1. Які конструкційні матеріали належать до природних, а які — до хімічних?
2. У чому полягає головна відмінність між хімічними штучними та синтетичними волокнами?
3. Для чого виготовляють матеріали із синтетичних волокон? Які проблеми виникають під час їх виробництва й експлуатації?
4. Які існують види пряжі для в'язання?
5. На які особливості необхідно звертати увагу під час добору пряжі для виготовлення виробів?
Загальні відомості про волокна синтетичного походження
Ви вже знаєте, що текстильні волокна за походженням поділяють на природні й хімічні (схема 1). У 8 класі ви дізналися про властивості та різновиди штучних волокон, які одержують хімічним шляхом із природної сировини. Але з розвитком промисловості виникла потреба в нових волокнах, які були б механічно міцними, термостійкими, витримували дію агресивного середовища, були стійкими до дії вологи тощо. Такі волокна вперше були отримані ще до початку Другої світової війни.
Схема 1. Класифікація текстильних волокон
Хімічні волокна, які одержують із синтезованих полімерів, називають синтетичними.
Початковою сировиною для виготовлення синтетичних волокон є природні вуглеводні — кам’яне вугілля, нафта й природний газ. Шляхом фізико-хімічної переробки з них отримують низькомолекулярні речовини: фенол, етилен, ацетилен, метан. Із цих речовин за допомогою реакції полімеризації синтезують високомолекулярні сполуки — синтетичні волокна.
Види синтетичних Волокон та технологія їх ВиготоВлення
Відомо понад 600 тисяч найменувань хімічних волокон, з яких 60 тисяч добувають у промислових масштабах.
У легкій промисловості найбільшої популярності набули такі види синтетичних волокон та тканини, виготовлені з них:
• поліамідне волокно — нейлон, капрон, анід, енант;
• поліестерне волокно — лавсан;
• поліакрилонітрильне волокно — нітрон, акрил;
• полівінілхлоридне волокно — хлорин;
• поліуретанове волокно — спандекс.
Процес виробництва синтетичних волокон складається з трьох етапів: приготування прядильного розчину, формування волокна та обробки волокна (схема 2). Синтетичні волокна можна виготовляти з розчину, розплаву чи м’якого полімеру.
На першому етапі прядильну суміш у вигляді в’язкої рідини ретельно очищують, видаляють тверді частинки й бульбашки повітря.
На другому етапі, щоб сформувати волокно, розчин полімеру за допомогою дозувального пристрою та насосів спеціальним трубопроводом подають у прядильні машини до фільєр.
Фільєра — невелика посудина циліндричної форми, виготовлена з міцного хімічно стійкого матеріалу, наприклад платини або сталі, покритої одним із благородних металів. Вона має пласке дно з великою кількістю (інколи понад 100 тисяч) маленьких отворів діаметром від 0,04 до 1,0 мм різної форми.
Під час формування волокна з розчину полімеру мокрим способом тонкі струмені з отворів фільєри потрапляють у спеціальні ванни, де під впливом певних хімічних речовин твердіють, набуваючи форми тонких волокон (мал. 1.1). Сформовані волокна на прядильних машинах з’єднують в одну спільну нитку.
Також волокна можуть твердіти під дією гарячого повітря. Такий спосіб формування волокна називають сухим.
На третьому етапі після промивання та спеціальної обробки нитки сушать. Потім вони проходять скручування й термічну обробку для закріплення скрутки. Деякі волокна
вибілюють і фарбують, обробляють розчином лугу для надання їм м’якості. Готові нитки намотують на бобіни.
Найпоширенішим синтетичним волокном є капрон. Схематично процес виробництва капрону можна подати як алгоритм, що ілюструє схема 3. Процес розпочинається з переробки нафтопродуктів, у результаті якої отримують речовину бензен* (фенол), який перетворюють на мономер. Шляхом полімеризації мономеру отримують полімер капрон, з якого виготовляють синтетичні волокна.
ВластиВості тканин, ВиготоВлених із синтетичних Волокон
Волокно капрону має високу механічну міцність (не поступається сталі), хімічну стійкість, високу еластичність, дуже стійке до стирання та до багаторазового згинання, не вбирає вологу, тому не гниє і не піддається впливу мікроорганізмів. Саме через це тканини, виготовлені з капрону, мають кращі, порівняно з натуральними, експлуатаційні та економічні показники. Еластичність тканин з капрону набагато краща, ніж тканин із шовку. Вони пружні, тонкі та мають гладку поверхню, добре фарбуються. Виготовляють капронові тканини з візерунком, який отримують способом флокування (мал. 1.2.).
Флокування — процес нанесення дрібно різаного капронового ворсу (флоку) на попередньо оброблену спеціальним клеєм поверхню в електростатичному полі за допомогою спеціального апарата — флокатора.
Після полімеризації клейової основи на поверхні виробу утворюється «оксамитове» покриття.
Тканини з капрону та вироби з них відзначаються стійкістю до стирання й деформації, чого не можна сказати про натуральні бавовняні та шерстяні тканини. Перевагами капронової тканини є здатність не м’ятися та не забруднюватися, а також легке прання й швидке висихання.
У капронових тканин є й недоліки. До них належать низька світлостійкість, здатність накопичувати статичний електричний заряд (електризуватися). Вони не вбирають вологу, тобто негігроскопічні. Недоліком також є недостатня термічна стійкість, а за температури +250 °С капрон плавиться.
Із капронової тканини виготовляють різноманітні мережива, тасьму, стрічки, штори, килимові вироби, рибальські сіті (мал. 1.3). Окрім того, капрон використовують для виготовлення одягу — блуз, шкарпеток, шарфів, а також штучного хутра.
Лавсан зовнішнім виглядом нагадує вовну, але він значно міцніший. Вироби з лавсану потребують мінімального прасування. Лавсанові нитки використовують у поєднанні з бавовною, вовною та льоном для покращення їхньої якості.
Лавсан часто використовують для виготовлення трикотажу, декоративних тканин, штучного хутра.
Волокно нітрон має високу міцність, еластичність, низьку теплопровідність, високу світлостійкість. Із нітронового волокна виготовляють костюмні тканини, штучне хутро з пухнастим ворсом, килимові покриття, пряжу для в’язання (акрил).
Сучасна промисловість виготовляє синтетичні волокна для виробництва тканин спеціального призначення: термостійкі, жаростійкі, надміцні, бактерицидні, з напівпровідниковими властивостями тощо. Наприклад, перлон — волокно, що міцніше за металевий дріт, воно витримує понад 30 тисяч згинів (дріт — лише 20-30 згинів). Хлорин — волокно, що не горить і стійке до дії лугу й кислоти. Його використовують для виготовлення спецодягу, лікувальної білизни та матеріалів технічного застосування, наприклад фільтрувальних тканин і прокладок у хімічних апаратах. Волокна еласта-ну мають високу еластичність і після розтягування (навіть у три рази) швидко повертаються до початкового стану. Тому еластан додають до багатьох тканин для покращення їхньої еластичності (мал. 1.4).
Використання матеріалів, ВиготоВлених із синтетичних Волокон, у ВиробництВі
У техніці з капрону виготовляють фільтрувальні матеріали, кордну тканину, яку використовують як каркас для авто-і авіапокришок. Із капронової смоли виготовляють стійкі до зношування деталі для машин і механізмів. Капронові нитки використовують як швейний матеріал у хірургії.
Лавсан застосовують у виробництві електроізоляційних матеріалів, бензино- та нафтостійких шлангів, покришок шин. Плівки, виготовлені з лавсану, навіть за малої товщини мають велику міцність. Такі плівки використовують для електроізоляції кабелів, виготовлення різноманітних пакувальних матеріалів. Волокно лавсану додають до натуральної вовни для виготовлення високоякісних тканин і трикотажу,
що не мнуться та мають підвищену зносостійкість. Його застосовують також у виробництві транспортерних стрічок, ременів, вітрил тощо.
Сьогодні виготовляють синтетичні біологічно активні волокна, що здатні захищати організм людини від дії мікроорганізмів або виявляти лікувальні властивості. Якщо до структури полімеру ввести антибіотики, то з отриманих бактерицидних волокон можна виготовляти марлю, серветки, білизну, протези трубчастих органів.
Існують волокна, що випромінюють радіоактивні ізотопи, матеріали з яких використовують для лікування деяких шкірних захворювань. Гемоактивні волокна є сировиною для виготовлення тканин, що зупиняють кровотечі. Також сьогодні виготовляють знеболювальні, протизапальні, термостійкі матеріали із синтетичних волокон.
Види пряжі для Виготовлення ВиробіВ,
В'язаних спицями. ВластиВості пряжі
Якість текстильних матеріалів значною мірою залежить від будови й структури ниток та пряжі, з яких вони виготовлені. Наприклад, пряжа підвищеного кручення надає трикотажному полотну міцності й жорсткості. Матеріали, виготовлені з товстої пряжі, стійкіші до зношення, тепліші, але важчі.
Сьогодні для рукоділля пропонують величезну кількість видів пряжі. Мотки пряжі відрізняються метражем, ціною, кольором та складом ниток. Перед виготовленням в’язаного виробу потрібно уважно вивчити властивості волокон уподобаних ниток. Від цього залежить, чи довго прослужить в’язана річ і те, як за нею треба доглядати.
Існують різні ознаки для класифікації видів пряжі. Розгляньмо найпоширеніші з них.
За призначенням пряжу поділяють на зимову, літню та всесезонну.
Зимова пряжа призначена для виготовлення виробів холодного сезону: светрів, шапок, шарфів, шкарпеток,
рукавиць, теплих суконь (мал. 1.5). Це пряжа з різних видів вовни, ангори, мохеру, кашеміру, альпаки та їхніх сумішей із синтетичними видами пряжі — акрилом і поліестером.
Літню пряжу використовують для виготовлення виробів літнього сезону: майок, топів, літніх суконь і сарафанів, капелюшків, легких пуловерів та джемперів, дитячих шкарпеток (мал. 1.6). Це пряжа з бавовни, шовку, віскози, бамбука, а також їх суміші між собою та синтетичними видами пряжі.
Всесезонна пряжа — це універсальна пряжа, яку не можна віднести до певного сезону, вона різноманітна за призначенням і складом.
Це насамперед усі фасонні види пряжі: стрічка, «травичка», пряжа з лелітками тощо (мал. 1.7). До всесезонної відносять також пряжу, виготовлену із синтетичних видів волокон: поліестеру, акрилу, мікрофібри тощо.
За складом, тобто за сировиною, з якої виготовляють волокна, пряжу поділяють на натуральну та синтетичну.
Синтетична пряжа з’явилася відносно недавно й характеризується неоднозначним ставленням в’язальниць. Її цінують за легкість у догляді та добрі експлуатаційні показники: вона зносостійка, чудово тримає форму, вироби з неї можна прати в пральній машині.
Але разом із цим синтетичні волокна за гігієнічними властивостями й комфортністю поступаються натуральним. Синтетичні види пряжі постійно вдосконалюють, створюють нові їхні види, а в поєднанні з натуральними підвищують споживчі властивості останніх (мал. 1.8).
Люрекс — штучне волокно з яскравим металевим блиском. Може бути різних кольорів. Його використовують тільки в змішаних типах пряжі. Нитка з чистого люрексу жорстка й неміцна.
Поліамід — синтетичне волокно. Різновиди: дедерон, капрон, нейлон, перлон, стилон. Переваги: міцне, зберігає форму. Недоліки: електризується, негігроскопічне, не можна
прати з пом’якшувальними кондиціонерами для білизни, чутливе до світла.
Поліестер — синтетичне волокно. М’яке, легке. Вироби з додаванням поліестеру добре тримають форму, не втрачають своїх властивостей під дією світла, швидко сохнуть, але накопичують статичну електрику.
Тактель — синтетичне поліамідне волокно, розроблене компанією Du Pont. Вироби з тактелю поєднують найкращі властивості штучних волокон: не накопичують статичної електрики, швидко сохнуть, міцні й довговічні, добре «дихають».
Існує велика кількість різних видів натуральної пряжі, що відрізняються походженням, якістю та ціною (мал. 1.9).
Альпака — це якісна пряжа із шерсті однойменної тварини. Її волокна однорідні, шовковисті, досить жорсткі, майже не звалюються.
Ангора — шерсть ангорських кроликів. Її використовують у змішаних типах пряжі разом з акрилом, звичайною та мериносовою вовною. Вироби з ангори пухнасті, м’які й теплі. Їх необхідно берегти від води, а отже, не можна прати.
Бавовна — волокно з бавовнику. Міцне, м’яке, гігроскопічне, добре фарбується. Після прання може зсідатися.
Бамбук — різновид віскози з деревини бамбука. За властивостями нагадує льон. Пряжа з бамбуковим волокном м’яка, з невеликим блиском. Після прання виріб може трохи змінити форму й розтягнутися на кілька сантиметрів.
Верблюжа шерсть — волокно з верблюжого пуху. Ця шерсть м’яка, легка, гігроскопічна, має цілющі властивості. Така пряжа чутлива до сонця. На відміну від шерсті інших тварин, не спричиняє алергію (гіпоалергенна).
Віскоза — штучне волокно, вироблене з целюлози. М’якість, еластичність, легкий блиск та яскраві кольори віскози дозволяють створювати цікаві моделі. Виріб з віскози після прання може витягнутися.
Кашемір — волокно з пуху гірських кіз. Це надзвичайно якісна шерсть: м’яка, легка, із благородним блиском. Вироби з кашеміру дорогі та вимагають дбайливого догляду.
Льон — міцне, стійке до впливу вологи й високих температур волокно. Вироби з льону служать довго, зігрівають у холодну погоду й забезпечують прохолоду під час спеки.
Мериносова вовна — шерсть мериносових овець. Волокно з неї тонке, м’яке, міцне, не спричиняє алергію, добре тримає форму, стійке до зношування.
Мохер — вовна з ангорських кіз. Вироби з мохеру теплі, легкі, об’ємні й пухнасті. Під час прання треба використовувати м’які засоби та воду кімнатної температури.
Шовк — високоякісне волокно з ниток тутового шовкопряда. Має красивий блиск та високу міцність. Добре пропускає повітря. Вироби із шовку вимагають дбайливого догляду.
Волокна виробляють у вигляді довгих ниток (мононит-ки) або штапелю (волокон обмеженої довжини), але класична пряжа складається зі скручених волокон. Від способу скручування волокон у пряжу змінюються її властивості в цілому.
Існує безліч способів скручування волокон у пасма. За величиною кручення пряжу поділяють на пряжу слабкого, середнього, підвищеного й сильного кручення. Кручення характеризується числом витків нитки, що припадають на 1 м її довжини. За напрямком кручення буває правим (позначають буквою z) і лівим (позначають буквою s) (мал. 1.10).
За обробкою й фарбуванням пряжа буває сирова (необ-роблена), вибілена, мерсеризована, обпалена, пофарбована, меланжева.
Пряжу випускають у пасмах (мал. 1.11), мотках (мал. 1.12) або бобінах (мал. 1.13) і обов’язково забезпечують етикеткою (мал. 1.14).
На етикетці зазвичай указують: назву пряжі, назву фірми, яка цю пряжу виготовила, масу мотка або пасма в грамах, довжину нитки мотка або пасма, склад пряжі у відсотковому співвідношенні, рекомендований номер спиць або гачка, придатність до машинного в’язання, бажану щільність полотна, яку можна отримати під час в’язання на спицях рекомендованого розміру, виражену в кількості петель і рядів на 10 см2 зразка. Іноді зазначають приблизну кількість мотків пряжі або необхідну загальну кількість у грамах для виготовлення, наприклад, пуловера розміру М. Подають рекомендації з догляду за виробом із цього виду пряжі. Указують країну-виробника й дані компанії-виробни-ка пряжі. Окремо наносять номер кольору та номер партії. У різних партіях колір одного номера може відрізнятися, і це не вважають браком.
Про спеціальні показники, що характеризують структуру пряжі, можна прочитати в додатковому матеріалі до параграфа на сайті.
Мал. 1.14. Маркування етикеток пряжі: 1 — волокнистий склад пряжі; 2 — умовні позначки з догляду за виробом, вив'язаним із пряжі; 3 — категорія пряжі за тонкістю від 0 до 6 (0 — надзвичайно тонка, 6 — дуже товста); 4 — номер і назва кольору; 5 — рекомендовані номери спиць для в'язання або гачка; 6 — щільність в'язання пробного зразка, кількість петель і рядів; 7 — маса в мотку; 8 — довжина пряжі в мотку
Лабораторно-практична робота Розпізнавання видів пряжі
Інструменти та матеріали: лупа, ножиці, клей, довгий пінцет, металевий піддон, спиртовий пальник або сірники; етикетки від різних видів пряжі та зразки пасом пряжі для в'язання природного й хімічного походження (бавовни, вовни, віскози, акрилу, лавсану).
Правила безпечної праці: роботу виконувати з дотриманням правил безпечної праці в шкільних майстернях.
Послідовність виконання роботи:
1. Розглянути зразки етикеток та пряжі натурального й хімічного походження.
2. Виконати маркування зразків (позначити їхній номер).
3. Для кожного зразка визначити назву та належність до природних, штучних чи синтетичних волокон.
4. Під наглядом учителя з дотриманням правил пожежної безпеки дослідити характер горіння волокон. Для цього, утримуючи зразки пінцетом, необхідно послідовно вносити маленькі шматочки зразків у полум’я над металевим піддоном. Дослідити залишки горіння.
5. Визначити за характером горіння належність зразків до певного типу волокон.
6. З’ясувати сферу застосування розглянутих видів пряжі.
7. За результатами досліджень заповнити таблицю в зошиті.
Зразки етикеток різних видів пряжі подано в додатковому матеріалі до параграфа на сайті.
Ключові слова: штучні волокна, синтетичні волокна, капрон, нейлон, лавсан, акрил, нітрон, еластан, хлорин, перлон, класифікація пряжі за призначенням, зимова пряжа, літня пряжа, всесе-зонна пряжа, класифікація пряжі за складом, класифікація пряжі за текстурою та структурою, способи кручення нитки, s-кручення, z-кручення, варіанти маркування етикеток пряжі.
Контрольні запитання
1. У чому полягає різниця між штучними волокнами та синтетичними?
2. Поясніть необхідність виробництва синтетичних волокон.
3. Назвіть ознаки класифікації видів пряжі.
4. На які важливі показники слід звертати увагу на етикетці пряжі?
5. Чому на етикетки мотків пряжі наносять позначки з догляду за готовим виробом?
Працюємо в парах
На запропонованих для лабораторно-практичної роботи етикетках від різних видів пряжі знайдіть маркування, що інформують про волокнистий склад, масу мотка, довжину нитки, рекомендований номер спиць, номер кольору, країну-виробника. Перший учень добирає характеристики пряжі для холодної пори року, а другий — для літа. Обґрунтуйте свій вибір. Запишіть висновки в зошит. Які характеристики пряжі є важливими для вибору за призначенням, а які — другорядними?
Працюємо творчо й самостійно
За результатами роботи в парах виберіть модель виробу, що відповідає вашим уподобанням і характеристикам пряжі. Визначте, які маркування рекомендують правила догляду за готовим виробом та що вони означають?
Перевірте свої знання за розділом «Основи матеріалознавства», виконавши тестові завдання на сайті.
Це матеріал з підручника Трудове навчання 9 клас Ходзицька