Учебное пособие по одной из базовых специальных дисциплин «Материаловедению швейного производства»

волокон сухим способом

Ацетатное волокно окрашивают специальными дисперсными красителями, которыми не могут окраситься вискозные волокна. Это позволяет на изделиях из смеси ацетатных и вискозных волокон получать разнообразные колористические эффекты. Ацетатное волокно окрашивается более глубоко и равномерно, чем вискозное, кроме того, ему можно придать повышенную белизну. Ацетатное волокно в отличие от вискозного характеризуется более высокими теплоизоляционными свойствами, светостойкостью и стойкостью к действию микроорганизмов, пропускает ультрафиолетовые лучи.

Сравнительно высокая электризуемость ацетатных волокон затрудняет изготовление из них тканей. Изделия из ацетатного волокна при тепловых обработках способны образовывать трудноудалимые заломы и ласы. Ацетатное волокно, горит желтым пламенем, распространяя кисловатый специфический запах и образуя наплыв темного цвета, который после охлаждения легко раздавливается пальцами. Если пламя погасить, то волокно медленно тлеет с выделением струйки дыма.

Ацетатные волокна с каждым годом всё больше используются для изготовления высококачественных подкладочных и платьевых тканей, верхнего трикотажа.

В настоящее время может быть получено ацетатное волокно плоского сечения, при получении которого раствор ацетилцеллюлозы проходит через фильеры с отверстиями плоского сечения. Благодаря плоскому сечению ацетатное волокно, особенно темных тонов, имеет блеск, хорошо имитирующий металлические нити [4].
3.2.5. ТРИАЦЕТАТНОЕ ВОЛОКНО

ПРОИЗВОДСТВО ТРИАЦЕТАТНОГО ВОЛОКНА. Сырьем для получения триацетатного волокна, так же как и для ацетатного, является хлопковая или древесная целлюлоза. Волокно может быть получено мокрым и сухим способами.

По сухому способу триацетатную комплексную нить формуют из раствора триацетилцеллюлозы в смеси метиленхлорида (90-95%) и метилового спирта (5-10%) аналогично формованию ацетатного волокна с последующей термообработкой при температуре 180-210º С в течение 1-3 мин. Скорость формования нити 30-35 мин.

Триацетатное штапельное волокно формуется по мокрому способу с применением фильер, содержащих 15000 отверстий, из раствора триацетилцеллюлозы в ацетилирующей смеси (из сиропа). Такие процессы, как высаживание триацетилцеллюлозы из раствора, промывка, сушка и растворение в смеси метиленхлорида и спирта, исключается. Общая продолжительность процесса сокращается почти вдвое. Себестоимость триацетатных штапельных волокон ниже себестоимости ацетатных волокон. В качестве осаждающего вещества используют водный раствор уксусной кислоты или изопропиловый спирт. Скорость формования волокна 15-25 м/мин. После формования жгутики волокон промывают, замасливают, гофрируют, режут и сушат.

СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТРИАЦЕТАТНОГО ВОЛОКНА. Строение триацетатного волокна примерно такое же, как и ацетатного. Его поперечное сечение также характеризуется крупной ребристостью (см. рис.14), а может быть и профилированным. Штапельное волокно извитое, что повышает его цепкость.

По химическому составу триацетатные волокна, так же как и ацетатные, представляют собой уксусно – кислый эфир целлюлозы, у которого все три гидроксильные группы замещены ацетильными. Вследствие этого свойства триацетатного волокна несколько отличаются от свойств ацетатного.

СВОЙСТВА ТРИАЦЕТАТНОГО ВОЛОКНА. Триацетатные волокна характеризуются меньшей гигроскопичностью (3,2%), меньшей потерей прочности при намокании (17-20%), меньшей стойкостью к истиранию, меньшей упадочностью и несколько большей жёсткостью. Триацетатные волокна более прочные чем ацетатные (11-12 сН/текс), стойкие к ацетону. Эти волокна более свето- и теплостойкие, более упругие. Изделия из них почти не требуют глажения. Этим изделиям можно придавать стойкую складку, хорошо сохраняющуюся в процессе и после стирки. При глажении горячим утюгом ласы не образуются. Волокна выдерживают нагревание до 170ºС.

Триацетатные волокна по сравнению с ацетатными имеют несколько большую разрывную нагрузку. Эти волокна, так же как и ацетатные, обладают большей электризуемостью, которая затрудняет их переработку.

Триацетатное волокно обладает высокой стойкостью к действию микроорганизмов, особенно если его подвергнуть термообработке, потому что с увеличением кристалличности уменьшается возможность проникания микроорганизмов в глубь волокна.

Окрашивается триацетатное волокно только дисперсными красителями при повышенной температуре под давлением. Стойкость окраски у триацетатного волокна выше, чем у ацетатного (особенно к мокрым обработкам). Горит триацетатное волокно примерно так же как ацетатное.

Триацетатное волокно используется как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами для изготовления блузочных, платьевых, рубашечных, подкладочных, галстучных и костюмных тканей, не тканых материалов, а так же для технических изделий. Обладают хорошим грифом, подобным грифу натурального шёлка, мало загрязняются, мягкие, хорошо драпируются, быстро сохнут после стирки[15].
3.2.6.СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО, МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ И МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫЕ НИТИ

При получении стеклянных волокон шарики силикатного стекла расплавляются в электропечах при температуре 1370ºС. Струйки расплавленного стекла, вытекающие из фильер, подхватываются быстровращающимся барабаном и вытягиваются со скоростью 30 м/сек. При охлаждении на воздухе образуются тончайшие стеклянные нити (1-20мкм) обладают высокой прочностью, гибкостью, светопроводимостью, светостойкостью, огнестойкостью, электротеплоззвукоизоляционными свойствами. Волокна обладают исключительной химической стойкостью и растворяются только в плавиковой кислоте. Гигроскопичность волокон низкая – 0,2%.

Крашение стеклянных волокон производится в массе путем добавления в расплавленное стекло соединений хрома, кобальта, марганца, железа, золота и др. Окраска обладает высокой стойкостью ко всем воздействиям.

Стеклянные волокна применяются для технических целей и производства декоративных тканей.

Металлические нити вырабатываются путем постепенного вытягивания (волочения) проволоки из красной меди или сплава меди с никелем или другими металлами или путем нарезания плоской алюминиевой ленты (фольги). Для придания стойкого блеска на поверхность нитей наносится тончайший слой золота или серебра. Некоторые нити покрыты цветными пигментами и тонкой защитной синтетической пленкой.

Различают следующие основные виды металлических нитей: Волока – тонкая металлическая нить округлой формы, толщиной 50-80мкм, покрытая слоем серебра или золота; плющенка– тонкая металлическая нить в виде ленточки; канитель– волока или плющенка в виде спирали; мишура– кручёная нить из волоки или плющенки; прядево– хлопчатобумажная или шёлковая нить, скрученная с плющенкой. Металлические нити используются для выработки красивых тканей с большим блеском (парча), а так же для вышивок, изготовления тесьмы, галунов, погон и знаков отличия, золотошвейных изделий и других украшений.

Для декоративной отделки тканей и трикотажа находят широкое применение не- тускнеющие металлические нити – люрекс, алюнит. Получаются они из алюминиевой фольги толщиной 0,01 мм с обеих сторон покрытой прозрачной полиэфирной пленкой, путем разрезания на узкие полоски широкой 0.2 – 1.6 мм (чаще всего 0,4 мм). Плёнка защищает нити от окисления. Цвет нитей серебристый, а если фольга изготовлена из сплава алюминия с медью, то золотистый. Нити имеют гладкую поверхность, высокую прочность, гибкость, упругость. Для повышения прочности их часто усиливают скручиванием с комплексной капроновой нитью. Нити, покрытые полиэфирной пленкой, выдерживают температуру 145ºС.

Всё большее развитие получает производство металлизированных нитей. Их получают на основе полиэфирной плёнки, на которую наносят тончайший слой алюминия (или другого металла) путём испарения в вакууме или напыления. Затем слой материала покрывают полиэфирной плёнкой, пластифицируют и разрезают на узкие полоски (нити). Нити получаются тонкими, мягкими, гибкими, прочными и эластичными. Такие нити выпускают под названием метанит и пластилекс. Пластилекс в отличие от метанита получают на основе окрашенной в различные цвета полиэфирной пленки [12].

3.3.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Синтетические волокна изготавливают из полимерных материалов, полученных синтезом простых веществ (этилен, бензол, фенол, пропилен и др.), полученных из каменного угля, нефти или природного газа.

Синтетические полимерные материалы, из которых формуют волокна, изготовляют на основе полимеризационных и поликонденсационных смол.

В зависимости от условий процессов полимеризации и поликонденсации получают молекулы полимеров, различающиеся не только величиной, но и строением. Современные методы синтеза высокомолекулярных соединений позволяют получать путем использования различных мономеров и изменений условия синтеза соединения любого состава и, следовательно, изменять свойства полимера и волокон из него в определенном направлении.

Процесс производства синтетических волокон состоит из получения исходного материала, формования и последующих процессов отделки.

Процесс формования синтетических волокон может осуществляться из раствора, а так же из расплава или размягченного полимера. В процессе формования свежесформованное синтетическое волокно сильно вытягивают (от 2 до 20 раз) с целью повышения их механических свойств, при этом с возрастанием вытяжки прочности свойства улучшаются, но уменьшается общее удлинение волокна. Для обеспечения равномерности структуры синтетических волокон, стабильности линейных размеров, снижения усадки, повышения упругих свойств после вытяжки проводят операцию термостабилизации. Термическая фиксация волокон, а так же изделий осуществляется при различных температурах и в разных средах (вода, воздух, атмосфера насыщенного пара). Для получения различных эффектов на тканях можно использовать синтетические волокна, не прошедшие термофиксацию. Такие волокна при обработке горячей водой ткани, в которой присутствуют термостабилизированные волокна, усаживаются и поверхность ткани становится рельефной и выпуклой.

Синтетические волокна могут быть круглого и профилированного сечения (трехгранного, звездочного, трилобалового), в виде одиночных (мононити) и комплексных нитей разной толщины и коротких волокон разной длины.

Синтетические волокна в отличие от природных и искусственных характеризуются малым влагопоглощением, поэтому изделия из них быстро высыхают. Малая чувствительность к влаге сказывается и на других свойствах этих волокон. Так физико-механические свойства их почти не изменяются при погружении в воду. Высокая прочность волокон в воздушно – сухом состоянии не изменяется и во влажном, что позволяет расширить область применения этих волокон.

Важным свойством синтетических волокон является их химическая инертность. Так капрон и анид устойчивы к щелочи, лавсан – к кислотам, а свойства хлорина не изменяются при действии на него кислот, щелочей окислителей и других реагентов.

Синтетические волокна устойчивы к действию бактерий, микроорганизмов, плесени и моли.

Синтетические волокна различаются многими свойствами. Например, капроновое волокно характеризуется высокой стойкостью к истиранию, но низкой свето – и термостойкостью, волокно нитрон – высокой устойчивостью к действию солнечного света, температуры и атмосферным воздействиям, а волокно лавсан отличается очень низким остаточным удлинением.

Эти волокна имеют ряд недостатков. Так, малое влагопоглощение затрудняет крашение этих волокон, способствует накоплению электростатических зарядов на поверхности волокна, снижает гигиенические свойства, что ограничивает использование их в чистом виде для выработки многих текстильных изделий.

В настоящее время синтетические волокна используют в основном в сочетании с природными и искусственными, что позволяет вырабатывать текстильные изделия, свойства которых соответствуют требованиям потребителей [5].

Из карбоцепных волокон наиболее широко применяются полиакрилонитрильные, полихлорвиниловые, поливинилспиртовые, полиолефиновые, а из гетероцепных – полиамидные и полиэфирные волокна.

ПРОИЗВОДСТВО КАПРОНОВОГО ВОЛОКНА. Сырьем для производства капрона является фенол, бензол, толуол или циклогексан, получаемые из каменного угля или нефти. Наиболее разработанным является способ промышленного производства капрона из фенола.

Фенол путем нескольких химических реакций превращается в капролактам (мономер), который путем полимеризации (соединение молекул в длинную цепь) превращается в полимер – вещество с молекулярной массой 16000-22000, называемое смолой капрон.

Формование капрона идет по сухому способу и заключается в том, что расплавленная смола при температуре 270-280ºС (температура плавления смолы 215ºС) продавливается через фильеры с 12-24 или 39 отверстиями диаметром 0,2-0,3 мм.

Выходящие из фильеры струйки застывают при обдувании их холодным воздухом. Формование капрона идет с большей скоростью, достигающей 1000 м/мин, при этом нити получают 20-25-кратную фильерную вытяжку в горячем состоянии.

Затем нити подвергаются вытяжке на 400-600% первоначальной длины в зависимости от того, какие физико-механические свойства необходимо получить в готовом продукте. При вытяжке нити утоньшаются, макромолекулы в них ориентируются и нити приобретают повышенную стойкость к растяжению, повышенную упругость, уменьшаются растяжимость и остаточное удлинение (пластичность).

После вытяжки нити замасливают, сушат, подвергают крутке и перемотке.

Капрон получают в виде комплексных нитей линейной плотностью 29,4; 15,6; 6,7; 5; 3,3 текс, в виде моноволокна, т.е. единичных нитей линейной плотностью 2,2 и 1,7 текс.

При производстве капронового штапельного волокна используют фильеры, содержащие 200-250 отверстий. Формование волокна идет со скоростью 400-500 м/мин. После формования полученные жгуты вытягивают, гофрируют, и разрезают на штапельки отдельной длины.

Разработаны способы получения полого капронового волокна с высокими термоизоляционными свойствами, профилированного и высокоусадочного волокна (усадка 30-35%) [4].

СТРОЕНИЕ КАПРОНОВОГО ВОЛОКНА. Капроновое волокно имеет гладкую поверхность с круглым поперечным сечением. Поэтому волокна обладают большим блеском и пониженной цепкостью. В процессе эксплуатации изделий с применением капронового штапельного волокна структура пряжи нарушается, на поверхности изделия образуется ворс, который благодаря высокой прочности и устойчивости волокна к истиранию не обрывается, а скатывается в шарики – пиллингуется. Гладкость капроновых нитей объясняется также раздвигаемостью и осыпаемостью нитей в тканях, скольжением тканей. Для повышения цепкости капроновых нитей и уменьшения их блеска всё большее распространение находят способы получения профилированных (флиретт) и текстурированных (мэрон, гофрон и др.) нитей [16].

СВОЙСТВА КАПРОНОВЫХ ВОЛОКОН. Гигроскопичность капрона низкая, как и у триацетатного волокна, он недостаточно гигиеничен и поэтому не рекомендуется для бельевых тканей. Недавно разработана технология получения физически модифицированной профилированной капроновой нити – шелона (крученой или текстурированной), отличающейся улучшенными гигиеническими свойствами, позволяющими в 4-6 раз лучше удалять излишнюю влагу из ткани и из пододёжного пространства. Такие свойства шелона приближают его к натуральному шёлку и позволяют использовать для бельевых тканей. Изделия из капрона хорошо смачиваются водой, а после отжима сохраняют лишь 20-25% влаги (у вискозного волокна 100%), поэтому они быстро сохнут. Во влажном состоянии капрон свойств своих почти не изменяет.

Своеобразное действие на капрон очень горячей воды и насыщенного пара: размеры и форма нитей, тканей, изделий фиксируются и остаются неизменными при последующих обработках водой или паром более низкой температуры. Однако при обработке паром или горячей водой более высокой температуры, чем температура стабилизации, изделие теряет приданные ему размеры и форму и ему можно придать другие размеры и форму. Капрон очень чувствителен к действию повышенных температур. Уже при температуре выше 65ºС он начинает терять прочность, поэтому все тепловые обработки изделий из капрона следует проводить по установленным режимам.

Капрон обладает хорошей устойчивостью к действию щелочей и достаточно устойчив к действию кислот. К действию света капрон недостаточно устойчив, но этот недостаток устраняют добавлением в смолу светостабилизаторов.

Капроновые нити характеризуются высоким пределом прочности при растяжении. Что позволяет изготовлять из них тонкие и достаточно прочные изделия, высокой устойчивостью к истиранию (при добавлении к шерсти всего лишь 10% капрона носкость изделий увеличивается в 2-2,5 раза); высокой упругостью (при вытягивании капрона на 16% упругое удлинение составляет 91%, при вытягивании 20-25% - около 75-80%) [1,2].

Капроновое волокно по внешнему виду напоминает искусственные волокна, но в отличие от них при поднесении к пламени проявляет тепловую усадку, плавится а затем загорается слабым голубовато-желтым пламенем с наличием белого дымка и распространением запаха сургуча. При удалении из пламени горение постепенно прекращается, а на конце застывает темный твердый шарик.

Из капрона вырабатываются легкие ткани и трикотаж, изящные кружева, ленты, тесьма, искусственный каракуль и др. Штапельное капроновое волокно используется в смеси с шерстью и хлопком для выработки платьевых, костюмных и пальтовых тканей [11].
3.3.3. АНИД

ПРОИЗВОДСТВО ВОЛОКНА АНИД. Сырьем для производства волокна анид служит соль АГ, т.е. соль адипиновой кислоты и гексамитилендиамина – веществ, полученных синтезом фенола, бензола, циклогексана или фурфурола и других простых веществ. Соль АГ путем поликонденсации превращается в смолу анид. Формование ведется из расплава полимера на том же оборудовании и по тому же принципу, что и формование капрона.

Волокно анид (нейлон) получает примерно такую же вытяжку, как и капрон. Волокно анид выпускается в виде комплексных нитей, моноволокна и штапельного волокна.

СВОЙСТВА ВОЛОКНА АНИД. Свойства волокна анид во многом сходны со свойствами капрона, Прочность, растяжимость, упругость, гигроскопичность, устойчивость к истиранию, способность сохранять форму изделий, фиксированную запаркой, у этих волокон примерно одинаковы.

Основной особенностью анида является то, что оно несколько более теплостойко (температура плавления 255ºС, температура влажно-тепловой обработки изделия 150-160ºС) и лучше окрашивается, чем капрон [2].

Основные показатели свойств волокон приведены в таблице 4.

ПРОИЗВОДСТВО ВОЛОКНА ЛАВСАН. Сырьем для выработки лавсана служат демитиловый эфир терефталевой кислоты (сокращенно диметилтерефталат, или ДМТ) и этиленгликоль (продукты переработки нефти).

Процесс получения смолы лавсан идет в две стадии. Сначала при взаимодействии ДМТ с этиленгликолем получают дигликолевый эфир терефталевой кислоты, а затем реакцией поликонденсации последнего получают полиэтилентерефталат или смолу лавсан молекулярной массой 15000-20000. Формование лавсана аналогично формованию капрона и осуществляется на том же оборудовании. Для формования комплексных нитей используют фильеры с 8-40 отверстиями диаметром 0,5-0,6 мм. Скорость формования волокна 500-1200м/мин. Для формования штапельного волокна используют фильеры с 80-175 отверстиями. Полученное волокно состоит из аморфного полимера и не обладает свойствами необходимыми для выработки изделий. В связи с этим волокно вытягивают на 400% при температуре 70-95ºС. При этом макромолекулы полимера ориентируются вдоль оси волокна и образуют кристаллическую структуру полимера. Волокно приобретает большую прочность, эластичность, его усадочность снижается до 9-15%.

Вытянутое волокно подвергают термофиксации горячим воздухом при температуре 130-155ºС в течение 1-3 мин. В результате фиксируется форма волокна, усадка в кипящей воде снижается до 1-5%.

Штапельное волокно длиной 40-120 мм получают разрезанием жгута после вытягивания, гофрирования и термофиксации.

В зависимости от назначения лавсановое волокно может быть получено блестящим и матированным, суровым или окрашенным в массе [2].

СТРОЕНИЕ ЛАВСАНОВОГО ВОЛОКНА. Как и капроновые волокна, лавсан имеет гладкую поверхность с круглым поперечным сечением (см. рис.14), вследствие чего он обладает большим блеском и пониженной цепкостью. Изделия из лавсанового волокна пиллингуются. Для устранения этого недостатка лавсановые волокна вырабатывают извитыми и профилированными.

СВОЙСТВА ЛАВСАНОВЫХ ВОЛОКОН. По сравнению с полиамидными волокнами лавсановое волокно обладает меньшей гигроскопичностью (0,4%), большей устойчивостью к действию воды и высокими теплостойкостью, светостойкостью, и хемостойкостью.

Механические свойства лавсана примерно такие же, как у капрона. Очень высока упругость лавсана. Складки в плиссе на изделиях чрезвычайно стабильны. Сохраняются при стирке и чистке. Добавив в смесь любых волокон лавсан, можно увеличить устойчивость плиссировки тканей из них. Однако устойчивость к истиранию у лавсана в 4-4,5 раза ниже, чем у капрона, но выше, чем у искусственных волокон, хлопка, шерсти и нитрона.

По теплопроводности и несминаемости волокно похоже на шерсть. Изделие из этого волокна имеют шерстоподобный вид.

Волокно лавсан не подвержено повреждению молью, действию плесени и гнилостных микроорганизмов.

В обычных условиях лавсан плохо окрашивается, что объясняется высокой кристалличностью и малыми размерами пор. Наилучший эффект окрашиваемости достигается крашением волокна в массе (до формования волокна) или крашением при высокой температуре (около 200ºС) и повышенном давлении.

По термической стойкости лавсан превосходит капрон: температура размягчения 235ºС, но при влажно-тепловой обработке тканей с лавсаном, не прошедших термофиксацию (специальную обработку), при температуре более 140ºС и сильном увлажнении могут происходить тепловая усадка и изменение цвета. В результате на тканях возникают неустранимые пятна [3].

Лавсановое волокно не отличается по внешнему виду от других химических волокон. Горит оно слабо, желтоватым пламенем, выделяя жёлтую копоть. После затухания пламени застывает твёрдый шарик темного цвета.

Волокно лавсан благодаря ряду положительных свойств находит широкое применение для изготовления изделий народного потребления и для технических целей.

Штапельное волокно лавсан используют в чистом виде, в смеси с шерстью, хлопком, льном, с разными химическими волокнами. Из пряжи с лавсаном изготавливают разнообразные ткани, нетканые материалы, трикотаж, искусственный мех.

Лавсановые нити используют в основном для изготовления тканей технического назначения, швейных ниток, а так же текстурированной нити мэлан (бэлан).

За рубежом из полиэфирных нитей изготовляют ткани (сорочечные, блузочные, галстучные и др.) и трикотажные изделия [4].