Типы волокон химия. «Виды химических волокон. Свойства химических волокон и тканей из них. Текстильные химические волокна

5. Таблица волокон

		Свойства	Применение
(хлопчатобумажная ткань)	(CH 6 H 10 O 5) n	Гигиенично, имеет высокую прочность, стойкость к стиранию, стирке, воздействию света, но не обладают необходимой упругостью, т. е. вытягивается и сильно мнется. Устойчиво к кислотам и щелочам.	Изготовление разного вида одежды, полотенец, носовых платков, тканей для обивки мебели, портьер, а также марли, технической ткани различного назначения, тарной и упаковочной ткани, летних одеял, покрывал и скатертей.
Шерсть	-----------	Обладает свойствами извитости, длины, прочности, растяжимости, упругости, жесткости, пластичности, эластичности, гигроскопичности, цвета, блеска. Не устойчиво к кислотам и щелочам.	Изготовление различной ткани, трикотажа, ковров, валяльно-войлочных изделий, высококачественного бобрика, одеял, пледов.
Натуральный шелк	-----------	Обладает свойствами большой гигроскопичности, легкой накрашиваемости, приятного умеренного блеска. Обладает хорошими механическими свойствами. Малоустойчиво к действию щелочей, более устойчиво к действию минеральных кислот и органических растворителей. К действию света устойчивость шелка невелика.	Изготовление платьев, сорочек, подкладок, плащей, костюмов, пальто, галстуков, предметов женского туалета, галантерейных изделий, а также платков, скатертей и покрывал.
Вискозное	(C 6 H 10 O 5) n	Высокая гигиеничность, гигроскопичность. Большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и низкий модуль упругости, особенно в мокром состоянии. Малоустойчиво к щелочам и кислотам, более устойчиво к органическим растворителям.	Выработка шелковых и штапельных тканей, трикотажных изделий, тканей различного назначения из смесей вискозного волокна с хлопком или шерстью, а также др. химическими волокнами.

Ацетатное	(C 6 H 7)---- OCOCH 3	Высокая эластичность (низкая сминаемость), приятно на ощупь, мягко, пропускает ультрафиолетовые лучи; прочность при разрыве невысока, невысокая термостабильность, низкая устойчивость к истиранию и высокая электризуемость. Волокно малоустойчиво к действию даже разбавленных растворов щелочей и кислот; растворяется в некоторых органических растворителях.	Изготовление товаров широкого потребления (верхней одежды, дамского нижнего белья, подкладочных и плательных тканей). Ацетатное штапельное волокно применяют для изготовления тонких сукон и некоторых трикотажных изделий.
Лавсан	(-C-C 6 H 4 -C-CH 2 -CH 2 -O-) n	Высокая термостойкость. Растворяется в фенолах, частично (с разрушением) в концентрированных серной и азотной кислотах; полностью разрушается при кипячении в концентрированных щелочах. Устойчиво к действию ацетона, четыреххлористого углерода, дихлорэтана и др. растворителей, микроорганизмов, моли, плесени, коврового жучка. Невысоки устойчивость к истиранию и сопротивление многократным изгибам, более высокая ударная прочность. Сильная электризуемость, склонность к пиллингу, жесткость изделий.	Используется при изготовлении транспортерных лент, приводных ремней, веревок, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, бензо- и нефтестойких шлангов, электроизоляционных и фильтрованных материалов, в качестве шинного корда. Применяют в медицине. Текстильная нить идет на изготовление трикотажа, тканей типа тафты, крепов и др. В чистом или смешанном виде используют для изготовления искусственного меха, ковров.
Капрон	(-N-(CH 2) 5 -C-) n	Обладает свойствами высокой термостойкости, высокой прочности при растяжении, отличной стойкости к истиранию и ударным нагрузкам. Устойчиво к действию многих химических реагентов, хорошо противостоит биохимическим воздействиям, окрашивается многими красителями. Растворяется в концентрированных минеральных кислотах, феноле, крезоле, трихлорэтане и др. Плохо устойчиво к действию света, особенно ультрафиолетовых лучей. Сильно электризуется.	Используется в производстве товаров широкого потребления, шинного корда, резинотехнических изделий, фильтровальных материалов, рыболовных сетей, щетины, канатов и др. Большое распространение получили текстурированные (высокообъемные) нити из капрона.

6. 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.

7. 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.

8.1. 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. 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.

Лубяные волокна выделяют из растений главным образом в виде технических волокон.

Грубостебельные волокна перерабатывают в толстую пряжу для мешочных и тарных тканей, а также для канатов, веревок, шпагатов.

8.2. 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.

8.3. 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.

9. Синтетические волокна

К синтетическим волокнам относятся: полиамидные, полиакрилонитрильные, полиэфирные, перхлорвиниловые, полиолефиновые волокна.

9.1. 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:

Далее оксим циклогексана в кислой среде (олеум) претерпевает перегруппировку Бекмана, характерную для оксимов многих кетонов. В результате такой перегруппировки происходит разрыв углерод-углеродной связи и расширение цикла; при этом атом азота входит в цикл:

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:

Поликонденсация проводится в автоклаве при 275-280 0 С в атмосфере азота:

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.

9.2. 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:

Диэтилолтерефталат подвергается поликонденсации в вакууме (остаточное давление 1-3 мм. рт. ст.) при 275-280 o С в присутствии катализаторов (алкоголяты щелочных металлов, PbO и др.):

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.

4. Энциклопедия

5. Н.Н. Чайченко. Основи общей Химии.Киев. “Освіта” 1998.

6. Н.М. Буринская. Химия. Киев. “Ірпінь” 2000.

7. Большая илюстрированая энциклопедия школьников. Київ. “Махаон Україна”.

8.Книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся. М., “Просвещение”, 1975.

9.Тарасов З.Н. Старение и стабилизация синтетических каучуков. – М.: Химия, 1980. – 264 с.

Химического комплекса. Предполагается привлечение зарубежных инвесторов во вновь создаваемые структуры с непременным комплексным решением вопросов по охране среды. 2.Отраслевой состав химической промышленности. Химическая промышленность объединяет множество специализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемой продукции, но сходных по технологии производства...

Водостойкость удовлетворительная. Более теплостоек клей ВС-10Т, который отличается высокими характеристиками длительной прочности, выносливости и термостабильности при склеивании металлов и теплостойких неметаллических материалов. Фенолокремнийорганические клеи содержат в качестве наполнителей асбест, алюминиевый порошок и др. Клеи являются термостойкими, они устойчивы к воде и тропическому...

Издавна, для производства тканей люди использовали те волокна, которые давала им природа. Вначале, это были волокна диких растений, затем волокна конопли, льна, а также шерсть животных. С развитием земледелия люди начали выращивать хлопчатник, дающий очень прочное волокно.

Но природное сырьё имеет свои недостатки, натуральные волокна слишком короткие, требуют сложной технологической обработки. И, люди стали искать сырьё, из которого можно было бы дешёвым способом получать ткань тёплую, как шерсть, лёгкую и красивую как шёлк, практичную, как хлопок.

Сегодня химические волокна можно представить в виде следующей схемы:

Нажмите на картинку для ее увеличения

Сейчас в лабораториях синтезируются всё новые и новые виды химических волокон, и ни одному специалисту не под силу перечислить их необъятное множество. Учёным удалось заменить даже шерстяное волокно – оно называется нитрон.

Производство химических волокон включает 5 этапов:
Получение и предварительная обработка сырья.
Приготовление прядильного раствора или расплава.
Формование нитей.
Отделка.
Текстильная переработка.

Хлопковые и лубяные волокна содержат целлюлозу. Было разработано несколько способов получения раствора целлюлозы, продавливания его сквозь узкое отверстие (фильеру) и удаления растворителя, после чего получались нити, похожие на шёлковые. В качестве растворителей использовали уксусную кислоту, щелочной раствор гидрооксида меди, едкий натр и сероуглерод. Полученные нити называются соответственно:

ацетатными,

медноаммиачными,
вискозными.

При формовании из раствора по мокрому способу струйки попадают в раствор осадительной ванны, где происходит выделение полимера в идее тончайших нитей.

Большую группу нитей, выходящих из фильер, вытягивают, скручивают вместе и наматывают в виде комплексной нити на патрон. Количество отверстий в фильере при производстве комплексных текстильных нитей может быть от 12 до 100.

При производстве штапельных волокон в фильере может быть до 15000 отверстий. Из каждой фильеры получают жгутик волокон. Жгуты соединяются в ленту, которая после отжима и сушки режется на пучки волокон любой заданной длины. Штапельные волокна перерабатываются в пряжу в чистом виде или в смеси с натуральными волокнами.

Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Волокнообразующие полимеры синтезируют из продуктов переработки нефти:

бензола
фенола
аммиака и т.д.

Изменяя состав исходного сырья и способы его переработки, синтетическим волокнам можно придавать уникальные свойства, которых нет у натуральных волокон. Синтетические волокна получают в основном из расплава, например, волокна из полиэфира, полиамида, продавливаемого через фильеры.

В зависимости от вида химического сырья и условий его формирования можно вырабатывать волокна с самыми различными, заранее намеченными свойствами. Например, чем сильнее тянуть струйку в момент выхода её из фильеры, тем прочнее получается волокно. Иногда химические волокна даже превосходят стальную проволоку такой же толщины.

Среди новых, уже появившихся волокон, можно отметить волокна – хамелеоны, свойства которых меняются в соответствии с изменениями окружающей среды. Разработаны полые волокна, в которые заливается жидкость, содержащая цветные магнетики. С помощью магнитной указки можно изменять рисунок ткани из таких волокон.

С 1972 года запущено производство арамидных волокон, которые разделяют по двум группам. Арамидные волокна одной группы (номэкс, конэкс, фенилон) используют там, где необходима стойкость к пламени, и термическим воздействиям. Вторая группа (кевлар, терлон) имеет высокую механическую прочность в сочетании с малой массой.

Высокую механическую прочность и хорошую устойчивость к химическим реагентам имеют керамические волокна, основной вид которых состоит из смеси оксида кремния и оксида алюминия. Керамические волокна можно использовать при температуре около1250°С. Они отличаются высокой химической стойкостью, а устойчивость к радиации позволяет применять их в космонавтике.

Таблица свойств химических волокон

	Извитость	Прочность	Сминаемость
Вискозное				горит хорошо, пепел серый, запах жжёной бумаги.
Ацетатное		понижается во влажном состоянии	меньше, чем у вискозного	быстро горит жёлтым пламенем, остаётся оплавленный шарик
			очень малая	плавится с образованием твёрдого шарика
			очень малая	горит медленно, образует твёрдый тёмный шарик
			очень малая	горит вспышками, образуется тёмный наплыв

Разделы: Технология

Цели урока:

1. Ознакомить учащихся с классификацией текстильных волокон.
2. Изучить понятия “пряжа”, “прядение”.
3. Дать краткие сведения о профессиях прядильного производства.
4. Способствовать формированию и развитию трудовых и эстетических качеств.
5. Воспитывать уважение к работающему человеку.

К уроку необходимо:

Инструменты и приспособления: ручки, тетради, альбом, карандаши;
- пособие “волокна”.

Дидактическое обеспечение:

Слайды по теме “Материаловедение” 5 класс;
- материалы для контроля знаний учащихся: карточки проверки знаний.

Методы обучения:

Словесные - загадки, беседа о профессиях;
- наглядные - слайды, пособия “Хлопок”, “Лён”;
- практические - самостоятельные работы учащихся по изучению свойств волокон.

Тип урока: урок приобретения учащимися новых знаний.

План урока

1. Организационный момент.

1. Приветствие.
2. Проверка явки учащихся.
3. Заполнение классного журнала.
4. Проверка готовности учащихся к уроку.
5. Сообщение темы урока.

2. Актуализация знаний учащихся, межпредметные связи.

3. Сообщение новых сведений:

1. Классификация текстильных волокон.
2. Получение волокон хлопка.
3. Получение волокон льна.
4. Свойства волокон растительного происхождения
5. Процесс получения пряжи.

4. Физкультминутка.

5. Практическая работа:
- выполнение схемы “классификация текстильных волокон”;
- заполнение таблицы – “свойства волокон хлопка и льна”.

6. Закрепление нового материала.

1. Что такое материаловедение?
2. Что такое волокно?
3. Получение волокон хлопка.
4. Получение волокон льна.
5. Свойства текстильных волокон.
6. Производственные этапы изготовления пряжи.

8. Подведение итогов урока.

Ход урока

Обратите внимание, на доске написаны две загадки.

Пушист, да не пух,
И бел, да не снег,
На поле растёт
Замечательный мех.

Голубой глазок, золотой стебелёк,
Скромный на вид, на весь мир знаменит,
Кормит, одевает, и дом украшает (приложение 1)

В процессе изучения нового материала вы сможете их отгадать.

Объяснение нового материала (слайд 1). Презентация

Чтобы правильно подобрать ткань для швейного изделия, и правильно за ним ухаживать, необходимо знать, из чего изготовлена ткань.

Швейное материаловедение изучает строение и свойства материалов, используемых для изготовления швейных изделий (слайд 2).

Известны три основных способа производства швейных материалов: способ ткачества; способ вязания; химический и механический способ.

Ткань вырабатывают из пряжи на ткацких станках, а пряжу – из волокон.

Волокно – это гибкое, прочное тело, длина которого во много раз больше, чем его поперечный размер (записи в тетради учащихся).

Текстильные волокна – это волокна, которые используют для изготовления пряжи, ниток, тканей и других текстильных материалов.

Текстильные волокна очень разнообразные, но все они делятся на две основные группы: натуральные и химические.

Натуральные волокна создаёт сама природа. Натуральные волокна – это волокна растительного, животного и минерального происхождения.

Химические - это волокна, которые получают химическим способом в заводских условиях (записи в тетради) (слайд 3, 4).

Получение волокон хлопка

Хлопчатник - однолетнее растение, плод – коробочка с большим количеством семян, покрыты длинными волосками, они и называются волокнами – хлопок (слайд 5, 6).

Хлопчатник выращивают в южных государствах, так как необходимо большое количество солнца и влаги: в Таджикистане, Узбекистане, Туркмении, Индии, Китае (записи в тетради учащихся).

Свойства текстильных волокон (заполнение таблицы учащимися) (слайд 7).

Свойства волокон хлопка (слайд 8)

Природный цвет – белый или кремовый. Хлопок характеризуется высокой прочностью, малой упругостью, поэтому ткани сильно сминаются, дают большую усадку при стирке. Хлопок быстро впитывает влагу, на ощупь мягкие и теплые.

Волокна хлопка горят ярко-желтым пламенем, образуя серый пепел и запах жженой бумаги.

Из хлопка вырабатывают ткани бельевые, платьевые, костюмные, изготавливают полотенца и постельное белье, швейные нитки и пряжу.

Получение волокон льна

Лен – однолетнее травянистое растение, дающее волокно такого же названия. Для получения волокон используют стебель растения льна – долгунец (слайд 9, 10, 11).

Цвет волокон – светло-серый, с блестящей и гладкой поверхностью, обладают большой прочностью и воздухопроницаемостью.

Гигроскопичность больше, чем у хлопка, выдерживает большую температуру нагрева утюга.

Используют льняное волокно для производства летних костюмных тканей, белья, скатертей, полотенец, для пошива рабочей одежды. Из льняного волокна получают различные ткани от брезента до батиста, широко используемые в технике и быту.

В семенах льна содержатся масла, имеющего важное техническое значение. Из него приготовляют олифу, лаки, масляные краски. Льняное масло и сами семена применяют и в медицине.

Выполнение практической работы №1

1. Используя наши коллекции “Волокна” вам нужно сравнить между собой волокна хлопка и льна по внешнему виду и на ощупь. Выполнить рисунок хлопчатника и льна - долгунца в тетради и заполнить таблицу.

Свойства волокон	Хлопок	Лен
Воздухопроницаемость
Гигроскопичность
Прочность
Упругость

2. В ходе самостоятельной работы учитель следит за правильностью выполнения работы. Если учащимися, допускается много ошибок или возникают затруднения в работе, проводится инструктаж.

Вы познакомились с хлопчатобумажными и льняными волокнами.

Получение пряжи и нитей

Процесс получения пряжи и нитей называется прядением (слайд 12).

Цель прядения – получение равномерной по толщине пряжи.

Для изготовления тканей различного назначения требуется разная пряжа. В одних случаях нужна пряжа тонкая и гладкая (костюмные или бельевые ткани), в других толстая и пушистая (фланель, байка).

Из истории прядения

Веретено, при помощи которого осуществлялось прядение – одно из самых древних орудий человеческой культуры. Затем появились прялки (слайд 13).

Прялка на протяжении веков была непременной принадлежностью крестьянского дома. Была она полностью деревянной, часто с узорами, вырезанными по дереву или нарисованными. И прядение, и ткачество были занятиями нелёгкими, утомительными. От пряхи требовалось и умение, и терпение, и усидчивость. Иначе нить получалась неровная, непрочная. Естественно, что и полотно из такой пряжи выходило далеко не первосортным. Отсюда и пословица: “Какова пряха, такова на ней и рубаха”.

Основные профессии прядильного производства

На прядильных фабриках работают рабочие различных профессий (слайд 14):

Оператор чесальных машин работает на чесальных машинах, производит загрузку волокон в машину, ликвидирует обрыв ленты при выходе из машины.

Оператор крутильного оборудования работает на крутильных машинах, следит за качеством кручения пряжи, производит смену бобин с пряжей, регулирует натяжение нитей, ликвидирует обрывы пряжи.

Оператор мотальной машины перематывает пряжу и нити на мотальных машинах, ликвидирует обрывы пряжи, следит за натяжением нити.

Оператор ровничного оборудования обслуживает ровничные машины, следит за качеством сходящей с машины ровницы.

Прядильщица работает на прядильных машинах, проверяет качество ровницы и нитей, поступающих на прядильные машины. Она наблюдает за качеством вырабатываемой пряжи, ликвидирует обрыв пряжи.

Рабочие всех профессий должны знать устройство машин, на которых они работают, причины возникающих неполадок, способы предупреждения и устранения брака в работе.

Все рабочие обязаны соблюдать правила безопасности труда и пожарной безопасности, следить за порядком на своих рабочих местах.

Вопросы для закрепления новой темы:

1. Какие текстильные волокна вам известны? (Мы знаем волокна натуральные и химические)
2. Какие натуральные волокна мы сегодня изучили? (Мы изучили волокна растительного происхождения – хлопок и лён)
3. О чём говорится в загадках? (В одной загадке говорится о хлопке, а во второй о льне)

Подведение итогов: выставление оценок по заполненным учащимися таблицам и рефлексия (приложение 2). (Слайд 15, 16)

химический волокно полимер синтез

А) Химические волокна в зависимости от исходного сырья подразделяются на три основные группы:
- - искусственные волокна получают из природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов) путем извлечения полимеров из природных веществ и химического воздействия на них;
- - синтетические волокна вырабатываются из синтетических органических полимеров, полученных путем реакций синтеза (полимеризации и поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров), сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля;
- - минеральные волокна - волокна, получаемые из неорганических соединений.
Б) По химическому составу волокна подразделяются на органические и неорганические волокна.

Органические волокна образуются из полимеров, имеющих в своем составе атомы углерода, непосредственно соединённых друг с другом, или включающие наряду с углеродом атомы других элементов.

Неорганические волокна образуются из неорганических соединений (соединения из химических элементов кроме соединений углерода).

Искусственные волокна

Искусственные волокна (нити) - это химические волокна (нити), получаемые химическим превращением природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов или морских водорослей).

Многие путают искусственные и синтетические волокна. Синтетические волокна имеют химический состав, подобный которому не встретить среди природных материалов. Другое дело искусственные волокна. Искусственные волокна получают из полимеров, встречающихся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки). Например, вискоза, это та же целлюлоза, что и в хлопке. Только вискозу прядут из древесных волокон. Чтобы получить из "дров" мягкие нити, необходимы разные химические процессы.

Следует, однако, подчеркнуть, что в общем объеме производства химических волокон доля искусственных волокон составляет сейчас менее 15%. Первой и основной причиной резкого снижения доли искусственных волокон в общем объеме производства химических волокон является необходимость использования в технологическом процессе получения основного искусственного волокна токсичного и взрывоопасного сероуглерода и возможность выделения этого вещества, а также сероводорода, в атмосферу, а высокотоксичных цинксодержащих соединений - в водные бассейны.

В то же время необходимо отметить, что из существующих видов химических волокон только искусственные, и прежде всего вискозные, благодаря их высокой гидрофильности и низкой электризуемости, обеспечивают возможность получения материалов с высокими гигиеническими характеристиками (ткани и трикотаж из вискозных нитей и пряжи и из смесей вискозных и синтетических полиамидных и полиэфирных волокон). Поэтому, несмотря на весьма динамичное развитие производства синтетических волокон, реальной альтернативы искусственным волокнам на основе целлюлозы нет. Вместе с тем совершенно очевидно, что дальнейшее развитие промышленности вискозных волокон может быть обеспечено только при условии успешного решения технологических и экологических проблем, что позволит снизить вредность этого производства.

Основу всех материалов, тканей и трикотажных полотен составляют волокна. Друг от друга волокна отличаются по химическому составу, строению и свойствам. В основу существующей классификации текстильных волокон положено два основных признака – способ их получения (происхождение) и химический состав, так как именно они определяют основные физико-механические и химические свойства не только самих волокон, но и изделий, полученных из них.

Классификация волокон

С учетом классификационных признаков волокна делятся на:

натуральные;
химические.

К натуральным волокнам относят волокна природного (растительного, животного, минерального) происхождения: хлопок, лен, шерсть и шелк.

К химическим волокнам относят волокна, изготовленные в заводских условиях. При этом химические волокна подразделяются на искусственные и синтетические.

Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений, которые образуются в процессе развития и роста волокон (целлюлоза, фиброин, кератин). К тканям из искусственных волокон относятся: ацетат, вискоза, модал, штапель. Эти ткани прекрасно пропускают воздух, очень долго остаются сухими и приятны на ощупь. Сегодня все эти ткани активно используются производителями текстильной промышленности, а, благодаря новейшим технологиям, способны заменять натуральные.

Синтетические волокна получают путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.) в результате реакции полимеризации или поликонденсации в основном из продуктов переработки нефти, каменного угля и природные газов.

Натуральные волокна растительного происхождения

Хлопок(Cotton) - хлопком называют волокна, растущие на поверхности семян однолетних растений хлопчатника. Он является основным видом сырья текстильной промышленности. Собранный с полей хлопок-сырец (семена хлопчатника, покрытые волокнами) поступает на хлопкоочистительные заводы. Здесь происходит его первичная обработка, которая включает в себя следующие процессы: очистку хлопка-сырца от посторонних сорных примесей (от частиц стеблей, коробочек, камней и др.), а также отделение волокна от семян (джинирование), прессование волокон хлопка в кипы и их упаковку. В кипах хлопок поступает на дальнейшую переработку на хлопкопрядильные фабрики.

Хлопковое волокно представляет собой тонкостенную трубочку с каналом внутри. Волокно несколько скручено вокруг своей оси. Поперечный срез его имеет весьма разнообразную форму и зависит от зрелости волокна.

Для хлопка характерны относительно высокая прочность, теплостойкость (130-140 °С), средняя гигроскопичность (18-20%) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются. Хлопок отличается высокой устойчивостью к действию щелочей. Стойкость хлопка к истиранию невелика.

К хлопчатобумажным тканям относятся ситец, бязь, сатин, поплин, тафта, толстая байка, тонкий батист и шифон, джинсовое полотно.

Льняное волокно - льняное волокно получают из стебля травянистого растения – льна. Для получения волокна стебли льна замачивают с целью разъединения лубяных пучков друг от друга и от соседних тканей стебля путем разрушения пектиновых (клеящих) веществ микроорганизмами, развивающимися при намокании стебля, а затем мнут для размягчения древесной части стебля. В результате такой обработки получают лен-сырец, или мятый лен, который подвергают трепанию и чесанию, после чего получают техническое льняное волокно (трепаный лен).

Элементарное волокно льна имеет слоистое строение, что является результатом постепенного отложения целлюлозы на стенках волокна, с узким каналом посередине и поперечными сдвигами по длине волокна, которые получаются в процессе образования и роста волокна, а также в процессе механических воздействий при первичной обработке льна. В поперечном сечении элементарное волокно льна имеет пяти- и шестиугольную форму с закругленными углами.

Изделия изо льна очень прочные, долго не изнашиваются, хорошо впитывают влагу и при этом быстро сохнут. Но при носке очень быстро мнутся.. Чтобы уменьшить «помятость» к льняной нити добавляют полиэстер. Или смешивают лен, хлопок, вискозу и шерсть.

Льняные ткани выпускаются суровыми, полубелыми, белыми и крашеными.

Натуральные волокна животного происхождения

Шерсть(wool) - шерстью называют волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Основную массу шерсти (94-96%) для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство.

Шерсть, снятая с овец, обычно очень сильно загрязнена и, кроме того, весьма неоднородна по качеству. Поэтому, прежде чем отправить шерсть на текстильное предприятие, ее подвергают первичной обработке. Первичная обработка шерсти включает следующие процессы: сортировку по качеству, разрыхление и трепание, мойку, сушку и упаковку в кипы. Овечья шерсть состоит из волокон четырех типов:

пуха – очень тонкого, извитого, мягкого и прочного волокна, круглого в поперечном сечении;
переходного волоса – более толстого и грубого волокна, чем пух;
ости – волокна, более жесткого, чем переходный волос;
мертвого волоса – очень толстого в поперечнике и грубого неизвитого волокна, покрытого крупными пластинчатыми чешуйками.

Шерсть, которая состоит преимущественно из волокон одного типа (пуха, переходного волоса), называют однородной. Шерсть, содержащая волокна всех указанных типов, называют неоднородной. Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию, что объясняется наличием на ее поверхности чешуйчатого слоя, значительной извитостью и мягкостью волокон. Благодаря этому свойству из шерсти вырабатывают довольно плотные ткани, сукна, драпы, фетр, а также войлочные и валяные изделия. Шерсть обладает малой теплопроводностью, что делает ее незаменимой при производстве одежды зимнего ассортимента.

Шелк - шелком называют тонкие длинные нити, вырабатываемые шелкоотделительными железами шелковичного червя (шелкопряда) и наматываемые им на кокон. Коконная нить представляет собой две элементарные нити (шелковины), склеенные серицином – природным клеящим веществом, вырабатываемым шелкопрядом. Особенно чувствителен шелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается. Натуральный шелк используется при изготовлении тканей и, кроме этого, широко используется при выработке швейных ниток. Шелковые ткани легкие и прочные. Крепость шелковой нити равна крепости стальной проволоки того же диаметра. Шелковые ткани создают, скручивая нити различным образом. Так получаются крепы, атлас, газ, фай, чесуча, бархат. Они хорошо впитывают влагу (равную половине собственного веса) и очень быстро сохнут.

Химические волокна

Производство химических волокон и нитей включает в себя несколько основных этапов:

получение сырья и его предварительную обработку;
приготовление прядильного раствора и расплава;
формование нитей и волокон;
их отделку и текстильную переработку.

При производстве искусственных и некоторых видов синтетических волокон (полиакрилонитрильных, поливинилспиртовых и поливинилхлоридных) применяют прядильный раствор, при производстве полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых и стеклянных волокон – прядильный расплав.

При формовании нитей прядильный раствор или расплав равномерно подается и продавливается через фильеры – мельчайшие отверстия в рабочих органах прядильных машин.

Струйки, вытекающие из фильер, затвердевают, образуя нити, которые затем наматываются на приемные устройства. При получении нити из расплава их затвердевание происходит в камерах, где они охлаждаются потоком инертного газа или воздуха. При получении нитей из растворов их затвердевание может происходить в сухой среде в потоке горячего воздуха (этот способ формования называется сухим), или в мокрой среде в осадительной ванне (такой способ называется мокрым). Фильеры могут быть различной формы (круглые, квадратные, в виде треугольников) и размеров. При производстве волокон в фильере может быть до 40 000 отверстий, а при получении комплексных нитей – от 12 до 50 отверстий.

Сформованные из одной фильеры нити соединяются в комплексные и подвергаются вытягиванию и термообработке. В результате этого нити становятся более прочными благодаря лучшей ориентации их макромолекул вдоль оси, но менее растяжимыми вследствие большей распрямленности их макромолекул. Поэтому после вытягивания нити подвергаются термофиксации, где молекулы приобретают более изогнутую форму при сохранении их ориентации.

Отделка нитей проводится с целью удаления с их поверхности посторонних примесей и загрязнений и придания им некоторых свойств (белизны, мягкости, шелковистости, снятия электризуемости).

После отделки нити перематываются в паковки и сортируются.

Искусственные волокна

Вискозные волокна – это волокна из щелочного раствора ксантогената. По своему строению вискозное волокно неравномерно: внешняя его оболочка имеет лучшую ориентацию макромолекул, чем внутренняя, где они располагаются хаотически. Вискозное волокно представляет собой цилиндр с продольными штрихами, образующимися при неравномерном затвердевании прядильного раствора.

Вискоза пользуется популярностью во всем мире среди ведущих модельеров и покупателей из-за своего шелковистого блеска, возможности окрашивания в яркие тона, мягкости и высокой гигроскопичности (35-40%), ощущении прохлады в жару.

Волокно Модал(Modal) – это модернизированное 100% вискозное прядильное волокно, удовлетворяющее всем экологическим требованиям, производится исключительно без применения хлора, не содержит вредных примесей. Разрывная прочность его выше, чем у вискозы, а по гигроскопичности он превосходит хлопок (почти в 1,5 раза) - качества, столь необходимые для тканей для постельного белья. Модал и ткани с Модалом остаются мягкими и эластичными даже после многократных стирок. Это происходит благодаря тому, что гладкая поверхность Модала не позволяет примесям (извести или моющему средству) оставаться на ткани, делая ее жесткой на ощупь. Изделия с Модалом не требуют применения при стирке смягчителей и сохраняют свои певоначальные цвета и мягкость, давая ощущение «кожа к коже» даже после многочисленных стирок.

Бамбуковое волокно(Bamboo) - регенерированное целлюлозное волокно, изготовленное из мякоти бамбука. Тонкостью и белизной напоминает вискозу, обладает высокой прочностью. Бамбуковое волокно устраняет запахи, останавливает рост бактерий и убивает их. Выделено антибактериальное вещество бамбука («бамбу бан»). Способность бамбукового волокна останавливать рост и убивать бактерии сохраняется даже после пятидесяти стирок.

Существуют два способа производства бамбукового волокна из бамбука, каждому из которых предшествует измельчение бамбука.

Химическая обработка - гидролиз-подщелачивание: Едкий натр (NaOH) преобразует мякоть бамбука в регенерированное целлюлозное волокно (размягчает её). Сероуглерод (CS2) используется для гидролиза-подщелачивания, комбинированного с многофазным отбеливанием. Этот метод не является экологически чистым, но используется наиболее часто благодаря скорости выработки волокна. Токсичные остатки процесса вымываются из пряжи в ходе последующей обработки.

Механическая обработка (такая же, как при обработке льна и конопли): Мякоть бамбука размягчается ферментами, после чего из нее вычёсываются отдельные волокна. Это дорогостоящий метод, но экологически чистый.

Волокно Лиоце́лл (Lyocell) - это целлюлозные волокна. Впервые изготовлены в 1988 году компанией Courtaulds Fibres UK на опытном заводе S25. Лиоцелл выпускается под различными коммерческими названиями: Tencel® (Тенцель) - компания Lenzing, Орцел® - ВНИИПВ (Россия, г. Мытищи).

Получение волокна лиоцелл основано на процессе прямого растворения целлюлозы в N-метилморфолин-N-оксиде.

Ткани с волокнами Лиоцелл используются при изготовлении различной одежды, чехлов для матрасов и подушек, постельного белья.

Ткани из лиоцелла имеют ряд преимуществ: они приятные на ощупь, прочные, гигиеничные и экологически чистые, более эластичные и гигроскопичные, чем хлопок. Считается, что ткани из лиоцелла могут составить серьёзную конкуренцию тканям из природных волокон.

Лиоцелл относится к новому поколению целлюлозных волокон. Хорошо впитывает влагу и пропускает воздух, обладает высокой прочностью в сухом и влажном состоянии, хорошо держит форму. Имеет мягкий блеск, присущий натуральному шёлку. Хорошо окрашивается, не скатывается, не меняет форму после стирки. Не требует особого ухода.

Синтетические волокна

Полиамидные волокна – капрон, анид, энант – наиболее широко распространены. Исходным сырьем для него являются продукты переработки каменного yгля или нефти – бензол и фенол. Волокна имеют цилиндрическую форму, поперечное сечение их зависит от формы отверстия фильеры, через которое продавливаются полимеры. Полиамидные волокна отличаются высокой прочностью при растяжении, стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность и светостойкость, высокая электризуемость и малая термостойкость. В результате быстрого “старения” они на свету желтеют, становятся ломкими и жесткими. Полиамидные волокна и нити широко используются при производстве трикотажных изделий в смеси с другими волокнами и нитями.

Полиэфирное волокно - лавсан , вырабатываются из продуктов переработки нефти. В поперечном сечении лавсан имеет форму круга. Одним из отличительных свойств лавсана является его высокая упругость, при удлинении до 8% деформации полностью обратимы. В отличие от капрона лавсан разрушается при действии на него кислот и щелочей, гигроскопичность его ниже, чем капрона (0,4 %), поэтому для выработки тканей бытового назначения лавсан в чистом виде не применяется. 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 в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию и упругость.

Полиакрилонитрильное волокно - нитрон . Полиакрилонитрильные волокна вырабатываются из акрилонитрила – продукта переработки каменного угля, нефти или газа. Акрилонитрил полимеризацией превращается в полиакрилонитрил, из раствора которого формуется волокно. Затем волокна вытягивают, промывают, замасливают, гофрируют и сушат. Волокна вырабатываются в виде длинных нитей и штапеля. По внешнему виду и на ощупь длинные волокна похожи на натуральный шелк, а штапельные – на натуральную шерсть. Изделия из этого волокна после стирки полностью сохраняют форму, не требуют глажения. Волокно нитрон обладает рядом ценных свойств: по теплозащитным свойствам оно превосходит шерсть, имеет низкую гигроскопичность (1,5%), мягче и шелковистее капрона и лавсана, стойко к действию минеральных кислот, щелочей, органических растворителей, бактерий, плесени, моли, ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам.

Полиуретановое волокно – эластан или спандекс . Волокно, обладающее низкой гигроскопичностью. Особенностью всех полиуретановых волокон является их высокая эластичность - разрывное удлинение их достигает 800%, доля упругой и эластичной деформации - 92-98%. Именно эта особенность и определяет область их использования. Спандекс применяется в основном при изготовлении эластичных изделий. С использованием этого волокна вырабатывают ткани и трикотажные полотна для предметов женского туалета, спортивной одежды.