Химические волокна

Ещё в пятом классе мы с вами определили, что все текстильные материалы состоят из волокон. В зависимости от происхождения текстильные волокна делят на натуральные и химические. К натуральным относятся волокна, которые создаёт сама природа, без участия человека. Они могут быть растительного и животного происхождения. Для производства натуральных волокон растительного происхождения чаще всего используют такие растения, как хлопчатник и лён. Из них ткут хлопчатобумажные и льняные ткани. Для производства натуральных волокон животного происхождения используют шерсть животных и шёлковые нити. А ткут из них шерстяные и шёлковые ткани.

В далёкие времена для производства одежды люди использовали конечно же материалы, которые давала им природа, то есть натуральные волокна. Но со временем они выяснили, что такое сырьё имеет свои недостатки. Производство натуральных волокон напрямую зависит от природных, географических, климатических и многих других условий. Ведь хлопчатник и лён не растут круглый год, да и шерсть с овец не получится состригать каждый день. Да и вообще производство натуральных волокон требует больших затрат труда. Поэтому возник вопрос: «а можно ли создать такое сырьё, которое не будет зависеть от природы, и чтобы из него можно было своими руками и дешёвым способом получать ткань хорошего качества?». На помощь людям пришла химия, и они научились создавать химические волокна.

Итак, химические волокна – это волокна, которые получают промышленными способами в заводских условиях.

Во Франции в городе Безансоне ещё в тысяча восемьсот девяностом году было организовано производство самого первого в мире химического волокна. В то время оно было основано на переработке раствора нитрата целлюлозы, который применяли в промышленности при получении бездымного пороха и некоторых видов пластмасс. После чего производство химических волокон начало постепенно нарастать в промышленно развитых странах. Кстати, в России первый завод по производству химического волокна, а именно искусственного шёлка, был построен в 1913 году в подмосковном городе Мытищи.

В настоящее время учёные продолжают выводить всё новые и новые виды химических волокон. Хотя уже даже самый лучший специалист не сможет перечислить всё многообразие изобретённых волокон. Учёным даже удалось заменить шерстяное волокно химическим – оно называется нитрон. Среди новых, уже появившихся волокон, можно отметить волокна – хамелеоны. Их свойства меняются в зависимости от изменений окружающей среды.

А теперь давайте вернёмся к нашей классификации текстильных волокон и закончим схему.

Химические волокна, в зависимости от того из какого сырья по происхождению их вырабатывают, делят на искусственные и синтетические. Иногда к химическим волокнам относят ещё и минеральные волокна.

Искусственные волокна получают из полимеров, которые встречаются в природе в готовом виде. А именно, в качестве исходного сырья для производства искусственных волокон используют целлюлозу. Её получают из древесины ели и отходов хлопка (хлопкового пуха). Чтобы из так называемых "дров" получить мягкие нити, применяют разные химические процессы. Из искусственных волокон вырабатывают ацетатные, вискозные и медноаммиачные волокна.

Синтетические волокна, в отличие от искусственных, имеют химический состав, подобный которому нельзя встретить в природе.

В качестве исходного сырья для производства синтетических волокон выступают простые вещества (этилен, бензол, фенол, пропилен и другие), которые получают из нефтяных газов – продуктов переработки нефти и каменного угля. Из синтетических волокон делают полиэфирные, полиамидные, эластановые и полиакрилонитрильные волокна.

Минеральные волокна получают из неорганических соединений. Вырабатывают стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые волокна.

Производство химических волокон состоит из нескольких этапов. Давайте рассмотрим их.

Первый этап – это получение сырья и его предварительная обработка.

Второй этап включает в себя получение прядильного раствора или расплава. Все химические волокна, кроме минеральных, производят из вязких растворов или расплавов. Такие растворы и расплавы называют прядильными. Так, к примеру, искусственные волокна получают из целлюлозной массы в процессе растворения её в щёлочи. А вот синтетические волокна – путём сложения химических реакций различных веществ.

Третий этап производства химических волокон состоит из формирования волокна. На этом этапе прядильный раствор или расплав с помощью специального дозирующего устройства равномерно подаётся и продавливается через фильеры. Так называют колпачки с мельчайшими отверстиями в рабочих органах прядильных машин. Фильеры могут быть различной формы (круглые, квадратные, в виде треугольников) и различных размеров. Количество отверстий в фильере, в зависимости от вырабатываемого волокна, может варьировать от двадцати четырёх и до сорока тысяч.

Формирование волокна происходит следующим образом. Струйки прядильного раствора или расплава вытекают из фильер и затвердевают. При этом они образуют твёрдые тонкие нити. Процесс затвердевания нитей из расплава происходит в камерах, где они охлаждаются потоком инертного газа или воздуха. Затвердевание нитей из растворов может происходить двумя способами: сухим или мокрым. В случае сухого способа затвердевания, тонкие струйки поступают в обогреваемую шахту, где под действием потока горячего воздуха они и затвердевают. В случае мокрого способа – струйки затвердевают в нити в осадительной ванне, в которой содержатся различные химические вещества.

Затем сформованные из одной фильеры нити соединяются в одну общую нить и подвергаются вытягиванию и термообработке. В результате чего нити становятся более прочными. После этого нити наматываются на приёмные устройства – бобины.

Четвёртый этап – это отделка волокна и его текстильная переработка. Полученные нити проходят отделку. Их промывают, сушат, крутят и термически обрабатывают (для закрепления крутки). Некоторые волокна отбеливают, красят и обрабатывают раствором мыла. Это придаёт им мягкость. Отделку нитей проводят с целью удаления с их поверхности посторонних примесей и загрязнений, а также для придания им некоторых свойств. Например, таких, как белизна, шелковистость.

После отделки нити перематываются в паковки, то есть собираются в кипы или наматываются на бобины, катушки. Затем они сортируются.

Химические волокна изготовляют в виде: моноволокна, штапельного волокна или филаментных нитей. Моноволокно – это одиночное волокно большой длины. Штапельное волокно – это короткие отрезки тонких волокон. Филаментные нити представляют собой пучок, состоящий из большого числа тонких и очень длинных волокон, соединённых в результате крутки.

В настоящее время в гардеробе любого человека очень редко можно найти вещь, которая будет изготовлена из чисто натурального волокна. На сегодняшний день почти все натуральные ткани содержат примеси. Натуральные волокна смешивают с химическими. Что улучшает их свойства.

Химические волокна имеют целый ряд преимуществ перед натуральными.

Во-первых, производство химических волокон требует значительно меньших затрат труда. Поэтому стоимость готовой продукции гораздо дешевле.

Во-вторых, производство химических волокон не зависит от природных и климатических условий. Что позволяет получать очень много волокна за короткий период. Вот, к примеру, завод штапельного волокна может выпустить сто тонн продукции в сутки. Чтобы получить столько же волокна из хлопка, надо собрать урожай с пятидесяти тысяч гектаров. А завод синтетического волокна в год может дать столько искусственной шерсти, сколько можно получить от 15-20 миллионов овец.

В-третьих, в настоящее время созданы такие химические волокна, свойства которых не встречались у натуральных волокон. Так, например, из некоторых химических волокон производят немнущуюся одежду, прочную одежду красивой необычной расцветки и многое другое.

Подведём итоги урока. На этом уроке мы говорили о химических волокнах. Узнали какие виды химических волокон бывают. А также рассмотрели этапы их производства.