Список тематических статей

Волокна химические

Общие сведения

Химическое волокно получают из полимеров органического или неорганического происхождения, например стекло- или борное волокно. Органические химволокна подразделяют на:
Искусственные волокна, получаемые из натуральных, распространенных в природе полимеров, в основном целлюлозы и ее эфиров. К таким относятся вискозные и ацетатные волокна.
Синтетические волокна из соответственно синтезируемых химически полимеров. Эти волокна более разнообразны, скажем полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные и т.д.

Виды волокон

В современной индустрии производят волокна химические следующих видов:
1. Штапельное химическое волокно в отрезках от 35 до 120 мм.
2. Жгуты и жгутики (линейная плотность соответственно от 30 до 80 и от 2 до 10 г/м);
3. Комплексные нити, состоящие из тонких мононитей, которые разделяют на текстильные и технические.
4. Собственно мононити с диаметром от 0,03 до 1,5 миллиметров.



Рис.1. Штапельные волокна

История

Впервые производство искусственного (но не синтетического) химического волокна стартовало из нитрата целлюлозы во Франции в конце 19 века. Чуть позже в Германии начали выпускать гидратцеллюлозное медноаммиачное волокно. В 1905 году вискозные волокна начали выпускать в Англии, а в Советском Союзе их производство началось в 1930 году. К 1920 году была разработана технология получения ацетатных волокон.
Синтетическое волокно из поливинилхлорида впервые было произведено в 1932 году в Германии, в 1940 тоже в Германии был организован выпуск нитей из поликапроамида. После Второй мировой войны промышленность синтетических волокон растет скачкообразно в различных уголках мира в том числе в СССР. В районе 1950-1960-х годов стартовало массовое производство полиакрилонитрильных, полиолефиновых, полиэфирных и прочих видов волокон.
В следующие два десятилетия химиками были получены полимерные химические волокна со специальными свойствами, например термостойкие, углеродные, фторволокна и другие, открывшие путь к производству многочисленных инженерных, конструкционных и суперконструкционных пластмасс и композитов.

Образование и структура волокон

Главными требованиями к полимерам, определяющим их способность к получению волокон, являются:
Молекулярная масса полимера от 15 000 до 150 000.
Достаточно узкое молекулярно-массовое распределение.
Способность к расплавлению без критической деструкции цепи.
Способность к растворению в крупнотоннажных растворителях.
Химические волокна формируют из предварительно растворенного до концентрации от 5 до 30 процентов полимера или из расплава. Расплав или раствор продавливаются сквозь калиброванные в зависимости от необходимого диаметра волокна отверстия в формующем инструменте (фильере).
Способ получения волокон из расплава более производителен, технологичен и экологичен. При формовании из раствора скорость процесса ниже в разы или даже десятки раз, необходима регенерация и очистка растворителя.
После формования химического волокна вытягивают в несколько раз, попутно проводя их ориентацию и термическую обработку с целью повышения их прочности и релаксации внутренних напряжений, снижения последующей усадки и т.д. В заключении полученные волокна промывают, сушат, замасливают и обрабатывают химикатами прочих видов, в том числе антистатического действия.
Большая часть химических волокон обладает фибриллярной структурой, имеющей степень кристалличности от 50 до 95 процентов.

Применение

Главными свойствами химических волокон, выгодно отличающие их от натуральных являются:
Богатая сырьевая база.
Экономическая выгодность производства.
Возможность организации на территории с любым климатом.
Химические волокна различных видов, как правило, обладают лучшими физико-механическими свойствами (такими как прочность, эластичность, износостойкость) и меньшую сминаемость. Однако, в случае если необходима гигроскопичность нитей или тканей, то химические аналоги проигрывают природным.



Рис.2. Ацетатная ткань
Основное назначение всех волокон – это производство на их основе текстиля. Чистые штапельные и смеси их с прочими волокнами используются в качестве сырья для тканей, а также некоторых нетканых материалов. Текстильные комплексные нити идут чаще всего также на ткани и трикотаж и прочую галантерею. Технические комплексные нити применяют для производства продукции, работающий под нагрузками, например шины, резино-технические изделия, канаты. Мононити используются в рыбной ловле, при изготовлении сеток, сит. Фибриллированные нити являются подложкой для ковров, тканей для тары и прочего. Специальные волокна применяются в качестве армирующих агентов пластмасс и композитов, а также для применения в качестве основы для спецодежды, теплоизоляции, электроизоляции, фильтрующих и медицинских изделий. В этом случае специальные свойства волокон придают готовым изделиям стойкость в различным агрессивным химическим средам, высокой температуре, электричеству и т.п.