что такое волокна какие натуральные волокна животного и растительного происхождения и искусственные
Что такое волокна? Виды и свойства волокон
Что такое волокна? Это тонкие нити, длина которых, как минимум, в сто раз больше ширины. Они могут возникать как естественным путем, так и могут быть получены искусственно. Эта единица материи характеризуется такими свойствами, как сплоченность, эластичность, гибкость, тонкость, и однородность. Так какие существуют волокна? Прежде всего, они подразделяются на натуральные (природные) и искусственные.
Что такое волокна натурального происхождения
Это все волокна, которые происходят из природных источников, из них может формироваться растительная ткань, минеральное вещество или текстиль. Такие волокна являются биоразлагаемым и возобновляемым ресурсом. Они легко доступны из природных материалов и, как правило, имеют низкую стоимость за единицу объема. Эти волокна классифицируются по происхождению:
Белковые нити
Состоят в основном из биологически значимых белков удлиненной формы. К ним относятся коллаген – образует часть мышечной, нервной, соединительной или другой ткани в организме человека или животного; и кератин – основной элемент волоса, кожи и ногтей.
Свойства волокон натурального происхождения
Все натуральные волокна особенно чувствительны к микробам разложения, включая плесень и гниль. Целлюлозные волокна разлагаются аэробными бактериями (получающими энергию от кислорода) и грибами. Они распадаются при высокой влажности, высоких температурах и, особенно, при отсутствии света. Термиты и серебряные рыбы тоже опасны для целлюлозы.
Шерсть и шелк подвержены не только микробному разложению бактериями и плесенью, но и повреждению от моли и ковровых жуков.
Свойства минеральных волокон
Что такое волокна минеральные и каковы их свойства? Большинство форм асбеста для всех практических целей являются инертными. Это то качество, которое делает его таким желанным в промышленности. Асбест нерастворим в воде и в органических растворителях, он обладает огромной термостойкостью, термическим и электрическим сопротивлением, не воспламеняется, а его прочность на растяжение превышает прочность стали. Асбестовые волокна не имеют заметного запаха или вкуса. Они чаще применяются в качестве наполнителей в теплоизоляционных и огнезащитных материалах.
Волокна искусственного происхождения
Это волокна, в которых либо основные химические звенья были сформированы химическим синтезом с последующим образованием волокон, либо полимеры из природных источников были растворены и регенерированы после прохождения через фильеру с образованием волокон.
Искусственные волокна подразделяются на три класса.
Их свойства
По сути, все эти волокна имеют общие характеристики: прочность, ударная вязкость, устойчивость к теплу и плесени, а также способность удерживать прессованную форму. Тем не менее, неорганические волокна трудно обрабатывать традиционными текстильными технологиями, такими как плетение или вязание, из-за того, что они легко ломаются при изгибе, а также обладают высокими коэффициентами трения с металлами.
В данной статье мы рассмотрели, какие волокна бывают и какими свойствами обладают.
Понятие текстильных волокон и их классификация
При производстве швейных изделий используют самые разнообразные материалы. К ним относятся: ткани, трикотаж, нетканые материалы, натуральная и искусственная кожа, 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.
Классификация волокон текстиля
В зависимости от происхождения текстильные волокна делят на:
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 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 происхожденияК 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:
В зависимости от зрелости волокна хлопка также делятся на эталоны зрелости (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:
Волокна льна относятся к так называемым лубяным волокнам, т. е. волокнам, получаемым из стеблей растений. Волокна льна являются наиболее ценными из всех лубяных благодаря высокой прочности, гибкости и хорошим сорбционным свойствам.
Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются синтезируемые в природе животные белки – кератин и фиброин. 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.
Рисунок 4 – Характеристика натуральных волокон животного происхождения
Химические волокна
Химические волокна получают путем химической переработки природных или синтетических высокомолекулярных соединений. Химические волокна получаются в результате прядения (рисунок 5). При мокром способе прядения фильеру помещают в коагуляционную (осадительную) ванну.
Струйки прядильного раствора из фильеры попадают непосредственно в осадительную ванну. Поверхностные слои полимера коагулируют быстрее, образуя твердую оболочку. Внутренние слои коагулируют постепенно: по мере диффузии коагулянта через оболочку затвердевших слоев. Из ванны образующиеся нити подают на приемные вытяжные механизмы еще в пластическом состоянии.
Рисунок 5 – Формование нитей из раствора
б – мокрым способом:
Сухой способ прядения отличается от мокрого тем, что прядильный раствор из фильеры попадает в термокамеру; нити затвердевают при высокой температуре на воздухе вследствие испарения растворителя.
Искусственные волокна
К искусственным относят волокна из целлюлозы и ее производных. Это вискозное, триацетатное, ацетатное волокна и их модификации (рисунок 6).
Рисунок 6 – Характеристика искусственных волокон
Вискозное волокно вырабатывается из целлюлозы, полученной из древесины ели, пихты, сосны. Различают обычное вискозное волокно и его модификации. Обычные вискозные волокна обладают рядом положительных свойств:
Среди модификаций следует отметить следующие: высокопрочное вискозное волокно, вискозное высокомолекулярное волокно и полинозное волокно. Высокопрочное вискозное волокно обладает наиболее равномерной структурой, что обеспечивает его прочность, устойчивость к истиранию и многократным изгибам.
Высокопрочное волокно сиблон придает тканям шелковистость, формоустойчивость, уменьшает их усадку, сминаемость. Вискозное высокомолекулярное волокно является полноценным заменителем средневолокнистого хлопка. Это волокно более прочное, упругое и износостойкое, чем обычное вискозное волокно.
Полинозное волокно – модифицированное вискозное волокно, являющееся полноценным заменителем тонковолокнистого хлопка при производстве сорочечных, бельевых, плащевых тканей, тонких трикотажных полотен и швейных ниток.
При стирке необходимо учитывать, что в мокром состоянии вискозные волокна теряют около 50 – 60 % прочности.
Вискозные ткани могут напоминать шелк, шерсть в зависимости от обработки волокон. Для вискозных тканей также характерен единый процесс производства, состоящий из нескольких стадий (рисунок 7).
Рисунок 7 – Технология производства вискозных тканей
Триацетатные и ацетатные волокна
Данные волокна называются ацетилцеллюлозными. Они вырабатываются из хлопковой целлюлозы. Под микроскопом поперечный срез ацетилцеллюлозных волокон менее изрезанный, чем вискозных, поэтому в продольном направлении они имеют меньше штрихов.
Ацетилцеллюлозные волокна обычно тоньше, мягче, легче вискозных и имеют больший блеск. По гигроскопичности, прочности, износостойкости ацетилцеллюлозные волокна уступают вискозным. В мокром состоянии волокна дают трудноустранимые замины, поэтому изделия из них при стирке не рекомендуется кипятить и выкручивать.
Метод производства ацетатного волокна основан на использовании уксуснокислых эфиров целлюлозы – ацетилцеллюлоз, растворимых в ряде органических растворителей. При горении ацетатного волокна на его конце образуется оплавленный бурый шарик и ощущается характерный запах уксуса. Гигроскопичность триацетатных волокон в 2,5 раза ниже, чем ацетатных. Ацетатные волокна имеют малые сминаемость и усадку, способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе после мокрых обработок.
Общие недостатки:
Синтетические волокна
Преимущество синтетических тканей – дешевый способ производства, прочность, малая сминаемость. Отрицательными свойствами являются малая гигроскопичность, воздухопроницаемость и элекризуемость. Синтетически волокна подразделяются на несколько видов (рисунок 8).
Рисунок 8 – Характеристика синтетических волокон
Полиамидные волокна
Волокно капрон, применяющееся наиболее широко, получают из продуктов переработки каменного угля и нефти. Легкость, упругость, исключительно высокие прочность и износостойкость полиамидных волокон способствуют их широкому применению. Полиамидные волокна не разрушаются микроорганизмами и плесенью, не растворяются органическими растворителями, стойки к действию щелочей любой концентрации.
Полиэфирные волокна
В общемировом производстве синтетических волокон полиэфирные волокна занимают первое место. Среди полиэфирных волокон хорошо известен лавсан. Исходным сырьем для получения лавсана служат продукты переработки нефти. Характерными свойствами лавсана являются легкость, упругость, прочность, морозостойкость, стойкость к гниению и плесени, устойчивость к действию моли.
Лавсан устойчив к стирке и химической чистке. Гигроскопичность лавсана в 10 раз ниже, чем капрона, поэтому в текстильном производстве штапельный лавсан применяют для смешивания с вискозными и натуральными волокнами. В чистом виде лавсан используется для изготовления швейных ниток, кружев.
Полиуретановые волокна
Полиуретан используют для формования нитей спандекс (ликры). Волокна спандекс относятся к эластомерам, так как обладают исключительно высокой эластичностью. Применяются нити спандекс для изготовления эластичных лент, тканей и трикотажных спортивных, корсетных и медицинских изделий. Нити спандекса обладают легкостью, мягкостью, хемостойкостью, устойчивостью к действию нота и плесени, хорошо окрашиваются, придают изделиям упругость, эластичность, формоустойчивость и несминаемость.
К их недостаткам относятся:
Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна
Исходным сырьем для изготовления нитрона служат продукты переработки каменного угля, нефти, газа. Нитрон – наиболее мягкое, шелковистое и теплое синтетическое волокно. По теплозащитным свойствам превосходит шерсть, но по стойкости к истиранию уступает даже хлопку. Прочность нитрона вдвое ниже прочности капрона, гигроскопичность очень низкая.
Поливинилхлоридные (ПВХ) волокна
Исходным сырьем для получения ПВХ волокон служат этилен и ацетилен. Выпускаются суровые и окрашенные в массе поливинилхлоридные волокна. Различают высокоусадочные волокна шерстяного хлопкового типа и малоусадочные. Высокоусадочные волокна в два раза прочнее малоусадочных. Волокна негигроскопичны, не набухают в воде, но имеют высокую паропроницаемость.
ПВХ волокна морозостойки, стойки к действию микроорганизмов и плесени, щелочей, спирта и бензина. При сушке в токе горячего воздуха волокна дают необратимую тепловую усадку. Рекомендуется стирка изделий в теплых растворах моющих средств без кипячения обработка на паровоздушном манекене прессе и утюгом не допускается. Хлорин не горит. При внесении в пламя волокно сжимается, ощущается запах хлора. Добавление хлорина снижает горючесть текстильных материалов.
Поливинилспиртовые волокна
Эти волокна вырабатываются из поливинилового спирта. Одно из волокон этой группы – винол. Винол – наиболее дешевое и гигроскопичное синтетическое волокно. По гигроскопичности винол приближается к хлопку, а по стойкости к истиранию в два раза его превосходит. Винол стоек к действию мыльно-содовых растворов, но в мокром состоянии теряет прочность на 15 – 25 %. При производстве синтетических тканей необходимо так же соблюдать определенную последовательность операций (рисунок 9).
Полиолефиновые волокна
Это самые легкие синтетические волокна, объемная масса их меньше единицы. Они не гигроскопичны, обладают высокой прочностью, биостойскостью, высоким коэффициентом трения.
Рисунок 9 – Технология производства синтетических тканей
Технология. 5 класс
Конспект урока
Технология, 5 класс
Урок 13. Текстильные материалы. Классификация.
Технологии производства ткани
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
Волокно – тонкая непрядёная нить растительного, животного или минерального происхождения.
Ровница – промежуточный продукт при производстве пряжи, который вырабатывается путём деления или вытягивания очищенного, расчёсанного сырья и небольшого скручивания волокнистой ленты на ровничных машинах.
Прядение – процесс продольного складывания и спирального скручивания отдельных волокон для получения длинной и прочной нити.
Пряжа – нить, скрученная из продольно и последовательно расположенных волокон. Пряжу делают из натуральных волокон (шерсть, хлопок, лён, шёлк) или различных химических волокон.
Ткачество – это процесс получения тканей из пряжи.
Ткань текстильная – изделие, образованное в процессе ткацкого производства путём переплетения нитей. Нити, идущие вдоль полотна ткани, называются нитями основы или долевой. Нити, расположенные поперёк нитями утка.
Кромки – это полосы, образующие неосыпающиеся края с двух сторон полотна вдоль долевой нити.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
1. Технология. 5 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / [В.М. Казакевич, Г.В. Пичугина, Г.Ю. Семенова и др.]; под ред. В.М. Казакевича. — М.: Просвещение, 2017.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Посмотрите на свою одежду. Из чего она изготовлена? Это ткань – материал, который изготавливается на ткацком станке путём переплетения пряжи или нитей.
Если рассмотреть кусочек ткани близко, то можно увидеть, что она состоит из переплетённых между собой нитей. Эта нить называется пряжа.
Каждая такая нить состоит из множества скрученных между собой тонких волокон.
Сравните рубашку и пальто, спортивный костюм и халат. Вы видите, что ткани, из которых изготавливаются швейные изделия, бывают тонкие и толстые, гладкие и пушистые, мягкие и жёсткие, мнущиеся и немнущиеся.
От чего зависят свойства тканей?
В первую очередь свойства тканей зависят от волокна, из которого производят пряжу для ткацкого производства.
По своему происхождению все волокна делятся на натуральные и химические. Натуральные волокна – это волокна, которые нам даёт природа. К ним относятся волокна растительного происхождения (лён и хлопок) и животного происхождения (шерсть и пух животных, коконы тутового шелкопряда), а также минерального происхождения (асбест).
Химические волокна – волокна, которые люди производят искусственным путём на промышленных предприятиях.
Наиболее известные волокна растительного происхождения в нашей стране – это хлопок и лён.
Хлопчатник представляет собой кустарник высотой около 1 м.
Хлопковое волокно – находится в семенных коробочках хлопчатника. Волокна покрывают семена растения, то есть растут на семенах внутри плода – коробочки. Такие волокна называют семенными. На каждом семени развивается 7–15 тыс. волосков. Это и есть хлопковые волокна. Длина волокна хлопка от 12 до 60 мм. Чем длиннее волокна, тем лучшего качества получаются пряжа и ткани.
Волокна из хлопка используются для изготовления пряжи для ручного вязания, для изготовления х/б ниток, тканей самого различного назначения, и для верхней одежды, и для нижнего и постельного белья, полотенец, скатертей, спортивной формы и много другого.
После сбора хлопчатника происходит первичная обработка, очистка и сортировка, а затем упаковка в кипы (прессование).
Лён называют русским шёлком. Это уникальное волокнистое растение с длинными, красивыми и прочными и прочными волокнами. Длина стебля до 1200 мм в каждом из них находятся 350–560 волокон.
Разновидностей льна очень много. Есть лён, который выращивают только ради красоты – его называют декоративным. Ради масла сеют лён-кудряш. А ради волокон выращивают лён-долгунец.
Именно лён-долгунец является основным поставщиком льняного волокна. Чем тоньше, длиннее и ровнее волокно, тем лучше качество пряжи и тканей, изготовленных из него.
Лён растёт в средней полосе России. Технологии выращивания и обработки льна с течением времени практически не изменялись. Сначала лён собирают и получают льняную солому. Это выполняют с помощью машин. Затем его вымачивают, далее осуществляется первичная обработка: сушка, мятье, трепание. После чего следует прядильное производство: чесание, формирование ленты, а из ленты – ровницы производство пряжи.
Этапы производства льна. От цветка до одежды
Из льняной пряжи вырабатывают бельевые полотна, простыни, полотенца, столовое белье, летние костюмные ткани, брезенты, парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные нитки.
Кроме льна и хлопка выращивают такие волокнистые растения как:
Кенаф – однолетнее травянистое растение. Джут – однолетнее растение, возделываемое в субтропических странах.
Волокна, получаемые из этих растений, несколько грубее и поэтому идут в основном на технические цели, т.е. на изготовление циновок, мешков, сумок.
Первым этапом в производстве ткани является получение пряжи из волокон.
Пряжа – это тонкая длинная нить, выработанная из коротких волокон путём их скручивания и предназначенная для производства тканей, швейных ниток, трикотажа и других текстильных изделий. На прядильных машинах с помощью веретён из ровницы вырабатывают пряжу.
Цель прядения – получение длинной, равномерной по толщине пряжи.
На прядильных фабриках работают люди различных профессий – прядильщицы, ровничницы, чесальщицы. Прядильщики обслуживают одновременно несколько прядильных машин. Они ликвидируют обрыв ровницы и пряжи, меняют бобины, выполняют работу по уходу за оборудованием.
Готовая пряжа поступает на ткацкую фабрику, где на ткацких станках вырабатывают ткань. На современном ткацком станке легко управляется с работой ткачиха, не прикладывая особой физической силы. Она обслуживает одновременно несколько станков, следит за их бесперебойной работой.
На станке ткань изготовляются путём переплетения нитей. Эти переплетения называют ткацкими. Они бывают простыми и сложными. Самое распространённое простое переплетение – полотняное. К этому классу также относятся сатиновое, атласное и саржевое.
Нити, образующие ткацкие переплетения имеют своё название. Нити, идущие вдоль полотна ткани, называются нитями основы или долевой. Нити, расположенные поперёк нитями утка.
Нить основы гладкая, тонкая, равномерная по толщине, сильно скручена и натянута, как струна, плотная, жёсткая и прочная. Не поддаётся растяжению.
Нить утка пушистая, толстая, неравномерная по толщине, гибкая и мягкая. Нити утка поддаются растяжению.
Умение определять направление нитей основы и утка имеет важное значение при раскрое ткани и шитье. Неправильное расположение детали относительно нити основы может привести к деформации готового изделия.
Финальной операцией при производстве тканей из натуральных волокон является отделка. Ткань снимают с ткацкого станка и подвергают отделке:
Отбеливают и окрашивают (красят или наносят рисунок).
Ткань прошедшую отделку называют готовой.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля
Задание 2. Зачеркните понятия, которые не относятся к волокнам растительного происхождения