Понятие текстильных волокон и их классификация

ВОЛОКНА И НИТИ, 2 месяца назад

При производстве швейных изделий используют самые разнообразные материалы. К ним относятся: ткани, трикотаж, нетканые материалы, натуральная и искусственная кожи, пленочные и комплексные материалы, натуральный и искусственный меха, а также швейные нитки, клеевые материалы, фурнитура.
    Знание строения этих материалов, умение определять их свойства, разбираться в ассортименте и оценивать качество являются необходимыми условиями для разработки и производства высококачественной одежды, для правильного выбора методов обработки и установления режимов обработки материалов в процессе производства швейных изделий.
    Наибольший объем в швейном производстве составляют изделия, выполненные из текстильных материалов.
    Текстильные материалы, или текстиль, материалы и изделия, выработанные из волокон и нитей. К ним относятся ткани, трикотаж, нетканые полотна, швейные нитки и др.
    Текстильное волокно представляет собой протяженное тело, гибкое и прочное, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления пряжи и текстильных материалов.
    Текстильная нить имеет ту же характеристику, что и текстильное волокно, но отличается от него значительно большей длиной. Нить может быть получена путем прядения волокон, и тогда она называется пряжей. Шелковую нить получают, разматывая кокон тутового шелкопряда. Химические нити формуют из полимера.
    В зависимости от происхождения текстильные волокна делят на натуральные и химические. Данная классификация представлена (рисунок 1). К натуральным относятся волокна, создаваемые самой природой, без участия человека. Они могут быть растительного, животного или минерального происхождения.
    Натуральные волокна растительного происхождения получают с поверхности семян (хлопок), из стеблей (лен, пенька и др.), из листьев (сизаль и др.), из оболочек плодов (койр).
    Натуральные волокна животного происхождения представлены волокнами шерсти различных животных и коконным шелком тутового и дубового шелкопряда.
    Химические волокна подразделяют на искусственные и синтетические.
    Искусственные волокна получают путем химической переработки природных полимеров растительного и животного происхождения, из отходов целлюлозного производства и пищевой промышленности.
    Сырьем для них служат древесина, семена, молоко и т.п. Наибольшее применение в швейной промышленности имеют текстильные материалы на основе искусственных целлюлозных волокон, таких как вискозное, триацетатное, ацетатное.

Рисунок 1 – Классификация текстильных волокон
 

Синтетические волокна получают путем химического синтеза полимеров, то есть создания имеющих сложную молекулярную структуру веществ, из более простых, чаще всего из продуктов переработки нефти и каменного угля.
К ним относят: полиамидные, полиэфирные, полиуретановые волокна, а также полиакрилонитрильные (ПАН), поливинилхлоридные (ПВХ), поливинилспиртовые.

Натуральные Волокна Растительного Происхождения

К волокнам растительного происхождения относят семенные и лубяные (рисунок 2).

Рисунок 2 – Классификация натуральных волокон растительного происхождения

К семенным волокнам относят хлопок.
    Хлопком называют волокна, покрывающие семена однолетнего растения хлопчатника. Хлопчатник – растение теплолюбивое, потребляющее большое количество влаги. Произрастает в жарких районах.
    В зависимости от длины волокна он бывает:
    – Коротковолокнистый длина волокна до 27 мм.
    – Средневолокнистый хлопчатник созревает через 130-140 дней с момента посева, дает волокно длиной 25-35 мм.
    – Длинноволокнистый хлопчатник имеет более длинный период созревания, меньшую урожайность, но дает более длинное (35-45 мм), тонкое в прочное волокно, которое применяется для выработки высококачественной пряжи.
    В зависимости от зрелости волокна хлопка также делятся (рисунок 3).

  Рисунок 3 – Эталоны зрелости волокон хлопка

Перезрелые волокна имеют толстые стенки, повышенную прочность, но при этом значительно увеличивается их жесткость. Эти волокна также не пригодны для текстильной переработки (рисунок 3 а).

Зрелое волокно хлопка содержит более 95 % целлюлозы, остальное представляет собой сопутствующие вещества (рисунок 3 б).
Незрелые тонкостенные волокна обладают малой прочностью, низкой эластичностью и плохо окрашиваются. Они не пригодны для текстильного производства (рисунок 3, в).
Степень зрелости волокон хлопка влияет на их прочность и удлинение. Доля пластической деформации в полном удлинении зрелого волокна хлопка составляет 50 %, поэтому хлопчатобумажные ткани сильно сминаются.

К лубяным волокнам относят:

    Лен. Волокна льна относятся к так называемым лубяным волокнам, т. е. волокнам, получаемым из стеблей растений (рисунок 4). Волокна льна являются наиболее ценными из всех лубяных благодаря высокой прочности, гибкости и хорошим сорбционным свойствам.

    а – поперечный разрез, б – продольный разрез
    Рисунок 4 – Элементарные волокна льна


Волокна конопли производят из стеблей растений, достигающих в высоту 1-2 метра. Использовали, главным образом, в канатном, упаковочном, мебельном и других производствах.

    Пеньку получают из однолетнего травянистого растения. По сравнению с льняным пеньковое волокно более грубое и менее прочное. Длинные волокна пеньки перерабатывают в канаты. Однако одежные ткани привлекают приверженцев экологического стиля (ЭКО – стиля) натуральной окраской зеленого, серого и коричневого оттенков. Основными поставщиками пеньковых волокон являются Германия, Румыния, Нидерланды и азиатские страны.

    Родина джута – Индия, где он применялся в качестве волокнистого материала для грубых тканей. В настоящее время основное производство джута сосредоточено в Пакистане, Индии, Бангладеш. Волокно джута грубее и толще льняного, однако, широкое распространение объясняется его дешевизной и большой гигроскопичностью. Высота стебля джута достигает 3-4 метров, оно не требует мятья, трепанья и усиленного расчесывания. Джутовое волокно способно впитывать до 27 % влаги, оставаясь на ощупь сухим. Используется джутовое волокно для упаковки таких продуктов как сахар, крупы, кофе, в производстве напольных покрытий, мебельных и джинсовых тканей, а также в смеси с шерстью и шелком.

    Рами выращивают в Индии, Китае, Японии, Южной Европе. Из всех лубяных волокон рами является наиболее прочным и устойчивым к действию гнилостных процессов. Волокна рами имеют прекрасные характеристики по износостойкости: в два раза лучше льня, и в пять раз лучше хлопка. Нити рами очень блестящие, как шелк, хорошо окрашиваются и не теряют при этом свой великолепный шелковый глянец: прекрасно впитывают влагу и быстро сохнут.

    Абака (манильская пенька) – это натуральное волокно родом с Филиппинских островов. Получают волокна из листьев абака – так называется один из видов текстильного банана, достигающего в высоту 5 метров. Волокна равномерны по тонине, гигроскопичны, прочны, очень хорошо окрашиваются, но самое главное их преимущество – высокая стойкость к действию погоды и морской воды. Манильская пенька используется для производства канатов, морских парусов и других прочных тканей. В настоящее время абака применяется для выработки грубых и тонких одежных тканей, шляп и шляпной тесьмы.

    Кокосовые волокна (койр) – их вытягивают из наружного покрытия кокосового ореха, то есть по сути – это шелуха, отходы кокосовой индустрии. Эти волокна грубые, жесткие, имеют коричневый цвет. Используют кокосовые волокна в различных изделиях для придания им повышенной жесткости и износостойкости: в мебельной, обувной промышленности. Как наполнитель оно сохраняет свою упругость, не гниет ни при какой влажности, не слеживается.

    Соевое волокно – создано на основе переработки растительных протеинов бобов сои. Благодаря содержанию в соевых бобах органических веществ и жирорастворимых витаминов, одежда из нового волокна способна даже предотвращать старение кожи.

    Кенаф получают из однолетних растений кенафа. Из кенафа вырабатывают в основном мешочные и тарные ткани.

    Кендырь – волокно очень прочное, устойчиво к загниванию. Используют кендырь для производства крученых изделий и пряжи для рыболовных сетей.

Натуральные Волокна Животного Происхождения

Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются синтезируемые в природе животные белки – кератин и фиброин.


 Рисунок 5 – Характеристика натуральных волокон животного происхождения


1) Шерстью принято называть волокна волосяного покрова различных животных: овец, коз, верблюдов и др. Шерсть, снятая с овцы, называется руном. Овечья натуральная шерсть составляет более 95 % общего количества шерсти. Остальное приходится на долю верблюжьей и козьей шерсти, козьего пуха и др.

    Основным веществом волокна шерсти является кератин, который относится к белковым соединениям. Волокно имеет три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевинный.

    Шерстяные ткани мало пачкаются, мало мнутся и впитывают воду, но сильно впитывают водяной пар (до 40 % собственной массы), хорошо сохраняют тепло. Для того, чтобы разгладить шерстяную ткань, достаточно повесить изделие в помещении с влажным воздухом.

    Шерстяные изделия имеют свойство свойлачивания, сваливания волокон, поэтому изделия стирают специальными моющими средствами при температуре воды 30 градусов, не трут, не скручивают, надолго не знамачивают.

    Чешуйчатый слой является наружным слоем волокон и играет защитную роль. Он состоит из отдельных чешуек, представляющих собой пластинки, плотно прилегающие друг к другу и прикрепленные одним концом к стержню волокна. Каждая чешуйка имеет защитный слой.

    Корковый слой является основным слоем волокна и включает в себя ряд продольно расположенных веретенообразных клеток, образующих тело волоса. В середине волокна имеется сердцевинный слой, который состоит из рыхлых тонкостенных клеток, заполненных пузырьками воздуха. Сердцевинный слой, не повышая прочности, способствует лишь увеличению толщины волокна, т.е. ухудшению его качества.

    В зависимости от толщины и строения различают следующие основные типы волокон шерсти: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рисунок 6).

Рисунок 6 – Волокна овечьей шерсти


Пух – тонкое извитое волокно, имеющее два слоя: чешуйчатый, состоящий из кольцеобразных чешуек, и корковый.

    Переходный волос несколько толще пуха. Он состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и прерывистого сердцевинного.

    Ость – грубое прямое волокно, имеющее три слоя: чешуйчатый, состоящий из пластинчатых чешуек, корковый и сплошной сердцевинный.

    Мертвый волос – наиболее толстое, грубое, но хрупкое волокно. Оно покрыто крупными пластинчатыми чешуйками, имеет узкое кольцо коркового слоя и очень широкую сердцевину. Мертвый волос – жесткое, ломкое волокно с малой прочностью и плохой способностью окрашивается.

    Вареная шерсть. Современные способы обработки шерсти способны придавать изделиям уникальные свойства. Такой является «вареная» шерсть. Высокоспециализированные барабанные машины, управляемые компьютером, свойлачивают шерстяные волокна при точно определенных пропорциях воды и силы при температуре 30-40 градусов. Воздействие высокой температуры на шерсть в процессе валяния способствуют тому, что она утрачивает свою естественную шероховатость, до конца носки сохраняет свою форму и качество, не поглощает влагу.

    У зимней шерсти есть еще один конкурент – «холодная» шерсть. Это чистошерстяные камвольные ткани особого качества из супермягкой тонкой шерсти мериносов. Они отличаются легкостью, гигроскопичностью, практичностью и простотой в уходе.

    Кашемир – это подшерсток горных коз определенной породы, который не стригут, а вычесывают или выщипывают вручную весной, когда после зимних холодов он животному не нужен. Основными поставщиками кашемира являются страны с резко континентальным климатом – Тибет, Монголия, Китай. Кашмирский пух вычесывают специальным щипком. В год 1 коза дает примерно 100-200 грамм пуха. Для свитера понадобится пух 4-6 животных. В мире есть всего несколько марок, специализирующихся на производстве изделий из чистого кашмира: Lamberto Losani, Pashmere, Gunex, Ривамонти, Кучинелли.

    Волокно мохер получают от древних ангорских пород коз. Основное поголовье ангорских коз разводят в Турции и американском штате Техас. Не так давно этих коз стали содержать в Австралии и Новой Зеландии. От одной ангорской козы получают до 1,6 кг мохерового волокна. Турция, США и Китай ежегодно производят до 25 тысяч тонн этого волокна. Мохер – мягкий и гладкий материал, который пользуется популярностью у швейников всего мира. Из него шьют мужскую и женскую одежду, галстуки. Его часто смешивают с облегченной летней шерстью, благодаря чему одежда меньше мнется и приобретает шелковистость и блеск.

    Шерсть ламы, альпака, викуньи. Все эти животные – представители южноамериканских верблюдов Сегодня они обитают в основном на высокогорных плато в Южных Андах. Стрижка альпака производится с ноября по апрель. Стригут альпака вручную – во многих районах до сих пор сортируют вручную по цвету и качеству.

    Викунья обитает только в некоторых районах Перу, где ее бережно охраняют. Шерсть викуньи по мягкости и прочности несравнима ни с какими другими натуральными волокнами.

    Верблюжья шерсть. Шерсть верблюдов, способная противостоять самым различным погодным воздействиям, обладает целым рядом уникальных свойств: низкой теплопроводностью, большой влагопоглощаемостью, прочностью и упругостью. Верблюжья шерсть почти в 2 раза легче и нежнее овечьей, так как более чем на 85 % состоит из пуха, который вычесывают, как правило, раз в год. Особенно ценной считается шерсть верблюжат, которую вычесывают с грудной части животного. Мытая верблюжья шерсть, которую не подвергают ни термической, ни химической обработке, используется для производства высококачественных одеял и пледов.

    Сарлычьей шерстью называют шерсть яков. Цвет сарлычьей шерсти обычно черный или коричневый. Ее получают весной, когда яки линяют, и используют для производства одежды и одеял.

    Производство шерстяных тканей состоит из нескольких этапов, которые можно представить в виде определенной схемы (рисунок 7).

Рисунок 7 – Технология производства шерстяных тканей


2) Сырьем для шелковых тканей являются волокна нитей, которые выделяют белкоотделительные железы тутового и дикого шелкопрядов.

    Шелковые ткани отличаются благородным блеском. Они тонкие, мягкие, драпирующиеся, почти не мнущиеся. При стирке требует осторожность, так как шелк садится и теряет блеск. Ткань нельзя отжимать, выкручивать. Влажные изделия заворачивают в ткань и слегка отжимают.

    Для шелковых тканей характерны несколько другие этапы производства, нежели для шерстяных тканей (рисунок 8).


Рисунок 8 – Технология производства шелковых тканей

После первичной обработки и сушки коконов сматывают нить и получают шелк–сырец.
Средняя длина сматываемой нити 1000-1300 м.

Химические Волокна

Химические волокна получают путем химической переработки природных или синтетических высокомолекулярных соединений.

    Химические волокна получаются в результате прядения (рисунок 9).

    При мокром способе прядения фильеру помещают в коагуляционную (осадительную) ванну. Струйки прядильного раствора из фильеры попадают непосредственно в осадительную ванну. Поверхностные слои полимера коагулируют быстрее, образуя твердую оболочку. Внутренние слои коагулируют постепенно: по мере диффузии коагулянта через оболочку затвердевших слоев. Из ванны образующиеся нити подают на приемные вытяжные механизмы еще в пластическом состоянии.

а – сухим способом: 1 – фильтр; 2 – фильера; 3 – нити; 4 – обдувочная шахта; 5 – замасливающий ролик; 6 – приемная бобина; б – мокрым способом: 1 – приемная бобина; 2 – коагуляционная ванна; 3 – нити; 4 – фильера; 5 – фильтр
    Рисунок 9 – Формование нитей из раствора.
 

Сухой способ прядения отличается от мокрого тем, что прядильный раствор из фильеры попадает в термокамеру; нити затвердевают при высокой температуре на воздухе вследствие испарения растворителя.

Искусственные Волокна

  К искусственным относят волокна из целлюлозы и ее производных. Это вискозное, триацетатное, ацетатное волокна и их модификации (рисунок 10).

 Рисунок 10 – Характеристика искусственных волокон


Вискозное волокно вырабатывается из целлюлозы, полученной из древесины ели, пихты, сосны.


    Различают обычное вискозное волокно и его модификации.

    Обычные вискозные волокна обладают рядом положительных свойств: мягкостью, растяжимостью, устойчивостью к истиранию, хорошей гигроскопичностью, светостойкостью.

    Среди модификаций следует отметить следующие: высокопрочное вискозное волокно, вискозное высокомолекулярное волокно и полинозное волокно.

    Высокопрочное вискозное волокно обладает наиболее равномерной структурой, что обеспечивает его прочность, устойчивость к истиранию и многократным изгибам.

    Высокопрочное волокно сиблон придает тканям шелковистость, формоустойчивость, уменьшает их усадку, сминаемость.

    Вискозное высокомолекулярное волокно является полноценным заменителем средневолокнистого хлопка. Это волокно более прочное, упругое и износостойкое, чем обычное вискозное волокно.

    Полинозное волокно – модифицированное вискозное волокно, являющееся полноценным заменителем тонковолокнистого хлопка при производстве сорочечных, бельевых, плащевых тканей, тонких трикотажных полотен и швейных ниток.

    При стирке необходимо учитывать, что в мокром состоянии вискозные волокна теряют около 50 – 60 % прочности.

    Вискозные ткани могут напоминать шелк, шерсть в зависимости от обработки волокон. Для вискозных тканей также характерен единый процесс производства, состоящий из нескольких стадий (рисунок 11).

 Рисунок 11 – Технология производства шерстяных тканей

Триацетатные и ацетатные волокна называют ацетилцеллюлозными. Они вырабатываются из хлопковой целлюлозы.

    Под микроскопом поперечный срез ацетилцеллюлозных волокон менее изрезанный, чем вискозных, поэтому в продольном направлении они имеют меньше штрихов.

    Ацетилцеллюлозные волокна обычно тоньше, мягче, легче вискозных и имеют больший блеск. По гигроскопичности, прочности, износостойкости ацетилцеллюлозные волокна уступают вискозным. В мокром состоянии волокна дают трудноустранимые замины, поэтому изделия из них при стирке не рекомендуется кипятить и выкручивать.

    Метод производства ацетатного волокна основан на использовании уксуснокислых эфиров целлюлозы – ацетилцеллюлоз, растворимых в ряде органических растворителей.

    При горении ацетатного волокна на его конце образуется оплавленный бурый шарик и ощущается характерный запах уксуса.

    Гигроскопичность триацетатных волокон в 2,5 раза ниже, чем ацетатных.

    Ацетатные волокна имеют малые сминаемость и усадку, способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе после мокрых обработок. Общие недостатки: высокая электризуемость, низкая устойчивость к истиранию, склонность к образованию заломов в мокром состоянии.

Синтетические Волокна

Преимущество синтетических тканей – дешевый способ производства, прочность, малая сминаемость. Отрицательными свойствами являются малая гигроскопичность, воздухопроницаемость и элекризуемость. Синтетически волокна подразделяются на несколько видов (рисунок 12).

 Рисунок 12 – Характеристика синтетических волокон

Полиамидные волокна. Волокно капрон, применяющееся наиболее широко, получают из продуктов переработки каменного угля и нефти.

    Легкость, упругость, исключительно высокие прочность и износостойкость полиамидных волокон способствуют их широкому применению. Полиамидные волокна не разрушаются микроорганизмами и плесенью, не растворяются органическими растворителями, стойки к действию щелочей любой концентрации.

    Шелон – структурно-модифицированное полиамидное легкое волокно, используемое при выработке шелковых блузочных и платьевых тканей.

    Мегалон – модифицированное полиамидное волокно, близкое по гигроскопичности к хлопку, но превосходящее его по прочности и износостойкости в три раза.

    Трилобал – профилированные полиамидные нити, имитирующие натуральный шелк.

    Полиэфирные волокна. В общемировом производстве синтетических волокон полиэфирные волокна занимают первое место. Среди полиэфирных волокон хорошо известен лавсан. Исходным сырьем для получения лавсана служат продукты переработки нефти.

    Характерными свойствами лавсана являются легкость, упругость, прочность, морозостойкость, стойкость к гниению и плесени, устойчивость к действию моли.

    Лавсан устойчив к стирке и химической чистке. Гигроскопичность лавсана в 10 раз ниже, чем капрона, поэтому в текстильном производстве штапельный лавсан применяют для смешивания с вискозными и натуральными волокнами. В чистом виде лавсан используется для изготовления швейных ниток, кружев.
   
    Полиуретановые волокна. Полиуретан используют для формования нитей спандекс (ликры). Волокна спандекс относятся к эластомерам, так как обладают исключительно высокой эластичностью.

Применяются нити спандекс для изготовления эластичных лент, тканей и трикотажных спортивных, корсетных и медицинских изделий.

    Нити спандекса обладают легкостью, мягкостью, хемостойкостью, устойчивостью к действию нота и плесени, хорошо окрашиваются, придают изделиям упругость, эластичность, формоустойчивость и несминаемость. К их недостаткам относятся низкие гигроскопичность и теплостойкость, невысокая прочность и светостойкость.

    Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна. Исходным сырьем для изготовления нитрона служат продукты переработки каменного угля, нефти, газа. Нитрон – наиболее мягкое, шелковистое и теплое синтетическое волокно. По теплозащитным свойствам превосходит шерсть, но по стойкости к истиранию уступает даже хлопку. Прочность нитрона вдвое ниже прочности капрона, гигроскопичность очень низкая.

    Поливинилхлоридные (ПВХ) волокна. Исходным сырьем для получения ПВХ волокон служат этилен и ацетилен. Выпускаются суровые и окрашенные в массе поливинилхлоридные волокна. Различают высокоусадочные волокна шерстяного хлопкового типа и малоусадочные. Высокоусадочные волокна в два раза прочнее малоусадочных. Волокна негигроскопичны, не набухают в воде, но имеют высокую паропроницаемость.

    ПВХ волокна морозостойки, стойки к действию микроорганизмов и плесени, щелочей, спирта и бензина. При сушке в токе горячего воздуха волокна дают необратимую тепловую усадку. Рекомендуется стирка изделий в теплых растворах моющих средств без кипячения обработка на паровоздушном манекене прессе и утюгом не допускается.

    Хлорин не горит. При внесении в пламя волокно сжимается, ощущается запах хлора. Добавление хлорина снижает горючесть текстильных материалов.

    Поливинилспиртовые волокна. Эти волокна вырабатываются из поливинилового спирта. Одно из волокон этой группы – винол. Винол – наиболее дешевое и гигроскопичное синтетическое волокно. По гигроскопичности винол приближается к хлопку, а по стойкости к истиранию в два раза его превосходит.
    Винол стоек к действию мыльно-содовых растворов, но в мокром состоянии теряет прочность на 15 – 25 %. При производстве синтетических тканей необходимо так же соблюдать определенную последовательность операций (рисунок 13).

    Полиолефиновые волокна. Это самые легкие синтетические волокна, объемная масса их меньше единицы. Они не гигроскопичны, обладают высокой прочностью, биостойскостью, высоким коэффициентом трения.

 Рисунок 13 – Технология производства синтетических тканей

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы комментировать.