Лекция №1 Введение. Общие сведения о текстильных волокнах. Волокнами называются тонкие, гибкие и прочные тела, у которых длина во много раз превышает очень малый поперечный размер. Волокна, используемые для выработки пряжи, из которой могут быть изготовлены трикотаж, ткани, швейные нитки, ленты, кружево и другие текстильные изделия, называются текстильными волокнами. Одиночное волокно, которое не делится на более мелкие волокна, называется элементарным (хлопковое, шерстяное и др.). Волокно, которое состоит из нескольких элементарных волокон и может делиться на более мелкие волокна, называется техническим (волокна льна, пеньки и др.). Волокна, длина которых измеряется сотнями метров, называются текстильными нитями. Нити могут быть одиночными, или элементарными (мононитями), и комплексными, состоящими из нескольких элементарных нитей (натуральный шелк, искусственные нити муслин, креп и др.). Короткие отрезки искусственных или синтетических нитей (длиной 35 - 150 мм) называют штапельными волокнами. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКОН Текстильные волокна многообразны по своему происхождению ихимическому составу. По происхождению все волокна делятся на натуральные, сырьем для получения которых служат растения, волосяной покров животных, выделения желез гусеницы шелкопряда, а также асбест, добываемый из горных пород, и на химические, получаемые путем промышленного производства. Если химические волокна получают из природных веществ (целлюлозы, белка), то их называют искусственными (вискозное, ацетатное волокно и др.), а если из синтетических соединений (капролактама, акрилонитрила и др.) в результате синтеза простых веществ - синтетическими (капрон, нитрон и др.). По химическому составу все волокна можно разделить на органические (хлопок, шерсть, капрон, лавсан и др.) и неорганические, или минеральные (асбестовые, стеклянные, металлические). Классификация текстильных волокон в упрощенном виде приведена на рис. Классификация волокон Классификация натуральных волокон представлена на рисунке, где указано происхождение химического соединения из которого состоит волокно (класс и группа), название полимера (подгруппа), происхождение волокна (род) и вид волокна. Таким образом, натуральные волокна могут быть растительного, животного или минерального происхождения. В последнем случае по химическому составу асбест представляет собой водные силикаты магния, железа, кальция, и залегает в горных породах в виде жил и прожилок. его волокна, прилегая друг к другу, образуют плотную компактную массу, которая после расщепления превращается в асбестовое волокно. Искусственные волокна в основном получаются из органических высокомолекулярных соединений, имеющихся в природе в готовом виде. Классификация этих волокон представлена на рисунке В особенно большой класс объединены синтетические волокна, т.е. волокна, которые получаются из высокомолекулярных соединений, синтезируемых с помощью реакции полимеризации и поликонденсации из низкомолекулярных органических соединений, сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля. Таких соединений существует очень много, но широкое промышленное применение получило небольшое количество волокон. Химическая промышленность выпускает следующие виды продукции: жгут, волокна, мононити и комплексные нити. Жгут состоит из большого количества элементарных нитей (10 — 15 тыс.) и используется для получения волокон (для этого жгут разрезают или разрывают на отрезки заданной длины). Лекция №2 Текстильные волокна. Классификация волокон. Характеристика и применение волокон. Текстильные волокна являются основным сырьем текстильной промышленности. Они представляют собой гибкие и прочные тела, длина которых значительно превосходит размеры их поперечного сечения. Для производства изделий используют природные и химические волокна. К природным волокнам относятся такие, которые получают из различных частей растений (хлопок, лен, пенька), от животных (шерсть и натуральный шелк) или добывают из горных пород (асбестовое волокно). К химическим относятся волокна, которые получают путем химической переработки различных веществ. Их подразделяют на искусственные и синтетические. К искусственным волокнам относятся волокна, получаемые путем химической переработки природной целлюлозы, которую получают, как правило, из древесины хвойных пород. К ним относятся вискозное, медноаммиачное и ацетатное волокна. Синтетические волокна изготовляют из веществ, которые вырабатывают путем химического синтеза. К ним относятся капрон, анид, энант, лавсан, нитрон, хлорин, винол и многие другие. Ранее считалось, что химические волокна являются заменителями природных волокон, однако в результате улучшения их качества выявились специфические ценные свойства, поэтому в ряде случаев химические волокна предпочитают природным. Классификация текстильных волокон приведена на схеме. Текстильные волокна: I) Природные: 1) Растительного происхождения: а) Семенные (хлопок) б) Стеблевые (лен, пенька, кенаф) 2) Животного происхождения: а) Волосяного покрова (шерсть: овечья, козья, верблюжья) б) Выделяемые из желез (натуральный шелк: тутового шелкопряда, дубового шелкопряда) 3) Минерального происхождения: а) Асбест II) Химические: 1) Искусственные: а) На базе целлюлозы: (1) Вискозное: Полипозное. (2)Медно-аммиачное. (3) Ацетатное: диацетатное, триацетатное. б) На базе белков (соебобовое, казеиновое). 2) Синтетические: а) Полиамидные (капрон, анид, энант). б) Полиэфирные (лавсан). в) Поливиниловые (хлорин). г) Полиакрилнитрильные (нитрон). д) Поливинилспиртовые (винол). е) Полиолефиновые (полиэтиленовое, полипропиленовое). Кроме волокон, приведенных на схеме, в текстильной промышленности применяются и другие волокна, например стеклянное волокно, а также металлические нити. Основными характеристиками волокон являются их длина и тонина, а также прочность на разрыв и удлинение при разрыве. Длина волокна характеризуется расстоянием между его концами в распрямленном состоянии и выражается в миллиметрах или метрах. Тонина волокна определяется отношением m = 1:S где m - тонина; S - площадь поперечного сечения в мм2. Однако определение площади поперечного сечения волокна представляет трудную задачу. Поэтому тонину волокна выражают другим показателем (номером), определяемым из отношения где N - номер волокна; L - длина волокна (мм, м, км); g - масса волокна (мг, г, кг). Отношение g/L=Т называют линейной плотностью (погонным весом), или толщиной. Единицу измерения толщины, выраженную в г/км, условно обозначают через текс. Между толщиной, выраженной в системе текс и метрической системой существует следующая зависимость: TN = 1000. Прочность волокон определяют разрывной нагрузкой, т. е. такой минимальной нагрузкой, при которой волокно разрывается. При приложении нагрузки волокно растягивается, а при ее увеличении разрывается. Прирост длины волокна в момент разрыва называют разрывным удлинением. Его обычно выражают в процентах от первоначальной длины. На качество готовых изделий оказывают влияние и другие свойства волокон. Например, их отношение к воде (гигроскопические свойства, изменение прочности и удлинение в мокром состоянии), эластичность, сминаемость, равномерность окрашивания, устойчивость изделия к стиркам, загрязняемость и легкость очистки, стойкость к действию высоких и низких температур, света, изменение свойств во времени (старение), воздействие микроорганизмов. Лекция №3 Натуральные волокна растительного происхождения. Хлопок, его состав, строение, свойства. Лен, его состав, строение, свойства. По происхождению волокнообразующего вещества натуральные волокна подразделяют на три подкласса: растительного, животного и минерального происхождения. Натуральные волокна растительного происхождения: Хлопок— это волокна, покрывающие семена растений хлопчатника. Хлопчатник — однолетнее растение высотой 0,6—1,7 м, произрастающее в районах с жарким климатом. Основным веществом (94—96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом. Один конец волокна со стороны его отрыва от семени хлопчатника открыт, другой, имеющий коническую форму, закрыт. Количество волокна зависит от степени его зрелости. Хлопковым волокном присуща извитость. Волокна нормальной зрелости имеют наибольшую извитость — 40—120 извитков на 1 см. Длина хлопковых волокон колеблется от 1 до 55 мм. В зависимости от длины волокон хлопок делят на коротковолокнистый (20—27 мм), средневолокнистый (28—34 мм) и длинноволокнистый (35—50 мм). Хлопок длиной менее 20 мм называют непрядимым, т. е. из него невозможно выработать пряжу. Между длиной и толщиной хлопковых волокон существует определенная зависимость: чем длиннее волокна, тем они тоньше. Поэтому длинноволокнистый хлопок называют и тонковолокнистым, он имеет толщину 125—167 миллитекс (мтекс). Толщина средневолокнистого хлопка составляет 167—220 мтекс, коротковолокнистого — 220— 333 мтекс. Толщина волокон выражается через линейную плотность в тексах. Текс показывает, сколько граммов весит отрезок волокна длиной в 1 км. Миллитекс = мг/км. От длины и толщины волокон зависит выбор системы прядения (получения пряжи), что в свою очередь влияет на качество пряжи и ткани. Так, из длинноволокнистого (тонковолокнистого) хлопка получают тонкую, ровную по толщине, с малой ворсистостью, плотную, прочную пряжу 5,0 текс и выше, используемую для изготовления высококачественных тонких и легких тканей: батиста, маркизета, вольты, сатина гребенного и др. Из средневолокнистого хлопка изготовляют пряжу средней и выше средней линейной плотности 11,8—84,0 текс, из которой вырабатывают основную массу хлопчатобумажных тканей: ситцы, бязи, миткали, сатины кардные, вельветы и др. Из коротковолокнистого хлопка получают рыхлую, толстую, неровную по толщине, пушистую, иногда с посторонними примесями пряжу — 55—400 текс, используемую для производства фланели, бумазеи, байки и др. Хлопковое волокно обладает многочисленными положительными свойствами. Оно имеет высокую гигроскопичность (8— 12 %), поэтому хлопчатобумажные ткани обладают хорошими гигиеническими свойствами. Волокна достаточно прочные. Отличительной особенностью хлопкового волокна является повышенная прочность на разрыв в мокром состоянии на 15—17 %, что объясняется увеличением площади поперечного сечения волокна вдвое в результате его сильной набухаемости в воде. Хлопок имеет высокую термостойкость — разрушение волокон до 140°С не происходит. Хлопковое волокно более стойкое, чем вискозное и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам. Хлопок обладает высокой устойчивостью к действию щелочей, что используется при отделке хлопчатобумажных тканей (отделка — мерсеризация, обработка раствором едкого натра). При этом волокна сильно набухают, усаживаются, становятся неизвитыми, гладкими, стенки их утолщаются, канал суживается, прочность повышается, блеск усиливается; волокна лучше окрашиваются, прочно удерживая краситель. Из-за малой упругости хлопковое волокно имеет высокую сминаемость, большую усадку, низкую стойкость к воздействию кислотой. Хлопок применяется для производства тканей разного назначения, трикотажа, нетканых полотен, гардинно-тюлевых и кружевных изделий, швейных ниток, тесьмы, шнурков, лент и др. Хлопковый пух применяют в производстве медицинской, одежной, мебельной ваты. Лубяные волокнаполучают из стеблей, листьев или оболочек плодов различных растений. Стеблевыми лубяными волокнами являются лен, пенька, джут, кенаф и др., листовыми — сизаль и др., плодовыми — койр, получаемый из покрова скорлупы кокосовых орехов. Из лубяных волокон наибольшую ценность представляют льняные. Лен — однолетнее травянистое растение, имеет две разновидности: лендолгунец и лен-кудряш. Из льна-долгунца получают волокна. Основным веществом, из которого состоят лубяные волокна, является целлюлоза (около 75 %). К сопутствующим веществам относятся: лигнин, пектиновые, жировосковые, азотистые, красящие, зольные вещества, вода. Льняное волокно имеет четыре-шесть граней с заостренными концами и характерными штрихами (сдвигами) на отдельных участках, возникшими в результате механических воздействий на волокно при его получении. В отличие от хлопкового льняное волокно имеет сравнительно толстые стенки, узкий канал, закрытый с обоих концов; поверхность волокна более ровная и гладкая, поэтому льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен. Льняное волокно уникально и тем, что при высокой гигроскопичности (12 %) оно быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу; оно прочнее, чем хлопковое, удлинение при разрыве — 2— 3 %. Содержание в льняном волокне лигнина делает его устойчивым к действию света, погоды, микроорганизмов. Термического разрушения волокна не происходит до + 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 достаточно красивый шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают. Однако льняное волокно сильно сминается из-за низкой упругости, трудно отбеливается и окрашивается. Благодаря высоким гигиеническим и прочностным свойствам из льняных волокон получают бельевые ткани (для нательного, столового, постельного белья), летние костюмно-платьевые ткани. При этом около половины льняных тканей вырабатываются в смеси с другими волокнами, значительная часть которых приходится на полульняные бельевые ткани с хлопчатобумажной пряжей по основе. Из льняных волокон изготавливают также парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные нитки, а из очесов льна — более грубые ткани: мешочные, холсты, брезенты, парусины и др. Пеньку получают из однолетнего растения конопли. Из волокон вырабатывают канаты, веревки, шпагаты, упаковочные и мешочные ткани. Кенаф, джут получают из однолетних растений семейства мальвовых и липовых. Из кенафа и джута вырабатывают мешочные и тарные ткани; используют для транспортирования и хранения влагоемких товаров. Лекция №4 Натуральные волокна животного происхождения. Шерсть, его состав, строение и свойства. Натуральный шелк, его состав строение и свойства.
