Текстильные волокна что это такое
Текстильные волокна
При производстве швейных изделий используют самые разнообразные материалы. К ним относятся: ткани, трикотаж, нетканые материалы, натуральная и искусственная кожи, пленочные и комплексные материалы, натуральный и искусственный меха, а также швейные нитки, клеевые материалы, фурнитура.
Знание строения этих материалов, умение определять их свойства, разбираться в ассортименте и оценивать качество являются необходимыми условиями для разработки и производства высококачественной одежды, для правильного выбора методов обработки и установления режимов обработки материалов в процессе производства швейных изделий.
Наибольший объем в швейном производстве составляют изделия, выполненные из текстильных материалов.
Текстильные материалы, или текстиль, материалы и изделия, выработанные из волокон и нитей. К ним относятся ткани, трикотаж, нетканые полотна, швейные нитки и др.
Текстильное волокно представляет собой протяженное тело, гибкое и прочное, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления пряжи и текстильных материалов.
Текстильная нить имеет ту же характеристику, что и текстильное волокно, но отличается от него значительно большей длиной. Нить может быть получена путем прядения волокон, и тогда она называется пряжей. Шелковую нить получают, разматывая кокон тутового шелкопряда. Химические нити формуют из полимера.
В зависимости от происхождения текстильные волокна делят на натуральные и химические. Данная классификация представлена (рисунок 1). К натуральным относятся волокна, создаваемые самой природой, без участия человека. Они могут быть растительного, животного или минерального происхождения.
Натуральные волокна растительного происхождения получают с поверхности семян (хлопок), из стеблей (лен, пенька и др.), из листьев (сизаль и др.), из оболочек плодов (койр).
Натуральные волокна животного происхождения представлены волокнами шерсти различных животных и коконным шелком тутового и дубового шелкопряда.
Химические волокна подразделяют на искусственные и синтетические.
Искусственные волокна получают путем химической переработки природных полимеров растительного и животного происхождения, из отходов целлюлозного производства и пищевой промышленности.
Сырьем для них служат древесина, семена, молоко и т.п. Наибольшее применение в швейной промышленности имеют текстильные материалы на основе искусственных целлюлозных волокон, таких как вискозное, триацетатное, ацетатное.
Рисунок 1 – Классификация текстильных волокон
Синтетические волокна получают путем химического синтеза полимеров, то есть создания имеющих сложную молекулярную структуру веществ, из более простых, чаще всего из продуктов переработки нефти и каменного угля.
К ним относят: полиамидные, полиэфирные, полиуретановые волокна, а также полиакрилонитрильные (пан), поливинилхлоридные (пвх), поливинилспиртовые.
Натуральные Волокна Растительного Происхождения
К волокнам растительного происхождения относят семенные и лубяные (рисунок 2).
Рисунок 2 – Классификация натуральных волокон растительного происхождения
К семенным волокнам относят хлопок.
Хлопком называют волокна, покрывающие семена однолетнего растения хлопчатника. Хлопчатник – растение теплолюбивое, потребляющее большое количество влаги. Произрастает в жарких районах.
В зависимости от длины волокна он бывает:
– коротковолокнистый длина волокна до 27 мм.
– средневолокнистый хлопчатник созревает через 130-140 дней с момента посева, дает волокно длиной 25-35 мм.
– длинноволокнистый хлопчатник имеет более длинный период созревания, меньшую урожайность, но дает более длинное (35-45 мм), тонкое в прочное волокно, которое применяется для выработки высококачественной пряжи.
В зависимости от зрелости волокна хлопка также делятся (рисунок 3).
Рисунок 3 – Эталоны зрелости волокон хлопка
Перезрелые волокна имеют толстые стенки, повышенную прочность, но при этом значительно увеличивается их жесткость. Эти волокна также не пригодны для текстильной переработки (рисунок 3 а).
Зрелое волокно хлопка содержит более 95 % целлюлозы, остальное представляет собой сопутствующие вещества (рисунок 3 б).
Незрелые тонкостенные волокна обладают малой прочностью, низкой эластичностью и плохо окрашиваются. Они не пригодны для текстильного производства (рисунок 3, в).
Степень зрелости волокон хлопка влияет на их прочность и удлинение. Доля пластической деформации в полном удлинении зрелого волокна хлопка составляет 50 %, поэтому хлопчатобумажные ткани сильно сминаются.
К лубяным волокнам относят:
Лен. Волокна льна относятся к так называемым лубяным волокнам, т. е. волокнам, получаемым из стеблей растений (рисунок 4). волокна льна являются наиболее ценными из всех лубяных благодаря высокой прочности, гибкости и хорошим сорбционным свойствам.
Волокна конопли производят из стеблей растений, достигающих в высоту 1-2 метра. Использовали, главным образом, в канатном, упаковочном, мебельном и других производствах.
Пеньку получают из однолетнего травянистого растения. по сравнению с льняным пеньковое волокно более грубое и менее прочное. длинные волокна пеньки перерабатывают в канаты. однако одежные ткани привлекают приверженцев экологического стиля (эко – стиля) натуральной окраской зеленого, серого и коричневого оттенков. основными поставщиками пеньковых волокон являются германия, румыния, нидерланды и азиатские страны.
Родина джута – Индия, где он применялся в качестве волокнистого материала для грубых тканей. В настоящее время основное производство джута сосредоточено в Пакистане, Индии, Бангладеш. волокно джута грубее и толще льняного, однако, широкое распространение объясняется его дешевизной и большой гигроскопичностью. Высота стебля джута достигает 3-4 метров, оно не требует мятья, трепанья и усиленного расчесывания. Джутовое волокно способно впитывать до 27 % влаги, оставаясь на ощупь сухим. Используется джутовое волокно для упаковки таких продуктов как сахар, крупы, кофе, в производстве напольных покрытий, мебельных и джинсовых тканей, а также в смеси с шерстью и шелком.
Рами выращивают в Индии, Китае, Японии, южной европе. Из всех лубяных волокон рами является наиболее прочным и устойчивым к действию гнилостных процессов. Волокна рами имеют прекрасные характеристики по износостойкости: в два раза лучше льня, и в пять раз лучше хлопка. Нити рами очень блестящие, как шелк, хорошо окрашиваются и не теряют при этом свой великолепный шелковый глянец: прекрасно впитывают влагу и быстро сохнут.
Абака (манильская пенька) – это натуральное волокно родом с филиппинских островов. Получают волокна из листьев абака – так называется один из видов текстильного банана, достигающего в высоту 5 метров. Волокна равномерны по тонине, гигроскопичны, прочны, очень хорошо окрашиваются, но самое главное их преимущество – высокая стойкость к действию погоды и морской воды. Манильская пенька используется для производства канатов, морских парусов и других прочных тканей. В настоящее время абака применяется для выработки грубых и тонких одежных тканей, шляп и шляпной тесьмы.
Кокосовые волокна (койр) – их вытягивают из наружного покрытия кокосового ореха, то есть по сути – это шелуха, отходы кокосовой индустрии. Волокна грубые, жесткие, имеют коричневый цвет. используют кокосовые волокна в различных изделиях для придания им повышенной жесткости и износостойкости: в мебельной, обувной промышленности. Как наполнитель оно сохраняет свою упругость, не гниет ни при какой влажности, не слеживается.
Соевое волокно – создано на основе переработки растительных протеинов бобов сои. Благодаря содержанию в соевых бобах органических веществ и жирорастворимых витаминов, одежда из нового волокна способна даже предотвращать старение кожи.
Кенаф получают из однолетних растений кенафа. Из кенафа вырабатывают в основном мешочные и тарные ткани.
Кендырь – волокно очень прочное, устойчиво к загниванию. Используют кендырь для производства крученых изделий и пряжи для рыболовных сетей.
Натуральные Волокна Животного Происхождения
Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются синтезируемые в природе животные белки – кератин и фиброин.
1) Шерстью принято называть волокна волосяного покрова различных животных: овец, коз, верблюдов и др. шерсть, снятая с овцы, называется руном. Овечья натуральная шерсть составляет более 95 % общего количества шерсти. Остальное приходится на долю верблюжьей и козьей шерсти, козьего пуха и др.
Основным веществом волокна шерсти является кератин, который относится к белковым соединениям. Волокно имеет три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевинный.
Шерстяные изделия имеют свойство свойлачивания, сваливания волокон, поэтому изделия стирают специальными моющими средствами при температуре воды 30 градусов, не трут, не скручивают, надолго не знамачивают.
Чешуйчатый слой является наружным слоем волокон и играет защитную роль. Он состоит из отдельных чешуек, представляющих собой пластинки, плотно прилегающие друг к другу и прикрепленные одним концом к стержню волокна. Каждая чешуйка имеет защитный слой.
Корковый слой является основным слоем волокна и включает в себя ряд продольно расположенных веретенообразных клеток, образующих тело волоса. В середине волокна имеется сердцевинный слой, который состоит из рыхлых тонкостенных клеток, заполненных пузырьками воздуха. Сердцевинный слой, не повышая прочности, способствует лишь увеличению толщины волокна, т.е. ухудшению его качества.
В зависимости от толщины и строения различают следующие основные типы волокон шерсти: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рисунок 6).
Пух – тонкое извитое волокно, имеющее два слоя: чешуйчатый, состоящий из кольцеобразных чешуек, и корковый.
Переходный волос несколько толще пуха. он состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и прерывистого сердцевинного.
Ость – грубое прямое волокно, имеющее три слоя: чешуйчатый, состоящий из пластинчатых чешуек, корковый и сплошной сердцевинный.
Мертвый волос – наиболее толстое, грубое, но хрупкое волокно. оно покрыто крупными пластинчатыми чешуйками, имеет узкое кольцо коркового слоя и очень широкую сердцевину. Мертвый волос – жесткое, ломкое волокно с малой прочностью и плохой способностью окрашивается.
Вареная шерсть. Современные способы обработки шерсти способны придавать изделиям уникальные свойства. Такой является «вареная» шерсть. Высокоспециализированные барабанные машины, управляемые компьютером, свойлачивают шерстяные волокна при точно определенных пропорциях воды и силы при температуре 30-40 градусов. Воздействие высокой температуры на шерсть в процессе валяния способствуют тому, что она утрачивает свою естественную шероховатость, до конца носки сохраняет свою форму и качество, не поглощает влагу.
Кашемир – это подшерсток горных коз определенной породы, который не стригут, а вычесывают или выщипывают вручную весной, когда после зимних холодов он животному не нужен. Основными поставщиками кашемира являются страны с резко континентальным климатом – Тибет, Монголия, Китай. кашмирский пух вычесывают специальным щипком. В год 1 коза дает примерно 100-200 грамм пуха. Для свитера понадобится пух 4-6 животных. В мире есть всего несколько марок, специализирующихся на производстве изделий из чистого кашмира: lamberto losani, pashmere, gunex, ривамонти, кучинелли.
Волокно мохер получают от древних ангорских пород коз. Основное поголовье ангорских коз разводят в Турции и американском штате Техас. Не так давно этих коз стали содержать в Австралии и Новой зеландии. От одной ангорской козы получают до 1,6 кг мохерового волокна. Турция, США и Китай ежегодно производят до 25 тысяч тонн этого волокна. Мохер – мягкий и гладкий материал, который пользуется популярностью у швейников всего мира. Из него шьют мужскую и женскую одежду, галстуки. Его часто смешивают с облегченной летней шерстью, благодаря чему одежда меньше мнется и приобретает шелковистость и блеск.
Шерсть ламы, альпака, викуньи. Все эти животные – представители южноамериканских верблюдов сегодня они обитают в основном на высокогорных плато в южных андах. Стрижка альпака производится с ноября по апрель. Стригут альпака вручную – во многих районах до сих пор сортируют вручную по цвету и качеству.
Викунья обитает только в некоторых районах перу, где ее бережно охраняют. Шерсть викуньи по мягкости и прочности несравнима ни с какими другими натуральными волокнами.
Верблюжья шерсть. Шерсть верблюдов, способная противостоять самым различным погодным воздействиям, обладает целым рядом уникальных свойств: низкой теплопроводностью, большой влагопоглощаемостью, прочностью и упругостью. Верблюжья шерсть почти в 2 раза легче и нежнее овечьей, так как более чем на 85 % состоит из пуха, который вычесывают, как правило, раз в год. Особенно ценной считается шерсть верблюжат, которую вычесывают с грудной части животного. Мытая верблюжья шерсть, которую не подвергают ни термической, ни химической обработке, используется для производства высококачественных одеял и пледов.
Сарлычьей шерстью называют шерсть яков. Цвет сарлычьей шерсти обычно черный или коричневый. Ее получают весной, когда яки линяют, и используют для производства одежды и одеял.
Производство шерстяных тканей состоит из нескольких этапов, которые можно представить в виде определенной схемы (рисунок 7).
Классификация, ассортимент и свойства текстильных волокон, пряжи и нитей
Текстильные волокна – это гибкие, прочные тела, длина которых ограничена, но в несколько раз превышает их поперечные размеры. Они являются исходным материалом для изготовления пряжи, нитей, тканей, трикотажных полотен, нетканых и дублированных материалов, искусственной кожи и меха. При изготовлении современного ассортимента текстильных изделий широко используются натуральные и химические виды волокон, отличающиеся друг от друга химическим составом, строением и свойствами.
К натуральным волокнам относят волокна природного, т. е. растительного, животного и минерального происхождения.
К химическим волокнам – волокна, изготовленные в заводских условиях. Химические волокна подразделяются на искусственные и синтетические. Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений, а синтетические волокна – из низкомолекулярных веществ в результате реакции полимеризации или поликонденсации, в основном из продуктов переработки нефти и каменного угля.
Ассортимент и свойства натуральных волокон и нитей
Природные высокомолекулярные соединения образуются в процессе развития и роста волокон. Основным веществом всех растительных волокон является целлюлоза, животных волокон – белок, у шерсти – кератин, у шелка – фиброин.
Хлопок представляет собой тонкие, короткие, мягкие пушистые волокна, которые покрывают семена однолетнего растения хлопчатника. Для хлопка характерны относительно высокая прочность, теплостойкость (130–140 °C), средняя гигроскопичность (18–20 %) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются. Хлопок отличается высокой устойчивостью к действию щелочей и незначительной к истиранию. Последние открытия в генной инженерии позволили вырастить цветной хлопок.
Лен – лубяное волокно длиной 20–30 мм и более. Элементарные волокна соединены между собой пектиновыми веществами в пучки по 10–50 шт. Гигроскопичность составляет от 12 до 30 %. Льняное волокно плохо окрашивается из-за значительного содержания жировосковых веществ. По устойчивости к свету, высоким температурам и микробным разрушениям, а также по теплопроводности превосходит хлопок. Льняное волокно используют для изготовления технических (брезент, парусина, приводные ремни и др.), бытовых (бельевое полотно, костюмные и платьевые ткани) и тарных тканей.
Шерсть представляет собой волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Шерстяные волокна бывают четырех типов: пух, переходной волос, ость и мертвый волос. Пух гагачий, гусиный, утиный, козий и кроличий – это очень тонкое, извитое, мягкое и прочное волокно, без сердцевинного слоя. Переходный волос – это более толстое и грубое волокно, чем пух. Ость – это волокно более жесткое, чем переходный волос. Мертвый волос – это очень толстое и грубое не извитое волокно. Волокно могер (ангора) получают от ангорских коз. От кашмирских коз получают волокно кашмир, отличающееся мягкостью, нежностью на ощупь и преимущественно белым цветом. Особенностями шерсти являются ее способность к свойлачиванию и высокая теплозащитность. Благодаря этим свойствам из шерсти вырабатывают ткани и трикотажные изделия зимнего ассортимента, а также сукна, драпы, фетр, войлочные и валяные изделия.
Шелк – это тонкие длинные (500–1500 м) нити, вырабатываемые шелкопрядом с помощью шелкоотделительных желез и наматываемые им на кокон. Самым высококачественным сортом шелка считается крученый шелк из длинных нитей, добываемых из середины кокона. Натуральный шелк широко используется при выработке швейных ниток, плательных тканей и штучных изделий (головных платков, косынок и шарфов). Особенно чувствителен шелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается.
Ассортимент и свойства искусственных волокон и нитей
Вискозное волокно – самое натуральное из всех химических волокон, получаемое из природной целлюлозы. Волокно обладает хорошей гигроскопичностью (35–40 %), светостойкостью и мягкостью. Недостатками являются большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и значительная усадка при увлажнении. Эти недостатки устранены в модифицированных вискозных волокнах (полинозное, сиблон, мтилан). Сиблон по сравнению с обычным вискозным волокном имеет меньшие показатели усадки и сминаемости, но повышенные показатели прочности в мокром состоянии и устойчивости к щелочам. Мтилан обладает антимикробными свойствами и используется в медицине в качестве нитей для временного скрепления хирургических швов. Вискозные волокна применяются при производстве одежных тканей, бельевого и верхнего трикотажа как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами и нитями.
Ацетатные и триацетатные волокна придают тканям высокую упругостью, мягкость, хорошую драпируемость, малую сминаемость, способность пропускать ультрафиолетовые лучи. Гигроскопичность небольшая, поэтому эти ткани электризуются. Благодаря высокой упругости ткани хорошо сохраняют форму отделки (гофре и плиссе). Высокая термоустойчивость позволяет гладить ткани из ацетатных и триацетатных волокон при температуре 150–160 °C.
Ассортимент и свойства синтетических волокон и нитей
Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Общими достоинствами синтетических волокон являются высокая прочность, устойчивость к истиранию и действию микроорганизмов, несминаемость. Основной недостаток – низкая гигроскопичность и электризуемость.
Полиамидные волокна (капрон, анид, энант, нейлон) отличаются высокой прочностью при растяжении, стойкостью к истиранию и многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность, термостойкость и светостойкость, высокая электризуемость. В результате быстрого “старения” они желтеют, становятся ломкими и жесткими. Полиамидные волокна и нити широко используются при выработке бытовых и технических изделий.
Полиэфирные волокна (лавсан) разрушаются при действии кислот и щелочей, гигроскопичность составляет 0,4 %, поэтому применяется при выработке тканей, трикотажных и нетканых полотен бытового назначения в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию, упругость, формоустойчивость, термостойкость, малую усадку, низкую теплопроводность. Недостатки волокна: повышенная жесткость, способность к образованию пиллинга на поверхности изделий, низкая гигроскопичность и сильная электризуемость. Лавсан также используется в медицине для изготовления хирургических нитей и кровеносных сосудов.
Полиакрилонитрильные волокна (нитрон, дралон, долан, орлон) по внешнему виду напоминают шерсть. Изделия обладают высокой формоустойчивостью и несминаемостью, устойчивостью к воздействиям моли и микроорганизмов, стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Применяется в производстве верхнего трикотажа, тканей, а также искусственного меха, ковровых изделий, одеял и тканей.
Поливинилспиртовые волокна (винол, ралон) обладают высокой прочностью и устойчивостью к истиранию и изгибу, действию света, микроорганизмов, пота, различных реагентов (кислот, щелочей, окислителей, нефтепродуктов). Винол отличается повышенной гигроскопичностью и используется при выработке тканей для белья и верхней одежды. Штапельные (короткие) волокна применяют в чистом виде или в смеси с хлопком, шерстью, льном или химическими волокнами для получения тканей, трикотажа, фетра, войлока, парусины, брезентов, фильтровальных материалов.
Полиуретановые волокна (спандекс, лайкра) обладают высокой эластичностью: могут многократно растягиваться и увеличиваться по длине в 5–8 раз. Имеют высокую упругость, прочность, несминаемость, устойчивость к истиранию (в 20 раз больше, чем у резиновой нити), действию окружающей среды и химическим реагентам. Но характеризуются низкой гигроскопичностью и термостойкостью (при температуре более 150 °C желтеют и становятся жесткими). С использованием этих волокон вырабатывают эластичные ткани и трикотажные полотна для верхней одежды и предметов женского туалета, спортивной одежды, а также чулочно-носочные изделия.
Поливинилхлоридные волокна (хлорин) устойчивы к износу и действию химических реагентов, но плохо поглощают влагу, недостаточно устойчивы к свету и высоким температурам: при температуре 90–100 °C волокна усаживаются и размягчаются. Используются в производстве фильтровальных тканей, рыболовных сетей, трикотажного лечебного белья.
Полиолефиновые волокна дешевле и легче других синтетических волокон. Обладают высокими показателями прочности, устойчивости к химическим реагентам, микроорганизмам, износу и многократным изгибам. Среди недостатков: низкая гигроскопичность (0,02 %), значительная электризуемость, неустойчивость к высоким температурам: при температуре 50–60 °C начинается значительная усадка. В основном используются для изготовления технических материалов и ковровых изделий, плащевых тканей и т. д.
Неорганические нити и волокна
Стеклянные волокна получают из силикатного стекла методом плавления и вытягивания. Обладают негорючестью, стойкостью к коррозии, щелочам и кислотам, высокой прочностью, атмосферо- и звукоизоляционными свойствами. Используют для производства фильтров, огнестойкой внутренней обшивки самолетов и судов, театральных занавесей.
Металлические волокна получают из алюминия, меди, никеля, золота, серебра, платины, латуни, бронзы путем волочения, резки, строгания и литья. Вырабатывают алюнит, люрекс и мишуру. В смеси с другими волокнами и нитями применяют для выработки и отделки одежных, мебельно-декоративных тканей и текстильной галантерее.
Ассортимент и свойства пряжи и нитей
Текстильные нити, получаемые из натуральных и химических волокон, представляют собой гибкие, прочные тела с малыми поперечными размерами и большой длиной. Они могут состоять из коротких волокон (пряжа), одной нити (мононити) и нескольких элементарных нитей (комплексная нить). Материалы, получаемые из пряжи, являются более теплозащитными, рыхлыми и пушистыми за счет кончиков волокон. Мононити и комплексные нити используют для получения гладких материалов.
Основным показателем строения нитей и пряжи является тонина, которая имеет российское обозначение (метрический номер – N) и международное (текс). Тонина в тексах определяется путем деления массы нити на ее длину. Между метрическим номером и тексом существует обратная зависимость: чем меньше обозначение в тексах, тем больше метрический номер.
Классифицируют текстильные нити и пряжу по следующим признакам:
Пряжу получают в процессе прядения, которое состоит из разрыхления, очистки, смешивания волокон и формирования волокнистой ленты, ее утонения и скручивания в пряжу. Хлопковую пряжу вырабатывают гребенным (тонкую и ровную), кардным (более толстую, пушистую и менее ровную) и аппаратным (наиболее рыхлую и толстую) способами. Льняную пряжу получают мокрым (перед прядением волокна замачивают) и сухим способами прядения. Шерстяную пряжу различают гребенную или камвольную (гладкую, ровную, прочную, тонкую) и аппаратную (рыхлую, более пушистую и менее ровную).
Мононити различного химического состава, толщины и виду поперечного сечения применяют для выработки тонких тканей и трикотажных изделий.
Комплексные нити вырабатывают трощеными (из нескольких сложенных вместе, но нескрученных нитей), армированными (из сердечника, который оплетают слоем другого волокна или обвивают нитью) и текстурированными (придание элементарным синтетическим нитям изгибов разной величины и характера, которые стабилизируются путем нагревания). В процессе текстурирования происходит увеличение объемности, растяжимости, пушистости, а следовательно, и гигиенических свойств материалов из текстурированных нитей. Изменение свойств комплексных нитей возможно путем применения слабой, средней и сильной крутки. Увеличение степени крутки повышает жесткость, упругость, растяжимость и шероховатость поверхности текстильных материалов.