Волокна животного и растительного происхождения. Производство синтетического волокна

Когда-то словом «ткань» называли любой материал, сделанный из шерсти, шелка, хлопка или других нитей животного или растительного происхождения. С появлением искусственных и синтетических волокон выбор тканей значительно увеличился. Синтетические ткани относительно дешевы и обладают высокой прочностью, несминаемостью и стойкостью к гниению. Во многих современных тканях натуральная нить, например шерстяная, вплетена в синтетическую (лавсан), и ткань сочетает преимущества обоих волокон.

Волокна животного и растительного происхождения. Хлопок-самое распространенное волокно растительного происхождения. Хлопковые нити получают из семенных коробочек хлопчатника (Gossypium sp.), и состоят они, как и другие растительные волокна, в основном из целлюлозы. Короткие волокна хлопчатника дают большую часть чистой целлюлозы в мире, и только длинные волокна используются для ткачества.

Льняные волокна получают из длинных волокон стеблей льна (Linum sp.). Джут (Corchorus sp.), конопля (Cannabis sp.) и рами, или китайская крапива (Boehmeria nivea), дают другие виды лубяного волокна. Сизаль получают из листьев агавы (Agave sisalanä). Хлопок и лен- единственные растительные волокна, широко используемые в производстве ткани. Остальные виды слишком грубы и идут на выделку мешков, циновок и веревок. Шерсть - волокно животного происхождения. Шерстяная ткань непрочна, но удобна и сохраняет тепло, как ни одна другая, потому что мягкие, упругие волокна удерживают воздух, который защищает человека от холода. Шерсть в основном получают от овец, но некоторые лучшие сорта шерсти дают козы. Из шерсти кашмирских коз, живущих в Китае, Иране и Монголии, ткут тонкую ткань - кашемир. Из шерсти ангорских коз, родиной которых также является Азия, получают отличную пряжу-мохер. Прекрасную мягкую шерсть дают южноамериканские представители семейства верблюдовых-ламы, альпака, гуанако и викунья [2].

Плотная шуба викуньи (Lama vicugna), живущей в Андах на высоте около 4270 м, защищает ее от холода. Викунья-вид семейства верблюдовых; ее шерсть весьма ценится.

Шерсть состоит в основном из кератина, волокнистого белка, содержащегося также в коже, когтях, перьях и рогах. Это одно из немногих волокон, которые могут быть превращены в войлок или пух. Процесс валяния увеличивает мягкость шерсти. Но шерсть подвержена порче насекомыми, например молью.

Шелк, как и шерсть,-волокно животного происхождения, давно идет на выделку тонких тканей с привлекательным блеском. Из-за высокой стоимости шелк в значительной мере вытеснен синтетическими волокнами. Родина шелкового производства-Дальний Восток, где давно разводят шелковичных червей [3], скармливая им листья тутового дерева. Перед окукливанием черви прядут шелковую нить длиной до 800 м, из которой образуется кокон.

Шелковичный червь, например, китайский тутовый шелкопряд (Bombyx mori), выделяет шелковую нить, выталкивая ее наружу сквозь особый орган между челюстями (мундштук). На воздухе нить затвердевает

Методы, используемые при прядении, ткачестве и вязании из различных натуральных волокон, очень похожи друг на друга [1].

Шерсть, лен, шелк и хлопок-главные типы натурального волокна; каждое из них подготавливается и прядется посредством сходных процессов [А]. Сырье очищают и затем из него образуют толстую ленту, пропуская через ножевой барабан трепальной машины. Лента подвергается обработке кардом, т.е. чесанию огромными роликами с проволочными зубьями. Спутанные волокна выстраиваются в тонкий лист, и он сжимается в ровницу, похожую на нескрученный отрезок пряжи. Каждую ровницу протаскивают сквозь ролики и скручивают на крутильной машине. Ровница скручивается и ссучивается, становясь все тоньше и крепче. Спряденная нить наматывается на бобину. Бобинная пряжа может быть соткана [Б] или связана [В], при этом получается ткань или трикотаж.

Производство синтетического волокна. Различают два типа химических волокон. Первые изготовляются из растительной целлюлозы и поэтому называются «искусственными», так как целлюлоза - это природный полимер, молекулы которого содержат тысячи мономеров глюкозы.

Вискозное волокно производят из целлюлозы. В процессе химических операций растительная целлюлоза преобразуется в густую жидкость, из которой затем получают вискозную нить. Раствор целлюлозы выдавливается через фильеры матрицы прядильной машины в осадительную ванну с жидкостью, где он коагулирует в тончайшие нити.

Прядильная матрица (мундштук)-это пластинка со сквозным сверлением или набор трубочек. Они формируют тончайшие нити из химических растворов полимеров в процессе производства синтетических волокон

Нити складываются друг с другом и дают вискозную пряжу. Другое волокно из целлюлозы - ацетатный шелк. Его вырабатывают, воздействуя на целлюлозу уксусной или серной кислотой. Нити ацетатного шелка также получают с помощью фильер прядильной машины. Искусственные шелка легко окрашиваются, но теряют прочность при увлажнении и восстанавливают ее только после высыхания.

Вторую, гораздо более широкую группу тканей составляют синтетические волокна (полиамидные: найлон, капрон и полиэфирные: дакрон, лавсан). Полимерное сырье для этих волокон изготавливается полностью химическим путем (часто из нефтепродуктов).

Превращение полимеров в волокно происходит в результате экструзии через фильеры [4]. Полимеры, чувствительные к нагреву, в том числе акриловые смолы, перед формированием нити растворяют. Акриловые волокна мягкие, на ощупь похожи на шерсть, они идут на изготовление одеял и зимней одежды. Синтетические волокна по некоторым свойствам часто превосходят натуральные. Они прочнее, эластичнее и лучше сопротивляются нагреву, гниению и износу.

Найлон получают из гексамегиленди- амина и адипиновой кислоты, которые плавят и смешивают под давлением. Жидкий найлон фильтруется сквозь металлическую сетку или порошок и выдавливается в виде очень тонких волокон через фильеры. Волокна складываются друг с другом и объединяются в пряжу с помощью скручивающего диска, с которого пряжа наматывается на бобину. Далее пряжу подвергают холодному волочению или растяжению для изменения молекулярной структуры волокон и придания пряже большей прочности и эластичности. Для этого пряжу разматывают с одной бобины и, пропуская через ролики, чтобы ее растянуть, подают на другую бобину. Найлон-один из самых эластичных синтетических материалов-находит широкое применение в быту и в технике.

Окрашивание и окончательная обработка. Натуральные волокна, за исключением шелка, легко окрашиваются. Чтобы краска хорошо держалась на синтетическом волокне, необходимы специальные химические процессы; нежелательный естественный цвет снимается отбеливанием. Натуральные волокна и искусственный шелк нередко обрабатываются специальным составом, придающим им несминаемость, или эластичным полимером, который делает их водоотталкивающими и непачкающимися.

Существует два вида волокон, используемых для создания тканей, которые имеют чисто минеральный состав. Из асбестовых волокон, получаемых из хризотила (переливчатого асбеста), делают жаростойкие ткани и одежду [5].

Асбестовое волокно-это минерал, оно не горит и не обугливается. Одежда, сотканная из асбеста, незаменима при тушении пожаров; ее часто покрывают алюминием («серебрят») для отражения тепла, чтобы защитить человека от жары. Асбестовая одежда невосприимчива к химическим реагентам, а так как асбест плохо проводит электрический ток, защищает и от электрических разрядов.

Стеклянные волокна производят расплавлением стекла в резервуаре с фильерами; сквозь отверстия стекло просачивается в виде волокон, которые затем охлаждаются и делятся на короткие нити. Стеклоткань, обработанная синтетическими смолами, очень прочная [7].

Корпуса легковых автомобилей делают из различных стеклопластиков. Гибкие стеклянные волокна крепче стали, жаростойки, не подвержены гниению, коррозии и действию большинства химических реагентов