Ім'я файлу: Класифікація текстильних волокон.docx
Розширення: docx
Розмір: 120кб.
Дата: 25.10.2021
скачати
Розширення: docx
Розмір: 120кб.
Дата: 25.10.2021
скачати
Класифікація текстильних волокон
Волокна - тонкі, гнучкі і міцні тіла, у яких довжина у багато разів перевищує їх дуже малі поперечні розміри.
Текстильні волокна - волокна, які використовуються для вироблення пряжі, з якої можна виготовити тканини, трикотаж, швейні нитки і т. д. «Класифікація текстильних волокон».
За походженням всі волокна діляться на натуральні (природні) і хімічні (одержувані в заводських умовах з натурального або синтетичного сировини).
За хімічним складом всі вони діляться на органічні і неорганічні. Неорганічне натуральне волокно (мінеральне) - азбест. Неорганічні хімічні волокна (волокна з мінеральної сировини) - скляне і металеве.
Органічні натуральні волокна бувають рослинного походження (бавовна, льон, пенька, джут, рами та ін. - складаються з природного полімеру целюлози), а також тваринного походження (шерсть, шовк натуральний - складаються з білків).
Органічні хімічні волокна діляться на штучні (їх отримують в заводських умовах, але з природних полімерів - целюлози, білків), а також синтетичні (їх виробляють з синтетичних полімерів, які отримують з продуктів переробки нафти і природного газу).
Назви штучних волокон. віскозне, ацетатное, триацетатного, ліоцелл, полілактідное і ін.
Назви синтетичних волокон. капрон (поліамід, ПА), лавсан (поліестер, ПЕ, терілен), нітрон (акрил, ПАН-волокно), спандекс (еластан, лікра), нейлон, поліпропіленове, хлорин, винол, поливинилхлоридное, фторін і ін.
імічний склад, будова, властивості волокна бавовни.
Бавовна - натуральне волокно рослинного походження.
Бавовна- це волокна, що покривають насіння рослини бавовнику.
94-96% - речовина целюлоза, природний полімер; 4-6% - домішки
Зріле волокно володіє извитостью (рис. Б), стінки складаються з целюлози, всередині канал з повітрям. Волокно м'яке.
Для прядіння придатні тільки зрілі волокна, т. К. Недостиглі не володіють міцністю, а перестиглі втрачають звивистість, що ускладнює їх переробку в пряжу.
Білий з жовтуватим або кремуватим відтінком
Коротковолокністий бавовна- 20-27мм (для отримання апаратної пряжі) средневолокністий бавовна- 28-34мм (для отримання кардній пряжі) довговолокнисті бавовна- 35-50мм (для отримання гребінній пряжі)
Досить висока, в мокрому стані не зменшується, а навіть збільшується на 10-15%
Подовження при розриві
7-8%; в повному подовженні частка пружного і високоеластичного становить близько половини
Низька. Це пояснюється низькою теплопровідністю самого речовини бавовни, а також каналом всередині волокна і проміжками між волокнами, які заповнені повітрям. Тому х / б вату і х / б ватин застосовують як утеплюють
При терті волокон бавовни одне про інше і про металеві поверхні утворюються заряди статичної електрики. В цілому, електрізуемость невелика. У сухому стані волокно - діелектрик, у вологому починає проводити електричний струм.
Стійко до лугів, органічних розчинників, нестійкий до кислот. Мерсеризація - процес обробки х / б пряжі і тканин лугом для поліпшення властивостей (збільшується міцність, здатність забарвлюватися, з'являється блиск)
Горить швидко, жовтим полум'ям, запах паленої папери, тліє, утворює легкий сірий попіл
ЛУБ’ЯНІ ВОЛОКНА
Загальні відомості про луб’яні волокна
До луб'яних відносяться волокна, які входять до складу стебла рослин (як луб'яний шар) або, що містяться у листах рослин.
У першу групу волокон, що мають найбільше промислове значення, входять волокна, які одержують з луб'яного шару стебел рослин; до них відносяться волокна льону, пеньки (з рослини конопель), джуту, кенафу, кендирю та ін. До другої групи волокон відносяться: маніла (з рослин сімейства
| |  | бананових), сизаль (із сімейства агав), новозеландський | ||||
| | Рис. 2.3. - Схема розрізу | льон (із сімейства лілейних) і деякі інші. | | |||
| | | Стебло луб'яної рослини при великій розмаїтості в | ||||
| | стебла льону: | деталях будови може бути представлена наступною | ||||
| | 1 – поверхня стебла, | загальною схемою (рис. 2.3). Поверхня стебла покрита | ||||
| | 2 – луб'яний шар, 3 – шар | шкірочкою, за якою йде шар первинної кори. Далі | ||||
| | | розташовується шар, який містить кілька шарів | ||||
| | камбію, 4 – деревина | паренхімних клітин; шар лубу складається з окремих | ||||
| | | волокнистих | пучків. | Останні | являють | собою |
| | | елементарні гнучкість, механічну міцність, охороняє | ||||
| | | рослину від зламу. Він може складатися з відособлених | ||||
| | | |||||
| | | | | | | |
| | | груп пучків волокон, що розташовуються по окружності | ||||
| | | товстостінні волокна, тісно притиснуті одне до одного | ||||
| | | |||||
| | та з'єднані між собою клейкими речовинами (пектином) | |||||
| | | |||||
| | | у довгі волокнисті утворення, які проходять паралельно | ||||
| | | |||||
осі стебла по всій його довжині. Луб'яний шар захищає стебло від зовнішніх впливів і, зокрема, виконує функції фізико-механічного порядку, додаючи рослині стебла, або оточувати суцільним кільцем стебло рослини. За луб'яним шаром лежить тонкий, ніжний генеративний шар камбію, з якого утворяться клітки лубу та деревини. Серцевина луб'яних рослин заповнена пухкими клітками, за якими лежить порожнина стебла.
Клітки, що складають луб'яний шар, називаються елементарними волокнами. Ці елементарні волокна з вмістом пектину, лігніну (джут, кенаф та ін.) та інших домішок утворюють так зване технічне луб’яне волокно, максимальна довжина якого відповідає довжині стебла рослини. З луб’яних рослин технічне волокно відокремлюють по лінії камбіального шару. Виділенню технічного волокна передують операції руйнування або значного послаблення зв’язків луб’яного шару з деревинною частиною та іншими тканинами, що оточують волокнисту частину стебла. При хімічному способі
міжклітинні речовини можна зруйнувати варінням стебел у гарячій воді, у слабких розчина лугів з додаванням мила, рослинних масел та ін.
Властивості технічного луб’яного волокна, в основному, визначаються будовою та властивостями елементарних волокон, а також вмістом різних домішок, які у луб’яних волокнах присутні у значно більшій кількості, ніж у бавовні. Форма поперечного перерізу та лінійні розміри елементарних клітин різні не тільки у різних рослин, але й у окремих екземплярів і навіть на ділянках рослини даного виду.
Будова елементарного волокна луб’яних рослин характеризується такими загальними ознаками. Зовні волокно покрите порівняно тонкою плівкою пектинових речовин, що представляє собою первинну перегородку клітини, яка служить клейовою речовиною волокнистого пучка. За серединою пластинкою йде досить тонка первинна оболонка клітини, за якою розташована вторинна оболонка у вигляді товстих, щільних целюлозних стінок волокна; вторинна оболонка й складає основне “тіло” елементарного луб’яного волокна. Вторинна оболонка волокна шарувата, комплекси макромолекул целюлози в ній розташовані дуже щільно, добре орієнтовані та направлені спіралеподібно. Спіралі можуть мати різний напрям у різних шарах (льон) або направлені в одному напрямі – ліворуч або праворуч в усіх шарах (пенька, рамі та ін.).
Висока орієнтація структурних елементів стінки волокна та щільне їх розташування забезпечує луб’яним волокнам особливо високі показники міцності - найбільші у групі природних волокон. Внутрішня стінка волокна представлена третинним тонким шаром, що стикаються з внутрішньою порожниною волокна - каналом, що закритий наглухо і містить залишки протоплазми.
Для луб’яного елементарного волокна характерною є наявність в окремих ділянках його поперечних штрихів – зсувів та характерних потовщень – напливів. Походження цих структурних особливостей пояснюють місцевим повздовжнім розщепленням комплексів целюлози при механічних впливах на волокно, зокрема при його вигині. Форма поперечного перерізу волокна у різних рослин може бути неоднаковою - частіше багатокутною, іноді округлою або стрічкоподібною. Головною складовою частиною луб’яних волокон є целюлоза, вміст якої коливається у різних волокон у досить широких межах – від 40 до 80%.
Крім жиро-воскових, азотистих та мінеральних речовин, луб’яні технічні волокна містять у вигляді домішок пектинові речовини та лігнін, який обумовлює більше або менше одеревесніння волокна. Одеревесніння волокон викликає втрату волокном м’якості, гнучкості, еластичності, а також волокна мають меншу світлостійкість та підвищену ламкість. У той же час лігнін – досить стійка речовина, видалення його при відбілюванні сполучено з певними труднощами.
Культура льону та його первинна обробка
Лляні волокна (flax fibre, рос. льняное волокно) отримують з лубу однолітньої рослини льону, яку культивують у країнах з помірним вологим кліматом. Провідне місце у вирощуванні льону посідає Україна. В її північних і центральних областях вирощують льон-довгунець і льон-кучерявець (рис. 2.4) різних селекційних сортів.
Льон-довгунець майже виключно використовується для отримання волокна. Стебло цього льону високе, до 100 см, тонке, пряме, дає декілька розгалужень лише у верхній частині. Льон-кудряш є іншим різновидом, має
 | кущоподібну будову та розводиться для отримання насіння. | ||
| | Висівають льон наприкінці весни, коли вже не буває | ||
| | ранкових заморозків. Вегетаційний період триває 3-3,5 | ||
| | місяці. Якщо льон вирощують для одночасного отримання | ||
| | волокон та насіння, йому дають повністю дозріти. Волокна | ||
| | льону вищої якості отримують, коли він ще не зовсім дозрів, | ||
| | коли стебла рослини набувають зеленувато-жовтуватого | ||
| | забарвлення. Для зберігання повної довжини та цілісності | ||
| | стебел при збиранні їх не зрізають, а висмикують (тріпають) | ||
| | за допомогою льоно-тріпальних машин, що застосовуються | ||
| | для вбирання. Після просушування стебел відокремлюють | ||
| Рис. 2.4 – Льон | голівки з насінням, роздроблюючи | їх на | спеціальних |
| 1 – льон-довгунець; | машинах. | | |
| 2 – льон-кучерявець. | | | |
| | | | |
| | Звільнені від насінних голівок | стебла | називаються |
лляною соломою. Її характеристика по середньої довжині стебел є одним з показників якості – чим довша солома, тим вона дорожче; до вищих сортів відносять солома з довжиною стебел 85см та довше. Для відокремлювання стебла від лубу (технічного волокна) роблять росяну, холодноводяну та заводську мочку соломи. Лляна солома після мочки та висушування називається лляною трестою; остання в залежності від способу мочки розрізняють:
тресту стланцеву (стланець), яку отримують при розстиланні соломи на лугах та полях (росяна мочка);
тресту мочецову (моченець), яку отримують при мочці лляної соломи в природних та штучних водоймах, а також при заводській тепловій мочці у підігрітій воді у спеціальних водоймах.
Висушений після мочки льон мнуть, а потім піддають тіпанню для відокремлення луб’яних волокон від роздробленої при м’ятті деревинної частини стебла – костри. М’яття проводиться на особливих м’яльних машинах
–м’ялках, в яких деревинна частина стебла зламується та частково видаляється. Продукт, який отримується після обробки на м’яльній машині, називають льоном-сирцем, або м’ятим льоном.
Більш ретельно видаляється костра при тіпанні. При цьому процесі також видаляються короткі волокна – кудель (клоччя), а довгі волокна частково розчіплюються на більш тонкі комплекси. Льон, що пройшов тіпання, називають тіпаним (льон-кужіль). Відходи при тіпанні являють собою сплутані волокна різної довжини та значну кількість костри. Відходи волокон при тіпанні переробляються на коротке волокно. Тіпаний льон пакують у паки і відправляють для подальшої переробки на льонопрядильні фабрики або лляні комбінати. Тут після чісання отримують чосаний льон – довгі випрямлені та
паралельні волокна.
Льоноволокна сортують за довжиною, лінійною густиною, показником міцності, кольором та блиском, м’якістю та ступенем засміченості.
Хімічний склад волокон льону
За хімічним складом льон, як й інші луб’яні волокна, має багато спільного з волокнами бавовни. Волокно льону складається з целюлози та супутніх їх домішок: пектинових речовин та пентозанів, лігніну, жирових та воскоподібних, азотистих та зольних речовин.
Хімічний склад (у %)лляного волокна, висушеного на повітрі, такий:
| Целюлоза | 74,00-76,77 |
| Пектинові речовини та пентози | 4,97 |
| Азотісті речовини | 1,90 |
| Лігнін | 4,82 |
| Жирові та воскоподібні речовини | 2,46 |
| Зола | 1,00 |
| Вода | 8,08 |
Головною складовою частиною льоноволокон є целюлоза. На відміну від бавовни, її частка не перевищує 75%. Целюлоза лляних волокон полідисперсна, має значно вищу, ніж у бавовни, молекулярну масу, а також має чисельних супутників: лігнін, пектинові, дубильні, білкові, жировоскові та зольні речовини.
Властивості волокон льону
Властивості волокон залежать від селекційного сорту льону, степеня зрілості стебел, умов збирання, особливостей первинної обробки тощо.
Довжина технічних волокон може дорівнювати довжині стебел. Тіпаний льон має довжину 170-250мм, елементарні волокна – 10-26мм.
Лінійна густина комплексних волокон може коливатися у межах 500010000мтекс, елементарних – 125-556мтекс.
Міцність лляних волокон є найвищою серед усіх природних волокон і коливається для комплексних волокон у межах 200-400сН/волокно, для елементарних – 15-20сН/волокно.
Відносне розривне навантаження елементарних волокон льону досягає 120-130 сН/текс і залежить від ступеня зрілості стебел. Волокна льону малоеластичні. Їх відносне розривне подовження не перевищує 3%. Частка пружньої деформації у загальному подовженні волокон дуже мала. Тому, подібно до виробів з бавовни, лляні тканини є нестійкими до зминання.
Гігроскопічність лляних волокон за стандартних умов досягає 11-12%, що є наслідком більшого вмісту в їх складі різних супутників целюлози.
Волокна льону є більш теплопровідними, ніж бавовняні, тому їх обмежено використовують у чистому вигляді для виготовлення полотен натільно-білизняного призначення.
Фізико-хімічні властивості лляних волокон за багатьма показниками аналогічні властивостям бавовни. Поряд з цим наявність у їх складі більшої кількості (до 25%) супутників целюлози та інших речовин, зокрема пектину та лігніну, суттєво впливає на властивості льоноволокон – вони більш стійки до дії води. Внаслідок набухання збільшується, насамперед, площа поперечного перерізу і майже не змінюється довжина волокон, до 40% зростає міцність, підвищується еластичність. Елементарні волокна стійкіші до дії лугів, ніж до кислот та окислювачів. Під дією лугів та кислот комплексні волокна руйнуються внаслідок гідролізу пектинових речовин та лігніну. Цю властивість слід враховувати, проводячи попередню обробку волокон, основні та заключні обробки матеріалів, операції догляду за готовими виробами.
Нагрівання лляне волокно переносить більш легко внаслідок досить високої гігроскопічності волокна і більшої компактності лляної пряжі. Лужне варіння лляного волокна викликає значну втрату міцності через часткове чи повне видалення пектину, що цементує елементарні волокна. Лляне волокно фарбується важче, ніж волокно бавовни.
Наявність лігніну у складі лляних неочищених волокон є однією з причин підвищеної стійкості виробів з них до дії мікроорганізмів. Саме тому наметові тканини, брезенти та інші технічні матеріали виробляють з комплексних волокон та суворих тканин. Питома густина волокон льону складає 1,52г/см3.
Інші види луб’яних волокон
Коноплеволокна (hemp fibre, рос. пенька) отримують з лубу технічної луб’яної культури конопель, які широко культивують в Україні. В коноплях, переважно диких сортів, містяться речовини групи каннабіноїдів, які після вживання викликають у людини стан сп’яніння подібно до дії гашишу.
Культурні коноплі мають, як правило, одне пряме стебло від 1 до 3 м і товщиною від 4 до 8 мм. Первинна обробка конопель проводиться за схемою, аналогічною переробці льону. Переважають біохімічні способи обробки стебел. Для механічних обробок – тертя, тіпання, чесання використовують більш пружні машини та механізми, ніж для льону.
Елементарне волокно у поперечному перерізі є округлим або багатокутним; канал у волокна коноплі трохи ширше, ніж у льону, кінцівка волокна не гостра, а тупа або злегка подвоєна. Технічне волокно коноплі характеризуються великою довжиною, високою міцністю, але, одночасно, воно грубіше, ніж лляне волокно, та менш розщеплене. Зі стебел полоскіні отримують міцні, тонкі елементарні коноплеволокна, які використовують переважно для виготовлення тканин. Волокна зі стебел матірки довші, грубіші, меш еластичні та міцні. Їх використовують для виготовлення линв, шпагатів та різних виробів технічного призначення.
Конопляну олію використовують у харчовій промисловості і як вихідний продукт для отримання оліфи, м’яких мил, незастигаючих масел, лаків, фарб, тощо.
Джут (jute fibre, рос. джутовое волокно) – однолітня трав’яниста рослина, яка досягає заввишки 3-4, а у деяких випадках 6м. На родині джуту – в Індії – його вирощують у великій кількості. Волокна джуту становлять майже 50% обсягу виробництва луб’яних волокон у світі.
Стебла джуту сягають висоти до 4,5 м і товщини до 20 мм. Після вимочення волокна відокремлюють від деревини стебел. Волокна дуже міцні і жорсткі. Їх гігроскопічність за стандартних умов може досягати близько 25 %.
Елементарне волокно джуту характеризується малою довжиною (близько 4 мм), а технічне волокно сягає 2,5м завдовжки. Одеревеніння технічного волокна досить значне.
Суттєвим недоліком цього волокна є його мала стійкість до дії вологи та швидке старіння від дії атмосферних умов. Зниження міцності до розриву при зволоженні обумовлюється малою довжиною (4-6 мм) елементарних волокон джуту, старіння – значним вмістом у технічних волокнах лігніну. Використовують волокна переважно для виготовлення пакувальних тканин, мішків для фасування гігроскопічних речовин, наприклад, цукру, линв, шпагатів, рибальських засобів тощо.
Кенаф (kenàf fibre, рос. волокно кенафа) – однолітня рослина з родини мальвових. Культивують кенаф в Індії, Ірані, країнах Африки, Середньої Азії, та у південних районах України та Білорусі. Довжина стебла кенафу від 1,2 до 5 м, а товщина від 8 до 30 мм. Первинну обробку стебел проводять з використанням біохімічних і механічних методів, або так званих методів декортикації – відокремлення лубу від невимоченого кенафу. За своїми властивостями волокна кенафу у дечому подібні джутовим. Відміна полягає у меншому вмісті лігніну і, як наслідок цього, у вищій міцності й еластичності, а також придатності до подрібнення (котонізації).
Канатик – однолітня трав’яниста рослина завдовжки близько 2,5 м у деяких формах й до 4,5 м у культурних. Культивують канатик у країнах Середньої Азії, Північного Кавказу.
Стебло канатику за будовою аналогічно кенафу та джуту. Технічне волокно канатику за м’якістю трохи вступає волокну кенафу та джуту, воно використовується для виготовлення мотузок, шпагату, канатів. Хімічне облагороджування (варіння у 1-% луговому розчині) різко знижує природну ламкість волокна та робить його придатним для виготовлення мішочної пряжі.
Кендир (kéndyr fibre, рос. кендырь) – багатолітня напівкущова рослина; до зими стебло відмирає, коріння, що лишається, по весні дає нові пагінці. Довжина стебла кендирю сягає 5м. Елементарне волокно має овальну форму, по довжині воно нерівномірне – поряд зі здуттями спостерігається й спадання оболонок волокна. Кінцівка волокна буває загостреною, булавоподібною, роздвоєною та ін. Довжина основної маси елементарних волокон коливається у межах 20-25 мм, а поперечник 20-25 мм. Волокно кендирю характеризується великою міцністю, відсутністю одеревеніння, легко розщеплюється на бавовноподібне волокно та має велику стійкість до дії вологи (відносно малу загниваємість). Використовується для виготовлення кручених виробів та для пряжі риболовних сіток.
У деяких країнах використовують, крім того, грубі стеблові, листкові і плодові волокна: рамі, манілу (абаку), сизаль, генесек, койр та ін.