волокна, як випливає з назви, походять від рослин. Основним хімічним компонентом в рослинах є целюлоза, і тому їх також називають целюлозними волокнами. Волокна зазвичай пов'язані природним фенольним полімером, лігніном, який також часто присутня в клітинній стінці волокна; тому рослинні волокна також часто називають лігноцелюлозних волокнами, за винятком бавовни, який не містить лігнін.

Целюлоза є волокнистий матеріал рослинного походження і є основою всіх натуральних і штучних целюлозних волокон. Натуральні целюлозні волокна включають бавовна, льон, пеньку, джут і рами. Основним штучним целюлозним волокном є віскоза, волокно, отримане шляхом регенерації розчинених форм целюлози.

Целюлоза є полімерний цукор (полісахарид), що складається з повторюваних 1,4-8-гідроглюкозних одиниць, з'єднаних один з одним 8-ефірними зв'язками.

Довгі лінійні ланцюги целюлози дозволяють гідроксильних функціональних групах на кожній ланці ангідроглюкози взаємодіяти з гідроксильних груп на сусідніх ланцюгах за допомогою водневого зв'язку і сили Ван-дер-Ваальса. Ці сильні міжмолекулярні сили між ланцюгами в поєднанні з високою лінійністю молекули целюлози пояснюють кристалічну природу целюлозних волокон.

насіннєві волокна

• Бавовна є найбільш часто використовуваних натуральним целюлозним волокном. Бавовняні волокна ростуть з насіння в коробочці (стручку). Кожна коробочка містить сім або вісім насіння, і кожне насіння може мати до 20 000 волокон, що ростуть з нього.
• Кокосове волокно отримують з волокнистої маси між зовнішньою оболонкою і лушпинням кокосових горіхів. Це жорстке волокно. Воно зазвичай використовується для виготовлення міцних внутрішніх і зовнішніх килимків, підстилок і плиток.
• Капокское волокно отримують з насіння дерева індійського капока. Волокно м'яке, легке і пусте. Воно легко ламається, і його важко прясти. Воно використовується як волокнистий наповнювачі як набивка для подушок. Раніше волокно використовувалося як наповнення для рятувальних жилетів і матраців на круїзних судах, тому що воно дуже плавуче.
• Рослинний шовк має властивості, подібними властивостями капока.

луб'яні волокна

• Льон є одним з найстаріших текстильних волокон, але його використання зменшилось з моменту винаходу обертового механізму для отримання бавовни.
• Волокна рами мають довжину від 10 до 15 см. Волокна біліше і м'якше льону. Рамі погано приймає барвники, якщо тільки він не піддається сухому чищенню. Рамі сильне натуральне волокно, Але він не має стійкість, еластичність і потенціалом подовження. Він стійкий до цвілі, комах і усадки. Він використовується для одягу, віконних драпіровок, мотузок, паперу та столового і постільної білизни.
• Пенькова коноплі схожа на льон. Волокна мають довжину від 10 до 40 см. Конопля надає мале вплив на навколишнє середовище: вона не вимагає пестицидів. Вона виробляє на 250% більше волокна, ніж бавовна, і на 600% більше волокна, ніж льон, на одному і тому ж ділянці землі. Рослини конопель можна використовувати для вилучення цинку і ртутних забруднювачів з грунту. Конопля використовується для мотузок, одягу і паперу. Наркомани готові платити надмірну ціну за одяг з конопель, тому що вона пов'язана з марихуаною.
• Джут є одним з найдешевших і одним з найслабших целюлозних волокон. У джуту низька еластичність, подовження, стійкість до сонячного світла, стійкість до цвілі і стійкість до кольору. Він використовується для виробництва цукрових і кавових мішків, килимового покриття, мотузок і настінних покриттів. Мішковина робиться з джуту.

листові волокна

• Волокна «Пайна» отримують з листя рослини ананаса. Вони використовуються для виготовлення легких, чистих, жорстких тканин для одягу, сумок і столового білизни. Пайна також використовується для виготовлення матів.
• Абака є членом сім'ї бананових дерев. Волокна грубі і дуже довгі (до півметра). Це міцне, довговічне і гнучке волокно, що використовується для мотузок, килимків, столового білизни, одягу і плетених меблів.

Класифікація рослинних волокон

Рослинні волокна класифікуються відповідно до їх джерелом на рослинах наступним чином:

(1) луб'яні або стеблові волокна, які утворюють волокнисті пучки у внутрішній корі (флоеме або лубе) стебел рослин, часто згадуються як м'які волокна для текстильного використання;

(2) листові волокна, які проходять уздовж листя однодольних рослин, також називаються твердими волокнами і;

(3) волокна насіннєвого волоса, джерело бавовни, який є найважливішим рослинним волокном. Існує більше 250 000 видів вищих рослин; однак для комерційного застосування використовується лише дуже обмежене число видів (<0,1%).

Волокна в луб'яних і листових волокнах є невід'ємною частиною структури рослин, забезпечуючи міцність і підтримку. У рослинах з луб'яних волокон вони знаходяться поруч з зовнішньої корою в лубе або флоеме і служать для зміцнення стебел цих очеретяних рослин.

Волокна знаходяться в нитках, що проходять по довжині стержня або між суглобами. Щоб відокремити пасма, необхідно видалити природну гумку, яка б пов'язала їх. Ця операція називається вимочування (контрольоване гниття). Для більшості застосувань, особливо для текстильних виробів, це довге волокно композитного типу використовується безпосередньо; проте, коли такі волокнисті нитки подрібнюються хімічними засобами, пасмо розбивається на набагато коротші і тонкі волокна.

Довгі листові волокна дають силу листю деяких недеревних однодольних рослин. Вони простягаються в поздовжньому напрямку по всій довжині аркуша і зариваються в тканини паренхиматозной природи. Волокна, знайдені найближче до поверхні листа, є найсильнішими. Волокна відокремлюються від целюлози шляхом зіскрібка, оскільки між волокнами і пульпою мале зв'язування; ця операція називається декортикацією. Листові волокнисті нитки також багатошарові за структурою.

Стародавні люди використовували мотузку для рибальства, пасток і транспортування, а також в тканинах для одягу. Виробництво мотузок і шнурів почалося в палеолітичні часи, як видно на малюнках печер. Мотузки, шнури і тканини виготовлялися з очерету і трав в Стародавньому Єгипті (400 р до н.е.). Мотузки, човни, вітрила і килимки виготовлялися з волокон пальмового листа і стебел папірусу, а письмові поверхні, званих папірусом, з серцевини. Джут, льон, рами, осока, очерет і очерет вже давно використовуються для тканин і кошиків. У давнину джут вирощувався в Індії і використовувався для прядіння і ткацтва. Вважається, що перша справжня папір була зроблена в південно-східному Китаї в другому столітті нашої ери зі старих ганчірок (луб'яних волокон) з пеньки та рами, а потім з луб'яного волокна тутового дерева.

В останні роки світові ринки рослинних волокон неухильно знижуються, головним чином в результаті заміни синтетичними матеріалами. Джут традиційно є одним з основних луб'яних волокон (тоннажності основа), що продаються на світовому ринку; однак різке зниження експорту джуту в Індію свідчить про зниження ринкового попиту на це волокно, яке життєво важливо для економіки Індії (Західна Бенгалія), Бангладешу та Пакистану.

Природні характеристики целюлозного волокна

Рамі

Рамі є одним з найстаріших волокнистих культур, яка використовувалася як мінімум шість тисяч років тому. Він також відомий як порцеляновий трава.

• Рамі вимагає хімічної обробки для видалення смоли.
• Це тонке абсорбує, швидковисихаюче волокно, трохи жорстке, і володіє високою природною блиском.
• Висота рослини становить 2,5 м, а його сила в вісім разів більше, ніж у бавовни.

Конопля

Залежно від обробки, що використовується для видалення волокна з стебла, конопля може бути, природно, кремово-білою, коричневою, сірою, чорною або зеленою.

• Це жовтувато-коричневе волокно.
• Волокна конопель можуть мати довжину від 10 см до 0,5 м, по всій висоті рослини
• Характеристики волокна конопель - його чудова міцність і довговічність, стійкість до ультрафіолетового випромінювання і цвілі, комфорт та хороша поглощаемость

джут

Джут є одним з найдешевших натуральних волокон і поступається тільки бавовні в зробленому кількості і різноманітному використанні. Волокна джуту складаються в основному з рослинних матеріалів целюлози і лігніну.

• Джут - це довге, м'яке, блискуче рослинне волокно, яке можна розгорнути в грубі, сильні нитки.
• Таким чином, це лігноцелюлозних волокно, яке частково є текстильним волокном і частково деревиною.
• Рослина виростає до 2,5 м, а довжина його волокна становить близько 2 м.
• Він зазвичай використовується в геотекстиль.
• Він має гарну стійкість до мікроорганізмів і комах.
• Він має низьку міцність у вологому стані, низька подовження і недорогий у виробництві

кокосове волокно

Волокно механічно витягується з сухої зрілої кокосового лушпиння після вимочування.

• Це довге, тверде і міцне волокно, але з більш низькою м'якістю, меншою водовбирною здатністю і більш короткою тривалістю життя, ніж довгі вимочені волокна.

капок

Капоковое волокно - це шовковисто-бавовняну речовина, яке оточує насіння в стручках дерева сейба.

• Воно може витримувати воду в 30 разів більше власної ваги і втрачає тільки 10 відсотків плавучості протягом 30-денного періоду.
• Воно у вісім разів легше бавовни
• Воно використовується як утеплювач.
• Воно також легке, неалергічних, нетоксичний, стійкий до гниття і запаху.
• Так як воно неупругое і занадто крихке, його не можна прясти.
• Воно володіє видатними характеристиками легкості, герметичності, теплоізоляції і екологічності.