Современные волокна история появления сообщение 5 класс
Обновлено: 05.07.2024
Натуральное волокно создает сама природа.
С древнейших времен и до конца XIX века единственным сырьем для производства текстильных материалов служили натуральные волокна, которые получали из различных растений. Сначала это были волокна дикорастущих растений, а затем волокна льна и конопли. С развитием земледелия начали возделывать хлопчатник, дающий очень хорошее и прочное волокно.
Большое распространение получили волокна, вырабатываемые из стеблей растений, их называют лубяными. Волокна из стеблей большей частью грубые, прочные и жесткие - это волокна кенафа, джута, конопли и других растений. Изо льна получают более тонкие волокна, из которых вырабатывают ткани для изготовления одежды и белья.
Кенаф возделывается в основном в Индии, Китае, Иране, Узбекистане и других странах. Волокно кенафа отличается высокой гигроскопичностьюи прочностью. Из него изготавливают мешковину, брезент, шпагат и т.д.
Конопля - очень древняя культура, выращивается для получения волокна преимущественно у нас в стране, Индии, Китае и др. В диком состоянии произрастает в России, Монголии, Индии, Китае. Из стеблей конопли получают волокно (пеньку), из которой делают морские канаты, веревки, парусину.
Джут возделывают в тропических районах Азии, Африки, Америки и Австралии. Джут на небольших площадях выращивают в Средней Азии. Волокна джута используют для изготовления технических, упаковочных, мебельных тканей и ковровых изделий.
Из волокон растительного происхождения наиболее известны хлопок и лен.
Хлопок очень древняя культура. Его начали возделывать в Индии более 4000 лет назад. Остатки хлопковых тканей нашли в могилах древних перуанцев, раскопанных в пустынях Перу и Мексики. Значит, еще раньше, чем в Индии, перуанцы знали хлопчатник и умели делать из него ткани.
Хлопком называют волокна, покрывающие поверхность семян однолетнего растения хлопчатника,который произрастает в теплых южных странах. Развитие волокон хлопка начинается после цветения хлопчатника в период образования плодов (коробочек). Длина волокон хлопка колеблется от 5 до 50 мм. Собранный и спрессованный в кипы хлопок называют хлопок-сырец.
При первичной обработке хлопка волокна отделяются от семян и очищаются от различных примесей. Сначала отделяются самые длинные волокна (20-50 мм), затем короткие или пух(6-20 мм) и,наконец, подпушка (менее 6 мм). Длинные волокна используются для производства пряжи, пух - для изготовления ваты, а в смеси с длинным хлопковым волокном - для производства толстой пряжи. Волокна длиной менее 12 мм подвергаются химической переработке в целлюлозу для получения искусственных волокон.
Пшеница и лен - наиболее древние культурные растения. Лен начали возделывать девять тысяч лет назад. В горных областях Индии из него впервые стали изготовлять ткани, красивые и тонкие.
Семь тысяч лет назад лен уже был известен в Ассирии, Вавилонии. Оттуда он проник в Египет.
Льняные ткани стали там предметом роскоши, вытесняя распространенные прежде шерстяные. Только египетские фараоны, жрецы и знатные люди могли позволить себе одежду из льняных тканей.
Позднее финикийцы, а затем греки и римляне стали делать из льняного полотна паруса для своих кораблей.
Наши предки, славяне, любили белоснежные тяжелые ткани изо льна. Они умели возделывать лен,отводя под посевы лучшие земли. У славян льняные ткани служили одеждой для простого народа.
Из льняных волокон получается тяжелое, прочное белое полотно. Оно великолепно для скатертей, носильного и постельного белья.
А лен, посеянный густо и снятый с поля во время цветения, дает очень нежное волокно, которое идет на тонкий и легкий батист.
Лен- однолетнее травянистое растение, которое даст волокно того же названия. Волокно льна находится в стебле растения и может достигать 1 метра. Уборку льна производят в период ранней желтой спелости. Полученное сырье для производства пряжи (нитей) подвергается дальнейшей обработке.
Первичная обработка льна состоит из замачивания льняной соломы, сушки тресты,мытья и трепания, чтобы отделить примеси.
Из очищенных и рассортированных волокон получают пряжу.
Положительные свойства хлопчатобумажных тканей: хорошие гигиенические и теплозащитные свойства, прочность, светостойкость. Под действием воды волокна хлопка даже набухают и увеличивают прочность, то есть, не боятся любой стирки. Ткани имеют хороший внешний вид, за изделиями из них нетрудно ухаживать.
Благодаря тому, что хлопчатобумажные ткани обладают хорошей гигроскопичностью и высокой воздухопроницаемостью, а льняные ткани - более высокой гигроскопичностью и средней воздухопроницаемостью, их используют для изготовления постельного белья, бытовой одежды.
Недостатки хлопчатобумажных тканей: сильная сминаемость (ткани теряют красивый внешний вид при носке), небольшая стойкость к истиранию, поэтому малая носкость.
Недостатки льняных тканей: Сильная сминаемость, малая драпируемость, жесткость, большая усадка.
Натуральные волокна животного происхождения
Натуральные волокна животного происхождения - шерстяные и шелковые. Ткани из таких волокон являются экологически чистыми и поэтому представляют определенную ценность для человека и положительно влияют на его здоровье.
С незапамятных времен люди использовали для изготовления тканей шерсть. С той самой поры, как стали заниматься скотоводством. В дело шли шерсть овец и коз, а в Южной Америке и лам.
Известный русский географ-исследователь П. К. Козлов во время монголо-тибетской экспедиции 1923-1926 годов раскопал курганные погребения, в которых обнаружил древние шерстяные ткани. Даже пролежав несколько тысяч лет под землей, некоторые из них превосходили по крепости нитей современные.
Основную массу шерсти получают с овец, причем лучшую шерсть дают тонкорунные мериносовые овцы. Тонкорунные овцы известны со II века до нашей эры, когда скрестив колхидских баранов с итальянскими овцами, римляне вывели тарентайнскую породу овец с коричневой или черной шерстью. В 1 веке скрещиванием тарентайнских овец с африканскими баранами в Испании получили первых мериносов. От этого первого стада в конечном итоге произошли и все другие породы мериносов: французские, саксонские и т. д.
Овец стригут один раз или в некоторых случаях дважды в год. С одной овцы получают от 2 до 10 килограммов шерсти. Из 100 килограммов сырой шерсти получают 40-60 килограммов чистой, которую и отправляют для дальнейшей переработки.
Из шерсти других животных широко используют козью мохеровую шерсть, получаемую с ангорских коз, ведущих свое происхождение из турецкого местечка Ангора.
Для изготовления верхней одежды и пледов используют верблюжью шерсть, получаемую стрижкой или вычесыванием во время линьки верблюдов.
Высокоупругие прокладочные материалы получают из лошадиного волоса.
Неопытному глазу почти вся шерсть кажется одинаковой. А вот специалист высокой квалификации способен различить свыше семи тысяч сортов!
В XIV-XV веках шерсть, предназначенную для прядения, чесали деревянным гребнем, имевшим несколько рядов стальных зубьев. В результате волокна в пучке располагались параллельно, что очень важно для их равномерного вытягивания и скручивания при прядении.
Из расчесанного волокна получали прочные, красивые нити, из которых вырабатывалась добротная ткань, долго не изнашивавшаяся.
Шерсть - это волосяной покров животных: овец, коз, верблюдов. Основную массу шерсти (95-97 %) дают овцы. Шерстяной покров снимают с овец специальными ножницами или машинками. Длина шерстяных волокон от 20 до 450 мм. Состригают почти цельной неразрывной массой, которая называется руном.
Виды шерстяных волокон - это волос и шерсть, они длинные и прямые, и пух - он более мягкий и извитый.
Перед отправлением на текстильные фабрики шерсть подвергают первичной обработке: сортируют, то есть подбирают волокна по качеству; треплют - разрыхляют и удаляют засоряющие примеси; промывают горячей водой с мылом и содой; сушат в сушильных машинах. Затем изготавливают пряжу, а из нее ткани.
В отделочном производстве ткани красят в различные цвета или наносят на ткани различные рисунки. Ткани из шерсти вырабатываются гладкокрашеными, пестроткаными и напечатанными.
Шерстяные волокна имеют следующие свойства: обладают высокой гигроскопичностью, то есть хорошо впитывают в себя влагу, упругие (изделия мало мнутся), стойкие к воздействию солнца (выше, чем у хлопка и льна).
Чтобы проверить шерстяное волокно, надо кусочек ткани поджечь. Во время горения волокно шерсти спекается, образовавшийся спекшийся шарик легко растирается пальцами. В процессе горения ощущается запах жженого пера. Таким путем можно определить ткань: чистая это шерсть или искусственная.
Из шерстяных волокон изготавливают платьевые, костюмные и пальтовые ткани. В продажу шерстяные ткани поступают под такими названиями: драп, сукно, трико, габардин, кашемир и др.
Существует несколько видов бабочек, гусеницы которых перед превращением в куколки вьют коконы, используя выделения из специальных желез. Таких бабочек называют шелкопрядами. В основном разводят тутового шелкопряда.
Шелкопряды развиваются в несколько стадий: яйцо (грена), гусеница (личинка), куколка и бабочка. Гусеница развивается 25-30 дней и проходит пять возрастов, разделяемых линьками. Ее длина к концу развития достигает 8, а толщина 1 сантиметра. 8 конце пятого возраста шелкоотделительные железы гусениц заполняются шелковой массой. Шелковина - тонкая парная нить из белкового вещества фиброина - выдавливается в жидком состоянии, а затем твердеет на воздухе.
Образование кокона длится 3 дня, после чего происходит пятая линька, и гусеница превращается в куколку, а через 2-3 недели в бабочку, которая живет 10-15 дней. Бабочка-самка откладывает грену, и начинается новый цикл развития.
Из одной коробки грены массой 29 граммов получают до 30 тысяч гусениц, съедающих около тонны листвы и дающих четыре килограмма натурального шелка.
Для получения шелка естественный ход развития шелкопряда прерывают. На заготовительных пунктах собранные коконы подсушивают, затем обрабатывают горячим воздухом или паром, чтобы предотвратить процесс превращения куколок в бабочек.
На шелковых предприятиях коконы разматывают, соединяя вместе несколько коконных нитей.
Натуральный шелк - это тонкие нити, которые получают при размотке коконов гусеницы тутового шелкопряда. Кокон - это плотная, похожая на крошечное яйцо оболочка, которую гусеница туго свивает вокруг себя перед тем, как превратиться в куколку. Четыре стадии развития шелкопряда - яичко, гусеница, куколка, бабочка.
Шелковыеволокна имеют следующие свойства: они обладают хорошей гигроскопичностью и воздухопроницаемостью, менее устойчивы к солнечным лучам, чем другие натуральные волокна. Горит шелк так же, как и шерсть. Изделия из натурального шелка очень приятно носить, благодаря их хорошим гигиеническим свойствам.
Позднее, в 1734 г., французский естествоиствоиспытатель Рене Антуан Реомюр пытался воспроизвести процесс выделения гусеницей шелкопряда шелковой нити и получить волокно, но составу и свойствам аналогичное натуральному шелку. Он считал, что шелк это не что иное, как жидкая смола, которую высушили, и высказал предположение, что искусственный шелк можно получать из различных смол. Но невысокий уровень развития химии в то время не позволил ученым решить задачу по созданию искусственных волокон.
С момента опубликования логических выкладок Роберта Гука до получения первой нити химическим путем прошло почти два столетия. Сначала для производства искусственных волокон использовали только природное сырье. И лишь в 80-х годах ХIХ в. ботаник К. Негели установил, что хлопок состоит из целлюлозы — то есть из того же вещества, что и бумага, которую получают из древесины.
Ученые поняли, что дрёвесина вполне может быть сырьем для получения волокон. Это было открытие, которое помогло создать искусственные волокна. Первый патент на производство искусственного шелка был получен в 1853 г. англичанином Джорджем Аудемарсом. Он предложил формовать бесконечные тонкие ниши из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта и эфира.
Следующим был патент, выданный в 1857 г. Эдварду Джозефу Хьюзу из Манчестера. Он предлагал получать волокно из смеси жира, клея, муки, масла, желатина и целлюлозы. Однако практически его идею воплотить в жизнь не удалось.
В конце ХIХ в. промышленное производство искусственных волокон было организовано во Франции — в Безансоне. В 1884 г. молодому французскому химику Шардонне, помогавшему в свое время Луи Пастеру в изучении болезней шелковичных червей, удалось получить искусственные волокна. Шардонне обработал целлюлозу азотной кислотой, получил нитроцеллюлозу, растворил ее в смеси эфиров и после продавливания раствора через тонкие стеклянные трубочки, удалив растворитель, получил пить, очень похожую на шелковую. В 1884 г. он основал в Безансоне компанию по производству искусственного шелка, в качестве исходного материала использован волокна шелковицы и хлопка. Эти нити имели очень большой недостаток — они обладали повышенной горючестью.
Текстильные журналы того времени опубликовали ряд статей с предостережениями о последствиях использования одежды из искусственных волокон. Французское правительство вынуждено было закрыть компанию, но Шардонне продолжил работы по усовершенствованию технологии своего производства. И уже в 1889 г. на Всемирной выставке в Париже ученый представил новые образцы пряжи и тканей промышленного производства.
Наиболее широкое распространение получило вискозное волокно. В /891г. молодые английские химики Чарльз Кросс и Эдвард Бивен открыли процесс получения вискозы: они предложили обрабатывать целлюлозу едким натром и сероуглеродом. Полученная жидкость после продавливания через отверстия и обработки кислотой давала тонкую и прочную нить.
К 1900 г. производство вискозного волокна составляло уже 1000 тонн. Перспектива производства этого волокна была очевидна. Огромные сырьевые ресурсы и их дешевизна открыли широкие возможности для производства вискозных волокон. Один кубический метр древесины дает 200 кг целлюлозы и примерно 150 кг волокна, из которого можно выработать до 1500 м ткани.
На основе целлюлозы производится ацетатное волокно. Натуральные волокна обрабатывали уксусной кислотой, а затем растворяли в ацетоне. Из раствора получали ацетатные нити. Впервые этот метод был предложен в 1869 г., но практическое применение началось только в 1890-м. В 1908 г. организовано производство белковых волокон из молочного казеина.
Волокна, получаемые в результате химической переработки природных полимеров растительного и животного происхождения, называют искусственными. Создавая волокна из готовых природных полимеров, ученые пришли к выводу, что можно научиться самим создавать нечто подобное. В результате многолетних исследований в 30-хгодах ХХ в. были разработаны методы синтеза волокнообразующих полимеров состоящих из элементов углерода, водорода, кислорода, азота и др. На практике полимеры синтезируют из таких соединений, как бензол, фенол, этилен, ацетилен, аммиак, синильная кислота, которые в огромных количествах производят на химических заводах путем переработки природного сырья нефти, каменного угля, газа. Такие волокна называют синтетическими.
С выпуска в 1932 г. поливинилхлоридного волокна в Германии в текстильной промышленности новая эра.
Первый в мире завод по производству нейлона был открыт в 1939г. в США в Сифорде (штат Делавэр). Любопытно, что капрон распространенный волокнообразующий полиамид - был получен на 40 лет раньше нейлона. В 1899 г. немецкие исследователи Габриэль и Маас получили полимер Е-капролактам, но за этим открытием ничего не последовало.
В 1938 г. капрон заново открыл, и снова в Германии, Пауль Шлак, и назвал его перлоном. Но производство перлона в годы Второй мировой войны было засекречено: материал шел на военные нужды — в основном на производство парашютов и шинный корд.
В России капрон впервые был получен в 1947 г., а с 1950 г. началось производство лавсана. Он относится к полиэфирным волокнам и получил свое название в лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук СССР. Полиакрилонитрильные волокна (ПАИ) в мире производят с 1942 г., а у нас в стране — с 1963 г. Мир химических волокон многообразен. Производство этих волокон интенсивно развивается, причем более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья, меньшей трудоемкостью производственных процессов, разнообразием свойств тканей из таких волокон и их хорошим качеством.
На протяжении тысяч лет до введения синтетических волокон существовало четыре главных волокна в текстильной промышленности, среди которых такие: лен, шерсть, хлопок и шелк, все продукты, созданные из природных, быстро возобновляемых и обильных источников. Новаторы разработали синтетические ткани, чтобы преодолеть некоторые из ограничений, присущих натуральным волокнам: хлопок и лен быстро мнутся, шелк требует осторожного обращения, а шерсть сжимается и может вызвать раздражение кожи при соприкосновении. Искусственный шёлк — первое искусственное волокно, созданное, чтобы превзойти успех шелка, которое стало коммерчески доступными в 1910 году.
Текстильная промышленность, которая была тесно связана с природой, после индустриализации преобразовалась в промышленность, сильно зависящую от синтетики и химических веществ.
Ткани из натуральных волокон
На протяжении тысячи лет натуральные волокна с использованием шерсти активно используются для создания одежды в разных домах мод.
Ткани из искусственных волокон
Важно понимать, что все производимые волокна не похожи друг на друга. Каждое волокно имеет уникальный состав и собственный набор физических свойств. Федеральная комиссия по торговле Соединенных Штатов Америки, опубликовала общие названия и определения для искусственных волокон, включая: ацетат, акрил, лиоцелл, модакрил, нейлон, полиэстер, полипропилен (олефин), вискозу и спандекс.
Первые опыты по получению синтетических волокон начались еще в XVIII- м столетии. Однако, особыми результатами они не увенчались. В то время было еще недостаточно опыта для совершения такого рода экспериментов.
Зато в 1889-м году мировую общественность ждала настоящая сенсация. На Всемирной выставке в Париже французский химик Илер де Шардонне впервые представил нить, полученную искусственным путем.
За основу ученый взял обыкновенную целлюлозу и последовательно обработал ее щелочью и кислотой. Своему детищу Шардонне дал имя вискоза. Через двадцать лет по всему миру будут активно производить искусственный шелк, взяв за основу именно это волокно. Заводы построят не только в Европе, но также в Америке.
Следующей большой вехой в истории синтетических тканей станет появление нейлона. Его автором выступит Уоллес Карозерс - специалист компании DuPont. Он получит волокно, благодаря синтезу адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Нейлон произведет настоящий переворот в модной среде. Из него примутся выпускать сверх тонкие по тем временам чулки и колготки.
В 50-х годах появится акрил. По своим качествам и характеристикам он намного превзойдет столь привычную всем шерсть. Его наделят способностью сохранять форму, легкостью в обращении. Но главное – ему не будет страшна плесень.
Вслед за акрилом на свет из расплава полиэтилентерефталата произведут полиэстер, а затем полиэфир. Волокна привлекут внимание своей гигроскопичностью и прочностью. Позже их применят при изготовлении спортивных костюмов и курток.
Параллельно на текстильных предприятиях из синтетического сырья наладят выпуск тканей. Текстильный ассортимент пополнят бифлекс, микрофибра, флис, дюспо, сатен и многие другие материалы. Впрочем, промышленность не стоит на месте, и каждый год комбинаты представляют новые ткани, созданные из синтетических элементов.
Читайте также: