Классификация и свойства текстильного сырья и полуфабрикатов

Классификация и свойства текстильного сырья

и полуфабрикатов

 

Рынок текстильных материалов очень разнообразен. Поэтому принципиальное значение для их идентификации имеет изучение происхождения материалов или способа выработки, химического состава, особенностей строения текстильного полотна, а иногда и области их использования.

Основанием для идентификации  тех или иных текстильных материалов может служить их принадлежность к однородным группировкам, объединяющим товары с одинаковыми признаками.

Одним из основных признаков, позволяющих  сгруппировать текстильные материалы  является степень обработки. Первую группу образует текстильное сырье (элементарные волокна и нити), вторую - текстильные нити всех видов (пряжа, мононити, комплексные нити, пленочные и комбинированные нити) и третью - разнообразные изделия (рис. 2.4).

В основу классификации текстильных  волокон и нитей положены их происхождение (способ получения) и химический состав. По происхождению все волокна подразделяют на натуральные и химические.

Кнатуральным относят волокна растительного, животного и минерального происхождения, которые образуются в природе без непосредственного участия человека. Натуральные растительные волокна состоят из целлюлозы. Их получают с поверхности семян (хлопок) и плодов (койр), из стеблей (лен, рами, пенька, джут и др.) и листьев (абака, или манильская пенька, сизаль) растений. Натуральные волокна животного происхождения состоят из белков — кератина (шерсть различных животных) или фиброина (шелк тутового или дубового шелкопряда).

 

Рис. 2.4. Общая классификация  текстильных материалов

 по степени обработки

 

К химическим относят волокна, создаваемые в заводских условиях путем формования из органических природных или синтетических полимеров или из неорганических веществ. Искусственные волокна получают из высокомолекулярных соединений, встречающихся в готовом виде (целлюлоза, белки), а синтетические — путем синтеза из низкомолекулярных соединений (продуктов переработки нефти и каменного угля).

Основным полимером, из которого состоят  природные волокна растительного происхождения, является целлюлоза, относящаяся к классу полисахаридов. Из существующих видов целлюлозных волокон наиболее распространенными являются хлопковые и льняные волокна.

Хлопок - это волокна, покрывающие семена хлопчатника - одно-летнего теплолюбивого растения семейства мальвовых. Основным веществом хлопка (94—96 %) является целлюлоза, к сопутствующим веществам (4—6 %) относятся пектиновые (склеивающие), жировосковые, азотсодержащие, минеральные и другие вещества.В зависимости от толщины стенок волокна для хлопка установлено 11 групп зрелости: от 0 (незрелое волокно) до 5 (предельно зрелое волокно) с интервалом 0,5. Наиболее пригодны для изготовления текстильных материалов волокна со степенью зрелости 2,5-3,5.Длина хлопковых волокон колеблется от 1 до 55 мм. Хлопок длиной менее 20 мм непригоден к прядению. Между длиной и тониной волокна существует зависимость: чем длиннее волокно, тем оно тоньше. Различают тонковолокнистый (130-150 мтекс) и средневолокнистый (160-220 мтекс) хлопок. Лучшим по длине волокна, тонине и прочности является тонковолокнистый хлопок.

Различают понятия хлопок-сырец  и хлопковое волокно. Например, хлопок-сырец - это семена хлопчатника, покрытые волокнами. Первичную обработку  хлопка-сырца осуществляют на хлопкоочистительных  заводах, которая заключается в  последовательном отделении хлопкового волокна со средней длиной более 20 мм, пуха (линта) с длиной менее 20 мм и подпушка (делинта) с длиной менее 5 мм. Для транспортирования на прядильные фабрики хлопковое волокно прессуют в кипы массой 150-200 кг.

Лен представляет собой волокна, которые получают из стеблей, листьев или оболочек плодов растений, называются лубяными. Наиболее распространены лубяные волокна следующих видов: тонкие стеблевые - лен и рами, применяемые для выработки бытовых, а также мешочных и различных технических тканей; грубые стеблевые - пенька (волокно конопли), джут, кенаф и другие, используемые в основном для изготовления тарных тканей и крученых изделий - шпагатов, веревок, канатов и т. п.; жесткие листовые - манилла, сизаль, генекен и другие, перерабатываемые преимущественно в крученые изделия - морские канаты и т. п.

К менее распространенным лубяным  волокнам относятся: из стеблевых —  кендырь, канатник; из листовых - юкка, новозеландский лен, драцена; из плодовых - койр, извлекаемый из покрова скорлупы орехов кокосовой пальмы и используемый для изготовления веревок, плетеных изделий и как набивочный материал.

Из всех лубяных волокон наибольшее применение получило льняное. Уникальной особенностью льна является устойчивость к микробным разрушениям.

Вволокнам животного происхождения  относятся шерсть и шелк.

Шерстью называется волосяной покров животных, который поддается переработке в пряжу или войлок. Основную долю волокна (95-97 %) составляет овечья шерсть, 2-3 % козья, 1-2 % верблюжья.

Шерсть является натуральным белковым волокном. Она имеет полую структуру  основы, что и делает ее легкой с  хорошим отношением вес-теплоемкость. Чем меньше диаметр волокна, тем  меньше полость и самая тонкая шерсть может быть сплошной с прерываниями полости основы. Шерсть делится на 3 вида:

- натуральная (шерсть, состригаемая с животных шерсть (овечья, козья и др.) наиболее высокого качества;

- заводская шерсть- шерсть, снятая  со шкуры животных, менее прочная,  чем натуральная;

- восстановленная шерсть – шерсть, получаемая расщипыванием шерстяного  лоскута, обрывков пряжи - наименее  прочная. 

Выделяют следующие виды шерсти:

• грубая - используется для изготовления сукна, войлока. Она содержит все типы волокон;
• полугрубая - состоит из ости и переходного волоса, используется для выработки пальтовых тканей;
• тонкая - состоит из пуховых волокон, используется для выработки высококачественных шерстяных тканей;
• полутонкая - состоит из пуховых волокон и переходного волоса, используется для выработки пальтовых и костюмных тканей.

Шерсть - это мягкое ценное натуральное  волокно, которое характеризуется  равномерной длиной ворса, тонкостью  и особой структурой. Основные свойства шерсти: мягкость и прилегаемость, растяжимость, устойчивость к сниманию.          Шерстяные волокна под микроскопом можно легко отличить от других волокон - их наружная поверхность покрыта чешуйками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме конусообразных колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корковый - основной, от которого зависят свойства волокна и изделий из них. В волокне может быть и третий - сердцевинный слой, состоящий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость, мертвый волос

Пух - тонкое, сильно извитое, шелковистое  волокно без сердцевинного слоя. Переходный волос имеет прерывистый  рыхлый сердцевинный слой, благодаря  чему он неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую извитость. Ость и  мертвый волос имеют большой  сердцевинный слой, характеризуются  большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью.        Важными показателями качества шерстяного волокна являются его длина и толщина. Длина шерсти влияет на технологию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (55-120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу - тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую.Из коротких волокон (до 55 мм) получают аппаратную (суконную) пряжу, которая, в отличие от камвольной, более толстая, рыхлая, пушистая, с неровностями по толщине.

Шелком называют нити, являющиеся продуктом выделения особых, так называемых белкоотделительных желез различных животных, относящихся главным образом к типу членистоногих, к классу насекомых, к отряду чешуекрылых (бабочек) и проходящих в одном поколении четыре последовательные стадии развития: яйцо (грена), гусеница, куколка, бабочка. В процессе перехода от второй к третьей стадии многие чешуекрылые выделяют шелковые нити и, завивая их вокруг своего тела, образуют плотные оболочки - коконы, служащие для предохранения от разных атмосферных воздействий и врагов - других насекомых, птиц и т. д. Промышленное значение имеет шелк, выделяемый гусеницами (личинками) бабочек, относящихся к двум семействам - настоящих шелкопрядов (бомбициды) и сатурнид, или глазчаток.

Основное количество шелка (более 90 %) дает тутовый шелкопряд - вид, относящийся к первому из указанных семейств; его часто называют культурным или одомашненным, так как он разводится в помещениях, а корм - лист тутовогодерева (шелковицы) доставляет ему человек. Культурный шелкопряд, разведение которого осуществляется более 3000 лет, сильно изнежен и в природных условиях не живет.

Небольшое промышленное значение имеет  шелк, выделяемый шелкопрядами некоторых  видов, относящихся ко второму семейству- китайским, индийским и японским дубовыми, айлантовым, питающимся листьями китайского ясеня (айланта), и рядом других. Этих шелкопрядов называют дикими, так как они выкармливаются непосредственно на растущих деревьях или в условиях, близких к природным.

Шелк также дают и другие животные, относящиеся к типу членистоногих, но к иному, чем насекомые, классу, а именно пауки. Попытки использования шелка пауков (паутины) успеха не имели, так как коконы их трудно разматываются и дают малое количество нити. Кроме того, животные еще одного типа - моллюски вида пиннанобилис и другие - выделяют пучки прочных волокон длиной 40-60 мм, с помощью которых прикрепляются к подводным скалам. Шелк моллюсков промышленного значения не имеет, но иногда используется в кустарных промыслах.

В результате выкормок гусениц собирают сырые коконы с живой куколкой внутри. После первичной обработки, основными операциями которой являются умерщвление куколок и сушка  коконов,получаютсухие коконы. Разматывая их, получают коконную нить, состоящую из двух элементарных - так называемых шелковин. Ввиду их большой тонины одновременно ведется промышленная размотка нескольких коконов и получается шелк-сырец (грежа), в котором шелковины склеены благодаря наличию на них серицина. Шелк-сырец непосредственно или после переработки во вторичную крученую нить - крученый шелк - используется для выработки тканей и других изделий. Отходы шелка, получающиеся как на выкормках, так и на всех стадиях переработки, путем разрывания превращаются в волокна. Из них вырабатывают шелковую пряжу, которую также используют для изготовления тканей и других изделий.

Шелк является ценным видом текстильного сырья, обладающим хорошими механическими и другими свойствами, красивым внешним видом, легко окрашивающимся и т. д. Однако трудозатраты на его получение и первичную обработку велики. Поэтомушелк относительно дорог, по сравнению с другими волокнами производится в относительно небольших количествах и имеет ограниченное применение. Большинство шелкопрядов питается листьями каких-либо определенных деревьев. Тутовый шелкопряд, как видно из самого его названия, питается листьями тутовника (шелковицы). Многочисленные попытки заменить шелковицу другим кормом, например листьями некоторых видов многолетних трав, которые неоднократно делались при выкормке на протяжении многих лет, не дали положительных результатов. Питаясь листьями других растений, гусеницы легко заболевают и гибнут. В последнее время в Японии делаются попытки проводить выкормки на питательных смесях в виде муки из сушеных тутовых листьев, крахмала, казеина и других веществ. Нормальное развитие шелковицы возможно в умеренно теплом климате (примерно до 52-53° северной и 35° южной широты). Она хорошо произрастает во многих районах Средней Азии, в Закавказских республиках, на Украине, в Молдавии, на Дальнем Востоке.

Искусственные волокна (нити) - это химические волокна, получаемые химическим превращением природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов или морских водорослей).

Многие путают искусственные и  синтетические волокна. 
Синтетические волокна имеют химический состав, подобного которому нет среди природных материалов.

Искусственные волокна получают из полимеров, встречающихся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки) (рис.1). Например, вискоза, это та же целлюлоза, что и в хлопке. Только вискозу прядут из древесных волокон.

Гидратцеллюлозные волокна и нити. Исходным сырьем для получения гидратцеллюлозных волокон служит природная целлюлоза, получаемая из древесины ели, сосны, пихты, бука, хлопкового пуха. Чтобы получить из «дров» мягкие нити, необходимы разные химические процессы, поэтому получение и обработка сырья осуществляется на предприятиях химической промышленности.

 

 

 

Рис.1. Виды искусственных волокон.

 

В результате химического воздействия  природная целлюлоза превращается в гидратцеллюлозу. По химическому составу гидратцеллюлозааналогична природной целлюлозе, поэтому химические свойства и характер горения гидратцеллюлозных волокон аналогичны этим же свойствам волокон из природной целлюлозы (хлопок, лен). Однако, вследствие рыхлой структуры, гидратцеллюлозные волокна менее стойкие, чем природные, более чувствительны к действию кислот, едких щелочей и быстрее горят (пламя ярко-желтое, сгорает полностью, пепел серый, рассыпчатый, запах жженой бумаги).

Вискозные волокна - волокна, получаемые химической переработкой природной целлюлозы. Вискозные волокна свое название получили от латинского слова «viscosus» - вязкий, клейкий. Исходным сырьем для получения вискозных волокон служит древесная целлюлоза. Вискозные волокна в настоящее время являются одним из важнейших видов сырья для текстильной промышленности, хотя и наблюдается уменьшение их выпуска. Производство вискозных волокон в ряде промышленно развитых стран за последние десятилетия уменьшилось в связи с тем, что это производство загрязняет окружающую среду выбросами сероуглерода и сероводорода. Создание непрерывных технологических процессов содействует решению экологических проблем производства, приводит к повышению качества нитей и удешевлению их производства.

Вискозные текстильные нити остаются вне конкуренции для производства многих видов изделий, в частности  полотен бытового и подкладочного  ассортимента. Обычные и высокомодульные  вискозные штапельные волокна с  успехом применяются вместо хлопка. Они используются в чистом виде и  в различных смесях.