Пригадай, що тобі вже відомо про...
матеріали рослинного походження; матеріали тваринного походження; матеріали хімічного походження.
А чи знаєш ти:
Речі з якого матеріалу не потрібно прасувати?
Яка тканина буде водночас міцною, водонепроникною, стійкою до деформації та довговічною?
З якого матеріалу найдоцільніше виготовляти одяг для активного відпочинку та спорту?
Відомості про волокна синтетичного походження. На початку ХХ ст. виникла потреба в нових матеріалах, які були б механічно міцні, термостійкі, витримували б агресивні середовища та були стійкими до деформації. У 30-х роках ХХ ст. були розроблені методи синтезу волок-ноутворювальних речовин із такими властивостями, а в 40-х роках виготовили перші синтетичні волокна.
Синтетичні волокна формують з розплавів або розчинів полімерів, отриманих шляхом реакцій синтезу (полімеризації або поліконденсації) з природних низькомолекулярних сполук (мономерів). Як вихідну сировину для отримання синтетичних волокон використовують продукти переробки нафти, кам’яного вугілля і природного газу.
Волокна — тонкі непря-дені нитки, які виробляють із природних (рослинного, тваринного чи мінерального походження) або синтетичних полімерів і використовують, зокрема, для виготовлення пряжі та текстильних виробів.
Полімери — природні та штучні високомолекулярні сполуки.
1
Приготування прядильного розплаву або розчину з наступним видаленням з нього домішок і бульбашок повітря
2
Формування волокна з розчину (розплаву) з подальшим витягуванням у пластичному стані та термофіксацією
3
Обробка сформованих волокон
Види синтетичних волокон. Сьогодні існує кілька тисяч видів синтетичних волокон, і число їх щороку збільшується. До найбільш відомих і поширених належать поліефірні (лавсан, кримплен); поліуретанові (лайкра, дорластон); поліамідні (нейлон, дедерон, капрон); поліакрило-нітрильні (нітрон, акрил), поліолефінові (поліетилен, пропілен), поліві-нілхлоридні (хлорин, тевірон), полівінілспиртові (вінол, мтилан) волокна, виробництво яких розвивається швидкими темпами.
Ми живемо в суспільстві, де технології є дуже важливою частиною нашого повсякденного життя. І всі вони починаються з іскор у чиїйсь голові. Ідея чогось, чого раніше не існувало, але що одного разу буде винайдено, може змінити все.
Натан Мірволдом, колишній технічний директор Microsoft, генеральний директор Intellectual Ventures
З історії виготовлення синтетичних матеріалів
Воллес Г'юм Карозерс (1896-1937) — американський учений, винахідник і провідний хімік-органік компанії DuPont. Винайшов спосіб отримання полімерного матеріалу — нейлону.
У 1935 р. у Великобританії Джон Він-філд та Джеймс Діксон у фірмі Calico Printers Association Ltd розпочали дослідження для створення полі-етилентерефталату (лавсану).
У перший день появи нейлонових панчіх у США 1940 р. було продано понад 720 тисяч пар, а через рік ця цифра зросла до 64 мільйонів. Жінки дуже швидко оцінили переваги нового матеріалу: нейлонові панчохи були пружними, але не витягувалися на колінах та п'ятах і не спадали, на відміну від шовкових.
Протягом Другої світової війни виробництво нейлонових панчіх було тимчасово призупинено, оскільки нейлон використовували для військових потреб, зокрема для виробництва парашутів і наметів. Але після закінчення війни попит на панчохи знову зріс до нечуваних масштабів.
Панчохи з нейлону, які стали найпершим синтетичним одягом в історії, дали початок цілій синтетичній індустрії 1960-х рр., коли виробники нейлону знайшли спосіб зробити матеріал більш еластичним шляхом його опресування за допомогою високої температури та додавання до нього нового синтетичного матеріалу — спандексу (лайкри).
Сьогодні нейлон використовують у виробництві не лише панчіх, а й величезної кількості продукції, у тому числі баскетбольних корзин, килимового покриття, одягу, волосіні, струн для гітари та інших музичних інструментів, хірургічних ниток, струн для тенісних ракеток, оббивного матеріалу для салонів автомобілів і багато іншого. Нейлон побував навіть на Місяці. Американські астронавти, що висадилися на супутник Землі в 1969 р., були вдягнені в скафандри, у складі яких є нейлонове волокно, а прапор, який Ніл Армстронг встановив на Місяці, був виготовлений із нейлону.
Лавсан. Основні властивості — міцність, зносостійкість; він чудово утримує форму, не вигорає, стійкий до дії вологи (погано її вбирає) та кислотних і слаболужних середовищ, може витримати тривалий вплив дуже високих температур (до 170 °С).
Вироби з цього матеріалу нагадують вовняні. Але, на відміну від них, вони набагато міцніші, не ушкоджуються міллю, мають меншу пилоєм-ність і пилопроникність та стійкіші до стирання.
З лавсану виготовляють фіранки до ванних кімнат, дощовики, плащі, скатертини, серветки тощо. У поєднанні з вовною, льоном, бавовною його також використовують для виготовлення тканин, що не мнуться, трикотажу, гардиново-тюлевих виробів та фільтрувальних і прокладко-вих матеріалів.
Кримплен. Назва цього матеріалу походить від назви долини Кримпл (Великобританія), де була розташована лабораторія компанії Imperial Chemical Industries (ICI), у якій його розробили.
Синтетичні нитки для кримплену розробляють із текстурованого поліефіру, зазвичай лавсану. Метод псевдокрутки і повторна термообробка надають їм об’ємності та м’якості, створюючи ефект вовни. Сам матеріал, завдяки високій хімічній стабільності, має сприятливі гігієнічні та фізичні властивості, зокрема не виділяє шкідливих речовин, забезпечує теплозахист і повітропроникність.
Кримплен застосовують для виготовлення верхнього одягу, суконь, спідниць і купальних костюмів. Вироби з нього мають гарний вигляд, низьку зминальність, високу еластичність, зносостійкість і зручність у носінні та догляді. Недоліки кримплену: електризувальність, незначна гігроскопічність, жорсткість. Одяг з кримплену не рекомендовано носити в
спекотні літні дні: синтетична тканина перешкоджає випаровуванню, недостатньо вбирає піт. У кримпленових виробах душно, а шкіра, яка тривалий час залишається вологою, легко піддається подразненню.
Нейлон. Це синтетичний матеріал, що складається з поліамідів; перший синтетичний полімер, фізичні властивості якого перевищують якості деяких металів.
Нейлон легкий, еластичний, стійкий до зношування, дії вологи та інших кліматичних чинників, а також багатьох хімічних речовин (але руйнується кислотами) та ушкодження міллю.
Завдяки високій витривалості цей матеріал використовують у виробництві спортивного, туристичного одягу. З нейлону також виготовляють струни для деяких музичних інструментів, зокрема для гітари.
Існує версія, що слово «нейлон» походить від назв міст Нью-Йорк і Лондон (nylon = New York + London). Є також думка, що це слово — абревіатура від New York Lab of Organic Nitrocompounds, проте достовірні відомості про це відсутні.
Нітрон. Уперше цей матеріал було отримано в 1947 р. Для надання волокнам більшої міцності та еластичності їх витягують на 400—1200 % за температури 100—150 °С, а потім термофіксують для підвищення теплостійкості та зниження зсідальності. Перевагами нітрону є міцність, зносостійкість і дешевизна, недоліками — низькі еластичність і стійкість до дії хімічних реагентів, а також негігієнічність.
Нітронові волокна в чистому вигляді використовують для виробництва високооб’ємної пряжі, во-вноподібних тканин і трикотажу, штучного хутра, ковдр, килимів, гардинних виробів; у суміші з вовною — для виготовлення тканин для пальт, суконь, костюмів, трикотажних полотен тощо. Нітрон також застосовують у виготовленні різних технічних виробів.
Лайкра. Волокно синтетичного походження, розроблене компанією DuPont (США). В Америці воно відоме під назвою «спандекс», а в Європі — «еластан».
Властивості лайкри: висока еластич
ність; легкість поєднання з іншими нитками (завдяки надзвичайно малому діаметру волокна); повітропроникність; зносостійкість; драпірувальність; легкість; незначна зминальність; низька пилоємність і пилоп-роникність; хороша стійкість до впливу зовнішніх чинників (не линяє, не вигоряє під дією ультрафіолетових променів, не руйнується у воді, у тому числі морській, що дуже важливо для купальних костюмів).
Лайкру найчастіше додають до складу інших тканин у різному відсотковому співвідношенні (що вищий відсоток вмісту волокон лайкри, то більш еластичним і зносостійким та менш зминальним буде матеріал). Лише 2 % достатньо, щоб змінити характеристики тканини.
Тканини й одяг майбутнього
Науковці всього світу невтомно експериментують, розробляючи дедалі новіші та сучасніші матеріали для одягу. Сьогодні інтелектуальні тканини, створені за високими технологіями, можуть регулювати потовиділення, серцебиття і дихання, нагріватися або охолоджуватися, змінювати колір або малюнок, реагувати на рух, самоочищуватись і самовідновлюватись, містити аромакапсули або зволожувальні частки тощо. Поки що такі інноваційні матеріали коштують дорого і не мають масового поширення, але прогрес триває.
А іспанський модельєр Манел Торрес у співпраці з ученими-хіміками придумав перший у світі одяг-спрей, який після нанесення на тіло можна зняти, випрати і носити знову. Диво-тканина складається з коротких волокон, змішаних із розчинником, що дає змогу розпорошувати її з балончика під високим тиском. Матеріал практично миттєво твердне і за допомогою нього можна створювати одяг не лише з різною текстурою, а й із усілякими орнаментами і візерунками.
Використання матеріалів, виготовлених із синтетичних волокон, у виробництві. Синтетичні волокна використовують для герметизації та ущільнення апаратів, які працюють в агресивних умовах. Використання синтетичних волокон як сполучного матеріалу веде до зменшення опору ізоляції. У виробництві дедалі частіше використовують саме синтетичні волокна, які мають високу міцність та стійкість до дії агресивних хімічних реагентів, а отже, триваліший термін використання. Також термостійкі синтетичні волокна можна застосовувати за температури до 250 °С. Усе це сприяє ефективності виробничих процесів та надає їм економічних переваг.
Надміцний синтетичний матеріал
Синтетичний матеріал кевлар, який у п'ять разів міцніший на розрив, ніж сталь, використовують для виготовлення куленепробивних курток і жилетів, а також у суднобудуванні й авіаційній промисловості.
Лабораторно-практична робота Дослідження матеріалів синтетичного походження
Мета роботи: дослідити властивості матеріалів синтетичного походження; розробити й відпрацювати прийоми та методи проведення експериментів з матеріалами синтетичного походження.
Матеріали, інструменти: зразки тканин синтетичного походження, посудина з водою, лупа, ножиці, спиртовий пальник, пінцет.
Послідовність виконання роботи
1. Розглянь зразки тканин.
2. Визнач властивості, які потрібно дослідити. Обговори проблеми в групі.
3. Обґрунтуй вибір методів і засобів визначення властивостей зразків матеріалів.
4. Склади план проведення роботи.
Я буду виконувати такі експерименти та досліди:
5. Проведи заплановані експерименти.
6. Заповни таблицю.
7. Зроби висновки.
1. Які матеріали синтетичного походження ти можеш назвати?
2. Які існують види синтетичних волокон?
3. З яких речовин виготовляють синтетичні волокна?
4. Які властивості притаманні синтетичним матеріалам?
Теми пошукових, дослідницьких та інформаційних проектів:
«Сукні з кримплену та нейлону ХХ століття. Які вони були?»
«Чому влітку під сукні із синтетичних матеріалів рекомендують одягати білизну з бавовни або віскози?»
«Інтерв’ю». У парах поділіть ролі — «журналіста» і «фахівця з матеріалів синтетичного походження». «Журналіст» готує запи
тання і ставить їх «фахівцеві». Потім міняються ролями.
«<Презентація матеріалу». Об’єднайтесь у групи та в кожній групі оберіть для вивчення один з матеріалів синтетичного походження (1-ша група — «нейлон», 2-га — «нітрон», 3-тя — «кримплен» тощо). Необхідно підготувати презентацію досліджуваного матеріалу. Використовуйте такі вислови: «Цей матеріал потрібен...»; «Якби не було цього матеріалу, то.»; «Матеріал застосовують.»; «У майбутньому слід чекати ...»
1. Збери колекцію взірців синтетичних матеріалів. Поміркуй, як можна зробити її доступною для багатьох людей.
2. Створи виріб, у якому були би представлені різні синтетичні матеріали.
3. Напиши статтю «Такі корисні синтетичні матеріали» та розмісти її в Інтернеті.
4. Знайди найближче підприємство, що виготовляє матеріали синтетичного походження; зроби презентацію продукції, яку воно випускає.
Це матеріал з підручника Трудове навчання 9 клас (дівчата) Пелагейченко, Біленко