Тема 9. Текстильные, трикотажные и швейные товары

Методические указания для изучения темы

Целью изучения темы является формирование у студентов понятия текстильных, трикотажных и швейных товаров и их классификации по признакам назначения, сырьевого состава, степени переработки и вида материала изделия.

В результате изучения темы студент должен

знать:

- методы распознавания волокнистого состава текстильных материалов;

- особенности строения текстильных нитей;

- классификацию текстильных нитей;

уметь:

- распознавать ткани различного состава, переплетения, отделки и назначения;

- устанавливать вид образцов текстильных нитей, обозначаемых в ТНВЭД и международной торговле;

- определять виды отделки текстильных нитей в соответствии с пояснениями к ТНВЭД.

Ключевые понятия: текстильные волокна и нити, швейные товары, натуральные волокна, природные волокна животного происхождения, волокна растительного происхождения,хлопковые волокна, льняные волокна.

 

План изложения и освоения материала

9.1Текстильные волокна

9.2 Неорганические текстильные волокна

9.3 Текстильные нити

9.4 Ткани

9.5 Нетканые материалы

9.6 Ковры

9.7 Трикотажные и швейные товары

 

Текстильные волокна

Текстильные и трикотажные товары объединяет то, что они изготовлены из текстильных волокон и нитей. Швейные товары получают в процессе швейного производства из различных материалов, основными из которых являются текстильные.

В ТН ВЭД текстильные материалы и изделия включены в раздел XI, состоящий из 14 групп, Классификация проводится по признакам назначения, сырьевого состава, степени переработки, вида материала или изделия, особенностям строения и отделки.

Сырьем текстильного производства являются волокна и нити, которые во многом определяют свойства готовых изделий и их стоимость.

Текстильным волокном называют гибкое, прочное протяженное тело ограниченной длины с малыми поперечными размерами. Нить в отличие от волокна имеет практически неограниченную длину.

Текстильные волокна по происхождению подразделяют на натуральные (природные) и химические.

Натуральные волокна полностью сформированы в природе. Среди них выделяют волокна растительного происхождения, извлекаемые из частей растений: из листьев, стволов, отделяемые от семян, покрывающие плоды; и волокна животного происхождения, формируемые организмами животных.

Во всей Товарной номенклатуре термин «химические волокна» означает волокна и нити из органических полимеров, полученные одним из двух промышленных способов:

- полимеризацией органических мономеров, таких как полиамиды, полиэфиры, полиуретаны или производные поли винила (синтетические волокна); или

- химическим превращением природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеина), таких как вискозное, ацетатное, медноаммиачное или альгинатное волокно (искусственные волокна).

К природным волокнам животного происхождения относятся шелк и шерсть, волокнообразующими полимерами которых являются белки.

Шелк – продукт выделения шелкоотделительных желез некоторых насекомых. Основное промышленное значение имеет шелк тутового шелкопряда (Bombyx mori), но небольшое распространение имеет также шелк диких шелкопрядов, названных так из-за их редкого культивирования – дубового и клещевинного. В Номенклатуре вместе с шелком классифицируют паутину и морской шелк.

На определенной стадии жизненного цикла гусеницы-шелкопряды образуют коконы. Коконная нить состоит из двух шелковин – филаментных нитей из белка фиброина, склеенных между собой водорастворимым белком серицином. Серицин образует на поверхности коконной нити наплывы (табл. 2 приложения). После растворения серицина в процессе отварки нити шелка выглядят как отдельные шелковины с поперечным сечением, близким к треугольнику. Наблюдается неравномерность по толщине, как между разными шелковинами, так и на отдельных участках одной и той же шелковины, что свойственно для волокон природного происхождения и отличает их от химических. Длина коконной нити зависит от разновидности шелкопряда. У культурных видов тутовых шелкопрядов длина ее составляет 600–1500 м. Высокая тонина шелковых нитей является одной из их отличительных особенностей и причиной объединения нитей из 4–20 коконов при их размотке в одну нить шелка-сырца. Шелк-сырец отличается от крученых нитей очень малой круткой. Самые крупные страны-производители

шелка-сырца – Китай, Индия, Узбекистан, Бразилия и Вьетнам.

Гигроскопичность шелка (10–11 %), как и другие гигиенические свойства высокие, что делает его ценным сырьем для производства одежды.

Натуральный шелк обладает самыми низкими среди натуральных волокон термостойкостью и светостойкостью, имеет низкие теплопроводность и электропроводность, а прочность его близка к хлопку. Под действием ультрафиолетового облучения изделия из шелка желтеют.

Химические свойства натурального шелка определяются его белковым составом. Слабые кислоты не вызывают разрушения шелка, даже при нагревании, но концентрированные минеральные кислоты приводят к разрушению. Щелочи и даже слабые их растворы разрушают шелк, вплоть до полного растворения. Фиброин шелка неустойчив к ряду окислителей, в том числе и к гипохлоритам натрия и кальция, применяемым при отбеливании текстиля; к перекиси водорода более устойчив.

Микроорганизмы могут вызывать повреждения шелка при благо- приятных условиях для их развития, в том числе при повышенной влажности. Поэтому волокнистое сырье, особенно натурального происхождения, следует оберегать от влаги и хранить с соблюдением установленных режимов.

Коконы диких шелкопрядов, как правило, не разматывают для извлечения нитей, а механическим путем перерабатывают в коротковолокнистую массу. Связано это с особенностями строения коконов и трудной растворимостью серицина этих видов шелка. Многие виды дикого шелка не подвергают крашению и используют в естественном виде.

Наиболее известными сортами дикого шелка являются следующие. Шелк Muga вырабатывается шелкопрядом Antheraea assamensis, распространен в Индии, Бирме и других районах Юго-Восточной Азии, имеет интенсивный золотисто-желтый оттенок. Этот шелк никогда не отбеливается и не окрашивается. Ткани из него ранее использовались исключительно королевскими семьями в Ассаме (часть Индии).

Шелк Eria вырабатывается шелкопрядом Attacus ricini, питающимся листьями клещевины и некоторых других растений, например маниокой. Распространен на северо-востоке Индии (Ассам) и в некоторых частях Китая и Японии. Название «эри» происходит от ассамского названия клещевины, или касторового дерева. Шелк эри может иметь белый, кремовый или красноватый цвет. В Индии производство шелка эри составляет более 70 % от всего произведенного шелка диких шелкопрядов. Шелк Tusah, или дубовый. Под этим именем известен шелк некоторых шелкопрядов, распространенных в Индии и Китае. Шелк тусса окрашен в светло-бурый цвет; он гораздо толще, грубее и прочнее шелка окультуренного тутового шелкопряда. Коконная нить тусса состоит из 6–8 шелковин. Шелк туссаобладает более высокой химической устойчивостью по сравнению с шелком Bombyx mori.

В Японии более 1000 лет получали шелк «ямамаи», выделяемый дубовым шелкопрядом. Этот сорт шелка бывает белого и желтовато-зеленого цвета, обладает высоким блеском и близок к шелку тутового шелкопряда. Ранее этот шелк поступал в исключительную собственность императора и вывоз грены (яичек шелкопряда) из страны был запрещен. В настоящее время этот вид шелкопрядов встречается и в Европе, например во Франции.

Некоторые виды моллюсков, преимущественно, образуют белковые нити, которые называют биссус, или морской шелк. Биссус – продукт выделения биссусовой железы, расположенной в так называемой ноге многих двустворчатых моллюсков. Сразу после выделения биссус затвердевает и образует прочные шелковистые нити, с помощью которых моллюск прикрепляется к подводным предметам. Эти нити окрашены в желто-бурый цвет, на солнце отливают золотом. Биссус имеет высокую тонину, прочность и эластичность, обладает высокой химической стойкостью к действию кислот и щелочей. Волокна морского шелка использовались издавна для создания тончайших очень легких тканей, обладающих вместе с тем высокой прочностью, которые очень ценились в древности. В настоящее время производства морского шелка в промышленных масштабах не ведется, но технология создания изделий из морского шелка сохраняется мастерицами Средиземноморья.

Шерстяное волокно представляет собой волосяной покров животных. Во всей Номенклатуре термин «шерсть» означает шерсть овец или ягнят; термин «тонкий волос животных» означает волос альпаки, ламы, викуньи, верблюда (включая дромадера), яка, ангорских, тибетских, кашмирских или аналогичных коз (за исключением обычных коз), кролика (включая ангорского), зайца, бобра, нутрии или ондатры. Тонкий волос животных обычно мягче и менее извит, чем шерсть. Под термином «грубый волос животных» понимают волос животных, не упомянутых выше, за исключением волоса и щетины поросят, свиней или кабанов и волоса барсука или другого волоса, используемых для производства щеток и конского волоса (волоса гривы или конских и бычьих хвостов).

К грубому волосу животных относится также волос с боков крупного рогатого скота или лошадей, а также обычных коз, собак, обезьян или выдр.

Волосяной покров может быть снят с живых животных или шкур стрижкой (стриженная шерсть), удален со шкур после химической обработки (заводская шерсть). Затем шерсть подвергается очистке от жира и растительных примесей. Жир с поверхности шерсти удаляют горячей промывкой, в том числе с использованием моющих средств; обработкой летучими растворителями; замораживанием. Независимо от способа удаления жировых загрязнений после снятия шерсти с животного такую шерсть называют мытой. Карбонизованная шерсть очищена от растительных включений (репья) благодаря обработке в растворах минеральных кислот или их солей.

К текстильному сырью относят также восстановленную шерсть (расщипанные волокна шерсти) или волос животных, полученные разделением на волокна обрезков трикотажных, тканых и т. д. материалов, угаров пряжи, полученных в процессе прядения, ткачества, вязания и других операций. Такое сырье перерабатывается в пряжу отдельно или в смеси с новыми волокнами и используется для производства тканых или вязаных изделий, войлоков или в целях прокладки или набивки.

Шерстяное волокнистое сырье может значительно отличаться по стоимости. Стоимость волокна зависит главным образом от редкости животного, длины и тонины, цвета, чистоты, целостности руна.

Волосяной покров животных неоднороден, в нем выделяют пух, переходный волос, ость, мертвый волос. Эти типы волокон имеют различия в строении, что определяет их ценность и особенности применения.

Пух – наиболее тонкое и ценное волокно, не имеет сердцевинного слоя. Промежуточное положение между пухом и остью занимает переходный волос, в строении которого сердцевинный слой имеется на отдельных участках. В строении ости присутствуют все три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевинный. Так называемый мертвый волос является дефектным, может присутствовать в неоднородной грубой шерсти. Это жесткое, хрупкое волокно, значительное по толщине, чешуйчатый слой которого слабо выражен, корковый слой тонкий и большую часть занимают клетки сердцевинного слоя.

По однородности состава шерсть подразделяют на однородную (состоящую из одного типа волокон) и неоднородную. К однородной шерсти относится тонкая (состоит из пуха) и полутонкая (состоит из пуха и переходного волоса). Неоднородная шерсть – это полугрубая (состоит из пуха, переходного волоса и ости) и грубая шерсть (смесь шерстяных волокон разных типов, вкл. мертвый волос). Особенности сырья учитываются при производстве текстильных изделий. Тонкая шерсть используется при изготовлении высококачественных тканей и трикотажа; грубую шерсть применяют в основном в ковровом производстве.

Шерстяное волокно можно легко отличить от других видов волокон по наличию чешуек на его поверхности. Важными идентифицирующими признаками шерсти разных видов животных являются особенности строения чешуйчатого слоя, тонина и длина. Анализ ДНК также позволяет выяснить принадлежность волоса к определенному виду животного.

Шерстяное волокно состоит из белка кератина, особенностью которого является сетчатая структура этого полимера, определяющая упругость и эластичность шерсти. Пигменты расположены достаточно глубоко в корковом слое (у некоторых видов и в сердцевинном), поэтому отбеливание шерсти сопровождается снижением прочности. Поэтому отбеливанию подвергают только шерсть природного белого цвета для повышения степени ее белизны.

Шерсть характеризуется низкой устойчивостью к щелочам, особенно при повышенной температуре. К растворам кислот невысоких концентраций без повышения температуры шерстяное волокно устойчиво, что используется в отделочном производстве изделий из шерсти для повышения блеска.

Действие окислителей также приводит к разрушениям структуры волокна. Длительное воздействие солнечного света вызывает фото-деструкцию кератина, снижает прочность, химическую устойчивость, повышает хрупкость. Под воздействием света шерсть, как и натуральный шелк, со временем желтеет. Но устойчивость шерсти к свету и атмосферным воздействиям достаточно высокая по сравнению с другими природными волокнами.

Развитие микроорганизмов способно значительно снизить качество шерстяного сырья. Микроорганизмы попадают на волокна еще в процессе жизни животного с естественными загрязнениями. Для сохранения качества сырья в процессе хранения и транспортирования шерсть моют, также используют специальные антимикробные обработки. Важную роль для сохранения шерсти играет упаковка и соблюдение режимов хранения.

Шерстяные волокна и изделия из них характеризуются сравнительно невысокими значениями физико-механических характеристик, но шерсть имеет высокие теплозащитные свойства. Шерстяные волокна обладают способностью сцепляться друг с другом под действием механических воздействий и горячего пара, образуя войлок. Это особое свойство называют валкоспособностью, его используют для получения нетканых материалов особой структуры (войлок, фетр) и для повышения теплозащитных свойств суконных тканей.

Гигроскопичность шерсти в нормальных условиях составляет 15– 17 %, при относительной влажности воздуха 90 % шерстяное волокно способно поглотить до 50 % влаги, оставаясь сухим на ощупь.

Текстильное сырье животного происхождения (шерсть, волос животных, не подвергнутые кардо- или гребнечесанию, а также их отходы) является объектом ветеринарного контроля и его соответствие ветеринарно-санитарным требованиям ТС должно быть подтверждено ветеринарным сертификатом.

Натуральное текстильное сырье (растительного и животного происхождения) относят к подкарантинной продукции с низким фитосанитарным риском.

Волокна растительного происхождения включают хлопковые волок- на и прочие растительные волокна.

Хлопковые волокна содержатся в коробочках хлопчатника, относящегося к семейству мальвовых. Волокна, прикрепленные к семенам, называют хлопком-сырцом. В процессе джинирования волокна отделяют от семян.

Длина и размеры поперечного сечения хлопковых волокон зависят, прежде всего, от сорта хлопчатника и являются одними из важнейших характеристик волокна.

Волокна длиной до 19 мм и линт («хлопковый пух» – волокна до 5 мм) считаются непрядомыми, их используют в производстве нетканых материалов, ваты, как источник целлюлозы в производстве искусственных волокон, пороха, некоторых сортов бумаги, целлулоида.

Тонина хлопковых волокон – размер их поперечного сечения, выраженный в микрометрах, находится в обратной зависимости от длины. Чем длиннее волокно, тем оно тоньше и тем более тонкие пряжу и ткани можно вырабатывать из них, тем более ценным является сырье. Наиболее тонкими являются длинноволокнистые сорта хлопка, тонина их не превышает 20 мкм, у средневолокнистого колеблется от 20 до 23 мкм включительно и у коротковолокнистого составляет более 23 мкм.

Цвет традиционных промышленных сортов хлопка белый и слегка кремовый. Однако существуют сорта хлопчатника, полученные селекцией и генной инженерией, с волокнами коричневого, зеленого, розового, синего и др. цветов. Использование природного цветного хлопка позволяет исключить применение синтетических красителей, что является одним из направлений производства экологически чистого текстиля.

Блеск хлопкового волокна зависит от округлости его поперечного сечения. Чаще всего хлопок и изделия из него матовые.

Хлопковое волокно имеет характерную микроструктуру, что позволяет легко его идентифицировать. Хлопок представляет собой конусообразную сплющенную трубочку со штопорообразной извитостью, зависящей от степени зрелости.

Зрелость волокон обозначают коэффициентом, который изменяется от 0 до 5. Волокна незрелые (0,0) и недозрелые (0,5–3,0) являются дефектными, из-за тонких стенок они обладают низкой прочностью. Волокна нормальной зрелости (3,5–4,0) имеют оптимальную прочность благодаря развитым стенкам. Перезрелые волокна (4,5–5,0) менее благоприятны для текстильного производства, извитость у них практически отсутствует. Волокна хлопка и изделия из них обладают высокими гигиеническими свойствами, в том числе высокой гигроскопичностью (8–13 %, зависит от степени зрелости), высокой воздухопроницаемостью и отсутствием электризуемости. Прочность их достаточно велика.

Хлопковое волокно на 97 % состоит из целлюлозы, которая и определяет его химические свойства.

Хлопок и изделия из него устойчивы к слабым растворам щелочей, на чем основана отделочная операция – мерсеризация 1.

Под действием кислот, окислителей (растворов перманганата калия, гипохлорита и хлорита натрия и др.) происходит гидролиз целлюлозы, что приводит к снижению прочности и впоследствии – к разрушению волокна.

Хлопковые волокна могут повреждаться микроорганизмами. Биоповреждения хлопка приводят к снижению прочности, химической устойчивости, отрицательно влияет на процессы переработки волокна в готовые изделия, ухудшая их качество.

Ультрафиолетовое излучение, также постепенно разрушают целлюлозу хлопковых волокон.

1 Мерсеризация – вид отделки пряжи, тканей, в результате которой хлопковое волокно теряет извитость, сокращается его длина, благодаря чему повышается блеск, прочность, гигроскопичность, окрашиваемость. 

Лубяные волокна. Название «лубяные волокна» происходит от слова «луб», обозначающего часть стебля, в котором располагаются пучки вытянутых растительных клеток – волокон. Однако кроме волокон, залегающих в стеблях, к этой группе относят волокна, извлекаемые из листьев и оболочек плодов.

Наибольшее значение среди этой группы имеют льняные волокна, извлекаемые из стеблей одноименного растения. Лен – растение умеренного влажного климата.

В целях получения текстильных волокон выращивают лен-долгунец, отличающийся от других разновидностей льна длинным (80–120 см) стеблем, ветвящимся только у самой вершины, что позволяет получать наиболее длинное волокно.

В начале прошлого столетия Россия была недосягаемым монополистом по производству льноволокна и изделий из него на мировом рынке. При этом по качеству российское льноволокно было вне конкуренции.

Сейчас ведущими производителями льняного волокна являются Китай, Франция, Россия, Великобритания, Бельгия. Основным производителем льна в мире является Китай, но качество волокна из Китая недостаточно для получения тонких льняных тканей, поэтому основными экспортерами высококачественного льняного волокна на мировой текстильный рынок являются Франция и Бельгия.

Льняные волокна расположены в лубяном слое пучками, переплетающимися между собой и соединенными с другими частями стебля пектиновыми веществами. Для извлечения волокон лен-сырец или льняную солому (лен с удаленными листьями и семенами) последовательно подвергают мочке, мятью, трепанию.

Мочка разрушает пектиновые вещества, соединяющие волокна лубяного слоя с другими тканями стебля. Происходит это благодаря действию микроорганизмов в естественных условиях, ферментных препаратов или химических реагентов в заводских условиях. В ТН ВЭД лен, подвергнутый мочке независимо от ее разновидностей, обозначается термином «лен-моченец». Высушенный после мочки лен называют трестой.

Затем тресту подвергают механическим воздействиям (мятью), в процессе которых стебли вначале раздавливаются для разлома древесных частей на кусочки, а затем частицы древесины (костра) удаляются трепанием.

Трепаный лен представляет собой льняные волокна, извлеченные из стебля. Он содержит некоторое количество мелких частичек древесины, а волокна имеют различную длину. Для дальнейшей очистки и выравнивания лен прочесывают. Чесание расщепляет льноволокно и укладывает волокна параллельно, удаляя остатки любых посторонних примесей, а также короткие или разорванные волокна (машинная кудель).

Кудель (льняные очесы) состоит обычно из льняных угаров различного качества, пригодных для прядения; они, как правило, представляют собой короткие, узловатые, разорванные или спутанные волокна, полученные на различных стадиях обработки льна, таких как трепание, чесание (гребнечесание) и прядение. Из очесов, пригодных для прядения, получают пряжу более низкого качества, чем из длинных льняных волокон.

Угары, не пригодные для переработки в пряжу, используются для прокладок, набивок, в строительных растворах и, как исходный материал, в производстве отдельных видов бумаги.

Котонизированный лен (котонин) – волокно, получаемое расщеплением технических льняных волокон на составляющие их отдельные элементарные и комплексные волокна. По прядильным свойствам и длине котонизированное волокно близко к волокнам хлопка. Котонин обычно получают из низкокачественного льняного сырья и отходов по механической, механохимической и биологической технологии и отбеливают.

Льняное волокно представляет собой техническое волокно, состоящее из элементарных волокон, скрепленных между собой пектиновыми веществами. Элементарное волокно является растительной клет- кой, напоминающей веретено, с замкнутыми вытянутыми концами, внутри которой находится полый канал.

Льняные волокна не имеют извитости, характерным признаком их является наличие на отдельных участках так называемых сдвигов – следов от изгибов волокон при их механической обработке во время извлечения из стебля. Сдвиги хорошо видны при микроскопировании в виде штрихов поперек волокон (табл. 2 приложения).

Гигроскопичность льна составляет 11–12 %, он характеризуется высокими значениями воздухопроницаемости и отсутствием электризуемости, что обеспечивает изделиям высокие гигиенические свойства. Благодаря отсутствию извитости и гладкости стенок волокна, материалы из льна меньше загрязняются и легче отстирываются по сравнению с изделиями из хлопка, а также обладают приятным серебристым блеском. 

Цвет льняных волокон может быть соломенным, серым, серо-зеленым и зависит от вида мочки.

Длина технического льняного волокна может достигать 60–100 см. По прочности льняные волокна значительно превосходят хлопок. Упругость их невысока, поэтому изделия из льна сильно сминаются, что является их основным недостатком. Устойчивость льна к свету выше, чем у хлопка. Лен обладает высокой теплопроводностью и считается одним из лучших волокон для изготовления одежды для жаркого климата.

Плотные льняные ткани хорошо отражают ультрафиолетовое излучение, снижают напряженность полей статического электричества и поглощают мягкое ионизирующее излучение. Научные исследования показывают, что льняные и конопляные волокна тормозят развитие болезнетворных бактерий и грибов, а материалы способствуют удалению их с поверхности тела человека. В этой связи льняной текстиль издавна применялся в лечении болезней и уходе за больными. Установлено, что причиной таких уникальных свойств является присутствие определенных микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, состав эфирных масел, смол и присутствие других биологически активных веществ.

Основным компонентом химического состава льняного волокна является целлюлоза. Однако лен в сравнении с хлопком содержит меньше целлюлозы (80 %), и больше сопутствующих веществ, основ- ными из которых являются лигнин (3–4 %) и пектиновые вещества (5–6 %). С увеличением содержания лигнина возрастает степень одревеснения, т. е. жесткость, хрупкость. Пектиновые вещества обладают высокой гигроскопичностью, но низкой химической стойкостью, что определяет особенности технологии отделки изделий из льна. Их не подвергают мерсеризации, отбеливание проводят в щадящих условиях с целью сохранения целостности технических волокон, определяющей прочность и долговечность изделий.

Другие лубяные волокна по строению близки к льняному волокну. Основные отличия их связаны с содержанием лигнина, как правило большим, чем у льна, придающим большинству лубяных волокон высокую жесткость. Благодаря этому они либо совсем не используются для изготовления одежды, либо присутствуют в составе смеси с другими волокнами, например джут и рами. Исключением является волокно настоящей конопли, называемое пенькой.

Пенька наряду со льном издревле используется для изготовления одежды. В настоящее время в производстве изделий бытового назначения широко применяют котонизированное конопляное волокно, а комплексное волокно в основном идет на изготовление технического текстиля.

Многие из этих лубяных волокон используют для изготовления технических тканей, канатов, веревок, ковров, напольных и других декоративных покрытий, для плетения циновок, в качестве наполнителя при изготовлении матрацев и др.

Например, волокна, извлекаемые из листьев текстильного банана или абаки, называемые манильской пенькой, и волокна из листьев агавы (сизаль) обладают легкостью, устойчивостью к действию морской воды и микроорганизмов, но жесткие и грубые, поэтому основное их применение – изготовление морских канатов и веревочных изделий.

Многие лубяные волокна имеют массу торговых названий в разных странах, иногда созвучные с названиями отличных от них волокон. Например, волокно гибискус каннабинус может иметь разные торговые названия: пенька гамбо, сиамский джут, кенаф, джут бимлипатам или бимли, пенька амбари. На что следует обратить внимание при определении кода по ТН ВЭД.

Необработанные части некоторых растений, в которых находятся волокна, могут иметь разное использование (например, стебли ракитника, торфяное волокно и др.). В раздел XI ТН ВЭД они могут быть отнесены только в случае, если их обработка указывает на их дальнейшее использование в текстильных целях.

Химические волокна и нити. Возникновение химических волокон в конце XIX в. было связано со стремлением частичной замены ими натуральных, однако со временем они стали одним из важнейших видов промышленной продукции, необходимой для производства текстильных материалов и изделий бытового и технического назначения.

Существуют несколько методов формования волокон, основными из которых являются следующие:

- формование из расплава полимера;

- формование из раствора полимера по сухому или мокрому способам;

- формование пленочных и фибриллированных нитей. Большинство химических волокон получают из растворов или расплавов волокнообразующих полимеров, которые продавливают через фильеры (пластины с отверстиями определенной формы и размеров). При формировании волокон из расплавов струйки полимера вытекают из фильер и застывают, образуя элементарные нити.

Получение химических нитей из растворов полимеров может осуществляться по сухому или мокрому способам. При сухом формовании растворитель испаряется из струек раствора, вытекающего через фильеры, после затвердевания образуется нить. При мокром способе раствор полимера через фильеры поступает в осадительную ванну, содержащую раствор жидкого реагента, смешивающегося с растворителем, но не взаимодействующий с полимером. В результате формируются нити, которые затем высушиваются на воздухе.

После формования нити подвергают термовытягиванию и термостабилизации. Вытягивание во многом формирует тонкую структуру волокон и их свойства. Из одного вида полимера возможно получение нитей с различными физико-механическими свойствами, определяющими их назначение, – технические нити повышенной прочности и нити, предназначенные для изготовления изделий бытового назначения.

Процесс термостабилизации снимает внутренние напряжения, накапливаемые в полимере при формовании нитей и многократной вытяжке, обеспечивая стабильность структуры.

Процесс получения фибриллированных нитей включает следующие основные стадии: формование полимерных пленок, их разрезание на тонкие полоски 1–20 мм, вытягивание с фибриллизацией (продольным расщеплением), термическую обработку.

Искусственные волокна получают на основе природных органических высокомолекулярных соединений. К ним относят целлюлозные, протеиновые и альгинатные волокна.

Наибольшее значение среди искусственных имеют целлюлозные волокна - вискозное волокно, медноаммиачное, полинозное, вискозное высокомодульное (ВВМ), ацетатные волокна. Исходным сырьем производства целлюлозных волокон служит природная целлюлоза, получаемая из древесины ели, сосны, пихты, бука, хлопкового пуха.

Вискозное волокно получают из щелочного раствора эфира целлюлозы (ксантогената целлюлозы) мокрым способом. В осадительной ванне ксантогенат целлюлозы разлагается до гидратцеллюлозы.

Совершенствование технологии получения вискозных нитей позволило существенно сократить нагрузку на окружающую среду за счет нового решения вопросов рециклинга химикалий и очистки выбросов, а также увеличить производительность.

Гидратцеллюлоза – одна из структурных модификаций целлюлозы, по химическому составу аналогична природной целлюлозе, но имеет отличия по строению и свойствам

Вискозные волокна характеризуются высокими гигиеническими свойствами – гигроскопичностью 13–14 %, высокой влаговпитывающей способностью, низкой электризуемостью.

Благодаря невысокой степени полимеризации гидратцеллюлозы прочность на разрыв вискозных волокон значительно ниже прочности природных целлюлозных волокон. В мокром состоянии прочность снижается на 50 %.

Изделия из вискозных волокон имеют высокую сминаемость и снижение линейных размеров после мокрых обработок (усадку).

Вискозные волокна неустойчивы к действию концентрированных минеральных кислот и к действию щелочей при повышенной температуре. К органическим растворителям вискоза устойчива.

Медноаммиачное (купро) волокно, формуют по мокрому способу из растворов медноаммиачного комплекса целлюлозы в концентрированном водном растворе аммиака. В осадительной ванне формируются целлюлозные нити. Медноаммиачные волокна по свойствам близки к вискозным, имеют высокую гигроскопичность, эластичность, мягкость, шелковистый блеск, невысокую прочность, значительную потерю ее в мокром состоянии.

Полинозное и вискозное высокомодульное (ВВМ) волокна имеют некоторые структурные отличия от обычного вискозного волокна, что связано с особенностями технологических операций их получения. Эти волокна отличаются от вискозного большей прочностью, меньшей потерей прочности в мокром состоянии (до 30 %), большей устойчивостью к действию кислот и щелочей.

Ацетатные и триацетатные волокна получают из ацетата целлюлозы, в котором не менее 74 % гидроксильных групп ацетилированно. Волокна формуют сухим способом из раствора уксуснокислых эфиров целлюлозы (ацетилцеллюлоз и триацетилцеллюлоз) в органических растворителях.

Ацетатные волокнаимеют невысокую прочность, потерю прочности в мокром состоянии до 40 %, высокие эластичность и упругость, неустойчивость к щелочам, ряду органических растворителей, высокую микробиологическую устойчивость. Гигроскопичность ацетатных волокон 6,5 %, электризуемость высокая.

Триацетатные волокна отличаются от ацетатных большей жесткостью, меньшей потерей прочности в мокром состоянии (20–25 %), более высокими упругостью и атмосферостойкостью, меньшими сминаемостью и гигроскопичностью (4 %).

В качестве сырья для протеиновых искусственных волокон применяют белок молока казеин, растительные белки, содержащиеся в кукурузных зернах, земляных орехах, соевых бобах, маисе.

Протеиновые искусственные волокна обладают хорошими теплозащитными свойствами, эластичностью, мягкостью на ощупь. Прочность их невысока, потеря прочности в мокром состоянии до 70 %. Искусственные белковые волокна достаточно устойчивы к действию слабых растворов минеральных кислот, многим органическим растворителям; неустойчивы к растворам щелочей.

Обычно эти волокна выпускают в виде штапельного волокна и перерабатывают в изделия в смеси с шерстью или хлопком. Белковые искусственные волокна применяют для изготовления костюмных, сорочечных и пижамных тканей; фетра, трикотажных изделий, одеял. Наибольшее применение среди них имеют казеиновые волокна.

Альгинатные волокна формуют из альгината натрия или кальция, получаемых химической обработкой морских водорослей по мокрому способу. Они включают: кальциево-хромовые альгинатные волокна, которые не воспламеняются; и волокна из альгината кальция, растворимые в слабом щелочном растворе. Растворимые альгинатные волокна применяют в качестве временных нитей при изготовлении некоторых текстильных материалов, например ажурных тканей, гипюра.

Синтетические волокна вырабатывают на основе полимеров, синтезированных из низкомолекулярных соединений.

Наблюдается устойчивый рост и развитие производства синтетических волокон, расширение их ассортимента за счет модифицированных волокон, выпуска волокон специального назначения. В объемах мирового производства текстильных волокон синтетические занимают первое место.

По сравнению с природными и искусственными волокнами синтетические отличаются высокими значениями физико-механических свойств – прочностью на разрыв, устойчивостью к истиранию, высокими химической и биологической устойчивостью, что определяет долговечность изделий из этих волокон и делает их незаменимыми в производстве изделий технического назначения.

Однако гигиенические свойства синтетических волокон низкие, они обладают малой гигроскопичностью и значительной электризуемостью.

В зависимости от особенностей химического строения синтетические волокна подразделяют на гетероцепные и карбоцепные.

Макромолекулы гетероцепных волокон содержат в главной цепи разнородные атомы – атомы углерода, азота, кислорода, серы и др. К гетероцепным волокнам относят полиэфирные, полиамидные и полиуретановые.

Полиэфирные волокна (полиэстер, лавсан) состоят из линейных макромолекул, имеющих в макромолекулярном состоянии по крайней мере 85 масс. % сложного эфира диола и терефталевой кислоты. Полиэфирные волокна отличают высокая прочность и неизменность механических свойств в мокром состоянии волокна, высокие термостойкость, светостойкость, биологическая и химическая стойкость. Гигроскопичность полиэфирных волокон низкая (0,4 %), электризуемость высокая. Полиамидные волокна (нейлон и др.) состоят из линейных макромолекул, имеющих в макромолекулярном состоянии либо не менее 85 мас. % повторяющихся амидных связей, соединенных в ациклические или циклические группы, либо не менее 85 мас. % ароматическ