Текстильные товары
Текстильными товарами называются изделия, вырабатываемые из волокон и нитей. К ним относятся ткани, трикотажные полотна, нетканые и пленочные материалы, искусственные кожа и мех.
К факторам, формирующим потребительские свойства и качество текстильных товаров, относятся свойства, строение и качество текстильных волокон, пряжи и нитей, способ производства, структура материала и вид отделки.
Классификация, ассортимент и свойства волокон
Волокно - это гибкое прочное тело, длина которого в несколько раз превышает его поперечные размеры. Текстильные волокна используют для изготовления пряжи, ниток, тканей, трикотажных полотен, нетканых материалов, искусственной кожи и меха. В настоящее время при изготовлении текстильных изделий широко используются различные виды волокон, которые отличаются друг от друга по химическому составу, строению и свойствам.
Основными признаками классификации текстильных волокон являются способ получения (происхождение) и химический состав, определяющие основные физико-механические и химические свойства волокон, а также изделий, полученных из них. По происхождению все волокна подразделяются на натуральные и химические.
Натуральные волокна - волокна природного, т. е. растительного, животного или минерального происхождения.
Химические волокна- волокна, изготовленные в заводских условиях. Химические волокна бывают искусственные и синтетические. Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений. Синтетические волокна получают из низкомолекулярных веществ в результате реакции полимеризации или поликонденсации, в основном из продуктов переработки нефти и каменного угля.
Ассортимент и свойства натуральных волокон и нитей
Природные высокомолекулярные соединения образуются в процессе развития и роста волокон. Основным веществом всех растительных волокон является целлюлоза, животных волокон - белок: у шерсти - кератин, у шелка - фиброин.
Хлопок получают из коробочек хлопчатника. Он представляет собой тонкие, короткие, мягкие пушистые волокна, покрывающие семена однолетних растений хлопчатника. Он является основным видом сырья текстильной промышленности. Хлопковое волокно представляет собой тонкостенную трубочку с каналом внутри. Для хлопка характерны относительно высокая прочность, теплостойкость (130-140°С), средняя гигроскопичность (18-20%) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются. Хлопок отличается высокой устойчивостью к действию щелочей и незначительной - к истиранию. Последние открытия в генной инженерии позволили вырастить цветной хлопок.
Лен - лубяные волокна, длина которых составляет 20-30мм и более. Состоят из удлиненных цилиндрических клеток с довольно гладкими поверхностями. Элементарные волокна соединены между собой пектиновыми веществами в пучки по 10-50 шт. Гигроскопичность составляет от 12 до 30%. Льняное волокно плохо окрашивается из-за значительного содержания жировосковых веществ. По устойчивости к свету, высоким температурам и микробным разрушениям, а также по теплопроводности превосходит хлопок. Льняное волокно используют для изготовления технических (брезент, парусина,приводные ремни и др.), бытовых (бельевое полотно, костюмные и платьевые ткани) и тарных тканей.
Шерсть представляет собой волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Волокно шерсти состоит из чешуйчатого (внешнего), коркового и сердцевинного слоев. На долю белка кератина в химическом составе волокна приходится 90%. Основную массу шерсти для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство. Овечья шерсть бывает четырех типов: пух, переходной волос, ость и мертвый волос. Пух - это очень тонкое, извитое, мягкое и прочное волокно, без сердцевинного слоя. Используется гагачий, гусиный, утиный, козий и кроличий пух. Переходный волос - это более толстое и грубое волокно, чем пух. Ость - это волокно более жесткое, чем переходный волос. Мертвый волос - очень толстое в поперечнике и грубое неизвитое волокно, покрытое крупными пластинчатыми чешуйками. Волокно могер (ангора) получают от ангорских коз. От кашмирских коз получают волокно кашмир, отличающееся мягкостью, нежностью на ощупь и преимущественно белым цветом. Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию и высокая теплозащитность. Благодаря этим свойствам из шерсти вырабатывают ткани и трикотажные изделия зимнего ассортимента, а также сукна, драпы, фетр, войлочные и валяные изделия.
Шелк - это тонкие длинные нити, вырабатываемые шелкопрядом с помощью шелкоотделительных желез, и наматываемые им на кокон. Длина такой нити может составлять 500-1500 м. Самым высококачественным сортом шелка считается крученый шелк из длинных нитей, добываемых из середины кокона. Натуральный шелк широко используется при выработке швейных ниток, плательных тканей и штучных изделий (головных платков, косынок и шарфов). Особенно чувствителен шелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается.
Ассортимент и свойства химических волокон и нитей
Искусственные волокна
Вискозное волокно - самое натуральное из всех химических волокон, получаемое из природной целлюлозы. В зависимости от назначения вискозные волокна производят в виде нитей, а также штапельного (короткого) волокна с блестящей или матовой поверхностью. Волокно обладает хорошей гигроскопичностью (35-40%), светостойкостью и мягкостью. Недостатками вискозных волокон являются: большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и значительная усадка при увлажнении. Эти недостатки устранены в модифицированных вискозных волокнах (полинозное, сиблон, мтилон), которым свойственны значительно более высокая прочность в сухом и мокром состоянии, большая износоустойчивость, меньшая усадка и повышенная несминаемость. Сиблон, по сравнению с обычным вискозным волокном, имеет меньшую степень усадки, повышенные показатели несминаемости, прочности в мокром состоянии и устойчивости к щелочам. Мтилан обладает антимикробными свойствами и используется в медицине в качестве нитей для временного скрепления хирургических швов. Вискозные волокна применяются при производстве одежных тканей, бельевого и верхнего трикотажа как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами и нитями.
Ацетатные и триацетатные волокна получают из хлопковой целлюлозы. Ткани из ацетатных волокон внешне очень похожи на натуральный шелк, обладают высокой упругостью, мягкостью, хорошей драпируемостью, малой сминаемостью, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Гигроскопичность меньше, чем у вискозы, поэтому электризуются. Ткани из триацетатного волокна имеют малую сминаемость и усадку, но теряют прочность в мокром состоянии. Благодаря высокой упругости ткани хорошо сохраняют форму и отделки (гофре и плиссе). Высокая термоустойчивостьпозволяет гладить ткани из ацетатных и триацетатных волокон при 150-160°С.
Синтетические волокна
Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Общими достоинствам синтетических волокон являются высокая прочность, устойчивость к истиранию и микроорганизмам, несминаемость. Основной недостаток - низкая гигроскопичность и электризуемость.
Полиамидные волокна - капрон, анид, энант, нейлон - отличаются высокой прочностью при растяжении, стойкостью к истиранию и многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность, термостойкость и светостойкость, высокая электризуемость. В результате быстрого "старения" они желтеют, становятся ломкими и жесткими. Полиамидные волокна и нити широко используются при выработке бытовых и технических изделий.
Полиэфирные волокна - лавсан - разрушаются при действии кислот и щелочей, гигроскопичность составляет 0,4%, поэтому для выработки тканей бытового назначения в чистом виде не применяется. Характеризуется высокой термостойкостью, малой усадкой, низкой теплопроводностью и большой упругостью. Недостатками волокна являются его повышенная жесткость, способность к образованию пиллинга на поверхности изделий, низкая гигроскопичность и сильная электризуемость. Лавсан широко применяется при выработке тканей, трикотажных и нетканых полотен бытового назначения в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию, упругость и формоустойчивость. Кроме того, волокно используется в медицине для изготовления хирургических нитей и кровеносных сосудов.
Полиакрилонитрильные волокна - нитрон, дралон, долан, орлон - по внешнему виду напоминают шерсть. Изделия из него даже после стирки обладают высокой формоустойчивостью и несминаемостью. Устойчивы к воздействиям моли и микроорганизмов, обладают высокой стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Применяется в производстве верхнего трикотажа, тканей, а также искусственного меха, ковровых изделий, одеял и тканей.
Поливинилспиртовые волокна - винол, ралон - обладают высокой прочностью и устойчивостью к истиранию и изгибу, действию света, микроорганизмов, пота, различных реагентов (кислот, щелочей, окислителей, нефтепродуктов). Винол отличается от всех синтетических волокон повышенной гигроскопичностью, что дает возможность использовать его при выработке тканей для белья и верхней одежды. Штапельные (короткие) поливинилспиртовые волокна применяют в чистом виде или в смеси с хлопком, шерстью, льном или химическими волокнами для получения тканей, трикотажа, фетра, войлока, парусины, брезентов, фильтровальных материалов.
Полиуретановые волокна - спандекс, лайкра - обладают высокой эластичностью: могут многократно растягиваться и увеличиваться по длине в 5-8 раз. Имеют высокую упругость, прочность, несминаемость, устойчивость к истиранию (в 20 раз больше, чем у резиновой нити), к светопогоде и химическим реагентам, но низкую гигроскопичность и термостойкость: при температуре более 150°С желтеют и становятся жесткими. С использованием этих волокон вырабатывают эластичные ткани и трикотажные полотна для верхней одежды, и предметов женского туалета, спортивной одежды, а также чулочно-носочные изделия.
Поливинилхлоридные волокна - хлорин - отличаются устойчивостью к износу и действию химических реагентов, но в то же время мало поглощают влагу, недостаточно устойчивы к свету и высоким температурам: при 90-100°С волокна "садятся" и размягчаются. Используют в производстве фильтровальных тканей, рыболовных сетей, трикотажного лечебного белья.
Полиолефиновые волокна получают из полиэтилена и полипропилена. Они дешевле и легче других синтетических волокон, обладают высокими показателями прочности, устойчивости к химическим реагентам, микроорганизмам, износу и многократным изгибам. Недостатки: низкая гигроскопичность (0,02%), значительная электризуемость, неустойчивость к высоким температурам (при 50-60°С - значительная усадка). В основном используют для изготовления технических материалов, ковровых изделий, плащевых тканей и т. д.
Неорганические нити и волокна
Стеклянные волокна получают из силикатного стекла методом плавления и вытягивания. Они обладают негорючестью, стойкостью к коррозии, щелочам и кислотам, высокой прочностью, атмосферо- и звукоизоляционными свойствами. Используются для производства фильтров, огнестойкой внутренней обшивки самолетов и судов, театральных занавесов.
Металлические волокна получают из алюминия, меди, никеля, золота, серебра, платины, латуни, бронзы путем волочения, резки, строгания и литья. Вырабатывают алюнит, люрекс и мишуру. В смеси с другими волокнами и нитями применяют для выработки и отделки одежных, мебельно-декоративных тканей и текстильной галантереи.
ВОЛОКНА НЕОРГАНИЧЕСКИЕ, получают на основе химических элементов (бора, металлов), оксидов (SiO 2 , Al 2 О 3 , ZrO 2), карбидов (SiC, В 4 С), нитридов (AlN), смесей указанных соединений (например, различных оксидов или карбидов), а также на основе природных (базальта и пр.) или искусственных (силикатного стекла, смотри Стеклянное волокно) силикатов. Структура большинства волокон неорганических - поликристаллическая, силикатных волокон - аморфная. По свойствам к волокнам неорганическим близки нитевидные кристаллы аналогичных соединений.
Оксидные, силикатные, металлические волокна неорганические получают главным образом продавливанием расплава через фильеры, раздувом расплава горячими газами или растяжением в центробежном поле. Карбидные и оксидные волокна неорганические - экструзией пластифицированных полимерами или плавкими силикатами тонкодисперсных оксидов с последующим спеканием частиц этих соединений или термической обработкой органических (обычно гидратцеллюлозных) волокон, содержащих соли и другие соединения металлов. Карбидные волокна получают также восстановлением оксидных волокон углеродом; борные и карбидные - газофазным осаждением на подложке (вольфрамовой или углеродной нитях, полосках плёнок). Для улучшения эксплуатационных свойств волокна неорганические модифицируют газофазным осаждением поверхностных (барьерных) слоёв из более стойких веществ.
Волокна неорганические высокоплавки (температура эксплуатации многих волокон неорганических до 1500°С), негигроскопичны, устойчивы во многих агрессивных средах; в окислительной среде наиболее стойки оксидные волокна, в меньшей степени - карбидные. Прочность волокон неорганических от 1-1,3 ГПа (SiC, В 4 С) до 4-6 ГПа (В, SiO 2), модуль упругости от 70-90 ГПа (SiO 2 , базальт) до 400-480 ГПа (В, ZrO 2 , SiC). Карбидные волокна обладают полупроводниковыми свойствами.
Волокна неорганические и нити на их основе применяют как армирующие компоненты в композиционных материалах, имеющих органическую (полимерную), керамическую или металлическую матрицу; в качестве высокотемпературных теплоизоляционных материалов. Из кварцевых, оксидных и металлических волокон изготовляют фильтры для агрессивных жидкостей и горячих газов. Электропроводные металлические и карбидкремниевые волокна и нити применяют в электротехнике.
Лит.: Конкин А. А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М., 1974; Кац С. М. Высокотемпературные теплоизоляционные материалы. М., 1981; Наполнители для полимерных композиционных материалов. М., 1981; Будницкий Г. А. Армирующие волокна для композиционных материалов // Химические волокна. 1990. №2; Цирлин А. М. Непрерывные неорганические волокна для композиционных материалов. М., 1992.
Кроме уже перечисленных существуют волокна из природных неорганических соединений. Они делятся на натуральные и химические.
К натуральным неорганическим волокнам относится асбест -тонковолокнистый силикатный минерал. Асбестовые волокна огнестойки (температура плавления асбеста достигает 1500° С), щелоче- и кислотоупорны, нетеплопроводны.
Элементарные волокна асбеста объединены в технические волокна, которые служат основой для нитей, используемых для технических целей и при выработке тканей для специальной одежды, способных выдерживать высокие температуры и открытый огонь.
Химические неорганические волокна подразделяют на стекловолокна (кремниевые) и металлосодержащие.
Кремниевые волокна, или стекловолокна, изготовляют из расплавленного стекла в виде элементарных волокон диаметром 3-100 мкм и очень большой длины. Кроме них изготовляют штапельное стекловолокно диаметром 0,1-20 мкм и длиной 10-500 мм. Стекловолокно негорюче, хемостойко, обладает электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами. Используется для изготовления лент, тканей, сеток, нетканых полотен, волокнистых холстов, ваты для технических нужд в различных отраслях хозяйства страны.
Металлические искусственные волокна вырабатывают в виде нитей путем постепенного вытягивания (волочения) металлической проволоки. Так получают медные, стальные, серебряные, золотые нити. Алюминиевые нити изготовляют, нарезая плоскую алюминиевую ленту (фольгу) на тонкие полоски. Металлическим нитям можно придать разные цвета нанесением на них цветных лаков. Для придания большей прочности металлическим нитям их обвивают нитями из шелка или хлопка. Когда нити покрывают тонкой защитной синтетической пленкой, прозрачной или цветной, получают комбинированные металлические нити - метлон, люрекс, алюнит.
Вырабатываются металлические нити следующих видов: округлая металлическая нить; плоская нить в виде ленточки - плющенка; крученая нить - мишура; плющенка, скрученная с шелковой или хлопчатобумажной нитью,- прядево.
Статья Г.Е.Кричевского, Д.т.н., проф., засл.деятель науки РФ
Введение
В настоящее время наиболее развитые страны переходят в 6-ому технологическому укладу, а за ними подтягиваются развивающиеся. В основе этого уклада (постиндустриальное общество) лежат новые, прорывные технологии и, прежде всего, нано-, био-, инфо-, когнито-, социальные технологии. Эта новая парадигма развития цивилизации затрагивают все области практик человека, влияет на все технологии предыдущих укладов. Последние не исчезают, но существенно видоизменяются, модернизируются. Но, главное, качественное изменение – это появление новых технологий, переход их на коммерческий уровень, внедрение продуктов этих технологий и модифицированных традиционных технологий в повседневную жизнь цивилизованного человека (медицина, транспорт всех видов, строительство, одежда, интерьер и аксессуары дома, спорт, армия, средства коммуникации и др.).
Кричевский Г.Е. – профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель РФ, эксперт ЮНЕСКО, академик РИА и МИА, Лауреат Госпремии МСР, член Нанотехнологического общества России.
Не обошел стороной этот тектонический, технологический сдвиг и область производства волокон, без которых не только производство текстиля всех видов, но многих технических изделий традиционных и нетрадиционных областей применения (композиты, медицинские имплантаты, дисплеи и др.) не возможно.
История
История волокон – это история человечества, от первобытного существования до современного постиндустриального общества. Без одежды, домашнего интерьера, без технического текстиля немыслим быт, культура, спорт, наука, техника, медицина. Но все виды текстиля не существуют без волокон, которые в то же время являются только сырьем, но без которого невозможно произвести все виды текстиля и другие волокносодержащие материалы.
Интересно отметить, что много тысяч лет тому назад, начиная с конца эры палеолита (~ 10–12 тыс. лет до н.э.) и до конца 18-ого века, человек использовал исключительно, только природные (растительного и животного происхождения) волокна. И только первая промышленная революция (2-ой технологический уклад – середина 19-ого века) и, конечно, успехи в науке и, прежде всего, химии и химических технологий породили первое поколение химических волокон (гидратцеллюлозных – медноаммиачных и вискозных). С этого момента и до настоящего времени производство химических волокон развивалось чрезвычайно быстро в количественном (обогнали за 100 лет производство природных волокон) и по ряду позиций в качественном отношении (существенное улучшение потребительских свойств). Кратко история волокон представлена в таблице 1, из которой следует, что история химических волокон прошла три этапа, а последний еще не закончился и третье, молодое поколение химических волокон проходит этап своего формирования. НЕБОЛЬШОЕ ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ
Имеются расхождение в российских (раньше советских) и международных терминах. Согласно советской, российской терминологии волокна делятся на природные (растительные, животные) и химические (искусственные и синтетические).
Зададим себе вопрос «а разве все сущее, что нас окружает, не состоит из химических элементов и веществ?». И поэтому являются химическими и, следовательно, природные волокна – тоже химические. Замечательные советские ученые, предложившие этот термин «химические», были, прежде всего, химиками-технологами и вкладывали в этот термин смысл того, что их производит не природа (биохимия), а производит по химическим технологиям человек. На первое место поставлена, доминирует в этом термине химическая технология.
Международная терминология все искусственные и синтетические волокна (полимеры) обозначает в противоположность природным (natural) – нерукотворным, как сделанные руками человека (рукотворные) – manmade fibres. Такое определение с моей точки зрения более правильное. С развитием химии полимеров и технологий производства волокон терминология в этой области тоже развивается, уточняется, усложняется. Используются такие термины, как волокна полимерные и неполимерные, органические, неорганические, наноразмерные волокна, волокна, наполненные наночастицами, полученные с использованием генной инженерии и др.
Приведение в соответствие терминологии с достижениями в производстве волокон третьего поколения будет продолжаться; за этим надо следить и производителям и потребителям волокон, чтобы понимать друг друга.
Новое, третье поколение высокоэффективных волокон (ВЭВ)
Волокна третьего поколения с такими свойствами в зарубежной литературе называют ВЭВ – высокоэффективными волокнами (HPF – High Performance Fibers) и к ним наряду с новыми полимерными волокнами относят углеродные, керамические и новые виды стеклянных волокон.
Третье, новое поколение волокон начало формирование в конце 20-ого века и продолжает развиваться в 21-ом веке, и характеризуется повышенным требованием к их эксплуатационным свойствам в традиционных и новых областях применения (аэрокосмическая, автомобилестроение, другие виды транспорта, медицина, спорт, армия, строительство). Эти области применения предъявляют повышенные требования к физико-механическим свойствам, термо-, огне-, био-, хемо-, радиационной стойкости.
Удовлетворить полностью этот комплекс требований ассортиментом природных и химическим волокнами 1-ого и 2-ого поколения не удается. На помощь приходят успехи в области химии и физики полимеров, физики твердого тела и производство на этой основе ВЭВ.
Появляются (синтезируются) полимеры с новыми химическим строением и физической структурой полученные по новым технологиям. Установление зависимости, причинно-следственных связей между химией, физикой волокон и их свойствами лежит в основе создания волокон 3-его поколения с заранее заданными свойствами и, прежде всего, с высокой разрывной прочностью, прочностью к трению, изгибу, давлению, упругостью, термо- и огнестойкостью.
Как видно из табл.1, где представлена история волокон, развитие волокон происходит таким образом, что предыдущие виды волокон при появлении новых не исчезают, а продолжают использоваться, но значимость их убывает, а новых возрастает. Это закон исторической диалектики и перехода продукции из одного технологического уклада в другой со сменой приоритетов. До сих пор используются все природные волокна, химические волокна 1-ого и 2-ого поколения, но начинают набирать силу новые волокна 3-его поколения.
Производство синтетических волокон, волокнообразующих полимеров, как большинство современных органических низко- и высокомолекулярных веществ основано на нефте- и газохимии. На схеме рисунка 1 показаны многочисленные продукты первичной и глубокой переработки природного газа и нефти вплоть до волокнообразующих полимеров, волокон 2-ого и 3-его поколения.
Как можно видеть из нефти и природного газа при глубокой обработке можно получать пластики, пленки, волокна, лекарства, красители и другие вещества.
В советское время все это и производилось, и СССР занимал ведущие (2–5) места в мире по производству волокон, красителей, пластмасс. К сожалению, в настоящее время российским газом и нефтью пользуются вся Европа и Китай и производят из нашего сырья множество ценных продуктов, в том числе волокна.
До появления химических волокон в ряде технических областей использовали природные волокна (хлопок), имеющие прочностные характеристики 0,1–0,4 Н/текс и модуль упругости 2–5 Н/текс.
Первые вискозные и ацетатные волокна имели прочность не выше, чем природные (0,2–0,4 Н/текс), но к 60-ым годам 20-ого века удалось поднять их прочность до 0,6 Н/текс и разрывное удлинение до 13% (за счет модернизации классической технологии).
Интересное решение было найдено в случае волокна Fortisan: эластомерное ацетатное волокно омыляли до гидратцеллюлозы и достигали прочности 0,6 Н/текс и модуля упругости 16 Н/текс. Этот тип волокна продержался на мировом рынке в период 1939–1945 гг.
Высокие показатели прочности достигаются не только за счет специфического химического строения полимерных цепей волокнообразующих полимеров (ароматические полиамиды, полибензоксазолы и др.), но и за счет особой, упорядоченной физической надмолекулярной структуры (формование из жидкокристаллического состояния), за счет высокой молекулярной массы (высокая суммарная энергия межмолекулярных связей), как в случае нового вида полиэтиленовых волокон.
Поскольку современные представления о механизмах разрушения полимерных материалов и волокон в частности сводится к соотношению прочности химических связей в главных цепях полимера и межмолекулярных связей между макромолекулами (водородные, ван-дер-ваальсовы, гидрофобные, ионные и др.), то игра на повышение прочности идет на два фронта: высокопрочные одинарные ковалентные связи в цепи и высокая прочность суммарных межмолекулярных связей между макромолекулами.
Полиамидные и полиэфирные волокна пришли на мировой рынок (Дюпон) в 1938 г. и присутствуют на нем до сих пор, занимая обширную нишу в традиционном текстиле и во многих областях техники. Современные полиамидные волокна имеют прочность 0,5 Н/текс и модуль упругости 2,5 Н/текс, полиэфирные волокна имеют близкую прочность и более высокий модуль упругости 10 н/текс.
Дальнейшее повышение прочностных показателей этих волокон в рамках существующих технологий реализовать было невозможно.
Синтез и производство пара-арамидных волокон, формуемых из жидкокристаллического состояния с прочностными характеристиками (прочность 2 н/текс и модуль упругости 80 н/текс) было начато Дюпон в 60-ые годы 20 века.
В последние десятилетия прошлого века появились углеродные волокна с прочностью ~ 5гПа (~ 3 Н/текс) и модулем упругости 800 гПа (~ 400 Н/текс), стеклянные волокна нового поколения (прочность ~ 4 гПа, 1,6 Н/текс), модуль упругости 90 гПа (35 Н/текс), керамические волокна (прочность ~3 гПа, 1 Н/текс), модуль упругости 400 гПа (~100 Н/текс).
Таблица 1 История волокон
| *№ п.** | *Вид волокна** | *Время использования** | Технологический уклад | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| I | ПРИРОДНЫЕ – НЕРУКОТВОРНЫЕ | |||
| 1а | Растительные: хлопок, лен, пенька, рами, сизаль и др. | Освоены 10–12 тыс.лет тому назад; используются до настоящего времени | Все доиндустриальные технологические и все индустриальные технологические | Одежда, дом, спорт, медицина, армия, ограничено в технике и др. |
| 1б | Животные: шерсть, шелк | |||
| II | ХИМИЧЕСКИЕ – РУКОТВОРНЫЕ | |||
| 1 | 1-ое поколение | |||
| 1а | Искусственные: гидратцеллюлозные, медноаммиачные, вискозные | Конец 19-ого – 1-ая половина 20-ого веков, до настоящего времени | 1ый–6ой технологические уклады | Одежда, дом, спорт, медицина, ограничено в технике |
| 1б | Ацетатные | |||
| 2 | 2-ое поколение | |||
| 2а | Искусственные: лиоцелл (гидратцеллюлозные) | 4-ая четверть 20-ого века по настоящее время | 4ый–6ой технологические уклады | Одежда, медицина и др. |
| 2б | Синтетические: полиамидные, полиэфирные, акриловые, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полипропиленовые | 30ые – 70ые годы 20-ого века по настоящее время | Одежда, дом, техника и др. | |
| 3 | 3-ье поколение | |||
| 3а | Синтетические: ароматические (пара-, мета-) полиамиды, полиэтиленовые с высокой молекулярной массой, полибензоксазольные, полибензимидазольные, углеродные | 5ый–6ой технологические уклады | Техника, медицина | |
| 3б | Неорганические: новые виды стеклянных волокон, керамические | конец 20-ого – начало 21-ого веков | 6ой технологический уклад | Техника |
| 3в | Наноразмерные и нанонаполненные волокна |
3-ье поколение химических волокон в зарубежной литературе называют не только высокоэффективными (ВЭВ), но и полифункциональными, умными. Все эти и другие названия, термины не точные, спорные, во всяком случае, не научные. Потому что все существующие и природные и химические волокна, безусловно, в той или иной степени и высокоэффективные и полифункциональные, и неглупые. Взять хотя бы природные волокна хлопок, лен, шерсть, то ни одно химическое волокно не может превзойти их высоких гигиенических свойств (дышат, поглощают потовыделения, а лен еще биологически активный). Все волокна обладают не одной, а несколькими функциями (полифункциональные). Как видим, указанные выше термины весьма условны.
Физико-механические свойства ВЭВ
Поскольку основные области использования нового поколения волокон (корд для шин, композиты для самолето-, ракето-, автомобилестроения, строительство) выдвигают высокие требования к свойствам волокон и, прежде всего, к физико-механическим свойствам, то остановимся более подробно на этих свойствах ВЭВ.
Какие физико-механические свойства являются важными для новых областей использования волокон: разрывная прочность, прочность на истирание, на сжатие, перекручивание. При этом важно волокнам выдерживать многократные (циклические) деформационные воздействия, адекватные условиям эксплуатации изделий, содержащих волокна. Очень наглядно на рисунке 2 показано различие в требованиях к физико-механическим свойствам (разрывная прочность, модуль упругости), которые предъявляют к волокнам три области использования: традиционный текстиль, традиционный технический текстиль, новые области применения в технике.
Как можно видеть, требования к прочностным свойствам волокон со стороны новых и традиционных областей применения существенно возрастают, и это тенденция сохранится с расширением областей использования волокон. Яркий пример – космический лифт, о котором говорят уже не только фантасты, но и инженеры. А этот проект можно реализовать, только используя сверхпрочные тросы из нановолокон 3-его поколения и волокон типа паучьего шелка (прочнее стальной нити).
Рисунок 2
Пояснения к рис.2: Модуль упругости и разрывная прочность оцениваются в одних единицах. Модуль упругости – мера жесткости материала, характеризующаяся сопротивлением развитию упругих деформаций. Для волокон определяется, как начальная линейная зависимость между нагрузкой и удлинением. Ден (денье) – единица измерения линейной плотности нити (волокна) = масса 1000 метров в г. Текс – единица (внесистемная) измерения линейной плотности волокна (нити) = г/км.
В таблице 2 приведены сравнительные характеристики физико-механических свойств различных волокон, в том числе ВЭВ.
Таблица 2. Сравнительные характеристики физико-механических свойств различных волокон
Следует иметь в виду, что физико-механические свойства надо оценивать не по одному показателю, а по крайней мере, по совокупности двух показателей, т.е. прочность и упругость при различных видах деформационного воздействия.
Так, согласно данным табл.2 стальная нить выигрывает по упругости, но проигрывает по удельной плотности (очень тяжелая). Учитывая все показатели в совокупности, можно выбирать области использования волокон. Так трос для космического лифта должен быть не только суперпрочным, но и легким.
Ткань для пуленепробиваемого жилета должна быть легкой, упругой (драпируемость) и способной гасить кинетическую энергию пули (зависит от энергии разрыва, т.е. способности диссепировать энергию). Композит для болидов гоночных машин должен быть прочным к ударам и одновременно легким; ремни безопасности должны быть из высокопрочных волокон с высокой упругостью.
Требования к физико-механическим характеристикам волокон, как набору, сочетанию двух и более показателей можно продолжить. Этот набор свойств и факторов формулирует пользователь, исходя из условий эксплуатации изделий, содержащих волокна. Проследим смену поколений волокон на примере шинного корда, требования к физико-механическим характеристикам которого все время возрастали.
При появлении первых автомобилей (1900 г.) в качестве шинного корда использовали хлопковую пряжу; с появлением гидратцеллюлозных вискозных волокон в период 1935–1955 гг. они полностью заменили хлопок. В свою очередь полиамидные волокна (нейлон различных видов) заменили вискозные волокна. Но и классические полиамидные волокна сегодня не отвечают по прочностным свойствам требованиям автопрома, особенно в случае шин для тяжелого транспорта, для авиации. Поэтому полиамидный корд замещен сегодня на стальные нити.
Максимум прочности коммерческих полиамидных и полиэфирных волокон достигает ~ 10 г/ден (~ 1ГПа, ~ 1 Н/текс). Комбинация умеренной высокой прочности и упругости обеспечивает высокую энергию разрыва (работа разрыва) и высокую устойчивость к многократным шоковым деформациям. Однако эти показатели полиамидных и полиэфирных волокон не удовлетворяют требованиям определенных новых областей использования волокон.
Например, полиамидные и полиэфирные волокна по причине высокого роста жесткости при высоких скоростях деформации не позволяет их использовать в антибаллистических изделиях.
В то же время полиэфирные волокна очень подходят для высокопрочных рыболовецких снастей (веревки, канаты, сети и др.), поскольку для них характерно относительно высокая прочность и гидрофобность (не смачивается водой); канаты из полиэфирных волокон используют на буровых для работы на глубине до 1000–2000 м, где они способны выдерживать груз до 1,5 тонн.
Сочетание высокой прочности и высокого модуля упругости обеспечивается тремя группами ВЭВ: 1. на основе арамидов, высокомолекулярного полиэтилена, других линейных полимеров, углеродные волокна; 2. неорганические волокна (стеклянные, керамические); 3. на основе термореактивных полимеров, образующих сетчатую трехмерную структуру.
ВЭВ на основе линейных полимеров
Первая группа ВЭВ в основе которых лежат линейные (1D мерные) полимеры и простейший из них полиэтилен.
Для материалов из линейных полимеров еще в 1930 г. Staudinger предложил идеальную модель надмолекулярной структуры, обеспечивающей высокий модуль упругости вдоль главных цепей (11000 кг/ мм2) и только 45 кг/мм2 между макромолекулами, связанными силами ванн-дер-ваальса.
Рисунок 3. Идеальная физическая структура линейного полимера по Staudinger.
Как можно видеть (рис. 3) прочность структуры определяется вытянутостью и высокой ориентацией цепей макромолекул вдоль оси волокна.
Технология (состояние прядильного раствора и расплава, условия вытяжки) производства волокон должна быть построена таким образом, чтобы не образовывались складки макромолекул. Волокнообразующие полимеры при определенном химическом строении макромолекул уже в растворе образуют вытянутые, ориентированные структуры, объединенные в блоки (жидкие кристаллы). При формировании волокон из такого состояния, усиленногое высокой степенью вытяжки, формируется структура близкая к идеальной по Staudinger (рис.3). Такая технология впервые была реализована фирмой Дюпон (США) при производстве волокон Kevlar на основе полипараарамида и полифенилентерефталатамида. В этих высокопрочных волокнах ароматические циклы соединены амидными группами
Наличие циклов в цепи обеспечивает упругость, а амидные группы образуют межмолекулярные водородные связи, отвечающие за разрывную прочность.
По близкой технологии (жидкокристаллическое состояние в растворе, высокая степень вытяжки при формовании ВЭВ производят из различных полимеров различными фирмами, в разных странах под разными торговыми названиями: Technora (Taijin, Япония), Vectran (Gelanese, США), Тверлана, Терлон (СССР, Россия), Mogelan-HSt и другие.
Углеродные волокна и графеновые слои
Больших 2D-мерных молекул в природе не бывает. Монофункциональные молекулы в реакциях дают молекулы малых размеров; бифункциональные дают линейные (1D-мерные) полимеры; три- и более функциональные реагенты образуют 3D-мерные, сетчатые сшитые структуры (термопласты). Только специфическая геометрия направления связей, способных образовываться атомами углерода, приводит к слоистым молекулам. Графен – гексональная, планарная сетка из углеродных атомов – первый пример такой структуры.
Углеродные волокна обычно получают высокотемпературной обработкой (крекинг) органических волокон (целлюлозные, полиакрилонитрильные) при натяжении. Получают прочные, упругие волокна, в которых одномерные слои ориентированы параллельно оси волокна.
3D-мерные сетчатые структуры
Полимеры с 3D-мерной сетчатой структурой обычно называют термопластами, поскольку они образуются в термокаталитических реакциях конденсации полифункциональных мономеров.
3D-термопласты можно получить в форме волокон. Обладая термостойкостью, такие волокна не отличаются высокой прочностью. Примерами таких волокон являются волокна на основе меламино-формальдегидного и фенол-альдегидного полимеров*.
Неорганические 3D-мерные сетчатые структуры (стеклянные и керамические) и на их основе волокна, а также на основе оксидов и карбидов металлов отличаются высокой прочностью, упругостью, термо- и огнестойкостью.
- Основной полимер волокна шерсти – кератин – тоже сетчатый редкосшитый природный полимер. Отличается уникальными упруго-эластическими свойствами (устойчивость к сжатию). Сшивка линейного полимера целлюлозы редкими поперечными связями придает волокну и тканям из него устойчивость к смятию, которым не обладают целлюлозные волокна изначально. Но при этом снижается (~15%) прочность на разрыв и истирание.
На рисунках 4–10 приведены сравнительные физико-механические характеристики ВЭВ.
В таблице 3 приведены основные эксплуатационные характеристики природных и химических волокон.
Рисунок 4. Кривые нагрузка – удлинение для обычных волокон и ВЭВ.
Рисунок 5. Связь между удельной прочностью и модулем упругости ВЭВ.
Рисунок 6. Зависимость прочности масса от прочности/объем для ВЭВ.
Рисунок 8. Кривые нагрузка – растяжение композита на основе ВЭВ в эпоксидной матрице.
Рисунок 9. Разрывная длина в километрах для ВЭВ.
Рисунок 10. ВЭВ. Основные области использования.
Таблица 3. Основные эксплуатационные характеритсики природных и химических волокон (Hearle).
| № | Тип волокна | Плот-ность г/см3 | Влажность, при 65% влажности | Точка плавления,°С | Прочность, Н/текс | Модуль упругости, Н/текс | Работа разрыва, Дж/г | Разрывное удлинение, % |
| 1 | Хлопок | 1,52 | 7 | 185* | 0,2–0,45 | 4–7,5 | 5–15 | 6–7 |
| 2 | Лен | 1,52 | 7 | 185* | 0,54 | 18 | 8 | 3 |
| 3 | Шерсть | 1,31 | 15 | 100**/300* | 0,1–0,15 | 2–3 | 25–40 | 30–40 |
| 4 | Нат.шелк | 1,34 | 10 | 175* | 0,38 | 7,5 | 60 | 23 |
| 5 | Вискозное | 1,49 | 13 | 185* | 0,2–0,4 | 5–13 | 10–30 | 7–30 |
| 6 | Полиамидные | 1,14 | 4 | 260*** | 0,35–0,8 | 1,–5 | 60–100 | 12–25 |
| 7 | Полиэфирные | 1,93 | 0,4 | 258 | 0,45–0,8 | 7,–13 | 20–120 | 9–13 |
| 8 | Полипропиле-новые | 0,91 | 0 | 165 | 0,6 | 6 | 70 | 17 |
| 9 | n-арамидные | 1,44 | 5 | 550* | 1,7–2,3 | 50–115 | 10–40 | 1,5–4,5 |
| 10 | m-арамидные | 1,46 | 5 | 415* | 0,49 | 7,5 | 85 | 35 |
| 11 | Vectran | 1,4 | < 0,1 | 330 | 2–2,5 | 45–60 | 15 | 3,5 |
| 12 | HMPE | 0,97 | 0 | 150 | 2,5–3,7 | 75–120 | 45–70 | 2,9–3,8 |
| 13 | PBO | 1,56 | 0 | 650* | 3,8–4,8 | 180 | 30–90 | 1,5–3,7 |
| 14 | Углеродные | 1,8–2,1 | 0 | >2500 | 0,4–3,9 | 20–370 | 4–70 | 0,2–2,1 |
| 15 | Стеклянные | 2,5 | 0 | 1000–12000**** | 1–2,5 | 50–60 | 10–70 | 1,8–5,4 |
продолжение табл. 3
| 16 | Керамические | 2,4–4,1 | 0 | >1000 | 0,3–0,95 | 55–100 | 0,5–9 | 0,3–1,5 |
| 17 | Хемостойкие | 1,3–1,6 | 0–0,5 | 170–375***** | 0–0,65 | 0,5–5 | 15–80 | 15–35 |
| 18 | Термостойкие | 1,25–1,45 | 5–15 | 200–500**** | 0,1–1,3 | 2,5–9,5 | 10–45 | 8–50 |
- – деструкция; ** – размягчение; *** – для найлон 66, найлон 6 – 216°; **** – разжижение;
***** – вилка температур
Экономика ВЭВ
В 50-ые годы прошлого века полиамидные и полиэфирные волокна были буквально «чудом» для потребителя, изголодавшегося по обилию изделий из текстиля с новыми свойствами. После промышленного освоения волокон этого типа крупнейшим химическим концерном мира Дюпон (США) вдогонку бросились все ведущие химические фирмы развитых капиталистических стран, начавшие выпускать подобные волокна под разными названиями.
Не осталась в стороне и химическая промышленность СССР, взявшая ориентир на один тип полиамидного волокна – капрон на основе поликапроамида. Технология эта по репарациям была вывезена из Германии в 1945 г. В демонтаже германских заводов, выпускавших это волокно под названием перлон, принимал участие видный советский ученый – полимерщик, профессор Захар Александрович Роговин. Он вместе с группой советских ученых и инженеров наладил производство капрона на ряде заводов в различных городах СССР (Клин, Калинин (Тверь)).
Полиэфирные волокна на основе полиэтилентерефталата производились в широких масштабах в СССР под торговой маркой лавсан – аббревиатура – лаборатория высокомодульных соединений академии наук. Эти два волокна стали основными многотоннажными и остаются ими до сих пор в мире. Эти волокна очень широко сами по себе или в смеси с другими волокнами используются как в производстве одежды, домашнего текстиля, так и в техническом секторе.
Мировой баланс производства и потребление волокон в 2010 году показан на рисунке 11.
Рисунок 11.
Рисунок 12.
Полиэфир. 2000 г. – 19,1 млн.тонн;
2010 г. – 35 млн.тонн;
2020 г. – 53,4 млн.тонн.
Хлопок. 2000 г. – 20 млн.тонн;
2010 г. – 25 млн.тонн;
2020 г. – 28 млн.тонн.
Рисунок 13.
Рисунок 14.
Рисунок 15.
Рисунок 16.
Рисунок 17.
Рисунок 18.
Прежде чем переходить к экономике ВЭВ скажем, как строилась ценовая и инвестиционная политика производства полиамидных и полиэфирных волокон. В начале (30–40-ые годы 20-ого века) выхода на рынок полиамидные и полиэфирные волокна были в несколько раз дороже природных волокон хлопка и даже шерсти. В это сейчас трудно поверить, когда картина обратная и отвечает реальному соотношению себестоимости производства этих волокон. Но это была абсолютно правильная ценовая политика, характерная для начала выхода на рынок потенциально массового продукта. Эта ценовая политика позволяет значительные доходы направлять на последующие исследования по развитию, совершенствованию производства новых видов волокон, в том числе ВЭВ. В настоящее время полиамидные и полиэфирные волокна выпускаются множеством компаний во многих странах многотоннажно. Такая конкуренция, большие тиражи этих волокон привели к ценам достаточно близким к себестоимости.
Иная, более сложная ситуация в случае экономики ВЭВ. Дюпон, начиная исследования в области ароматических полиамидов, приведших к созданию из них волокна Kevlar (на основе n-полиарамида), ориентировал их первоначально на рынок шинного корда.
Появление тяжелых и скоростных автомашин, тяжелых самолетов требовало высокопрочного корда; этим требованиям не отвечали не только хлопок и вискозное волокно, но и значительно более прочные полиамидные и полиэфирные волокна.
Повышение прочности корда пропорционально увеличивало срок службы шин («ходимость») и экономило расход волокон на производство корда.
Kevlar и другие высокопрочные ВЭВ используются для шин специального типа (гоночные машины, тяжелые трейлеры). ВЭВ в силу специфики рынка их потребления производятся под заказ малыми партиями, небольшим числом производителей по значительно более сложной технологии (многоступенчатый синтез, дорогое сырье, сложная технология формования, высокая степень вытяжки, экзотические растворители, низкие скорости формования) и, конечно, по высоким ценам. Но те области техники, в которых ВЭВ находят применение (самолето-, ракетостроение) могут себе позволить потреблять волокна по высоким ценам, которые неприемлемы в случае производства одежды, домашнего текстиля.
Производство наиболее используемых ВЭВ достигает ~ 10 тыс.тонн в год, узкоспециализированных 100 тонн в год и менее (рис. 19).
Рисунок 19.
Исключение составляют ВЭВ на основе высокомолекулярного полиэтилена, поскольку и само сырье (этилен) и полимер получают по известной относительно простой технологии. Необходимо только на стадии полимеризации обеспечить образование полимера с высокой молекулярной массой, которая и определяет отличные физико-механические характеристики этого вида волокна. Цены на мировом рынке ВЭВ высокие, но сильно разнятся и зависят от многих факторов (тонина волокна, прочность, тип пряжи и др.) от конъюнктуры рынка (сырья). Поэтому в разных источниках мы находим большие колебания в ценах (табл.4). Так для углеродных волокон цена колеблется от 18 DS/кг до 10000 DS/кг.
Предсказывать динамику изменения цен на ВЭВ значительно сложнее, чем многотоннажных традиционных волокон (производят десятки млн.тонн в год), а инвестировать в многотоннажное производство ВЭВ – весьма рискованное дело. Наиболее емким рынком ВЭВ является производство и потребление нового поколения композитных материалов, катализирующие работы по совершенствованию технологии производства ВЭВ.
Пока для производства ВЭВ не строят новые заводы, а их производят на существующих заводах на специальных пилотных установках и линиях.
Конечно, армия, спорт, медицина (импланты), строительство и, конечно, авиа- и аэронавтика являются реальными и потенциальными пользователями ВЭВ. Так снижение на 100 кг веса самолетов за счет нового поколения легких и прочных композитов снижает годовые затраты на топливо на 20000 DS на один самолет.
Для всяких инноваций существует риск инвестиций, но без риска не бывает и успеха. Это только в студенческом проекте можно точно подсчитать бизнес-план. Бумага все стерпит.
Хорошо по этому поводу сказал основатель всемирно известной автомобильной компании Honda – Soichiro Honda: «Помни, успех может быть достигнут при многократном повторении проб и ошибок. Фактический успех – это результат 1% вашего труда и 99% неудач». Конечно, это гипербола, но не далекая от истины.
Таблица 4 Цены на различные ВЭВ в сравнении с полиэфирным техническим волокном
| №№ | Вид волокна | Цена в DS/кг |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. | Полиэфирные | 3 |
| 2. | Высокомодульные полимерные волокна | |
| n-арамидные | 25 | |
| m-арамидные | 20 | |
| высокомолекулярный полиэтилен | 25 | |
| Vectran | 47 | |
| Zylon (полибензоксазольное РВО) | 130 | |
| Tensylon (SSPE) | 22–76 | |
| 3. | Углеродные волокна | |
| на основе ПАН волокон | 14–17 | |
| на основе нефтяного пека (обычное) | 15 | |
| на основе нефтяного пека (высокомодульное) | 2200 | |
| на основе окисленных акриловых волокон | 10 |
продолж.табл.4
| 1 | 2 | 3 |
| 4. | Стеклянные волокна | |
| Е-типа | 3 | |
| S-2-типа | 15 | |
| Керамические | ||
| SiC- вида: Nicolan NI, Tyrinno Lox-M, ZM | 1000–1100 | |
| стонхометрического типа | 5000–10000 | |
| Alumina-типа | 200–1000 | |
| boron-типа | 1070 | |
| 5. | Термо- и хемостойкие | |
| РЕЕК | 100–200 | |
| Термопласты Basofil | 16 | |
| Термопласты Kynol | 15–18 | |
| PBI | 180 | |
| PTFE | 50 |
Производство современных видов волокон (полиэфирные, полиамидные, акриловые, полипропиленовые и, конечно, ВЭВ) в РФ является крайне оправданным с точки зрения огромных запасов природного сырья (нефть, газ) для производства волокон и большой их потребности для модернизации значительного числа отраслей промышленности (нефте-, газоперерабатывающей, текстильной, судо-, автомобилестроение). На нашем сырье половина мира (исключая США, Канаду, Лат.Америку) все это делает и нам с высокой добавленной стоимостью продает. Производство химических волокон нового поколения может сыграть роль локомотива развития отечественной индустрии, став одним из важных факторов национальной безопасности РФ.
Использованная литература:
- Г.Е.Кричевский. Нано-, био-, химические технологии и производство нового поколения волокон, текстиля и одежды. М., изд-во «Известия», 2011 г., 528 с.
- High Performance Fibres. Hearle J.W.S. (ed.). Woodhead Publishing Ltd, 2010, p.329.
Military textiles. Edited by E Wilusz, US Army Natick Soldier Center, USA. Woodhead Publishing Series in Textiles. 2008, 362 р.
- PCI Fibres. Fibres Economics in an Ever Changing World Outlook Conference. www.usifi.com/…look_2011pdf
Сокращение в названии волокон
| Английский | Русский |
| Carbone HS | углеродные |
| HPPE | высокопрочные полиэтиленовые |
| Aramid | арамидные |
| E-S-Glass | стеклянные |
| Steel | стальные |
| Polyamide | полиамидные |
| PBO | полибенозксазольные |
| Polypropelene | полипропиленовые |
| Polyester | полиэфирные |
| Ceramic | керамические |
| Boron | на основе бора |
| Kevlar 49,29,149 | арамидные |
| Nomex | м-арамидное |
| Lycra | эластомерное полиуретановое |
| Teflon | политетрафторэтиленовое |
| Aluminium | на основе соединений алюминия |
| Para-aramid | п-арамидное |
| m-aramid | м-арамидное |
| Dyneema | высокомолекулярное полиэтиленовое HMPE |
| Coton | хлопок |
| Acrylic | акриловые |
| Wool | шерсть |
| Nylon | полиамидное |
| Cellulosic | искусственное целлюлозное |
| PP | полипропиленовое |
| PPS | полифениленсульфидное |
| PTFE | политетрафторэтиленовое |
| Cermel | полиарамидимидное |
| PEEK | полиэфиркетоновое |
| PBI | полибензимидозольное |
| P-84 | полиаримидное |
| Vectran | араматическое полиэфирное |
Материалы по теме
- «Другие материалы Автора у нас на сайте»:
Неорганическая пряжа изготавливается из соединений химических элементов (кроме соединений углерода), обычно из волокнообразующих полимеров. Могут использоваться асбест, металлы и даже стекло.
Это интересно. Тонковолокнистое строение природного асбеста позволяет делать из него пряжу для несгораемой ткани.
Разновидности и особенности производства
Благодаря разнообразию исходных материалов из неорганических волокон возможно создавать различные виды пряжи. Все они характеризуются высокой разрывной прочностью, отличной формоустойчивостью, несминаемостью, стойкостью к воздействию света, воды, температуры.
Широкое применение в текстильной промышленности получила металлическая, или металлизированная, пряжа. Она используется в сочетании с другими типами материала для придания изделиям блестящего, декоративного вида. Для производства такой пряжи применяют или алюнит – металлические нити, которые не тускнеют и не выцветают со временем. Материал изготавливается из алюминиевой фольги, покрытой полиэфирной пленкой, которая защищает от окисления. Для получения золотистого оттенка в сырье добавляют медь, а для добавления армирующих свойств – скручивают с капроновой нитью.
Для расширения ассортимента текстильных изделий неорганические волокна могут быть использованы в смеси с другими материалами, в том числе природного происхождения.
Историческая справка. Производство искусственной пряжи началось в конце XIX века. Первым видом неорганических волокон был нитратный шелк, полученный в 1890 году.
Свойства
Искусственное происхождение пряжи из неорганических волокон наделило ее массой преимуществ:
- устойчивостью к ультрафиолету – пряжа не выгорает на ярком солнце, сохраняя первозданный цвет;
- хорошей гигроскопичностью, то есть способностью впитывать и испарять влагу;
- гигиеничностью – неорганические волокна не представляют интереса для моли, в них не размножаются микроорганизмы.
Все изделия из неорганических волокон обладают хорошей носкостью и сохраняют свой внешний вид на протяжении долгого времени.
Изделия из такой пряжи требуют бережной стирки. Вода не должна быть горячей, оптимально – не более 30–40 градусов. В противном случае вещь может дать усадку или потерять прочность.
Рекомендуется использовать жидкость для стирки соответствующего вида тканей и антистатик. Выжимать вещи из неорганических волокон путем скручивания нельзя: в мокром виде они теряют до 25 % прочности, что может привести к повреждениям.
Совет. Не используйте машинный отжим и не сушите изделие на батарее. Лучше расправить вещь на ровной горизонтальной поверхности, подложив полотенце, которое впитает влагу, или клеенку.
Что вяжут из неорганических волокон
Пряжа из неорганических волокон идеально подходит для вязания спицами или крючком. Гладкие блестящие нити не путаются и не расслаиваются, с ними легко справится даже новичок. Из этой пряжи вы можете связать или украсить металлизированной нитью:
- изящное болеро;
- модный топик;
- красивое платье;
- яркий головной убор;
- кружевную салфетку;
- пинетки или носочки для ребенка.
Неорганические волокна позволят создать красивую и нарядную вещь. Используйте фантазию, и у вас все получится!
Неорганические волокна в брендовых коллекциях
Чтобы связать качественное изделие, нужно выбрать подходящий материал. Пряжу с неорганическими волокнами предлагают Lana Grossa и другие производители. Они завоевали огромную популярность у вязальщиц всего мира. Яркие, красивые и оригинальные коллекции пряжи позволят вам выбрать идеальный материал для своей работы.
