Классификация, свойства и области применения текстильных материалов

   Наиболее распространенными и применимыми текстильными материалами являются:

  1. Синтетические (капрон, полипропилен, полиэфир и т.д.)                         
  2. Искусственные (например,вискоза)
  3. Натуральные (хлопок, джут, сизаль, шерсть, шелк натуральный).

 

Капроновое волокно

    Капрон – синтетический материал из группы полиамидов, получаемый полимеризацией капролактама при температуре 260 – 270 С. Полиамидные волокна отличаются большой прочностью, высокой эластичностью, устойчивостью к истиранию идействию щелочей и микроорганизмов, но при температуре выше 120 С прочность полиамидных волокон снижается. Они больше сорбируют влаги чем полиэфирные волокна и значительно легче окрашиваются. Высокая стоимость изделий из капрона обусловливается сложностью получения исходного сырья и операций по изготовлению полиамидных волокон.
    Капроновое волокно является прочным волокном, разрывная длинна его равна 40-60 км, а тонковолокнистого хлопка – лишь 36 км. Гигроскопичность капронового волокна сравнительно низкая – 3,6 - 6%, удельный вес его – 1,14, а растительных волокон (лубяных и хлопка) – 1,45-1,52. Полиамидное капроновое волокно характеризуется небольшим изменением прочности и удлинения в воде, большой устойчивостью к щелочам и слабым кислотам. Полиамидные волокна обладают сравнительно невысокой светостойкостью, мало устойчивы к кислотам и окислителямю.
В концентрированных растворах минеральных кислот и муравьиной кислоте капрон растворяется. Воздействие солнечных лучей и высокой температуры на капроновое волокно приводит к его окислению и потере прочности, для предотвращения этого в волокно добавляются свето- и термостабилизаторы.

Полиэфирное волокно

    Оно же полиэстеровое. Основные торговые названия: лавсан, терилен, дакрон, тетерон, элана, тергаль, тесил. По объемам производства полиэфирные волокна занимают первое место в мире. Комплекс ценных свойств волокон позволяет использовать его как в технике, так и для производства товаров широкого потребления. Особенностью этих волокон является сочетание высокой прочности (как у ПКА нити, 40-50 гс/текс, разрывное удлинение 35-40 км) с высоким начальным модулем (в 3-5 раз выше, чем у ПКА нити), который определяет высокую стойкость к сминанию и способность сберегать форму. Полиэфирное волокно не гигроскопичное (при относительной влажности 65% поглощает 0,4-0,5 %: влаги). Прочность волокна в мокром состоянии не изменяется (100-102%), в узле она составляет 88-93%. Лавсан отличается высокой эластичностью (5-6% удлинения полностью обратимо). Удлинение обычной нитки, как у ПКА 20-25%. Изделия из него мало сминаются (несминаемое волокно). Стойкость к изгибу и истиранию у полиэфирного волокна высокие, но ниже, чем у ПКА волокна (стойкость к истиранию у капрона выше в 4-4,5 раза). . В отличие от полиамидных волокон, полиэфирные обладают высокой светоустойчивостью и значительной термостабильностью - не изменяют прочности в результате длительного нагревания при температуре 150"С. Полиэфирное волокно - термостойкое (за 1000 часов при температуре 150"С теряет всего 50% прочности). Волокно облалдает высокой стойкостью к низким температурам, до -50,-60"С сохраняет эластичность. Лавсан обладает высокой устойчивостью к различного рода химическим воздействиям. Он растворяется только при кипячении в течении 30 мин в 40%- ном растворе едкого кали. Плоность волокна составляет 1,33 - 1,38г/см3, температура плавления 255-280"С. Волокно плохо окрашивается обычными способами. Изделия из полиэфирных волокон обладают высокой стойкостью к истиранию,стойкостью к действию кислот и окислителей , но невысокой стойкостью к действию азотной и серной кислоти, и щелочей. Полиэфирное волокно в изделиях сохраняет форму, изделия из него имеют шерстеподобный вид, они теплые на ощуп, их легко стирать, они быстро сохнут и обладают невысокой усадкой и стойкостью к действию бактерий и микроорганизмов. Однако они склонны к образованию пилинга и имеют высокую электризуемость. Полиэфирное волокно - электроизоляционный материал. Высокие диэлектрические свойства оно сохраняет в широком диапазоне температур. Примененяются полиэфирные волокна для производсва тканей, трикотажа, щеток, синтетического меха, молний, войлока, фетра, швейных ниток, хирургических ниток, корда,транспотtртерных лент, пожарных ремней, канатов, тросов, пожарных рукавов, сетей, ремней безопасности (благадаря высокому начальному модулю под действием нагрузки и при ударе волокно не растягивается). Технические нитки применяются для резино-технических изделий, текстильные нитки бывают гладкие или же текстурированые.

Полипропиленовое волокно

    Полипропилен относится к классу полиолефиновых волокон. Из синтетических полимеров полиолефины являются одними из наиболее доступных. Полипропиленовое волокно обладает комплексом ценных эксплуатационных свойств. Прочность волокна в сухом и мокром состоянии достаточно высока от 35 до 80 гс/текс. В мокром состоянии прочность полипропиленового волокна не изменяется. Удлинение полипропиленового волокна в сухом и мокром состоянии одинаково. Составляет 30-40%, для высокопрочного волокна 12-15%. Эластичность достаточно высокая. Плотность полипропиленового волокна являестся наиболее низкой среди всех волокон. Составляет 0,91 г/см3. Изделия из полипропиленовых волокон являются наиболее легкими. Это волокно не тонет в воде. Обладает высокой устойчивостью к истиранию в сухом и мокром состоянии. Однако, она значительно ниже, чем у полиамидных волокон.Полипропилен обладает достаточно низкой гигроскопичностью, поглощение влаги составляет 0,01-0,02%. Полипропилен имеет наибольшую скорость капилярного поднятия влаги, наивысшей скоростью транспорта влаги, высокие теплоизоляционные свойства, высокую скорость сушки. Полипропиленовое волокно - звукопоглощающее волокно. Полипропиленовые волокна обладают хорошими электроизоляциоными свойствами. Полипропилен обладает высокой термостойкостью и морозостойкостью (выдерживает до -70"С) и низкой теплостойкостью. Температура плавления полипропилена довольно низка и составляет 170"С. Полипропилен обладает абсолютной стойкостью к агрессивным средам (концентрированные кислоты, щёлочи, царская водка). При комнатной температуре стойкий и к органическим растворителям. Полипропилен обладает стойкостью к микробам, грибкам, обладает хорошими гигиеническими свойствами, пыле и грязеоотталкивающими свойствами. Применяются полипропиленовые волкна в технической сфере для изготовления сетей, канатов, резинотехнических изделий, фильтровальных тканей для работы в агрессивных средах, спецодежды и т. д. Также широко применяется для производства товаров широкого применения:ковры, смешанная пряжа, бельё, спортивная одежда, ткани, трикотаж, нетканые материалы, обивочные ткани, тарные ткани, шпагат, шнуры и т. д.

Хлопковое волокно

    Хлопковые волокна - это волокна, покрывающие семена растений хлопчатника. Хлопчатник — однолетнее растение , произрастающее в районах с жарким климатом. Основным веществом (94—96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза .Длина хлопковых волокон колеблется от 1 до 55 мм. В зависимости от длины волокон хлопок делят на коротковолокнистый (20—27 мм), средневолокнистый (28—34 мм) и длинноволокнистый (35—50 мм). Хлопок длиной менее 20 мм называют непрядным, т. е. из него невозможно выработать пряжу. Между длиной и толщиной хлопковых волокон существует определенная зависимость: чем длиннее волокна, тем они тоньше.
    Важным свойством хлопка является его гигроскопичность (8— 12 %), поэтому хлопчатобумажные ткани обладают хорошими гигиеническими свойствами. Хлопок имеет высокую термостойкость — разрушение волокон до 140°С не происходит. Плотность хлопка составляет 1,52 г/см3. Прочность 22-36 гс/текс. Удлинение 7-8 %.  Волокна достаточно прочные. Отличительной особенностью хлопкового волокна является повышенная прочность на разрыв в мокром состоянии на 15—17 %, что объясняется увеличением площади поперечного сечения волокна вдвое в результате его сильной набухаемости в воде. Хлопковое волокно более стойкое, чем вискозное и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам. Хлопок обладает высокой устойчивостью к действию щелочей, что используется при отделке хлопчатобумажных тканей. При этом волокна сильно набухают, усаживаются, становятся неизвитыми, гладкими, стенки их утолщаются, канал суживается, прочность повышается, блеск усиливается; волокна лучше окрашиваются, прочно удерживая краситель. Из-за малой упругости хлопковое волокно имеет высокую сминаемость, большую усадку, низкую стойкость к воздействию кислот.
    Хлопок применяется для производства тканей разного назначения, трикотажа, нетканых полотен, гардинно-тюлевых и кружевных изделий, швейных ниток, тесьмы, шнурков, лент и др. Хлопковый пух применяют в производстве медицинской, одежной, мебельной ваты. Хлопок в крученом виде применяется для изготовления различных изделий
(нитки, верёвки, шнуры, канаты).

Джутовое волокно

   Джут (юта, калькуттская пенька) — это экзотический текстильный материал, который ввозится в Европу с Востока.тНаравне с хлопком, льном и пенькой, джут принадлежит к самым важным растительным волокнам. По размерам потребления в мировом масштабе джут занимает второе место после хлопка.
    Джут относится к числу волокнистых (лубяных) растений мирового значения, в стеблях которого содержится 20-25% ценного волокна, имеющего такую же прочность как пенька. Единичное волокно джута гораздо короче такого же волокна льна и пеньки. Его длина достигает максимум 4 мм . Волокно джута весьма грубое, сухое, ломкое, но прочное на разрыв. Оно отличается хорошими прядильными качествами. Другое исключительное свойство джутового волокна — большая гигроскопичность. По гигроскопичности оно превосходит главнейшие растительные волокна. При высокой относительной влажности воздуха джут содержит до 30% влажности, оставаясь при этом сухим на ощупь. В химическом отношении джутовое волокно значительно отличается от прочих растительных волокон. Оно содержит большое количество примесей лигнина и бастина (вещество, родственное лигнину, но более гибкое).
    Преимущества джута — дешевизна, чистота волокна, отсутствие перхлявости, легкость, высокая гигроскопичность и застилистость (при сплющивании пряжи пряди сохраняют форму и в дальнейшем). Но джутовое волокно не свободно от крупных технических недостатков: грубость волокна, быстрая порча от воды, небольшой срок службы.
     Природная окраска джута — желтый, красноватый и бурый цвета. Лучшие сорта джута имеют светло-желтый, иногда серовато-желтый или серовато-серебристый цвет и отличаются большой равномерностью по толщине, хорошим блеском и известной мягкостью. Низшие сорта окрашены в темно-желтый или даже в красновато-бурый цвет, имеют меньший блеск и более жестки. Со временем джут темнеет, теряет блеск и уменьшается в прочности, особенно под воздействием влаги.
   Преимуществом джутового волокна является то, что оно в наибольшей степени соответствуют дереву по содержанию лигнина( это природный высокомолекулярный полимер, скрепляющий волокна целлюлозы в древесине). Его наличие определяет механические характеристики и водопроницаемость дерева. Именно поэтому джут широко используется в производстве межвенцовых утеплителей для деревянных домов. Естественное волокно с шелковистым мягким блеском, преобразует интерьер, отлично вписывается в широкий диапазон естественных тонов. 
     Люди с давних времен использовали джутовое волокно для изготовления веревок, грубой одежды. К концу 18-го столетия появились новые технологии, из джутового волокна начали прясть пряжу и ткать джутовую ткань. Из-за особенностей строения, джутовое волокно - достаточно прочное, но грубое и жесткое, поэтому из него нельзя получить пряжу для изготовления тонких тканей.
Благодаря  гигроскопичности из джута производят мешки, которые превосходно впитывают влагу, но не пропускают ее внутрь, затаренному продукту. В настоящее время джут применяется главным образом для изготовления веревок, шпагатов, мешочной тары, различных видов мебельной и упаковочной ткани, для выработки основы линолиума. Джутовая мешковина также используется для упаковки болеее дорогих видов текстильного волокна: льна, хлопка, шерсти. Лучшие сорта джута идут на ткани и производство тафтинговых джутовых ковров, делают также дешевые тканые ковры и дорожки окрашенные в яркие цвета. Из джута делают циновки, сумки, обувь, бумагу, геотекстильные материалы. Джут используется для создания композитных пластмасс, которые сохраняют способность джутового волокна "дышать". 

Сизалевое волокно


Сизаль — жёсткое, грубое натуральное волокно, получаемое из листьев растения Agava sisolana.
Волокна выделяют из свежих листьев без какой-либо специальной обработки. Элементарные волокна сизаля имеют длину 2—2,5 мм, технические — 0,6—1,5 м; блестящие, желтоватого цвета. По прочности сизаль уступает манильской пеньке и характеризуется большей ломкостью, чем пенька. Идёт на изготовление канатов, сетей, щёток и т. п.

          Свойства натуральных и искусственных волокон
                                (сравнительная таблица)

Показатели

Натуральные волокна

Искусственные волокна

Хлопок

Лен

Вискоза

Удельный вес, г/см3

1,52-1,54

1,43 – 1,45

1,5 – 1,53

Равновесная влажность в % (при влажности среды 65 %)

7,0-8,0

13

12,8-13,4

Разрывная длина при кондиционных условиях, в км

22-34

55-80

30-45

Относительная прочность в %

( в мокром состоянии)

110-120

100

45-70

Напряжение при разрыве кГ/мм2

33,4-66,9

82,5-120

48,6-68,4

Разрывное удлинение в % (в кондиционных условиях)

10-12

2-2,5

10-15

Устойчивость к многократным изгибам (кол-во циклов при напряжении 10кГ/мм2)

40000-50000

 

1600 – 2200

Температура размягчения, плавления в оС

При 120 оС постепенно желтеют, при 150 – становятся коричневыми, после длительного теплового воздействия – легко сгорают

При 120 оС постепенно желтеют, при 150 – становятся коричневыми, после длительного теплового воздействия – легко сгорают

Не плавится, теряет прочность при 150оС

Становится коричневым и разлагается при 175 – 205 оС после длительного теплового воздействия

Действие минеральных кислот

Очень неустойчив, легко гидрализуется, особенно при повышенной концентрации и температуре

Очень неустойчив, легко гидрализуется, особенно при повышенной концентрации и температуре

Разрушается в горячих разбавленных кислотах и в холодных концентрированных

Действие щелочей

Устойчив, разложение увеличивается с повышением концентрации, особенно в присутствии воздуха.

Устойчив, разложение увеличивается с повышением концентрации, особенно в присутствии воздуха.

Концентрированные растворы вызывают набухание и снижение прочности

Действие других химикалий

Неустойчив к окислителям и отбеливающим веществам, отбеливается NaCl и H2O2

Неустойчив к окислителям и отбеливающим веществам, отбеливается NaCl и H2O2

Разрушается при действии сильных окисляющих веществ.

При непродолжитель-ном воздействии отбеливающих растворов гипохлорита и перекиси водорода слабых концентраций – не разрушается

Действие органических растворителей

Устойчивы

Устойчивы

Устойчивы


                           Свойства синтетических волокон 
                                    (сравнительная таблица)



Показатели

Полиамидные

 

Полиэфирные

 Полиолефиновые 

Капроновые

Лавсан

Полипропилен

Удельный вес г/см3

1,14

1,38

0,91

Равновесная влажность % (при влажности среды 65 %)

3,5-4,5

0,4-0,5

0

Разрывная длина при кондиционных условиях, км

50-75

35-50

35-45

Относительная прочность в %( в мокром состоянии)

83,8-88,0

100-104

100

Относительная прочность в %( в петле)

90-97

83-94,2

85,0-85,5

Напряжение при разрыве кГ/мм2

46,7-61,6  – для обычного

74,1-85,5–высокой прочности

48,3-58,0  – для обычного

58,0-69,0–высокой прочности

31,8-40,9

Разрывное удлинение в % (в кондиционных условиях)

22,0-41,0  – для обычного

15,0-20,0–высокой прочности

25,0-30,06  – для обычного

10,0-17,0–высокой прочности

35,0-120

Устойчивость к многократным изгибам (кол-во циклов при напряжении

5 кГ/мм2)

25 700 - 29 654

7 000 - 14 000

Более 100 000

Устойчивость к истиранию (количество циклов при нагрузке 30 г)

1 396 – 2 232

500 -1000

Не устойчив

Устойчивость к УФ облучению (потеря прочность после 5 часов облучения) в %

40-45

для стабилизированного антиоксидантами -уменьшается

18-20

78-90

Температура размягчения, оС

160-170

230-240

 

Температура плавления, оС

213-219

255-260

170-175

Температуростойкость при +140

Потеря прочности в %

Повышение удлинения в %

 

 

34-39

 

до 41

 

 

32-44

 

50-100

 

 

70

 

160

Температуростойкость при пониженных температурах

Повышение прочности в %

Потеря удлинения в %

При -50 оС

 

 

30

 

30

При -30 оС

 

 

35

 

15-30

При -30 оС

 

 

12

 

6

Действие минеральных кислот

Не устойчивы даже к разбавленным растворам

Устойчивы к действию большинства минеральных кислот, в концентрированной серной кислоте – растворяются

Очень устойчивы

Действие щелочей

Устойчив

Хорошая стойкость к слабым щелочам, удовлетворительная к сильным, при комнатной температуре, разрушаются сильными щелочами при температуре кипения

Очень устойчивы

Действие других химикалий

В большинстве хорошая устойчивость

 

Устойчивы к действию окисляющих веществ

Подвергаются действию некоторых окисляющих веществ

Действие органических растворителей

Как правило, не растворимы, кроме некоторых фенольных соединений и концентрированной муравьиной кислоты

Растворяются лишь в некоторых фенольных соединениях

 Устойчив при комнатной температуре

Продукция