История первого производства синтетических тканей в мире
История первого производства синтетических тканей в мире
Для получения синтетических материй применяется сырье разного состава – целлюлозы, стекловолокна, металлов, волокна из нефтепродуктов и т.д.
Синтетические ткани имеют короткую историю по сравнению с натуральными материями, которые производились и использовались людьми еще тысячи лет назад до нашей эры.
Первые мысли о том, как получить нить аналогичную нити шелкопряда, пришла ученому из Франции Реомюру еще в 1734 году. В 1890 году также во Франции в городе Безансоне было открыто производство по переработке нитрата целлюлозы, в результате чего получили первое в мире синтетическое волокно.
С 1891 года технология производства вискозного претерпевает изменения. Благодаря разработкам английских ученых Кросса и Бивана началось промышленное производство вискозного полотна, и уже к 20 веку выпуск расширился до промышленных объемов.
Конец 19 века и вплоть до 40-50 гг. 20 столетия шла разработка и совершенствование способов производства волокон из синтетических материалов из растворов натуральных полимеров. Но следует заметить, что объемы производства данных вида материала были незначительны.
1940-70 годы дали толчок развитию синтеза волокнообразующих полимеров и мономеров, а также началу разработки способов изготовления волокон из расплавов искусственных полимеров. Основное производство этих волокон находилось в странах с развитой промышленностью. В это же время появились так называемые классические искусственные волокна. На этом этапе развития волокна играют роль дополнительных волокон, которые частично заменяют натуральные волокна. Начинается разработка модифицированных волокон.
Следующий этап развития химических волокон с 1970 г. по 1990 г. характеризуется расширением производства волокон данного вида. Модифицированные волокна улучшают свои потребительские свойства. В это же время искусственные волокна становятся самостоятельным видом продукции, их используют во многих сферах промышленности, в том числе и в смесовых материях. Началась разработка волокон из синтетических материалов третьего поколения, отличающихся абсолютно иными свойствами. Новый вид волокнистых материалов отличается сверхпрочностью, сверхмодульностью, термостойкостью, невозгораемостью, устойчивостью к воздействию химических соединений, эластомерностью и т.д.
С 1990 годов и до наших дней продолжается разработка новых технологий производства синтетических волокон. Появились новые методы модифицирования, создаются многотоннажные волокна, так называемые волокна четвертого поколения, в том числе на основе растительного сырья, новейшие полимеры и мономеры, созданные на основе биохимического синтеза. В это же время проходят исследования новых методов производства полимеров, а также волокон на основе процессов биомиметики и генной инженерии.
Все синтетические материи имеют свои преимущества и недостатки, каждая из них предназначена для получения определенных изделий. Но разнообразие материй на основе химических волокон поражает своим разнообразием.
История возникновения синтетики
Гигиенические аспекты влияния различных видов синтетических материалов на здоровье человека
Сергеев Г. А., Суханов Д. А.,
Тесленко В. Алексеевич, Теренин Павел Михайлович,
| Студенты группы12 БИО(б)-3 Федеральное Государственное бюджетное высшего профессионального образования «Оренбургский Государственный Университет» |
История возникновения синтетики
Более полутора тысяч лет миром правили натуральные волокна. Все это время они верой и правдой служили человеку. Прошли годы, и оказалось, что их возможности довольно ограничены. Шерсть согревает, лечит, но пиллингуется и поедается молью. Хлопок охлаждает, дышит, но сильно мнется, плесневеет и садится при стирке. Шелк завораживает блеском, но очень дорог и требует кропотливого ухода.
В 1889 г. на Всемирной выставке в Париже это открытие вызвало настоящую сенсацию! Его автором стал французский химик граф де Шардонне. Из жидкой целлюлозы, последовательно обработанной щелочью и кислотой, на свет родилось первое искусственное волокно –вискоза (от лат. viscosus – вязкий)! Вискоза блестела, дышала и хорошо впитывала влагу, напоминая натуральный шелк!
С 1910 г. молодая американская фирма Дюпон начала промышленное производство нового волокна. Вскоре спрос на вискозу превысил предложение, а цена достигла половины цены за натуральный шелк. Для обеспечения растущих потребностей покупателей было срочно построено 8 новых заводов. К началу 1930-х гг. по объему производства «искусственный шелк» превзошел натуральный в 7 раз! Но это было только начало.
В феврале 1937 г. американский химик Уоллес Карозерс получил патент на изготовление первого в мире синтетического волокна – нейлона! Карозерс создал нейлон, работая над получением синтетического каучука. «Чудо-волокно», как вскоре окрестили нейлон, отличалось от вискозы тем, что было получено не из природного материала, а из продуктов переработки нефти – т.е. полностью являлось результатом человеческого труда.
В 1939 г. на выставке в Сан-Франциско Дюпон представил на суд публики первые нейлоновые чулки. Это была революция в производстве одежды! Чулки, которые имели «прочность стали и тонкость паутины», пользовались оглушительным успехом. Женщины будто сошли с ума – их не смущала ни высокая цена, ни то, что чулки было страшно трудно натягивать на ногу, что они слипались на морозе, и отодрать их от кожи приносило большие страдания. Красота требовала жертв! Изобретение принесло фирме Дюпон огромные прибыли – только за первые 5 лет производства было продано 34 млн. пар!
В 1950-х гг. синтетические волокна растут как грибы после дождя. Вдохновленные удачным изобретением искусственного шелка химики решили создать волокно, напоминающее шерсть. И не только похожее, но по некоторым качествам превосходящее шерсть. Сказано – сделано. На свет появился акрил.Акрил легче и объемней шерсти, не боится моли, бактерий и плесени, хорошо сохраняет форму, не требует сложного ухода – его можно стирать в стиральной машине и не гладить.
Читайте также: Разрастание остеоидной ткани это
В 1953 г. англичане, продолжив исследования У. Карозерса, синтезируют еще одно революционное волокно – полиэстер.
Полиэстер не такой прочный, как нейлон, но зато не мнется, хорошо сохраняет форму и из-за малой гигроскопичности совсем не пропускает влагу. Новый материал мгновенно сохнет – вода буквально стекает с него. Компания Дюпон немедленно закупила все права на производства интересной новинки – и снова не ошиблась.
В середине 1950-х гг. началась революция в текстильной индустрии, которая длилась целых 20 лет! Долой утюги! Новые материалы не требуют глажки. «Стирай и носи!» – лозунг тканей нового поколения. К 1960 г. объем производства акрила составил 1 млн фунтов в год, а полиэстера – 800 тыс. фунтов в год. Синтетический бум захватил мир! Прилавки магазинов ломятся от нейлоновых рубашек, капроновых чулок, акриловых свитеров и кримпленовых костюмов.
Но Дюпон не остановился на достигнутом. Через десять лет интенсивной научной работы фирма с гордостью представляет взыскательной публике свое очередное открытие – лайкру.
Лайкра настолько эластична, что, растягиваясь в 5-7 раз, не теряет способности восстанавливаться после снятия нагрузки. Долой резину! Долой пузыри на коленках! С появлением лайкры модельеры смогли воплотить на практике свои самые смелые мечты! Исчезли тугие корсеты — им на смену пришли облегающие «боди», а место нейлоновых чулок заняли эластичные колготы.
Но время идет, и рынок диктует свои законы. С ростом уровня жизни изменились потребности покупателей. Надоели ткани, которые не пропускают воздух, пиллингуются и бьют током. Перестали радовать глаз кричащие краски и яркий блеск. Люди всерьез задумались о своем здоровье. Теперь им необходим комфорт и высокое качество материалов.
Синтетика первого поколения постепенно сходит со сцены. Продажи стремительно падают. Необходимо срочно обрести иное качество……
Синтетическая ткань история возникновения
Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте
Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки
Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)
Алфавитный указатель статей в книгах и журналах
Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта
Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов
Техническое обеспечение:
Михаил Булах
Программирование:
Данил Мончукин
Маркетинг:
Татьяна Анастасьева
При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua
сделано в Украине
Синтетические волокна, Химические волокна — текстильные волокна, получаемые из природных и синтетических органических полимеров, а также неорганических соединений.
Ткань из лавсана
На протяжении тысячелетий человечество использовало для своих нужд природные волокна растительного (лен, хлопок, пенька) и животного (шерсть, шелк) происхождения. Кроме того, применялись и минеральные материалы, например асбест.
Ткани, производимые из этих волокон, шли на изготовление одежды, технические нужды и т. п.
В связи с ростом населения Земли натуральных волокон стало не хватать. Именно поэтому возникла потребность в их заменителях.
Первую попытку получить искусственным путем шелк предпринял в 1855 г. француз Одемар на основе нитроцеллюлозы. В 1884 г. французский инженер Г. Шардоне разработал метод получения искусственного волокна — нитрошелка, и с 1890 г. было организовано широкое производство искусственного шелка нитратным способом с образованием нитей с помощью фильер. Особенно эффективным оказалось начавшееся в 90-х годах XIX в. производство шелка из вискозы. Впоследствии этот способ получил наиболее широкое распространение, и ныне вискозный шелк составляет примерно 85 % мирового производства искусственного волокна. В 1900 г. мировое производство вискозного шелка составило 985 тонн, в 1930 г. — около 200 тыс. тонн, а в 1950 г. производство вискозного шелка достигло почти 1600 тыс. тонн.
Читайте также: Москитная сетка ткань метражом
В 1920-х годах было освоено производство ацетатного шелка (из ацетилцеллюлозы). По внешнему виду ацетатный шелк почти неотличим от натурального. Он малогигроскопичен и, в отличие от вискозного шелка, не мнется. Ацетатный шелк широко применяется в электротехнике как изоляционный материал. Позже был открыт способ получения ацетатного волокна чрезвычайно большой прочности (шнур сечением в 1 см2 выдерживает нагрузку в 10 тонн).
На основе успехов химии на протяжении XX в. в СССР, Англии, Франции, Италии, США, Японии и других странах была создана мощная промышленность искусственного волокна.
Накануне Первой мировой войны во всем мире производилось всего 11 тыс. тонн искусственного волокна, а спустя 25 лет производство искусственного волокна оттеснило производство натурального шелка. Если в 1927 г. производство вискозного и ацетатного шелка составляло около 60 тыс. тонн, то в 1956 г. мировая продукция искусственных — вискозных и ацетатных — волокон превысила 2 млн тонн.
Разница между натуральным, искусственным и синтетическим волокнами состоит в следующем. Природное (натуральное) волокно полностью создано самой природой, искусственное волокно сделано руками человека, а синтетическое — создано человеком на химических заводах. При синтезе синтетических волокон из более простых веществ получают более сложные высокомолекулярные соединения, тогда как искусственные материалы образуются за счет разрушения значительно более сложных молекул (например, молекул клетчатки при получении метилового спирта путем сухой перегонки древесины).
В 1935 г. американским химиком У. Карозерсом был открыт нейлон — первое синтетическое волокно. Карозерс сначала работал бухгалтером, но позже заинтересовался химией и поступил в Иллинойский университет. Уже на третьем курсе ему поручили читать лекции по химии. В 1926 г. Гарвардский университет избирает его профессором органической химии.
В 1928 г. в судьбе Карозерса произошел резкий поворот. Крупнейший химический концерн «Дюпон де Немур» пригласил его возглавить лабораторию органической химии. Ему создали идеальные условия: большой штат сотрудников, самое современное оборудование, свободу в выборе тематики исследований.
Это было связано с тем, что за год до этого концерн принял стратегию на теоретические исследования, полагая, что они в конце концов принесут значительную практическую пользу, а следовательно, и прибыль.
Так и случилось. Лаборатория Карозерса, исследуя полимеризацию мономеров, после трех лет упорной работы добивается выдающегося успеха — получает полимер хлоропрена. На основе его в 1934 г. концерн «Дюпон» начал промышленное производство одного из первых видов синтетического каучука — полихлоропрена (неопрена), по своим качествам способного с успехом заменить дефицитный натуральный каучук.
Однако главной целью своих исследований Карозерс считал получение такого синтетического вещества, которое можно было бы превращать в волокно. Используя метод поликомпенсации, которым он занимался еще в Гарвардском университете, Карозерс в 1930 г. получил в результате взаимодействия этиленгликоля и себациновой кислоты полиэфир, который, как выяснилось позже, легко вытягивался в волокно. Это было уже большим достижением. Однако практического применения это вещество не могло иметь, так как легко размягчалось от горячей воды.
Дальнейшие многочисленные попытки получить коммерческое синтетическое волокно оказались безуспешными, и Карозерс решил прекратить работу в этом направлении. Руководство концерна согласилось закрыть программу. Однако заведующий химическим отделом воспротивился такому исходу дела. С большим трудом он убедил Карозерса продолжить исследования.
Заново обдумывая результаты своей работы в поисках новых путей ее продолжения, Карозерс обратил внимание на недавно синтезированные полимеры, содержащие в молекуле амидные группы — полиамиды. Этот выбор оказался исключительно плодотворным. Опыты показали, что некоторые полиамидные смолы, протиснутые через фильеру, сделанную из тонкого медицинского шприца, образуют нити, из которых можно изготовлять волокно. Применение новых смол казалось весьма многообещающим.
После новых экспериментов Карозерс и его помощники 28 февраля 1935 г. получили полиамид, из которого можно было вырабатывать прочное, упругое, эластичное, водоустойчивое волокно. Эта смола, выделенная в результате реакции гексаметилендиамина с адипиновой кислотой, с последующим нагреванием в вакууме полученной соли (АГ), была названа «полимер 66», так как исходные продукты содержали по 6 атомов углерода. Поскольку над созданием этого полимера трудились одновременно в НьюЙорке и Лондоне, то волокно из него получило название «нейлон» — по начальным буквам этих городов. Специалистытекстильщики признали его пригодным для коммерческого производства пряжи.
В течение двух следующих лет ученые и инженеры «Дюпона» разрабатывали в лабораторных условиях технологические процессы производства промежуточных продуктов полимера и нейлоновой пряжи и конструировали опытнозаводскую химическую установку.
16 февраля 1937 г. нейлон был запатентован. После многих опытных циклов в апреле 1937 г. было получено волокно для экспериментальной партии чулок. В июле 1938 г. было завершено строительство опытного предприятия.
Читайте также: Все виды тканей массы тела
29 апреля 1937 г., через три дня после того как Карозерсу исполнился 41 год, он ушел из жизни, приняв цианистый калий. Выдающегося исследователя преследовала навязчивая идея, что он не состоялся как ученый.
Разработка нейлона обошлась в 6 млн. долларов, дороже, чем любой другой продукт общественного пользования. (Для сравнения: на разработку телевидения США потратили 2,5 млн долларов.)
Внешне нейлон напоминает натуральный шелк и приближается к нему по химическому строению. Однако по своей механической прочности нейлоновое волокно превосходит вискозный шелк примерно в три раза, а натуральный — почти в два раза.
Компания «Дюпон» длительное время строго охраняла секрет производственного процесса нейлона. И даже сама изготавливала необходимое для этого оборудование. Как сотрудники, так и оптовые продавцы товара обязательно давали подписку о неразглашении информации, касающейся «нейлоновых секретов».
Первым коммерческим изделием, поступившим на рынок, стали зубные щетки с нейлоновой щетиной. Их выпуск начался в 1938 году. Нейлоновые чулки были продемонстрированы в октябре 1939 г., а с начала 1940го в г. Вилмингтон стало производиться нейлоновое волокно, которое трикотажные фабрики покупали для изготовления чулок. Благодаря взаимной договоренности торговых фирм чулки конкурирующих между собой производителей появились на рынке в один день: 15 мая 1940 года.
Массовое производство изделий из нейлона началось только после Второй мировой войны, в 1946 году. И хотя с тех пор появились многие другие полиамиды (капрон, перлон и др.), нейлон все еще широко применяется в текстильной промышленности.
Если в 1939 г. мировое производство нейлона составило лишь 180 тонн, то в 1953 г. оно достигло 110 тыс. тонн.
Из нейлоновой пластмассы в 50е годы прошлого века изготавливали судовые лопастные винты для судов малого и среднего тоннажа.
В 40-50-е годы XX в. появились и другие синтетические полиамидные волокна. Так, в СССР был наиболее распространен капрон. В качестве исходного сырья для его производства используется дешевый фенол, вырабатываемый из каменноугольной смолы. Из 1 т фенола можно получить около 0,5 т смолы, а из нее изготовить капрон в количестве, достаточном для изготовления 20-25 тыс. пар чулок. Капрон получают и из продуктов переработки нефти.
В 1953 г. впервые в мире в СССР в опытнопромышленном масштабе была осуществлена реакция полимеризации между этиленом и четыреххлористым углеродом и получен исходный продукт для промышленного производства волокна энант. Схема его производства была разработана коллективом ученых под руководством А. Н. Несмеянова.
По основным физикомеханическим свойствам энант не только не уступал другим известным полиамидным волокнам, но и во многом превосходил капрон и нейлон.
В 50-60-е гг. прошлого века началось производство полиэфирных, полиакрилонитрильных синтетических волокон.
Полиэфирные волокна формируются из расплава полиэтилентерефталата. Они обладают превосходной термостойкостью, сохраняя 50 % прочности при температуре 180 °C, огнестойки и атмосферостойкие. Устойчивы к действию растворителей и вредителей: моли, плесени и т. п. Нить из полиэфирных волокон используется для изготовления транспортерных лент, приводных ремней, канатов, парусов, рыболовных сетей, шлангов, в качестве основы для шин. Моноволокно применяется для производства сетки для бумагоделательных машин, струн для ракеток. В текстильной промышленности нить из полиэфирных волокон идет на изготовление трикотажа, тканей и т. п. К полиэфирным волокнам относится лавсан.
Полиакрилонитрильные волокна по своим свойствам близки к шерсти. Они устойчивы к действию кислот, щелочей, растворителей. Их применяют для изготовления верхнего трикотажа, ковров, тканей для костюмов. В смеси с хлопком и вискозным волокном полиакрилонитрильные волокна используют для изготовления белья, гардин, брезентов. В СССР эти волокна выпускались под торговым названием нитрон.
Многие синтетические волокна получают путем продавливания расплава или раствора полимера через фильеры диаметром от 50 до 500 микрометров в камеру с холодным воздухом, где происходит отвердение и превращение струек в волокно. Непрерывно образующуюся нить наматывают на бобину.
Отвердение ацетатных волокон происходит в среде горячего воздуха для испарения растворителя, а отвердение вискозных волокон — в осадительных ваннах со специальными жидкими реагентами. Вытяжка волокон на бобинах при формировании применяется для того, чтобы цепные полимерные молекулы приняли более четкий порядок.
На свойства волокон влияют разными методами: изменением скорости выдавливания, состава и концентрации веществ в ванне, меняя температуру прядильного раствора, ванны или воздушной камеры, варьируя размеры отверстия фильер.
Важной характеристикой прочностных свойств волокна является разрывная длина, при которой волокно разрывается под действием собственной тяжести.
У природного хлопкового волокна она изменяется от 5 до 10 км, ацетатного шелка — от 12 до 14, натурального — от 30 до 35, вискозного волокна — до 50 км. Волокна из полиэфиров и полиамидов имеют большую прочность. Так у нейлона разрывная длина доходит до 80 км.
Синтетические волокна потеснили натуральные во многих областях. Общий объем их производства практически сравнялся.
Смотрите другие статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас.
Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.