Натуральные волокна. Натуральные волокна: происхождение и свойства Сообщение натуральные волокна растительного происхождения
Класс: 6
Цели:
- Ознакомить учащихся с получением и свойствами волокон животного происхождения; провести сравнительный анализ натуральных волокон растительного и животного происхождения. Исследовать свойства волокон животного происхождения органолептическим методом.
- Способствовать формированию представлений о мире профессий.
- Развивать навыки определения материала по волокнистому составу; кругозор, умение анализировать, делать обобщения.
- Воспитывать аккуратное, бережное отношение к вещам; уважение к чужому труду.
Тип урока: теоретический.
Межпредметные связи: история, география, литература, биология.
Материально-техническое оснащение:
- Плакаты: «Текстильные волокна», «Пряха», «Первичная обработка шерсти», «Первичная обработка шёлка», «Золотое руно», «Прядильный станок», «Ткацкий станок», «Веретёна».
- Кроссворд для повторения раздела «Материаловедение» 5 класс
- Прялка, веретено, шерсть для прядения
- Коллекции: «Ткани, изготовленные из натурального шёлка», «Ткани, изготовленные из натуральной шерсти», «Последовательность обработки шерсти»
- Лабораторная работа «Изучение свойств шерстяных и шёлковых волокон»
- Раздаточный материал и инструменты для проведения лабораторной работы
- Карточки с написанием слов для словаря и названием профессий
- Изображения животных: коза, кролик, овцы различных пород, верблюд, собака.
- DVD-проектор, экран
Объект труда: образцы тканей
Предварительная работа: чтение «Мифы Древней Греции. Золотое руно», повторить по тетради за 5 класс раздел «Материаловедение».
Домашнее задание на следующий урок: учебник п. 1-2, рабочая тетрадь задания 22-29, подобрать образцы тканей из натуральных волокон животного происхождения.
Ход занятия.
1. Организационная часть урока.
Приветствие, проверка наличия учащихся в классе, готовности к уроку.
2. Сообщение темы и цели урока.
С первых дней жизни человек сталкивается с множеством тканей, которые имеют различные свойства. Когда вы были совсем маленькие, мамы заворачивали вас в мягкие, тёплые пелёнки. Если становилось холодно, просила надеть тёплую кофту. Сейчас вы уже взрослые, и можете самостоятельно приобретать необходимые вещи. К швейным изделиям каждый из нас предъявляет определённые требования, которые в большей степени относятся к материалам, из которых данное изделие изготовлено. В этом году вы будете изготавливать более сложное изделие, чем в 5 классе, поэтому знания полученные на уроках материаловедения помогут вам при выборе ткани для изготовления юбки.
Тема нашего урока – Натуральные волокна животного происхождения.
3. Закрепление ранее пройденного материала, подготовка к восприятию нового материала.
Вспомним то, что вы уже знаете. Предлагаю вам решить кроссворд.
Кроссворд.
По вертикали:
- Волокна делятся на… и химические.
- На стеблях белеют чашки,
В них и нитки, и рубашки. - Ткань, изготовленная в 12 веке Батистом де Шабре во Франции.
- Процесс получения нити из волокон…
- Растение, волокна которого служат сырьём для получения грубой ткани.
- Как называется ткань снятая с ткацкого станка.
По горизонтали:
- Ткацкое переплетение.
- Назовите «русский шёлк».
- Я вдоль ткани хожу.
- Мой братец ходит поперёк ткани.
- Сторона ткани с ярким, чётким рисунком.
- Изделие, изготовленное на ткацком станке.
- Хлопчатобумажная, ворсовая ткань
- Из чего состоит ткань?
- Хлопчатобумажная ткань, которую применяют для пошива постельного белья и пелёнок.
Графическое изображение кроссворда расположено на доске. Учащийся, давший правильный ответ, записывает его в кроссворд, и получает жетон.
Подведение итогов разгадывания кроссворда.
4. Объяснение нового материала.
Работа по схеме «Прядильные волокна».
Рассмотрим схему, изображённую на доске. Прочитайте её название.
Вспомним, что такое прядильные волокна?
(Волокна, из которых получают пряжу, называются прядильными волокнами).
На какие две большие группы они делятся?
Чем отличаются эти две группы?
Какие волокна вы изучали в 5 классе?
У вас на рабочих местах находится таблица «Сравнительная характеристика волокон хлопка, льна, шерсти, шёлка». Первые две колонки таблицы вы заполнили в 5 классе. Рассмотрите их. Две последние колонки вы заполните сегодня на уроке.
Сравнительная характеристика волокон хлопка, льна, шерсти и шёлка
|
Внешний вид и свойства волокон |
хлопок |
шерсть |
Шёлк |
|
|
Светло – серый |
Белый, чёрный, рыжий |
|||
|
Нерезкий |
Не очень резкий |
|||
|
Толщина (тонина) |
Очень тонкое |
|||
|
Извитость |
Слабо извитые |
Сильно извитые |
||
|
Мягкость |
||||
|
Гладкость |
Пушистые |
Пушистые |
||
|
прочность |
Как вы думаете, для чего нужно знать свойства волокон?
(Свойства волокон влияют на свойства тканей, из которых они изготовлены).
Сегодня мы изучим натуральные волокна животного происхождения. К этой группе относится натуральная шерсть и натуральный шёлк.
(Запись схемы в тетрадь).
(По мере объяснения учебного материала, учащиеся заносят сведения в таблицу «Сравнительная характеристика волокон хлопка, льна, шерсти, шёлка»).
Шерсть.
Натуральные шерстяные волокна представляют собой волосяной покров животных: коз, овец, верблюдов, собак, кроликов, лам длиной 10-250 мм.
Основную массу шерсти дают овцы – это около 90% от всего объёма шерсти. Овцеводством в России занимаются в предгорьях Кавказа и Поволжье. Здесь разводят полутонкорунных и грубошерстных овец.
(Показ изображений овец разных пород, рассматривание коллекции тканей).
В зависимости от толщины волокон, образующих волосяной покров овцы, шерсть делят на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую.
Тонкая шерсть состоит из тонких, извитых, равномерных по толщине и длине пуховых волокон.
Полутонкая шерсть включает более толстые пуховые и переходные волокна.
Полугрубая шерсть включает в своём составе пуховые и более толстые переходные волокна.
Грубая шерсть включает в свой состав толстые волокна.
Шерсть, срезанная ножницами с живой овцы, растяжима и мягка, обеспечивает хороший доступ воздуха и сохраняет тепло.
Особо ценится шерсть, получаемая от овец породы меринос, т.к. такая шерсть очень длинная и тонкая. Из шерсти овец этой породы изготавливают очень тонкую, прочную пряжу, а затем ткут высококачественные, лёгкие, дорогостоящие ткани. Таких овец разводят в Англии и Новой Зеландии. Причём, основой экономики Новой Зеландии является экспорт, т.е. вывоз из страны, молочных продуктов и овечьей шерсти. Такая шерсть ценится как золото, а породистое животное стоит как дорогой автомобиль.
Шерсть по - другому называется руно, её снимают специальными ножницами стригали, а время стрижки одной овцы не должно превышать 3 минут.
Поскольку овцы пасутся под открытым небом, шерсть сильно загрязнена, поэтому волокна сначала проходят первичную обработку.
Пряжу получают на прядильных фабриках спрессованную в упаковках по 250кг. Волокна подвергают разрыхлению и трепанию на разрыхлительных и трепальных машинах. Эти машины обслуживают операторы. В машинах волокна очищают от сорных примесей. Из трепальной машины волокна выходят в виде холста, который скатывается в рулон.
Затем холст поступает на чесальную машину, где его пропускают между двух поверхностей, покрытых тонкими металлическими иглами. Прочёсанный холст преобразуется в ленту.
Лента поступает на ленточные машины, где её вытягивают и слегка подкручивают – получается ровница.
Затем ровница поступает на прядильное производство, где и изготавливают пряжу.
(Работа по схемам на рабочих местах учащихся одновременно с объяснением учителя).
Производство шерстяных тканей
Первичная обработка волокон шерсти
- Сортировка волокон
- Трепание (разрыхление и выборка мусора) в разрыхлительной и трепальной машинах
- Мытьё волокон с мылом и содой
- Сушка волокон
Подготовительное производство
- Чесание (чесальный цех) – получение волокнистой ленты
- Ленточный цех – выравнивание направления волокон шерсти в ленте, вытягивание, уменьшение ленты по толщине (тонине) на ленточной машине
- Ровничный цех – скручивание и вытягивание волокнистой ленты в ровницу
Прядильное производство
Вытягивание и скручивание ровницы в шерстяную пряжу на прядильной машине и наматывание в виде початков. Из коротких шерстяных волокон получают более толстую и грубую пряжу, из длинных – тонкую, ровную, гладкую.
Ткацкое производство
Производство ткани.
Отделочное производство
Отбеливание, окрашивание
(Показ основных продуктов процесса прядения. Запись схемы в тетрадь).
Скажите, а раньше вы слышали слово «руно»? Когда?
Дело в том, что описанная в мифе Колхида – это Грузия. У жителей отдельных высокогорных селений Грузии существовал способ добычи золота в горных реках. Шкуру барана опускали на некоторое время в поток горной реки, и крупинки золота задерживались между ворсинками. Через некоторое время шкуру доставали, и закрепляли на вешалах, золото падало на положенный внизу холст по мере высыхания шкуры. Следует отметить, что золота добывали таким способом не много, и в скором времени он отошёл.
А как в старину получали пряжу?
(Рассказ о прялках и веретёнах, прядильных станках, показ изображений на экране. Показ учителем способа прядения козьего пуха на самодельном веретене без прялки).
Прялка – это приспособление для ручного прядения. У прялки есть гребень, на него закрепляли кудель, из которой пряха левой рукой тянула нить, а правой рукой накручивала эту нить на веретено.
Характеристика шерстяных тканей
Тонкую и полутонкую шерсть используют в производстве тонких платьевых и костюмных тканей; грубую шерсть используют при производстве войлока, валенок.
Шерстяные ткани мало пачкаются, мало мнутся, впитывают воду, хорошо сохраняют тепло, почти не мнутся, хорошо драпируются, обладают большой пылеёмкостью. Шерстяные ткани имеют свойство сволачивания, сваливания волокон.
Шерстяные ткани вырабатывают гладкокрашеными, пестроткаными, напечатанными или набивными.
Маркировку «натуральная шерсть» разрешено использовать, если в составе волокон шерстяных тканей содержится не более 7% других волокон. Маркировку «чистая натуральная шерсть» ставят, если в составе ткани содержится не более 0,3% других волокон.
Изделия из шерсти стирают специальными моющими средствами при температуре воды 30, не трут, не выкручивают, надолго не замачивают. Выстиранные изделия раскладывают на плоскости до полного высыхания.
Шёлк.
Волокна шёлка – это коконы тутового шелкопряда, размотанные в тончайшую нить.
Из биологии вам известно, что бабочка откладывает яйца, из них появляются гусеницы, затем гусеницы вокруг себя наматывают тончайшие нити (куколка), а из куколки появляется бабочка.
Впервые шёлк был изготовлен в Древнем Китае. За разглашение тайны изготовления шёлковой ткани приговаривали к смерти. Шёлковые ткани вывозили в страны Средиземноморья. Путь, по которому везли ткани назвали Великий шёлковый путь. Об этом вам рассказывали на уроках истории.
Из волокон шёлка получают очень лёгкие, красивые и прочные ткани.
(Показ коллекции, рассматривание).
Как вы думаете, какие изделия лучше изготовить из шёлковых тканей?
С одного кокона сматывают нить тоньше человеческого волоса и длиной 700-800 метров. Волокно прямое, белое и гладкое. Нить сматывают сразу с 6-8 коконов. Такой шёлк называется шёлк – сырец.
Рассмотрим процесс обработки коконов.
Первичная обработка
- Сбор коконов тутового шелкопряда
- Обработка паром
- Сушка горячим воздухом
- Получение шёлка – сырца
- Сматывание шёлковых нитей
Характеристика шёлковых тканей
Шёлковые ткани красивые, прочные, тонкие, мягкие, имеют блестящую и гладкую поверхность, гигроскопичны, воздухопроницаемы.
Подведение итогов заполнения таблицы «Сравнительная характеристика волокон шерсти, шёлка, хлопка, льна».
5. Закрепление теоретических сведений в ходе фронтального опроса.
- Что такое шерсть?
- Как ещё можно назвать шерсть?
- Что входит в первичную обработку волокон шерсти?
- Охарактеризуйте волокна шерсти.
- Как получают волокна шёлка?
- Охарактеризуйте волокна шёлка.
- Найдите отличия волокон шерсти от волокон шёлка.
- Как свойства волокон влияют на свойства тканей? Приведите примеры.
Натуральные волокна
Волокна состоят из непряденых нитей материала или длинных тонких отрезков нити. Волокна используются в природе как животными так и растениями, для удержания тканей (биологических).
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.
Основными признаками для классификации являются: химический состав волокон и область их происхождения. Классификация натуральных волокон представлена на рисунке.
Рассмотрим подробнее основные из них.
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 чесуча, креп, креп-жоржет, туаль, фай, тафта, парча, фуляр 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. Стоит отметить, что также выпускается искусственные и синтетические шелковые ткани.
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, бостон, коверкот, шевиот, дюветин 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.
Натуральное волокно минерального происхождения: асбест
натуральный волокно минеральный растительный
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.
Натуральные волокна растительного происхождения
Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза. Это твердое трудно растворимое вещество, состоит из звеньев С6Н10О5. 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, марлевка, ситец, деним, фланель, канифас, тик, бязь, маркизет, перкаль, нансук, органди, пике, поплин, вуаль и прочие ткани. 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 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.
Джут издавна используется для изготовления веревок и мешковины, а также в качестве натуральной основы для ковров и линолеума. Джутовое волокно получают из одноименного растения, произрастающего главным образом в Индии и Бангладеш. Тканое джутовое напольное покрытие мягче, чем кокосовое или сизалевое, поэтому подходит только для помещений, где нет оживленного движения, например спален. Здесь текстура изделий из джута станет дополнительным преимуществом - по ним приятно ходить босиком.
Кокосовое волокно (койр) получают из орехов кокосовой пальмы. Из койра делают прочные и упругие напольные покрытия - ковры, циновки и придверные коврики. Кокосовое волокно отличается чрезвычайной износостойкостью, но оно колючее и с трудом поддается окраске.
Пенька (волокна стеблей конопли) необычайно прочна, не подвержена гниению и не боится соленой воды, а также не выцветает и не портится на ярком свету. В конопле, выращиваемой для текстильной промышленности, отсутствуют активные наркотические компоненты. Она великолепно разрастается и не нуждается в химической защите или подкормке. Из нее делают пеньку и грубое сукно. В сочетании с другими, более мягкими натуральными волокнами конопля является сырьем для легких и удобных тканей, которые можно использовать самыми разными способами.
Ротанг - лиана, произрастающая в Юго-Восточной Азии. Из волокон ротанга плетут корзины, маты и сиденья стульев.
Сизаль отличается невероятной прочностью и износостойкостью. Это грубое натуральное волокно получают из листьев агавы. Сизалевые циновки, маты и коврики можно использовать в местах с оживленным движением. Материал мягче кокосового волокна, но грубее шерсти. Сизаль не обладает водоотталкивающими свойствами, от воды на нем остаются пятна. Зато он легко красится, и выбор цветов здесь больше, чем в случае других натуральных волокон.
Слайд 1
Слайд 2
Основным исходным материалом для получения текстильных изделий являются волокна. Их можно разделить на несколько групп. Натуральные волокна или природные волокна разделяются на текстильные волокна растительного (например, хлопок, лен, пенька), животного (шерсть, натуральный шелк) и минерального (асбест) происхождения, пригодные для изготовления пряжи. Химические волокна, получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственного волокна) или из синтетических полимеров (синтетического волокна). Производство химических волокон обычно заключается в продавливании раствора или расплава полимера через отверстия фильеры в среду, которая вызывает затвердевание образовавшихся тонких волокон. Такой средой при формовании из расплавов служит холодный воздух, из растворов горячий воздух («сухой» способ) или специальный раствор - осадительная ванна («мокрый» способ). Выпускаются в виде мононити, штапельного волокна или пучка из множества тонких нитей, соединенных путем крутки.
Слайд 4
Натуральные волокна растительного происхождения можно разделить на две группы: хлопковые или хлопчатобумажные и лубяные волокна. Хлопком обычно называют волокна, покрывающие семена растения хлопчатника. Лубяными называют волокна, содержащиеся в стеблях, листьях и оболочке плодов различных растений. Наиболее распространены следующие виды лубяных волокон: лён, пенька(волокно конопли),джут и др.
Слайд 5
ХЛОПОК - волокна, покрывающие семена хлопчатника. При его созревании плоды (коробочки) раскрываются, и из них собирают хлопок-сырец (волокно с неотделенными семенами).В коробочке содержатся семена, покрытые целлюлозными волокнами, которые могут быть длинными или короткими. Поэтому хлопок называют длинноволокнистым или коротковолокнистым. От этого зависит качество выпускаемых из хлопка материалов. При переработке от семян отделяют хлопок-волокно (волокна длиной более 20 мм), пух (менее 20 мм) и подпушек (менее 5 мм). Из хлопка вырабатывают ткани, трикотаж, нити, вату и др. Пух и подпушек хлопка применяют в химической промышленности как сырье для изготовления искусственного волокна и нитей, пленки, лаков и т. п. Хлопок устойчив по отношению к щелочам, но разлагается под действием кислот.
Слайд 6
ШЕРСТЬ – это волокна, получаемые при стрижке овец, коз, верблюдов и других животных. Качество шерсти зависит от толщины поперечного сечения и длины шерстяных волокон. Основную массу перерабатываемой в промышленности шерсти составляет овечья. Виды волокон шерсти: пух - наиболее ценное тонкое, мягкое извитое волокно; переходный волос, то есть более толстое, жесткое и менее извитое, чем пух; «мертвый волос» малопрочное и жесткое волокно. Из шерсти вырабатывают пряжу, ткани, трикотаж, валяльно-войлочные изделия и др.Шерсть чувствительна к действию щелочей, которые делают её хрупкой, а по отношению к кислотам, она наоборот, устойчива. По химическому составу шерсть представляет из себя белковое вещество. При горении шерсти выделяется характерный запах жженого пера.
Слайд 7
ЛЕН - род одно- и многолетних трав и кустарников семейства льновых, прядильная и масличная культура. Возделывают в основном лен-долгунец в стеблях 20-28% волокна, и лен масличный, или лен-кудряш, в семенах 35-52% льняного масла. Льняные волокна получают из лубяного стебля льна. Это первое волокно, которое человек научился получать уже в каменном веке. Длинные льняные волокна состоят из целлюлозы. Лен – самое прочное натуральное волокно. Поэтому он используется в производстве прочных нитей, тканей для парусов, а ввиду хороших гигиенических свойств льняные ткани используют для изготовления белья.
Слайд 8
ШЕЛК - натуральная текстильная нить животного происхождения; продукт, выделяемый железами гусениц шелкопрядов. При совместной размотке нескольких коконов получают шелк-сырец, из которого вырабатывают крученый шелк, применяемый для изготовления тканей, трикотажа, швейных ниток. Отходы перерабатывают в пряжу для технических и других тканей. По химическому составу шелк представляет из себя белковое вещество. Мягкие, блестящие, красивые на вид изделия из шелка обладают, однако, низкой износостойкостью и высокой себестоимостью.
Слайд 9
Химические волокна получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственного волокна) или из синтетических полимеров синтетического волокна). Полимеры (от поли... и греч. meros доля, часть), вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. По происхождению полимеры делят на природные, или биополимеры (например, белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), и синтетические (например, полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методами полимеризации и поликонденсации. По форме молекул различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры, по природе органические, элементоорганические, неорганические полимеры. Для линейных и разветвленных полимеров характерен комплекс специфических свойств, например, способность образовывать анизотропные волокна и пленки, а также существовать в высокоэластичном состоянии. Полимеры основа пластмасс, химических волокон, резины, лакокрасочных материалов, клеев, ионитов. Из биополимеров построены клетки всех живых организмов.
Слайд 10
С годами природные волокна перестали в полной мере удовлетворять человека, поэтому учёные всего мира трудились над тем, чтобы найти им замену. Более трёхсот лет назад (в 1655 году) выдающийся английский физик Роберт Гук опубликовал трактат, в котором было такое высказывание:” Возможно, по – видимому, найти пути искусственно получить клейкую массу, аналогично тому, как она образуется у шелковичного червя… Если такая масса будет найдена, то по-видимому, более лёгкой задачей будет найти путь вытягивания этой массы в тонкие нити…” Но только в 1884 году ученику Луи Пастера французскому изобретателю Илэру де Шардоннэ удалось получить искусственные волокна. Самые распространённые виды искусственных волокон получают путём переработки целлюлозы. Шардоннэ впервые решил перевести с помощью растворителя целлюлозу в раствор и из этого раствора получить новоё волокно. Для этого он продавливал полученною жидкую массу через тонкие отверстия. Для получения волокон раствор или расплав полимера продавливают через тончайшие отверстия прядильной фильеры. Из полученных волокон прядут нити, идущие на изготовление текстильных изделий.
Слайд 11
При обработке отходов древесины и опилок выделяется целлюлоза. В процессе получения вискозного волокна целлюлозу обрабатывают реактивами (NaOH и CS2). Вискозное волокно - искусственное волокно, формуемое из вискозы; состоит из гидратцеллюлозы. Легко окрашивается, гигроскопично; недостатки: большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, низкая износостойкость устраняются модифицированием вискозного волокна. Благодаря доступности сырья и низкой стоимости реагентов производство вискозного волокна высокоэкономично. Применяется (иногда в смеси с другими волокнами) для выработки одежных тканей, трикотажа, корда. В процессе получения ацетатных волокон целлюлозу обрабатывают ангидридом уксусной кислоты, полученный ацетат целлюлозы растворяется в ацетоне и продавливается через фильеры.
Слайд 12
Ацетатные волокна - искусственные волокна, формуемые из растворов триацетата целлюлозы (триацетатное волокно) и продукта его частичного омыления (собственно ацетатные волокна). Мягкие, эластичные, мало сминаются, пропускают ультрафиолетовые лучи; недостатки: невысокая прочность, низкая термо- и износостойкость, значительная электризуемость. Применяются главным образом в производстве изделий народного потребления, например, белья. Мировое производство около 610 тыс. т.
Слайд 13
Полиамидное волокно - синтетическое волокно, формуемое из расплавов или растворов полиамидов. Прочно, эластично, устойчиво к истиранию, многократному изгибу и действию многих химических реагентов; недостатки: малая гигроскопичность, повышенная электризуемость, невысокая термо- и светостойкость. Применяется в производстве тканей, трикотажа, шинного корда, фильтровальных материалов и др. Основные торговые названия: из поликапроамида капрон, нейлон-6, перлон, дедерон, амилан, стилон; из полигексаметиленадипинамида анид, нейлон-6,6, родианайлон, ниплон.
Слайд 14
Полиэфирное волокно -синтетическое волокно, формуемое из расплава полиэтилентерефталата или его производных. Достоинства незначительная сминаемость, отличная свето- и атмосферостойкость, высокая прочность, хорошая стойкость к истиранию и к органическим растворителям; недостатки: трудность крашения, сильная электризуемость, жесткость устраняется химическим модифицированием. Применяется, например, в производстве различных тканей, искусственного меха, канатов, для армирования шин. Основные торговые названия: лавсан, терилен, дакрон, тетерон, элана, тергаль, тесил.
Слайд 15
Полиакрилонитрильное волокно (акриловое волокно) - синтетическое волокно, формуемое из растворов полиакрилонитрила или его производных. По многим свойствам близко к шерсти, устойчиво к свету и другим атмосферным агентам, кислотам, слабым щелочам, органическим растворителям. Из полиакрилонитрильного волокна изготовляют верхний и бельевой трикотаж, ковры, ткани. Основные торговые названия: нитрон, орлон, акрилан, кашмилон, куртель, дралон, вольпрюла.
Слайд 16
Cодержание
| Введение………………………………………………………………… | 3 |
| 1. Химические волокна………………………………………………… | 5 |
| 1.1. Понятие о технологии изготовления химических волокон.. | 5 |
| 2. Природные волокна…………………………………………………. | 7 |
| 2.1. Волокна растительного происхождения……………………. | 7 |
| 2.2. Волокна животного происхождения………………………... | 8 |
| 2.3. Волокна минерального происхождения…………………….. | 9 |
| 3. Синтетические волокна……………………………………………... | 10 |
| 3.1. Полиамидные волокна……………………………………….. | 10 |
| 3.2. Полиэфирные волокна……………………………………….. | 12 |
| Список использованной литературы | 15 |
Введение.
За последние 100 лет население Земли удвоилось. Но еще больше возросли потребности людей. Выработка природных волокон – шерсти, хлопка, натурального шелка, льна, конопли – стала заметно отставать от спроса. Так, за последние 40 лет, она увеличилась лишь на 25%, а спрос – на 100%.
Устранить это несоответствие помогла химия. Ежегодно на заводах производится миллионы километров искусственного шелка и других химических волокон из природной целлюлозы или из угля, известняка, поваренной соли и воды. Сегодня доля химических волокон в общей их выработке составляет уже более 28%. За последние 15 лет объем мирового производства волокон увеличился в 3 раза.
Огромное значение химических волокон очевидно. В самом деле, если затраты труда на изготовление синтетического полиамидного шелка принять за 100%, то для искусственного вискозного шелка они составят 60%, для шерсти 450%, а для натурального шелка еще больше – 25000%!
Шерсть на овце за 3 месяца отрастает в среднем на 30 мм. А на заводе химического волокна прядильная машина за 1 минуту вытягивает до 5000 м нити!
На международной ярмарке в Лейпциге внимание посетителей привлекла к себе вывеска над павильоном одной английской фирмы, торгующей текстильными изделиями. По распоряжению управляющего этой фирмой, из огромных букв были собраны слова: «Шерсть нельзя заменить ничем!» Ну что же, ему нельзя отказать в умении рекламировать свой товар. Однако этот бизнесмен не учел, что на той же самой выставке в других павильонах были представлены великолепные ткани, изготовленные полностью или преимущественно из синтетических волокон; пряжа и нитки, обладающие такими достоинствами, которых нет у натуральных волокон.
Даже закоренелые скептики, которых раньше было не так уж мало, в последние годы могли воочию убедиться в том, что цельносинтетические волокна по прочности, стойкости к воде, погоде, свету, бактериям и насекомым, эластичности и способности защищать от холода часто превосходят волокна природного происхождения – шерсть, хлопок и шелк.
Химики во многих странах непрерывно трудятся над созданием новых волокон и улучшением качества уже известных. Не отстают от них и технологи. Изменяя состав сырья и технологию его переработки, они улучшают качество тканей и придают им ряд особых свойств, например, делают их водоотталкивающими или не теряющими форму. В результате на международном рынке непрерывно появляются новые марки тканей.
Всего химики уже предложили почти 1000 различных типов синтетических волокон, однако из них лишь несколько производятся промышленностью в крупных масштабах. В настоящее время наибольшее значение имеют четыре типа волокон: поливинилхлоридные, полиамидные, полиакрилонитрильные и полиэфирные.
Выбор именно этих волокон обусловлен не только химическими, физическими и технологическими факторами, но и, прежде всего, экономическими причинами. При массовом производстве сырье обязательно должно быть дешевым и легкодоступным. Кроме того, необходимо, чтобы свойства конечных продуктов можно было варьировать в широких пределах. Упомянутые типы волокон удовлетворяют всем этим требованиям.
Первое цельносинтетическое волокно было выпущено промышленностью в 1934 г. под названием волокно РС.
1. Химические волокна
Химические волокна делятся на искусственные и синтетические. Искусственные волокна изготовляют из природных высокомолекулярных соединений, в основном из целлюлозы. Синтетические волокна изготовляют из синтетических высокомолекулярных соединений.
Химические волокна изготовляются в виде бесконечной нити, состоящей из многих отдельных волокон или из одного волокна, или же в виде штапельного волокна – коротких отрезков (штапелек) некрученого волокна, длина которых соответствует длине волокна шерсти или хлопка. Штапельное волокно аналогично шерсти или хлопку служит полупродуктом для получения пряжи. Перед прядением штапельное волокно может быть смешано с шерстью или хлопком.
1.1. Понятие о технологии изготовления химических волокон.
Первая стадия процесса производства любого химического волокна заключается в приготовлении прядильной массы, которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получают растворением его в подходящем растворителе или переводом его в расплавленное состояние.
Полученную вязкую жидкость тщательно очищают многократным фильтрованием и удаляют твердые частицы и пузырьки воздуха. В случае необходимости раствор (или расплав) дополнительно обрабатывают – добавляют красители, подвергают «созреванию» (выстаиванию) и др. Если кислород воздуха может окислить высокомолекулярное вещество, то «созревание» проводят в атмосфере инертного газа.
Вторая стадия заключается в формировании волокна. Для формирования раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства подается в так называемую фильеру. Фильера представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, имеющим большое число (до 25 тыс.) маленьких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм.
При формировании волокна из расплава полимера тонкие струйки расплава из отверстий фильеры попадают в пространство, где они охлаждаются и затвердевают. Если формирование волокна производится из раствора полимера, то могут быть применены два метода: сухое формирование, когда тонкие струйки поступают в обогреваемую шахту, где под действием циркулирующего теплого воздуха растворитель улетучивается, и струйки затвердевают в волокна; мокрое формирование, когда струйки раствора полимера из фильеры попадают в так называемую осадительную ванну, в которой под действием различных содержащихся в ней химических веществ струйки полимера затвердевают в волокна.
Во всех случаях формирование волокна ведется под натяжением. Это делается для того, чтобы ориентировать (расположить) линейные молекулы высокомолекулярного вещества вдоль оси волокна. Если этого не сделать, то волокно будет значительно менее прочным. Для повышения прочности волокна его обычно дополнительно вытягивают после того, как оно частично или полностью отвердеет.
После формирования волокна собирают в пучки или жгуты, состоящие из многих тонких волокон. Полученные нити промывают, подвергают специальной обработке – мыловке или замасливанию (для облегчения текстильной переработки) или высушивают. Готовые нити наматывают на катушки или шпули.
При производстве штапельного волокна нити режут на отрезки (штапельки). Штапельное волокно собирают в кипы.
2. Природные волокна
Природные волокна – это натуральные текстильные волокна, образующиеся в природных условиях прочные и гибкие тела малых поперечных размеров и ограниченной длины, пригодные для изготовления пряжи или непосредственно текстильных изделий (например, нетканых). Одиночные волокна, не делящиеся в продольном направлении без разрушения, называются элементарными (волокна большой длины – элементарными нитями); несколько волокон, продольно скрепленных (например, склеенных) между собой, называются техническими. По происхождению, которое определяет и химический состав волокон, различают волокна растительного, животного и минерального происхождения.
2.1. Волокна растительного происхождения
Волокна растительного происхождения формируются на поверхности семян (хлопок), в стеблях растений (тонкие стеблевые волокна – лён, рами; грубые – джут, пенька из конопли, кенаф и др.) и в листьях (жесткие листовые волокна, например, манильская пенька (абака), сизаль). Общее название стеблевых и листовых волокон – лубяные. Растительные волокна представляют собой одиночные клетки с каналом в центральной части. При их формировании образуется сначала наружный слой (первичная стенка), внутри которого постепенно откладываются несколько десятков слоёв синтезирующейся целлюлозы (вторичная стенка). Такая структура волокон определяет особенности их свойств – относительно высокую прочность, небольшое удлинение, значительную влагоёмкость, а также хорошую накрашиваемость, обусловленную большой пористостью (30% и более).
Важнейшее текстильное волокно – хлопок. Семена хлопчатника, опушенные волокном, называются хлопком – сырцом. При его первичной обработке от семян последовательно отрывают хлопок – волокно (длина > 20 мм), более короткие волокна (пух, или линт) и подпушек (делинт, длина до 5 мм). Состав хлопка-волокна (% по массе): целлюлоза до 96%, пентозаны 1,5-2,0, жиры и воски 1, азотсодержащие и белковые вещества 0,3, зола 0,2-0,4. Пряжу из этого волокна применяют (иногда в смеси с другими природными или химическими волокнами) для выработки тканей бытового и технического назначения, трикотажа (преимущественно бельевого и чулочного), гардинно-тюлевых изделий, веревок, канатов, швейных ниток и др. Непосредственно из хлопка-волокна изготовляют нетканые и ватные изделия. Хлопок низших сортов, пух и подпушек применяют для получения эфиров целлюлозы. Основные хлопководческие страны – страны СНГ (около 25% мирового сбора), Китай, США, Индия, Пакистан, Турция, Египет.
Лубяные волокна выделяют из растений главным образом в виде технических волокон. Среди тонкостебельных волокон наиболее важен лен (содержит около 80% целлюлозы, до 8% пентозанов, более 5% лигнина), среди грубостебельных волокон основное значение имеют джут (около 70% целлюлозы, до 30% пентозанов и лигнина) и пенька. Из льняной пряжи изготовляют бельевые и другие ткани, парусину, брезент, пожарные рукава, шнуры, из так называемой оческовой пряжи (получаемой из отходов первичной обработки льна) – мешочные ткани, холсты, низкокачественную парусину и брезент. Льняное волокно часто применяют в смеси си химическими, например, полиэфирными, или хлопком. Льноводство развито в странах СНГ (северо-западные области России, западная часть Украины, Беларуси, стран Прибалтики), в ряде стран Центральной и Северной Европы.
Грубостебельные волокна перерабатывают в толстую пряжу для мешочных и тарных тканей, а также для канатов, веревок, шпагатов. Основные страны – производители джута – Индия, Бангладеш, Пакистан, Индонезия, Китай. Коноплеводство развито в СНГ (европейская часть России, Украина, страны Средней Азии), многих странах Западной Европы, Индии, Пакистане и др. Листовые лубяные волокна, используемые в канатном производстве, для плетения циновок и др., выделяют из тропических растений, произрастающих в странах Африки, Центральной Америки, в Индонезии, на Филиппинах и др. Эти волокна с успехом заменяются синтетическими.
2.2. Волокна животного происхождения
К волокнам животного происхождения относятся шерсть и шелк. Шерсть – волокна волосяного покрова овец (почти 97% общего объема производства шерсти), коз, верблюдов и др. животных. В шерсти встречаются волокна следующих видов: 1) пух – наиболее тонкое и упругое волокно с внутренним («корковым») слоем, слагающимся из веретенообразных клеток, и наружным чешуйчатым слоем; 2) ость – более толстое волокно, имеющее также сердцевинный рыхлый слой, который состоит из редко расположенных пластин, перпендикулярных к оси волокна; 3) переходной волос, в котором сердцевинный слой расположен по длине волокна прерывисто (занимает по толщине промежуточное значение между пухом и остью); 4) «мертвый» волос – грубое, очень толстое, жесткое и ломкое волокно с сильно развитым сердцевинным слоем. Овечью шерсть, состоящую из волокон первого или второго вида, называют однородной, состоящую из волокон всех видов – неоднородной.
Шерстяное волокно характеризуется невысокой прочностью, большой эластичностью и гигроскопичностью, малой теплопроводностью. Перерабатывают его (в чистом виде или в смеси с химическими волокнами) в пряжу, из которой изготовляют ткани, трикотаж а также фильтры, прокладки и т.д.
Шелк – продукт выделения шелкоотделительных желез насекомых, из которых основное промышленное значение имеет тутовый шелкопряд. Гусеница шелкопряда выпускает нить, состоящую из двух элементарных фиброиновых нитей толщиной около 15 мкм каждая, склеенных другим белковым веществом – серицином. Укладывая нить вокруг себя, гусеница формирует плотную многослойную оболочку (кокон). При размотке коконов соединяют обычно 5-10 элементарных нитей, получая шелк-сырец. Образующиеся при этом отходы разрывают на короткие отрезки и перерабатывают в пряжу. Шелк обладает высокой прочностью, эластичностью, большим влагопоглощением, приятным матовым блеском, легкой накрашиваемостью. Из шелковых нитей вырабатывают платьевые (креповые и др.), декоративные и галстучные ткани, атласы, вышивальные нитки, из пряжи – разные полотна и др.
2.3. Волокна минерального происхождения
К волокнам минерального происхождения относятся асбесты (наиболее широко используют хризолит-асбест), расщепляя которые получают технические волокна. Перерабатывают их (обычно в смеси с 15-20% хлопка или химических волокон) в пряжу, из которой изготовляют огнезащитные и химически стойкие ткани, фильтры и др. Непрядомое короткое асбестовое волокно используют в производстве композитов (асбопластиков), картонов и др.
Объём мирового производства природных волокон в 1980 г. составил (млн. т/год): хлопок – 14,1, лен – 0,6, джут – 3,0, прочие грубостебельные и жесткие – 1,0, шерсть (мытая) – 1,6, шелк-сырец – 0,05.
3. Синтетические волокна
К синтетическим волокнам относятся: полиамидные, полиакрилонитрильные, полиэфирные, перхлорвиниловые, полиолефиновые волокна.
3.1. Полиамидные волокна
Полиамидные волокна, во многих отношениях превосходящие по качеству все природные и искусственные волокна, завоевывают все большее и большее признание. К наиболее распространенным полиамидным волокнам, выпускаемым промышленностью, относятся капрон и нейлон. Сравнительно недавно получено полиамидное волокно энант.
Капрон – полиамидное волокно, получаемое из поликапроамида, образующегося при полимеризации капролактама (лактама аминокапроновой кислоты):
Исходный капролактам практически получается двумя путями:
1. Из фенола:
2. Из бензола:
Окисление циклогексана проводят кислородом воздуха в жидкой фазе при 130-140 o С и 15-20 кгс / см 2 в присутствии катализатора – стеарата марганца. При этом образуются циклогексанон и циклогексанол в соотношении 1:1. Циклогексанол дегенерирует до циклогексанона, а последний превращается в капротам описанным выше способом.
При строительстве новых и расширении существующих производств капролактама будет использоваться преимущественно вторая схема его получения. При этом окисление циклогексанона воздухом будет интенсифицировано за счет повышения температуры реакции до 190-200 0 С, что существенно сократит продолжительность реакции.
Полимеризацию капролактама ведут на тех заводах, которые производят синтетическое волокно. Капролактам перед полимеризацией расплавляют. Для предотвращения окисления лактама процесс полимеризации протекает при 15-16 кгс/см 2 при температуре около 260 0 С, проводят в атмосфере азота. Образовавшийся в результате полимеризации капролактама полимер застывает в белую роговидную массу, которую затем измельчают и обрабатывают водой при повышенной температуре для измельчения не прореагировавшего мономера и образовавшихся димеров и тримеров.
Для формирования волокна капрона высушенный полимер загружают в закрытые стальные аппараты, снабженные решетками, на которых он расплавляется при 260-270 0 С в атмосфере азота. Отфильтрованный под давлением сплав поступает в фильеры. Образующиеся после выхода из фильеры волокна охлаждают в шахте и наматывают на бобины. Сразу с бобин пучок волокон направляют на вытяжку, крутку, промывку и сушку.
Волокно капрон по внешнему виду напоминает натуральный шелк; по прочности оно значительно превосходит его, но несколько менее гигроскопично. Это волокно находит широкое применение для изготовления высокопрочного корда, тканей, чулочных и трикотажных изделий, канатов, сетей и др.
Волокно нейлон (анид). Получается из полиамида – продукта поликонденсации так называемой соли АГ (гексаметилендиаминадипинат).
Соль АГ получается взаимодействием адипиновой кислоты с гексаметилендиамином в метаноле:
Полиамид, полученный в результате поликонденсации соли АГ, в расплавленном виде продавливают через щелочное отверстие в ванну с холодной водой. Застывшую смолу сушат, измельчают, плавят и из расплава формируют волокно.
В последнее время российскими химиками создано новое полиамидное волокно энант, отличающееся эластичностью, светостойкостью и прочностью. Энант получается поликонденсацией ω-аминоэнантовой кислоты. Технологические процессы получения волокон капрон и энант схожи между собой.
3.2. Полиэфирные волокна
Наибольшее значение из полиэфирных волокон имеет волокно лавсан, выпускаемое в различных странах под названием «терилен», «дакрон» и др.
Лавсан – синтетическое волокно, получаемое из полиэтилентерефталата. Исходным сырьем для производства полиэтилентерефталата служит диметилтерефталат (диметиловый эфир терефталевой кислоты) или терефталевая кислота.
Диметилтерефталат сначала нагревают при 170-280 o С, с избытком этиленгликоля. При этом происходит переэтефикация и получается диэтилолтерефталат:
Применение диметилтерефталата, а не свободной терефталевой кислоты для получения полиэфира объясняется тем, что для последней реакции поликонденсации решающее значение имеет чистота терефталевой кислоты. Поскольку получение чистой кислоты является весьма сложной задачей, все ранее разработанные технологические процессы получения лавсана основывались на применении в качестве исходного мономера диметилтерефталата.
В настоящее время крупнейшие зарубежные фирмы применяют в качестве исходного мономера не диметилтерефталат, а терефталевую кислоту высокой степени очистки, что дает возможность исключить из технологического процесса громоздкую стадию переэтерификации и, в связи с этим, значительно удешевить стоимость всего технологического процесса.
Полученный полиэфир выливают из реактора в виде ленты в осадительную ванну с водой или барабан, где он затвердевает. Затем его измельчают, сушат и формируют на машинах, аналогичных применяемым в производстве капрона.
Волокно лавсан очень прочно, упруго, тепло- и светостойко, устойчиво к атмосферным воздействиям, к действию химических веществ и истиранию. Будучи похоже по внешнему виду и ряду свойств на шерсть, оно превосходит ее по носкости и значительно меньше мнется.
Волокно лавсан добавляют к шерсти для изготовления не мнущихся высококачественных тканей и трикотажа. Лавсан применяется также для транспортерных лент, ремней, парусов, занавесей и др.
Список использованной литературы:
1. Э.Гроссе, Х. Вайсмантель. Химия для любознательных. 1987 г.
2. В.Г. Жиряков. Органическая химия. 6-е изд., М.: «Химия», 1987, 408 с.
3. Кукин Г.Н., Соловьёв А.Н. Текстильное материаловедение, ч.1 –
Исходные текстильные материалы, М., 1985.
Волокна растительного происхождения. К волокнам растительного происхождения относят хлопковые и лубяные.
Хлопок - это волокна, покрывающие семена растения хлопчатника. Основным веществом (94-96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. К сопутствующим веществам (4-6 %) относятся вода, пектиновые (склеивающие), жировосковые, зольные вещества и др.
Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом.
Хлопковое волокно обладает многими положительными свойствами. Прежде всего, оно имеет высокую гигроскопичность (8~12%), поэтому хлопчатобумажные ткани и изделия из них обладают хорошими гигиеническими свойствами.
Хлопок обладает способностью быстро впитывать влагу и быстро ее испарять, т. е. быстро высыхает. При погружении в воду волокна набухают, и их прочность увеличивается на 10-20 %. Хлопок устойчив к действию щелочей, но разрушается даже разбавленными кислотами.
На способность хлопка набухать в щелочах и повышать при этом прочность, окрашиваемость и приобретать шелковистость и блеск основано проведение специальной операции отделки - мерсеризации. Волокна достаточно прочные. Хлопок имеет сравнительно высокую термостойкость - разрушения волокна при температуре до 130 °С не происходит. Хлопковое волокно более стойкое, чем вискозное и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам. Волокна хлопка горят желтым пламенем, образуя серый пепел, ощущается запах жженой бумаги. Отрицательными свойствами хлопкового волокна являются высокая сминаемость (из-за малой упругости), большая усадка, низкая стойкость к действию кислот.
Лен. Волокна, которые получают из стеблей, листьев или оболочек плодов растений, называются лубяными. Из стеблей конопли вырабатывают прочные грубые волокна - пеньку, которая используется для тарных тканей и веревочно-канатных изделий. Грубые технические волокна (джут, кенаф, рами) получают из стеблей одноименных растений. Из всех лубяных волокон наибольшее применение получило льняное.
Льняные волокна получают из лубяной части стебля. Лен - однолетнее травянистое растение.
Характерной особенностью лубяных волокон в отличие от других является то, что они представляют собой пучки волокон, соединенных пектиновыми веществами. При длительном кипячении в мыльно-содовых растворах пектиновые вещества вымываются и лен делится на отдельные волокна.
Отдельное волокно льна представляет собой одну растительную клетку. Под микроскопом волокно в продольном виде представляет собой цилиндр с толстыми стенками. Поперечный срез волокна - многоугольник с 5-6 гранями.
Поверхность волокна более ровная и гладкая, в результате чего льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен.
В составе волокна 80% целлюлозы и 20% примесей - воскообразных, жировых, красящих, минеральных и лигнина (5%). Лигнин -продукт одревеснения клетки, придающий льну повышенную жесткость. Содержание лигнина в льняном волокне делает его устойчивым к действию света, погоды, микроорганизмов.
Прочность элементарных волокон в 3-5 раз превышает прочность хлопка, а растяжимость - во столько же раз меньше, поэтому льняные прокладочные ткани лучше сохраняют форму изделий, чем хлопчатобумажные. Волокна блестят, так как имеют гладкую поверхность, Физико-химические свойства льна и хлопка достаточно близки. Льняное волокно уникально тем, что при высокой гигроскопичности (12%), оно быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу. Особенностью льна является его высокая теплопроводность, поэтому на ощупь волокна всегда прохладные. Термического разрушения волокна не происходит до температуры 160 °С. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т. е. оно устойчиво к действию щелочей, но не устойчиво к кислотам. В связи с тем, что льняные ткани имеют свой естественный красивый достаточно шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают. Отрицательным свойством льняного волокна является его сильная сминаемость из-за низкой упругости. Волокна льна отбеливаются и окрашиваются, так как имеют более интенсивную природную окраску, толстые стенки.
Волокна животного происхождения. К волокнам животного происхождения относят шерсть и натуральный шелк.
Шерсть - это волокна снятого волосяного покрова овец коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть получают в основном с овец (97-98%), в меньшем количестве с коз (до 2%), верблюдов (до 1 %). Шерстяные волокна состоят из белка кератина.
Шерстяные волокна под микроскопом легко можно отличить от других волокон - их наружная поверхность покрыта чешуйками. Под микроскопом видна своеобразная извитость шерстяных волокон. Их извитки волнообразны в отличие от хлопковых волокон, извитки которых штопорообразные. Сильную извитость имеет тонкая шерсть.
Шерсть может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость и мертвый волос. Пух - тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно; переходный волос неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую извитость; ость и мертвый волос характеризуются большей толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью, мертвый волос плохо окрашивается, легко ломается и выпадает из готовых изделий.
Шерсть может быть однородной (из волокон преимущественно одного вида, например, пуха) и неоднородной (из волокон разных видов - пуха, переходного волоса и др.). В зависимости от толщины волокон и однородности их состава шерсть подразделяют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Тонкая шерсть состоит из тонких волокон пуха, полутонкая состоит из более толстого пуха или переходного волоса; полугрубая может быть однородной и неоднородной и состоять из пуха, переходного волоса и небольшого количества ости; грубая - неоднородная и включает в себя все виды волокон, в том числе ость и мертвый волос.
Шерстяное волокно имеет высокую упругость, а следовательно, малую сминаемость. Шерсть - достаточно прочное волокно, удлинение при разрыве высокое. В мокром состоянии волокна на 30 % теряют прочность.
Блеск шерсти определяется формой и размером покрывающих ее чешуек: крупные плоские чешуйки придают шерсти максимальный блеск; мелкие, сильно отстающие чешуйки делают ее матовой.
Свойства шерсти уникальны - ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности волокна чешуйчатого слоя. Это свойство учитывается при отделке (валке) суконных тканей, фетра, войлока, одеял, при производстве валяной обуви.
Шерсть обладает низкой теплопроводностью, поэтому ткани отличаются высокими теплозащитными свойствами.
По гигроскопичности шерсть превосходит все волокна. Она медленно впитывает и испаряет влагу и поэтому не охлаждается, оставаясь на ощупь сухой. На способности шерсти менять свою растяжимость и усадку при влажно-тепловой обработке основано проведение ряда операций: сутюживание, оттягивание и декатировка. При высыхании шерсть дает максимальную усадку, поэтому изделия из нее рекомендуется подвергать химической чистке.
К действию света шерстяное волокно более устойчиво, чем хлопковое и льняное. Но при длительном облучении оно разрушается.
Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие растительные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси, состоящие из целлюлозы, растворятся, и шерстяные волокна останутся в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией,
В пламени волокна шерсти спекаются, но при вынесении из пламени не горят, образуя на конце волокон спекшийся черный шарик, который легко растирается, при этом ощущается запах жженого пера. Недостатком шерсти является малая термостойкость - при температуре 100-110 С волокна становятся ломкими и жесткими, снижается их прочность.
Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости - ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90% мирового производства шелка.
При рассмотрении коконной нити под микроскопом четко видны две шелковины, неравномерно склеенные серицином. В составе коконной нити два белка: фиброин (75 %), из которого состоят шелковины, и серицин (25 %).
Из всех природных волокон натуральный шелк самое легкое волокно и наряду с красивым внешним видом обладает высокой гигроскопичностью (11%), мягкостью, шелковистостью, малой сминаемостью, является незаменимым сырьем для изготовления летней одежды (платьев, блузок).
Натуральный шелк обладает высокой прочностью. Разрывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15%.
Химические свойства натурального шелка аналогичны шерсти, т. е. к кислотам устойчив, к щелочи - нет.
Натуральный шелк имеет самую низкую светостойкость, поэтому в домашних условиях изделия на свету не сушат, особенно при солнечном свете. К другим недостаткам натурального шелка относят низкую термостойкость (такая же, как у шерсти) и высокую усадку, особенно у крученых нитей.
Химические волокна. Химические волокна получают путем химической переработки природных (целлюлозы, белков и др.) или синтетических высокомолекулярных веществ (полиамидов, полиэфиров и др.).
Основным исходным сырьем для получения химических волокон служат древесина, отходы хлопка, стекло, металлы, нефть, газы и каменный уголь.
Волокна формуют из расплавов или растворов высокомолекулярных соединений. Расплав или прядильный раствор высокомолекулярного вещества (полимера) фильтруется и продавливается через тончайшие отверстия в фильерах. Фильеры представляют собой рабочие органы прядильных машин, осуществляющие процесс формования волокон. Струйки прядильных растворов или расплавов, вытекающие из фильеры, затвердевая, образуют нити. Используя фильеры с отверстиями сложной конфигурации, можно получить профилированные и полые волокна.
1. Искусственные волокна. К искусственным относят волокна, получаемые переработкой природных высокомолекулярных соединений - целлюлозы, белков. Более 99 % этих волокон вырабатывают из целлюлозы.
Вискозное волокно - одно из первых химических волокон, вырабатываемых в промышленных масштабах. Для его изготовления используют обычно древесную, преимущественно еловую, целлюлозу, которую путем обработки химическими реагентами превращают в прядильный раствор - вискозу.
Вискозные волокна отличаются высокой гигроскопичностью (11 - 12%), поэтому изделия из них хорошо впитывают влагу и являются гигиеничными; в воде волокна сильно набухают, при этом площадь поперечного сечения увеличивается в 2 раза. Они достаточно устойчивы к истиранию, поэтому их целесообразно использовать для выработки изделий, для которых важными характеристиками являются высокие износостойкость и гигиенические свойства (например, для подкладочных и сорочечных тканей).
Вискозное волокно имеет высокую термостойкость, средние прочность и удлинение, по отношению к кислотам и щелочам - аналогично хлопку и льну.
Однако вискозное волокно имеет ряд существенных недостатков, проявляющихся в изделиях из него, - это сильная сминаемость из-за низкой упругости и высокая усадка (6-8%). Другим недостатком вискозного волокна является большая потеря прочности в мокром состоянии (50-60%). Для снижения недостатков вискозное волокно физически или химически модифицируют, получая полинозные волокна, мтилон, сиблон и др. Полинозное волокно напоминает тонковолокнистый хлопок и применяется при производстве сорочечных, бельевых и др. тканей. Мтилон - шерстоподобное вискозное волокно, которое применяется для ворса ковров. Сиблон - заменитель средне волокнистого хлопка.
Ацетатные волокна получают из хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы.
При воздействии на целлюлозу уксусным ангидридом, уксусной и серной кислотами образуется ацетил целлюлоза, из раствора которой получают ацетатные волокна или нити. В зависимости от применяемых растворителей и других химических реагентов получают диацетатные, называемые ацетатными, и триацетатные волокна.
Некоторые из свойств ацетатных и триацетатных волокон являются общими, а некоторые имеют свои особенности. Так, к общим положительным свойствам относят малую сминаемость и усадку (до 1,5 %), а также способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе даже после мокрых обработок; к недостаткам, сдерживающим их применение в ассортименте изделий, - низкую устойчивость к истиранию, в результате чего нецелесообразно их применение в ассортименте подкладочных, сорочечных, костюмных тканей. Лучше эти волокна использовать в ассортименте галстучных тканей, для которых износостойкость большого значения не имеет. К другим общим недостаткам волокон относят высокую электризуемость и склонность изделий к образованию заломов в мокром состоянии.
Различия в свойствах ацетатного и триацетатного волокон состоят в следующем. Гигроскопичность у ацетатного волокна выше (6,2 %), чем у триацетатных (4,5%), однако последние лучше окрашиваются и имеют, большую свето- и термостойкость (180 X против 140-150*С).
Из других искусственных волокон в производстве тканей используют алюнит (люрекс), пластилекс, метанит.
2. Синтетические волокна. Синтетические волокна получают из природных низкомолекулярных веществ (мономеров), которые путем химического синтеза превращаются в высокомолекулярные (полимеры).
Синтетические волокна по сравнению с искусственными обладают высокой износостойкостью, малыми сминаемостью и усадкой, но их гигиенические свойства невысокие.
Полиамидные волокна (капрон). Волокно капрон, применяющееся наиболее широко, получают из продуктов переработки каменного угля.
К положительным свойствам капронового волокна относят высокую прочность, а также самую большую из текстильных волокон устойчивость к истиранию по изгибам. Эти ценные свойства капронового волокна используют при введении его в смеску с другими волокнами для получения износостойких материалов, введение 5-10% капронового волокна в шерстяную ткань в 1,5-2 раза повышает ее стойкость к истиранию. Капроновое волокно также обладает малой сминаемостью и усадкой, устойчивостью к действию микроорганизмов.
При внесении в пламя капрон плавится, загорается с трудом горит голубоватым пламенем. Если расплавленная масса начинает капать, горение прекращается, на конце образуется оплавленный бурый шарик, ощущается запах сургуча.
Однако капроновое волокно мало гигроскопично (3,5-4%), поэтому гигиенические свойства изделий из таких волокон невысокие. Кроме этого, капроновое волокно жесткое, сильно электризуется, неустойчиво к действию света, щелочей, минеральных кислот, имеет низкую термостойкость. На поверхности изделий выработанных из капроновых волокон, образуются пилли, которые из-за высокой прочности волокон сохраняются в изделии и в процессе носки не исчезают.
Полиэфирные волокна, полиэтилентерефшалат ПЭТФ (лавсан или полиэстер). Исходным сырьем для получения лавсана служат продукты переработки нефти.
В общемировом производстве синтетических волокон эти волокна выходят на первое место. Лавсановое волокно характеризуется отличной несминаемостью, превосходящей все текстильные волокна, в том числе и шерсть. Так изделия из лавсановых волокон в 2-3 раза меньше сминаются, чем шерстяные. Чтобы изделия с целлюлозными волокнами стали малосминаемыми, в смеску к этим волокнам добавляют 45-55 % лавсановых волокон.
Лавсановое волокно обладает очень хорошей стойкостью к свету и атмосферным воздействиям (уступает только нитроновому волокну). По этой причине его целесообразно использовать в гардинно-тюлевых, тентовых, палаточных изделиях. Лавсановое волокно - одни из термостойких волокон. Оно термопластично благодаря, чему изделия хорошо сохраняют эффекты плиссе и гофре. По стойкости к истиранию и изгибам лавсановое волокно несколько уступает капроновому. Но прочность на разрыв и удлинение при разрыве высокие. Волокно стойко к разбавленным кислотам, шелочам, но разрушается при воздействии концентрированной серной кислотой и горячей щелочью. Горит лавсан желтым коптящим пламенем, образуя на конце черный нерастирающийся шарик.
Однако лавсановое волокно обладает низкой гигроскопичностью (до 1 %), плохой окрашиваемостью, повышенной жесткостью, электризуемостью и пиллингуемостью. Причем пилли длительно сохраняются на поверхности изделий.
Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна (акрил или нитрон) . Исходным сырьем для изготовления нитрона служат продукты переработки каменного угля, нефти, газа.
Нитрон - наиболее мягкое, шелковистое и теплое синтетическое волокно. По теплозащитным свойствам превосходит шерсть, но по стойкости к истиранию уступает даже хлопку. Прочность нитрона вдвое ниже прочности капрона, гигроскопичность низкая (1,5%). Нитрон отличается кислостойкостью, устойчив к действию всех органических растворителей, но разрушается щелочами.
Обладает малой сминаемостью и усадкой. По светостойкости превосходит все текстильные волокна. Горит нитрон желтым коптящим пламенем со вспышками, образуя на конце твердый шарик.
Волокно хрупкое, плохо окрашивается, сильно электризуется и пиллингуется, но пилли из-за невысоких прочностных свойств в процессе носки исчезают.
Поливинилхлоридные волокна вырабатывают из поливинилхлорида - волокно ПВХ и из перхлорвинила - хлорин. Волокна отличаются высокой химической стойкостью, малой теплопроводностью, очень низкой гигроскопичностью (0,1-0,15%), способностью накапливать при трении о кожу человека электростатические заряды, имеющие лечебный эффект при болезнях суставов. Недостатками являются низкая теплостойкость и неустойчивость к действию света.
Поливинилспиртовые волокна (винол) получают из поливинилацетата. Винол имеет самую высокую гигроскопичность (5%), обладает высокой устойчивостью к истиранию, уступая только полиамидным волокнам, хорошо окрашивается.
Полиолефиновые волокна получают из расплавов полиэтилена и полипропилена. Это самые легкие текстильные волокна, изделия из них в воде не тонут. Они устойчивы к истиранию, действию химических реагентов, отличаются высокой прочностью на разрыв. Недостатками являются малая светостойкость и низкая теплостойкость.
Полиуретановые волокна (спандекс ими лайкра) относятся к эластомерам, так как обладают исключительно высокой эластичностью (растяжимость до 800%). Обладают легкостью, мягкостью, устойчивостью к действию света, стирке, поту. К недостаткам относятся: низкая гигроскопичность (1 - 1,5%), невысокая прочность, низкая теплостойкость.
