Энциклопедический словарь, 1998 г.
получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственного волокн
или из синтетических полимеров (синтетического волокна). Производство (т. н. формование) волокон химических 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" спосо
или специальный раствор, т.н. осадительная ванна ("мокрый" способ). Выпускаются в виде мононити, штапельного волокна или пучка из множества тонких нитей, соединенных путем крутки.
Большая Советская Энциклопедия
волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья В. х. подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к В. х. относят также волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые). В. х. выпускают в промышленности в виде:
моноволокна (одиночное волокно большой длины);
штапельного волокна (короткие отрезки тонких волокон);
-
филаментных нитей (пучок, состоящий из большого числа тонких и очень длинных волокон, соединённых посредством крутки), филаментные нити в зависимости от назначения разделяются на текстильные и технические, или кордные нити (более толстые нити повышенной прочности и крутки).
Историческая справка. Возможность получения В. х. из различных веществ (клей, смолы) предсказывалась ещё в 17 и 18 вв., но только в 1853 англичанин Аудемарс впервые предложил формовать бесконечные тонкие нити из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта с эфиром, а в 1891 французский инженер И. де Шардонне впервые организовал выпуск подобных нитей в производственном масштабе. С этого времени началось быстрое развитие производства химического волокон. В 1896 освоено производство медноаммиачного волокна из растворов целлюлозы в смеси водного аммиака и гидроокиси меди. В 1893 англичанами Кроссом, Бивеном и Бидлом предложен способ получения вискозных волокон из водно-щелочных растворов ксантогената целлюлозы, осуществлённый в промышленном масштабе в 1905. В 1918≈20 разработан способ производства ацетатного волокна из раствора частично омыленной ацетилцеллюлозы в ацетоне, а в 1935 организовано производство белковых волокон из молочного казеина. Производство синтетических волокон началось с выпуска в 1932 поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1940 в промышленном масштабе выпущено наиболее известное синтетическое волокно ≈ полиамидное (США). Производство в промышленном масштабе полиэфирных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетических волокон осуществлено в 1954≈60.
Свойства. Волокна химические часто обладают высокой разрывной прочностью [до 1200 Мн/м2 (120 кгс/мм2)], значительным разрывным удлинением, хорошей формоустойчивостью, несминаемостью, высокой устойчивостью к многократным и знакопеременным нагружениям, стойкостью к действиям света, влаги, плесени, бактерий, хемо- и термостойкостью. Физико-механические и физико-химические свойства В. х. можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера В. х., обладающие разнообразными текстильными и другими свойствами (табл.). В. х. можно использовать в смесях с природными волокнами при изготовлении новых ассортиментов текстильных изделий, значительно улучшая качество и внешний вид последних.
Производство. Для производства В. х. из большого числа существующих полимеров применяют лишь те, которые состоят из гибких и длинных макромолекул, линейных или слаборазветвлённых, имеют достаточно высокую молекулярную массу и обладают способностью плавиться без разложения или растворяться в доступных растворителях. Такие полимеры принято называть волокнообразующими. Процесс складывается из следующих операций: 1) приготовления прядильных растворов или расплавов; 2) формования волокна; 3) отделки сформованного волокна.
Приготовление прядильных растворов (расплавов) начинают с перевода исходного полимера в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). Затем раствор (расплав) очищают от механических примесей и пузырьков воздуха и вводят в него различные добавки для термо- или светостабилизации волокон, их матировки и т.п. Подготовленный таким образом раствор или расплав подаётся на прядильную машину для формования волокон.
Формование волокон заключается в продавливании прядильного раствора (расплава) через мелкие отверстия фильеры в среду, вызывающую затвердевание полимера в виде тонких волокон. В зависимости от назначения и толщины формуемого волокна количество отверстий в фильере и их диаметр могут быть различными. При формовании В. х. из расплава полимера (например, полиамидных волокон ) средой, вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух. Если формование проводят из раствора полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных волокон ), такой средой является горячий воздух, в котором растворитель испаряется (так называемый «сухой» способ формования). При формовании волокна из раствора полимера в нелетучем растворителе (например, вискозного волокна ) нити затвердевают, попадая после фильеры в специальный раствор, содержащий различные реагенты, так называемую осадительную ванну («мокрый» способ формования). Скорость формования зависит от толщины и назначения волокон, а также от метода формования. При формовании из расплава скорость достигает 600≈1200 м/мин, из раствора по «сухому» способу ≈ 300≈600 м/мин, по «мокрому» способу ≈ 30≈130 м/мин. Прядильный раствор (расплав) в процессе превращения струек вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно вытягивается (фильерная вытяжка). В некоторых случаях волокно дополнительно вытягивается непосредственно после выхода с прядильной машины (пластификационная вытяжка), что приводит к увеличению прочности В. х. и улучшению их текстильных свойств.
Отделка В. х. заключается в обработке свежесформованных волокон различными реагентами. Характер отделочных операций зависит от условий формования и вида волокна. При этом из волокон удаляются низкомолекулярные соединения (например, из полиамидных волокон), растворители (например, из полиакрилонитрильных волокон), отмываются кислоты, соли и другие вещества, увлекаемые волокнами из осадительной ванны (например, вискозными волокнами). Для придания волокнам таких свойств, как мягкость, повышенное скольжение, поверхностная склеиваемость одиночных волокон и др., их после промывки и очистки подвергают авиважной обработке или замасливанию. Затем волокна сушат на сушильных роликах, цилиндрах или в сушильных камерах. После отделки и сушки некоторые В. х. подвергают дополнительной тепловой обработке ≈ термофиксации (обычно в натянутом состоянии при 100≈180╟С), в результате которой стабилизируется форма пряжи, а также снижается последующая усадка как самих волокон, так и изделий из них во время сухих и мокрых обработок при повышенных температурах.
Мировое производство В. х. развивается быстрыми темпами. Это объясняется, в первую очередь, экономическими причинами (меньшие затраты труда и капитальных вложений) и высоким качеством В. х. по сравнению с природными волокнами. В 1968 мировое производство В. х. достигало 36% (7,287 млн. т) от объёма производства всех видов волокон.
В. х. в различных отраслях в значительной степени вытесняют натуральный шёлк, лён и даже шерсть. Предполагается, что к 1980 производство В. х. достигнет 9 млн. т, а в 2000 ≈ 20 млн. т в год и сравняется с объёмом производства природных волокон. В СССР в 1966 было выпущено около 467 тыс. т, а в 1970 623 тыс. т.
Основные свойства волокон химических
Вид волокна
Плотность,
г/см3
Прочность
Удлинение, %
Набухание
в воде, % Влагопогло-
щение при
20╟С и 65%
относит. влажности, %
сухого во-
локна,
кгс/мм2
мокрого
волокна
волокна
в петле
сухого
волокна
мокрого волокна
% от прочности сухого
Искусственные волокна
Ацетатное (текст. нить)
1,32
16≈18
65
85
25≈35
35≈45
20≈25
6,5
Триацетатное штапельное волокно
1,30
14≈23
70
85
22≈28
30≈40
12≈18
4,0
Вискозные волокна:
штапельное обычное
1,52
32≈37
55
35
15≈23
19≈28
95≈120
13,0
штапельное высокопрочное
1,52
50≈60
75
40
19≈28
25≈29
62≈65
12,0
штапельное высокомодульное
1,52
50≈82
65
25
5≈15
7≈20
55≈90
12,0
текст. нить обычная
1,52
32≈37
55
45
15≈23
19≈28
95≈120
13,0
то же, высокопрочная
1,52
45≈82
80
35
12≈16
20≈27
65≈70
13,0
Медноаммиачные волокна:
штапельное волокно
1,52
21≈26
65
70
30≈40
35≈50
100
12,5
текст. нить
1,52
23≈32
65
75
10≈17
15≈30
100
12,5
Синтетические волокна
Полиамидное (капрон):
текстильная нить обычная
1,14
46≈64
85≈90
85
30≈45
32≈47
10≈12
4,5
то же, высокопрочная
1,14
74≈86
85≈90
80
15≈20
16≈21
9≈10
4,5
штапельное волокно
1,14
41≈62
80≈90
75
45≈75
10≈12
4,5
Полиэфирное (лавсан):
текст. нить обычная
1,38
52≈62
100
90
18≈30
18≈30
3≈5
0,35
то же, высокопрочная
1,38
80≈100
100
80
8≈15
8≈15
3≈5
0,35
штапельное волокно
1,38
40≈58
100
40≈80
20≈30
20≈30
3≈5
0,35
Полиакрилонитрильное (нитрон):
технич. нить
1,17
46≈56
95
72
16≈17
16≈17
2
0,9
штапельное волокно
1,17
21≈32
90
70
20≈60
20≈60
5≈6
1,0
Поливинилспиртовое штапельное волокно
1,30
47≈70
80
35
20≈25
20≈25
25
3,4
Поливинилхлоридное штапельное волокно
1,38
11≈16
100
60≈90
23≈180
23≈180
0
0
Полипропиленовое волокно:
текстильная нить
0,90
30≈65
100
80
15≈30
15≈30
0
0
штапельное волокно
0,90
30≈49
100
90
20≈40
20≈40
0
0
Полиуретановая нить (спандекс)
1,0
5≈10
100
100
500≈1000
500≈1000
≈
1,0
Лит.: Характеристика химических волокон. Справочник, М., 1966; Роговин З. А., Основы химии и технологии производства химических волокон, 3 изд., т. 1≈2, М. ≈ Л., 1964; Технология производства химических волокон, М., 1965.
В. В. Юркевич.