Какое свойство волокна влияет на
натуральные и химические волокна
Определение
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. Иногда к химическим волокнам относят минеральные волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые).
Волокна являются исходным материалом для изготовления текстильных товаров и могут применяться как в естественном, так и в смешанном виде. Свойства волокон влияют на технологический процесс переработки их в пряжу. Поэтому важно знать основные свойства волокон и их характеристики: толщину, длину, извитость. От толщины волокон и пряжи зависит толщина получаемых из них изделий, которая влияет на их потребительские свойства.
Пряжа из тонких синтетических волокон более склонна к пиллингу — образованию закатанных волокон на поверхности материала. Чем длиннее волокна, тем пряжа из них ровнее по толщине и прочнее.
НАТУРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА
Определение
Натуральные волокна — это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека. В эту группу входят волокна растительного, животного и минерального происхождения.
Натуральные волокна животного происхождения
Шелк — состоит из волокна животного (белкового) происхождения. Шелковые нити получают из коконов гусениц тутового шелкопряда. К шелковой группе относятся такие ткани, как — вуаль, шифон, крепдешин, атлас и др. Традиционно, шелк считается одним из самых дорогих разновидностей ткани. Изделия из шелковой ткани очень легкие, прочные, красивые. Имеют приятный блеск, хорошо регулируют температуру тела. К недостаткам шелка можно отнести то, что ткань сильно мнется и чувствительна к действию ультрафиолетовых лучей. Часто к натуральному шелковому волокну добавляют другого рода волокна для получения новых интересных фактур и различных эффектных переплетений. При горении шелка ощущается запах «паленой курицы», образующийся наплыв легко растирается между пальцами.
Шерсть — натуральные волокна животного (белкового) происхождения. В качестве сырья используется волосяной покров животных — овечья шерсть, верблюжья шерсть, шерсть ламы, кролика и др. В группу шерстяных тканей входят: саржа, сукно, твид и пр. Шерсть различных животных отличается по качеству, свойствам и области применения. Единственная общая характеристика всех типов шерсти — это исключительное качество удерживать тепло. Значительную массу шерсти (94-96%) для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство. Натуральные шерстяные ткани мягкие, эластичные, лёгкие, воздухопроницаемые. Толщина тканей может быть разной, существуют как толстые, так тонкие шерстяные материи. Ткани из шерсти практически не сминаются. При горении шерсти также как и в случае шерсти чувствуется запах «паленой курицы», а образующийся наплыв легко растирается между пальцами.
Натуральные волокна растительного происхождения
Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза. Это твердое трудно растворимое вещество, состоит из звеньев $C_6H_{10}O_5$. Помимо целлюлозы в растительных волокнах присутствуют воски, жиры, белковые, красящие вещества и др.
Хлопок — это натуральное волокно растительного происхождения. Производят хлопок из волокон семян растений хлопчатника. На основе хлопка производятся: сатин, батист, ситец, деним, фланель и многие другие виды хлопчатобумажных тканей. Достоинствами хлопчатобумажной ткани являются: прочность, высокая износостойкость, устойчивость к действию щелочей и эластичность. Ткань теплая, мягкая и приятная на ощупь, хорошо впитывает влагу, не электризуется. К недостатком ткани относят высокую сминаемость из-за малой доли упругой деформации. Иногда к тканям хлопчатобумажной группы, например сатину, добавляют вискозу, и тогда на их матовой поверхности появляется изумительный блеск либо узор.
Лен — это натуральное и экологически чистое волокно растительного происхождения. Сырьем для производства льна служит стебель травянистого растения с одноименным названием. Льняные ткани гигиеничные, прочные, мягкие на ощупь, с хорошими влаго- и воздухопроницаемыми свойствами. Однако, ткани изо льна из-за незначительной растяжимости и слабой упругости волокна чрезвычайно сильно мнутся и плохо гладятся, а также изрядно садятся при стирки. Чаще всего изделия из льняной ткани выпускаются естественного цвета (от серого до бежевого). Имеют приятный блеск.
НАТУРАЛЬНОЕ ВОЛОКНО МИНЕРАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Асбест (греч. неразрушимый) — собирательное название группы тонковолокнистых минералов из класса силикатов. В природе это агрегаты с пространственной структурой в виде тончайших гибких волокон. Применяется в самых различных областях, например в строительстве, автомобильной промышленности и ракетостроении. По химическому составу асбест представляет собой водные силикаты магния, железа, кальция и залегает в горных породах в виде жил и прожилок. Асбест не горит.
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Химические волокна (искусственные и синтетические) получают путем сложной химической переработки природных и синтетических веществ. Производство химических волокон растет быстрыми темпами. Это объясняется, прежде всего высокой экономической эффективностью производства, огромными ресурсами сырья, высокими эксплуатационными свойствами этих волокон, возможностью получения волокон с заданными свойствами.
Искусственное волокно — химическое волокно, изготовленное из природных высокомолекулярных веществ.
Синтетическое волокно — химическое волокно, изготовленное из синтетических высокомолекулярных веществ.
ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА
Определение
Искусственные волокна получают из природных веществ органического (целлюлоза, белки) и неорганического (стекло, металлы) происхождения.
Мысль о получении искусственных волокон впервые была высказана в ХVII в., но промышленное производство их было осуществлено лишь в конце ХIХ в. Первым видом искусственных волокон целлюлозного происхождения был нитратный шелк, полученный в 1890 г. Несколько позже был найден способ промышленного производства медно-аммиачного волокна, а в 1898 г. получено самое распространенное в настоящее время искусственное волокно — вискозное. К концу первой мировой войны был разработан метод производства ацетатного волокна.
Вискозное волокно
По химическому составу вискозные волокна представляют собой гидратцеллюлозу, отличающуюся от природной целлюлозы меньшей длиной молекулярной цепи (n = 300 — 400) и меньшей степенью ориентации макромолекул в волокне, что и объясняет различие их свойств.
Сырьем для производства вискозного волокна является древесная целлюлоза в виде листов, полученная варкой древесной еловой щепы в растворе бисульфита кальция. Процесс производства вискозного волокна состоит из следующих этапов: подготовка целлюлозы, получение прядильного раствора, формование волокна, отделка вискозного волокна.
Вискозные волокна характеризуются хорошими показателями гигроскопичности, светостойкости, теплостойкости, разрывной нагрузки. Недостатками вискозного волокна являются малая доля упругого удлинения, отчего изделия из этого волокна плохо противостоят смятию; большая потеря прочности при увлажнении волокна, объясняющаяся прониканием молекул воды в межмолекулярные пространства волокон, что приводит к ослаблению поперечных связей молекул, в значительной степени определяющих прочность волокон; недостаточная стойкость к истиранию. Горят вискозные волокна, как хлопок.
Ацетатное волокно
По химическому составу ацетатные волокна представляют собой уксуснокислый эфир целлюлозы. Они отличаются от вискозных тем, что имеют меньшие гигроскопичность, теплостойкость, разрывную нагрузку и стойкость к истиранию, меньше набухают в воде и меньше теряют прочность в мокром состоянии. Вследствие большей упругости ацетатных волокон изделия из них лучше сохраняют форму и более износостойки, чем из вискозных волокон. Сырьем для производства ацетатного волокна служит хлопковая или высококачественная древесная целлюлоза.
Ацетатное волокно окрашивают специальными дисперсными красителями, которыми не могут окраситься вискозные волокна. Это позволяет на изделиях из смеси ацетатных и вискозных волокон получать разнообразные колористические эффекты. Ацетатное волокно окрашивается более глубоко и равномерно, чем вискозное, кроме того, ему можно придать повышенную белизну. Ацетатное волокно в отличие от вискозного характеризуется более высокими теплоизоляционными свойствами, светостойкостью и стойкостью к действию микроорганизмов, пропускает ультрафиолетовые лучи.
Ацетатное волокно горит желтым пламенем, распространяя специфический кисловатый запах и образуя наплыв темного цвета, который после охлаждения легко раздавливается пальцами. Если пламя погасить, то волокно медленно тлеет с выделением струйки дыма.
СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Определение
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.
Нейлон называют полиамидным волокном, поскольку он содержит характерные амидные группы в своих основных цепочках:
Протеины (белки), такие как шелк, на смену которым пришел нейлон, также являются полиамидами. Эти амидные группы очень полярны и могут образовывать друг с другом водородные связи. Благодаря этому, а также потому, что основные цепи молекул найлона так регулярны и симметричны, нейлоны часто обладают кристаллической структурой, поэтому они образуют очень качественные волокна.
Нейлоны относятся к числу наиболее распространенных полимеров, используемых в качестве волокон. Нейлон используется при производстве рабочей одежды, но чаще используется в виде термопластика.
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 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.
.
Волокнистые материалы и их свойства
Основные свойства волокон
Толщина (тонина)
текстильных волокон колеблется в пределах от 2 до 100 мкм (микрометров). Основная масса текстильных волокон
имеет диаметр до 60 мкм. Измерение толщины волокон затруднительно, поэтому основной характеристикой толщины
волокон и нитей является линейная плотность. Эта величина показывает, какую массу имеет волокно определенной
длины. Измеряется линейная плотность в единицах — текс.
Текс – международная единица измерения толщины волокон —
это масса в граммах, отнесенная к 1 км волокна (рис.13). Определяется по формуле:
T = m/l,
где m масса
волокна или отрезка нити, г;
l их длина, км.
Чем толще волокно, тем больше текс.
Длина
Длина волокна может измеряться в миллиметрах, сантиметрах и метрах. Наиболее короткие волокна — хлопковый пух
и подпушек — имеют длину до 20 мм. Длина коконной нити шёлка достигает 1000 м и более. Длина искусственных и
синтетических нитей может быть произвольной. От длины волокон зависят выбор способа прядения, а также толщина и
прочность полученной пряжи. Из длинных волокон вырабатывается тонкая и гладкая пряжа, а из коротких — более
толстая и пушистая.
Прочность
Прочность волокон характеризуется разрывной нагрузкой, т. е. наибольшим усилием, выдерживаемым волокном к
моменту разрыва. Единица измерения — сН (сотые доли ньютона).
Растяжимость и удлинение
Растяжимость — способность волокна удлиняться под действием силы.
Удлинение текстильных волокон — свойство их увеличивать свою длину под влиянием растягивающих усилий.
Удлинение, возникающее в момент разрыва волокон, называется разрывным. Удлинение волокна, возникающее
под действием нагрузки, близкой к разрывной (без доведения волокна до разрыва), называется полным удлинением.
Полное удлинение волокна слагается из его упругого, эластического и пластического удлинений.
- Упругое удлинение мгновенно исчезает после снятия с волокна нагрузки,
- Эластическое удлинение исчезает постепенно после снятия нагрузки,
- Пластическое же удлинение не исчезает совсем.
От соотношения упругого, эластического и пластического удлинений, которыми обладает волокно, зависит степень
сминаемости текстильных изделий, их способность сохранять форму. 
Например, синтетические и шерстяные волокна
обладают значительной долей упругого и эластического удлинений, поэтому ткани из этих волокон мало сминаются
(рис. 15). Волокна растительного происхождения (хлопок, лён, вискоза) обладают значительной долей пластического
удлинения, поэтому ткани из растительных волокон сильно сминаются и восстанавливают свой первоначальный вид только
благодаря влажно-тепловой обработке (рис. 16).
Цепкость и гибкость
Гибкость – свойство тел менять свою форму без деформации.
Цепкость – сопротивление, возникающее при относительном перемещении волокон при нулевом нормальном давлении.
Проявляются в процессе прядения и зависят от толщины, длины, химического состава и строения волокон (наличие на поверхности
волокон шерсти чешуек увеличивает их цепкость, спиральная извитость зрелых волокон хлопка способствует лучшему сцеплению
их в процессе прядения).
Гигиенические свойства
Устойчивость
1. к воздействиям внешней среды – способность противостоять действию света, влаги, пота, а также трению, стирке, химчистке,
вто и т.п., определяет износостойкость текстильных изделий.
2. Светостойкость – устойчивость волокна к действию света.
3. Теплостойкость – предельная температура, которую выдерживает волокно без ухудшения свойств.
4. Термостойкость – температура, после которой происходит ухудшение свойств волокон.
5. Хемостойкость – стойкость к действию различных химических реагентов.
Добрый день, друзья! Сегодня мы поговорим о свойствах некоторых волокон.
Для начала немного теории. Наверняка все знают, но все же уточню, что волокна бывают:
— натуральные, которые дают растения и животные (хлопок, лен, шерсть);
— искусственные, изготовленные в результате химических процессов из природных веществ (вискоза, бамбук);
— синтетические, полученные в результате синтеза простых веществ (капрон, нитрон и т.д.)
Основные свойства волокон — прочность, удлинение, трение, стойкость к истиранию, гигроскопичность, устойчивость к нагреванию, светостойкость.
Прочность волокна — это его способность сопротивляться растягивающим усилиям. Самыми прочными считаются волокна из хлопка, капрона, лавсана, полипропилена, вискозы. А самой низкой прочностью обладает волокно шерсти.
Удлинение волокон — свойство увеличиваь свою длину под влиянием растягивающих усилий. При удлинении волокна просходит деформация (упругая, эластическая, пластическая). Упругая деформация, исчезающая мгновенно после снятия нагрузки. Соотвественно качество изделий из такого волокна выше, они лучше будут сохранять свою форму, меньше сминаться. Эластическая деформация исчезает после снятия нагрузки постепенно, в течении некоторого времени. В обычных условиях часть такой деформации остается и может исчезнуть лишь при нагреве или увлажнении. Остаточная (пластическая) деформация не исчезает после снятия нагрузки. Наилучшими упругими свойствми обладают волокна капрон, лавсан, полипропилен, нитрон и шерсть. А наименьшими — хлопок, вискоза.
Трение волокон имеет большое значение для технологических процессов их переработки и для оценки качества изделий в процессе эксплуатации. Под трением понимают сопротивление, возникающие при перемещении двух соприкасающихся волокон. Высоким коэффициентом сопротивления обладают волокна шерсти и хлопка, тем прочнее из них будет пряжа, тем лучше сохраняется форма трикотажа, ткани, меньше вероятность образования пиллинга (катышки), больше носкость изделий. Далее следуют волокна лавсан, нитрон, капрон, вискоза.
Истирание волокон просходит в результате соприкосновения с истирающим материалом, вследствие чего изделие изнашвается. Наиболее устойчивы к истиранию полиамидные волокна. Самым устойчивым к истиранию является капрон, далее винол. Средней устойчивостью обладают — полипропилен, лавсан. Относительно не высокой полинозное волокно, вискозный шелк, хлопок. И совсем низкой устойчивостью к истиранию обладают шерсть, нитрон, вискозное штапельное волокно. Добавляя в смеси волокна, значительно увеличивают сопротивляемость трикотажа к истиранию и повышают его изностойкость.
Гигросопичность волокон — это способность поглащать влагу из окружающей среды. При впитывание волокном влаги уменьшается его прочность увеличивается мягкость, гибкость и удлинение. Исключение хлопок, у которого при увеличении влажности прочность увеличивается. Гигроскопичность обеспечивает в одежде поглащение пота и отдачу его во внешнюю среду. При поглащении влаги, так и при испарении ее волокна благодаря своей гигроскопичности защищают тело от резкого влияния окружающей среды. Чем выше поглощение влаги волокном, тем сильнее его защитное действие, тем выше его гигиеничность. Наиболее высокой влажностью обладают шерсть, вискоза, хлопок. Средней — капрон, винол, нитрон, а самой низкой — полипропилен, лавсан, хлорин.
Повышенные температуры влияют на прочность, удлинение и упругость волокон, а так же их внешний вид и химическую структуру. Данные свойства определяют режимы влажно-тепловой обработки изделий.
По светостойкости волокон (устойчивости к воздействию света) можно расположить в следующем порядке: нитрон, поливинил, шерсть, лавсан, винол, хлопок, вискоза, капрон, полипропилен.
ИМЕННО ПОЭТОМУ, учитывая положительные свойства волокон производители дополняют недостающие — делают смески волокон и получается качественная пряжа.
Теперь вы знаете свойства волокон, и в соответствии с вашими потребностями (например, что бы имело наименьшую сминаемость, что бы не вытягивалось, не закатывалось, блеск, матовость изделия, было теплое, мягкое и т.п.) можете подобрать нужные составы для себя.