Włókna sztuczne. Wśród włókien chemicznych pod względem wielkości produkcji pierwsze miejsce zajmuje sztuczne włókno wiskozowe. Głównym materiałem do produkcji włókna wiskozowego jest miazga drzewna i tanie dostępne chemikalia. Zaletą włókna wiskozowego jest wysoka efektywność ekonomiczna jego produkcji i przetwarzania. Tak więc przy produkcji 1 kg przędzy wiskozowej koszty pracy są 2-3 razy niższe niż koszty produkcji tej samej przędzy z bawełny i 4,5-5 razy niższe niż przy produkcji 1 kg przędzy wełnianej.
Włókno wiskozowe jest dostępne w różnych długościach i grubościach. Grubość podstawowego włókna jedwabiu wiskozowego wynosi od 0,5 do 0,2 tex.
Włókna wiskozowe mają wystarczającą wytrzymałość, ale gdy są mokre, ich wytrzymałość spada do 50-60%. Ich wadą jest możliwość kurczenia się, czyli kurczenia się na długość, zwłaszcza po praniu.
Włókna te mają wysokie właściwości higieniczne, ponieważ charakteryzują się zdolnością do dobrego wchłaniania wilgoci. Włókna wiskozowe żaroodporne.
Po podgrzaniu nie miękną i wytrzymują nagrzewanie bez zniszczenia do 150 °. W wyższych temperaturach (175-200 °) rozpoczyna się proces rozkładu włókien.
Włókna wiskozowe o podwyższonych właściwościach nazywane są włóknami polinosowymi. W swoich właściwościach są zbliżone do włókna bawełnianego.
Na bazie celulozy bawełnianej lub drzewnej uzyskuje się inne włókna sztuczne - miedź-amoniak i octan.
Włókno miedziowo-amoniowe przypomina w swoich właściwościach włókno wiskozowe. Jest produkowany w niewielkich ilościach, ponieważ jego produkcja jest znacznie droższa niż produkcja innych włókien sztucznych. Stosowany jest głównie w mieszance z wełną.
Włókna octanowe produkowane są w dwóch rodzajach: dioctanowym i trioctanowym. Włókna dioctanowe są powszechnie określane jako włókna octanowe. Włókna octanowe mają wystarczającą wytrzymałość. Ich wydłużenie przy zerwaniu wynosi 18-25%. Wytrzymałość na rozciąganie włókna octanowego w stanie mokrym zmniejsza się o 40-50%, a trioctan o 10-15%. Włókno octanowe pochłania około 6,5% wilgoci, a włókno trioctanowe nie więcej niż 1-1,5%.
Włókna octanowe w swoich właściwościach zajmują pozycję pośrednią między włóknami sztucznymi i syntetycznymi.
W przeciwieństwie do wiskozy włókna octanowe są termoplastyczne i zaczynają się odkształcać w temperaturach 140-150 °.
Zastosowanie włókien acetatowych w mieszaninie z włóknami wiskozowymi może znacznie zmniejszyć marszczenie się produktów. Włókna octanowe nie są barwione barwnikami stosowanymi do barwienia włókien wiskozowych, dlatego zastosowanie włókien acetatowych w mieszaninie z włóknami wiskozowymi pozwala na uzyskanie różnych efektów kolorystycznych, uszlachetniających przednią powierzchnię tkaniny.
Z innych włókien sztucznych do produkcji tkanin wykorzystuje się szkło i metal; metalowe nici służą do nadania tkaninom różnych efektów dekoracyjnych; nazywane są ałunitem, lureksem, metlonem itp.
Syntetyczne włókna. Spośród włókien syntetycznych najbardziej rozpowszechnione są włókna poliamidowe, do których należą włókna nylonowe, anidowe, enantowe i inne. W naszym kraju włókno nylonowe zajmuje pierwsze miejsce wśród włókien poliamidowych. Do jego uzyskania wykorzystuje się żywicę kaprolaktamową, którą otrzymuje się na drodze syntezy chemicznej ze stosunkowo prostych substancji organicznych.
Włókna poliamidowe posiadają szereg cennych właściwości: wysoką wytrzymałość na rozciąganie, sprężystość oraz wyjątkową odporność na ścieranie.
Zaletą włókien poliamidowych jest ich wysoka odporność na ścieranie i wielokrotne odkształcanie.
Syntetyczne włókna
Od tysięcy lat ludzkość wykorzystywała dla swoich potrzeb naturalne włókna pochodzenia roślinnego (len, bawełna, konopie) i zwierzęcego (wełna, jedwab). Ponadto stosowano również materiały mineralne, takie jak azbest.
Tkaniny wykonane z tych włókien zostały wykorzystane do produkcji odzieży, potrzeb technicznych itp.
Ze względu na wzrost populacji Ziemi, naturalne włókna stały się rzadkością. Dlatego zaistniała potrzeba ich substytutów.
Pierwszą próbę uzyskania jedwabiu w sposób sztuczny podjął w 1855 roku Francuz Audemard na bazie nitrocelulozy. W 1884 r. francuski inżynier G. Chardonnay opracował metodę wytwarzania sztucznego włókna - nitrosilku, a od 1890 r. zorganizowano powszechną produkcję sztucznego jedwabiu metodą azotanową z formowaniem nici za pomocą dysz przędzalniczych. Szczególnie skuteczne okazało się to, co zaczęło się w latach 90. XIX wieku. produkcja jedwabiu wiskozowego. Następnie ta metoda stała się najbardziej rozpowszechniona i obecnie jedwab sztuczny stanowi około 85% światowej produkcji włókien sztucznych. W 1900 r. światowa produkcja jedwabiu wiskozowego wynosiła 985 ton, w 1930 r. – około 200 tys. ton, a w 1950 r. produkcja jedwabiu wiskozowego osiągnęła prawie 1600 tys. ton.
W latach dwudziestych opanowano produkcję octanu jedwabiu (z octanu celulozy). Z wyglądu jedwab acetatowy jest prawie nie do odróżnienia od naturalnego. Jest niskohigroskopijny i w przeciwieństwie do jedwabiu wiskozowego nie marszczy się. Jedwab octanowy jest szeroko stosowany w elektrotechnice jako materiał izolacyjny. Później odkryto sposób na uzyskanie włókna acetatowego o niezwykle wysokiej wytrzymałości (sznur o przekroju 1 cm2 może wytrzymać obciążenie 10 ton).
Oparta na sukcesach chemii XX wieku. w ZSRR, Anglii, Francji, Włoszech, USA, Japonii i innych krajach powstał potężny przemysł włókien sztucznych.
W przededniu I wojny światowej na całym świecie produkowano zaledwie 11 tysięcy ton sztucznego włókna, a po 25 latach produkcja sztucznego włókna zepchnęła na bok produkcję naturalnego jedwabiu. Jeśli w 1927 r. produkcja jedwabiu wiskozowego i acetatowego wynosiła około 60 tys. ton, to w 1956 r. światowa produkcja włókien sztucznych - wiskozowych i acetatowych przekroczyła 2 mln ton.
Różnica między włóknami naturalnymi, sztucznymi i syntetycznymi jest następująca. Włókno naturalne (naturalne) jest w całości tworzone przez samą naturę, włókno sztuczne jest wytwarzane przez ludzkie ręce, a włókno syntetyczne jest wytwarzane przez człowieka w fabrykach chemicznych. Podczas syntezy włókien syntetycznych z prostszych substancji uzyskuje się bardziej złożone związki wielkocząsteczkowe, podczas gdy sztuczne materiały powstają w wyniku zniszczenia znacznie bardziej złożonych cząsteczek (na przykład cząsteczek włókien w produkcji alkoholu metylowego przez suchą destylację drewna).
W 1935 roku amerykański chemik W. Carothers odkrył nylon, pierwsze włókno syntetyczne. Carothers najpierw pracował jako księgowy, ale później zainteresował się chemią i wstąpił na University of Illinois. Już na trzecim roku otrzymał polecenie prowadzenia wykładów z chemii. W 1926 został wybrany profesorem chemii organicznej na Uniwersytecie Harvarda.
W 1928 r. nastąpił gwałtowny zwrot w losach Carothersa. Największy koncern chemiczny „DuPont de Nemours” zaprosił go do kierowania laboratorium chemii organicznej. Stworzono mu idealne warunki: liczną kadrę, najnowocześniejszy sprzęt, swobodę w doborze tematów badawczych.
Wynikało to z faktu, że rok wcześniej koncern przyjął strategię badań teoretycznych, wierząc, że w końcu przyniosą one znaczące korzyści praktyczne, aw konsekwencji zysk.
I tak się stało. Laboratorium Carothers, badające polimeryzację monomerów, po trzech latach wytężonej pracy, osiąga wybitny sukces - otrzymuje polimer chloroprenu. Na jej podstawie w 1934 roku koncern DuPont rozpoczął przemysłową produkcję jednego z pierwszych rodzajów kauczuku syntetycznego - polichloroprenu (neoprenu), który swoimi właściwościami może z powodzeniem zastąpić deficytowy kauczuk naturalny.
Carothers uważał jednak, że głównym celem jego badań było uzyskanie takiej syntetycznej substancji, którą można by przekształcić w błonnik. Stosując metodę polikompensacji, którą zajmował się na Uniwersytecie Harvarda, Carothers w 1930 r. uzyskał w wyniku interakcji glikolu etylenowego i kwasu sebacynowego poliester, który, jak się później okazało, był łatwo wciągany we włókno. To już było wielkie osiągnięcie. Jednak ta substancja nie mogła mieć praktycznego zastosowania, ponieważ była łatwo zmiękczana przez gorącą wodę.
Kolejne liczne próby uzyskania komercyjnych włókien syntetycznych zakończyły się niepowodzeniem, a Carothers postanowił zaprzestać działań w tym kierunku. Kierownictwo koncernu zgodziło się na zamknięcie programu. Jednak szef wydziału chemicznego sprzeciwił się takiemu wynikowi sprawy. Z wielkim trudem przekonał Carothersa do kontynuowania badań.
Rozważając ponownie wyniki swojej pracy w poszukiwaniu nowych sposobów jej kontynuacji, Carothers zwrócił uwagę na niedawno zsyntetyzowane polimery zawierające w cząsteczce grupy amidowe - poliamidy. Wybór ten okazał się niezwykle owocny. Eksperymenty wykazały, że niektóre żywice poliamidowe, przeciskane przez matrycę wykonaną z cienkiej strzykawki medycznej, tworzą włókna, z których można wytworzyć włókno. Zastosowanie nowych żywic wydawało się bardzo obiecujące.
Po nowych eksperymentach Carothers i jego pomocnicy otrzymali 28 lutego 1935 roku poliamid, z którego można było wyprodukować mocne, sprężyste, elastyczne, wodoodporne włókno. Żywicę tę, wyizolowaną w wyniku reakcji heksametylenodiaminy z kwasem adypinowym, a następnie ogrzewania pod próżnią powstałej soli (AG), nazwano „polimerem 66”, ponieważ produkty wyjściowe zawierały 6 atomów węgla. Ponieważ pracowali nad stworzeniem tego polimeru jednocześnie w Nowym Jorku i Londynie, włókno z niego otrzymało nazwę „nylon” - po początkowych literach tych miast. Specjaliści w dziedzinie tekstyliów odkryli, że nadaje się do komercyjnej produkcji przędzy.
W ciągu następnych dwóch lat naukowcy i inżynierowie Du Pont opracowali w laboratorium proces produkcji półproduktów polimerowych i przędz nylonowych oraz zaprojektowali pilotażową instalację chemiczną.
16 lutego 1937 nylon został opatentowany. Po wielu cyklach doświadczalnych, w kwietniu 1937 r. uzyskano włókno do eksperymentalnej partii pończoch. W lipcu 1938 r. zakończono budowę zakładu pilotażowego.
29 kwietnia 1937, trzy dni po tym, jak Carothers skończył 41 lat, zmarł po zażyciu cyjanku potasu. Wybitnego badacza prześladowała obsesja, że nie odniósł sukcesu jako naukowiec.
Opracowanie nylonu kosztowało 6 milionów dolarów, więcej niż jakikolwiek inny produkt do użytku publicznego. (Dla porównania Stany Zjednoczone wydały 2,5 miliona dolarów na rozwój telewizji.)
Zewnętrznie nylon przypomina naturalny jedwab i zbliża się do niego strukturą chemiczną. Jednak pod względem wytrzymałości mechanicznej włókno nylonowe przewyższa jedwab wiskozowy około trzykrotnie, a naturalne prawie dwa razy.
DuPont od dawna pilnie strzeże tajemnic procesu produkcji nylonu. I nawet sama wykonała niezbędny sprzęt. Zarówno pracownicy, jak i hurtownicy towarów byli zobowiązani do podpisania umowy o zachowaniu poufności dotyczącej „tajemnic nylonu”.
Pierwszym komercyjnym produktem, który trafił na rynek, były szczoteczki do zębów z nylonowym włosiem. Ich wydawanie rozpoczęło się w 1938 roku. Pończochy nylonowe zademonstrowano w październiku 1939 r., a na początku 1940 r. włókno nylonowe wyprodukowano w Wilmington, które fabryki dzianin kupiły do produkcji pończoch. Dzięki wzajemnemu porozumieniu między firmami handlowymi, tego samego dnia: 15 maja 1940 r. na rynku pojawiły się pończochy konkurencyjnych producentów.
Masowa produkcja wyrobów nylonowych rozpoczęła się dopiero po II wojnie światowej, w 1946 roku. I chociaż od tego czasu pojawiło się wiele innych poliamidów (nylon, perlon itp.), nylon jest nadal szeroko stosowany w przemyśle tekstylnym.
Jeśli w 1939 światowa produkcja nylonu wynosiła tylko 180 ton, to w 1953 osiągnęła 110 tysięcy ton.
W latach 50. ubiegłego wieku śruby okrętowe dla statków o małym i średnim tonażu były wykonane z nylonowego tworzywa sztucznego.
W latach 40-50 XX wieku. pojawiły się również inne syntetyczne włókna poliamidowe. Tak więc w ZSRR najpopularniejszy był nylon. Do jego produkcji wykorzystywany jest tani fenol wytwarzany ze smoły węglowej. Z 1 tony fenolu można uzyskać około 0,5 tony żywicy, a nylon można z niej wyprodukować w ilości wystarczającej do wyprodukowania 20-25 tysięcy par pończoch. Kapron pozyskiwany jest również z produktów rafinacji ropy naftowej.
W 1953 r. po raz pierwszy na świecie w ZSRR w skali doświadczalno-przemysłowej przeprowadzono reakcję polimeryzacji etylenu z czterochlorkiem węgla i otrzymano produkt wyjściowy do przemysłowej produkcji włókna enant. Schemat jego produkcji został opracowany przez zespół naukowców pod kierownictwem A.N. Nesmeyanova.
Pod względem podstawowych właściwości fizycznych i mechanicznych enant nie tylko nie ustępował innym znanym włóknom poliamidowym, ale pod wieloma względami przewyższał nylon i nylon.
W latach 50. i 60. XX wieku. ubiegłego wieku rozpoczęła się produkcja włókien syntetycznych poliestrowych, poliakrylonitrylowych.
Włókna poliestrowe są formowane ze stopionego politereftalanu etylenu. Charakteryzują się doskonałą odpornością na ciepło, zachowując 50% wytrzymałości w temperaturze 180°C, trudnopalne i odporne na warunki atmosferyczne. Odporna na rozpuszczalniki i szkodniki: mole, pleśń itp. Przędza poliestrowa wykorzystywana jest do produkcji taśm transportowych, pasów napędowych, lin, żagli, sieci rybackich, węży, jako podkład pod opony. Monofilament służy do produkcji siatek do maszyn papierniczych, sznurków do rakiet. W przemyśle tekstylnym nić z włókien poliestrowych wykorzystywana jest do produkcji dzianin, tkanin itp. Włókna poliestrowe obejmują lavsan.
Włókna poliakrylonitrylowe mają podobne właściwości do wełny. Są odporne na kwasy, zasady i rozpuszczalniki. Wykorzystywane są do produkcji dzianin wierzchnich, dywanów oraz tkanin na garnitury. W mieszance z włóknem bawełnianym i wiskozowym włókna poliakrylonitrylowe stosuje się do produkcji lnu, zasłon, plandek. W ZSRR włókna te były produkowane pod nazwą handlową nitron.
Wiele włókien syntetycznych wytwarza się wtłaczając roztopiony lub polimerowy roztwór przez dysze przędzalnicze o średnicy od 50 do 500 mikrometrów do komory zimnego powietrza, gdzie zestalają się i zamieniają we włókna. Ciągle uformowana nić jest nawijana na szpulkę.
Włókna octanowe są utwardzane w gorącym powietrzu w celu odparowania rozpuszczalnika, a włókna wiskozowe są utwardzane w kąpielach strącających ze specjalnymi płynnymi odczynnikami. Rozciąganie włókien na szpulkach podczas formowania jest wykorzystywane do tego, aby cząsteczki łańcucha polimerowego przybrały wyraźniejszy porządek.
Na właściwości włókien wpływają różne metody: zmiana prędkości wytłaczania, składu i stężenia substancji w kąpieli, zmiana temperatury roztworu przędzalniczego, kąpieli lub komory powietrznej, zmiana wielkości otworu dyszy przędzalniczej.
Ważną cechą właściwości wytrzymałościowych włókna jest długość łamania, przy której włókno łamie się pod wpływem własnego grawitacji.
W przypadku naturalnego włókna bawełnianego waha się od 5 do 10 km, jedwab octanowy - od 12 do 14, naturalny - od 30 do 35, włókno wiskozowe - do 50 km. Włókna poliestrowe i poliamidowe są trwalsze. Tak więc w nylonie długość zerwania sięga 80 km.
Włókna syntetyczne zastąpiły w wielu obszarach włókna naturalne. Całkowita wielkość ich produkcji jest prawie równa.
Ten tekst jest fragmentem wprowadzającym.Nowoczesne technologie wpłynęły na wszystkie sfery ludzkiego życia. Najlepszym przykładem tego, jak się rozwijają, jest przemysł tekstylny: ludzkość nauczyła się wytwarzać tkaniny syntetyczne.
Wiskoza to rodzaj sztucznej tkaniny wykonanej z celulozy. Ten rodzaj płótna uzyskuje się poprzez obróbkę surowców drzewnych. Tkaniny syntetyczne powstają z polimerów otrzymywanych w wyniku reakcji chemicznych. Surowcami do produkcji są produkty naftowe, węgiel, gaz. Z reguły odzież sportowa lub rzeczy niezbędne do użytku w ekstremalnych sytuacjach wykonane są z tkanin syntetycznych.
Zalety i wady tkanin syntetycznych
Materiał syntetyczny ma swoje zalety i wady. Pomimo całej obfitości naturalnych tkanin, istnieje szereg zalet materiału syntetycznego.
- Lekkość tkaniny. W przeciwieństwie do materiałów naturalnych, tkanina syntetyczna jest lekka.
- Trwałość. Odzież wykonana z materiału syntetycznego jest mniej podatna na zużycie i zachowuje trwałość koloru. Osiąga się to poprzez specjalne przetwarzanie materii. Dlatego rzeczy można nosić przez długi czas bez obawy, że się zrzucą. Jednak niektóre gatunki psują się pod wpływem promieni ultrafioletowych.
- Szybkoschnąca. Prawie wszystkie materiały syntetyczne nie pochłaniają dużo wilgoci, a suszenie nie trwa długo.
- Cena £. Niski koszt materiału osiągnięto dzięki niskiemu kosztowi początkowego produktu. Produkowanie takich tkanin jest opłacalne dla przedsiębiorstw, dlatego z roku na rok wielkość ich produkcji wzrasta.
Branża rozwija się każdego dnia. Producenci tkanin mogą zmieniać właściwości tkaniny, biorąc pod uwagę życzenia dużych klientów.
Największą wadą takich materiałów jest to, że mogą negatywnie wpływać na zdrowie. Tkaniny syntetyczne elektryzują się w wyniku nagromadzenia elektryczności statycznej. Osoba może mieć indywidualną tolerancję na daną tkankę. Praktycznie nie wchłania wilgoci, dlatego nie jest materiałem bardzo higienicznym. Syntetyki nie przepuszczają powietrza, dlatego bielizna poliestrowa czy spandex nie jest zbyt wygodna w codziennym użytkowaniu.
Z drugiej strony przy złej pogodzie niezwykle przydatna będzie tkanina syntetyczna - lepiej niż naturalna uchroni człowieka przed opadami atmosferycznymi.
Cechy produkcji
Po raz pierwszy patent na produkcję tkaniny syntetycznej został zarejestrowany w odległym 1930 roku. Najpierw nauczyli się izolować włókna z polichlorku winylu, potem niemieccy naukowcy byli w stanie uzyskać poliamid. Zaczęto nazywać ten materiał. Jego produkcję wprowadzono na linię montażową dopiero w 1939 roku.
W Związku Radzieckim odzież syntetyczną zaczęto produkować dopiero pod koniec lat 60-tych. Na początku był tylko tanim substytutem naturalnej tkaniny. Dopiero wiele lat później znaleźli swoje właściwe zastosowanie: zaczęli produkować kombinezony, które wyróżniały się wysoką odpornością na zużycie i mogły chronić człowieka przed niekorzystnymi czynnikami środowiskowymi.
Materiały sztuczne i syntetyczne różnią się specyfiką produkcji, a także kosztem surowców. Syntetyki nie wymagają wysokich kosztów. Podczas produkcji tkanin, włókna są syntetyzowane ze związków o niskiej masie cząsteczkowej. Aby wyprodukować materiał, musisz stopić lub rozpuścić surowiec. Następnie nić można odizolować od lepkiego materiału. Nić może być pojedyncza, złożona lub skręcona w postaci wiązki. Ze stopionego materiału można również wykonać poszczególne części odzieży i butów.
Z czego wykonane są tkaniny syntetyczne?
Obecnie dostępnych jest wiele rodzajów włókien syntetycznych. Specjaliści stale produkują nowe odmiany materiału. Jednak dla wygody podzielono je na dwie grupy, z których każda ma swoją własną charakterystykę.
Syntetyki łańcucha węglowego
Do jego produkcji wykorzystywane są węglowodory. Ta odmiana łączy w sobie następującą listę tkanin:
- polietylen;
- poliakrylonitryl;
- polipropylen;
- chlorek winylu;
- alkohol poliwinylowy.
Syntetyki heterołańcuchowe
Ten rodzaj tkaniny jest wytwarzany nie tylko z węglowodorów, ale także z innych pierwiastków chemicznych. Może to być azot, chlor, fluor. Pierwiastki przyczyniają się do poprawy właściwości materii.
W tej grupie znajdują się następujące tkaniny:
- poliuretan.
- poliamid.
Dzięki tym substancjom, rzeczy oparte na syntetykach hetero-łańcuchowych dodają dodatkowe właściwości do zwykłych cech, które są niezbędne do szycia odzieży roboczej.
Rodzaje i nazwy tkanin syntetycznych
Tak więc przemysł tekstylny na tym etapie rozwoju umożliwia pozyskiwanie różnych rodzajów materii syntetycznej. Ale jak nie zgubić się w takim asortymencie i dowiedzieć się, która tkanina spełnia wszystkie niezbędne kryteria? Oto krótki opis najpopularniejszych odmian syntetyków.
- Lavsan
Posiada wysokie wskaźniki odporności na zużycie. Tkanina nie kurczy się, wytrzymuje duże zmiany temperatury, nawet do + 115 stopni. Długo utrzymuje swój kształt. Materiał jest trudny w dotyku, nie przepuszcza wody. Płótno jest najczęściej używane do produkcji zasłon. Znacznie rzadziej dodaje się go do naturalnych surowców do produkcji garniturów - pozwala to zwiększyć odporność produktów na zużycie.
- Runo
Wykonany z włókna syntetycznego. Z wyglądu przypomina naturalną wełnę. Bardzo miękki, ciepły materiał. Jest elastyczny i oddychający. Materiał jest łatwy w pielęgnacji, łatwy do prania i czyszczenia. Najważniejsze, że nie trzeba go długo suszyć i prasować, co znacznie oszczędza czas. Tkanina jest często wykorzystywana do produkcji odzieży dziecięcej. Wadą jest szybka utrata kształtu ze względu na rozciąganie się rzeczy podczas codziennego noszenia. Polar jest w stanie magazynować elektryczność statyczną.
- polisatyna
Wykonane z mieszanek bawełny lub poliestru. Materiał ma kilka zalet. Łatwo się myje, nie marszczy się, nie traci kształtu, ma błyszczącą powierzchnię. Często wykorzystuje się go do produkcji kompletów pościelowych, zasłon, tapicerki meblowej. Modna i popularna pościel z efektem 3D jest często wykonana z tego rodzaju tkaniny.
- Akryl
Jest to tkanina przypominająca wyglądem wełnę, ale jest o wiele bardziej praktyczna niż włókno naturalne. Długo zachowuje swój kształt, nie przepuszcza wilgoci. Materiał nie jest narażony na działanie promieni ultrafioletowych, jest łatwy w czyszczeniu, nie kurczy się. Stosuje się go również w połączeniu z wełną.
Akryl służy do szycia odzieży wierzchniej. W połączeniu z wełną wykonuje się z niej również materace dziecięce, ponieważ tkanina ta nie jest w stanie wchłaniać wody. W połączeniu z naturalnymi włóknami dodaje sił rzeczom. Akryl nie tworzy tabletek i jest w stanie długo zachować swój kształt. Ma jednak też małą wadę - rzeczy wykonane z tego płótna są mocno naelektryzowane. Akryl jest często dodawany do nici dziewiarskich.
- Dynema i widmo
W tej grupie wyróżnia się dwa rodzaje włókien - polietylen i polipropylen. Są najlżejsze w kategorii tkanin syntetycznych. Takiego płótna nie można utopić w wodzie. Jest odporny na ciepło. Materiał nie poddaje się rozciąganiu, jest odporny na wszelkie zmiany pogodowe.
Wytrzymuje temperatury do +115 stopni. Znajduje szerokie zastosowanie w produkcji odzieży turystycznej i specjalistycznej np. dla wędkarzy, narciarzy, wspinaczy skałkowych, myśliwych. Również materiał jest używany do wyrobów pończoszniczych. Jednak w tym celu należy wziąć tkaninę wykonaną z włókien naturalnych.
Wynik
Z roku na rok rośnie produkcja artykułów z tkanin syntetycznych, ze względu na tani surowiec. Poprawiane są również właściwości użytkowe produktów i ich wygląd.
Artykuły syntetyczne mają wysokie właściwości osłony termicznej. Charakteryzują się niską higroskopijnością, wysoką hydrofobowością i są dość trwałe. Mogą nie być tak wygodne jak włókna naturalne. Istnieje wiele kontrowersji dotyczących ich bezpieczeństwa zdrowotnego. Ale powyższe właściwości pozwalają im pozostać wśród obiecujących opcji do zastosowania w przemyśle tekstylnym.
Syntetyczne włókna
włókna chemiczne otrzymywane z polimerów syntetycznych. Włókna syntetyczne przędzie się albo ze stopionego polimeru ( poliamid, poliester, poliolefina) lub z roztworu polimeru ( poliakrylonitryl, chlorek winylu, alkohol poliwinylowy) metodą suchą lub mokrą. Włókna syntetyczne produkowane są w postaci nici tekstylnych i kordowych, monofilament, jak również włókno odcinkowe... Różnorodność właściwości wyjściowych polimerów syntetycznych umożliwia otrzymanie włókien syntetycznych o różnych właściwościach, natomiast możliwości różnicowania właściwości włókien sztucznych są bardzo ograniczone, gdyż powstają one praktycznie z jednego polimeru ( celuloza lub jego pochodne). Włókna syntetyczne charakteryzują się dużą wytrzymałością, wodoodpornością, odpornością na zużycie, elastycznością oraz odpornością na odczynniki chemiczne.
Od 1931 roku, poza kauczukiem butadienowym, nie było włókien syntetycznych i polimerów, a do produkcji włókien wykorzystywano jedyne znane wówczas materiały na bazie naturalnego polimeru – celulozę.
Rewolucyjne zmiany nastąpiły na początku lat 60-tych, kiedy to po ogłoszeniu znanego programu chemizacji gospodarki narodowej przemysł naszego kraju zaczął opanowywać produkcję włókien na bazie polikaproamidu, poliestrów, polietylenu, poliakrylonitrylu, polipropylen i inne polimery.
W tym czasie polimery uważano jedynie za tanie substytuty rzadkich surowców naturalnych - bawełny, jedwabiu, wełny. Wkrótce jednak zrozumieno, że polimery i włókna na nich oparte są czasami lepsze niż tradycyjnie stosowane materiały naturalne - są lżejsze, mocniejsze, bardziej odporne na ciepło, zdolne do pracy w agresywnym środowisku. Dlatego chemicy i technolodzy skierowali wszystkie swoje wysiłki na tworzenie nowych polimerów o wysokich parametrach użytkowych i metodach ich przetwarzania. I osiągali w tym biznesie wyniki, czasem przewyższające wyniki podobnych działań znanych firm zagranicznych.
Na początku lat 70. włókna Kevlaru (USA), uderzające wyobraźnię swoją siłą, pojawiły się za granicą, nieco później - Twaron (Holandia), Technora (Japonia) i inne, wykonane z aromatycznych polimerów, zwanych zbiorczo aramidami. Na bazie takich włókien powstały różne materiały kompozytowe, które z powodzeniem wykorzystano do produkcji krytycznych części samolotów i pocisków, a także kordu oponowego, kamizelek kuloodpornych, odzieży przeciwpożarowej, lin, pasów napędowych, przenośników taśmowych i wielu inne produkty.
Włókna te były szeroko reklamowane w prasie światowej. Jednak tylko wąski krąg specjalistów wie, że w tych samych latach rosyjscy chemicy i technolodzy niezależnie stworzyli włókno aramidowe terlonu, które nie jest gorsze pod względem właściwości od zagranicznych analogów. A potem tutaj opracowano metody wytwarzania włókien SVM i armos, których wytrzymałość przewyższa wytrzymałość Kevlaru o półtora raza, a wytrzymałość właściwa (czyli wytrzymałość na jednostkę masy) przewyższa wytrzymałość wysokiej -stal stopowa 10-13 razy! A jeśli wytrzymałość na rozciąganie stali wynosi 160-220 kg/mm2, teraz trwają prace nad stworzeniem włókna polimerowego o wytrzymałości do 600 kg/mm2.
Inną klasą polimerów odpowiednich do produkcji włókien o wysokiej wytrzymałości są ciekłokrystaliczne poliestry aromatyczne, czyli polimery o właściwościach krystalicznych w stanie ciekłym. Oparte na nich włókna charakteryzują się nie tylko zaletami włókien aramidowych, ale również wysoką odpornością na promieniowanie, a także odpornością na działanie kwasów nieorganicznych i różnych rozpuszczalników organicznych. Jest idealnym materiałem na wzmocnienia gumowe i wysoko wypełnione kompozyty; na jej podstawie powstały próbki światłowodów, których jakość odpowiada najwyższemu światowemu poziomowi. A bezpośrednim zadaniem jest stworzenie tak zwanych kompozytów molekularnych, czyli materiałów kompozytowych, w których same molekuły polimerów ciekłokrystalicznych służą jako elementy wzmacniające.
Cząsteczki zwykłych polimerów zawierają oprócz węgla również atomy innych pierwiastków - wodoru, tlenu, azotu. Ale teraz opracowano metody wytwarzania włókien, które w rzeczywistości są czystym węglem polimerowym. Takie włókna charakteryzują się rekordową wytrzymałością (ponad 700 kg/mm2) i sztywnością, a także niezwykle niskimi współczynnikami rozszerzalności cieplnej, wysoką odpornością na zużycie i korozję, wysokie temperatury i promieniowanie. Dzięki temu mogą być z powodzeniem wykorzystywane do produkcji materiałów kompozytowych – tworzyw węglowych, wykorzystywanych w najbardziej krytycznych jednostkach konstrukcyjnych szybkich samolotów, rakiet i statków kosmicznych.
Stosowanie CFRP okazuje się bardzo opłacalne ekonomicznie. Na jednostkę masy wykonanego z niego produktu trzeba wydać 3 razy mniej energii niż produkt wykonany ze stali i 20 razy mniej niż tytanu. Tona CFRP może zastąpić 10-20 ton stali wysokostopowej. Turbina pompowa wykonana z włókna węglowego i przystosowana do pompowania kwasów mineralnych w temperaturze do 150°C to o połowę tańsza cena i sześciokrotnie dłuższa żywotność. Zmniejsza się również złożoność wytwarzania części o złożonej konfiguracji.
Produkcja włókien syntetycznych rozwija się szybciej niż produkcja włókien sztucznych. Wynika to z dostępności surowców i szybkiego rozwoju bazy surowcowej, mniejszej pracochłonności procesów produkcyjnych, a zwłaszcza różnorodności właściwości i wysokiej jakości włókien syntetycznych. Pod tym względem włókna syntetyczne stopniowo zastępują nie tylko włókna naturalne, ale także sztuczne w produkcji niektórych towarów konsumpcyjnych i produktów technicznych.
W 1968 roku światowa produkcja włókien syntetycznych wyniosła 3760,3 tys. T(około 51,6% całkowitej produkcji włókien chemicznych). Po raz pierwszy produkcję włókien syntetycznych na skalę przemysłową zorganizowano w połowie lat 30-tych. XX wiek w USA i Niemczech.
Nylon
Włókno z żywic poliamidowych w naszym kraju nazywa się nylonem i aniidem, ich jakość jest prawie taka sama.
Nylon lub włókno nylonowe jest biało-przezroczystą, bardzo mocną substancją. Elastyczność nylonu jest znacznie wyższa niż jedwabiu. Capron należy do włókien poliamidowych. Capron jest produkowany syntetycznie w naszych fabrykach i z naszych materiałów. Surowiec pochodzi z aminokwasów. Kapron można uznać za produkt wewnątrzcząsteczkowego oddziaływania grupy karboksylowej i grupy aminowej cząsteczki kwasu 6-aminoheksanowego:
Uproszczoną konwersję kaprolaktamu w polimer, z którego wytwarzane jest włókno nylonowe, można przedstawić w następujący sposób:
Kaprolaktam w obecności wody przekształca się w kwas 6-aminoheksanowy, którego cząsteczki reagują ze sobą. W wyniku tej reakcji powstaje substancja o dużej masie cząsteczkowej, której makrocząsteczki mają strukturę liniową. Poszczególne jednostki polimerowe to reszty kwasu 6-aminoheksanowego. Polimer jest żywicą. Aby uzyskać włókna, jest topiony i przepuszczany przez dysze przędzalnicze. Strumienie polimeru są chłodzone strumieniem zimnego powietrza i zamieniają się we włókna, które po skręceniu tworzą włókna.
Następnie nylon poddawany jest dodatkowej obróbce chemicznej. Wytrzymałość nylonu zależy od technologii i staranności produkcji. Finalnie wykończony nylon to biało-przeźroczysty i bardzo wytrzymały materiał. Nawet nylonowa nić o średnicy 0,1 milimetra wytrzyma 0,55 kilograma.
Za granicą włókno syntetyczne typu nylon nosi nazwę perlon i nylon. Capron jest produkowany w kilku odmianach; przezroczysty nylon jest bardziej wytrzymały niż nieprzejrzysty o mętnym, żółtawym lub mlecznym odcieniu.
Oprócz dużej wytrzymałości włókna nylonowe charakteryzują się odpornością na ścieranie i wielokrotne odkształcanie (zginanie).
Włókna nylonowe nie pochłaniają wilgoci, dzięki czemu nie tracą wytrzymałości pod wpływem wilgoci. Ale włókno nylonowe ma również wady. Jest nietrwały na działanie kwasów, makrocząsteczki nylonu ulegają hydrolizie w miejscu wiązań amidowych. Odporność termiczna nylonu jest również stosunkowo niska. po podgrzaniu jego wytrzymałość spada, w 2150C następuje topienie.
Produkty wykonane z nylonu i w połączeniu z nylonem stały się już powszechne w naszym życiu. Ubrania wykonane są z nici nylonowych, które są znacznie tańsze od ubrań wykonanych z naturalnych materiałów. Sieci rybackie, żyłka wędkarska, materiały filtracyjne, tkanina kordowa wykonane są z nylonu. Karkasy opon samochodowych i powietrznych wykonane są z tkaniny kordowej. Opony z kordem nylonowym są bardziej odporne na zużycie niż opony z kordem ze sztucznego jedwabiu i bawełny. Żywica nylonowa służy do otrzymywania tworzyw sztucznych, z których wykonuje się różne części maszyn, przekładnie, panewki łożysk itp. Rosyjski przemysł produkuje włókna sztuczne, które są jeszcze trwalsze niż nylon, na przykład ultramocny jedwab acetatowy, który swoją wytrzymałością przewyższa stalowy drut. Jedwab ten może pomieścić 126 kg na milimetr kwadratowy, a drut stalowy 110 kg.
Lavsan
Lavsan (politereftalan etylenu) przedstawiciel poliestrów. Jest to produkt polikondensacji alkoholu dwuwodorotlenowego glikolu etylenowego HO-CH2CH2-OH i dwukwasowego kwasu tereftalowego (1,4-benzenodikarboksylowego) HOOC-C6H4-COOH (zwykle stosuje się nie sam kwas tereftalowy, ale jego ester dimetylowy). Polimer należy do liniowych poliestrów i jest otrzymywany w postaci żywicy. Obecność polarnych grup O-CO- regularnie rozmieszczonych wzdłuż łańcucha makrocząsteczki prowadzi do intensyfikacji oddziaływań międzycząsteczkowych, nadając polimerowi sztywność. Zawarte w nim makrocząsteczki są ułożone losowo, w
Włókna syntetyczne zaczęto produkować na skalę przemysłową w 1938 roku. W tej chwili istnieje ich już kilkadziesiąt rodzajów. Wszystkie z nich łączy to, że materiałem wyjściowym są związki o niskiej masie cząsteczkowej, które są przekształcane w polimery na drodze syntezy chemicznej. Przez rozpuszczenie lub stopienie otrzymanych polimerów wytwarza się roztwór przędzalniczy lub przędzalniczy. Są formowane z roztworu lub ze stopu, a następnie wykańczane.
Odmiany
W zależności od cech charakteryzujących strukturę makrocząsteczek, włókna syntetyczne dzieli się zwykle na łańcuch hetero- i łańcuch węglowy. Do pierwszych należą te otrzymane z polimerów, w których makrocząsteczkach oprócz węgla znajdują się inne pierwiastki - azot, siarka, tlen i inne. Obejmuje to poliester, poliuretan, poliamid i polimocznik. Włókna syntetyczne z łańcuchem węglowym charakteryzują się tym, że ich główny łańcuch zbudowany jest z atomów węgla. Do tej grupy należą polichlorek winylu, poliakrylonitryl, poliolefina, polialkohol winylowy i fluor.
Polimery służące jako podstawa do produkcji włókien heterołańcuchowych otrzymywane są w procesie polikondensacji, a produkt formowany jest ze stopów. Carbołańcuchy są otrzymywane przez polimeryzację łańcuchową, a tworzenie zwykle następuje z roztworów, w rzadkich przypadkach ze stopów. Możesz rozważyć dowolne syntetyczne włókno poliamidowe, które nazywa się siblon.
Tworzenie i aplikacja
Słowo siblon jest dla wielu zupełnie nieznane, ale wcześniej na metkach ubrań można było zobaczyć skrót BBM, pod którym kryło się wysokomodułowe włókno wiskozowe. Wtedy producenci pomyśleli, że taka nazwa będzie wyglądać ładniej niż siblon, który może kojarzyć się z nylonem i nylonem. Produkcja tego typu włókien syntetycznych odbywa się z choinki, bez względu na to, jak bajecznie wygląda.
Osobliwości
Siblon pojawił się na początku lat 70. ubiegłego wieku. Jest to zaawansowany sztuczny jedwab wiskozowy. W pierwszym etapie z drewna pozyskuje się celulozę, która jest izolowana w czystej postaci. Największa jego ilość zawarta jest w bawełnie - około 98%, ale doskonałe nici uzyskuje się z włókien bawełnianych nawet bez niej. Dlatego też drewno jest często wykorzystywane do produkcji celulozy, w szczególności iglastej, gdzie zawiera 40-50%, a reszta to niepotrzebne składniki. Muszą być utylizowane we włóknach syntetycznych.
Proces tworzenia
Włókna syntetyczne produkowane są etapami. W pierwszym etapie odbywa się proces gotowania, podczas którego wszystkie nadmiarowe substancje z wiórów drzewnych są przenoszone do roztworu, a długie łańcuchy polimerowe są rozbijane na osobne fragmenty. Oczywiście gorąca woda tutaj nie wystarczy, powstają dodatki różnych odczynników: natrony i inne. Dopiero gotowanie z dodatkiem siarczanów daje miazgę odpowiednią do produkcji siblonu, ponieważ pozostaje w niej mniej zanieczyszczeń.
Gdy celuloza jest już zagotowana, wysyłana jest do bielenia, suszenia i prasowania, a następnie transportowana tam, gdzie jest potrzebna – to jest produkcja papieru, celofanu, tektury i włókien, czyli co się z nią dalej dzieje?
Przetwarzanie końcowe
Jeśli chcesz uzyskać syntetyczny, to najpierw musisz przygotować roztwór spinningowy. Celuloza jest ciałem stałym, które nie jest łatwe do rozpuszczenia. Dlatego zwykle przekształca się go w rozpuszczalny w wodzie ester ditiowęglanu. Proces przemiany w tę substancję jest dość długi. Najpierw celuloza jest poddawana działaniu gorących zasad, a następnie wyciskana, podczas gdy niepotrzebne elementy przechodzą do roztworu. Po sprasowaniu masa jest rozdrabniana, a następnie umieszczana w specjalnych komorach, gdzie rozpoczyna się wstępne dojrzewanie – cząsteczki celulozy skracają się prawie o połowę na skutek oksydacyjnej destrukcji. Ponadto zachodzi reakcja alkalicznej celulozy z dwusiarczkiem węgla, co umożliwia otrzymanie ksantogenianu. Jest to masa o barwie pomarańczowej, zbliżona do ciasta, ester kwasu ditiowęglowego i substancja pierwotna. Ten roztwór nazywa się „wiskozą” ze względu na swoją lepkość.
Następnie następuje filtracja w celu usunięcia ostatnich zanieczyszczeń. Rozpuszczone powietrze jest uwalniane przez „gotowanie” eteru w próżni. Wszystkie te operacje prowadzą do tego, że ksantan staje się podobny do młodego miodu - żółty i lepki. To kończy wirujący narkotyk.
Produkcja włókien
Rozwiązanie jest wymuszane przez matryce. włókna nie są po prostu przędzone w tradycyjny sposób. Ta operacja jest trudna do porównania z prostą operacją tekstylną, bardziej słuszne byłoby stwierdzenie, że jest to proces chemiczny, który pozwala milionom strumieni płynnej wiskozy zamienić się w stałe włókna. Na terytorium Rosji z celulozy pozyskuje się wiskozę i siblon. Drugi rodzaj włókna jest półtora raza mocniejszy od pierwszego, charakteryzuje się większą odpornością na alkalia, tkaniny z niego wykonane wyróżniają się higroskopijnością, mniejszym stopniem skurczu i marszczenia. A różnice w procesach produkcji wiskozy i siblonu pojawiają się w momencie, gdy w kąpieli strącającej po dyszach pojawiają się nowo „narodzone” włókna syntetyczne.
Chemia, aby pomóc
Aby uzyskać wiskozę, do kąpieli wlewa się kwas siarkowy. Jest przeznaczony do rozbijania eteru, w wyniku czego powstają czyste włókna celulozowe. Jeśli konieczne jest uzyskanie siblonu, do kąpieli dodawany jest ester, który częściowo zaburza hydrolizę, dzięki czemu w nitkach będą zawarte pozostałości ksantogenianu. A co to daje? Następnie włókna są rozciągane i formowane. Gdy we włóknach polimerowych znajdują się pozostałości ksantogenianu, okazuje się, że rozciągają one łańcuchy polimerowej celulozy wzdłuż osi włókna, a nie układają je przypadkowo, co jest typowe dla zwykłej wiskozy. Po rozciągnięciu sznur z włókien jest cięty na szpatułki o długości 2-10 milimetrów. Po kilku kolejnych zabiegach włókna są prasowane w bele. Tona drewna wystarczy do wyprodukowania 500 kilogramów pulpy, z której powstanie 400 kilogramów włókna siblon. Przędzenie celulozy trwa około dwóch dni.
Co dalej z siblonem?
W latach osiemdziesiątych te syntetyczne włókna były używane jako dodatki do bawełny, aby przędza lepiej się obracała i nie pękała. Siblon służył do wytwarzania podłoży do sztucznej skóry, a także był używany do produkcji wyrobów azbestowych. Wtedy technolodzy nie byli zainteresowani tworzeniem czegoś nowego, do realizacji planu potrzeba było jak największej ilości włókien.
A na Zachodzie w tamtych czasach z wysokomodułowych włókien wiskozowych produkowano tkaniny, które były tanie i trwałe w porównaniu z bawełną, ale jednocześnie dobrze wchłaniały wilgoć i oddychały. Teraz Rosja nie ma własnych regionów bawełny, więc z siblonem wiąże się wielkie nadzieje. Tylko popyt na to nie jest jeszcze szczególnie duży, ponieważ teraz prawie nikt nie kupuje tkanin i ubrań produkcji krajowej.
Włókna polimerowe
Zazwyczaj dzieli się je na naturalne, syntetyczne i sztuczne. Włókna naturalne to te włókna, których tworzenie odbywa się w warunkach naturalnych. Zazwyczaj dzieli się je ze względu na pochodzenie, które determinuje ich skład chemiczny, na zwierzęta i rośliny. Te pierwsze składają się z białka, czyli karotenu. To jest jedwab i wełna. Te ostatnie składają się z celulozy, ligniny i hemicelulozy.
Sztuczne włókna syntetyczne są wytwarzane w wyniku chemicznej obróbki naturalnie występujących polimerów. Zwyczajowo nazywa się je włóknami octanowymi, wiskozowymi, alginianowymi i białkowymi. Jako surowce do ich produkcji wykorzystuje się pulpę siarczanową lub siarczynową. Włókna sztuczne produkowane są w postaci nici tekstylnych i kordowych, a także w postaci włókien odcinkowych, które wraz z innymi włóknami przetwarzane są przy produkcji różnych tkanin.
Syntetyczne włókno poliamidowe otrzymywane jest ze sztucznie uzyskanych polimerów. Jako surowiec w tym procesie stosuje się włókna polimerowe, utworzone z elastycznych makrocząsteczek o słabo rozgałęzionej lub liniowej strukturze, posiadających znaczną masę – ponad 15 000 jednostek masy atomowej, a także bardzo wąski rozkład masy cząsteczkowej. W zależności od rodzaju włókna syntetyczne mogą mieć wysoki stopień wytrzymałości, znaczną wartość w odniesieniu do wydłużenia, sprężystości, odporności na wielokrotne obciążenia, niewielkie odkształcenia trwałe i szybki powrót do zdrowia po usunięciu obciążenia. Dlatego oprócz zastosowania w tekstyliach zostały wykorzystane jako elementy wzmacniające podczas produkcji kompozytów, a wszystko to pozwoliło uzyskać specjalne właściwości włókien syntetycznych.
Wniosek
W ciągu ostatnich kilku lat można zaobserwować bardzo stały wzrost postępu w rozwoju nowych włókien polimerowych, w szczególności para-aramidowych, polietylenowych, termoodpornych, kombinowanych, których struktura stanowi rdzeń-powłoka , polimery heterocykliczne, które zawierają różne cząstki, na przykład srebro lub inne metale. Teraz nylon nie jest już szczytem inżynierii, ponieważ teraz jest ogromna ilość nowych włókien.