Классификация текстильных волокон
Все текстильные волокна делятся на две основные группы: натуральные, которые созданы природой, и химические, произведенные человеком. И те, и другие состоят из высокомолекулярных соединений — полимеров. К природным полимерам относятся, например, целлюлоза (основа растительных волокон), а также белки кератин и фиброин, из которых состоят шерсть и шелк.
Натуральные волокна растительного происхождения
Важнейшим природным волокном является хлопок. Его получают из семян хлопчатника. На заводах сырец очищают от растительного сора, а затем на специальных машинах-волокноотделителях отделяют волокна от семян. После прессовки в кипы хлопок отправляют на прядильные фабрики. Хлопковые волокна имеют длину около 20 мм, они тонкие, прочные и хорошо поддаются окрашиванию. Из хлопка производят огромный ассортимент тканей — от воздушного батиста до плотного корда для автомобильных шин.
Кроме того, из стеблей и листьев растений получают лубяные волокна. Они бывают тонкими (лен, рами) и грубыми (пенька, джут). Тонкие волокна идут на производство тканей, а грубые используются для изготовления мешковины, канатов и веревок.
Натуральные волокна животного происхождения
Шерсть, получаемая преимущественно от овец, занимает второе место по значимости после хлопка. Ее ценные свойства — легкость, низкая теплопроводность и высокая гигроскопичность. После очистки и сортировки из шерсти производят как гладкую тонкую пряжу для костюмных тканей, так и пушистую толстую пряжу для тяжелых сукон. Уникальное свойство шерсти — способность к свойлачиванию, что позволяет создавать войлоки и другие плотные материалы.
Натуральный шелк — это продукт жизнедеятельности гусеницы тутового шелкопряда, которая плетет из выделяемой нити кокон. Коконы собирают, обрабатывают паром и на специальных машинах разматывают, соединяя нити от нескольких коконов в одну прочную нить шелка-сырца. После скручивания получают крученый шелк, из которого создают изысканные ткани и трикотаж.
Минеральное волокно
Существует и волокно минерального происхождения — асбест, или «горный лен». Оно обладает высокой огнестойкостью и используется для изготовления тепло- и электроизоляции, а также защитной одежды для пожарных.
Возникновение и виды химических волокон
Быстрый рост населения и развитие техники в XIX веке привели к дефициту натурального сырья, что стимулировало создание химических волокон. Они делятся на два основных типа: искусственные и синтетические.
Искусственные волокна (например, вискозные, ацетатные) производят путем химической переработки природных полимеров, таких как целлюлоза из древесины. Великий русский химик Д. И. Менделеев предвидел большое будущее таких волокон, отмечая их потенциальную дешевизну. Они дешевле натуральных и по некоторым свойствам превосходят их, однако возможности модификации их характеристик ограничены исходным природным полимером.
Синтетические волокна: технологии будущего
Синтетические волокна — продукт современной химии. Их получают путем полимеризации относительно простых веществ-мономеров, сырьем для которых служат нефть, газ, уголь и промышленные отходы. Ключевое преимущество синтетики — возможность целенаправленно создавать волокна с заранее заданными свойствами: высокой прочностью, стойкостью к агрессивным средам, эластичностью.
Благодаря этим качествам синтетические волокна (капрон, лавсан, нитрон и др.) нашли широчайшее применение. Из них делают сверхпрочный корд для шин, тросы, фильтры, мембраны и разнообразные ткани. Каждый новый вид синтетического волокна открывает новые, подчас неожиданные, области применения.
Процесс производства химических волокон
Производство химических волокон состоит из четырех основных стадий:
- Получение исходного материала: для искусственных волокон — очистка природных полимеров; для синтетических — синтез полимеров из мономеров.
- Приготовление прядильной массы: полимер растворяют или расплавляют, очищают от примесей и добавляют красители.
- Формование волокна: ключевая операция. Массу продавливают через фильеру (пластину с мельчайшими отверстиями). Вытекающие струйки затвердевают, образуя волокна.
- Отделка волокна: включает очистку, обработку специальными составами для придания скользкости, сушку и намотку на бобины.