Сообщение натуральные волокна растительного происхождения. Строение и свойства натуральных волокон

Натуральное волокно создает сама природа.

С древнейших времен и до конца XIX века единственным сырьем для производства текстильных материалов служили натуральные волокна, которые получали из различных растений. Сначала это были волокна дикорастущих растений, а затем волокна льна и конопли. С развитием земледелия начали возделывать хлопчатник, дающий очень хорошее и прочное волокно.

Большое распространение получили волокна, вырабатываемые из стеблей растений, их называют лубяными. Волокна из стеблей большей частью грубые, прочные и жесткие - это волокна кенафа, джута, конопли и других растений. Изо льна получают более тонкие волокна, из которых вырабатывают ткани для изготовления одежды и белья.

Кенаф возделывается в основном в Индии, Китае, Иране, Узбекистане и других странах. Волокно кенафа отличается высокой гигроскопичностьюи прочностью. Из него изготавливают мешковину, брезент, шпагат и т.д.

Конопля - очень древняя культура, выращивается для получения волокна преимущественно у нас в стране, Индии, Китае и др. В диком состоянии произрастает в России, Монголии, Индии, Китае. Из стеблей конопли получают волокно (пеньку), из которой делают морские канаты, веревки, парусину.

Джут возделывают в тропических районах Азии, Африки, Америки и Австралии. Джут на небольших площадях выращивают в Средней Азии. Волокна джута используют для изготовления технических, упаковочных, мебельных тканей и ковровых изделий.

Из волокон растительного происхождения наиболее известны хлопок и лен .

Хлопок очень древняя культура. Его начали возделывать в Индии более 4000 лет назад. Остатки хлопковых тканей нашли в могилах древних перуанцев, раскопанных в пустынях Перу и Мексики. Значит, еще раньше, чем в Индии, перуанцы знали хлопчатник и умели делать из него ткани.

Хлопком называют волокна, покрывающие поверхность семян однолетнего растения хлопчатника,который произрастает в теплых южных странах. Развитие волокон хлопка начинается после цветения хлопчатника в период образования плодов (коробочек). Длина волокон хлопка колеблется от 5 до 50 мм. Собранный и спрессованный в кипы хлопок называют хлопок-сырец.

При первичной обработке хлопка волокна отделяются от семян и очищаются от различных примесей. Сначала отделяются самые длинные волокна (20-50 мм), затем короткие или пух(6-20 мм) и,наконец, подпушка (менее 6 мм). Длинные волокна используются для производства пряжи, пух - для изготовления ваты, а в смеси с длинным хлопковым волокном - для производства толстой пряжи. Волокна длиной менее 12 мм подвергаются химической переработке в целлюлозу для получения искусственных волокон.

Пшеница и лен - наиболее древние культурные растения. Лен начали возделывать девять тысяч лет назад. В горных областях Индии из него впервые стали изготовлять ткани, красивые и тонкие.

Семь тысяч лет назад лен уже был известен в Ассирии, Вавилонии. Оттуда он проник в Египет.

Льняные ткани стали там предметом роскоши, вытесняя распространенные прежде шерстяные. Только египетские фараоны, жрецы и знатные люди могли позволить себе одежду из льняных тканей.

Позднее финикийцы, а затем греки и римляне стали делать из льняного полотна паруса для своих кораблей.

Наши предки, славяне, любили белоснежные тяжелые ткани изо льна. Они умели возделывать лен,отводя под посевы лучшие земли. У славян льняные ткани служили одеждой для простого народа.

Из льняных волокон получается тяжелое, прочное белое полотно. Оно великолепно для скатертей, носильного и постельного белья.

А лен, посеянный густо и снятый с поля во время цветения, дает очень нежное волокно, которое идет на тонкий и легкий батист.

Лен - однолетнее травянистое растение, которое даст волокно того же названия. Волокно льна находится в стебле растения и может достигать 1 метра. Уборку льна производят в период ранней желтой спелости. Полученное сырье для производства пряжи (нитей) подвергается дальнейшей обработке.

Первичная обработка льна состоит из замачивания льняной соломы, сушки тресты,мытья и трепания, чтобы отделить примеси.

Из очищенных и рассортированных волокон получают пряжу.

Положительные свойства хлопчатобумажных тканей: хорошие гигиенические и теплозащитные свойства, прочность, светостойкость. Под действием воды волокна хлопка даже набухают и увеличивают прочность, то есть, не боятся любой стирки. Ткани имеют хороший внешний вид, за изделиями из них нетрудно ухаживать.

Благодаря тому, что хлопчатобумажные ткани обладают хорошей гигроскопичностью и высокой воздухопроницаемостью, а льняные ткани - более высокой гигроскопичностью и средней воздухопроницаемостью, их используют для изготовления постельного белья, бытовой одежды.

Недостатки хлопчатобумажных тканей: сильная сминаемость (ткани теряют красивый внешний вид при носке), небольшая стойкость к истиранию, поэтому малая носкость.

Недостатки льняных тканей: Сильная сминаемость, малая драпируемость, жесткость, большая усадка.

Натуральные волокна животного происхождения

Натуральные волокна животного происхождения - шерстяные и шелковые. Ткани из таких волокон являются экологически чистыми и поэтому представляют определенную ценность для человека и положительно влияют на его здоровье.

С незапамятных времен люди использовали для изготовления тканей шерсть. С той самой поры, как стали заниматься скотоводством. В дело шли шерсть овец и коз, а в Южной Америке и лам.

Известный русский географ-исследователь П. К. Козлов во время монголо-тибетской экспедиции 1923-1926 годов раскопал курганные погребения, в которых обнаружил древние шерстяные ткани. Даже пролежав несколько тысяч лет под землей, некоторые из них превосходили по крепости нитей современные.

Основную массу шерсти получают с овец, причем лучшую шерсть дают тонкорунные мериносовые овцы. Тонкорунные овцы известны со II века до нашей эры, когда скрестив колхидских баранов с итальянскими овцами, римляне вывели тарентайнскую породу овец с коричневой или черной шерстью. В 1 веке скрещиванием тарентайнских овец с африканскими баранами в Испании получили первых мериносов. От этого первого стада в конечном итоге произошли и все другие породы мериносов: французские, саксонские и т. д.

Овец стригут один раз или в некоторых случаях дважды в год. С одной овцы получают от 2 до 10 килограммов шерсти. Из 100 килограммов сырой шерсти получают 40-60 килограммов чистой, которую и отправляют для дальнейшей переработки.

Из шерсти других животных широко используют козью мохеровую шерсть, получаемую с ангорских коз, ведущих свое происхождение из турецкого местечка Ангора.

Для изготовления верхней одежды и пледов используют верблюжью шерсть, получаемую стрижкой или вычесыванием во время линьки верблюдов.

Высокоупругие прокладочные материалы получают из лошадиного волоса.

Неопытному глазу почти вся шерсть кажется одинаковой. А вот специалист высокой квалификации способен различить свыше семи тысяч сортов!

В XIV-XV веках шерсть, предназначенную для прядения, чесали деревянным гребнем, имевшим несколько рядов стальных зубьев. В результате волокна в пучке располагались параллельно, что очень важно для их равномерного вытягивания и скручивания при прядении.

Из расчесанного волокна получали прочные, красивые нити, из которых вырабатывалась добротная ткань, долго не изнашивавшаяся.

Шерсть - это волосяной покров животных: овец, коз, верблюдов. Основную массу шерсти (95-97 %) дают овцы. Шерстяной покров снимают с овец специальными ножницами или машинками. Длина шерстяных волокон от 20 до 450 мм. Состригают почти цельной неразрывной массой, которая называется руном.

Виды шерстяных волокон - это волос и шерсть, они длинные и прямые, и пух - он более мягкий и извитый.

Перед отправлением на текстильные фабрики шерсть подвергают первичной обработке: сортируют, то есть подбирают волокна по качеству; треплют - разрыхляют и удаляют засоряющие примеси; промывают горячей водой с мылом и содой; сушат в сушильных машинах. Затем изготавливают пряжу, а из нее ткани.

В отделочном производстве ткани красят в различные цвета или наносят на ткани различные рисунки. Ткани из шерсти вырабатываются гладкокрашеными, пестроткаными и напечатанными.

Шерстяные волокна имеют следующие свойства : обладают высокой гигроскопичностью, то есть хорошо впитывают в себя влагу, упругие (изделия мало мнутся), стойкие к воздействию солнца (выше, чем у хлопка и льна).

Чтобы проверить шерстяное волокно, надо кусочек ткани поджечь. Во время горения волокно шерсти спекается, образовавшийся спекшийся шарик легко растирается пальцами. В процессе горения ощущается запах жженого пера. Таким путем можно определить ткань: чистая это шерсть или искусственная.

Из шерстяных волокон изготавливают платьевые, костюмные и пальтовые ткани. В продажу шерстяные ткани поступают под такими названиями: драп, сукно, трико, габардин, кашемир и др.

Существует несколько видов бабочек, гусеницы которых перед превращением в куколки вьют коконы, используя выделения из специальных желез. Таких бабочек называют шелкопрядами. В основном разводят тутового шелкопряда.

Шелкопряды развиваются в несколько стадий: яйцо (грена), гусеница (личинка), куколка и бабочка. Гусеница развивается 25-30 дней и проходит пять возрастов, разделяемых линьками. Ее длина к концу развития достигает 8, а толщина 1 сантиметра. 8 конце пятого возраста шелкоотделительные железы гусениц заполняются шелковой массой. Шелковина - тонкая парная нить из белкового вещества фиброина - выдавливается в жидком состоянии, а затем твердеет на воздухе.

Образование кокона длится 3 дня, после чего происходит пятая линька, и гусеница превращается в куколку, а через 2-3 недели в бабочку, которая живет 10-15 дней. Бабочка-самка откладывает грену, и начинается новый цикл развития.

Из одной коробки грены массой 29 граммов получают до 30 тысяч гусениц, съедающих около тонны листвы и дающих четыре килограмма натурального шелка.

Для получения шелка естественный ход развития шелкопряда прерывают. На заготовительных пунктах собранные коконы подсушивают, затем обрабатывают горячим воздухом или паром, чтобы предотвратить процесс превращения куколок в бабочек.

На шелковых предприятиях коконы разматывают, соединяя вместе несколько коконных нитей.

Натуральный шелк - это тонкие нити, которые получают при размотке коконов гусеницы тутового шелкопряда. Кокон - это плотная, похожая на крошечное яйцо оболочка, которую гусеница туго свивает вокруг себя перед тем, как превратиться в куколку. Четыре стадии развития шелкопряда - яичко, гусеница, куколка, бабочка.

Собирают коконы через 8-9 дней с начала завивки и отправляют на первичную обработку. Цель первичной обработки - размотать коконную нить и соединить нити нескольких коконов. Длина коконной нити от 600 до 900 м. Такую нить называют шелком-сырцом. Первичная обработка шелка включает следующие операции: обработка коконов горячим паром для размягчения шелкового клея; сматывания нитей с нескольких коконов одновременно. На текстильных фабриках из шелка-сырца получают ткань. Шелковые ткани вырабатывают гладкокрашеными, пестрокрашеными, напечатанными.

Шелковыеволокна имеют следующие свойства : они обладают хорошей гигроскопичностью и воздухопроницаемостью, менее устойчивы к солнечным лучам, чем другие натуральные волокна. Горит шелк так же, как и шерсть. Изделия из натурального шелка очень приятно носить, благодаря их хорошим гигиеническим свойствам.

Много вещей, которыми мы пользуемся каждый день, напри-мер, одежда, предметы интерьера, постельное бельё и т.п., вы-полнены из тканей, имеющих разные свойства. Ткани - это раз-новидность конструкционных материалов. Сравнивая образцы тканей, можно заметить, что они разные, прежде всего, по тол-щине. Это зависит от нитей, из которых изготовлена ткань, и спо-соба их переплетения между собой.

Если выдернуть из края ткани нити, раскрутить и распушить их, увидим, что они состоят из большого количества мелких, тон-ких, но гибких и крепких ворсинок, которые называют волок-нами. Для такого исследования можно использовать учебный микроскоп или лупу (увеличительное стекло). Длина волокон во много раз превышает их поперечные размеры и может колебать-ся от 5 мм в хлопке до десятков и сотен метров в натуральном шёлке.

Текстильные волокна делят на натуральные и химиче-ские. Натуральными называют волокна, имеющиеся в природе (рис. 29). К натуральным принадлежат волокна растительного происхождения: хлопок, лён, конопля, джут, агава и прочие; во-локна животного происхождения: натуральный шёлк, шерсть; минерального происхождения (горная порода) - асбест (см. схему).

Схема

Химические волокна получают искусственным способом из разных материалов - продуктов переработки древесины, нефти, газа, угля и т.п. Химические волокна имеют свойства, которыми не обладают натуральные волокна, и дополняют или заменяют их. К химическим волокнам принадлежат капрон, лавсан и др.

В переводе с греческого языка слово асбест означает «неразрушительный», «неугасимый». Материал с сайта

Важнейшей особенностью асбестовых изделий есть огнеупорность. Поэтому это минеральное волокно является сырьём для изготовления огнеупорных тканей, картона.

Под микроскопом текстильные волокна выглядят так:

Текстильным называют волокно, которое используют для изготовления пряжи, ниток, тканей и нетканых материалов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

Вопросы по этому материалу:

• Что такое волокно?
• Чем отличается волокно от текстильного волокна?
• Какие бывают текстильные волокна?

РАЗРАБОТКА УРОКА

учителя технологии МБУ гимназии № 35 г. о. Тольятти

Предмет: Технология

Тема урока: Классификация текстильных волокон. Натуральные волокна.

Цели урока:

Образовательные: познакомить учащихся с классификацией текстильных волокон, с хлопчатобумажными и льняными тканями; формировать умение различать текстильные волокна и ткани; формировать знания и умения правильного использования хлопчатобумажных и льняных тканей.

Развивающие: развивать творческое восприятие, пространственное мышление; развивать эстетическое восприятие окружающего мира, наблюдательность, фантазию, творческие способности.

Воспитательные: воспитывать умение сотрудничать, коллективизм ; устанавливать контакты со сверстниками и учителем;

внимательность, аккуратность, терпеливость.

Тип урока: объяснение нового материала.

Оборудование:

1. Учебник «Технология». Симоненко ВД.

2. Наглядные пособия коллекций «Хлопок», «Лён», «Текстильные волокна» .

3. Плакаты и схемы получения ткани в текстильном производстве.

4. Образцы хлопчатобумажной и льняной тканей.

5.Лупы, ножницы, цветная бумага, рабочая тетрадь.

Словарь : материаловедение, классификация, текстильные волокна, хлопчатобумажные, льняные ткани.

Современные образовательные технологии, использованные на уроке:

1. Здоровьесберегающая технология.

2. Технология групповой работы.

3. Проблемно - диалогическая технология.

4. Технология саморазвивающего обучения.

5. Информационно – коммуникационные технологии.

ХОД УРОКА.

I .Организационный момент. Валеопауза по здоровьесберегающей технологии. Дыхательная гимнастика .

Долгожданный дан звонок.

Начинается урок.

Ум и сердце в работу вложи!

Каждой минутой в труде дорожи!

Давайте настроимся на хорошую работу. Сделаем глубокий вдох.

Дыхательная гимнастика .

1.-Ребята, встаньте прямо, руки по швам, ноги на ширине плеч. Сделать короткие, как укол, вдохи, громко шмыгая носом. Ноздри- «парадная дверь» в легкие, Вдох ртом - выдох через аварийный ход. 2.Сделать глубокий длительный вдох и без задержки дыхания - выдох. На вдохе живот надуть, на выдохе живот втянуть. Повторить 2-3 раза. Молодцы! Теперь тихо займите свои рабочие места.

Проверка готовности учащихся к уроку.(рабочая тетрадь, чертежные инструменты, лупа, швейная игла).

II . Актуализация знаний, умений, навыков. Проблемный диалог.

Вопросы на повторение.

Проблемный диалог.

1.Ребята, скажите, из чего шьют одежду, которую мы носим?

2.Как вы думаете, можно ли получить одежду из дерева или из нефти?

3. Из чего состоит ткань, из которой шьют одежду?

4. Зачем нам нужно знать о происхождении и свойствах волокна?

5.Какие виды волокна вы знаете?

6.Какая наука изучает строение и свойства волокна?

7. Какие волокна называются химическими?

III . Объяснение нового материала.

1.Слово учителя. Задачи урока.

Сегодня на уроке мы попробуем более подробно ответить на эти вопросы и другие. Вы познакомитесь с классификацией текстильных волокон, научитесь различать волокна и ткани, узнаете какие изделия можно изготовить из хлопчатобумажных и льняных тканей.

На свете много различных вещей и изделий. И сами ткани такие разные: гладкие и ворсистые, плотные и тонкие, легкие и тяжелые, теплые и прохладные… Но все они называются одним словом - « ткани», значит, они имеют много общего. Если рассмотреть любую ткань через увеличительное стекло - увидите переплетение нити. Чтобы сшить изделие, надо правильно выбрать соответствующую ткань, узнать ее свойства. Поэтому, прежде чем приступить к изготовлению швейного изделия, познакомимся с основами швейного материаловедения.

2. Словарно-лексическая работа (работа с терминами).Видеослайд №1 «Ткани и волокна»

Швейное материаловедение изучает строение и свойства материалов, используемых для изготовления швейных изделий.

Волокно – это очень тонкие, гибкие, прочные нити, длина которых в несколько раз превышает их поперечные размеры.

Текстильные волокна – это волокна, которые используют для изготовления пряжи, ниток, тканей и других текстильных изделий.

Ткань - это материал, который изготавливают на ткацком станке путем переплетения пряжи или нитей.

Хлопчатобумажная ткань – это материал, вырабатываемый из волокон хлопка.

Льняная ткань – это материал, вырабатываемый из волокон льна.

Натуральные волокна – это волокна растительного, животного и минерального происхождения, которые образуются в природе без вмешательства человека,

3. Самостоятельное наблюдение учащихся. Работа с таблицей «Классификация текстильных волокон». Видеослайд № 2.

Диалог по теме: «Текстильные волокна».

Задание:

1. Изучите схему в видеослайде « Классификация текстильных волокон».

2. Ответьте на вопросы: -

· На какие группы делятся текстильные волокна?

· Какого происхождения бывают текстильные волокна?

4. Индивидуальные сообщения учащихся (творческое домашнее задание) .

Химические волокна делятся на искусственные и синтетические. Из искусственных получается ацетатное и вискозное волокно, а из синтетических капрон и лавсан. Ученые давно пытались разгадать, из чего образует шелк гусеница тугого шелкопряда. При проверке химического состава листьев и шелка выяснилось: листья состоят из углерода, кислорода и водорода , то есть из целлюлозы; а шелк, кроме углерода, кислорода и водорода, содержит еще и азот . Значит, если целлюлозу обработать азотной кислотой, из нее можно получить шелковые нити. Такой искусственный шелк люди получили и назвали его нитрошелком. Но платье, сделанное из него опасно, так как оно воспламеняемо. А мысль получить искусственный шелк из дерева не оставляла ученых. Наконец был придуман способ, когда из целлюлозы путем обработки химическими веществами удалось получить вискозу. На химических заводах из вискозы получают искусственный шелк, шелковые нити.

Натуральные волокна делятся на три группы: животного происхождения(шерсть, шелк); минерального происхождения (асбест); растительного происхождения (лен, хлопок).

1.Химические волокна

2.Натуральные волокна

5. Валеопауза по здоровьесберегающей технологии.

Упражнения на опорно-двигательный аппарат.

6.Самостоятельная парная работа учащихся по учебнику.

Задание:

1. Самостоятельно изучите материал о волокнах растительного происхождения.(страница 5, № 1).

2. Ответьте на вопросы:

· Из каких растений получают волокна растительного происхождения?

· Какими свойствами обладают волокна хлопка и льна?

· Как называются ткани из хлопка?

· Какие изделия изготавливают из волокон и тканей растительного происхождения?

7. Парный диалог учащихся по теме «Растительные волокна» (Выступление одной группы).

8. Индивидуальная практическая работа по теме «Натуральные волокна растительного происхождения» с использованием интерактивной доски.

Материалы и инструменты: коллекция «Волокна», лупа, учебник, рабочая тетрадь.

Задание:

1.Рассмотрите волокна хлопка и льна.

2.Сравните их по внешнему виду и на ощупь.

3.Заполните таблицу в рабочие тетради.

4. Сделайте вывод: чем отличаются хлопчатобумажные и льняные волокна?

5. Дайте развернутый ответ на данный вопрос.

8. Слово учителя. Опираясь на первичные представления о различиях волокон растительного происхождения, проведите сравнительный анализ тканей хлопчатобумажных и льняных и сделайте вывод, какими свойствами обладают льняные и хлопчатобумажные ткани. Задание.

9. Самостоятельная групповая работа с использованием интерактивной доски

Слайд 1

Слайд 2

Основным исходным материалом для получения текстильных изделий являются волокна. Их можно разделить на несколько групп. Натуральные волокна или природные волокна разделяются на текстильные волокна растительного (например, хлопок, лен, пенька), животного (шерсть, натуральный шелк) и минерального (асбест) происхождения, пригодные для изготовления пряжи. Химические волокна, получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственного волокна) или из синтетических полимеров (синтетического волокна). Производство химических волокон обычно заключается в продавливании раствора или расплава полимера через отверстия фильеры в среду, которая вызывает затвердевание образовавшихся тонких волокон. Такой средой при формовании из расплавов служит холодный воздух, из растворов горячий воздух («сухой» способ) или специальный раствор - осадительная ванна («мокрый» способ). Выпускаются в виде мононити, штапельного волокна или пучка из множества тонких нитей, соединенных путем крутки.

Слайд 4

Натуральные волокна растительного происхождения можно разделить на две группы: хлопковые или хлопчатобумажные и лубяные волокна. Хлопком обычно называют волокна, покрывающие семена растения хлопчатника. Лубяными называют волокна, содержащиеся в стеблях, листьях и оболочке плодов различных растений. Наиболее распространены следующие виды лубяных волокон: лён, пенька(волокно конопли),джут и др.

Слайд 5

ХЛОПОК - волокна, покрывающие семена хлопчатника. При его созревании плоды (коробочки) раскрываются, и из них собирают хлопок-сырец (волокно с неотделенными семенами).В коробочке содержатся семена, покрытые целлюлозными волокнами, которые могут быть длинными или короткими. Поэтому хлопок называют длинноволокнистым или коротковолокнистым. От этого зависит качество выпускаемых из хлопка материалов. При переработке от семян отделяют хлопок-волокно (волокна длиной более 20 мм), пух (менее 20 мм) и подпушек (менее 5 мм). Из хлопка вырабатывают ткани, трикотаж, нити, вату и др. Пух и подпушек хлопка применяют в химической промышленности как сырье для изготовления искусственного волокна и нитей, пленки, лаков и т. п. Хлопок устойчив по отношению к щелочам, но разлагается под действием кислот.

Слайд 6

ШЕРСТЬ – это волокна, получаемые при стрижке овец, коз, верблюдов и других животных. Качество шерсти зависит от толщины поперечного сечения и длины шерстяных волокон. Основную массу перерабатываемой в промышленности шерсти составляет овечья. Виды волокон шерсти: пух - наиболее ценное тонкое, мягкое извитое волокно; переходный волос, то есть более толстое, жесткое и менее извитое, чем пух; «мертвый волос» малопрочное и жесткое волокно. Из шерсти вырабатывают пряжу, ткани, трикотаж, валяльно-войлочные изделия и др.Шерсть чувствительна к действию щелочей, которые делают её хрупкой, а по отношению к кислотам, она наоборот, устойчива. По химическому составу шерсть представляет из себя белковое вещество. При горении шерсти выделяется характерный запах жженого пера.

Слайд 7

ЛЕН - род одно- и многолетних трав и кустарников семейства льновых, прядильная и масличная культура. Возделывают в основном лен-долгунец в стеблях 20-28% волокна, и лен масличный, или лен-кудряш, в семенах 35-52% льняного масла. Льняные волокна получают из лубяного стебля льна. Это первое волокно, которое человек научился получать уже в каменном веке. Длинные льняные волокна состоят из целлюлозы. Лен – самое прочное натуральное волокно. Поэтому он используется в производстве прочных нитей, тканей для парусов, а ввиду хороших гигиенических свойств льняные ткани используют для изготовления белья.

Слайд 8

ШЕЛК - натуральная текстильная нить животного происхождения; продукт, выделяемый железами гусениц шелкопрядов. При совместной размотке нескольких коконов получают шелк-сырец, из которого вырабатывают крученый шелк, применяемый для изготовления тканей, трикотажа, швейных ниток. Отходы перерабатывают в пряжу для технических и других тканей. По химическому составу шелк представляет из себя белковое вещество. Мягкие, блестящие, красивые на вид изделия из шелка обладают, однако, низкой износостойкостью и высокой себестоимостью.

Слайд 9

Химические волокна получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственного волокна) или из синтетических полимеров синтетического волокна). Полимеры (от поли... и греч. meros доля, часть), вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. По происхождению полимеры делят на природные, или биополимеры (например, белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), и синтетические (например, полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методами полимеризации и поликонденсации. По форме молекул различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры, по природе органические, элементоорганические, неорганические полимеры. Для линейных и разветвленных полимеров характерен комплекс специфических свойств, например, способность образовывать анизотропные волокна и пленки, а также существовать в высокоэластичном состоянии. Полимеры основа пластмасс, химических волокон, резины, лакокрасочных материалов, клеев, ионитов. Из биополимеров построены клетки всех живых организмов.

Слайд 10

С годами природные волокна перестали в полной мере удовлетворять человека, поэтому учёные всего мира трудились над тем, чтобы найти им замену. Более трёхсот лет назад (в 1655 году) выдающийся английский физик Роберт Гук опубликовал трактат, в котором было такое высказывание:” Возможно, по – видимому, найти пути искусственно получить клейкую массу, аналогично тому, как она образуется у шелковичного червя… Если такая масса будет найдена, то по-видимому, более лёгкой задачей будет найти путь вытягивания этой массы в тонкие нити…” Но только в 1884 году ученику Луи Пастера французскому изобретателю Илэру де Шардоннэ удалось получить искусственные волокна. Самые распространённые виды искусственных волокон получают путём переработки целлюлозы. Шардоннэ впервые решил перевести с помощью растворителя целлюлозу в раствор и из этого раствора получить новоё волокно. Для этого он продавливал полученною жидкую массу через тонкие отверстия. Для получения волокон раствор или расплав полимера продавливают через тончайшие отверстия прядильной фильеры. Из полученных волокон прядут нити, идущие на изготовление текстильных изделий.

Слайд 11

При обработке отходов древесины и опилок выделяется целлюлоза. В процессе получения вискозного волокна целлюлозу обрабатывают реактивами (NaOH и CS2). Вискозное волокно - искусственное волокно, формуемое из вискозы; состоит из гидратцеллюлозы. Легко окрашивается, гигроскопично; недостатки: большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, низкая износостойкость устраняются модифицированием вискозного волокна. Благодаря доступности сырья и низкой стоимости реагентов производство вискозного волокна высокоэкономично. Применяется (иногда в смеси с другими волокнами) для выработки одежных тканей, трикотажа, корда. В процессе получения ацетатных волокон целлюлозу обрабатывают ангидридом уксусной кислоты, полученный ацетат целлюлозы растворяется в ацетоне и продавливается через фильеры.

Слайд 12

Ацетатные волокна - искусственные волокна, формуемые из растворов триацетата целлюлозы (триацетатное волокно) и продукта его частичного омыления (собственно ацетатные волокна). Мягкие, эластичные, мало сминаются, пропускают ультрафиолетовые лучи; недостатки: невысокая прочность, низкая термо- и износостойкость, значительная электризуемость. Применяются главным образом в производстве изделий народного потребления, например, белья. Мировое производство около 610 тыс. т.

Слайд 13

Полиамидное волокно - синтетическое волокно, формуемое из расплавов или растворов полиамидов. Прочно, эластично, устойчиво к истиранию, многократному изгибу и действию многих химических реагентов; недостатки: малая гигроскопичность, повышенная электризуемость, невысокая термо- и светостойкость. Применяется в производстве тканей, трикотажа, шинного корда, фильтровальных материалов и др. Основные торговые названия: из поликапроамида капрон, нейлон-6, перлон, дедерон, амилан, стилон; из полигексаметиленадипинамида анид, нейлон-6,6, родианайлон, ниплон.

Слайд 14

Полиэфирное волокно -синтетическое волокно, формуемое из расплава полиэтилентерефталата или его производных. Достоинства незначительная сминаемость, отличная свето- и атмосферостойкость, высокая прочность, хорошая стойкость к истиранию и к органическим растворителям; недостатки: трудность крашения, сильная электризуемость, жесткость устраняется химическим модифицированием. Применяется, например, в производстве различных тканей, искусственного меха, канатов, для армирования шин. Основные торговые названия: лавсан, терилен, дакрон, тетерон, элана, тергаль, тесил.

Слайд 15

Полиакрилонитрильное волокно (акриловое волокно) - синтетическое волокно, формуемое из растворов полиакрилонитрила или его производных. По многим свойствам близко к шерсти, устойчиво к свету и другим атмосферным агентам, кислотам, слабым щелочам, органическим растворителям. Из полиакрилонитрильного волокна изготовляют верхний и бельевой трикотаж, ковры, ткани. Основные торговые названия: нитрон, орлон, акрилан, кашмилон, куртель, дралон, вольпрюла.

Слайд 16

Cодержание

Введение.

За последние 100 лет население Земли удвоилось. Но еще больше возросли потребности людей. Выработка природных волокон – шерсти, хлопка, натурального шелка, льна, конопли – стала заметно отставать от спроса. Так, за последние 40 лет, она увеличилась лишь на 25%, а спрос – на 100%.

Устранить это несоответствие помогла химия. Ежегодно на заводах производится миллионы километров искусственного шелка и других химических волокон из природной целлюлозы или из угля, известняка, поваренной соли и воды. Сегодня доля химических волокон в общей их выработке составляет уже более 28%. За последние 15 лет объем мирового производства волокон увеличился в 3 раза.

Огромное значение химических волокон очевидно. В самом деле, если затраты труда на изготовление синтетического полиамидного шелка принять за 100%, то для искусственного вискозного шелка они составят 60%, для шерсти 450%, а для натурального шелка еще больше – 25000%!

Шерсть на овце за 3 месяца отрастает в среднем на 30 мм. А на заводе химического волокна прядильная машина за 1 минуту вытягивает до 5000 м нити!

На международной ярмарке в Лейпциге внимание посетителей привлекла к себе вывеска над павильоном одной английской фирмы, торгующей текстильными изделиями. По распоряжению управляющего этой фирмой, из огромных букв были собраны слова: «Шерсть нельзя заменить ничем!» Ну что же, ему нельзя отказать в умении рекламировать свой товар. Однако этот бизнесмен не учел, что на той же самой выставке в других павильонах были представлены великолепные ткани, изготовленные полностью или преимущественно из синтетических волокон; пряжа и нитки, обладающие такими достоинствами, которых нет у натуральных волокон.

Даже закоренелые скептики, которых раньше было не так уж мало, в последние годы могли воочию убедиться в том, что цельносинтетические волокна по прочности, стойкости к воде, погоде, свету, бактериям и насекомым, эластичности и способности защищать от холода часто превосходят волокна природного происхождения – шерсть, хлопок и шелк.

Химики во многих странах непрерывно трудятся над созданием новых волокон и улучшением качества уже известных. Не отстают от них и технологи. Изменяя состав сырья и технологию его переработки, они улучшают качество тканей и придают им ряд особых свойств, например, делают их водоотталкивающими или не теряющими форму. В результате на международном рынке непрерывно появляются новые марки тканей.

Всего химики уже предложили почти 1000 различных типов синтетических волокон, однако из них лишь несколько производятся промышленностью в крупных масштабах. В настоящее время наибольшее значение имеют четыре типа волокон: поливинилхлоридные, полиамидные, полиакрилонитрильные и полиэфирные.

Выбор именно этих волокон обусловлен не только химическими, физическими и технологическими факторами, но и, прежде всего, экономическими причинами. При массовом производстве сырье обязательно должно быть дешевым и легкодоступным. Кроме того, необходимо, чтобы свойства конечных продуктов можно было варьировать в широких пределах. Упомянутые типы волокон удовлетворяют всем этим требованиям.

Первое цельносинтетическое волокно было выпущено промышленностью в 1934 г. под названием волокно РС.

1. Химические волокна

Химические волокна делятся на искусственные и синтетические. Искусственные волокна изготовляют из природных высокомолекулярных соединений, в основном из целлюлозы. Синтетические волокна изготовляют из синтетических высокомолекулярных соединений.

Химические волокна изготовляются в виде бесконечной нити, состоящей из многих отдельных волокон или из одного волокна, или же в виде штапельного волокна – коротких отрезков (штапелек) некрученого волокна, длина которых соответствует длине волокна шерсти или хлопка. Штапельное волокно аналогично шерсти или хлопку служит полупродуктом для получения пряжи. Перед прядением штапельное волокно может быть смешано с шерстью или хлопком.

1.1. Понятие о технологии изготовления химических волокон.

Первая стадия процесса производства любого химического волокна заключается в приготовлении прядильной массы, которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получают растворением его в подходящем растворителе или переводом его в расплавленное состояние.

Полученную вязкую жидкость тщательно очищают многократным фильтрованием и удаляют твердые частицы и пузырьки воздуха. В случае необходимости раствор (или расплав) дополнительно обрабатывают – добавляют красители, подвергают «созреванию» (выстаиванию) и др. Если кислород воздуха может окислить высокомолекулярное вещество, то «созревание» проводят в атмосфере инертного газа.

Вторая стадия заключается в формировании волокна. Для формирования раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства подается в так называемую фильеру. Фильера представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, имеющим большое число (до 25 тыс.) маленьких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм.

При формировании волокна из расплава полимера тонкие струйки расплава из отверстий фильеры попадают в пространство, где они охлаждаются и затвердевают. Если формирование волокна производится из раствора полимера, то могут быть применены два метода: сухое формирование, когда тонкие струйки поступают в обогреваемую шахту, где под действием циркулирующего теплого воздуха растворитель улетучивается, и струйки затвердевают в волокна; мокрое формирование, когда струйки раствора полимера из фильеры попадают в так называемую осадительную ванну, в которой под действием различных содержащихся в ней химических веществ струйки полимера затвердевают в волокна.

Во всех случаях формирование волокна ведется под натяжением. Это делается для того, чтобы ориентировать (расположить) линейные молекулы высокомолекулярного вещества вдоль оси волокна. Если этого не сделать, то волокно будет значительно менее прочным. Для повышения прочности волокна его обычно дополнительно вытягивают после того, как оно частично или полностью отвердеет.

После формирования волокна собирают в пучки или жгуты, состоящие из многих тонких волокон. Полученные нити промывают, подвергают специальной обработке – мыловке или замасливанию (для облегчения текстильной переработки) или высушивают. Готовые нити наматывают на катушки или шпули.

При производстве штапельного волокна нити режут на отрезки (штапельки). Штапельное волокно собирают в кипы.

2. Природные волокна

Природные волокна – это натуральные текстильные волокна, образующиеся в природных условиях прочные и гибкие тела малых поперечных размеров и ограниченной длины, пригодные для изготовления пряжи или непосредственно текстильных изделий (например, нетканых). Одиночные волокна, не делящиеся в продольном направлении без разрушения, называются элементарными (волокна большой длины – элементарными нитями); несколько волокон, продольно скрепленных (например, склеенных) между собой, называются техническими. По происхождению, которое определяет и химический состав волокон, различают волокна растительного, животного и минерального происхождения.

2.1. Волокна растительного происхождения

Волокна растительного происхождения формируются на поверхности семян (хлопок), в стеблях растений (тонкие стеблевые волокна – лён, рами; грубые – джут, пенька из конопли, кенаф и др.) и в листьях (жесткие листовые волокна, например, манильская пенька (абака), сизаль). Общее название стеблевых и листовых волокон – лубяные. Растительные волокна представляют собой одиночные клетки с каналом в центральной части. При их формировании образуется сначала наружный слой (первичная стенка), внутри которого постепенно откладываются несколько десятков слоёв синтезирующейся целлюлозы (вторичная стенка). Такая структура волокон определяет особенности их свойств – относительно высокую прочность, небольшое удлинение, значительную влагоёмкость, а также хорошую накрашиваемость, обусловленную большой пористостью (30% и более).

Важнейшее текстильное волокно – хлопок. Семена хлопчатника, опушенные волокном, называются хлопком – сырцом. При его первичной обработке от семян последовательно отрывают хлопок – волокно (длина > 20 мм), более короткие волокна (пух, или линт) и подпушек (делинт, длина до 5 мм). Состав хлопка-волокна (% по массе): целлюлоза до 96%, пентозаны 1,5-2,0, жиры и воски 1, азотсодержащие и белковые вещества 0,3, зола 0,2-0,4. Пряжу из этого волокна применяют (иногда в смеси с другими природными или химическими волокнами) для выработки тканей бытового и технического назначения, трикотажа (преимущественно бельевого и чулочного), гардинно-тюлевых изделий, веревок, канатов, швейных ниток и др. Непосредственно из хлопка-волокна изготовляют нетканые и ватные изделия. Хлопок низших сортов, пух и подпушек применяют для получения эфиров целлюлозы. Основные хлопководческие страны – страны СНГ (около 25% мирового сбора), Китай, США, Индия, Пакистан, Турция, Египет.

Лубяные волокна выделяют из растений главным образом в виде технических волокон. Среди тонкостебельных волокон наиболее важен лен (содержит около 80% целлюлозы, до 8% пентозанов, более 5% лигнина), среди грубостебельных волокон основное значение имеют джут (около 70% целлюлозы, до 30% пентозанов и лигнина) и пенька. Из льняной пряжи изготовляют бельевые и другие ткани, парусину, брезент, пожарные рукава, шнуры, из так называемой оческовой пряжи (получаемой из отходов первичной обработки льна) – мешочные ткани, холсты, низкокачественную парусину и брезент. Льняное волокно часто применяют в смеси си химическими, например, полиэфирными, или хлопком. Льноводство развито в странах СНГ (северо-западные области России, западная часть Украины, Беларуси, стран Прибалтики), в ряде стран Центральной и Северной Европы.

Грубостебельные волокна перерабатывают в толстую пряжу для мешочных и тарных тканей, а также для канатов, веревок, шпагатов. Основные страны – производители джута – Индия, Бангладеш, Пакистан, Индонезия, Китай. Коноплеводство развито в СНГ (европейская часть России, Украина, страны Средней Азии), многих странах Западной Европы, Индии, Пакистане и др. Листовые лубяные волокна, используемые в канатном производстве, для плетения циновок и др., выделяют из тропических растений, произрастающих в странах Африки, Центральной Америки, в Индонезии, на Филиппинах и др. Эти волокна с успехом заменяются синтетическими.

2.2. Волокна животного происхождения

К волокнам животного происхождения относятся шерсть и шелк. Шерсть – волокна волосяного покрова овец (почти 97% общего объема производства шерсти), коз, верблюдов и др. животных. В шерсти встречаются волокна следующих видов: 1) пух – наиболее тонкое и упругое волокно с внутренним («корковым») слоем, слагающимся из веретенообразных клеток, и наружным чешуйчатым слоем; 2) ость – более толстое волокно, имеющее также сердцевинный рыхлый слой, который состоит из редко расположенных пластин, перпендикулярных к оси волокна; 3) переходной волос, в котором сердцевинный слой расположен по длине волокна прерывисто (занимает по толщине промежуточное значение между пухом и остью); 4) «мертвый» волос – грубое, очень толстое, жесткое и ломкое волокно с сильно развитым сердцевинным слоем. Овечью шерсть, состоящую из волокон первого или второго вида, называют однородной, состоящую из волокон всех видов – неоднородной.

Шерстяное волокно характеризуется невысокой прочностью, большой эластичностью и гигроскопичностью, малой теплопроводностью. Перерабатывают его (в чистом виде или в смеси с химическими волокнами) в пряжу, из которой изготовляют ткани, трикотаж а также фильтры, прокладки и т.д.

Шелк – продукт выделения шелкоотделительных желез насекомых, из которых основное промышленное значение имеет тутовый шелкопряд. Гусеница шелкопряда выпускает нить, состоящую из двух элементарных фиброиновых нитей толщиной около 15 мкм каждая, склеенных другим белковым веществом – серицином. Укладывая нить вокруг себя, гусеница формирует плотную многослойную оболочку (кокон). При размотке коконов соединяют обычно 5-10 элементарных нитей, получая шелк-сырец. Образующиеся при этом отходы разрывают на короткие отрезки и перерабатывают в пряжу. Шелк обладает высокой прочностью, эластичностью, большим влагопоглощением, приятным матовым блеском, легкой накрашиваемостью. Из шелковых нитей вырабатывают платьевые (креповые и др.), декоративные и галстучные ткани, атласы, вышивальные нитки, из пряжи – разные полотна и др.

2.3. Волокна минерального происхождения

К волокнам минерального происхождения относятся асбесты (наиболее широко используют хризолит-асбест), расщепляя которые получают технические волокна. Перерабатывают их (обычно в смеси с 15-20% хлопка или химических волокон) в пряжу, из которой изготовляют огнезащитные и химически стойкие ткани, фильтры и др. Непрядомое короткое асбестовое волокно используют в производстве композитов (асбопластиков), картонов и др.

Объём мирового производства природных волокон в 1980 г. составил (млн. т/год): хлопок – 14,1, лен – 0,6, джут – 3,0, прочие грубостебельные и жесткие – 1,0, шерсть (мытая) – 1,6, шелк-сырец – 0,05.

3. Синтетические волокна

К синтетическим волокнам относятся: полиамидные, полиакрилонитрильные, полиэфирные, перхлорвиниловые, полиолефиновые волокна.

3.1. Полиамидные волокна

Полиамидные волокна, во многих отношениях превосходящие по качеству все природные и искусственные волокна, завоевывают все большее и большее признание. К наиболее распространенным полиамидным волокнам, выпускаемым промышленностью, относятся капрон и нейлон. Сравнительно недавно получено полиамидное волокно энант.

Капрон – полиамидное волокно, получаемое из поликапроамида, образующегося при полимеризации капролактама (лактама аминокапроновой кислоты):

Исходный капролактам практически получается двумя путями:

1. Из фенола:

2. Из бензола:

Окисление циклогексана проводят кислородом воздуха в жидкой фазе при 130-140 o С и 15-20 кгс / см 2 в присутствии катализатора – стеарата марганца. При этом образуются циклогексанон и циклогексанол в соотношении 1:1. Циклогексанол дегенерирует до циклогексанона, а последний превращается в капротам описанным выше способом.

При строительстве новых и расширении существующих производств капролактама будет использоваться преимущественно вторая схема его получения. При этом окисление циклогексанона воздухом будет интенсифицировано за счет повышения температуры реакции до 190-200 0 С, что существенно сократит продолжительность реакции.

Полимеризацию капролактама ведут на тех заводах, которые производят синтетическое волокно. Капролактам перед полимеризацией расплавляют. Для предотвращения окисления лактама процесс полимеризации протекает при 15-16 кгс/см 2 при температуре около 260 0 С, проводят в атмосфере азота. Образовавшийся в результате полимеризации капролактама полимер застывает в белую роговидную массу, которую затем измельчают и обрабатывают водой при повышенной температуре для измельчения не прореагировавшего мономера и образовавшихся димеров и тримеров.

Для формирования волокна капрона высушенный полимер загружают в закрытые стальные аппараты, снабженные решетками, на которых он расплавляется при 260-270 0 С в атмосфере азота. Отфильтрованный под давлением сплав поступает в фильеры. Образующиеся после выхода из фильеры волокна охлаждают в шахте и наматывают на бобины. Сразу с бобин пучок волокон направляют на вытяжку, крутку, промывку и сушку.

Волокно капрон по внешнему виду напоминает натуральный шелк; по прочности оно значительно превосходит его, но несколько менее гигроскопично. Это волокно находит широкое применение для изготовления высокопрочного корда, тканей, чулочных и трикотажных изделий, канатов, сетей и др.

Волокно нейлон (анид). Получается из полиамида – продукта поликонденсации так называемой соли АГ (гексаметилендиаминадипинат).

Соль АГ получается взаимодействием адипиновой кислоты с гексаметилендиамином в метаноле:

Полиамид, полученный в результате поликонденсации соли АГ, в расплавленном виде продавливают через щелочное отверстие в ванну с холодной водой. Застывшую смолу сушат, измельчают, плавят и из расплава формируют волокно.

В последнее время российскими химиками создано новое полиамидное волокно энант, отличающееся эластичностью, светостойкостью и прочностью. Энант получается поликонденсацией ω-аминоэнантовой кислоты. Технологические процессы получения волокон капрон и энант схожи между собой.

3.2. Полиэфирные волокна

Наибольшее значение из полиэфирных волокон имеет волокно лавсан, выпускаемое в различных странах под названием «терилен», «дакрон» и др.

Лавсан – синтетическое волокно, получаемое из полиэтилентерефталата. Исходным сырьем для производства полиэтилентерефталата служит диметилтерефталат (диметиловый эфир терефталевой кислоты) или терефталевая кислота.

Диметилтерефталат сначала нагревают при 170-280 o С, с избытком этиленгликоля. При этом происходит переэтефикация и получается диэтилолтерефталат:

Применение диметилтерефталата, а не свободной терефталевой кислоты для получения полиэфира объясняется тем, что для последней реакции поликонденсации решающее значение имеет чистота терефталевой кислоты. Поскольку получение чистой кислоты является весьма сложной задачей, все ранее разработанные технологические процессы получения лавсана основывались на применении в качестве исходного мономера диметилтерефталата.

В настоящее время крупнейшие зарубежные фирмы применяют в качестве исходного мономера не диметилтерефталат, а терефталевую кислоту высокой степени очистки, что дает возможность исключить из технологического процесса громоздкую стадию переэтерификации и, в связи с этим, значительно удешевить стоимость всего технологического процесса.

Полученный полиэфир выливают из реактора в виде ленты в осадительную ванну с водой или барабан, где он затвердевает. Затем его измельчают, сушат и формируют на машинах, аналогичных применяемым в производстве капрона.

Волокно лавсан очень прочно, упруго, тепло- и светостойко, устойчиво к атмосферным воздействиям, к действию химических веществ и истиранию. Будучи похоже по внешнему виду и ряду свойств на шерсть, оно превосходит ее по носкости и значительно меньше мнется.

Волокно лавсан добавляют к шерсти для изготовления не мнущихся высококачественных тканей и трикотажа. Лавсан применяется также для транспортерных лент, ремней, парусов, занавесей и др.

Список использованной литературы:

1. Э.Гроссе, Х. Вайсмантель. Химия для любознательных. 1987 г.

2. В.Г. Жиряков. Органическая химия. 6-е изд., М.: «Химия», 1987, 408 с.

3. Кукин Г.Н., Соловьёв А.Н. Текстильное материаловедение, ч.1 –

Исходные текстильные материалы, М., 1985.