Химические волокна

     Растение  лен отличается полезными качествами. В стеблях до 20 % волокна, используемого для изготовления льняных тканей. Масло плодов растения лен идет для производства олифы, красок, лаков, искусственных кож, зеленого мыла. Употребляют жирное масло семян в пищу. Семена растения лен используют на корм птиц и скоту. Жмых, в котором до 30 % протеина, — прекрасный корм для телят. В Эфиопии семена идут для выпечки хлеба. Из льняной пакли изготавливают шпагат и веревки.

     Растение  лен это одна из древнейших культур  на нашей планете: выращивали на волокно еще 4…5 тыс. лет до нашей эры в Ассирии, Египте, Колхиде, Месопотамии. Именно в Древней Колхиде производили ценрыившееся в Элладе и на Востоке знаменитое сардинское полотно.

     4.2 Волокна животного происхождения

     4.2.1 Шерсть

     Химический состав: Шерстное волокно почти полностью состоит из группы кератинов — белковых веществ той же природы, что рога и копыта животных. В состав шерсти входит 50 % углерода, 21…24 кислорода, 15…21 азота, 6…7 водорода и 2…5 % серы. Зольных веществ содержится около 1…3 %. Шерсть от растительных волокон отличается наличием азота. Среди же всех органических волокон только она содержит серу. Атомы серы в молекулах кератинов шерсти придают волокну ряд физических свойств, которых нет у других типов волокон.

     Физические  свойства. Термостойкость шерсти невысокая: предельная температура сушки 60…70 °С; при температуре 100…105 °С шерсть теряет влагу, волокно становится жестким и ломким, а при 120 °С шерсть желтеет и начинает разлагаться. Шерсть обладает низкой теплопроводностью, поэтому шерстяные ткани отличаются высокими теплозащитными свойствами.

     От  извитости шерсти зависят упругость  и пористость готовой ткани; овечья шерсть обладает большим упругим  удлинением, поэтому она мало мнется и очень эластична; под действием  горячей воды растяжимость шерсти сильно повышается — на 25…50 % по сравнению с первоначальной длиной. Гигроскопичность шерсти в нормальных условиях составляет 15…17 %, а в условиях повышенной влажности шерсть поглощает до 40  % влаги, оставаясь сухой на ощупь. Набухшая в воде шерсть после высыхания принимает первоначальную форму, на этом свойстве основаны такие виды обработки шерсти, как декатировка, утюжка, прессовка.

     Щелочь, особенно едкий натр, разрушает волокно шерсти, и изделие становится рыхлым (расползается), поэтому изделия из шерсти рекомендуется стирать нейтральным мылом или специальными синтетическими моющими средствами.

     Для отбеливания шерсти не следует применять  соединения, содержащие хлор, так как  от хлора шерсть темнеет, становится жесткой, сильно снижается крепость волокон; шерсть рекомендуется отбеливать перекисью натрия, перборатом натрия, гидросульфитом натрия или ронгалитом в слабокислой среде. Для выведения  пятен с шерсти можно применять  любые растворители, так как они  на волокна шерсти не оказывают отрицательного действия.

   Основные  характеристики волокна. Шерсть - волосяной покров животных (овец, коз, верблюдов и других). Из шерсти вырабатывают пряжу, ткани, трикотаж, валяльно-войлочные изделия и другие. Шерстяное волокно характеризуется невысокой прочностью, большой эластичностью и гигроскопичностью, малой теплопроводностью. Перерабатывают его (в чистом виде или в смеси с химическими волокнами) в пряжу, из которой изготовляют ткани, трикотаж, а также фильтры, прокладки и так далее.

     Способы получения. Шерсть от животных получают, как правило, при помощи стрижки, реже — вычёсыванием.

     Ангора - из шерсти кроликов, кашемир и мохер  — из шерсти коз, альпака — из шерсти ламы.

     Применение. Из шерсти вырабатывают пряжу, ткани, трикотаж, валяльно-войлочные изделия и др.

     Шерстяные ткани, вырабатываемые в основном из овечьей шерсти, в продажу поступают  под названиями бобрик, бостон, букле, велюр, габардин, диагональ, драп, кашемир, коверкот, плюш, ратин, сукно, трико, фай, шевиот, шотландка и другое.

     4.2.2 Шелк

     Химический состав: Натуральный шелк состоит из белка, не содержащего серы. Нити шелка - сырца покрыты шелковым клеем - серицином, который удаляется при обработке кипящей водой или горячим мыльным раствором.

     Физические  свойства. Секрет паутинных желез представляет собой вязкую, отчасти резиноподобную массу, быстро застывающую при соприкосновении с воздухом. По химическому составу паутина близка к шелку гусениц шелкопрядов, отличаясь меньшим содержанием серицина - склеивающего вещества, растворимого в воде. Основу паутинного и гусеничного шелка составляет не растворяющийся в воде фиброин, состоящий из сложного комплекса альбуминов, альфа-аланина и глютаминовой кислоты. По физическим свойствам паутиновые нити отличаются от гусеничного и искусственного шелка большей прочностью. Так, разрывное усилие, выраженное в кг на 1 мм², у пауков колеблется от 40 до 261, а у гусеничного и искусственного шелка соответственно не превышает 43 и 20 . Паутина обладает антибиотическими свойствами, в особенности та, которая идет на изготовление кокона, предохраняя яйца от губительного действия бактерий и плесневых грибков. При необходимости паук может выделять липкую или сухую нить определенной толщины и цвета. Сухая (не клейкая) нить используется для изготовления кокона, для постройки вертикальных колесовидных тенет у пауков кругопрядов. Последние из таких нитей натягивают каркас сети и ее внутренние радиусы. Основу клейкой нити составляют двойные шелковые волокна, покрытые слоем липкого слизистого секрета. Вскоре после формирования этих нитей липкий слой фрагментируется вследствие поверхностного натяжения, образуя мельчайшие капельки (будто бусинки на ниточке). Это липкое покрытие недолговечно, и высыхая, теряет свои свойства. Поэтому большинство пауков, плетущих сети из такого шелка, должны периодически обновлять липкую нить.

     Совершенно  особый случай представляет собой "пряжа" или "кружево" крибеллятных пауков (пауки, имеющие перед паутинными бородавками небольшой склерит - крибеллятную пластинку с тончайшими отверстиями, из которых выделяется специальный шелк). Две или четыре нити окружаются широкой слизистой  муфтой. В нее погружена еще  одна закрученная в многочисленные петли нить. Благодаря такому строению к паутине не только прилипают, но и запутываются в ней своими щетинками  и волосками насекомые, а ее клейкая  слизь долго не высыхает.

     Основные  характеристики волокна. Шелк является натуральным протеиновым волокном. Качество нити зависит от рода шелковичного червя и его питания. Шелк отличается от других волокон отсутствием клеточного строения. Она треугольная в сечении и за счет этого ткань обладает блеском. Шелк обладает высокой устойчивостью к изгибам, высокой упругостью и гигроскопичностью. Одновременно, у него низкая термо и светостойкость, теплопроводность.

     Шелковая  ткань обладает уникальными свойствами. Она легка и прочна одновременно. В древности одеяния из шелка  выручали воинов — стрелы с трудом пробивали ткань, которая значительно  снижала убойную силу. Кроме всего  прочего, шелковая ткань очень гигиенична.

     Способы получения. Шелковая ткань прядется из нитей, получаемых из коконов шелковичных червей. Длина нити от одного кокона составляет от 350…1000 метров. Так как нить одного кокона слишком тонка, берут нити 4…18 коконов и, после предварительной обработки, пропускают их через агатовое кольцо и прикрепляют к медленно вращающемуся мотовилу. Нити, проходя через кольцо, склеиваются в одну.

     Применение. Одежда из шелка имеет удивительное свойство - она дарит ощущение прикосновения чего-то живого.

     На  родине шелка, в Китае и Японии, издавна известно, что шелк делает кожу исключительно гладкой и  препятствует появлению морщин. Поэтому  женщины в этих странах после  умывания и купания всегда вытирали лицо и тело шелковыми тканями, а  спали на подушках с наволочкой из шелка - и до самых преклонных лет  не могли пожаловаться на морщины.

     Также шелк используется в интерьере. Одна из самых модных тем для натурального шелка - экологически чистый интерьер. Шелк можно использовать для отделки стен и потолков и, конечно же, декорирование окон и спален.

     Незаменим шелк и в местах шумных тусовок. Он, как никакой другой материал, соответствует  требованиям противопожарной безопасности. Если в шелковую ткань ткнуть зажженной  сигаретой, она не загорится, и не будет тлеть, как вискоза, и не будет плавиться, вспыхивать и капать, как полиэстер. Образуется круглая  дырочка и все.

     4.3 Волокна минерального  происхожденияг

     4.3.1 Асбест

     Химическая  формула: Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂

     Физические  свойства. Aсбест высокотермостойкий материал, обладающий жаростойкостью и огнестойкостью. Его основные термические характеристики следующие:

     - удаление свободно-сорбированной (гигроскопической) влаги 100…120 °C;

     - удаление структурно-связанной (кристаллизационной воды) при 350…450 °C;

     - разрушение структуры кристалла 600…750 °C;

     - температура плавления хризотил-асбеста 1500…1550 °C, крокидолита 1150…1200 °C;

     - прочность на разрыв – более 3000 МПа;

     - плотность - 2,4…2,6 г/см³;

     - температура плавления – 1450…1500 °C;

     - коэффициент трения - 0,8;

     - щелочестойкость - 9,1…10,3 pH;

     - удельная поверхность – 20 м²/г;

     - прочность на разрыв более 3000 Мпа;

     - плотность от 2.4…2.6 г/см³;

     - температура плавления от 1450…1500 °С;

     - коэффициент трения 0.8 единиц;

     - щелочестойкость от 9.1…10.3 рН;

     - удельная поверхность 20 м²г.

     Асбест  является жаростойким материалом и  может эксплуатироваться при температуре 500…550 °C, кратковременно – до 700 °C. Сорта асбеста с минимальным количеством примесей неэлектропроводны и обладают хорошими электроизолирующими свойствами.

     Основные  характеристики волокна. Основная характеристика асбеста - модуль упругости. Средние значения модуля упругости хризотил-асбеста колеблются от 16104 до 21104Мпа.

     Способы получения. Крупнейшие месторождения минерала находятся в Канаде, ЮАР и России — на Урале (Баженовское и Киембаевское месторождения), в Восточном и Западном Саянах, а также на Северном Кавказе и в Туве (Ак-Довуракское), на севере Казахстана (Джетыгаринское), в Китае, США, Италии, Франции, Финляндии, в Японии, Австралии, на Кипре.

     Применение. Асбест входит в состав множества видов изделий в самых различных областях техники. Из волокнистого асбеста изготовляют ткани, картон, фильтры, брезенты, защитные костюмы (для пожарных), бумагу, асбестоцементные строительные материалы (например, шифер).

     5 Искусственные волокна

     5.1 Гидратцеллюлозные волокна

     5.1.1 Вискозные волокна

     Химический  состав. Вискозные волокна представляют собой гидратцеллюлозу, отличающуюся от природной целлюлозы меньшей длиной молекулярной цепи и меньшей ориентацией макромолекул в волокне.

     Физические  свойства. Вискозные волокна обладают хорошими показателями гигроскопичности, светостойкости, удлинения, вполне удовлетворительными показателями теплостойкости, стойкости к истиранию, прочности на разрыв. Прочность на разрыв вискозного волокна может быть повышена изменением технологии производства волокон и в первую очередь увеличением вытяжки волокна.

     Недостатками  вискозного волокна являются малая  доля упругого удлинения, вследствие чего изделия из этого волокна плохо  противостоят смятию, а также большая  потеря прочности при увлажнении волокна, что объясняется проникновением молекул воды в межмолекулярные  пространства волокон и ослаблением  вследствие этого поперечных связей молекул, определяющих в значительной степени прочность волокон. Горят  вискозные волокна подобно хлопку.

     Способы получения. Процесс получения вискозного волокна состоит из следующих стадий:

     - Получение из целлюлозы прядильного раствора — вискозы (ксантогената целлюлозы);

     - Формование мокрым методом нити продавливанием вискозы через фильеры в кислотную ванну с регенерацией целлюлозы;

     - Отделка и сушка.

     Основные  характеристики волокна. Вискозное волокно легко окрашивается красителями для натуральных волокон (хлопка, льна), гигроскопично, что обуславливает высокие гигиенические качества ткани из него, и, благодаря доступности исходного сырья и реактивов, используемых в производстве, относительно недорого.

     К недостаткам вискозного волокна  относятся лёгкая сминаемость, значительная потеря прочности в мокром состоянии  и недостаточная устойчивость к  истиранию. Эти недостатки в той  или иной степени могут быть устранены  последующими модификациями и обработкой.