1. Загальна характеристика синтетичних волокон
2. Поняття про модифікацію хімічних волокон
3. Модифіковані синтетичні волокна
1. Загальна характеристика синтетичних волокон
Синтетичні волокна отримують з високомолекулярних речовин, які синтезуються з низькомолекулярних сполук (наприклад, продукти переробки нафти, газу, кам’яного вугілля, такі як фенол, бензол, толуол, етилен тощо).
Волокна формують лише з тих синтетичних полімерів, які здатні розчинятися у доступних розчинниках або розплавлятися без руйнування і утворювати при цьому в’язкі розчини або розплави. Крім того, як допоміжні використовують розчинники, теплоносії, каталізатори, барвники, антистатичні препарати, інгібітори та стабілізатори, воду та багато інших речовин та препаратів.
Властивості та якість готових синтетичних волокон значною мірою залежать від складу волокноутворювальних полімерів, умов їх синтезу, формування волокон та особливостей структуроутворення. Порушення або недотримання вимог технологічних схем виробництва призводить до появи різних вад готових волокон, зниження якості.
Залежно від особливостей хімічної будови макромолекул полімерів синтетичні волокна поділяють на гетероланцюгові та карболанцюгові. До гетероланцюгових відносять волокна, отримані з полімерів, макромолекули яких, крім атомів вуглецю, містять в головному ланцюгу також атоми кисню, азоту та інших елементів. Полімери, з яких формують гетероланцюгові волокна, отримують внаслідок реакції поліконденсації. Волокна, нитки, плівки та інші вироби з цих полімерів формують із розплавів. До цієї групи відносять поліамідні, поліефірні, поліуретанові, поліформальдегідні волокна та ін.
У карболанцюгових полімерів основні ланцюги макромолекул містять лише атоми вуглецю. Їх отримують внаслідок реакції полімеризації, а волокна формують переважно з розчинів, інколи — з розплавів. До цієї підгрупи відносять поліакрилонітрильні, полівінілхлоридні, полівінілспиртові, поліолефінові, фторомісткі та інші волокна.
2. Поняття про модифікацію хімічних волокон
Важливим напрямом розвитку нових видів хімічних волокон є модифікування – один із найбільш простих та перспективних шляхів, який дозволяє отримувати їх із широким спектром заданих функціональних властивостей. Для кожного напряму використання хімічних волокон створені спеціальні типи волокон з оптимізованими характеристиками, широким використанням методів фізичної та хімічної модифікації. Основним напрямом розширення і поліпшення асортименту хімічних ниток і волокон є не стільки розробка нового вигляду волокон і ниток, скільки модифікація тих, що існують з метою додання ним нових заздалегідь заданих властивостей. В даний час для модифікації волокон і ниток запропонована велика кількість всіляких методів, частина яких вже застосовується в промисловості на різних стадіях виробництва і переробки волокон і ниток. Модифікація волокон — один з найбільш простих і перспективних шляхів регулювання їх властивостей. Усі методи модифікації поділяються на три групи:
Природні волокна
... собівартістю. ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА, отримують з харчів хімічної переробки природних полімерів (штучного волокна) або з синтетичних полімерів (синтетичного волокна). ПОЛИМЕРЫ ( ... в 1833. Виробництво (т. зв. формование) волокон хімічних зазвичай залежить від продавлюванні розчину чи розплаву ... штапельного волокна чи пучка з багатьох тонких ниток, з'єднаних шляхом крутки. З роками природні волокнп ...
- фізичні — без зміни хімічного складу, але зі зміною надмолекулярної будови або зовнішньої поверхні волокна. Як правило, цей метод використовується на стадіях формування або подальшої обробки волокон;
- хімічні — зі зміною хімічного складу шляхом сополімеризації при отриманні вихідного полімеру або введення нових функціональних груп при обробці вже сформованих волокон, а також у вигляді текстильних полотен або виробів;
композитні
Основні методи модифікації та ефекти, які при цьому досягаються, наведені в табл. 1.
Таблиця 1
Основні методи модифікації волокон та ниток
|
Метод |
Ефект, що досягається |
|
Зміна умов витягування та термомообробки |
Зміна фізико-механічних властивостей |
|
Текстурування ниток |
Надання звитості, об’ємності та комфортності виробам |
|
Отримання мікроволокон |
Підвищення криючої здатності, зміна грифа та комфортності виробів |
|
Отримання профільованих волокон |
Те саме, а також підвищення здатності зчіплюватися в текстильних виробах |
|
Введення нових активних груп шляхом сополімеризації або подальшої хімічної обробки |
Надання підвищеної здатності до фарбування, гідрофільності, а також специфічних властивостей (вогнезахищеності, біостійкості та ін.) |
|
Введення дисперсних домішок та барвників |
Отримання матованих, пофарбованих у масі волокон, надання специфічних властивостей виробам |
|
Отримання бікомпонентних волокон |
Надання звитості, об’ємності такомфортності виробам |
Пріоритетним для розвинених країн є зараз також отримання волокон зі специфічними властивостями. Найбільш важливими є такі їх види:
- особливими фізичними властивостями, зокрема електропровідні;
- з особливими фізико-хімічними властивостями – сорбуючі, во-логообмінні;
- з особливими хімічними властивостями, наприклад, високохемо-стійкі.
У зв’язку з постійним зростанням обсягів випуску хімічних волокон, а в перспективі багаторазовим його збільшення важливого значення набуває проблема розвитку сировинних ресурсів для виробництва хімічних волокон, оскільки спостерігається тенденція поступового підвищення цін, а в перспективі – дефіцит традиційних видів сировини – нафти, кам’яного вугілля та газу, деревинної целюлози.
Тому на зміну або як доповнення до традиційних мають прийти нові сировинні ресурси для одержання мономерів і/або волокноутворюючих полімерів на їх основі, засновані на рослинних ресурсах, які відтворюються, продуктах біотехнології та зв’язуванні вуглекислого газу і азоту з атмосфери. Внаслідок цього вже сьогодні проводяться дослідження нових сировинних джерел для одержання волокон і волокнистих матеріалів на їх основі.
3. Модифіковані синтетичні волокна
синтетичний волокно модифікація властивість
Проводиться активна робота в галузі модифікації хімічних волокон. Поліпропіленові волокна раніше використовувалися тільки для килимових виробів, зараз це волокно — лідер серед синтетичних волокон за темпами зростання виробництва. Активно використовується для «розумного» текстилю («smart textile») — наприклад, волокно permafresh — бактерицидної та антимікробної дії для виготовлення панчішно-шкарпеткових виробів і білизни. У композиціях з віскозним волокном використовується в інтегрованому трикотажі.
Шелон — структурно-модифіковане поліамідне легке волокно, використовується при виготовленні шовкових блузових і суконних тканин.
Мегалон — модифіковане поліамідне волокно, близьке по гігроскопічності до бавовни, але перевершує його по міцності і зносостійкості в три рази.
Трілобал — профільовані поліамідні нитки, що імітують натуральний шовк. Тригранні профільовані поліамідні нитки і нитки плоского перетину додають виробам мерехтливий блиск.
Фірма Du Pont випускає у великих обсягах волокна для утеплювачів — термолофт, тинсулейт. Завдяки комбінації поліамідних та поліпропіленових волокон їх структура наближається до структури натурального пуху; добре відновлює об’єм після стискання. На цій основі випускається матеріал полартекс.
Сьогодні у світі існує досить багато модифікацій поліефірних волокон. Так, наприклад, волокно Sophista – прохолодне на дотик (має охолоджуючий ефект), швидко вбирає вологу за рахунок нової системи мікропор, відноситься до нового покоління ПЕ-волокон для клімат-контролю тіла людини. Panapack — мікроволокно, яке швидко сохне після вологих обробок і прання. Основна перевага – стійкість до пілінгу. Використовується в композиції з бавовною, вовною і віскозою у спортивному одязі та білизні. AirStretch — модифікований ПЕ, який має високу еластичність в усіх напрямках. Волокно дуже легке, собівартість його виробництва дешевша, ніж виробництво поліуретанових еластичних волокон. Trevira — нове антибактеріальне волокно на основі ПЕ, яке виробляється з 2003 р. у Німеччині. Містить біоактивні інгредієнти, які не зазнають впливу води, не зникають при пранні й тривалому носінні одягу. Застосовується для виготовлення білизни, зимового та літнього одягу. Ціна порівняно зі звичайним ПЕ набагато вища. Michron — нове мікроволокно, отримане на основі сополімеризації поліефіру та еластану. Екологічно чисте, легке, повітро- і паропроникне, прирівнюється за властивостями до штучних волокон.
Еластомірні волокна (мононитки) називають символом сучасної моди та моди майбутнього. їх застосовують у всіх асортиментних групах тканин і полотен: від білизняних тканин до матеріалів пальтово-костюмного асортименту. Змішані тканини з добавкою лайкри мають підвищену еластичність, формостійкість, комфортність і використовуються для виготовлення спортивного одягу, суконь тощо.
Розмаїтість хімічних волокон і ниток, які виробляються нині, дуже велика. Вони мають різні властивості, що відповідають потребам людини.
Сучасні волокна і тканині відрізняються біостійкістю, термостійкістю, молестійкістю, безусадочністю, незминальністю, гідрофобністю, антистатичними, вогнезахисними, кислотозахисними, іонообмінними, водо- та брудовідштовхуючими властивостями тощо. Ціла група спеціальних волокнистих матеріалів знаходить застосування для медичних цілей, наприклад, кровозупинні, бактерицидні (антимікробні) та ін. Широкого поширення набули волокна, до складу яких входять мікрокапсули із дезодоруючими речовинами, з порцеляною, перламутром, кришталем, з лікарськими рослинами, вітаміном Е. Антимікробні текстильні матеріали, обсяг випуску яких неухильно зростає, знаходять застосування у різних галузях народного господарства як оббивні, декоративні, ізоляційні та інші матеріали і вироби, які можуть зазнавати ушкодження мікроорганізмами. У медицині антимікробні матеріали застосовуються як перев’язні, шовні, лікувально-профілактичні засоби, що зупиняють розвиток хвороботворних бактерій і грибків, а в ряді випадків мають і лікувальну дію. Здатність антимікробних волокон припиняти розвиток патогенної мікрофлори визначає доцільність виготовлення з них хірургічних ниток для попередження післяопераційних ускладнень. У хірургічній практиці застосовуються антимікробні протези кровоносних судин і антимікробний шовний матеріал, отриманий з синтетичних волокон.
Зараз розроблені і випускаються термостійкі і важкозаймисті синтетичні волокна різної хімічної природи — поліамідні, поліефірні, поліакрилонітрильні, полівінілхлоридні та ін. Тканини, виготовлені з термостійких волокон, за деякими своїми експлуатаційними і споживчими властивостями мають багато переваг порівняно з тканинами з натуральних волокон з вогнезахисною обробкою. Вони набагато міцніші, мають високу хімічну стійкість до дії лугів, кислот і багатьох органічних розчинників.
У Радянському Союзі було синтезоване волокно фенилон — ароматичне поліамідне волокно (фениленізофталамід), стійке до дії іонізуючих випромінювань, з високою хімічною стійкістю до дії кислот і лугів, органічних розчинників, нафтопродуктів, збереженням фізико-механічних властивостей при підвищених температурах (до 400°С); воно рекомендується для технічних і побутових цілей, особливо для тканин із суміші з натуральними волокнами. Інше волокно — лола — найбільш термостійке синтетичне волокно, яке рекомендується використовувати для спецодягу льотчиків, пожежників, космонавтів, декоративно-оздоблювальних матеріалів, фільтрувальних тканин для пальних газів.
Значним науково-технічним досягненням XX століття стало відкриття американською фірмою «Дюпон» нового класу синтетичних волокон на основі ароматичних поліамідів, скорочено названих арамідами. У 1972 р. на основі арамідів фірмою було отримано високоміцне волокно кевлар (міцність кевлара в 5 разів вища за міцність сталі).
Пізніше арамідні волокна двох різновидів почали випускати й в інших країнах: у СРСР — фенилон (про яке було сказано вище), ірамід і аримід Т, оксалон, терилон, у Японії — конекс і НМ-50, у Франції кермель (за властивостями аналог кевлару).
Японське термостійке волоки корделан — сополімер полівінілхлориду і вінілхлориду полівініловим з спиртом рекомендується для виробів побутового призначення, у тому числі для дитячого одягу, драпірувальних тканин і килимових виробів. Корделан досить стійкий до стирання, має властивості самозагасання і не виділяє токсичних газів. Арамідні волокна однієї групи (фенилон, номекс, конекс) використовуються там, де необхідна стійкість до відкритого полум’я і термічних впливів; волокна другої групи (кевлар, терлон) мають високу механічну міцність у сполученні з невеликою масою і використовуються там, де необхідний одяг, що захищає від механічних впливів (куленепробивні жилети та ін.).
Сучасні хімічні волокна застосовуються для одержання волокнистих матеріалів і виробів побутового, технічного, гігієнічного і медичного призначення.
Список використаної літератури
1. Бузов Б.А. и др. Материаловедение швейного производства /Б.А. Бузов, Т.А. Модестова, Н.Д. Алыменкова.— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Легпромбытиздат, 1986.— 424 с.
2. Патлашенко О.А. Матеріалознавство швейного виробництва: Навч. пос. — 2-ге видання. — К.: Арістей, 2007. — 288 с.
3.Савостицкий И.А., Амирова Э.К. Материаловедение швейного производства: Учеб. Пособие для студ. Учреждений сред. проф. образования. – М.: Изд. Центр «Академия»: Мастерство: Высшая школа, 2000, — 240 с.
4. Супрун Н.П. Матеріалознавство швейних виробів: волокна та нитки: Підручник. — К.: Знання, 2008. — 183 с.
