Искусственные волокна. Среди химических волокон по объему выпуска первое место занимает искусственное вискозное волокно. Основным веществом для получения вискозного волокна служит древесная целлюлоза и дешевые доступные химические вещества. Достоинством вискозного волокна является высокая экономическая эффективность его производства и переработки. Так, при производстве 1 кг вискозной пряжи трудовые затраты в 2-3 раза ниже затрат на производство такой же пряжи из хлопка и в 4,5-5 раз ниже производства 1 кг шерстяной пряжи.

Выпускается вискозное волокно различной длины и толщины. Толщина элементарного волокна вискозного шелка бывает от 0,5 до 0,2 текс.

Вискозные волокна обладают достаточной прочностью, однако в мокром состоянии их прочность падает до 50-60%. Их недостатком является способность усаживаться, т. е. сокращаться по длине, особенно после стирки изделий.

Эти волокна обладают высокими гигиеническими свойствами, так как они характеризуются способностью хорошо впитывать влагу. Вискозные волокна термоустойчивые.

При нагревании они не размягчаются и выдерживают нагрев без разрушения до 150°. При более высоких температурах (175-200°) наступает процесс разложения волокна.

Вискозные волокна с повышенными свойствами получили название полинозных. По своим свойствам они приближаются к хлопковому волокну.

На основе хлопковой или древесной целлюлозы получают другие искусственные волокна - медноаммиачные и ацетатные.

Медноаммиачное волокно по своим свойствам напоминает вискозное волокно. Производится оно в небольших количествах, так как его производство гораздо дороже, чем производство других искусственных волокон. Применяется главным образом в смеси с шерстью.

Ацетатные волокна выпускают двух видов: диацетатные и триацетатные. Диацетатные волокна называют обычно ацетатными. Ацетатные волокна обладают достаточной прочностью. Их разрывное удлинение 18-25%. Разрывная прочность ацетатного волокна в мокром состоянии снижается на 40-50%, а триацетатного - на 10-15%. Ацетатное волокно поглощает примерно 6,5% влаги, а триацетатное - не более 1-1,5%.

Ацетатные волокна по своим свойствам занимают промежуточное положение между искусственными и синтетическими волокнами.

В отличие от вискозных ацетатные волокна термопластичны и при температуре 140-150° начинают деформироваться.

Применение ацетатных волокон в смеси с вискозными позволяет значительно снизить сминаемость изделий. Ацетатные волокна не окрашиваются красителями, применяемыми для крашения вискозных волокон, поэтому применение ацетатных волокон в смеси с вискозными позволяет создавать различные колористические эффекты, облагораживать лицевую поверхность ткани.

Из других искусственных волокон в производстве тканей используют стеклянные и металлические; металлические нити применяют для придания тканям различных декоративных эффектов; они носят название алюнит, люрекс, метлон и др.

Синтетические волокна. Из синтетических волокон наибольшее распространение получили полиамидные волокна, к которым относятся капрон, анид, энант и другие волокна. В нашей стране среди полиамидных волокон первое место занимает капроновое волокно. Для его получения используют смолу капролактам, которую получают путем химического синтеза из относительно простых органических веществ.

Полиамидные волокна обладают рядом ценных свойств: высокой прочностью на разрыв, упругостью и исключительной устойчивостью к истиранию.

Преимуществом полиамидных волокон является высокая стойкость к истиранию и многократным деформациям.

Получаемые из несуществующих в природе полимеров, полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений. Разнообразие исходного сырья и разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяют получать волокна с различными, заранее заданными, характеристиками.

Возможность заранее задать необходимые свойства ткани имеет очень большое значение для современной текстильной промышленности. Изделия нового поколения более адаптированы к потребностям человеческого организма, обладают многофункциональными и комфортными свойствами.

Синтетические волокна активно используются для производства спецодежды, одежды для экстремальных условий и спорта.

В настоящее время существует несколько тысяч видов синтетических волокон, и их число растет с каждым годом. Самые распространенные будут рассмотрены ниже.

Полиуретановые волокна

По механическим показателям полиуретановые волокна во многом сходны с резиновыми нитями, т.к. способны к высокоэластичным обратимым деформациям. Такие волокна придают текстильным материалам высокую эластичность, устойчивость к истиранию, упругость, формоустойчивость, несминаемость. Они редко применяются в чистом виде. Наиболее распространено их участие в ткани в качестве каркасных нитей, вокруг которых навеваются другие нити. Недостатком таких волокон является низкая термоустойчивость. Уже при 120 С полиуретановые волокна в растянутом состоянии значительно теряют прочность.

Основными представителями полиуретановых волокон являются такие торговые названия, как эластан, лайкра, спандекс, неолан и др.

Полиамидные волокна

Отличительное свойство полиамидных волокон – повышенная устойчивость к истиранию, превосходящая хлопок в 10 раз, шерсть в 20 раз, а вискозу в 50. Также отличаются высокой формоустойчивостью. Из недостатков необходимо отметить низкую устойчивость к свету и действию пота. На свету они желтеют и становятся ломкими. Кроме того, такие волокна обладают невысокой гигроскопичностью и подвержены сильному пиллингу. Однако многие их недостатки могут быть устранены путем введения различных стабилизаторов. Часто полиамидные волокна добавляются в смесовые ткани (с хлопком, шерстью, вискозой) в части, не превышающей 10-15 %, что практически не ухудшает гигиенических свойств изделий, но зато значительно улучшает механические. Волокна широко применяются в производстве чулочно-носочных и трикотажных изделий , для производства швейных ниток и галантереи.

Основные торговые названия: капрон, анид, нейлон, tactel, meryl и др.

Полиэфирные волокна

Основным свойством полиэфирных волокон является повышенная термостойкость, превосходящая показатели всех природных и большинства химических волокон. Выпуск таких волокон в настоящее время занимает лидирующее положение среди химических волокон благодаря их высоким физико-механическим показателям. Они обладают большой упругостью и высокой устойчивостью к истиранию. Ткани из таких волокон хорошо держат форму, не мнутся, имеют малую степень усадки. Недостатками являются повышенная жесткость, склонность к пилингу, сильная электризуемость и низкая гигроскопичность. Недостатки устраняются путем модификации исходного сырья. Из полиэфирных волокон в смеси с натуральными материалами (хлопок, шерсть, лен), а также вискозой успешно производятся сорочечные, плательные, костюмные и пальтовые ткани, а также искусственный мех. При этом устраняется такой недостаток как сминаемость, увеличивается прочность к истиранию при сохранении гигиенических свойств.

Торговые названия: лавсан, полиэстр, терилен и др.

Полиакрилонитрильные волокна

Такие волокна называют «искусственной шерстью» в силу близости их механических свойств. Обладают высокой светостойкостью и термостойкостью, достаточной прочностью, хорошо держат форму. Из недостатков стоит отметить низкую гигроскопичность, склонность к образованию пиллей, жесткость и электризуемость. Однако все недостатки устраняются путем модификации. В швейном деле применяются в основном при пошиве верхней одежды в смеси с шерстью, искусственного меха.

Торговые названия: нитрон, акрил, акрилан, кашмилон и др.

Полиолефиновые волокна

Отличительной особенностью полипропиленовых волокон является их низкая плотность. Это самые легкие из всех видов волокон. Кроме того, гигроскопичность их почти равна нулю, поэтому они не тонут в воде. Такие волокна обладают хорошими теплоизоляционными свойствами. Недостатком является низкая термостойкость (115 С), который может быть нивелирован модификацией. Оптимальным является создание двухслойных материалов, в которых нижний слой выполняется из полиолефиновых волокон, а верхний – из гигроскопичных целлюлозных волокон. Такая технология позволяет нижнему слою оставаться сухим, но отводить влагу в гигроскопичный верхний слой. Часто применяется при пошиве нижнего белья, спортивных изделий, а также чулочно-носочных изделий с повышенными гигиеническими характеристиками.

Торговые названия: геркулон, ульстрен, найден, мераклон и др.

Полиэтиленовое волокно используется в основном для технических целей. Торговые названия: спектра, дайнема, текмилон.

Поливинилхлоридные волокна

Поливинилхлоридные волокна обладают высокой химической стойкостью, низкой электропроводностью и очень низкой термостойкостью (разрушаются при 100 С). При трении волокно приобретает высокий электростатический заряд, что наделяет изготовленное из него белье лечебными свойствами при лечении таких заболеваний, как радикулит, артрит. Кроме того, для таких волокон характерна высокая степень усадки после термообработки. Это свойство используется для получения красивой рельефной поверхности ткани . Помимо этого, поливинилхлоридные волокна применяются при изготовлении ворса ковров, искусственного меха, искусственной кожи.

Современные технологии коснулись всех сфер жизнедеятельности человека. Лучшим примером того, как они развиваются, может служить текстильная промышленность: человечество научилось производить синтетические ткани.

Вискоза – разновидность искусственных тканей, изготовленных из целлюлозы. Данный вид полотна получается при переработке древесного сырья. Синтетические же ткани изготавливаются из полимеров, полученных благодаря химическим реакциям. Сырьем для материала являются нефтепродукты, уголь, газ. Как правило, из синтетических тканей производят спортивную одежду или вещи, необходимые для использования в экстремальных ситуациях.

Преимущества и недостатки синтетических тканей

Синтетический материал имеет свои достоинства и недостатки. Несмотря на все обилие натуральных тканей, существует ряд преимуществ синтетического материала.

• Легкость ткани. В отличие от природных материалов, синтетическая ткань обладает незначительным весом.
• Долговечность. Одежда из синтетического материала менее подвержена износу и хорошо сохраняет стойкость цвета. Это достигается за счет специальной обработки материи. Вот почему вещи можно носить долго, не боясь, что они полиняют. Однако некоторые виды портятся под воздействием ультрафиолетовых лучей.
• Быстрая сушка. Практически все синтетические материалы не впитывают в себя много влаги, и сушка не занимает много времени.
• Стоимость. Низкая цена материала достигается за счет невысокой стоимости исходного продукта. Предприятиям выгодно изготавливать такие ткани, вот почему с каждым годом увеличиваются объемы их производства.

Отрасль развивается с каждым днем. Производители ткани могут изменять характеристики полотна с учетом пожеланий крупных клиентов.

Самый большой минус подобных материалов в том, что они могут негативно влиять на здоровье. Синтетическая ткань электризуется из-за того, что накапливает статическое электричество. У человека может быть индивидуальная переносимость данной ткани. Она практически не впитывает влагу, следовательно, является не слишком гигиеничным материалом. Синтетика не способна пропускать воздух, поэтому белье из полиэстера или спандекса не слишком комфортно при каждодневном использовании.

С другой стороны, в непогоду синтетическая ткань будет крайне полезна – она сможет защитить человека от атмосферных осадков лучше, чем натуральная.

Особенности производства

Впервые патент на изготовление синтетической ткани был зарегистрирован в далеком 1930 году. Сначала научились выделять поливинилхлоридные волокна, затем немецкие ученые смогли получить полиамид. Такой материал стали называть . Производство его было поставлено на конвейер только в 1939 году.

В Советском Союзе одежду из синтетики начали производить только в конце 60-х годов. Вначале она являлась просто дешевым заменителем натуральной ткани. Только спустя много лет ей нашли должное применение: начали изготавливать спецодежду, отличавшуюся высокими характеристиками износостойкости и способную защитить человека от неблагоприятных факторов среды.

Искусственные и синтетические материалы отличаются по специфике производства, а также по стоимости исходного сырья. Синтетика не требует больших затрат. При изготовлении ткани происходит синтез волокна из низкомолекулярных соединений. Чтобы произвести материал, нужно сырье расплавить или растворить. После уже из тягучего материала можно выделить нить. Нитка может быть одиночной, комплексной либо закрученной в виде жгута. Также из расплавленного материала могут изготавливаться отдельные части одежды и обуви.

Из чего делают синтетический текстиль?

Сегодня существует множество видов синтетических волокон. Специалистами постоянно производятся новые разновидности материала. Однако для удобства их подразделяют на две группы, каждая из которых обладает своими особенностями.

Карбоцепная синтетика

При ее производстве используют углеводород. Данная разновидность объединяет следующий список тканей:

• полиэтиленовые;
• полиакрилонитрильные;
• полипропиленовые;
• поливинилхлоридные;
• поливинилспиртовые.

Гетероцепная синтетика

Данный вид ткани производится не только из углеводорода, но и из других химических элементов. Это могут быть азот, хлор, фтор. Элементы способствуют улучшению характеристик материи.

В указанную группу входят следующие ткани:

• полиуретановые.
• полиамидные.

Благодаря указанным веществам вещи на основе гетероцепной синтетики добавляют к обычным характеристикам дополнительные качества, незаменимые при пошиве спецодежды.

Виды и названия синтетических тканей

Итак, текстильная промышленность на данном этапе своего развития позволяет получать самые разные виды синтетической материи. Но как не растеряться в таком ассортименте и выяснить, какая ткань отвечает всем необходимым критериям? Приведем краткие характеристики наиболее популярных разновидностей синтетики.

• Лавсан

Обладает высокими показателями износостойкости. Ткань не садится, способна выдержать сильные температурные изменения, вплоть до + 115 градусов. Длительное время держит форму. Материал на ощупь жесткий, не пропускает воду. Полотно чаще всего используют при изготовлении гардин. Намного реже его добавляют в натуральное сырье для производства костюмов – это позволяет увеличить износостойкость изделий.

• Флис

Изготавливается из синтетического волокна. По внешнему виду напоминает натуральную шерсть. Очень мягкий, теплый материал. Обладает эластичностью и способен пропускать воздух. Материал прост в уходе, легко стирается и чистится. Главное - его не нужно долго сушить и гладить, что значительно экономит время. Часто ткань используют при производстве детской одежды. Недостатком является быстрая потеря формы из-за того, что при повседневной носке вещь растягивается. Флис способен накапливать статическое электричество.

• Полисатин

Производится с добавлением хлопка или полиэстера. Материал имеет ряд преимуществ. Он легко стирается, не мнется, не теряет форму, имеет блестящую поверхность. Зачастую он используется при производстве постельных комплектов, гардин, для обивки мебели. Модное и популярное постельное белье «с эффектом 3D» нередко производят из данного типа ткани.

• Акрил

Это ткань, внешне напоминающая шерсть, однако она намного практичнее натурального волокна. Длительное время сохраняет форму, не пропускает влагу. Материал не подвержен ультрафиолетовым лучам, просто чистится, не садится. Его используют и в сочетании с шерстью.

Акрил используется для пошива верхней одежды. В сочетании с шерстью из него также производят детские матрасы, т. к. данная ткань не способна впитывать воду. При совмещении с натуральными волокнами он придает вещам прочность. Акрил не образует катышков и способен длительное время держать форму. Однако есть у него и небольшой недостаток - вещи из данного полотна сильно электризуются. Акрил часто добавляют в нитки для вязания.

• Дайнема и спектра

В данной группе различают два типа волокон - полиэтиленовые и полипропиленовые. Они являются самыми легкими в категории синтетических тканей. Такое полотно невозможно утопить в воде. Оно обладает термостойкостью. Материал не поддается растягиванию, устойчив к любым погодным изменениям.

Выдерживает температуру до +115 градусов. Широко применяется при производстве туристической и специализированной одежды, например для рыболовов, горнолыжников, скалолазов, охотников. Также материал используется для и чулочно-носочной продукции. Однако для этой цели обязательно берется ткань из натуральных волокон.

Итог

Каждый год производство изделий из синтетических тканей растет вследствие того, что исходное сырье стоит дешево. Также улучшаются функциональные характеристики изделий и их внешний вид.

Синтетические вещи обладают высокими теплозащитными свойствами. Они имеют низкую гигроскопичность, высокую гидрофобность и довольно прочны. Возможно, они не настолько комфортны, как натуральные волокна. Немало споров ведется и по поводу их безопасности для здоровья. Но вышеуказанные свойства позволяют им оставаться в числе перспективных вариантов для применения в текстильной промышленности.

Синтетические волокна

химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. Синтетические волокна формуют либо из расплава полимера (полиамида , полиэфира , полиолефина ), либо из раствора полимера (полиакрилонитрила , поливинилхлорида , поливинилового спирта ) по сухому или мокрому методу. Синтетические волокна выпускают в виде текстильных и кордных нитей, моноволокна , а также штапельного волокна . Разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, тогда как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формуют практически из одного полимера (целлюлозы или её производных). Синтетические волокна характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к действию химических реагентов.

С 1931 года кроме бутадиенового каучука, синтетических волокон и полимеров еще не было, а для изготовления волокон использовались единственно известные тогда материалы на основе природного полимера - целлюлозы.

Революционные изменения наступили в начале 60-х годов, когда после объявления известной программы химизации народного хозяйства промышленность нашей страны начала осваивать производство волокон на основе поликапроамида, полиэфиров, полиэтилена, полиакрилонитрила, полипропилена и других полимеров.

В то время полимеры считали лишь дешевыми заменителями дефицитного природного сырья - хлопка, шелка, шерсти. Но вскоре пришло понимание того, что полимеры и волокна на их основе подчас лучше традиционно используемых природных материалов - они легче, прочнее, более жаростойки, способны работать в агрессивных средах. Поэтому все свои усилия химики и технологи направили на создание новых полимеров, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, и методов их переработки. И достигли в этом деле результатов, порой превосходящих результаты аналогичной деятельности известных зарубежных фирм.

В начале 70-х за рубежом появились поражающие воображение своей прочностью волокна кевлар (США), несколько позже - тварон (Нидерланды), технора (Япония) и другие, изготовленные из полимеров ароматического ряда, получивших собирательное название арамидов. На основе таких волокон были созданы различные композиционные материалы, которые стали успешно применять для изготовления ответственных деталей самолетов и ракет, а также шинного корда, бронежилетов, огнезащитной одежды, канатов, приводных ремней, транспортерных лент и множества других изделий.

Эти волокна широко рекламировались в мировой печати. Однако только узкому кругу специалистов известно, что в те же годы российские химики и технологи самостоятельно создали арамидное волокно терлон, не уступающее по своим свойствам зарубежным аналогам. А потом здесь же были разработаны методы получения волокон СВМ и армос, прочность которых превышает прочность кевлара в полтора раза, а удельная прочность (то есть прочность, отнесенная к единице веса) превосходит прочность высоколегированной стали в 10-13 раз! И если прочность стали на разрыв составляет 160-220 кг/мм2, то сейчас активно ведутся работы по созданию полимерного волокна с прочностью до 600 кг/мм2.

Другой класс полимеров, пригодных для получения высокопрочных волокон - жидкокристаллические ароматические полиэфиры, то есть полимеры, обладающие свойствами кристаллов в жидком состоянии. Волокнам на их основе свойственны не только достоинства арамидных волокон, но еще и высокая радиационная стойкость, а также устойчивость к воздействию неорганических кислот и различных органических растворителей. Это идеальный материал для армирования резины и создания высоконаполненных композитов; на его основе созданы образцы световодов, качество которых соответствует высшему мировому уровню. А ближайшая задача - создание так называемых молекулярных композитов, то есть композиционных материалов, в которых армирующими компонентами служат сами молекулы жидкокристаллических полимеров.

Молекулы обычных полимеров содержат, помимо углерода, еще и атомы других элементов - водорода, кислорода, азота. Но сейчас разработаны методы получения волокон, представляющих собой, по сути дела, чистый полимерный углерод. Такие волокна обладают рекордной прочностью (свыше 700 кг/мм2) и жесткостью, а также чрезвычайно малыми коэффициентами термического расширения, высокой стойкостью к износу и коррозии, к воздействию высоких температур и радиации. Это позволяет успешно использовать их для изготовления композиционных материалов - углепластиков, применяемых в самых ответственных конструкционных узлах скоростных самолетов, ракет и космических аппаратов.

Применение углепластика оказывается экономически весьма выгодным. На единицу веса изготовленного из него изделия нужно затратить в 3 раза меньше энергии, чем на изделие из стали, и в 20 раз меньше, чем из титана. Тонна углепластика может заменить 10-20 тонн высоколегированной стали. Турбина насоса, изготовленная из углепластика и пригодная для перекачки минеральных кислот при температурах до 150оС, оказывается вдвое дешевле и служит в шесть раз дольше. Уменьшается и трудоемкость изготовления деталей сложной конфигурации.

Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и быстрым развитием сырьевой базы, меньшей трудоёмкостью производственных процессов и особенно разнообразием свойств и высоким качеством синтетических волокон. В связи с этим синтетические волокна постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна в производстве некоторых товаров народного потребления и технических изделий.

В 1968 мировое производство синтетических волокон составило 3760,3 тыс. т (около 51,6% от общего выпуска химических волокон). Впервые выпуск синтетических волокон в промышленном масштабе организован в середине 30-х гг. 20 в. в США и Германии.

Капрон

Волокно из полиамидных смол называют в нашей стране капрон и анид, качеством своим они почти не отличаются один от другого.

Капрон или капроновое волокно бело-прозрачное, очень прочное вещество. Эластичность капрона на много выше шелка. Капрон относится к полиамидным волокнам. Капрон изготовляется синтетическим путем на наших фабриках и из наших материалов. Исходное сырье производные аминокислот. Капрон можно рассматривать как продукт внутримолекулярного взаимодействие карбоксильной группы и аминогруппы молекулы 6-аминогексановой кислоты:

Упрощенно превращение капролактама в полимер, из которого производят капроновое волокно, можно представить следующим образом:

Капролактам в присутствии воды превращается в 6-аминогексановую кислоту, молекулы которой реагируют друг с другом. В результате этой реакции образуется высокомолекулярное вещество, макромолекулы которого имеют линейную структуру. Отдельные звенья полимера являются остатками 6-аминогексановой кислоты. Полимер представляет собой смолу. Для получения волокон её плавят, пропускают через фильеры. Струи полимера охлаждаются потоком холодного воздуха и превращаются в волоконца, при скручивании которого образуются нити.

После этого капрон подвергается дополнительной химической обработке. Прочность капрона зависит от технологии и тщательности производства. Окончательно выделанный капрон бело-прозрачный и очень прочный материал. Даже капроновая нить, диаметром 0,1 миллиметра выдерживает 0,55 килограммов.

За рубежом синтетическое волокно типа капрон именуется перлон и нейлон. Капрон вырабатывается нескольких сортов; хрустально-прозрачный капрон более прочен, чем непрозрачный с мутно-желтоватым или молочным оттенком.

Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются устойчивостью к истиранию, действию многократной деформации (изгибов).

Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот макромолекулы капрона подвергаются гидролизу по месту амидных связей. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. при нагревании его прочность снижается, при 2150С происходит плавление.

Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, стали уже обычными в нашем быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из капрона делают рыболовные сети, леску, фильтровальные материалы, кордную ткань. Из кордной ткани делают каркасы авто- и авиапокрышек. Шины с кордом из капрона более износоустойчивы, чем шины с вискозным и х/б кордом. Капроновая смола используется для получения пластмасс, из которых изготавливают различные деталь машин, шестерни, вкладыши для подшипников и т.д. Российская промышленность вырабатывает искусственное волокно еще более прочное, чем капрон, например сверхпрочный ацетатный шелк, который своей прочностью превосходит стальную проволоку. Этот шелк на один квадратный миллиметр выдерживает 126 кг, а стальная проволока - 110 кг.

Лавсан

Лавсан (полиэтилентерефталат) представитель полиэфиров. Это продукт поликонденсации двухатомного спирта этиленгликоля HO-CH2CH2-OH и двухосновной кислоты - терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) кислоты HOOC-C6H4-COOH (обычно используется не сама терефталевая кислота, а ее диметиловый эфир). Полимер относится к линейным полиэфирам и получается в виде смолы. Наличие регулярно расположенных по цепи макромолекулы полярных групп О-СО- приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость. Макромолекулы в нем расположены беспорядочно, в в

К синтетическим волокнам относятся полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полипропиленовые и др.

Полиамидные волокна (капрон, анид,энант). Волокна имеют цилиндрическую форму, поперечное сечение их зависит от формы отверстия фильеры, через которое продавливаются полимеры (рис. 9, а ).

Полиамидные волокна отличаются высокой прочностью при растяжении (40-70сН/текс), стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность (3,5-5 %)и светостойкость, высокая электризуемость и малая термостойкость; при нагревании до 160°С их прочность снижается почти на 50 %.В результате быстрого "старения" они на свету желтеют, становятся ломкими и жесткими. Горят волокна голубоватым пламенем, образуя на конце бурый твердый шарик.

Полиамидные волокна и нити широко используются при выработке чулочно-носочных и трикотажных изделий, швейных ниток, галантерейных изделий (тесьмы, ленты), кружев, канатов, рыболовных сетей, конвейерных лент, корда, тканей технического назначения, а также при выработке тканей бытового назначения в смеси с другими волокнами и нитями. Добавление 10–20 % полиамидных штапельных волокон к натуральным резко увеличивает износостойкость изделий.

Полиэфирные волокна (лавсан, терилен, дакрон). В поперечном сечении лавсан имеет форму круга (рис. 9, б ).Прочность на разрыв у лавсана несколько ниже, чем у полиамидных волокон (40-50сН/текс), разрывное удлинение –в пределах20-25 %,в мокром состоянии прочность не теряется. В отличие от капрона лавсан разрушается при действии на него кислот и щелочей, гигроскопичность его ниже, чем капрона (0,4 %). При внесении в пламя лавсан плавится, медленно горит желтым коптящим пламенем. Волокно является термостойким, обладает низкой теплопроводностью и большой упругостью, что позволяет получать из него изделия, хорошо сохраняющие форму; имеют малую усадку. Недостатками волокна являются его повышенная жесткость, способность к образованию пиллинга на поверхности изделий и сильная электризуемость.

Лавсан широко применяется при выработке тканей бытового назначения в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию, упругость

Рис. 9. Продольный вид и поперечный срез синтетических волокон:

а) капронового; б) лавсанового; в) нитронового; г) хлоринового

и несминаемость. Он также с успехом применяется при производстве нетканых полотен, швейных ниток, гардинно-тюлевых изделий, технических тканей и корда. Комплексные лавсановые нити подвергают текстурированию, в результате чего они лучше поглощают влагу и сохраняют тепло.

Полиакрилонитрильные волокна (нитрон, орлон). По внешнему виду нитрон напоминает шерсть. Поверхность его гладкая (рис. 9,в ) с неправильной формой поперечного сечения с изрезанными краями (гантелеобразная и близкая к ней).

Нитрон отличается высокой прочностью (32-39сН/текс), которая в мокром состоянии не меняется, и упругостью. Изделия из него после стирки довольно хорошо сохраняют форму. Нитрон не повреждается молью и микроорганизмами, обладает высокой стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Кроме того, он характеризуется низкой гигроскопичностью (1,5 %),что ограничивает его использование при выработке бельевых тканей, сильной электризуемостыо. Волокно нитрон обладает также наилучшей светостойкостью, низкой теплопроводностью, то есть хорошими теплозащитными свойствами и поэтому часто используются в смесках с шерстью и в чистом виде для костюмно-пальтовых материалов.

Нитрон горит вспышками, выделяя дымок черной копоти. После окончания горения образуется темный, легко раздавливаемый комочек. Используется нитрон при производстве верхнего трикотажа, плательных тканей, а также меха на трикотажной и тканевой основе, ковровых изделий, одеял и тканей технического назначения.

Поливинилхлоридные волокна (хлорин) (рис. 9,г ).По сравнению с дру­гими синтетическими волокнами и хлопком оно менее прочное (12-14 сН/текс), менее упругое, менее стойкое к истиранию, отличается низкой гигроскопичностью (0,1 %),невысокой стойкостью к действию светопогоды, низкой термостойкостью (70°С). Для него характерна высокая хемостойкость, негорючесть, невоспламеняемость.

Хлорин при поднесении к пламени обугливается, но не горит, выделяя при этом запах хлора.

Хлорин имеет способность накапливать электростатические заряды, поэтому его используют для изготовления лечебного белья. Хлорин применяют также при изготовлении тканей для спецодежды, так как он устойчив к действию воды и микроорганизмов.

Волокно ПВХ, также как и хлорин, относится к поливинилхло-ридным волокнам, однако в отличие от хлорина оно наиболее прочное (26-36сН/текс), более упругое и светостойкое. Его используют при выработке трикотажных и гардинно-тюлевых изделий, одеял, декоративных тканей, ватина, ковров, пледов, паласов и других изделий.

Поливинилспиртовые волокна и нити. Формование нитей производят из раствора мокрым способом. Причем в зависимости от условий формования и последующего ацетилирования получают нити с разной степенью прочности и водостойкости: от водорастворимых до гидрофобных.

Нерастворимые поливинилспиртовые волокна, производимые в нашей стране, носят название винол. Они обладают многими положительными свойствами: прочностью, высокой устойчивостью к истиранию, светопогоде, химическим реагентам, многократным деформациям. Винол достаточно эластичен, характеризуется высокой теплостойкостью. Температура размягчения и начала разложения волокон 220°С. Винол горит желтоватым пламенем; после того как горение прекратится, образуется твердый комочек светло-бурого цвета.

Отличительная особенность поливинилспиртовых волокон, выделяющая их из всех синтетических волокон, –высокая гигроскопичность, обусловленная наличием в макромолекулах полимера большого количества гидроксильных групп. По показателям гигроскопичности поливинилспиртовые волокна приближаются к хлопковым, что дает возможность использовать его при выработке материалов для белья и изделий костюмно-платьевого ассортимента. Эти волокна хорошо окрашиваются красителями для целлюлозных волокон. Применяются они в смеси с хлопком, шерстью для производства тканей, трикотажа, ковров и т.д.

Водорастворимая разновидность поливинилспиртовых волокон используется в текстильной промышленности в качестве вспомогательного (удаляемого) волокна при производстве ажурных изделий, тонких тканей, материалов пористых волокнистых структур, а также при изготовлении гипюра (взамен натурального шелка). Поливинилспиртовые нити применяются в медицине для временного скрепления хирургических швов.

Наличие гидроксильных групп позволяет проводить химическую модификацию указанных волокон, особенно методом синтеза привитых сополимеров, благодаря чему можно создавать волокна и нити со специфическими свойствами: огнестойкие, бактерицидные, ионообменные и др.

Полиолефиновые волокна и нити. Из группы полиолефинов для производства волокон используют полипропилен [–СН 2 –СНСН 3 –] n и полиэтилен [–СН 2 –СН 2 –] n среднего и низкого давления.

Полиолефиновые волокна можно формовать из расплавов или растворов полимера с последующим вытягиванием и термофиксацией.

Полипропиленовые и полиэтиленовые нити обладают достаточно высокими значениями прочности и удлинения при растяжении. Полиолефиновые волокна и нити характеризуются высокой устойчивостью к действию кислот, щелочей, не уступают по показателям хемостойкости хлорину. Устойчивость их к истиранию ниже, чем полиамидных нитей, особенно полипропиленовых.

Теплостойкость полиолефиновых нитей небольшая. При температуре 80°С полиэтиленовая нить теряет около 80 %первоначальной прочности. Гигроскопичность нитей почти равна нулю, поэтому окрашивание их возможно только с введением пигмента в полимер перед формованием. С низкой гигроскопичностью связана и значительная электризуемость этих нитей. Плотность полиэтиленовых и полипропиленовых нитей очень низкая, поэтому изделия из них не тонут в воде.

Полиолефиновые волокна используют главным образом для технических целей, а также в смеси с гидрофильными волокнами (хлопковыми, шерстяными, вискозными и др.) в производстве материалов для верхней одежды, обуви, декоративных тканей.

Полиуретановые нити. В настоящее время имеется достаточно большой ассортимент материалов с использованием полиуретановых (эластановых) нитей (спандекс, ликра и т.п.). Нити имеют цилиндрическую форму с круглым поперечным сечением, аморфные. Особенностью всех полиуретановых нитей является их высокая эластичность: разрывное удлинение их составляет 800 %, доля упругой и эластической деформаций 92-98 %. Поэтому материалы с содержанием полиутератновых нитей обладают хорошими упругими свойствами и мало мнутся. Именно эта особенность и определила область их использования. Спандекс применяют в основном при изготовлении эластичных изделий. С использованием этих нитей вырабатывают ткани и трикотажные полотна бытового назначения, для спортивной одежды, а также чулочно-носочные изделия. Полиуретановые нити обладают недостаточной прочностью (6–7 сН/текс) и теплостойкостью. При воздействии температур более 100С нити теряют эластические свойства. Поэтому их вырабатывают в основном защищающей их оплеткой. Полиуретановые нити обладают также очень низкой гигроскопичностью (0,8–0,9 %), что также ограничивает их использование в чистом виде.

Для направленного изменения свойств химических волокон проводят их химическую модификацию различными способами. В целях расширения применения химических волокон и нитей в различных областях техники созданы высокопрочные, высокомодульные (малорастяжимые), термостойкие, негорючие, светостойкие и другие виды волокон со специальными свойствами. Так, введением в цепную молекулу полиамида ароматических звеньев (бензольных колец) получены высокопрочные и термостойкие волокна типа фенилон, внивлон (или СВМ – сверхвысокомодульное), оксалон, аримид Т, кевлар и др. Специальной обработкой полиакрилонитрильных и вискозных волокон получены высокопрочные, хемостойкие, термостойкие углеродные . Они обладают уникальными свойствами. В условиях длительного нагрева (при температуре 400С и более) сохраняют свои механические свойства, негорючие. Используются в различных областях техники (космонавтике, авиационном и химическом машиностроении и др.)

Более подробные сведения о получении и строении химическихволокон приведены в учебнике .