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

ПРОИЗВОДСТВО ВОЛОКНА СПАНДЕКС. Сырьем для производства волокна спандекс являются различные диизоцианты и гликоли, из которых в присутствии диаминов получают полиуретан.

Для обеспечения высокой эластичности полимера и гибкости макромолекулы в неё вводят гибкие блоки, в качестве которых используют простые и сложные полиэфиры. Полиэфиры, взаимодействуя с диизоцианатами, образуют макродиизоцианты.

При взаимодействии макродиизоцианты с диаминами образуется высокомолекулярный полиуретан (молекулярная масса 13000-30000), состоящий из гибких блоков, в которые входят уретановые группы, и из жёстких блоков, включающих в себя мочевину.

Формование волокна спандекс может производиться мокрым и сухими способами. Волокна получают главным образом в виде комплексной нити линейной плотностью от 2,2 до 500 текс и в виде штапельного волокна линейной плотностью 0,66 текс.

СВОЙСТВА ВОЛОКНА СПАНДЕКС. Свойства волокон спандекс характеризуется следующими показателями: низкой гигроскопичностью (0,8-0,9%) и теплостойкостью (тепловые обработки рекомендуется проводить при температуре не выше 80-100ºС), высокой хемостойкостью, недостаточной светостойкостью, хотя и лучшей, чем у нитей из резины, низкой разрывной нагрузкой (6-7 сН/текс), хорошей устойчивостью к истиранию. Горит спандекс подобно лавсану.

Главные достоинства волокон спандекс – лёгкость, мягкость, белый цвет, высокая устойчивость к плесени и поту, хорошая окрашиваемость, неизменность свойств при намокании, высокая растяжимость (500-700%) и эластичность (подобно резине).

Высокая растяжимость и эластичность волокон спандекс объясняется особым строением макромолекул, напоминающим спиральные пружины, расположенные неориентированно и связанные в отдельных местах жесткими связями.

Волокна спандекс перерабатывают в изделия как в чистом виде, так и опряденными хлопком, искусственными или синтетическими волокнами. Растяжимость опряденных нитей спандекс снижается до 180-200%. Спандекс предназначен главным образом для изготовления эластичных изделий.

С волокнами спандекс вырабатывают эластичное трикотажное полотно, ткани для предмета женского туалета (корсеты, пояса и др.) и спортивной одежды (купальники и тренировочные костюмы), чулочно-носочные изделия, эластичные ткани для чехлов, эластичные отделочные кружева, ленты, тесьмы и др [2].

ПРОИЗВОДСТВО ВОЛОКНА НИТРОН. Волокно нитрон вырабатывают из полиакрилонитрила. В США этот вид волокна носит название «орлон», в ФРГ – «пан», в ГДР – «прелана», в Англии – «куртель», в Японии – «кашмилон», «воннель», «торейлон», «экслан», и др. Полиакрилонитрил получают полимеризацией акрилонитрила в присутствии катализаторов из этилена или ацетилена и синильной кислоты [2].

Акрилонитрил путем полимеризации превращается в смолу полиакрилонитрил молекулярной массой 40000-60000. Полученную смолу растворяют при нагревании в диметилформамиде и получают прядильный раствор, из которого формуют волокно нитрон. Формование волокна из раствора может быть осуществлено сухим и мокрым способами. Сухим способом получают только комплексные нити, а мокрым – как комплексные нити, так и штапельные волокна.

Формование волокна осуществляется продавливанием прядильного раствора через фильеры. Число отверстий в фильере при формовании штапельного волокна от 3000 до 12000. Скорость формования 3-6м/сек.

Выходящие из фильеры струйки попадают в осадительную ванну с водным раствором диметилформамида. При этом растворитель из струек прядильного раствора переходит в водный раствор и струйки затвердевают, превращаясь в нити.

Свежесформованное волокно очень хрупкое, для придания ему пластичности его после предварительного нагрева вытягивают на 400-1200% при температуре 100-150ºС. При этом макромолекулы ориентируются вдоль оси волокна, возрастают межмолекулярные связи, волокно становится прочным и эластичным.

Затем волокно подвергают термофиксации для повышения его теплостойкости и снижения усадочности. Далее жгуты гофрируют и режут на штапельки определенной длины (от 35 до 150 мм).

По внешнему виду штапельное волокно нитрон трудно отличить от высококачественной шерсти, а комплексные нити напоминают натуральный шёлк. Поверхность нитей гладкая с гантелеобразным поперечным срезом [16].

СВОЙСТВА НИТРОНОВЫХ ВОЛОКОН. Нитроновые волокна характеризуются низкой гигроскопичностью (1,5%), что ограничивает их применение для белья, хорошей устойчивостью к действию воды, в воде не набухают и не дают усадки; высокими тепло- и светостойкостью, низкой теплопроводностью. По теплостойкости нитрон превосходит все карбоцепные волокна и не уступает лавсану. Если волокно нагревать при температуре 200ºС в течении не менее 60 часов, то оно почернеет и приобретёт особо высокую теплостойкость. Такое волокно, называемое чёрный нитрон, может выдержать нагрев до 600-800ºС, не разрушившись и сохранив определённую прочность и эластичность, что очень важно для изготовления специальной одежды.

По светостойкости нитрон превосходит все известные в настоящее время волокна, кроме фторлона. Если подвергнуть нитрон воздействию светопогоды в течение года, то его прочность понизится лишь на 20%, в то время как прочность хлопка снизится за это же время на 95%.

Хемостойкость нитрона высокая. Так, при действии 5-20%-ного раствора едкого натра в течение 8 ч волокно полностью разрушается. При действии концентрированных растворов щелочей и серной кислоты происходит омыление нитрильных групп, сопровождаемое деструкцией молекул. К действию средних и слабых растворов щелочей и кислот, а так же большинства органических растворителей нитрон устойчив.

Нитрон так же устойчив к действию плесени и микроорганизмов, не повреждается молью. Он обладает высокой стойкостью к ядерным излучениям (в 2 раза большей стойкости полиамидных волокон и в 4 раза - вискозных волокон).

Прочность нитроновых волокон хорошая, примерно такая же, как хлопковых, но ниже, чем полиамидных и полиэфирных. При намокании волокна прочность почти полностью сохраняется. Растяжимость волокна хорошая, упругость высокая. Изделия из нитрона после стирки хорошо сохраняют свою форму, их не надо гладить. По устойчивости плиссировки нитрон и лавсан стоят на первом месте. Если их способность сохранять плиссированные складки в изделиях принять за 100%, то устойчивость плиссировки у изделий из шерсти составит 25%, из ацетатных нитей 20%, из вискозных нитей 5%.

Стойкость к истиранию нитрона значительно уступает этому показателю полиамидных, полиэфирных и других карбоцепных волокон, а так же искусственных нитей и хлопка, поэтому для чулочно-носочных изделий нитрон не используют.

Нитроновое волокно в отличие от полиамидных и полиэфирных волокон горит более интенсивно, ярким, жёлтым, коптящим пламенем со вспышками. После прекращения горения остается темный наплыв неправильной формы, легко раздавливаемый пальцами.

Себестоимость этого волокна значительно ниже себестоимости полиамидных и полиэфирных волокон.

Нитроновое волокно используется в чистом виде для изготовления высокообъёмной пряжи, из которой вырабатываются шерстоподобные ткани (для платьев, юбок и костюмов) и трикотажные изделия (свитеры, жакеты, шарфы и др.), напоминающие изделия из ангорской шерсти.

Широкое распространение находит нитрон в смеси с шерстью для изготовления платьевых и пальтовых тканей и верхнего трикотажа. Кроме того, нитрон используется для изготовления спецодежды, искусственного меха, ковров, одеял, гардин, брезента и других технических изделий [12].

3.3.7. ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫЕ ВОЛОКНА

ХЛОРИН

ПРОИЗВОДСТВО ВОЛОКНА ХЛОРИН. Сырьем для выработки волокна хлорин служит винилхлорид, получаемый из этилена или ацетилена путём насыщения их хлором до 56,5% при обработке хлористым водородом.

Винилхлорид путём полимеризации превращается в поливинилхлорид молекулярной массой 60000-150000.

Для получения полимера, растворимого в недорогих растворителях (например, ацетоне), поливинилхлорид подвергают хлорированию до содержания хлора 65% перхлорвинил, или смолу хлорин.

Формование волокна хлорин производится из раствора полимера в ацетоне мокрым способом. Осадительная ванна представляет собой 4-10%-ный водный раствор ацетона. Скорость формования комплексной нити 30-40 м/мин, а штапельного волокна 15-20 м/мин. Фильеры для штапельного волокна содержат 2000-6000 отверстий.

Сформованные нити вытягивают на прядильных дисках на 130-150 %, замасливают и наматывают на бобину. Штапельное волокно отделывают в жгуте: его вытягивают, гофрируют, режут на штапельки и сушат [14].

СВОЙСТВА ВОЛОКОН ХЛОРИН. Волокно характеризуется почти полной негигроскопичностью, высокой устойчивостью к действию воды и высокой хемостойкостью. Хлорин, как и все синтетические волокна не повреждается молью, плесенью и гнилостными бактериями. Прочность его ниже прочности всех других синтетических волокон, но вполне достаточная для производства товаров народного потребления. Если хлорин подвергнуть дополнительному вытягиванию, прочность его может быть увеличена вдвое. Растяжимость волокон хорошая, но упругость несколько ниже упругости других синтетических волокон. Стойкость к истиранию волокон хорошая, хотя и ниже, чем у большинства химических волокон, кроме эфироцеллюлозных и полиакрильных волокон.

Основными недостатками хлорина являются низкие теплостойкость и светостойкость. Уже при нагреве до температуры 70С волокно начинает деформироваться, размягчаться и усаживаться.

Под действием света происходит изменение химического состава полимера, понижаются прочность и удлинение волокон. При введении небольшого количества стабилизаторов светостойкость волокон может быть увеличена в 2-4 раза.

При трении друг о друга и кожу человека на поверхности волокон накапливаются значительные электростатические заряды, поэтому из хлорина изготавливают белье для лечебных целей. Лечебное белье из хлорина теплое, обладает хорошей носкостью, выдерживает частые стирки, однако температура моющего раствора не должна превышать 65С во избежание усадки волокна.

Хлориновое волокно отличается от всех химических волокон отсутствием блеска. При поднесении к пламени дает большую усадку, обугливается, но не горит, распространяет запах хлора.

Из хлорина в смеси с шерстью могут быть изготовлены изделия верхнего трикотажа, платьевые и пальтовые ткани, ковры.

Благодаря устойчивости хлорина к действию воды и микроорганизмов его широко применяют для изготовления тканей, из которых шьют одежду для рыбаков и лесников.

Устойчивость хлорина к действию кислот, окислителей и щелочей позволяет вырабатывать из него фильтровальные ткани типа байки и сукна, а также ткани для спецодежды рабочих химической промышленности [5].

ПРОИЗВОДСТВО ВОЛОКНА ВИНОЛ. Сырьем для выработки волокна винол служит винилацетат, получаемый из ацетилена и уксусной кислоты. Полимеризацией винилацетата и последующим омылением получают поливиниловый спирт молекулярной массой 60000-80000, который способен растворяться в воде, образуя прядильный раствор. Формование волокна может быть проведено по мокрому и сухому способу, наибольшее применение находит мокрый способ. В качестве осадительных ванн используют водные растворы сульфата натрия.

Свежеформованные поливинилспиртовые волокна промывают раствором сульфата натрия, вытягивают на 200-400% и подвергают термообработке. В результате термообработки увеличиваются степень кристалличности и теплостойкости, уменьшается набухание волокна в воде. Для получения волокон, совершенно не растворимых в воде, их обрабатывают формальдегидом.

Водонерастворимое поливинилспиртовое волокно называется винол. Винол выпускается в виде комплексных нитей и штапельного волокна [13].

СВОЙСТВА ВИНИЛОВЫХ ВОЛОКОН. Основным преимуществом виниловых волокон перед другими синтетическими волокнами является его повышенная гигроскопичность (5-8%), приближающаяся к гигроскопичности хлопка, что позволяет использовать винол как для верхних изделий, так и для белья. Под действием воды винол несколько теряет прочность, удлиняется и усаживается.

В зависимости от степени вытяжки относительная разрывная нагрузка винолового волокна колеблется от 40 до 70 сН/текс, удлинение его 20-25%. В мокром состоянии он теряет 15-20% первоначальной прочности. Температура размягчения волокна 220-230˚С, при температуре 200˚С проявляется тепловая усадка.

Волокно обладает хорошей светостойкостью, но по стойкости к истиранию оно в 2 раза превосходит хлопок. Изделия из винолохлопковой пряжи проявляют большую усадку после стирки, чем чисто хлопковые изделия, но имеют лучший внешний вид, мягче и теплее. Хемостойкость винила меньше, чем у других синтетических волокон, но выше чем у искусственных. Окрашиваемость волокна хорошая.

Изделия с начёсом из винилохлопковой пряжи обладают лучшими теплозащитными свойствами, чем чисто хлопковые и шерстяные.

Винол облагораживает внешний вид изделий, особенно из начесных полотен, придавая им приятный шелковистый блеск. После стирки изделий ворс не скатывается и не вытирается, как на хлопчатобумажных изделиях.

Недостатком этих изделий является пиллингуемость и быстрое загрязнение.

При внесении в пламя винол усаживается, а затем горит желтоватым пламенем. После прекращения горения остается твердый наплыв светло-бурого цвета.

Винол может быть использован в чистом виде и в смеси с другими волокнами при изготовлении бельевых, платьевых и костюмных тканей, швейных ниток, разнообразных трикотажных и технических изделий (брезентов, канатов, рыболовных сетей, транспортных лент). Нити из водорастворимого волокна находят применение в медицине для операций на внутренних органах.

Летилан – водонерастворимое поливинилспиртовое волокно жёлтого цвета, обладающее антимикробными свойствами. Применяется оно в медицине и при создании предметов личной гигиены [1,2].
3.3.9. ПОЛИОЛЕФИНОВЫЕ ВОЛОКНА

К полиолефиновым волокнам относятся волокна из ПОЛИЭТИЛЕНА и ПОЛИПРОПИЛЕНА. Исходным сырьем для синтеза полиолефинов служат продукты переработки нефти – пропилен и этилен.

Для увеличения стойкости волокон к действию тепла и света в полимер вводятся специальные вещества – ингибиторы. Из полипропилена вырабатываются комплексные нити, штапельное волокно, моноволокно, из полиэтилена – текстильные нити и моноволокно. Основные показатели полиолефиновых волокон приведены в таблице 5.

Волокно	Относительная разрывная нагрузка, сН/текс	Удлинение при разрыве, %	Температура плавления, ˚С	Плотность, ч/см³
Полиэтиленовое	60-70	10-12	130-135	0,94-0,96
Полипропиленовое	25-45	15-30	170	0,91

Таблица 5 - Основные показатели полиолефиновых волокон
Обладая высокими физико-механическими свойствами, полиолефиновые волокна имеют высокую химическую стойкость и стойкость к действию микроорганизмов. Волокна не гигроскопичны (0%), обладают самой низкой поверхностной плотностью по сравнению со всеми известными волокнами, поэтому, полиолефиновые волокна применяются для изготовления не тонущих и не гниющих канатов. Из полиолефиновых волокон вырабатываются плащевые и декоративные ткани, ворс ковров, материалы технического назначения [3].

Контрольные вопросы

1. 
   Когда и какое химическое волокно впервые стало производиться в мире?
   
2. 
   Перечислите преимущества химических волокон перед натуральными.
   
3. 
   Когда началось производство синтетических волокон?
   
4. 
   Что собой представляют химические штапельные волокна?
   
5. 
   Чем искусственные волокна отличаются от синтетических?
   
6. 
   Назовите химический состав искусственных волокон и синтетических.
   
7. 
   В чём заключается предварительная переработка сырья при производстве химических волокон?
   
8. 
   Укажите цель и пути приготовления прядильных растворов и расплавов.
   
9. 
   Какие волокна формуют из растворов? Из расплавов?
   
10. 
    Перечислите стадии получения прядильных растворов и расплавов, в чём они заключаются?
    
11. 
    Что собой представляет фильера?
    
12. 
    Чем сухой способ формования отличается от мокрого?
    
13. 
    В чём заключается отделка химических волокон и нитей?
    
14. 
    Какие волокна относятся к гидратцеллюлозным, укажите основные виды.
    
15. 
    Дайте характеристику обычного вискозного волокна.
    
16. 
    Чем характеризуется высокопрочное вискозное волокно?
    
17. 
    Чем характеризуется мтилон? Медно-аммиачное волокно?
    
18. 
    Получение, строение и свойства полинозного волокна.
    
19. 
    Что служит сырьём ацетилцеллюлозных волокон и нитей?
    
20. 
    Чем отличаются ацетатные от триацетатных волокон? Дайте их характеристику.
    
21. 
    Велико ли производство белковых искусственных волокон и нитей, с чем это связано?
    
22. 
    Дайте характеристику полиамидных волокон и нитей (их виды и свойства).
    
23. 
    Что предпринимается для снижения гладкости полиамидных волокон?
    
24. 
    Что собой представляют полиуретановые волокна? Дайте характеристику и область применения.
    
25. 
    Какой операцией отделки убирают блеск волокон?
    
26. 
    Дайте характеристику нитрона и хлорина.
    
27. 
    К какому волокну по свойствам приближается винол?
    
28. 
    Охарактеризуйте свойства капронового волокна.
    
29. 
    Дайте сравнительную характеристику капрона и лавсана.
    
30. 
    Охарактеризуйте полиолефиновые волокна и нити – их основные свойства и область применения.
    

1. 
   Бузов Б.А. и др. Материаловедение в производстве изделий лёгкой промышленности (швейное производство) – 2-е изд.- М., Издательский центр «Академия»:2004.- 448с. ISBN 5-7695-1345-4.
   
2. 
   Суворова О.В. Материаловедение швейного производства. – Ростов н/Д., Феникс:2001.
   
3. 
   Кукин Г.Н., Соловьёв А.Н. Текстильное материаловедение.- М.:Легпромбытиздат, 1992.-272 с.
   
4. 
   Пожидаев Н.Н.и др. Материаловедение швейного производства, Киев,1989.
   
5. 
   Кукин Г.Н., Соловьёв А.Н. Текстильное материаловедение (волокна и нити).- М.:Легпромбытиздат, 1989.-350с.
   
6. 
   Сухарев М.И. Материаловедение. Учебное пособие для студентов вузов.- М., Лёгкая индустрия,1973.
   
7. 
   Пожидаев Н.Н., Симоненко Д.Ф., Савчук Н.Г. Материалы для одежды. М.,1975.
   
8. 
   Грановский Т.С., Миверниерадзе А.П. «Строение и анализ тканей»/ Легпромбытиздат – М., 1988.
   
9. 
   Кирюжин С.М., Дронкин Ю.В. «Качество тканей»/ Легпромбытиздат – М., 1986.
   
10. 
    Мирейский В.И. «Текстильные товары». Товароведение/ Экономика – М., 1990.
    
11. 
    Михайловская А.О. . «Текстильные товары». Товароведение/ Экономика – М., 1990.
    
12. 
    Склянников В,П, Потребительские свойства текстильных товаров/ Экономика – М., 1982.
    
13. 
    Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства. - 4-е изд., перераб. и доп.-М.: Легпромбытиздат, 1986.- 424 с.
    
14. 
    Жихарев А.П. и др. Материаловедение в производстве изделий лёгкой промышленности - М., Издательский центр «Академия»:2004.
    
15. 
    Савостицкий Н.А.и др. Материаловедение швейного производства – 3-е изд.- М., Издательский центр «Академия»:2004.
    
16. 
    Баженов В.И. Материалы для швейных изделий. М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982.-321 с., ил.
    
17. 
    Месяченко В.Т., Кокошинская В.И. Товароведение текстильных товаров. М.: Экономика, 1987.- 415 с.
    
18. 
    Мальцева Т.П. Материаловедение швейного производства.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1986.-232с., ил.
    
19. 
    Перепёлкин К.Е. Структура и свойства текстильных волокон.- М.: Легпромбытиздат, 1985.-208 с.