Классификация искусственных и синтетических волокон, их преимущества и недостатки
На протяжении столетий человек использовал для создания одежды и других предметов обихода натуральные ткани из шерсти, хлопка, льна, шелка, но со временем возникла необходимость в искусственных материалах, более прочных и надежных. Так появились искусственные волокна, обладающие качественно иными характеристиками по сравнению с органикой.
Под волокном понимается гибкая нить из натуральных или искусственных полимеров, используемая для изготовления текстильной продукции или пряжи.
Виды волокон
Если говорить о натуральных волокнах, то они могут быть минерального, животного или растительного происхождения.
Неорганические волокна создаются с использованием различных химических процессов.
Классификация на группы:
- Искусственные волокна (добытые путем химической переработки из различного сырья). Для их производства чаще всего используются целлюлоза и пух.
- Синтетические волокна. Эта разновидность добывается из синтезированных полимеров, а сырьем выступают циклогексан, фенол, этилен, бензол.
В современной промышленности для создания текстильной продукции широко производятся обе группы. Рассмотрим особенности каждой из них подробнее.
Искусственные волокна
Для получения искусственных волокон используются далеко не все полимеры, а только обладающие линейным строением. Их расплавляют или делают жидкими с помощью специальных растворителей. Получившуюся жидкость пропускают тонкой струей через сито с очень мелким плетением, в результате образуются длинные нити. Также можно добывать полимеры синтетическим способом, а потом укладывать в определенном порядке молекулы.
Самыми популярными искусственными волокнами являются ацетатное и вискозное. В роли исходного полимера выступает вискоза, полученная из древесины или же хлопчатобумажный пух, получаемый из семян хлопка. Для разжижения целлюлозы используют различные виды химических растворов, в зависимости от которых получаются разные волокна (ацетатные, казеиновые, медно-ацетатные, штапельные, вискозные). Искусственные волокна характеризуются сравнительно небольшой гигроскопичностью, но тем не менее они достаточно прочные.
Ацетатное волокно
Как получают ацетатное волокно:
- Целлюлоза взаимодействует с уксусной кислотой под влиянием серной кислоты, в результате производят триацетат целлюлозу, растворяемую в смеси этанола и дихлорэтана.
- Образуется вязкий густой раствор, который пропускают через металлические колпаки с большим количеством мелких отверстий (фильеры). Струи раствора через фильеры попадают в шахту, через которую проходит нагреваемый воздух.
- В итоге растворитель постепенно выдыхается и появляются невесомые нити, из которых с помощью прядения и создается ацетатный шелк.
Впервые ацетатную ткань добыл в 1889 году француз Шардоне.
Ацетатное волокно широко используется в текстильной промышленности благодаря отличной износостойкости. Ткани из него практически не мнутся, не деформируются после стирки, хорошо сохраняют тепло, тактильно приятны.
К недостаткам можно отнести невысокую гигроскопичность и склонность к накоплению статических электрических зарядов. Из ацетатного волокна производят ткань для детской одежды, белья, платьев и блузок, мужских рубашек. Также применяют его и для изготовления изоляционного материала.
Вискозное волокно
Для получения вискозного полотна целлюлозу обрабатывают раствором сероуглерода и щелочи. Вискоза — тип ткани, мягкий на ощупь, гигроскопичный, воздухопроницаемый. Она равномерно и насыщенно окрашивается и долго сохраняет свои потребительские характеристики.
Наряду с достоинствами вискозное волокно имеет и ряд недостатков: ткани из него сильно мнутся и быстро истираются, что приводит изделия в негодность. Основное применение вискозы – пошив женской одежды, ведь из нее получаются воздушные юбки и невесомые топы.
Полиамидные – стойки к истиранию и устойчивы к растяжению, однако они сильно электризуются и практически не сохраняют тепло. Данный вид используется для изготовления тончайшего кружева, эластичных ниток, белья, канатов.
Интересен тот факт, что полиамидное волокно крайне неустойчиво к термическому воздействию. Так, при нагреве до 160 градусов, оно теряет прочность в два раза.
Читайте также: Ткань с вышивкой из пайеток
Полиэфирные волокна
К полиэфирным относятся лавсан, терилен, дакрон. Их общим недостатком является повышенная жесткость и электризуемость. Лавсан применяют для производства бытовых материалов.
Синтетические волокна
С развитием промышленности возникла потребность в новых, более прочных и практичных, тканях, которые будут выдерживать агрессивные среды. Во второй половине 30-х годов прошлого века были созданы методы синтеза волокнообразующих полимеров, а спустя несколько лет появились первые волокна синтетического происхождения.
Виды синтетических волокон:
- полиэстерные (лавсан);
- полиамидные (нейлон, капрон, энант);
- полиолефиновые;
- полиакрилонитрильные (нитрон).
Самым распространенным синтетическим волокном, используемым для создания тканей, является капрон, добываемый из капролактама. Смолу сперва расплавляют, а потом пропускают через фильеры, после чего стволы смолы охлаждают и добывают из них волокно.
Капрон. Капрон известен своей износостойкостью (по прочности его можно сравнить со сталью), химической устойчивостью, эластичностью. Капрон не подвержен гниению из-за того, что практически не впитывает влагу. Однако капрон не устойчив к термическому воздействию (плавится уже при 250 градусах по Цельсию), а также к влиянию концентрированной кислоты.
Из капрона шьют колготки, шарфы, носки, блузки, изготавливают искусственный мех и ковровые изделия, прочные рыболовные сети, производят специальный материал – каркас для авиа- и автопокрышек, фильтры.
Капроновая смола служит основой для деталей техники, подверженной повышенному износу. Капроновые нити используются в хирургии. Такая нить невероятно легкая, так, всего 1 грамм весят 9 километров волокна.
Нитрон. Не менее прочным и эластичным является нитрон. К его преимуществам относятся низкая теплопроводность и великолепная светостойкость. Нитрон не чувствителен к кислотам, но легко разлагается под влиянием концентрированного щелочного раствора. Из волокна изготавливают искусственный мех с ворсом и ковровое покрытие.
Лавсан, напоминающий шерсть, отличается от нее высокой прочностью. Пошитые из него изделия не нуждаются в глажке. Лавсан устойчив к органическим растворителям, но подвержен действию щелочи и кислоты. Часто лавсановые нити смешивают с другими волокнами, например, хлопком, льном, шерстью, для повышения их потребительских качеств. В промышленности его используют для изготовления декоративной ткани, искусственного меха, трикотажа, электроизоляционных материалов, шин, нефте- и бензиностойких шлангов.
Помимо вышеперечисленных волокон существуют и другие, не так широко применяемые виды узкого назначения (жаростойкие, биологически активные, полупроводниковые, сверхпрочные и т.д.). Так, перлон прочнее проволоки, хлорин не горит и не подвержен воздействию кислот и щелочей. Такие качества незаменимы при создании спецодежды из синтетических и искусственных волокон, прокладок в химических аппаратах, лечебного белья.
Широко известный эластан очень прочный, но подвержен выцветанию и деформации, поэтому его используют не в чистом виде, а в сочетании с другими материалами для повышения их качества.
Синтетическое волокно «Лола» уникально тем, что не горит, а лишь накаляется при температуре 1200 градусов Цельсия, поэтому его используют для пошива огнезащитной одежды.
Основные отличия искусственных и синтетических волокон
Несмотря на то, что обе разновидности волокон имеют ненатуральное происхождение, они различны между собой:
- Если искусственное волокно производится на основе высокомолекулярных органических веществ (белок, кератин, целлюлоза), то синтетическое – на основе низкомолекулярных (не встречающихся в природе).
- Следует заметить, что как синтетические, так и искусственные при классификации текстильных и других товаров следует отделять от натуральных. В готовом виде ни первые, ни вторые не имеют органического аналога.
Но, в целом искусственные ткани более близки к природе, нежели синтетические, поскольку, как было отмечено выше, в их основе лежат органические вещества. Так, исходным сырьем для вискозы является целлюлоза, подвергнутая воздействию гидроксида натрия и полимеризованная.
Читайте также: Мазь от разрыва мягких тканей
Химический состав синтетических волокон бывает чрезвычайно сложным, в нем зачастую трудно выделить один основной компонент. В этом и состоит основное различие между двумя большими группами химических волокон.
Технология производства ткани из искусственных и синтетических волокон
Цель урока: ознакомить учащихся с производством тканей из искусственных и синтетических волокон и их свойствами; с краткими сведениями об ассортименте тканей; научить определять сырьевой состав материалов и определять свойства тканей из искусственных волокон.
Инструменты и материалы: рабочая коробка, лоскутки тканей.
I. Организационный момент
II. Познавательные сведения
Вы уже знакомы с материалами из натуральных волокон: хлопка, льна, шелка и шерсти. Впервые Роберт Гук в XVII веке высказал мысль о возможности получения искусственного волокна. Впервые искусственные волокна промышленным путем получили в XIX веке. В России первый завод по получению искусственных волокон был построен в Мытищах и дал первую продукцию в 1913 году.
При производстве тканей из химических волокон их в различных пропорциях добавляют в натуральные. Это дает возможность вырабатывать ткани с определенными свойствами. Так, шерсть с добавлением вискозного волокна приобретает большую мягкость, лучшую драпируемость. Шерсть с добавлением капрона становится вдвое прочнее и меньше сминается и т.д.
При покупке тканей необходимо не только ориентироваться на внешний вид, но и знать сырьевой состав материала, т.е. из чего изготовлен тот или иной материал и правила ухода за ним. Это поможет надолго сохранить неизменный внешний вид любимой вещи.
Текстильные волокна
Натуральные волокна бывают растительного и животного происхождения.
Химические текстильные волокна в зависимости от состава сырья делятся на искусственные и синтетические (Приложении 1).
1. Учащиеся в рабочих тетрадях записывают тему урока и зарисовывают схему «Химические волокна».
Учащиеся выписывают в рабочую тетрадь основные этапы процесса производства химических волокон (§ 12, с. 47-48).
Технология производства химических волокон
Процесс производства химических волокон включает три этапа.
1. Получение прядильного раствора
Все химические волокна, кроме минеральных, получают из вязких растворов или расплавов и называют прядильными. Для получения вязких растворов, идущих на производство искусственного волокна, целлюлозную массу растворяют в щелочи, а синтетическую массу получают путем химических реакций различных веществ.
Вязкий раствор продавливают через мельчайшие отверстия колпачков, которые называются фильерами. Струйки прядильного раствора, вытекая из фильеры, затвердевают, образуя тонкие нити. Затвердение происходит в мокрой либо сухой среде. Далее нити из одной фильеры на прядильных машинах соединяются в одну, вытягиваются и наматываются на бобину. Отверстий в фильере может быть от 24 до 36 тысяч.
Нити промывают, сушат, крутят, термически обрабатывают, некоторые отбеливают и красят.
Штапельными называют химические волокна, получаемые разрезанием или разрыванием жгута из продольно сложенных, элементарных нитей, прошедших отделочные операции, на отрезки длиной 40-70 мм, которые и называются штапели.
Свойства химических волокон и тканей из них
Вискозное волокно представляет собой чистую целлюлозу, полученную из еловой древесины. Оно имеет блестящую или матовую поверхность. Ткань похожа на шелк, хлопок или шерсть. Уступает по прочности шелку. В мокром состоянии прочность уменьшается. Хорошо впитывает влагу. Горят волокна быстро, ярким пламенем с запахом жженой бумаги.
Ацетатное и триацетатное волокно.
В отличие от вискозы, состоит из ацетилцеллюлозы, полученной из отходов древесины и хлопка. Ткани внешне похожи на натуральный шелк. Прочность меньше, чем у вискозы, и в мокром состоянии уменьшается. Плохо впитывает влагу, имеет большую упругость, горит быстро, сворачиваясь в шарики, пахнущие уксусом.
Читайте также: Особенность строения механическо ткани
Свойства синтетических волокон
Полиэфирные волокна – полиэстер, лавсан, диолен, элан, кримплен. Ткани из них мягкие, гибкие, прочные, не мнутся, хорошо закрепляют форму, устойчивы к действию света, но плохо впитывают влагу.
Полиамидные волокна – нейлон, капрон, дедерон, нейлон, перлон – самые прочные синтетические волокна.
Ткани жесткие, имеют гладкую поверхность, прочные, устойчивые к истиранию, мало мнутся, плохо впитывают влагу и чувствительны к высоким температурам.
Полиакрилонитрильные волокна – акрил, нитрон, перлан, акрилан, кашмилон – по внешнему виду похожи на шесть. Свойства, как у полиэфирных волокон, но чувствительны к высоким температурам: быстро плавятся, приобретая коричневый цвет, затем горят коптящим пламенем, образуя твердый шарик.
Эластановое волокно – лайкра, дорластан – чрезвычайно эластичны, увеличивают свою длину в 7 раз, возвращаясь в первоначальное состояние. Ткани используют для пошива одежды обтягивающего силуэта.
Сравнительные характеристики свойств тканей
Таблиц 6 на стр. 50 учебника составлены так, что волокна выстроены по ранжиру для каждого изучаемого свойства: на первом месте стоит волокно с наиболее выраженными свойствами.
III. Практическая работа «Определение состава тканей и изучение их свойств»
По одному образцу тканей из натурального шелка, шелка из искусственных и синтетических волокон определите виды ткани и заполните таблицу (Приложение 2).
Порядок выполнения работы
- Подготовьте форму отчета, заполнив таблицу.
- Рассмотрите внешний вид образцов и определите, у какого из них поверхность имеет резкий, а у какого – нерезкий блеск.
- Определите на ощупь мягкость каждого образца.
- Определите сминаемость образцов.
- Выньте две нити из одного образца и намочите одну из них. Разорвите сначала сухую, а затем мокрую нить. Определите, меняется ли прочность нити при намачивании. То же проделайте с другими образцами.
- Обобщив полученные данные, определите по таблице (Приложение 3) вид ткани каждого образца.
IV. Итог урока
1. Опрос учащихся по вопросам:
– Какие волокна относятся к химическим?
– Что является сырьем для получения искусственных и синтетических волокон?
– Какие вы знаете ткани из химических волокон?
– Почему ткани из химических волокон трудны в раскрое и обработке?
– Какая ткань не требует утюжки после стирки?
– Какие изделия можно сшить из тканей, выработанных из искусственных и синтетических волокон?
– Зачем людям потребовались новые виды волокон?
– О каких новых волокнах вы узнали на уроке?
– Что служит сырьем для производства искусственных волокон?
– Что служит сырьем для производства синтетических волокон?
– Назовите основные этапы процесса производства химических волокон.
2. Выставление оценок, их аргументация.
V. Домашнее задание
1. В рабочей тетради выполните задание.
2. Ответьте, каким требованиям должно отвечать каждое из следующих изделий, и подберите для него ткань, оптимальную по сырьевому составу: летнее платье; шторы для окон; обивка мебели; ночное белье; свитер для лыжного спорта; купальник; зонтик; плащ.
Список литературы:
1.Технология [Текст]: учебник для учащихся 7 класса общеобразоват. учреждений (вариант для девочек) / под ред. В. Д. Симоненко. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2006. – 192 с.: ил.
2. Крупская, Ю. В. Технология [Текст]: 7 кл. (вариант для девочек) : метод. рекоменд. / Ю. В. Крупская; под ред. В. Д. Симоненко. – М.: Вентана-Граф, 2007. – 80 с.
3. Интернет-ресурсы.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом