О текстильных волокнах

Также как древесина, из которой состоит, например, лист бумаги или Ваш дом, текстильные волокна являются исходным материалом для изготовления тканей и других текстильных товаров.

Свойства волокон влияют на технологический процесс переработки их в пряжу, из которой получается конечный продукт в виде ткани или изделий из нее.

Текстильными волокнами называют гибкие прочные тела с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий. Текстильные волокна подразделяют на два класса: натуральные и химические. По происхождению волокнообразующего вещества натуральные волокна подразделяют на три подкласса: растительного, животного и минерального происхождения, химические волокна — на два подкласса: искусственные и синтетические. Искусственное волокно — химическое волокно, изготовленное из природных высокомолекулярных веществ. Синтетическое волокно — химическое волокно, изготовленное из синтетических высокомолекулярных веществ.

Волокна растительного происхождения

Хлопок - это волокна, покрывающие семена растений хлопчатника. Хлопчатник — однолетнее растение высотой 0,6—1,7 м, произрастающее в районах с жарким климатом.

Основным веществом (94—96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом.

От длины и толщины волокон зависит выбор системы прядения (получения пряжи), что в свою очередь влияет на качество пряжи и ткани. Так, из длинноволокнистого (тонковолокнистого) хлопка получают тонкую, ровную по толщине, с малой ворсистостью, плотную, прочную пряжу, используемую для изготовления высококачественных тонких и легких тканей: батиста, маркизета, вольты, сатина гребенного и др. Из средневолокнистого хлопка изготовляют пряжу средней и выше средней линейной плотности, из которой вырабатывают основную массу хлопчатобумажных тканей: ситцы, бязи, миткали, сатины кардные, вельветы и др. Из коротковолокнистого хлопка получают рыхлую, толстую, неровную по толщине, пушистую, иногда с посторонними примесями пряжу, используемую для производства фланели, бумазеи, байки и др.

Хлопковое волокно обладает многочисленными положительными свойствами. Оно имеет высокую гигроскопичность (8— 12 %), поэтому хлопчатобумажные ткани обладают хорошими гигиеническими свойствами. Волокна достаточно прочные. Отличительной особенностью хлопкового волокна является повышенная прочность на разрыв в мокром состоянии на 15—17 %.

Хлопок имеет высокую термостойкость — разрушение волокон до 140°С не происходит. Хлопковое волокно более стойкое, чем вискозное и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам.

Лубяные волокна получают из стеблей, листьев или оболочек плодов различных растений. Стеблевыми лубяными волокнами являются лен, пенька, джут, кенаф. Из лубяных волокон наибольшую ценность представляют льняные.

Лен — однолетнее травянистое растение, имеет две разновидности: лен-долгунец и лен-кудряш. Из льна-долгунца получают волокна. Основным веществом, из которого состоят лубяные волокна, является целлюлоза (около 75 %).  

В отличие от хлопкового льняное волокно имеет сравнительно толстые стенки, узкий канал, закрытый с обоих концов; поверхность волокна более ровная и гладкая, поэтому льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен. Льняное волокно уникально и тем, что при высокой гигроскопичности (12 %) оно быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу; оно прочнее, чем хлопковое, удлинение при разрыве — 2—3 %. Содержание в льняном волокне лигнина делает его устойчивым к действию света, погоды, микроорганизмов. Термического разрушения волокна не происходит до + 160°С. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т. е. оно устойчиво к действию щелочей, но не устойчиво к кислотам. В связи с тем, что льняные ткани имеют свой естественный достаточно красивый шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают. Однако льняное волокно сильно сминается из-за низкой упругости, трудно отбеливается и окрашивается.

Шерсть — волокно из снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть, снятую стрижкой в виде цельного волосяного покрова, называют руном. Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты.

Свойства шерсти по-своему уникальны — ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности волокна чешуйчатого слоя. Благодаря этому свойству из шерсти производятся фетр, суконные ткани, войлок, одеяла, валяная обувь. Шерсть обладает высокими теплозащитными свойствами, имеет высокую упругость. Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Гигроскопичность шерсти высокая (15—17 %), но в отличие от других волокон она медленно поглощает и отдает влагу, оставаясь на ощупь сухой. Шерсть — достаточно прочное волокно, удлинение при разрыве высокое; в мокром состоянии волокна на 30 % теряют прочность. Недостатком шерсти является малая термостойкость — при температуре 100—110°С волокна становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность.  

Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости — ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90 % мирового производства шелка.

рис. кокон тутового шелкопряда

Родина шелка — Китай, где тутовый шелкопряд культивировался за 3000 лет до н. э. Получение шелка проходит следующие стадии: бабочка тутового шелкопряда откладывает яички (грену), из которых выводятся гусеницы длиной около 3 мм. Питаются они листьями тутового дерева, отсюда и название шелкопряда. Через месяц гусеница, накопив в себе натуральный шелк, через шелкоотделительные железы, расположенные по обе стороны тела, окутывает себя непрерывной нитью в 40—45 слоев и образует кокон. Намотка кокона длится 3—4 дня. Внутри кокона гусеница превращается в бабочку, которая, проделав отверстие в коконе щелочной жидкостью, выходит из него.

Натуральный шелк обладает высокой прочностью. Разрывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15%. Натуральный шелк устойчив к кислотам, к щелочам — нет, имеет низкую светостойкость, относительно низкую термостойкость (100—110°С) и высокую усадку. Из шелка вырабатывают платьевые, блузочные ткани, также швейные нитки, ленты, шнурки.

Химические волокна

Химические волокна получают путем химической переработки природных (целлюлозы, белков и др.) или синтетических высокомолекулярных веществ (полиамидов, полиэфиров и др.). Технологический процесс изготовления химических волокон состоит из трех основных стадий — получения прядильного раствора, формирования из него волокон и отделки волокон. Полученный прядильный раствор поступает в фильеры (рис.) — металлические колпачки с маленькими отверстиями — и вытекает из них в виде непрерывных струек, которые сухим или мокрым способом (воздухом или водой) затвердевают и превращаются в элементарные нити.

Искусственные волокна

Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений — целлюлозы, белков, металлов, их сплавов, силикатных стекол. Наиболее распространенное искусственное волокно — вискозное, вырабатывается из целлюлозы. Для изготовления вискозного волокна используют обычно древесную, преимущественно еловую целлюлозу. Древесину расщепляют, обрабатывают химическими реагентами, превращают в прядильный раствор — вискозу.

рис. добавление в хлопковую основу вискозу

Вискозные волокна вырабатывают в виде комплексных нитей и волокон, их применение различно. Вискозное волокно гигиенично, имеет высокую гигроскопичность (11—12 %), изделия из вискозы хорошо впитывают влагу; оно устойчиво к щелочам; термостойкость вискозного волокна высокая.

Металлсодержащие волокна (нити) могут быть металлическими или металлизированными (пленочными с металлическим покрытием). Металлические нити представляют собой мононити круглого или плоского сечений из алюминиевой фольги, меди и ее сплавов, серебра, золота и других металлов. Алюнит (люрекс) — металлическая нить из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон защитной противоокислительной пленкой.

Синтетические волокна

Синтетические волокна получают из природных, низкомолекулярных веществ (мономеров), которые путем химического синтеза превращаются в высокомолекулярные (полимеры). Полиамидные (капроновые) волокна получают из полимера капролактама — низкомолекулярного кристаллического вещества, которое вырабатывают из каменного угля или нефти. В других странах капроновые волокна называются иначе: в США, Англии — нейлон, в Германии — дедерон.  

Полиэфирные волокна (лавсан) выпускают под различными названиями: в Англии, Канаде — терилен, в США— дакрон, в Японии — полиэстер. Наличие ценных потребительских свойств полиэфирных волокон обусловило их широкое применение в текстильном, трикотажном производстве, в производстве искусственного меха.

Полиакрилонитрильные волокна (акрил, нитрон): в США — орлон, в Англии — куртель, в Японии — кашмилон. Нитроновое волокно по своим свойствам и внешнему виду напоминает шерсть. Волокна в чистом виде и в смеси с шерстью используют для выработки платьево-костюмных тканей, искусственного меха, различных трикотажных изделий, гардинно-тюлевых изделий.

Поливинилхлоридное (ПВХ), хлориновое волокно вырабатывают из раствора поливинилхлоридной смолы в диметилформамиде (ПВХ) и из хлорированного поливинилхлорида. Эти волокна значительно отличаются от других синтетических волокон: в результате малой теплопроводности обладают высокой теплоизоляционной способностью, не горят, не гниют, очень стойки к химическим воздействиям.  

Полиуретановые волокна. Обработкой полиуретановой смолы получают волокно спандекс или лайкра, вырабатываемое в виде мононити. Отличается высокой эластичностью, растяжимость его до 800 %. Применяется вместо резиновой жилки в производстве предметов женского туалета, высокорастяжимого трикотажа, спортивной одежды.