Текстильные волокна и нити

Общие сведения

Структура и классификация текстильных волокон

Исходным сырьем в производстве текстильных полотен являются текстильные волокна и нити (элементарные, мононити и полоски).

Текстильное волокно — протяженное гибкое и прочное тело с малым поперечным сечением, имеющее ограниченную длину, пригодное для изготовления текстильных материалов.

Свойства текстильных волокон во многом зависят от их химического состава. Однако даже волокна одного и того же химического состава обладают далеко не одинаковыми физикомеханическими свойствами. Общим для абсолютного большинства текстильных волокон является то, что они построены из сложных высокомолекулярных соединений. Высокомолекулярные соединения характеризуются большой длиной молекул, вследствие чего их называют макромолекулами.

Большинство текстильных волокон состоит из веществ, макромолекулы которых имеют линейную структуру, при этом между входящими в них атомами имеется определенная пространственная направленность. Это приводит к тому, что звенья макромолекул располагаются под определенными углами друг к другу. Значения этих углов, называемых валентными, зависят от того, между какими атомами имеется связь. При линейной структуре каждое звено связано с двумя соседними звеньями, поэтому каждая макромолекула представляет собой неразветвленную цепь.

Цепные молекулы обладают значительной гибкостью, вследствие того что их звенья могут поворачиваться относительно соседних. При этом отсутствует деформация самих звеньев (т. е. увеличение межатомных расстояний), а величина валентного угла сохраняется неизменной.

При обычных температурах полимерные вещества, составляющие текстильные материалы, по своему агрегатному состоянию представляют собой твердые тела. Они встречаются в двух фазовых состояниях — кристаллическом и аморфном.

В зависимости от температуры полимеры могут находиться в различных физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Для аморфных полимеров возможны все три состояния, для кристаллических — только второе и третье. При повышении температуры полимеры переходят в высокоэластичное состояние. Это осуществляется за счет изменения конфигурации макромолекул, а именно: их распрямления, возникающего как следствие поворота отдельных звеньев без смещения макромолекулы в целом. После снятия напряжения под действием тепловых колебаний макромолекулы вновь принимают более изогнутую форму.

При дальнейшем повышении температуры в полимерах возникает вязкотекучее состояние. Оно характеризуется тем, что вследствие воздействия внешних сил развиваются необратимые деформации, т. е. происходит изменение конфигурации макромолекул.

Размещение молекул натуральных волокон происходит вдоль оси волокна, однако в различных волокнах оно может быть неодинаковым. У химических волокон расположение молекул может быть хаотичным или ориентированным в большей или меньшей степени в зависимости от степени вытягивания волокна в период формования.

Чем больше распрямлены макромолекулы и чем больше они ориентированы в одном направлении, тем больше плотность их упаковки и больше силы межмолекулярного взаимодействия, а следовательно, тем выше прочность, упругость волокна и меньше его растяжимость.

Обычно ориентация макромолекул происходит пучками и не на всем их протяжении. Ориентированные участки пучков молекул имеют кристаллическое (упорядоченное) строение. Они чередуются с аморфными областями, где участки макромолекул располагаются хаотично. Вследствие большой длины макромолекула может содержать одновременно несколько кристаллических и аморфных участков.

Пучки макромолекул соединяются в более крупные формирования, называемые микрофибриллами, которые, в свою очередь, объединяются в макрофибриллы, обычно называемые фибриллами. Между фибриллами могут быть продольные трещины и поры, от количества и величины которых зависит намока- емость волокон.

Классификация текстильных волокон устанавливает систему их группировки по признакам происхождения, способам получения, химическому составу, характерным свойствам. Текстильные волокна подразделяются на натуральные и химические.

К натуральным относятся волокна, формируемые в природе без непосредственного участия человека. Они могут быть растительного, животного и минерального происхождения.

Группа волокон растительного происхождения объединяет волокна, добываемые из различных частей растений. В зависимости от того, из какой части растения их получают, волокна подразделяются:

  • • на семенные (покрывающие семена растений) — хлопок;
  • • лубяные, залегающие в стеблях (стеблевые), листьях (лиственные) и плодах растений. Стеблевые волокна — лен, пенька, джут, кенаф, канатник, рами и т. д.; лиственные — манильская пенька, или абака, сизаль, юкка, генекен и т. д.; плодовые — койр (извлекаемый из покровного слоя скорлупы кокосового ореха). Благодаря высокой прочности, гибкости и хорошим сорбционным свойствам наиболее ценными являются волокна льна и рами, которые используются для выработки бытовых и технических тканей. Другие волокна являются более прочными, но в то же время и более грубыми и жесткими. Они используются для изготовления канатов, веревок, циновок, а также тарных тканей.

Группа волокон животного происхождения включает в себя два вида волокон:

  • • шерстяные волокна, которые являются волосяным покровом животных, обладающим прядильной способностью. К ним относится шерсть овец, коз, верблюдов, кроликов и т. д.;
  • • шелковые волокна, которые являются продуктом жизнедеятельности гусениц тутового и дубового шелкопрядов.

В группу волокон минерального происхождения входят асбестовые волокна, получаемые из горных пород.

Химические волокна — текстильные волокна, полученные в производственных условиях. Химические волокна подразделяют на искусственные (органические и неорганические) и синтетические.

Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений, главным образом из целлюлозы и ее производных, а также из белков животного и растительного происхождения.

К искусственным органическим волокнам относят целлюлозные (вискозные, ацетатные, триацетатные, медно-аммиачные) и белковые (казеиновые, коллагеновые и другие).

Искусственными неорганическими волокнами являются стеклянные, базальтовые и металлические волокна и нити.

Синтетические волокна вырабатывают из высокомолекулярных веществ, полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений в результате реакции полимеризации или поликонденсации в основном из продуктов переработки нефти и каменного угля. К синтетическим относятся такие волокна, как полиамидные (капрон, нейлон), полиэфирные (лавсан, полиэстер), полиакрилонитрильные (нитрон, акрил), полиолефиновые (полипропилен, полиэтилен), полиуретановые (спандекс) и т. д.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >