Новые виды синтетических волокон, определение их качества

При формировании комплексных  нитей используют фильеры с небольшим  числом отверстий: от 12 до 100. Сформованные из одной фильеры элементарные нити соединяются в одну комплексную (филаментную) нить и наматываются на бобину. При получении штапельных волокон применяют фильеры с количеством отверстий в несколько десятков тысяч. Собранные вместе с нескольких фильер нити образуют жгут, который затем разрезается на штапельные волокна определенной длины.

Прядильный раствор дозировано продавливается через отверстия фильер. Вытекающие струйки попадают в среду, вызывающую затвердевание полимера в виде тонких волокон. В зависимости от среды, в которой происходит затвердевание полимера, различают мокрый и сухой способы формования.

При формовании волокон из раствора полимера в нелетучем растворителе (например, вискозных, медно-аммиачных, поливинилспиртовых волокон) нити затвердевают, попадая в осадительную ванну, где  происходит их химическое или физико-химическое взаимодействие со специальным раствором, содержащим различные реагенты. Это  «мокрый» способ формования.

Если формование проводят из раствора полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных и триацетатных волокон), средой затвердевания является горячий воздух, в котором растворитель испаряется. Это «сухой» способ формования.

При формовании из расплава полимера (например, полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых волокон) средой, вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух или инертный газ.

Скорость формования зависит  от толщины и назначения волокон, а также от метода формования.

Прядильный раствор в  процессе превращения струек вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно вытягивается, этот процесс называется фильерная вытяжка.

 

Вытягивание и термообработка волокна

Синтетические  волокна  и нити непосредственно после  формования не могут быть использованы для производства текстильных материалов. Они требуют дополнительной обработки.

В процессе формования образуется первичная структура нити. В растворе или расплаве макромолекулы имеют  сильно изогнутую форму. Так как  при формовании степень вытягивания  нити невелика, то макромолекулы в  нити расположены с малой долью  распрямленности и ориентации вдоль  оси нити. Для распрямления и переориентации макромолекул в осевом направлении  нити выполняется пластификационная  вытяжка, в результате которой ослабляются  межмолекулярные связи, и образуется более упорядоченная структура  нити.

Вытягивание приводит к увеличению прочности и улучшению текстильных свойств нити.

Но в результате большой  распрямленности макромолекул нити становятся менее растяжимыми. Такие  волокна и изделия из них подвержены последующей усадке во время сухих  и мокрых обработок при повышенных температурах. Поэтому возникает  необходимость подвергнуть нити термофиксации- тепловой обработке в натянутом состоянии. В результате термофиксации происходит частичная усадка нитей из-за приобретения макромолекулами изогнутой формы при сохранении их ориентации. Форма пряжи стабилизируется, последующая усадка, как самих волокон, так и изделий из них во время ВТО снижается.

 

Отделка сформованного  волокна

Характер отделочных операций зависит от условий формования и  вида волокна.

Удаление примесей и загрязнений  необходимо при получении нитей  мокрым способом. Операция осуществляется путем промывки нитей в воде или  различных растворах.

Беление нитей или волокон  проводится путем обработки оптическими  отбеливателями  для последующего окрашивания волокон в светлые  и яркие цвета.

Поверхностная обработка (авиваж, аппретирование, замасливание) необходима для придания нитям способности  к последующим текстильным переработкам. При такой обработке повышаются скольжение и мягкость, поверхностной  склеивание элементарных нитей и  уменьшается их обрывистость, снижается  электризуемость и т.п.

Сушка нитей после мокрого  формования и обработки различными жидкостями выполняется в специальных  сушилках.

Текстильная переработка  включает в себя следующие процессы: 
Скручивание и фиксация крутки - для соединения нитей и повышения их прочности. 
Перематывания – для увеличения объема паковок нитей.

Сортировка – для оценки качества нитей.

 

1.4Классификация и ассортимент синтетических волокон.

Синтетические волокна (нити) - формируют из полимеров, не существующих в природе, а полученных путем  синтеза из природных низкомолекулярных  соединений.

В качестве исходного сырья  для получения синтетических  волокон используют продукты переработки  газа, нефти и каменного угля (бензол, фенол, этилен, ацетилен...). Вид полученного  полимера зависит от вида исходных веществ. По названию исходных веществ  дается и название полимеру. Синтетические  полимеры получают путем реакций  синтеза (полимеризации или поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров). Синтетические волокна формуют  либо из расплава или раствора полимера по сухому или мокрому методу.

Производство синтетических  волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных  волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и разнообразием  свойств исходных синтетических  полимеров, что позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, в то время как возможности  варьировать свойства искусственных  волокон очень ограничены, поскольку  их формуют практически из одного полимера (целлюлозы или её производных).

Очень важно и то, что  свойства синтетического волокна и, получаемого из него, материала можно  задавать наперед. Физико-механические и физико-химические свойства синтетических  волокон можно изменять в процессах  формования, вытягивания, отделки и  тепловой обработки, а также путёммодификации,как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна химические, обладающие разными свойствами.

Именно поэтому, текстильные  изделия нового поколения более  адаптированы к потребностям человека, обладают многофункциональными и комфортными  свойствами, комплиментарно поддерживают здоровье человека, позволяют существенно  повысить безопасность среды его  обитания. Как ни парадоксально, использование  одежды на основе нового поколения "синтетики" позволяет повысить работоспособность  организма в экстремальных условиях. В связи с этим синтетические  волокна существенно потеснили  натуральные и искусственные  волокна в производстве некоторых  видов изделий. Материалы из синтетических  волокон очень активно используются для производства современной модной одежды, спецодежды, одежды для экстремальных  условий и спорта.

Компании с мировыми именами  целенаправленно занимаются разработкой  новых синтетических материалов. В настоящее время существует несколько тысяч видов химических волокон, и число их увеличивается  с каждым годом. Однако основную роль в производстве химических волокон  в обозримом будущем составят уже известные выпускаемые химической промышленностью волокна с улучшенными  свойствами. Современные синтетические  материалы, значительно более прочны и долговечны, легки, меньше мнутся, быстрее сохнут. Они могут обладать свойством - быстро впитывать и отводить конденсат от поверхности тела, предохранять тело от перенагревания или переохлаждения, химического воздействия, облучения  и др.

К числу наиболее распространенных и известных видов относятся  следующие синтетические волокна:

• полиуретановые,
• полиамидные,
• полиэфирные,
• полиакрилонитрильные,
• полиолефиновые,
• поливинилхлоридные,
• поливинилспиртовые.

 

Синтетические волокна отличаются огромным разнообразием, как по внешнему виду, так и по своим физическим свойствам.

 

1.5Факторы, влияющие на потребительские свойства синтетических волокон.

 

Синтетические волокна обладают рядом свойств, которых нет у  натуральных волокон: высокая механическая прочность, упругость, стойкость к  действию химических веществ, малосминаемость, плохая сыпучесть, плохая усадка. Все  эти свойства относятся к положительным, поэтому синтетические волокна  добавляют к натуральным, чтобы  получить ткани с улучшенным качеством.

Отрицательными свойствами синтетических волокон являются пониженная гигроскопичность, низкая воздухопроницаемость, высокая электризуемость  при носке, поэтому не рекомендуется  носить одежду из этих тканей детям  и людям с повышенной чувствительностью  к синтетическим волокнам.

К электрическим свойствам  волокон и нитей относятся: электризуемость, электропроводность, электрическая  прочность и др.

 

Электризуемость волокон (нитей) – способность волокон (нитей) к генерации и накоплению зарядов статического электричества. Снижению электризуемости волокон (нитей) способствует повышениеотносительной влажности воздуха, покрытие волокон масляной пленкой или антистатическими препаратами в виде гигроскопических солей, полиалкоголей, мыла, катионоактивных и других веществ. Кроме того, используются ионизационные установки на пути движения волокон (нитей) для разноименной их электризации.

 

Электрическая проводимость волокон (нитей) характеризует процесс

перемещения электрических  зарядов в результате действия внешнего электрического поля. Текстильные волокна (нити) в подавляющем большинстве  являются диэлектриками, и им присущи  основные закономерности диэлектрических  материалов.

 

Электрическая прочность (Е) – величина, численно равная напряженности однородного электрического поля, при котором происходит пробой диэлектрика с разрушением его структуры. Электрическая прочность нитей необходима при использовании их для изоляционных плетеных или тканых материалов.

Механические  свойства волокон и нитей.

Механические свойства волокон (нитей) зависят от их строения и  от составляющих их веществ, однако проявляются  они в зависимости от характера  действующих на них сил (напряжения

 К механическим свойствам  волокон (нитей) относится их  способность реагировать на такие  деформации как растяжение, сжатие, кручение, изгиб, трение и цепкость, изнашивание. 

 

Растяжение. При изучении механических свойств волокон (нитей) наибольшее значение имели исследования их растяжения. Это объясняется тем, что форма волокон и нитей (малые поперечные размеры и значительная длина) часто вызывает такой характер приложения к ним сил, при котором в них возникают деформации растяжения. При растяжении различают полуцикловыеразрывные, полуцикловыенеразрывные, одноцикловые и многоцикловые характеристики.

     Полная деформация  текстильных материалов слагается  из обратимых (упругой и эластической) и необратимой (пластической) видов  деформаций.  При упругой деформации  под действием внешней силы  происходят небольшие изменения  средних расстояний между частицами  полимеров, составляющих текстильные  волокна, между соседними звеньями  и атомами в макромолекулах.

 

Сжатие. Текстильные волокна в массе и нити часто подвергаются деформации сжатия. При переработке волокон они сжимаются между различными валами, цилиндрами и другими органами машин. Волокна испытывают сжатие в сформированных из них нитях, а нити – в паковках, изделиях (в ткани нити основы и утка). Характеристики, получаемые при сжатии волокон, могут служить для выявления их структурных особенностей, а также коррелируют с обрывностью в различных технологических процессах. Основными характеристиками сжатия являются: полуцикловые, одноцикловые и много цикловые характеристики.

     В настоящее  время малоцикловые деформации  сжатия недостаточно

изучены, исследования ограничивались лишь 5–10-кратным сжатием.

 

Кручение. Волокнам и нитям нередко приходится испытывать деформации кручения, в основном при формировании первичных и вторичных нитей. Этот вид деформации редко возникает в чистом виде, так как волокна и нити не будучи монолитными и изотропными при приложении крутящего момента располагаются по винтовым линиям, вследствие чего одновременно испытывают значительное растяжение, особенно в наружных слоях, где радиусы винтовых линий больше.