Синтетичні волокна. Види синтетичних тканин, їх характеристика Хімічні властивості синтетичних волокон

Сучасні технологіїторкнулися всіх сфер людської життєдіяльності. Мабуть, текстильна промисловість - найяскравіший приклад науки, поставленої службу побутової повсякденності. Завдяки хімічному синтезу людина навчилася одержувати волокна із заданими властивостями. Слід розрізняти штучні та синтетичні тканини.

Синтетику виготовляють із полімерів, отриманих шляхом певних хімічних реакцій. Сировиною для неї є нафтопродукти, природний газ або кам'яне вугілля. З синтетичних тканин з особливими властивостями виготовляють спецодяг, захисний одяг для екстремальних умов, спортивну форму.

Штучні волокна виробляють шляхом фізичної обробки сировини. Найбільш відомим прикладом такої тканини є віскоза, одержувана з целюлози (деревини).

Тканини із синтетичних волокон мають ряд переваг та недоліків у порівнянні з натуральними матеріалами.

Загальні властивості синтетичних волокон

Незважаючи на всю свою різноманітність, більшість штучних матеріалів мають спільні особливості. До переваг синтетичних тканин відносяться такі якості.

• Довговічність. Штучні тканини мають підвищену зносостійкість, не схильні до гниття, псування шкідниками та пліснявими грибками. Спеціальна технологія відбілювання та подальшого фарбування волокна забезпечує стійкість кольору. Деякі групи синтетичних тканин нестійкі до дії сонячних променів.
• Легкість. Одяг із синтетики важить набагато менше, ніж її натуральні аналоги.
• Швидко сохнуть.Більшість синтетичних волокон не вбирають вологу або мають водовідштовхувальні властивості, тобто мають низьку гігроскопічність.
• Завдяки масштабному промисловому виробництву та дешевизні вихідної сировини більшість штучних тканин мають низьку вартість.При виробництві одержують високу продуктивність праці та низьку собівартість, що стимулює розвиток галузі. Багато виробників регулюють технологічні характеристики матеріалу відповідно до побажань великих замовників.

Недоліки обумовлюються тим, що штучний матеріал може погано впливати на живий організм.

• Синтетика накопичує статичну електрику (електризується).
• Можливе виникнення алергії, індивідуальна непереносимість хімічних компонентів.
• Більшість штучних тканин погано вбирають вологу - відповідно, не вбирають піт і мають низькі гігієнічні властивості.
• Не пропускають повітря – це також має значення для виробництва одягу та білизни.

Деякі властивості синтетичних тканин можуть мати як позитивний, і негативний сенс залежно від цього, як застосовується матеріал. Наприклад, якщо тканина не пропускає повітря, це негігієнічно. Але верхній спецодяг з такого матеріалу буде дуже доречним для захисту від несприятливих погодних умов.

Виробництво синтетичних тканин

Перші патенти на винахід синтетичних волокон відносяться до періоду 30-х років минулого сторіччя. 1932 року в Німеччині освоїли випуск полівінілхлоридного волокна. 1935 року в лабораторії американської компанії DuPont синтезували поліамід. Матеріал отримав назву "нейлон". Промислове виробництво його почали в 1938 році, а через рік він отримав широке застосування в текстильній промисловості.

У СРСР курс на широке впровадження досягнень хімічної науки було взято у 60-х роках. Спочатку синтетику сприймали як дешевий замінник натуральних тканин, потім її почали використовувати для виготовлення спецодягу та захисних костюмів. У міру розвитку наукової бази стали створювати тканини з різними властивостями. Нові полімери мають незаперечними перевагамив порівнянні з натуральними тканинами: вони легші, міцніші і стійкіші до впливів агресивних середовищ.

Тканини штучні та синтетичні розрізняються за методом виготовлення та показниками економіки виробництва. Сировина для виробництва синтетики набагато дешевша і доступніша, тому саме ця галузь промисловості отримала пріоритет у розвитку. Макромолекули волокна синтезують із низькомолекулярних сполук. Сучасні технології забезпечують отримання матеріалу із заздалегідь заданими характеристиками.

Нитки формують із розплавів або розчинів. Вони можуть бути одиночними, комплексними або у вигляді джгутів для отримання волокон певної довжини (потім з них виробляють пряжу). Крім ниток, з вихідної синтетичної маси формують плівкові матеріали та штамповані вироби (деталі взуття та одягу).

Різновиди синтетики

Нині винайшли кілька тисяч хімічних волокон, і щороку з'являються нові матеріали. За хімічною структурою всі види синтетичних тканин поділяються на дві групи: карбоцепна та гетероцепная. Кожна група поділяється на підгрупи, що мають подібні фізичні та експлуатаційні властивості.

Карбоцепна синтетика

Хімічний ланцюжок макромолекули карбоцепних синтетичних тканин складається переважно з атомів вуглецю (вуглеводнів). У групі виділяють такі підгрупи:

• поліакрилонітрильну;
• полівінілхлоридну;
• полівінілспиртову;
• поліетиленову;
• поліпропіленову.

Гетероланцюгова синтетика

Це тканини із синтетичних волокон, до молекулярного складу яких, крім вуглецю, включені атоми інших елементів: кисню, азоту, фтору, хлору, сірки. Такі включення надають вихідного матеріалу додаткових властивостей.

Види синтетичних тканин гетероцепной групи:

• поліефірні;
• поліамідні;
• поліуретанові.

Лайкра: поліуретанові синтетичні тканини

Назви торгових корпорацій: еластан, лайкра, спандекс, неолан, дорластан. Поліуретанові нитки здатні до оборотних механічних деформацій (на зразок гуми). Еластан здатний розтягуватися у 6-7 разів, вільно повертаючись у вихідний стан. Має низьку температурну стійкість: у разі підвищення температури до +120 °С волокно втрачає свою еластичність.

Поліуретанові нитки не застосовують у чистому вигляді - їх використовують як каркас, навиваючи навколо інші волокна. Матеріал, що містить таку синтетику, має еластичність, добре розтягується, пружний, стійкий до стирання, чудово пропускає повітря. Речі з тканин з додаванням поліуретанових ниток не мнуться і зберігають первісну форму, стійкі до світла, довго зберігають первісний колір. Тканина не рекомендується сильно віджимати, перекручувати, сушити у розтягнутому вигляді.

Капрон: поліамідна синтетика

Свою назву матеріал отримав завдяки амідній групі, що входить до складу тканини. Капрон і нейлон – найвідоміші представники цієї групи. Основні властивості: підвищена міцність, добре тримає форму, не схильний до гниття, легкий. Свого часу капрон замінив шовк для виготовлення парашутів.

У синтетичних волокон поліамідної групи низька стійкість до підвищених температур (починає плавитися за +215 °С), вони жовтіють на світлі та під впливом поту. Матеріал не вбирає вологу і швидко сохне, накопичує та погано утримує тепло. З нього виробляють жіночі колготки та легінси. До складу тканини капрон та нейлон вводять у кількості 10-15%, що підвищує міцність натуральних матеріалів без погіршення їх гігієнічних властивостей. З таких матеріалів виробляють шкарпетки та

Інші торгові назви синтетичних матеріалівполіамідної групи: анід, перлон, мірил, таслан, джордан та хеланка.

Велсофт - товста тканина з ворсом, що становить конкуренцію махрі. З нього шиють дитячий одяг, халати та піжами, речі для дому (рушники та пледи). Матеріал приємний навпомацки, добре пропускає повітря, не меніться, не сідає, не линяє. Стійкий до прання, швидко висихає. Набивний малюнок не вицвітає з часом.

Лавсан: поліефірні волокна

Поліефірна синтетика має підвищену пружність, зносостійкість, тканини з неї не сідають, не мнуться і добре тримають форму. Основна перевага в порівнянні з іншими групами синтетичних тканин – підвищена термостійкість (витримує понад +170 ° С). Матеріал жорсткий, не вбирає вологу, не збирає пилу, не вигоряє на сонці. У чистому вигляді його використовують для виготовлення штор та фіранок. У суміші з застосовують для виготовлення плательних і костюмних тканин, а також матеріалу для пальто і поліефірного волокна забезпечує стійкість до стирання і зминання, а натуральні нитки зумовлюють гігієнічність, якої не мають синтетичні тканини. Назви тканин із поліефірних матеріалів: лавсан, поліестер, терілен, тревіра, тергаль, діолен, дакрон.

Фліс - синтетична м'яка тканина з поліестеру, на вигляд схожа на овечу вовну. Одяг з флісу м'який, легкий, теплий, повітропроникний, еластичний. Матеріал легко стирається, швидко сохне і не потребує прасування. Фліс не викликає алергію, тому широко застосовується для виготовлення дитячого одягу. Згодом тканина розтягується і втрачає форму.

Полісатин виготовляють із поліестеру в чистому вигляді або в комбінації з бавовною. Матеріал щільний, гладкий і блискучий. Швидко сохне, не сідає, не зношується, не линяє. Застосовують для виготовлення постільної білизни, виробів для дому (штор, скатертин, оббивки для меблів), домашнього одягу, краваток та шарфів. Дуже популярне сьогодні постільна білизназ 3D-малюнком виготовляють саме з полісатину.

Акрил: поліакрилонітрильні матеріали

За механічними властивостями близький до волокон вовни, тому акрил іноді називають "штучною вовною". Синтетика стійка до сонячного проміння, вона термостійка, чудово тримає форму. Чи не вбирає вологу, жорстка, електризується, стирається.

Застосовують у комбінації з вовною для виробництва тканини для меблів, дитячих матраців, пошиття верхнього одягу та виготовлення штучного хутра. Акрил не утворює катишків, що робить його незамінною добавкою в вовняну пряжу для в'язання. Речі з комбінованої пряжі менше розтягуються, вони міцніші та легші.

Торгові назви поліакрилонітрильних матеріалів: акрілан, нітрон, кашмілон, дралон, долан, орлон.

Спектра та дайнема: поліолефінові волокна

У цій групі розрізняють поліетиленові та найлегші з усіх видів синтетики, поліолефінові матеріали не тонуть у воді, відрізняються низькою гігроскопічності та хорошими теплоізоляційними властивостями, Розтяжність волокна практично дорівнює нулю. Мають низьку температурну стійкість – до +115 °С. Застосовуються при створенні двошарових матеріалів, для пошиття спортивного та рибальського одягу, фільтрувальних та оббивних матеріалів, брезента, килимів. У комбінації з натуральними волокнами - для виробництва нижньої білизни та панчішно-шкарпеткових виробів.

Торгові назви: спектр, дайнема, текмілон, геркулон, ульстрен, знайдений, мераклон.

Полівінілхлоридні синтетичні тканини

Матеріал відрізняється високою стійкістю до хімічно агресивних речовин, низькою електропровідністю та нестійкістю до температурних впливів (руйнується при 100°С). Після температурної обробки дає усадку.

У чистому вигляді з нього виготовляють захисний спецодяг. З його допомогою виходить щільна синтетична тканина - штучна шкіра, також виготовляють штучне хутро та килимові покриття.

Торгові назви: тевірон, хлорин, віньйон.

Полівінілспиртові волокна

До цієї групи належать вінол, мтилан, вінілон, куралон, віналон. Вони мають всі переваги синтетики: міцні, зносостійкі, стійкі до світла і температурних впливів. За розтяжністю та пружністю мають середні показники. Відмінна особливість- добре вбирають вологу, вироби із синтетичних тканин цієї групи мають високу гігроскопічність, порівнянну з властивостями бавовняних виробів. Під впливом води вінол подовжується і трохи сідає, його міцність знижується. Порівняно з іншими хімічними волокнами він менш стійкий до хімічних впливів.

Винол застосовується для виготовлення одягу, спідньої білизни, у комбінації з бавовною та віскозою - для виробництва панчішно-шкарпеткових виробів. Матеріал не скочується, не витирається, має приємний блиск. Недолік виробів із винолу – вони швидко забруднюються.

Мтилан використовують для виробництва хірургічних ниток.

Комбінація різноманітних волокон дає цікаві технологічні характеристики. Яскравий приклад – широко відома на сьогоднішній день мікрофібра. Виготовляють її з комбінації нейлонових та поліефірних волокон. Мікрофібра не скочується, не линяє, має підвищену гігроскопічність, при цьому швидко сохне. Її використовують для виробництва трикотажного та нетканого полотна. Залежно від товщини волокна та його модифікації варіюють м'якість та зносостійкість кінцевого продукту. Мікроволокно не змішують з іншими волокнами, догляд за виробами надзвичайно простий – вони не бояться прання, хімчистки та температурних впливів. Завдяки безлічі повітряних пір, тканина сприяє підтримці оптимальної температури тіла, але водночас чудово захищає від вітру. З мікрофібри виготовляють спортивну та верхній одяг, домашній текстиль, серветки та губки для клінінгу.

Як бачимо, хімічно синтезовані волокна широко застосовуються у виробництві товарів легкої промисловості. З них виготовляють спортивний та спецодяг, тканини для меблів та декорування інтер'єру приміщень, весь спектр повсякденного одягу: від нижньої білизни до матеріалів для пальта та штучного хутра. Сучасні тканини мають низку переваг, недоступних їх попередникам: вони можуть бути гігроскопічними, «дихаючими» і добре зберігати тепло. Комбінація різних волокон в одній нитці та створення багатошарових тканин дозволяють виробникам повністю задовольняти запити сучасного світу.

Синтетичнимиволокнами називають волокна, отриманні яких відбувається синтез простих молекул. До синтетичних волокон відносяться: лавсан, нітрон, капрон, хлорин, вінол, поліетиленові, поліпропіленові та інші волокна. Залежно від сировини виходять такі полімери: поліамідні, поліефірні, поліакрилонітрильні, полівінілхлоридні, полівінілспиртові, поліуретанові.Особливістю створення хімічного волокна є те, що процес формування одночасно є його прядінням.

Поліамідні волокна. Найбільш широко розповсюджувані поліамідні капроновіволокна. Вихідною сировиною для одержання капронового волокна є бензолі фенол(продукти переробки кам'яного вугілля). На хімічних заводах переробляються в капролактан. З капронолактану переробляється капронова смола. Це розплав, який продавлюється щілина з фільєри виходить у вигляді тонких струмочків, які застигають під час обдування повітрям. На одній машині може бути 60 — 100 фільєр. Залежно від виду хімічного волокна фільєра має різну кількість отворів різної величини. Волокна витягуються, скручуються, обробляються гарячою водоюдля фіксації структури. Також розроблені способи отримання порожнистого капронового волокна, яке профільоване і високоусадкове. Застосовується для виготовлення тканини панчішно-шкарпеткових виробів, трикотажу, швейних ниток та технічного призначення. Процеси виготовлення анідаі енантааналогічні виготовлення капронового волокна.

Властивостіполіамідних волокон: легкість, пружність, висока міцність при розтягуванні, висока хімічна стійкість, морозостійкість, стійкість до дії мікроорганізмів та плісняви. Волокна розчиняються в концентрованих кислотах та фенолі.

Горятьволокна блакитним полум'ям утворюючи в кінці оплавлену буру кульку.

До поліамідних відноситься шовок- який застосовується для виготовлення легких сукняних та блузкових тканин та мегалоп- Хімічно модифіковане волокно, гігроскопічне, міцне, стійке до стирання, надає тканини підвищений мерехтливий блиск. Поліамідна профільована нитка трилобалзастосовується для тканин шовкового типу, близьких по зовнішньому виглядудо натурального шовку.

Поліефірні волокна. Лавсанвиробляється із продуктів переробки нафти. Не змінює своїх властивостей у мокрому стані.

Властивостіволокон лавсана: мають легкість, пружність, молостійкі, стійкі до гниття, руйнується кислотами і лугами, гігроскопічність дуже низька 0,4%. При вологій тепловій обробці витримують температуру 140? При внесенні в полум'я лавсан плавиться, потім повільно горить жовтим полум'ям, що коптить.

Поліуретанові волокна. За своїм фізико-механічним властивостямналежить до еланомерів, тобто. має найвищі показники еластичного відновлення. Розривне подовження 600% - 800%. При знятті навантаження відразу еластичність відновлюється на 90%, а за хвилину - 95%. Ці волокна малогігроскопічні – 1 – 1,5%, термостійкі, стійкі до стирання, добре фарбуються. Застосовуються для виготовлення трикотажу, стрічок у спортивних корсетних та лікувальних еластичних виробах.

Поліакрилонітринні волокна(ПАН). Нітронвиробляється з продуктів переробки кам'яного вугілля, нафти та газу. На дотик м'якіші та шовковистіші, ніж лавсан та капрон. За міцністю більш ніж удвічі менше міцності капронового та лавсанового волокна. Подовження при розриві 16 – 22%, гігроскопічність 1,5%.

Нітрон має низку цінних властивостей: стійкий до дії мінеральних кислот, лугів, органічних розчинників при хімчистці, стояків до дії бактерій, плісняви, молі. За теплозахисними властивостями нітрон перевершує шерсть. При температурі 200 - 250 ° С, нітрон розм'якшується. Горить яскравим полум'ям, що коптить, зі спалахами.

Полівінілхлоридні волокна (ПВХ). Хлорінвиробляється з етилену чи ацетилену. Має стійкість до дії води, кислот, лугів, окислювачів, не гниє, не має блиску.

По теплозахисним властивостямне поступається вовни. Міцність у мокрому стані не змінюється, має невисоку стійкість до світлопогоди. Волого-теплова обробка – при 70%. Недолік – низька теплостійкість. Хлорин не горить, не підтримує горіння, при внесенні в полум'я відчувається запах дусту, спікається. Хлорин електризується, тому застосовується для лікувальної білизни, а також для отримання рельєфних шовкових тканин, штучного хутра та тканин спецодягу (рибалок, лісників, пожежників та ін.).

Стійкість до агресивних середовищ, висока механічна міцність, еластичність та інші цінні якості зробили синтетичні волокна незамінними для сучасного текстильного виробництва.

Час читання: 4 хвилини

Деякі натуральні целюлозні волокна обробляються та переробляються для певних цілей. Відомі волокна, такі як віскоза, ацетат і т. д. отримують шляхом переробки різних природних полімерів.

Перші штучні волокна, які були розроблені та виготовлені, використовували полімери природного походження, точніше целюлозу, яка є сировиною, доступною у великих кількостях у рослинному світі.

Целюлоза – це натуральний полімер, який становить живі клітини всієї рослинності. Це матеріал у центрі вуглецевого циклу, а також найпоширеніший і відновлюваний біополімер на планеті.

Бавовняні листи та деревна маса, віскоза, мідноаміачний шовк, целюлозний ацетат (вторинний та тріацетат), поліноза, волокно з високим модулем у вологому стані (ВВМ).

• Целюлоза є одним із багатьох полімерів, знайдених у природі.
• Дерево, папір та бавовна містять целюлозу. Целюлоза - відмінне волокно.
• Целюлоза складається з ланок мономерної глюкози, що повторюються.
• Три типи регенерованих целюлозних волокон являють собою віскозу, ацетат і тріацетат, які отримані з клітинних стінок коротких бавовняних волокон, які називаються лінтами.
• Папір, наприклад, є майже чистою целюлозою.

Віскоза

Спочатку слово віскоза застосовувалося до будь-якого волокна, виготовленого на основі целюлози і, отже, містило целюлозні ацетатні волокна. Тим не менш, визначення віскози було описано в 1951 році і тепер включає текстильні волокна і волокна, що складаються з регенерованої целюлози, за винятком ацетату.

• Віскоза є регенерованим целюлозним волокном.
• Це перше виготовлене людиною волокно.
• Вона має зазубрену круглу форму з гладкою поверхнею.
• При намоканні віскоза втрачає 30-50% своєї сили.
• Віскоза утворюється з природних полімерів, і тому є не синтетичним волокном, а регенерованим штучним целюлозним волокном.
• Волокно продається як штучний шовк.
• Існує два основні різновиди віскозного волокна, а саме віскозне та мідноаміачне.

Ацетат

Похідне волокно, в якому волокноутворювальною речовиною є ацетат целюлози. Ацетат одержують із целюлози шляхом реакції очищення целюлози з деревної целюлози з оцтовою кислотою та оцтовим ангідридом у присутності сірчаної кислоти.

Характеристики ацетатного волокна:

• Розкішне на дотик та зовнішній вигляд
• Широкий спектр кольорів та блисків
• Відмінна драпірованість і м'якість
• Відносно швидке висихання
• Стійкість до усадки, молі та борошнистої роси

Для ацетату розроблені спеціальні барвники, оскільки він не приймає барвники, які зазвичай використовуються для бавовни та віскози.

Ацетатні волокна є виготовленими волокнами, в яких волокноутворювальною речовиною є ацетат целюлози. Ефіри целюлози триацетат та ацетат утворюються шляхом ацетилювання бавовняних лінтів або деревної целюлози з використанням оцтового ангідриду та кислотного каталізатора в оцтовій кислоті.

Ацетатні і триацетатні волокна дуже схожі на вигляд на віскозу з постійною міцністю. Елементи і тріацетати являють собою помірно жорсткі волокна і мають хорошу еластичність при згинанні та деформації, особливо після термообробки.

Стійкість до абразивного зношування ацетату і тріацетату невелика, і ці волокна не можуть використовуватися в застосуваннях, що вимагають високої стійкості до стирання та носіння; проте стійкість цих волокон до тертя чудова. Хоча ацетат та триацетат є помірно абсорбуючими, їх абсорбція не може зрівнятися з чистими целюлозними волокнами. На дотик ацетатні тканини дещо м'якіші й гнучкіші, ніж триацетат. Тканини обох волокон мають відмінні характеристики драпірування. Тканини ацетату та тріацетату мають приємний зовнішній вигляд і високий ступінь блиску, але блиск цих тканин можна модифікувати шляхом додавання матуючого засобу.

Як ацетат, і триацетат сприйнятливий до атак низки побутових хімікатів. Ацетат і триацетат піддаються впливу сильних кислот і основ та окислюючих відбілювачів. Ацетат має лише невелику стійкість до сонячного світла, тоді як сонячна стійкість триацетату вище. Обидва волокна мають хорошу термостійкість нижче їх точок плавлення.

Ацетат і тріацетат не можуть бути пофарбовані барвниками для целюлозних волокон. Ці волокна можуть бути задовільно забарвлені дисперсними барвниками за помірних і високих температур, що дає чіткі, яскраві відтінки. Ацетат і тріацетат швидко висушуються, і їх можна піддавати сухому чищенню.

Штучні волокна.Серед хімічних волокон за обсягом випуску місце займає штучне віскозне волокно. Основною речовиною для отримання віскозного волокна є деревна целюлоза та дешеві доступні хімічні речовини. Перевагою віскозного волокна є висока економічна ефективність його виробництва та переробки. Так, при виробництві 1 кг віскозної пряжі трудові витрати в 2-3 рази нижчі від витрат на виробництво такої ж пряжі з бавовни і в 4,5-5 разів нижче за виробництво 1 кг вовняної пряжі.

Випускається віскозне волокно різної довжини та товщини. Товщина елементарного волокна віскозного шовку буває від 05 до 02 текс.

Віскозні волокна мають достатню міцність, проте в мокрому стані їх міцність падає до 50-60%. Їх недоліком є ​​здатність сідати, тобто скорочуватися по довжині, особливо після прання виробів.

Ці волокна мають високі гігієнічні властивості, так як вони характеризуються здатністю добре вбирати вологу. Віскозні волокна термостійкі.

При нагріванні вони не розм'якшуються та витримують нагрівання без руйнування до 150°. При вищих температурах (175-200°) настає процес розкладання волокна.

Віскозні волокна з підвищеними властивостями отримали назву полінозних. За своїми властивостями вони наближаються до бавовняного волокна.

На основі бавовняної або деревної целюлози отримують інші штучні волокна - мідноаміачні та ацетатні.

Мідноаміачне волокно за своїми властивостями нагадує віскозне волокно. Виробляється воно у невеликих кількостях, тому що його виробництво набагато дорожче, ніж виробництво інших штучних волокон. Застосовується головним чином суміші з вовною.

Ацетатні волокна випускають двох видів: діацетатні та триацетатні. Діацетатні волокна зазвичай називають ацетатними. Ацетатні волокна мають достатню міцність. Їхнє розривне подовження 18-25%. Розривна міцність ацетатного волокна у мокрому стані знижується на 40-50%, а тріацетатного – на 10-15%. Ацетатне волокно поглинає приблизно 6,5% вологи, а триацетатне – не більше 1-1,5%.

Ацетатні волокна за своїми властивостями займають проміжне положення між штучними та синтетичними волокнами.

На відміну від віскозних ацетатні волокна термопластичні та при температурі 140-150° починають деформуватися.

Застосування ацетатних волокон у суміші з віскозними дозволяє значно знизити зминання виробів. Ацетатні волокна не фарбуються барвниками, що застосовуються для фарбування віскозних волокон, тому застосування ацетатних волокон у суміші з віскозними дозволяє створювати різні колористичні ефекти, покращувати лицьову поверхню тканини.

З інших штучних волокон у виробництві тканин використовують скляні та металеві; металеві нитки застосовують для надання тканин різних декоративних ефектів; вони звуться алюніт, люрекс, метлон та інших.

Синтетичні волокна.З синтетичних волокон найбільшого поширення набули поліамідні волокна, до яких належать капрон, анід, енант та інші волокна. У нашій країні серед поліамідних волокон перше місце посідає капронове волокно. Для його отримання використовують смолу капролактам, яку отримують шляхом хімічного синтезу відносно простих органічних речовин.

Поліамідні волокна мають низку цінних властивостей: високу міцність на розрив, пружність і виняткову стійкість до стирання.

Перевагою поліамідних волокон є висока стійкість до стирання та багаторазових деформацій.

Синтетичні волокна

Протягом тисячоліть людство використовувало для потреб природні волокна рослинного (льон, бавовна, пенька) і тваринного (вовна, шовк) походження. Крім того, застосовувалися і мінеральні матеріали, наприклад, азбест.

Тканини, вироблені з цих волокон, йшли виготовлення одягу, технічні потреби тощо.

У зв'язку із зростанням населення Землі натуральних волокон стало не вистачати. Саме тому виникла потреба у їх замінниках.

Першу спробу отримати штучним шляхом шовк зробив 1855 р. француз Одемар з урахуванням нітроцелюлози. У 1884 р. французький інженер Р. Шардоне розробив метод отримання штучного волокна – нітрошовку, і з 1890 р. було організовано широке виробництво штучного шовку нітратним способом із заснуванням ниток з допомогою фільєр. Особливо ефективним виявилося в 90-х роках XIX ст. виробництво шовку із віскози. Згодом цей спосіб набув найширшого поширення, і нині віскозний шовк становить приблизно 85 % світового виробництва штучного волокна. У 1900 р. світове виробництво віскозного шовку становило 985 тонн, 1930 р. – близько 200 тис. тонн, а 1950 р. виробництво віскозного шовку досягло майже 1600 тис. тонн.

У 1920-х роках було освоєно виробництво ацетатного шовку (з ацетилцелюлози). На вигляд ацетатний шовк майже не відрізняється від натурального. Він малогігроскопічний і, на відміну від віскозного шовку, не меніться. Ацетатний шовк широко застосовується у електротехніці як ізоляційний матеріал. Пізніше був відкритий спосіб отримання ацетатного волокна надзвичайно великої міцності (шнур перетином 1 см 2 витримує навантаження 10 тонн).

За підсумками успіхів хімії протягом XX в. в СРСР, Англії, Франції, Італії, США, Японії та інших країнах було створено потужну промисловість штучного волокна.

Напередодні Першої світової війни у ​​всьому світі вироблялося лише 11 тис. тонн штучного волокна, а через 25 років виробництво штучного волокна відтіснило виробництво натурального шовку. Якщо 1927 р. виробництво віскозного і ацетатного шовку становило близько 60 тис. тонн, то 1956 р. світова продукція штучних – віскозних і ацетатних – волокон перевищила 2 млн тонн.

Різниця між натуральним, штучним та синтетичним волокнами полягає в наступному. Природне (натуральне) волокно повністю створене самою природою, штучне волокно зроблено руками людини, а синтетичне – створено людиною на хімічних заводах. При синтезі синтетичних волокон з більш простих речовин одержують складніші високомолекулярні сполуки, тоді як штучні матеріалиутворюються за рахунок руйнування значно складніших молекул (наприклад, молекул клітковини при отриманні метилового спирту шляхом сухої перегонки деревини).

У 1935 р. американським хіміком У. Карозерсом було відкрито нейлон – перше синтетичне волокно. Карозерс спочатку працював бухгалтером, але пізніше зацікавився хімією та вступив до Іллінойського університету. Вже на третьому курсі йому доручили читати лекції з хімії. У 1926 році Гарвардський університет обирає його професором органічної хімії.

У 1928 р. у долі Карозерса відбувся різкий поворот. Найбільший хімічний концерн "Дюпон де Немур" запросив його очолити лабораторію органічної хімії. Йому створили ідеальні умови: великий штат співробітників, найсучасніше обладнання, свободу у виборі тематики досліджень.

Це було пов'язано з тим, що за рік до цього концерн прийняв стратегію на теоретичні дослідження, вважаючи, що вони, зрештою, принесуть значну практичну користь, а отже, і прибуток.

Так і сталося. Лабораторія Карозерса, досліджуючи полімеризацію мономерів, після трьох років наполегливої ​​роботи досягає видатного успіху - отримує полімер хлоропрену. На основі його в 1934 р. концерн «Дюпон» розпочав промислове виробництво одного з перших видів синтетичного каучуку – поліхлоропрену (неопрену), за своїми якостями здатного з успіхом замінити дефіцитний натуральний каучук.

Однак головною метою своїх досліджень Карозерс вважав отримання такої синтетичної речовини, яку можна було б перетворювати на волокно. Використовуючи метод полікомпенсації, яким він займався ще в Гарвардському університеті, Карозерс у 1930 р. отримав у результаті взаємодії етиленгліколю та себацинової кислоти поліефір, який, як з'ясувалося пізніше, легко витягувався у волокно. Це було вже величезним досягненням. Однак практичного застосуванняця речовина не могла мати, тому що легко розм'якшувалося від гарячої води.

Подальші численні спроби отримати комерційне синтетичне волокно виявилися безуспішними, і Карозерс вирішив припинити роботу у цьому напрямі. Керівництво концерну погодилося закрити програму. Проте завідувач хімічного відділу чинив опір такому результату справи. Насилу він переконав Карозерса продовжити дослідження.

Наново обмірковуючи результати своєї роботи у пошуках нових шляхів її продовження, Карозерс звернув увагу на недавно синтезовані полімери, що містять у молекулі амідні групи – поліаміди. Цей вибір виявився виключно плідним. Досліди показали, що деякі поліамідні смоли, протиснуті через фільєру, виготовлену з тонкого медичного шприца, утворюють нитки, з яких можна виготовляти волокно. Застосування нових смол здавалося дуже перспективним.

Після нових експериментів Карозерс та його помічники 28 лютого 1935 р. отримали поліамід, з якого можна виробляти міцне, пружне, еластичне, водостійке волокно. Ця смола, виділена в результаті реакції гексаметилендіаміну з адипінової кислотою, з подальшим нагріванням у вакуумі отриманої солі (АГ), була названа «полімер 66», оскільки вихідні продукти містили по 6 атомів вуглецю. Оскільки над створенням цього полімеру працювали одночасно в Нью-Йорку та Лондоні, то волокно з нього отримало назву «нейлон» – за початковими літерами цих міст. Фахівці-текстильники визнали його придатним для комерційного виробництва пряжі.

Протягом двох наступних років вчені та інженери «Дюпона» розробляли у лабораторних умовах технологічні процесивиробництва проміжних продуктів полімеру та нейлонової пряжі та конструювали дослідно-заводську хімічну установку.

16 лютого 1937 р. нейлон було запатентовано. Після багатьох дослідних циклів у квітні 1937 р. було отримано волокно для експериментальної партії панчіх. У липні 1938 р. було завершено будівництво дослідного підприємства.

29 квітня 1937 р., через три дні після того, як Карозерсу виповнився 41 рік, він пішов із життя, прийнявши ціаністий калій. Видатного дослідника переслідувала нав'язлива ідея, що він не відбувся як учений.

Розробка нейлону коштувала 6 млн доларів, дорожче, ніж будь-який інший продукт громадського користування. (Для порівняння: на розробку телебачення США витратили 2,5 млн. доларів.)

Зовні нейлон нагадує натуральний шовк і наближається до нього за хімічною будовою. Однак за своєю механічною міцністю нейлонове волокно перевершує віскозний шовк приблизно втричі, а натуральний – майже вдвічі.

Компанія «Дюпон» довго суворо охороняла секрет виробничого процесу нейлону. І навіть сама виготовляла потрібне для цього обладнання. Як співробітники, так і оптові продавці товару обов'язково давали підписку про нерозголошення інформації щодо «нейлонових секретів».

Першим комерційним виробом, що надійшли ринку, стали зубні щітки з нейлонової щетиною. Їх випуск розпочався 1938 року. Нейлонові панчохи були продемонстровані у жовтні 1939 р., а з початку 1940-го у м. Вілмінгтон стало вироблятися нейлонове волокно, яке трикотажні фабрики купували для виготовлення панчіх. Завдяки взаємній домовленості торгових фірм панчохи виробників, що конкурують між собою, з'явилися на ринку в один день: 15 травня 1940 року.

Масове виробництво виробів із нейлону почалося лише після Другої світової війни, у 1946 році. І хоча з того часу з'явилися багато інших поліамідів (капрон, перлон та ін), нейлон все ще широко застосовується в текстильній промисловості.

Якщо 1939 р. світове виробництво нейлону становило лише 180 тонн, то 1953 р. воно досягло 110 тис. тонн.

З нейлонової пластмаси у 50-ті роки минулого століття виготовляли суднові лопатеві гвинти для суден малого та середнього тоннажу.

У 40-50-ті роки XX ст. з'явилися інші синтетичні поліамідні волокна. Так було в СРСР найбільш поширений капрон. Як вихідна сировина для його виробництва використовується дешевий фенол, що виробляється з кам'яновугільної смоли. З 1 т фенолу можна одержати близько 0,5 т смоли, та якщо з неї виготовити капрон у кількості, достатньому виготовлення 20–25 тис. пар панчіх. Капрон отримують з продуктів переробки нафти.

У 1953 р. вперше у світі в СРСР у дослідно-промисловому масштабі було здійснено реакцію полімеризації між етиленом та чотирихлористим вуглецем та отримано вихідний продукт для промислового виробництва волокна енант. Схема його виробництва було розроблено колективом вчених під керівництвом А. Н. Несмеянова.

За основними фізико-механічними властивостями енант не тільки не поступався іншим відомим поліамідним волокнам, а й багато в чому перевершував капрон і нейлон.

У 50-60-ті роки. минулого століття розпочалося виробництво поліефірних, поліакрилонітрильних синтетичних волокон.

Поліефірні волокна формуються з розплаву поліетилен-терефталату. Вони мають чудову термостійкість, зберігаючи 50 % міцності при температурі 180 °C, вогнестійкі та атмосферостійкі. Стійкі до дії розчинників та шкідників: молі, плісняви ​​тощо. Нитка з поліефірних волокон використовується для виготовлення транспортерних стрічок, приводних ременів, канатів, вітрил, рибальських мереж, шлангів, як основа для шин. Моноволокно застосовується для сітки для папероробних машин, струн для ракеток. У текстильній промисловості нитка з поліефірних волокон йде виготовлення трикотажу, тканин тощо. До поліефірних волокон належить лавсан.

Поліакрилонітрильні волокна за своїми властивостями близькі до вовни. Вони стійкі до дії кислот, лугів, розчинників. Їх застосовують виготовлення верхнього трикотажу, килимів, тканин для костюмів. У суміші з бавовною та віскозним волокном поліакрилонітрильні волокна використовують для виготовлення білизни, гардин, брезентів. У СРСР ці волокна випускалися під торговою назвою нітрон.

Багато синтетичних волокон отримують шляхом продавлювання розплаву або розчину полімеру через фільєри діаметром від 50 до 500 мікрометрів в камеру з холодним повітрям, де відбувається затвердіння і перетворення струменів на волокно. Нитка, що безперервно утворюється, намотують на бобіну.

Затвердіння ацетатних волокон відбувається у середовищі гарячого повітря для випаровування розчинника, а затвердіння віскозних волокон – в осадових ваннах із спеціальними рідкими реагентами. Витяжка волокон на бобінах при формуванні застосовується для того, щоб полімерні ланцюгові молекули прийняли більш чіткий порядок.

На властивості волокон впливають різними методами: зміною швидкості видавлювання, складу та концентрації речовин у ванні, змінюючи температуру прядильного розчину, ванни чи повітряної камери, варіюючи розміри отвору фільєр.

Важливою характеристикою властивостей міцності волокна є розривна довжина, при якій волокно розривається під дією власної тяжкості.

У природного бавовняного волокна вона змінюється від 5 до 10 км, ацетатного шовку – від 12 до 14 км, натурального – від 30 до 35 км, віскозного волокна – до 50 км. Волокна з поліефірів та поліамідів мають велику міцність. Так у нейлону розривна довжина сягає 80 км.

Синтетичні волокна потіснили натуральні у багатьох областях. Загальний обсяг їхнього виробництва практично зрівнявся.