Лекція 7. Штучні волокна та нитки.

Зміст лекції

1.Загальна характеристика штучних хімічних волокон – віскози, ацетат целюлозних волокон, скляних волокон, металевих та металізованих волокон, білкових волокон.

1.Віскозні волокна виготовляють із целюлози, отриманої з деревини ялини, ялиці, сосни. Деревину подрібнюють і відварюють у лужному розчині. Отриману  масу вибілюють, мерсеризують, обробляють сірковуглецем. Після цього ксантогенат целюлози розчиняють у розве­дених лугах для отримання прядильного розчину -  віскози. Формування волокон відбувається мокрим способом, розчин фільтрується, звільняється від повітря і продавлюється через філь'єри у ванну, яка містить сірчану кислоту та її солі. Обробка віскозних ниток передбачає промивання від залишків кислоти, вибілення або фарбування.  Довжина віскозних комплексних ниток  необмежена, або штапельована ( нарізані волокна ). Товщина різна. Віскозне волокно має високу гігроскопічність -11 %, світлостійкість, добре пропускає ультрафіолетові промені. Волокна при нормальній во­логості витримують нагрівання до 120 °С, без зміни властивостей. Хімічні властивості віскозних волокон аналогічні властивостям бавовни, але більш чутливі до дії кислот, лугів. Недоліком віскоз­ного волокна є значний ступінь зминання (пластична деформація до 70 %) і втрата міцності на розрив на 50-60 % у мокрому стані. Після висихання міцність волокна відновлюється. Горять волокна швидко, жовтим полум'ям, утворюючи сірий попіл з характерним запахом паленого паперу.  Віскозне волокно використовують як самостійне або в суміші з іншими волокнами. Розрізняють звичайне віскозне волок­но та його модифікації :

Високомодульне віскозне волокно (сиблон) отримують  модифікованим способом — нитка формується за нижчої швидкості, ніж звичайно.  Волокно сиблон міцніше за звичайне віскозне волокно у 1,6 разу за нормальних умов і в 2 рази — у мокрому стані, пружне, стійкіше до зношування, зминання. Забезпечує тканинам шовковистість. За властивостями наближається до се­редньо волокнистої бавовни і використовується як її замінник. Полінозне волокно —  модифіковане віскозне волокно, яке замінює тонковолокнисту бавовну при виготовленні сорочкових, білизняних, плащових тканин, трикотажного полотна, швейних ниток. Це волокно міцніше, ніж віскозне волокно, пружніше, стійкіше до зношування, до лугів, але має нижчу гігроскопічність.  З усіх віскозних волокон полінозні за властивостями найбільш подібні до бавовняних.

Ацетатцелюлозні волокна (ацетатні і триацетатні) виготовляють з бавовняної целюлози, яку обробляють оцтовим ангідридом. В результаті випадає білий осад — три ацетилцелюлоза, який розчиняють у суміші спирту та ацетону. З одержаного прядильного розчину волокна фор­мують сухим способом.

Ацетатцелюлозні волокна тонші, м'якші, легші, пружніші, більше блищать, ніж віскозні. Міцність, стійкість до зношування у них менші, ніж у віскозних волокон, що зумовлено процесом виготовлення. Втрата міц­ності ацетатних волокон у мокрому стані — 30 %, триацетатних — 17...20 %. У мокрому стані волокна збільшують ступінь зминання, тому під час прання вироби  не можна кип’ятити та викручувати. У воді набухають менше, ніж віскозні, дають меншу усадку ( до 1,5 % ), швидше висихають.

При температурі понад 140 °С ацетатні волокна плавляться (термопластичні ), триацетатні — витримують нагрівання до 170 °С. Гігроскопічність триацетатних волокон 2,5 - 3 %, ацетатних 5 - 6 %. Особ­ливістю ацетатних волокон є їх здатність пропускати ультрафіолетові промені, волокна приємні на дотик, м’які, мало зминаються. Стійкі до дії мікроорганізмів, не пошкоджуються міллю. При горінні ацетатного волокна утворюється сплавлена бура кулька і відчувається характерний запах оцту.

Висока електризованість, невисокі механічні властивості, здатність втрачати міцність під час прання та хімічної чистки зменшили попит на вироби тільки з ацетатних, триацетатних волокон. Тому ацетат целюлозні волокна при виробництві матеріалів використовують в суміші з іншими волокнами.

Скляне волокно отримують в результаті розплавлення силікатного скла в електропечах. Розплавлене скло, яке витікає з філь'єр, підхоплюється барабаном, що швидко обертається, і витягується з швидкістю 30  м/с. При охолодженні на повітрі утворюються тонкі скляні нитки (1...20 мкм), які характе­ризуються високою міцністю, гнучкістю, світлостійкістю, вогнестійкістю та звукоізоляційними властивостями. Скляне волокно хімічно стійке, розчиняється тільки в плавиковій кислоті, недолі­ом його є низька гігроскопічність — 0,2 %. Використовують його для виробництва декоративних тканин, а також як теплоізоляційний матеріал на будівництві.

Металеві волокна (нитки)  одержують у вигляді окремих ниток круглого та плоского перерізу з алюмінієвої фольги, міді та її сплавів, срібла, золота та інших металів. Мононитки круглого перерізу отримують постійним витягуванням дроту через калібровані круглі отвори. Волокна плоского перерізу виготовляють з металевої фольги, яку розрізають на стрічки шириною від 0,2 до 1,6 мм. Такі волокна можуть бути сріблястими, золотистими, різнокольоровими. Алюніт — це металеві нитки, які одержують з алюмінієвої фольги. Напівфабрикат розрізають на стрічки шириною 0,2...0,8 мм. Для одержання алюніту іншого кольору фольгу забарв­люють пігментами. Щоб збільшити міцність на розрив волокон алюніту, їх з'єднують з капроновими мононитками. Металеві волокна мають високу жорсткість, тому не варто додавати їх у великій кількості до платтяних тканин. Алюніт витримує температуру 60...80 °С, більш висока температура шкідлива. Люрекс — металеві нитки. Технологія одержання лю­рексу така ж, як  алюніту.

Металізовані волокна (нитки) -  для зменшення жорсткості металевої нитки почали виробляти волокна у вигляді ниток перерваної довжини, складених з двох склеєних поліетилентерефталатних плівок. З одного боку плівка металізована. Напилений моно шар не змінює гнучкості та еластичності полімерної плівки. Випускають два види металізованих ниток: метаніт і пластилекс. Вони тонкі, м'які, гнучкі, міцні й еластичні. Металізовані нитки для міцності обкручують  капроновими нитками. Металізовані волокна (нитки), так само, як і металеві, можуть бути різних кольорів, їх використовують в процесі виробництва вечірніх тканин, трикотажних полотен, оздоблювальних матеріалів.

Білкові волокна  виготовляють з білків рослинного та тваринного походження. До них належать: зеїн ( білок рослинного походження – із зерен кукурудзи, арахісу, сої), казеїн ( білок молока), колаген ( білок шкіри великої рогатої худоби). Білкові волокна м'які, мають низьку теплопровідність, невелику  міцність, невисоку стійкість до нагрівання та гарячої води. Їх застосовують здебільшого в сумішах із вовною і як утеп­лювальний матеріал.

Білкові колагенові нитки використовують у хірургії (через 1-2 місяці вони розсмоктуються у живих тканинах організму)

Питання для самоконтролю

1.Порвняйте властивості високомодульного віскозного волокна із віскозним волокном.

2.Як виробляють скляні волокна?

3.До яких волокон відносять казеїн, колаген, зеїн?