Химические волокна

Много столетий разведение шелковичных червей и шелкоткачество в Китае сохранялось в тайне. Смертью карались все попытки узнать секреты шелководства. По трудным караванным тропам, которые называли шелковыми путями, шелк поступал в Рим, Византию и Среднюю Азию. Только в VI веке собственное шелководство возникло в Средней Азии и Византии.
В раннее средневековье цена шелковой ткани определялась по весу и оплачивалась равным весом золота. Естественно, что шелк, как и золото, был предметом мечтаний алхимиков. Первым человеком, подошедшим с научных позиций к проблеме получения искусственного шелка, стал Р.Гук, предложивший вытягивать нити из жидкостей, способных к застыванию. В 1754 году знаменитый французский ученый Р.Реомюр высказал мысль о возможности получения искусственного шелка из смол, лака или камеди. Например, о лаках он писал так: "Уже доказано, что можно делать лаки, которые обладают отличительными свойствами шелка. Растворители не действуют на китайский и ему подобные лаки; вода не оказывает на них никакого эффекта; самые большие температуры, которым подвергаются наши ткани, не изменяют их. Если бы у нас были нити из лака, мы могли бы их ткать в ткани, которые по блеску и прочности были похожи на шелковые и которые были равны им по свойствам. Практические предпосылки для создания искусственного шелка (так тогда называли химические волокна) были созданы изобретениями XIX века. Хлопковые и лубяные волокна состоят из целлюлозы. Было разработано несколько способов получения раствора целлюлозы, продавливания его сквозь узкое отверстие (фильеру) и удаления растворителя, после чего получались нити, похожие на шелковые. В качестве растворителей использовали уксусную кислоту, щелочной раствор гидроксида меди, гидроксид натрия (едкий натр) и сероуглерод. Полученные нити соответственно называются ацетатными, медно-аммиачными и вискозными. Большую группу нитей, выходящих из фильер, вытягивают, скручивают вместе и наматывают в виде комплексной нити на патрон.
Помимо целлюлозы в производстве искусственных волокон используют альгинат натрия, получаемый из бурых морских водорослей, а также различные белковые соединения, например казеин (молочный белок). Но независимо от исходного сырья все искусственные волокна изготовляют по трем основным стадиям: растворение, продавливание через фильеры, удаление или разложение растворителя.
Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Волокнообразующие полимеры синтезируют из таких широко распространенных продуктов переработки нефти, как бензол, фенол, этилен, ацетилен, аммиак и др. Изменяя состав исходного сырья и способы его переработки, синтетическим волокнам можно придавать уникальные свойства, которых нет у натуральных волокон.
Синтетические волокна в основном получают из расплава, например волокна из полиэфиров, полиамида, полиолефинов, полиуретана. Их промышленное производство началось в 1930-1950-е годы. Волокна одного и того же типа в разных странах имеют различные торговые названия. Так, полиамидное волокно в СССР называли капроном, в США - найлоном, в ФРГ - перлоном, в ГДР - дедероном. Синтетические волокна выпускают в виде мононитей, комплексных и текстурированных нитей, штапельного волокна.
Важным этапом научно-технической революции ХХ века стало открытие американской фирмой "Дюпон" нового класса синтетических волокон на основе ароматических полиамидов, сокращенно называемых арамидами. Серийное производство нового высокопрочного волокна кевлар было начато фирмой в 1972 году. Позднее арамидные волокна двух разновидностей начали выпускать и в других странах: в СССР - фенилон, СВМ, аримид, оксалон и терлон, в Японии - конэкс и НМ-50, в Нидерландах - аренку.
Арамидные волокна одной группы (номэкс, конэкс, фенилон) используют там, где необходима стойкость к пламени и термическим воздействиям, вторая группа (кевлар, терлон, аренка) имеет высокую механическую прочность в сочетании с малой массой. Волокна типа номэкс тлеют при открытом пламени с температурой более 400 градусов Цельсия и быстро затухают вне пламени. Их низкая теплопроводность обеспечивает надежную защиту от воздействия мощных тепловых потоков. Защитная одежда из арамидных волокон выполняет свои функции даже в среде, обогащенной кислородом. Прочность другой группы арамидных волокон (например, кевлара) в 5 раз выше, чем прочность стали, к тому же у них отсутствует коррозия. На арамиды практически не влияют длительные температурные воздействия от -40 до +130 градусов Цельсия, они сохраняют прочность при кратковременном воздействии температур от -196 до + 500 градусов Цельсия. Композиционные материалы на основе арамидов на 22 процента легче и на 46 процентов прочнее, чем материалы на основе стеклопластиков. Арамиды применяют и для изготовления тканей, предохраняющих от механических воздействий. Защитные свойства пуленепробиваемой ткани из кевлара в 2 раза выше, чем ткани аналогичного назначения из найлона, а жилеты из такой ткани весят почти в 2 раза меньше найлоновых пуленепробиваемых жилетов.
К неорганическим химическим волокнам относятся силикатные и металлические волокна, причем в первую группу входят стеклянные, кварцевые, базальтовые, керамические и некоторые другие виды волокон.
Секрет изготовления стеклянных волокон был открыт древними египтянами около 2000 года до н.э., позднее он был утерян и вновь открыт венецианцами в XVI веке. Впервые технология получения стеклянных волокон была описана Реомюром в 1734 году. Около 1850 года французу де Брюнфо удалось создать фильерный аппарат, пригодный для производства стеклянных нитей диаметром 6-10 микрометров.
При фильерном способе производства стеклянные шарики расплавляют в плавильной ванне. Стекло вытекает через фильеры, застывает на воздухе в виде нити и наматывается на патроны.
Стеклянное волокно не горит, устойчиво к коррозии и биологическим воздействиям, обладает высокой прочностью при растяжении, прекрасными оптическими, электро-, тепло- и звукоизоляционными свойствами. Например, изделия из стеклянного штапельного волокна по теплозащитной способности превосходят минеральную вату в 1,5 раза, а асбест в 3,5 раза. Слой стекловолокнистого мата толщиной 5 сантиметров по термическому сопротивлению соответствует кирпичной стене толщиной 1 метр. Из стеклянных волокон изготовляют фильтровальные ткани, устойчивые даже к воздействию концентрированных минеральных кислот, окислителей и восстановителей. Использование стеклянных волокон или тканей из них в качестве армирующего слоя для пластиков позволяет получить в них очень высокое соотношение прочности и массы. Очень интересные свойства имеют кремнийорганические волокна, изделия из которых можно использовать при температуре 1000 градусов Цельсия.
Высокую механическую прочность и хорошую устойчивость к химическим реагентам имеют керамические волокна, основной вид которых состоит из смеси оксида (окиси) кремния и оксида алюминия. Керамические волокна можно использовать при температуре около 1250 градусов Цельсия. Они отличаются также чрезвычайно высокой химической стойкостью. Устойчивость к радиации позволяет применять их в космонавтике.
Термической обработкой (900- 3000 градусов Цельсия) органических волокон, например полиакрилонитрильных, получают углеродные волокна, имеющие очень высокую прочность. Верхний температурный предел для этих волокон выше аналогичной величины для керамических волокон. Углеродные волокна получают непрерывным способом, однако из-за высокой стоимости их применение ограничено лишь некоторыми специальными областями. Расплавлением различных горных пород, например, базальта, получают различные минеральные волокна, которые часто называют горным льном. Эти волокна малоэластичны, область их применения ограничена температурой +800 градусов Цельсия. Основное достоинство волокон - неограниченная сырьевая база и низкая цена.
В древней литературе имеется очень много упоминаний о златотканых одеждах. Однако среди археологических находок встречаются лишь фрагменты такой одежды, причем в небольшом количестве. Основная причина этого состоит в том, что, когда одежда приходила в ветхость или негодность, ее сжигали для повторного использования драгоценного металла. Использование в ткачестве золотых нитей было техническим достижением позднего Вавилона. Плиний Старший писал, что золотыми нитями украшались особо роскошные ткани, однако из-за отсутствия подлинных образцов трудно сказать, что представляли собой эти вавилонские нити из золота.
Есть два способа получения металлических нитей, как правило, применяемых в тканях для одежды в качестве утка. Первый из них, без сомнения, более старый, заключается в том, что из тонкой пластины золота или серебра нарезали узкие полоски. Эти полоски использовали непосредственно или ими обматывали стержневые нити. Другой способ заимствован из практики златокузнецов. Его применение в текстиле началось в IX веке. Речь идет о производстве канители, т.е. тонкой проволоки, получаемой протягиванием через ряд постепенно уменьшающихся отверстий. С ХIII века в шелкоткачестве начали применять позолоченную расплющенную серебряную канитель, которой обматывали шелковую нить. Использование таких нитей имело два основных недостатка: одежда была дорогой и тяжелой. Эти обстоятельства вызвали появление различных имитаций.
Широко известны златотканые одежды римского периода, в которых в качестве стержня золотных нитей использовалось какое-то гибкое вещество. Ученые расходятся во мнении относительно природы этого вещества: некоторые считают его резиноподобным, а большинство - пленкой или жилами крупного рогатого скота и овец. Позднее стали золотить сами пленки.
Техника золочения пленки достигла своего расцвета в итальянском шелкоткачестве XIV и ХV веков. Сейчас позолота на сохранившихся тканях значительно поизносилась и нити имеют тусклый коричневый или сероватый цвет, часто с оттенком фиолетового. Письменных записей о технологии выработки таких тканей не сохранилось, поэтому о технике золочения пленок можно только гадать. В ранних образцах позолоченной пленкой обматывали шелковую нить, а в более поздних - льняную или пеньковую.
Примерно с ХIII века позолоченную или посеребренную пленку использовали также в китайском ткачестве. Позднее пленку заменили бумагой. На одной из токийских выставок было показано японское церемониальное кимоно эпохи Хеян (IX - XII века), изготовленное из платиновых нитей толщиной 0,2 микрометра, наклеенных на полоски рисовой бумаги шириной 0,3 миллиметра. На изготовление этого кимоно потребовалось десять месяцев.
В настоящее время существует несколько тысяч видов натуральных и химических волокон и число их увеличивается с каждым годом, однако основную долю в производстве волокон в обозримом будущем составят уже известные выпускаемые химической промышленностью волокна с улучшенными свойствами. Повысятся прочность, огнестойкость, гигроскопичность, бактерицидность химических волокон. Конечные свойств волокон будут в максимальной степени определяться их назначением. Среди новых, уже появившихся волокон можно отметить так называемые волокна-хамелеоны, т.е. волокна, некоторые свойства которых меняются в соответствии с изменениями окружающей среды. Например, разработаны полые волокна, в которые заливается жидкость, содержащая цветные магнетики. С помощью магнитной указки можно изменять рисунок ткани из таких волокон. Термореактивные волокна при изменении температуры меняют свой объем, что вызывает изменение теплопередачи ткани.



Copyright © 2007 - 2017 Ryadi трикотажная одежда
Красители   Пряжи   Сырье   Кружево   Вышивка