Химические волокна (ХВ) – это волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров.
Прочность ХВ – способность противостоять растягивающим усилиям, т.е. разрывной нагрузке.
Оценка прочности заключается в определении максимального усилия, которое выдерживает волокно до разрыва.
Характеристики химических волокон
ХВ получают из полимеров: искусственных – из отходов целлюлозных предприятий, хлопка, молока, древесины, синтетических – из угля, нефти, газа.
Процесс производства химических волокон заключается в расплаве твердого полимера и продавливании раствора через фильеры. Образовавшиеся после продавливания нити охлаждаются и наматываются на приемную бобину (см. рис. 1).
Рисунок 1
где: 1 – твердый полимер; 2 – плавильная камера; 3 – фильера; 4 – обдувочная камера; 5 – пучок нитей; 6 – прядильные диски; 7 – приемная бобина.
После формования волокна подвергаются отделке (очистке, окраске, приданию специальных свойств – мягкости, повышенного скольжения, поверхностного замасливания и др.).
Заключительным этапом является окончательная просушка и отправка ХВ потребителю.
Готовые химические волокна должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1 (см. табл. 1).
|
Вид волокна |
Плотность, г/см³ |
Прочность |
Удлинение, % |
Набухание в воде, % |
Влагопоглощение, (при 20 °С и относительной влажности 65 %), % |
|||
|
Сухого волокна, кгс/мм² |
Мокрого волокна |
Волокна в петле |
Сухого волокна |
Мокрого волокна |
||||
|
% от прочности сухого |
||||||||
|
Искусственные волокна |
||||||||
|
Ацетатное Штапельное Вискозные волокна: штапельное обычное штапельное высокопрочное Медноаммиачные волокна: штапельное |
1,32 1,30 1,52 1,52 1,52 1,52 |
16-18 14-23 32-37 50-60 50-82 21-26 |
65 70 55 75 65 65 |
85 85 35 40 25 70 |
25-35 22-28 15-23 19-28 5-15 30-40 |
35-45 30-40 19-28 25-29 7-20 35-50 |
20-25 12-18 95-120 62-65 55-90 100 |
6,5 4,0 13,0 12,0 12,0 12,5 |
|
Синтетические волокна |
||||||||
|
Полиамидные: штапельное Полиэфирные: штапельное Полиакрилонитрильные (нитрон): штапельное Полипропиленовые: штапельное Полиуретановая нить |
1,14 1,38 1,17 0,90 1,0 |
41-62 40-58 21-32 30-49 5-10 |
80-90 100 90 100 100 |
75 40-80 70 90 100 |
45-75 20-30 20-60 20-40 500-1000 |
20-30 20-60 20-40 500-1000 |
10-12 3-5 5-6 0 — |
4,5 0,35 1,0 0 1,0 |
Таблица 1
Из табличных данных нетрудно сделать вывод о свойствах химических волокон. Основными из них принято считать:
- Высокую разрывную прочность;
- Значительное разрывное удлинение;
- Хорошую формоустойчивость;
- Высокую устойчивость к многократным знакопеременным нагружениям;
- Стойкость к воздействию влаги, света, плесени, бактерий;
- Термостойкость.
При необходимости, путем дополнительных обработок физико-механические свойства ХВ можно значительно улучшить.
Применение химических волокон
ХВ благодаря своим свойствам нашли широкое применение в текстильной промышленности. Они используются при изготовлении:
- Одежды;
- Укрывного материала;
- Упаковочного материала;
- Ниток, шнуров, веревок;
- Игрушек;
- Рюкзаков, сумок;
- Технических тканей.
Кроме того, химические волокна применяются во многих отраслях промышленности. Например, в автомобилестроении (укрепление РТИ – шин, прокладок, фильтров), силовых структурах (изготовление защитных костюмов МЧС, бронежилетов, скафандров) и др. отраслях – медицине, энергетике, в изготовлении бытовых товаров.
Нити из химических волокон являются основой ковров, тарных тканей, сит, сеток различного назначения.
Применение ХВ обусловлено их рентабельностью производства, длительным сроком эксплуатации, устойчивостью к агрессивным средам, экологической безвредностью и высокой прочностью.
Оценка прочности химических волокон
Качество химических волокон проверяется по многим показателям. Одним из основных является прочность. Для ее оценки пользуются определением величины разрывной нагрузки, т. е. наибольшего усилия, которое выдерживается ХВ до разрыва.
Одним из методов оценки прочности является испытание химических штапельных волокон и жгутов на определение их разрывной нагрузки и удлинения при разрыве.
Суть метода заключается в растяжении испытываемых материалов до разрыва. При этом в процессе растяжения фиксируются значения прикладываемой нагрузки и величина удлинения при разрыве.
Испытания проводятся на 50 образцах. Полученные результаты обрабатываются с помощью специальных математических формул, которые позволяют определить значение разрывной нагрузки материала и в последствии оценить его прочность.
При определении параметров используется специальное оборудование – машины разрывные, динамометры типа ДШ-3М или комплексные установки, например, BALEXPERT.
Установка проверки качества химических волокон
Оценка прочности ХВ производится в соответствии с требованиями разработанных стандартов:
- ГОСТ 10213.2-2002 «Волокно штапельное и жгут химические. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве»;
- ГОСТ 10213.0-2002 «Волокно штапельное и жгут химические. Правила приемки и метод отбора проб»;
- ГОСТ 26171-2001 «Волокна и нити химические. Методы определения линейной плотности»;
- ГОСТ 32085-2013 «Волокна химические (синтетические). Требования безопасности»;
- ГОСТ 4.51-87 «Система показателей качества продукции. Ткани и штучные изделия бытового назначения из химических волокон».
Необходимо учитывать, что существует еще ряд стандартов, по которым проводятся испытания и оценивается прочность химических волокон с учетом материала изготовления и условий дальнейшей эксплуатации.
