Химические волокна

Их получают путем химической переработки либо природных (целлюлозы, белков и т.п.), либо синтетических полимеров (полиамиды, полиэфиры и т.д.).

Волокна формуют из расплавов или растворов.

Промышленное производства 1-ого в мире искусственного волокна было организовано во Франции в 1890 г. Шардоне. Потом появился английский патент.

Технологический процесс изготовления химических волокон состоит из 3 стадий:

1. Получение прядильного раствора или расплава.

2. Формование из него волокон, продавливая его через фильеры.

3. Отделка волокон.

Расплав или раствор определенной вязкости и концентрации фильтруется, освобождается от пузырьков воздуха и продавливается через тончайшие отверстия в фильерах.

Фильеры – рабочие органы прядильных машин, осуществляющие процесс формования.

Струйки растворов, вытекающие из фильер, затвердевая образуют нити.

Сухой способ формирования волокон заключается в испарении летучего растворителя в потоке горячего воздуха. Скорость при таком способе до 500 метров в минуту.

Мокрый способ формирования заключается в том, что струйки раствора полимера выдавливаются в жидкость осадительной ванны. Скорость формования 20-100 метров в минуту.

Из расплавов формование при температуре 250-300С.

Вязкая жидкость продавливается и получаются волокна, 800-5000 метров в минуту.

После формования волокон из подвергают дополнительному термовытягиванию с целью формирования ориентированного расположения макромолекул.

Используя фильеры с отверстиями сложной конфигурации можно получать профилированные и полые волокна.

Расширение ассортимента химических волокон и улучшение их качества достигается разработкой новых волокнообразных полимеров или в большей степени структурной (физической) или химической модификации существующих волокон.

Эти модификации дают возможность получать волокна с заранее заданными нужными свойствами.

1. Физическая модификация – направленное изменение структуры, свойств, технологии производства при комплексном использовании физических методов.

Методы:

1) Введение в прядильные растворы или расплавы небольшого количества органических или неорганических веществ, придающих волокнам новые свойства. Пример: Антистатические свойства – за счет введения в состав полимера различных антистатиков. Повышение устойчивости волокон к действию солнечного света достигается введением стабилизаторов. Введение супермелких частиц стекла в раствор или расплав дает эффект мерцания. Снижение загрязняемости достигается введением фторированного углеводорода. Антимикробное действие от ионов серебра. Введение микрокапсул (размером 1-1000 мкм), представляющих собой твердое тело с жидкостью или газом внутри. Введение экстрактов алоэ-вера дает косметический эффект – при трении о кожу препараты выводятся из капсул. Ароматические вещества в микрокапсулах – особенно актуально для постельного белья, нижнего, спортивного (максимальное действие – 30 стирок. Нанотехнологии предполагают введение ионов серебра, триклозана. Микрокапсулы с парафином – для терморегуляции.

2) Формование волокон из смеси полимеров. Хенон – акрило-нитрил с протеином. Миксел – полиэфир с ацетатом.

3) Изменение поперечной формы волокон через фильеры с профильными отверстиями для улучшения эстетических и гигиенических свойств.

Микроволокно – комплексная нить, состоящая из чрезвычайно тонких синтетических элементарных волокон, которые в сечении представляют собой треугольник. Горячую смесь из двух полимеров (в центре звездообразная форма, снаружи – другой полимер) продавливают через тонкое отверстие. Под водяным душем отделяют 8 волокон.

Свойства микроволокна: микроволокно очень тонкое, поэтому внутри ткани создаются воздушные полости и пот легко выходит наружу. Ткани легкие, мягкие, удобные, с хорошей ветрозащитой, теплоизоляцией, прочностью.

Недостаток – легко пробивается иглой при швейном производстве, поэтому дефекты швов.

Положительная сторона – идеально снимают пыль и грязь (в качестве уборочного инвентаря).

4) Изменение технологии производства.

Пример: с помощью увеличения молекулярной массы получают высокопрочные технические нити. При высокоскоростном формовании можно получать малоусадочные нити и т.д.

100 км микроволокон весит 6 гр, шелк – 13 гр.

2. Химическая модификация – изменение химического состава полимеров.

Наибольшее распространение получили следующие методы:

1) Привитой сополимеризации.

2) Получение волокон из смеси полимеров.

3) Химические изменения полимеров под воздействием реагентов.

С помощью этих методов получают ионообменные волокна – в основном для фиьтров, для медицины. Можно получать огнезащитные волокна, а также водо- и маслоотталкивающие.

Искусственные волокна – более 95% волокон вырабатывается из целлюлозы.

1. Вискозные волокна. Для их изготовления используют древесную целлюлозу – еловую или сосновую, которую путем переработки превращают в вискозу – дешевое и распространенное волокно.

Свойства: высокая гигроскопичность – 11-12% (поэтому хорошо впитывает влагу и является гигиеничным волокном); устойчивость к истиранию (поэтому вискозные волокна используют для изделий, где важны износостойкость и гигиеничность – подкладки, сорочки, блузки).

Волокна набухают, площадь поперечного сечения увеличивается в 2 раза.

Недостаток – большая потеря прочности (на 50-60%) в мокром состоянии.

Мягкое и растяжимое волокно. Химические свойства как у хлопка и льна.

Недостатки: сильная сменаемость из-за низкой упругости, высокая усадка – 6-8%.