Syntetické vlákna zahŕňajú polyamid, polyester, polyakrylonitril, polyvinylchlorid, polyvinylalkohol, polypropylén atď.
Polyamidové vlákna(kapron, anid, enanth). Vlákna majú valcový tvar, ich prierez závisí od tvaru otvoru matrice, cez ktorý sa polyméry pretláčajú (obr. 9, a).
Polyamidové vlákna sa vyznačujú vysokou pevnosťou v ťahu (40-70cN/tex), odolnosťou proti oderu, viacnásobným ohybom, vysokou chemickou odolnosťou, mrazuvzdornosťou, odolnosťou voči mikroorganizmom. Ich hlavnými nevýhodami sú nízka hygroskopickosť (3,5-5%) a odolnosť voči svetlu, vysoká elektrifikácia a nízka tepelná odolnosť; pri zahriatí na 160°C ich pevnosť klesá takmer o 50%.V dôsledku rýchleho „starnutia“ na svetle žltnú, krehnú a tvrdnú. Vlákna horia modrastým plameňom a na konci vytvoria hnedú tuhú guľu.
Polyamidové vlákna a nite sa široko používajú pri výrobe pančuchového tovaru a pletenín, šijacích nití, galantérnych výrobkov (vrkoče, stuhy), čipiek, povrazov, rybárskych sietí, dopravných pásov, šnúr, technických tkanín, ako aj pri výrobe domácich tkanín v zmesiach s inými vláknami a niťami. Pridanie 10–20 % polyamidových strižových vlákien k prírodným výrazne zvyšuje odolnosť výrobkov voči opotrebovaniu.
polyesterové vlákna(lavsan, terylén, dacron). V priečnom reze má lavsan tvar kruhu (obr. 9, b Pevnosť v ťahu lavsanu je o niečo nižšia ako u polyamidových vlákien (40-50cN / tex), predĺženie pri pretrhnutí je v rozmedzí 20-25%, pevnosť sa nestráca v mokrom stave. Na rozdiel od nylonu sa lavsan ničí pôsobením kyselín a zásad naň, jeho hygroskopickosť je nižšia ako u nylonu (0,4%). Po privedení do plameňa sa lavsan roztopí, pomaly horí žltým dymovým plameňom. Vlákno je tepelne odolné, má nízku tepelnú vodivosť a vysokú elasticitu, čo umožňuje získať z neho výrobky, ktoré si dobre zachovajú svoj tvar; majú malé zmrštenie. Nevýhodou vlákna je jeho zvýšená tuhosť, schopnosť vytvárať žmolky na povrchu výrobkov a silná elektrifikácia.
Lavsan je široko používaný pri výrobe domácich tkanín zmiešaných s vlnou, bavlnou, ľanom a viskózovým vláknom, čo dodáva výrobkom zvýšenú odolnosť proti oderu, elasticitu
Ryža. 9. Pozdĺžny pohľad a prierez syntetickými vláknami:
a) kapron; b) lavsan; c) nitrón; d) chlór
a neporaziteľnosť. S úspechom sa používa aj pri výrobe netkaných textílií, šijacích nití, záclon, technických tkanín a šnúr. Komplexné lavsanové nite sú podrobené textúre, v dôsledku čoho lepšie absorbujú vlhkosť a udržujú teplo.
Polyakrylonitrilové vlákna (nitron, orlon). Vo vzhľade sa nitrón podobá vlne. Jeho povrch je hladký (obr. 9, v) s nepravidelným tvarom prierezu so zubatými okrajmi (v tvare činky a blízko k nej).
Nitron sa vyznačuje vysokou pevnosťou (32-39cN/tex), ktorá sa za mokra nemení, a elasticitou. Výrobky z neho si po umytí zachovajú svoj tvar celkom dobre. Nitrón nepoškodzujú mole a mikroorganizmy a je vysoko odolný voči jadrovému žiareniu. Z hľadiska odolnosti proti oderu je nitrón horší ako polyamidové a polyesterové vlákna. Okrem toho sa vyznačuje nízkou hygroskopicitou (1,5%), čo obmedzuje jeho použitie pri výrobe ľanových tkanín, silnou elektrickou vodivosťou. Nitrónové vlákno má tiež najlepšiu svetlostálosť, nízku tepelnú vodivosť, teda dobré tepelné tieniace vlastnosti, a preto sa často používa v zmesiach s vlnou a v čistej forme na oblekové a kabátové materiály.
Nitron horí v zábleskoch a vydáva dym čiernych sadzí. Po skončení horenia sa vytvorí tmavá, ľahko rozdrvená hrudka. Nitron sa používa pri výrobe vrchných úpletov, odevných látok, ale aj kožušín na pletenej a látkovej báze, kobercov, prikrývok a technických tkanín.
PVC vlákna(chlór) (obr. 9, G V porovnaní s inými syntetickými vláknami a bavlnou je menej odolná (12-14 cN / tex), menej elastická, menej odolná voči oderu, má nízku hygroskopickosť (0,1 %), nízku odolnosť voči ľahkému počasiu, nízku tepelnú odolnosť (70 °C). Vyznačuje sa vysokou chemickou odolnosťou, nehorľavosťou, nehorľavosťou.
Chlór po privedení na plameň zuhoľnatene, ale nehorí, pričom uvoľňuje zápach chlóru.
Chlór má schopnosť akumulovať elektrostatický náboj, preto sa používa na výrobu lekárskej bielizne. Chlór sa používa aj pri výrobe látok na kombinézy, pretože je odolný voči vode a mikroorganizmom.
PVC vlákno, rovnako ako chlór, patrí medzi polyvinylchloridové vlákna, avšak na rozdiel od chlóru je najtrvanlivejšie (26-36 cN / tex), pružnejšie a svetlu odolné. Používa sa pri výrobe pletených a záclonovo-tylových výrobkov, prikrývok, dekoračných látok, vatelínu, kobercov, prikrývok, koberčekov a iných výrobkov.
Polyvinylalkoholové vlákna a nite. Vlákna sa spriadajú z roztoku mokrou metódou. Okrem toho sa v závislosti od podmienok lisovania a následnej acetylácie získavajú vlákna s rôznym stupňom pevnosti a odolnosti voči vode: od vodorozpustných až po hydrofóbne.
U nás vyrábané nerozpustné polyvinylalkoholové vlákna sa nazývajú vinol. Majú mnoho pozitívnych vlastností: pevnosť, vysokú odolnosť proti oderu, ľahkému počasiu, chemickým činidlám a mnohonásobným deformáciám. Vinol je pomerne elastický, vyznačuje sa vysokou tepelnou odolnosťou. Teplota mäknutia a začiatku rozkladu vlákien je 220°C. Vinol horí žltkastým plameňom; po zastavení horenia sa vytvorí pevná hrudka svetlohnedej farby.
Charakteristickým znakom polyvinylalkoholových vlákien, ktorý ich odlišuje od všetkých syntetických vlákien, je ich vysoká hygroskopickosť v dôsledku prítomnosti veľkého počtu hydroxylových skupín v polymérnych makromolekulách. Z hľadiska hygroskopickosti sa polyvinylalkoholové vlákna približujú bavlne, čo umožňuje ich použitie pri výrobe materiálov na bielizeň a výrobkov kostýmového a odevného sortimentu. Tieto vlákna sa dobre farbia farbivami na celulózové vlákna. Používajú sa v zmesi s bavlnou, vlnou na výrobu látok, pletenín, kobercov a pod.
Vo vode rozpustná odroda polyvinylalkoholových vlákien sa používa v textilnom priemysle ako pomocné (odnímateľné) vlákno pri výrobe prelamovaných výrobkov, tenkých tkanín, materiálov poréznych vláknitých štruktúr, ako aj pri výrobe guipure (namiesto prírodných hodváb). Polyvinylalkoholové nite sa používajú v medicíne na dočasné upevnenie chirurgických stehov.
Prítomnosť hydroxylových skupín umožňuje chemickú modifikáciu týchto vlákien, najmä metódou syntézy očkovaných kopolymérov, vďaka čomu je možné vytvárať vlákna a vlákna so špecifickými vlastnosťami: ohňovzdorné, baktericídne, iónové výmena atď.
Polyolefínové vlákna a nite. Zo skupiny polyolefínov sa na výrobu vlákien používa polypropylén [– CH 2 –CHSN 3 –] n a polyetylén [– CH 2 –CH 2 –] n stredný a nízky tlak.
Polyolefínové vlákna možno spriadať z polymérnych tavenín alebo roztokov, po ktorých nasleduje ťahanie a tepelné vytvrdzovanie.
Polypropylénové a polyetylénové nite majú dostatočne vysoké hodnoty pevnosti a predĺženia v ťahu. Polyolefínové vlákna a nite sa vyznačujú vysokou odolnosťou voči kyselinám, zásadám, nie sú horšie ani z hľadiska chemickej odolnosti voči chlóru. Ich odolnosť proti oderu je nižšia ako u polyamidových priadzí, najmä polypropylénových.
Tepelná odolnosť polyolefínových priadzí je nízka. Pri teplote 80 °C stráca polyetylénová niť asi 80 % svojej pôvodnej pevnosti. Hygroskopickosť nití je takmer nulová, takže sa môžu farbiť iba zavedením pigmentu do polyméru pred spriadaním. Výrazná elektrifikácia týchto závitov je spojená aj s nízkou hygroskopicitou. Hustota polyetylénových a polypropylénových nití je veľmi nízka, takže výrobky z nich neklesajú vo vode.
Polyolefínové vlákna sa používajú najmä na technické účely, ako aj v zmesi s hydrofilnými vláknami (bavlna, vlna, viskóza atď.) pri výrobe materiálov na vrchné ošatenie, obuv a dekoračné látky.
polyuretánové nite. V súčasnosti existuje pomerne široká škála materiálov využívajúcich polyuretánové (elastanové) vlákna (spandex, lycra atď.). Nite majú valcový tvar s okrúhlym prierezom, amorfné. Charakteristickou črtou všetkých polyuretánových nití je ich vysoká elasticita: ich predĺženie pri pretrhnutí je 800%, podiel elastických a elastických deformácií je 92-98%. Materiály obsahujúce polyuretánové priadze majú preto dobré elastické vlastnosti a málo sa krčia. Práve táto vlastnosť určila rozsah ich použitia. Spandex sa používa hlavne pri výrobe elastických výrobkov. S použitím týchto nití sa vyrábajú tkaniny a pleteniny pre použitie v domácnosti, na športové oblečenie, ako aj pančuchový tovar. Polyuretánové priadze majú nedostatočnú pevnosť (6–7 cN/tex) a tepelnú odolnosť. Pri pôsobení teplôt nad 100°C strácajú nite svoje elastické vlastnosti. Preto sa vyrábajú hlavne opletením, ktoré ich chráni. Polyuretánové nite majú tiež veľmi nízku hygroskopickosť (0,8-0,9%), čo tiež obmedzuje ich použitie v čistej forme.
Pre cielenú zmenu vlastností chemických vlákien sa ich chemická modifikácia uskutočňuje rôznymi spôsobmi. Aby sa rozšírilo použitie chemických vlákien a nití v rôznych oblastiach techniky, majú vysokopevnostné, vysokomodulové (nízkopevné), žiaruvzdorné, nehorľavé, svetlovzdorné a iné typy vlákien so špeciálnymi vlastnosťami. bola vytvorená. Zavedením aromatických jednotiek (benzénových kruhov) do molekuly polyamidového reťazca tak vznikli vysoko pevné a tepelne odolné vlákna ako fenylón, vnivlon (alebo SVM - ultra-high-modulus), oxalon, arimid T, Kevlar atď. vysokopevnostný, chemicky odolný, tepelne odolný uhlík . Majú jedinečné vlastnosti. V podmienkach dlhodobého zahrievania (pri teplote 400°C a viac) si zachovávajú svoje mechanické vlastnosti a sú nehorľavé. Používajú sa v rôznych oblastiach techniky (kozmonautika, letectvo a chemické inžinierstvo atď.)
Podrobnejšie informácie o príprave a štruktúre chemických vlákien sú uvedené v učebnici.
Syntetické vlákna
chemické vlákna získané zo syntetických polymérov. Syntetické vlákna sú buď spriadané z taveniny polyméru ( polyamid, polyester, polyolefín), alebo z roztoku polyméru ( polyakrylonitril, PVC, polyvinylalkohol) suchou alebo mokrou metódou. Syntetické vlákna sa vyrábajú vo forme textilných a kordových nití, monofil, ako aj strižové vlákno. Rozmanitosť vlastností pôvodných syntetických polymérov umožňuje získať syntetické vlákna s rôznymi vlastnosťami, pričom možnosti zmeny vlastností umelých vlákien sú veľmi obmedzené, keďže sú tvorené takmer z jedného polyméru ( celulóza alebo jeho deriváty). Syntetické vlákna sa vyznačujú vysokou pevnosťou, vodeodolnosťou, odolnosťou proti opotrebovaniu, elasticitou a odolnosťou voči chemikáliám.
Od roku 1931 okrem butadiénového kaučuku neexistovali žiadne syntetické vlákna a polyméry a na výrobu vlákien sa používali jediné vtedy známe materiály na báze prírodného polyméru - celulózy.
Revolučné zmeny nastali začiatkom 60. rokov 20. storočia, keď po vyhlásení známeho programu chemizácie pre národné hospodárstvo priemysel našej krajiny začal ovládať výrobu vlákien na báze polykaproamidu, polyesterov, polyetylénu, polyakrylonitrilu, polypropylénu a iných polyméry.
V tom čase sa polyméry považovali len za lacné náhrady vzácnych prírodných surovín – bavlny, hodvábu, vlny. Čoskoro však prišlo pochopenie, že polyméry a vlákna na nich založené sú niekedy lepšie ako tradične používané prírodné materiály – sú ľahšie, pevnejšie, odolnejšie voči teplu, schopné pracovať v agresívnom prostredí. Preto chemici a technológovia nasmerovali všetko svoje úsilie na vytvorenie nových polymérov s vysokými úžitkovými vlastnosťami a metódami ich spracovania. A v tomto obchode dosiahli výsledky, ktoré niekedy prekonali výsledky podobných aktivít známych zahraničných firiem.
Začiatkom sedemdesiatych rokov minulého storočia sa v zahraničí objavili kevlarové (USA) vlákna, úžasné svojou silou, o niečo neskôr - Twaron (Holandsko), technora (Japonsko) a ďalšie vyrobené z aromatických polymérov, spoločne nazývaných aramidy. Na základe takýchto vlákien vznikli rôzne kompozitné materiály, ktoré sa začali úspešne používať na výrobu kritických častí lietadiel a rakiet, ale aj kord do pneumatík, nepriestrelné vesty, protipožiarne odevy, laná, hnacie remene, dopravníky. pásy a mnoho ďalších produktov.
Tieto vlákna boli široko propagované vo svetovej tlači. Len úzky okruh odborníkov však vie, že v tých istých rokoch ruskí chemici a technológovia nezávisle vytvorili aramidové vlákno terlon, ktoré nie je vo svojich vlastnostiach horšie ako zahraničné analógy. A potom tu boli vyvinuté metódy na získanie vlákien SVM a Armos, ktorých sila prevyšuje silu kevlaru jeden a pol krát a špecifická pevnosť (to znamená pevnosť na jednotku hmotnosti) prevyšuje pevnosť vysoko legovanej zliatiny. ocele 10-13 krát! A ak je pevnosť ocele v ťahu 160-220 kg/mm2, teraz sa pracuje na vytvorení polymérového vlákna s pevnosťou až 600 kg/mm2.
Ďalšou triedou polymérov vhodných na výrobu vysoko pevných vlákien sú tekuté kryštálové aromatické polyestery, to znamená polyméry, ktoré majú vlastnosti kryštálov v tekutom stave. Vlákna na ich báze sa vyznačujú nielen výhodami aramidových vlákien, ale aj vysokou odolnosťou voči žiareniu, ako aj odolnosťou voči anorganickým kyselinám a rôznym organickým rozpúšťadlám. Je to ideálny materiál na vystuženie gumy a vytváranie vysoko plnených kompozitov; na jej základe vznikli vzorky svetlovodov, ktoré svojou kvalitou zodpovedajú najvyššej svetovej úrovni. A bezprostrednou úlohou je vytvorenie takzvaných molekulárnych kompozitov, teda kompozitných materiálov, v ktorých samotné molekuly polymérov na báze tekutých kryštálov slúžia ako výstužné komponenty.
Molekuly bežných polymérov obsahujú okrem uhlíka aj atómy iných prvkov – vodíka, kyslíka, dusíka. Ale teraz boli vyvinuté metódy na získanie vlákien, ktoré sú v skutočnosti čistým polymérnym uhlíkom. Takéto vlákna majú rekordnú pevnosť (viac ako 700 kg/mm2) a tuhosť, ako aj extrémne nízke koeficienty tepelnej rozťažnosti, vysokú odolnosť proti opotrebovaniu a korózii, vysokým teplotám a žiareniu. Vďaka tomu je možné ich úspešne použiť na výrobu kompozitných materiálov - plastov vystužených uhlíkovými vláknami, ktoré sa používajú v najkritickejších konštrukčných celkoch vysokorýchlostných lietadiel, rakiet a kozmických lodí.
Použitie uhlíkových vlákien je ekonomicky veľmi výhodné. Na jednotku hmotnosti výrobku vyrobeného z neho musíte minúť 3-krát menej energie ako výrobok vyrobený z ocele a 20-krát menej ako titán. Tona CFRP môže nahradiť 10-20 ton vysokolegovanej ocele. Turbína čerpadla z uhlíkových vlákien, ktorá je vhodná na čerpanie minerálnych kyselín pri teplotách do 150°C, je o polovicu lacnejšia a vydrží šesťkrát dlhšie. Znižuje sa aj zložitosť výroby častí komplexnej konfigurácie.
Výroba syntetických vlákien sa rozvíja rýchlejším tempom ako výroba umelých vlákien. Je to dané dostupnosťou surovín a rýchlym rozvojom surovinovej základne, nižšou prácnosťou výrobných procesov a najmä rôznorodosťou vlastností a vysokou kvalitou syntetických vlákien. V tomto smere syntetické vlákna postupne nahrádzajú pri výrobe niektorých spotrebných tovarov a technických produktov nielen prírodné, ale aj umelé vlákna.
V roku 1968 dosiahla svetová produkcia syntetických vlákien 3 760 300 ton. t(asi 51,6 % z celkovej produkcie chemických vlákien). Prvýkrát bola výroba syntetických vlákien v priemyselnom meradle organizovaná v polovici 30. rokov. 20. storočie v USA a Nemecku.
Kapron
Vlákna z polyamidových živíc sa u nás nazývajú kapron a anid, kvalitou sa od seba takmer nelíšia.
Kapron alebo kapronové vlákno je biela priehľadná, veľmi odolná látka. Elasticita kapróna je oveľa vyššia ako u hodvábu. Kapron označuje polyamidové vlákna. Nylon sa vyrába synteticky v našich továrňach az našich materiálov. Východiskové deriváty aminokyselín. Kaprón možno považovať za produkt intramolekulárnej interakcie karboxylovej skupiny a aminoskupiny molekuly kyseliny 6-aminohexánovej:
Zjednodušene možno transformáciu kaprolaktámu na polymér, z ktorého sa vyrába nylonové vlákno, znázorniť takto:
Kaprolaktám sa v prítomnosti vody premieňa na kyselinu 6-aminohexánovú, ktorej molekuly navzájom reagujú. V dôsledku tejto reakcie vzniká vysokomolekulárna látka, ktorej makromolekuly majú lineárnu štruktúru. Jednotlivé polymérne jednotky sú zvyšky kyseliny 6-aminohexánovej. Polymér je živica. Na získanie vlákien sa taví, prechádza cez zvlákňovacie dýzy. Prúdy polyméru sa ochladzujú prúdom studeného vzduchu a menia sa na vlákna, ktoré sa skrúcajú, aby sa vytvorili vlákna.
Potom sa kaprón podrobí ďalšiemu chemickému spracovaniu. Sila kaprónu závisí od technológie a starostlivosti o výrobu. Hotový kapron je bielo-transparentný a veľmi odolný materiál. Dokonca aj nylonové vlákno s priemerom 0,1 mm vydrží 0,55 kilogramu.
V zahraničí sa syntetické vlákno kapronového typu nazýva perlon a nylon. Kapron sa vyrába v niekoľkých odrodách; krištáľovo čistý nylon je odolnejší ako nepriehľadný s matným žltkastým alebo mliečnym odtieňom.
Spolu s vysokou pevnosťou sa nylonové vlákna vyznačujú odolnosťou proti oderu, pôsobením opakovanej deformácie (ohybov).
Nylonové vlákna neabsorbujú vlhkosť, takže za mokra nestrácajú pevnosť. Ale kapronové vlákno má aj nevýhody. Nie je veľmi odolný voči pôsobeniu kyselín.Makromolekuly Capron podliehajú hydrolýze v mieste amidových väzieb. Tepelná odolnosť kaprónu je tiež relatívne nízka. pri zahriatí jeho pevnosť klesá, pri 2150C dochádza k roztaveniu.
Výrobky z kaprónu a v kombinácii s kaprónom sa už stali bežnými v našom každodennom živote. Z kapronových nití šijeme oblečenie, ktoré je oveľa lacnejšie ako oblečenie vyrobené z prírodných materiálov. Rybárske siete, vlasec, filtračné materiály, šnúrová tkanina sú vyrobené z kapronu. Kostra automobilových a leteckých pneumatík sú vyrobené z kordovej tkaniny. Pneumatiky s nylonovým kordom sú odolnejšie ako pneumatiky s viskózovým a bavlneným kordom. Nylonová živica sa používa na výrobu plastov, z ktorých sa vyrábajú rôzne časti strojov, ozubené kolesá, ložiskové panvy atď. Ruský priemysel vyrába umelé vlákna ešte pevnejšie ako nylon, napríklad vysokovýkonný acetátový hodváb, ktorý svojou silou prevyšuje oceľový drôt. Tento hodváb vydrží 126 kg na štvorcový milimeter a oceľový drôt - 110 kg.
Lavsan
Lavsan (polyetyléntereftalát) zástupca polyesterov. Ide o polykondenzačný produkt dvojsýtneho alkoholu etylénglykolu HO-CH2CH2-OH a dvojsýtnej kyseliny - kyseliny tereftalovej (1,4-benzéndikarboxylovej) HOOC-C6H4-COOH (zvyčajne sa nepoužíva samotná kyselina tereftalová, ale jej dimetylester). Polymér patrí k lineárnym polyesterom a získava sa vo forme živice. Prítomnosť polárnych skupín O-CO- pravidelne umiestnených pozdĺž reťazca makromolekuly vedie k zvýšeniu medzimolekulových interakcií, čo dodáva polyméru tuhosť. Makromolekuly v ňom sú usporiadané náhodne, v
Syntetické tkaniny - hostia z budúcnosti
Ľahké, pevné, odolné a krásne syntetické materiály si na dnešnom textilnom trhu získavajú silnejšie postavenie. Pre vysoký výkon a nízku cenu sa syntetické tkaniny nazývajú tkaninou budúcnosti.
V mysliach mnohých ľudí je jasne uložená axióma „Prírodné látky sú dobré, ale syntetické sú zlé“. Väčšina zároveň označuje syntetiku ako všetky materiály okrem bavlny, ľanu, hodvábu a vlny.
Je dôležité vedieť! Všetky neprírodné tkaniny sú rozdelené do dvoch veľkých skupín - umelé a syntetické. Prvé sú vyrobené z prírodných zložiek - celulózy, bielkovín, skla. Syntetické materiály sú založené len na polyméroch, ktoré v prírode neexistujú.
Syntetické vlákna sa získavajú pri syntéze etylénu, benzénu alebo fenolu, vyrábajú sa zo zemného plynu, ropy a uhlia.
História syntetických tkanín sa začala pred niečo vyše polstoročím, keď krátko pred druhou svetovou vojnou popredný chemik americkej továrne DuPont Wallace Carothers syntetizoval nový materiál s názvom nylon.
Táto lesklá, hladká látka, príjemná na dotyk, sa okamžite ukázala byť žiadanou na výrobu dámskych pančúch. Počas vojnových rokov sa nylon používal pre potreby armády, vyrábali sa z neho látky na padáky a maskovacie siete.
Už koncom 40-tych rokov – začiatkom 50-tych rokov dvadsiateho storočia sa začala éra syntetiky – na textilnom trhu sa objavili nylonové, nitrónové, anidové, polyesterové a iné vlákna.
Chemický priemysel nestojí a teraz počet syntetických tkanín prekročil sto. Moderné technológie umožňujú získať materiály s už vopred určenými vlastnosťami.
Klasifikácia syntetických vlákien
Tkaniny vyrobené zo syntetických vlákien sa líšia v závislosti od surovín použitých pri výrobe. Všetky moderné materiály možno rozdeliť do niekoľkých typov.
Polyamidové vlákna
Do tejto skupiny patrí nylon, kapron, anid a iné. Najčastejšie sa používa na výrobu domácich a technických výrobkov.
Vyznačujú sa vysokou pevnosťou v ťahu a roztrhnutí: nylonové vlákno je 3-4 krát pevnejšie ako bavlnené vlákno. Odolné voči oderu, plesniam a mikróbom.
Hlavnými nevýhodami sú nízka hygroskopickosť, vysoká elektrifikácia, odolnosť voči slnečnému žiareniu. Pri dlhej životnosti žltnú a krehnú.
polyesterové vlákna
Najvýraznejším predstaviteľom tejto skupiny syntetických materiálov je lavsan, ktorý vzhľadom pripomína jemnú vlnu. V niektorých krajinách je lavsan známy ako terylén alebo dacron.
Vlákna Lavsan pridané do vlny dodávajú výrobkom pevnosť a znižujú ich krčivosť.
Nevýhodou lavsanu je jeho nízka hygroskopickosť a relatívna tuhosť. Okrem toho je tkanina vysoko elektrifikovaná.
Používa sa na krajčírstvo oblekov, šiat, sukní, ako aj na výrobu umelej kožušiny.
Polyuretánové vlákna
Hlavnou výhodou týchto vlákien je elasticita a vysoká pevnosť v ťahu. Niektoré z nich sa môžu natiahnuť a zvýšiť 5-7 krát.
Tkaniny vyrobené z polyuretánu - spandex, lycra - sú odolné, elastické, nekrčia sa a dokonale priliehajú k telu.
Negatívne strany: zle prechádzajú vzduchom, sú nehygroskopické, majú nízku tepelnú odolnosť. Používa sa pri výrobe pletenín na šitie vrchného oblečenia, teplákov, pančuchového tovaru.
Polyolefínové vlákna
Tieto najlacnejšie syntetické nite sú vyrobené z polyetylénu a polypropylénu. Hlavným využitím je výroba kobercov, technických materiálov.
Tkaniny, ktoré zahŕňajú polyolefínové vlákna, majú zvýšenú pevnosť, odolnosť proti opotrebovaniu, nezhoršujú sa, keď sú vystavené plesniam alebo rôznym mikroorganizmom.
Medzi nevýhody patrí výrazné zmrštenie pri praní, ako aj nestabilita voči vysokým teplotám.
Zaujímavý fakt! Nie je to tak dávno, čo bola objavená hlavná výhoda polyolefínových vlákien - ich schopnosť odpudzovať vodu, pričom zostávajú suché. Vďaka tomu sa vlákna používajú pri výrobe vodoodpudivých výrobkov - stanov, pršiplášťov atď.
Syntetické neznamená zlé
Napriek všetkej svojej „neprirodzenosti“ majú syntetické tkaniny množstvo významných výhod:
- Trvanlivosť. Na rozdiel od "prírodných", syntetické absolútne nepodliehajú hnilobe, plesniam, hubám či rôznym škodcom.
- Farebná stálosť. Vďaka špeciálnej technológii, pri ktorej sa látka najskôr bieli a následne farbí, si syntetika zachováva farebnú stálosť po mnoho rokov.
- Ľahkosť a vzdušnosť. Syntetické tkaniny vážia niekoľkonásobne menej ako ich prirodzené náprotivky.
- Odolnosť proti vráskam. Výrobky vyrobené z chemických vlákien sa pri nosení nekrčia a dokonale si zachovávajú svoj tvar. Syntetické oblečenie je možné zavesiť na vešiaky bez strachu z rozťahovania.
- Nízke náklady. Keďže výroba týchto tkanín je založená na lacných surovinách, výrobky z nich sú dostupné pre akúkoľvek kategóriu kupujúcich.
Široká škála syntetických tkanín navyše umožňuje každému vybrať si materiál podľa svojich požiadaviek a vkusu.
Nie bez chýb
Moderný chemický priemysel sa síce rozvíja míľovými krokmi a snaží sa zlepšovať vlastnosti syntetických materiálov, no stále nie je možné zbaviť sa niektorých negatívnych stránok.
Zoznam hlavných nevýhod syntetických materiálov:
- Znížená hygroskopickosť. Syntetické oblečenie zle saje vlhkosť, je narušený prenos tepla, ľudské telo sa potí.
- Absorpcia pachov. Niektoré druhy tkanín sú schopné v sebe hromadiť nepríjemné pachy a distribuovať ich až do ďalšieho prania.
- Pravdepodobnosť alergie. Ľudia so sklonom k alergickým reakciám môžu po kontakte so syntetickými látkami pociťovať podráždenie pokožky.
- Toxicita. Bohužiaľ, lacné syntetické materiály nie sú vždy bezpečné pre zdravie. Neodporúča sa kupovať takéto oblečenie, najmä pre malé deti.
Ak oblečenie vyrobené zo 100% syntetiky môže spôsobiť medzi kupujúcimi pochopiteľné obavy, potom pridanie chemických vlákien do prírodných tkanín len zlepšuje ich vlastnosti, čím sa stávajú bezpečnejšími a šetrnejšími k životnému prostrediu.
Dôležité! Materiály zo zmesových vlákien sú elastické, pri nosení sa nekrčia, nevyžadujú žehlenie, nespôsobujú alergie u ľudí s citlivou pokožkou.
Stručne o najznámejších syntetických tkaninách
Medzi najbežnejšie syntetické materiály patria:
- Akryl. Surovina pre túto tkaninu sa získava zo zemného plynu. Podľa svojich vlastností je akryl blízky prírodnej vlne. Dobre udržuje teplo, takže sa z neho často šije vrchné oblečenie. Nebojí sa molí, nevybledne na slnku a dlho si zachováva jas farby.
Hlavnou nevýhodou akrylu je tvorba peliet pri dlhšom opotrebovaní.
- . Priemyselná výroba tejto látky vznikla v 80. rokoch minulého storočia. Z hľadiska mäkkosti a pohodlia pri nosení je fleece porovnateľný s prírodnou vlnou alebo kožušinou.
Látka je veľmi ľahká, elastická, priedušná, výborne drží teplo. Fleece je nenáročný na údržbu: možno ho prať v písacom stroji a nemusí sa žehliť. Fleecové oblečenie je skvelé na prechádzky, outdoorové aktivity, ako materiály na župany a pyžamá.
Jedinou nevýhodou tohto materiálu je jeho schopnosť elektrizovať.
- Polyester. Samotné polyesterové vlákna sú tuhé a ťažko sa farbia. V kombinácii s bavlnou alebo ľanom však získavajú úplne iné kvality: mäkkosť, elasticitu, odolnosť voči vlhkosti a vysokým teplotám.
Vďaka týmto vlastnostiam sú polyesterové tkaniny tým najlepším materiálom na šitie záclon, závesov, bytového textilu - obrusy, prehozy, obrúsky.
Okrem toho sa pri výrobe dámskej spodnej bielizne používa hladkosť a hodvábnosť polyesteru.
- . Tkanina bola vyvinutá v Japonsku a prvýkrát uzrela svetlo sveta v roku 1975. Vlákno je také tenké, že pradienko priadze dlhé 100 kilometrov váži iba päť gramov.
Mikrovlákno sa ľahko umýva, rýchlo schne, dlho drží tvar a zachováva si farbu. Dokonale absorbuje vlhkosť, takže z nej najčastejšie vyrábajú domáce potreby: obrúsky, handry, uteráky atď.
Každým rokom sa sortiment syntetických tkanín rozrastá, získavajú nové a dokonalejšie vlastnosti a snažia sa uspokojiť potreby najnáročnejších zákazníkov.
Čas čítania: 4 minúty
Niektoré prírodné celulózové vlákna sa spracúvajú a spracúvajú na špecifické účely. Známe vlákna ako viskóza, acetát atď. sa získavajú spracovaním rôznych prírodných polymérov.
Prvé umelé vlákna, ktoré boli vyvinuté a vyrobené, využívali polyméry prírodného pôvodu, presnejšie celulózu, čo je surovina dostupná vo veľkých množstvách v rastlinnej ríši.
Celulóza je prírodný polymér, ktorý tvorí živé bunky všetkej vegetácie. Je to materiál v strede uhlíkového cyklu a najrozšírenejší a obnoviteľný biopolymér na planéte.
Bavlnené listy a drevná buničina, viskóza, meď-amónny hodváb, acetát celulózy (sekundárny a triacetát), polynóza, vlákno s vysokým modulom za mokra (HMW).
- Celulóza je jedným z mnohých polymérov nachádzajúcich sa v prírode.
- Drevo, papier a bavlna obsahujú celulózu. Celulóza je výborná vláknina.
- Celulóza sa skladá z opakujúcich sa jednotiek monomérnej glukózy.
- Tri typy regenerovaných celulózových vlákien sú viskóza, acetát a triacetát, ktoré sú odvodené z bunkových stien krátkych bavlnených vlákien nazývaných linters.
- Napríklad papier je takmer čistá celulóza.
Viskóza
Slovo "viskóza" sa pôvodne používalo na akékoľvek vlákno vyrobené z celulózy, a preto obsahovalo vlákna z acetátu celulózy. Avšak definícia viskózy bola opísaná v roku 1951 a teraz zahŕňa textilné vlákna a vlákna zložené z regenerovanej celulózy, s výnimkou acetátu.
- Viskóza je regenerované celulózové vlákno.
- Je to prvé umelé vlákno.
- Má zubatý okrúhly tvar s hladkým povrchom.
- Keď je mokrá, viskóza stráca 30-50% svojej pevnosti.
- Viskóza je tvorená prírodnými polymérmi a nejde teda o syntetické vlákno, ale o umelé vlákno z regenerovanej celulózy.
- Vlákno sa predáva ako umelý hodváb.
- Existujú dva hlavné druhy viskózových vlákien, a to viskóza a meď amónna.
Acetát
Derivátové vlákno, v ktorom je vláknotvornou látkou acetát celulózy. Acetát sa získava z celulózy rafináciou celulózy z drevnej buničiny kyselinou octovou a acetanhydridom v prítomnosti kyseliny sírovej.
Vlastnosti acetátového vlákna:
- Luxusné na dotyk aj na pohľad
- Široká škála farieb a leskov
- Vynikajúca splývavosť a mäkkosť
- Relatívne rýchle schnutie
- Odolný proti zmršťovaniu, moliam a múčnatke
Pre acetát boli vyvinuté špeciálne farbivá, pretože neakceptuje farbivá bežne používané na bavlnu a viskózu.
Acetátové vlákna sú vyrobené vlákna, v ktorých vláknotvornou látkou je acetát celulózy. Étery celulózy, triacetát a acetát sa tvoria acetyláciou bavlneného vlákna alebo drevnej buničiny pomocou anhydridu kyseliny octovej a kyslého katalyzátora v kyseline octovej.
Acetátové a triacetátové vlákna sú vzhľadom veľmi podobné viskóze so stálou pevnosťou. Prvky a triacetáty sú stredne tuhé vlákna a majú dobrú ohybovú a deformačnú odolnosť, najmä po tepelnom spracovaní.
Odolnosť acetátu a triacetátu proti oderu je nízka a tieto vlákna nemožno použiť v aplikáciách vyžadujúcich vysokú odolnosť proti oderu a opotrebovaniu; odolnosť proti oderu týchto vlákien je však vynikajúca. Napriek tomu, že acetát a triacetát sú stredne savé, ich absorpcia sa nedá porovnávať s čistými celulózovými vláknami. Na dotyk sú acetátové tkaniny o niečo mäkšie a pružnejšie ako triacetátové. Tkaniny z oboch vlákien majú vynikajúce splývavé vlastnosti. Acetátové a triacetátové tkaniny majú príjemný vzhľad a vysoký stupeň lesku, ale lesk týchto tkanín je možné upraviť pridaním matovacieho činidla.
Acetát aj triacetát sú náchylné na napadnutie množstvom chemikálií pre domácnosť. Acetát a triacetát napádajú silné kyseliny a zásady a oxidačné bielidlá. Acetát má len miernu odolnosť voči slnečnému žiareniu, zatiaľ čo solárna odolnosť triacetátu je vyššia. Obe vlákna majú dobrú tepelnú odolnosť pod ich bodmi topenia.
Acetát a triacetát nemožno farbiť farbivami používanými na celulózové vlákna. Tieto vlákna možno uspokojivo farbiť disperznými farbivami pri stredných až vysokých teplotách, čím sa získajú svieže, žiarivé odtiene. Acetát a triacetát rýchlo schne a možno ich chemicky čistiť.
Syntetické vlákna sa začali priemyselne vyrábať v roku 1938. V súčasnosti je ich už niekoľko desiatok. Všetky majú spoločné to, že východiskovým materiálom sú zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktoré sa chemickou syntézou premieňajú na polyméry. Rozpustením alebo roztavením výsledných polymérov sa pripraví zvlákňovací alebo zvlákňovací roztok. Vylisujú sa z roztoku alebo taveniny a až potom sa podrobia konečnej úprave.
Odrody
V závislosti od znakov, ktoré charakterizujú štruktúru makromolekúl, sa syntetické vlákna zvyčajne delia na heteroreťazce a karbochainy. Medzi prvé patria tie, ktoré sa získavajú z polymérov, v ktorých makromolekulách sú okrem uhlíka aj ďalšie prvky – dusík, síra, kyslík a iné. Patria sem polyester, polyuretán, polyamid a polymočovina. Syntetické vlákna s uhlíkovým reťazcom sa vyznačujú tým, že ich hlavný reťazec je tvorený atómami uhlíka. Táto skupina zahŕňa polyvinylchlorid, polyakrylonitril, polyolefín, polyvinylalkohol a fluór.
Polyméry, ktoré slúžia ako základ na získanie heteroreťazcových vlákien, sa získavajú polykondenzáciou a produkt sa formuje z taveniny. Karboreťazce sa získavajú reťazovou polymerizáciou a k ich tvorbe zvyčajne dochádza z roztokov, v ojedinelých prípadoch z tavenín. Môžete zvážiť jedno syntetické polyamidové vlákno, ktoré sa nazýva siblon.
Tvorba a aplikácia
Také slovo ako siblon je pre mnohých úplne neznáme, no skôr na etiketách odevov bolo možné vidieť skratku VVM, pod ktorou sa skrývalo vysokomodulové viskózové vlákno. Výrobcom sa vtedy zdalo, že takéto meno bude vyzerať krajšie ako siblon, ktorý by sa dal spájať s nylonom a nylonom. Výroba syntetických vlákien tohto typu sa vykonáva z vianočného stromčeka, bez ohľadu na to, ako báječne vyzerá.
Zvláštnosti
Siblon sa objavil na začiatku 70. rokov minulého storočia. Ide o vylepšenú viskózu. V prvej fáze sa celulóza získava z dreva, izoluje sa v čistej forme. Jeho najväčšie množstvo sa nachádza v bavlne – asi 98 %, no vynikajúce nite sa získavajú z bavlnených vlákien aj bez nej. Preto sa na výrobu celulózy častejšie používa drevo, najmä ihličnaté, kde ho obsahuje 40-50% a zvyšok sú nepotrebné zložky. Vyžaduje sa, aby boli likvidované v syntetických vláknach.
Proces tvorby
Synteticky sa vlákna vyrábajú postupne. V prvej fáze sa uskutočňuje proces varenia, počas ktorého sa všetky nadbytočné látky prenesú z drevených triesok do roztoku a dlhé polymérne reťazce sa rozložia na samostatné fragmenty. Tu samozrejme nestačí iba horúca voda, pridávajú sa rôzne činidlá: natróny a iné. Iba rozvlákňovanie s prídavkom síranov umožňuje získať buničinu vhodnú na výrobu siblonu, pretože obsahuje menej nečistôt.
Keď je celulóza už strávená, pošle sa na bielenie, sušenie a lisovanie a potom sa presunie tam, kde je to potrebné - to je výroba papiera, celofánu, kartónu a vlákien, teda čo sa s tým deje ďalej?
Následné spracovanie
Ak chcete získať syntetiku, musíte najskôr pripraviť roztok na pradenie. Celulóza je pevná látka, ktorá sa nedá ľahko rozpustiť. Preto sa zvyčajne premieňa na vo vode rozpustný ester kyseliny ditiokarbónovej. Proces premeny na túto látku je pomerne zdĺhavý. Najprv sa celulóza spracuje horúcou alkáliou, po ktorej nasleduje stláčanie, zatiaľ čo nepotrebné prvky prechádzajú do roztoku. Po vylisovaní sa hmota rozdrví a následne sa umiestni do špeciálnych komôr, kde začína predzrievanie – molekuly celulózy sa oxidatívnym odbúravaním takmer rozpolia. Ďalej alkalická celulóza reaguje so sírouhlíkom, čo umožňuje získať xantát. Ide o oranžovo sfarbenú cesto podobnú hmotu, ester kyseliny ditiokarbónovej a východiskový materiál. Tento roztok sa pre svoju viskozitu nazýval „viskóza“.
Nasleduje filtrácia na odstránenie posledných nečistôt. Rozpustený vzduch sa uvoľňuje „varením“ éteru vo vákuu. Všetky tieto operácie vedú k tomu, že xantát sa stáva ako mladý med - žltý a viskózny. Na to je spriadací roztok úplne pripravený.
Získavanie vlákien
Roztok sa pretláča cez matrice. vlákna nie sú jednoducho spriadané tradičným spôsobom. Táto operácia sa ťažko porovnáva s jednoduchou textíliou, správnejšie by bolo povedať, že ide o chemický proces, ktorý umožňuje, aby sa z miliónov prúdov tekutej viskózy stali pevné vlákna. Na území Ruska sa z celulózy získava viskóza a siblon. Druhý typ vlákna je jeden a pol krát pevnejší ako prvý, vyznačuje sa väčšou odolnosťou voči zásadám, tkaniny z neho vyrobené sú hygroskopické, menej sa krčia a krčia. A rozdiely vo výrobných procesoch viskózy a siblonu sa prejavia v momente, keď sa v zrážacom kúpeli po zvlákňovačoch objavia novo „narodené“ syntetické vlákna.
Pomôže chémia
Na získanie viskózy sa do kúpeľa naleje kyselina sírová. Je určený na rozklad éteru, výsledkom čoho sú čisté celulózové vlákna. Ak je potrebné získať siblon, do kúpeľa sa pridáva ester, ktorý čiastočne zasahuje do hydrolýzy esteru, takže vlákna budú obsahovať zvyškový xantát. A čo to dáva? Vlákna sa potom naťahujú a tvarujú. Keď sú v polymérnych vláknach zvyšky xantátu, ukazuje sa, že reťazce polymérnej celulózy sa naťahujú pozdĺž osi vlákna a nie sú usporiadané náhodne, čo je typické pre bežnú viskózu. Po vytiahnutí sa zväzok vlákien nareže na špajdle dlhé 2-10 milimetrov. Po niekoľkých ďalších procedúrach sa vlákna lisujú do balíkov. Na výrobu 500 kilogramov buničiny stačí tona dreva, z ktorej sa vyrobí 400 kilogramov siblonového vlákna. Spriadanie buničiny sa vykonáva asi dva dni.
Čo bude ďalej so siblonkou?
V 80. rokoch sa tieto syntetické vlákna používali ako prídavok do bavlny, aby sa nite lepšie točili a nelámali. Siblon sa používal na výrobu substrátov pre umelú kožu a používal sa aj pri výrobe azbestových produktov. Technológovia vtedy nemali záujem vytvárať niečo nové, na realizáciu svojich plánov potrebovali čo najviac vlákien.
A na Západe sa v tých časoch používali vysokomodulové viskózové vlákna na výrobu látok, ktoré boli v porovnaní s bavlnou lacné a odolné, no zároveň dobre absorbovali vlhkosť a dýchali. Teraz Rusko nemá svoje vlastné bavlnené regióny, takže veľké nádeje sa vkladajú do siblona. Len dopyt po ňom ešte nie je zvlášť veľký, keďže látky a odevy domácej výroby takmer nikto nekupuje.
Polymérové vlákna
Zvyčajne sa delia na prírodné, syntetické a umelé. Prírodné sú tie vlákna, ktorých tvorba prebieha v prírodných podmienkach. Zvyčajne sa zaraďujú podľa pôvodu, ktorý určuje ich chemické zloženie, na živočíchy a rastliny. Prvé sú zložené z bielkovín, konkrétne z karoténu. Je to hodváb a vlna. Posledne menované sú zložené z celulózy, lignínu a hemicelulózy.
Umelé syntetické vlákna sa získavajú chemickým spracovaním polymérov, ktoré existujú v prírode. Patria sem acetátové, viskózové, alginátové a proteínové vlákna. Surovinou na ich výrobu je síranová alebo sulfitová drevná buničina. Umelé vlákna sa vyrábajú vo forme textilných a kordových nití, ako aj vo forme striže, ktorá sa spracováva spolu s inými vláknami pri výrobe rôznych tkanín.
Syntetické polyamidové vlákno sa získava z umelo odvodených polymérov. Ako surovina v tomto procese sa používajú polymérne vlákna, tvorené z flexibilných makromolekúl mierne rozvetvenej alebo lineárnej štruktúry, ktoré majú významnú hmotnosť - viac ako 15 000 atómových hmotnostných jednotiek, ako aj veľmi úzku distribúciu molekulovej hmotnosti. V závislosti od typu sú syntetické vlákna schopné mať vysoký stupeň pevnosti, významnú hodnotu vo vzťahu k predĺženiu, elasticite, odolnosti voči viacnásobnému zaťaženiu, nízkym zvyškovým deformáciám a rýchlemu zotaveniu po odstránení zaťaženia. Preto sa okrem použitia v textíliách používali ako výstužné prvky pri výrobe kompozitov a to všetko umožnilo dosiahnuť špeciálne vlastnosti syntetických vlákien.
Záver
V posledných rokoch možno pozorovať veľmi stabilný nárast počtu pokrokov vo vývoji nových polymérových vlákien, najmä para-aramidových, polyetylénových, tepelne odolných, kombinovaných, ktorých štruktúra je jadro-plášť heterocyklické polyméry, ktoré zahŕňajú rôzne častice, napríklad striebro alebo iné kovy. Materiál nylon už nie je vrcholom inžinierstva, pretože teraz existuje obrovské množstvo nových vlákien.
