Синтетичні поліефірні волокна і нитки

21) фасонна нитка –  текстильна нитка, яка змінює  періодично повторювані місцеві  зміни структури і кольору;

22) армована нитка –  текстильна нитка, що змінює  складну структуру, в якій осьова  нитка або щільно обплетена  волокнами або другими нитками;

23) модифікована нитка  (волокно) – текстильна нитка  (волокно) з заданими специфічними  властивостями, які отримуються шляхом додаткових хімічних або фізичних модифікацій;

24) термофіксована нитка  (волокно) – текстильна нитка  (волокно), що піддається тепловій  або термовологій обробці приведення  її в рівноважний стан;

25) текстильна плівка –  полімерна плівка, у якої молекулярна  орієнтація переважає в повздовжньому  напрямку;

26) плівкова текстильна  нитка – сплюснута комплексна  нитка, отримана розщепленням  текстильної плівки або екструдуванням  у вигляді смужки;

27) фібрільована плівкова  нитка – плівкова текстильна  нитка з повздовжнім розшаруванням, що має поперечні зв’язки між фібрилами. [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Стан виробництва  поліефірних ниток у світі

Обсяг промислової переробки  хімічних волокон розширюється головним чином завдяки синтетичним волокнам. На їх частку доводиться більше 93% в  загальній кількості вироблених хімічних волокон, на частку целюлозних – не менше 7%. З метою поліпшення гігієнічних властивостей багато синтетичні тканини виробляються і будуть вироблятися з віскозними нитками, бавовняної та штапельних пряжею.

За останні 20 років поліефірні волокна зберегли високі темпи зростання  виробництва серед усіх видів  хімічних волокон. Поліефірні волокна  зберегли лідируючі позиції як за темпами зростання, так і за обсягами виробництва, забезпечивши значну частку на світовому ринку хімічних волокон  – понад 60%. Досягненню таких вражаючих  результатів посприяли, на відміну  від більшості інших типів  волокон, всі сегменти ринку поліефірів: штапельні волокна (включаючи джгутові) і комплексні (текстильні і технічні) нитки.

Виробництво поліефірних  ниток зосереджено переважно в азіатському регіоні – близько 65% і збережеться на цьому рівні в найближчі 5-6 років. Чільна роль у розвитку поліефірних ниток безроздільно належить Китаю, на частку якого припадає половина світового виробництва цих волокон. У середині 90-х років минулого століття Китай ввозив 70% текстилю для виготовлення одягу на експорт, а в наші дні більше 80% необхідного обсягу текстилю виробляють самі.

Світове споживання ПЕФ волокон  і ниток в 2000-2010 р.р. виросте в 2 рази, в т.ч. у Китаї - майже в 3 рази, в решті Азії – в 2 рази, в Америці – на 44%, а в Європі – лише на 16%.

Поліефірні волокна і нитки – єдина (крім сумарного показника поліпропіленових волокон і ниток) текстильна сировина, світове споживання якого на душу населення і частка його в загальному балансі всіх видів волокон безперервно росте протягом півстоліття, як штапельного волокна, так і комплексних ниток, випереджаючи за абсолютними величинами і нині популярну продукцію з поліпропіленових волокон. Для інших видів хімічних натуральних волокон спостерігається зворотна картина – споживання їх на душу населення з року в рік знижується.

Природно, що для забезпечення вищевідзначених тенденцій у  розвитку поліефірних волокон на найближчу перспективу заплановано  розширення виробництва вихідної сировини: параксилолу (ПК), терефталевої кислоти (ТФК) і моноетиленгліколя (МЕГ).

Останнім часом в технології синтезу поліефірних волокон  робляться успішні спроби зі створення  нових каталітичних систем (переважно  на основі похідних титану).

В останні роки схему виробництва  поліефірної технічної (кордної) нитки  через гранулят, підданий твердофазній поліконденсації, починає поступово  витісняти технологія прямого формування цієї нитки з високов'язкого розплаву поліетилену, зважаючи на очевидні економічні переваги, в тому числі й значне скорочення тепла, виробничих приміщень  та в цілому витрат на 30%.

Поліефірні текстильні нитки, ймовірно, пережили бум в галузі створення високопродуктивного  обладнання зі швидкостями формування до 6000 м / хв, витяжки та перемотування  до 1500 м / хв, суміщення технологічних  стадій на одній машині (DTY, FDY тощо), методи фізичної модифікації поступаються місцем різноманітним прийомам хімічної модифікації, аж до застосування поліефірів.

Сьогодні поліефірні штапельні  волокна стають головним джерелом сировини для швидкопрогресуючої продукції - нетканих матеріалів, незалежно від  методів їх отримання (спанлейс, айрлайд, голкопробивний, клейовий тощо).

Рівень хімізації вітчизняної  текстильної промисловості не перевищує 13%, в той час як у світі він  складає в середньому 60%, не кажучи вже про те, що хімічні волокна  повинні бути помітно дешевше  натуральних. У структурі внутрішнього споживання істотно зросла частка імпорту  хімічних волокон і ниток - до 65% (понад 200 тис. т / рік). Обсяг товарів вітчизняних  переробних галузей на українському ринку складає 12-13%. Через масову інтервенцію з-за кордону частка легкої промисловості у ВВП знизилася до 1,5%, тобто впала в 10 разів проти 1990 р., в той час як в економічно розвинених країнах питома вага цієї галузі зберігається на досить високому рівні, в тому числі в США та Франції 5-6%, в Італії, Португалії, Китаї і Туреччини - від 13 до 21%.

У Росії поліефірних волокон  і ниток (торгова марка «лавсан») практично немає, тим більше, якщо порівнювати з Китаєм і іншими країнами, зазначеними вище. В даний  час їх виробництво зосереджене  на текстильних підприємствах, що спеціалізуються  на випуску різних нетканих матеріалів, набивного матеріалу і т.п. продукції.

Поліефірним волокнам і ниткам поки не видно альтернативи з природних  джерел. Навпаки, ці волокна займають значну частку в суміші з бавовною, вовною, льоном та ін., витісняючи майже половину останніх, а поліефірні нитки ще довго залишаться незамінною сировиною у промисловості автомобільних шин. [12]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Хімічний склад,  структура поліефірних ниток 

Для текстильних волокон  типова фібрилярна структура. Фібрили - це об'єднання мікрофібрил орієнтованих надмолекулярних сполук. Мікрофібрили представляють собою молекулярні  комплекси, поперечний переріз їх менше 10 нм. Утримуються вони один біля одного міжмолекулярними силами, а також  внаслідок переходу окремих молекул  з комплексу в комплекс. Перехід  молекул з однієї мікрофібрили в  іншу залежить від їх довжини. Вважають, що довжина мікрофібрил на порядок  вище поперечника.

Зв’язки між фібрилами здійснюються в основному силами міжмолекулярної взаємодії, вони значно слабші за мікрофібрилярні. Між фібрилами є велика кількість поперечних порожнин і пор. Фібрили розташовуються у волокнах вздовж вісі або під невеликим кутом. Лише в деяких волокнах розташування фібрил має випадковий, неправильний характер, однак і в цьому випадку їх загальна орієнтація в напрямку вісі зберігається. Фібрили і мікрофібрили помітні під мікроскопом при збільшенні 1500 раз і більше.

Більшість текстильних волокон і ниток (в тому числі й синтетичні поліефірні) складаються із високомолекулярних з’єднань полімерів. Макромолекули полімеру – це довгі гнучкі утворення, які складаються з великої кількості ланок, що повторюються, і з’єднані між собою хімічними зв’язками.

Макромолекули волокноутворюючих  полімерів розрізняються не тільки за хімічним складом, а й за будовою. В більшості випадків вони сильно витягнуті по довжині, яка в багато разів перевищує їх поперечник. Структура подібних макромолекул називається лінійною або ланцюговою. Деякі види полімерів мають макромолекули з бічними розгалуженнями різноманітної довжини і складності. В складі макромолекул можуть бути ланки різних полімерів, що знаходяться в основному ланцюзі або в бокових ланцюгах. Якщо між сусідніми макромолекулами виникають хімічні зв’язки, утворюється тривимірна сітчаста структура.

Макромолекули в полімері не існують ізольовано, вони знаходяться  у взаємодії з сусідніми макромолекулами. Характерна особливість високомолекулярних з’єднань – різка відмінність в характері зв’язків вздовж ланцюга макромолекул і міжмолекулярних зв’язків. [2]

Синтетичні поліефірні волокна  мають гладку поверхню із круглим  поперечним перерізом, внаслідок чого вони  блискучі і з пониженою  чіпкістю, а вироби з них пілінгуються.

Вихідною сировиною для виробництва синтетичних волокон служать високомолекулярні з'єднання (полімери), отримані шляхом синтезу з природних низькомолекулярних речовин, найчастіше продуктів переробки кам'яного вугілля і нафти.

Основним видом синтетичних поліефірних волокон є лавсан. Сировиною для лавсану служать диметиловий ефір терефталевої кислоти (ДМТ) і етиленгліколь. Смолу лавсан одержують у дві стадії:

1) взаємодія ДМТ з етиленгліколем, внаслідок чого утворюється дигліколевий  ефір терефталевої кислоти;

2) полімеризація дигліколевого  ефіру терефталевої кислоти. У  результаті реакції утворюється  поліетилентерефталат або смола  лавсан. [4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Характеристика  властивостей поліефірних ниток

Властивості волокон визначаються не тільки надмолекулярною структурою, але й більш низькими її рівнями. Взаємозв'язок структури волокон  на різних рівнях з їх властивостями  вивчені ще недостатньо. Подальше накопичення  даних про взаємозв'язок структури  і властивостей дозволить вирішити найважливішу проблему про раціональне  використання волокон та зміни їх структури з тим, щоб добитися управління процесом отримання волокон  з необхідним комплексом властивостей.

Дуже важливо і те, що властивості синтетичного волокна  і, отримуваного з нього, матеріалу  можна задавати наперед. Фізико-механічні  та фізико-хімічні властивості синтетичних  волокон можна змінювати в  процесах формування, витягування, обробки  і теплової обробки, а також шляхом модифікації, як вихідної сировини (полімеру), так і самого волокна. Це дозволяє створювати навіть з одного вихідного  волокноутворюючого полімеру волокна  хімічні, які володіють різними  властивостями.

По стійкості до стирання поліефірні нитки уступають тільки поліамідним, але вони незрівнянно  більш стійкі до дії світлопогоди, володіють високою стійкістю  до кислот, окиснювачів, але руйнуються в гарячих лужних розчинах. Поліефірні нитки мають високу термостійкість, перевершуючи за цим показником всі  природні волокна і більшість  хімічних. Вони здатні витримувати  довготривалу експлуатацію при підвищених температурах. [10]

Поліефірні волокна і  нитки мають дуже низьку гігроскопічність, а тому у вологому стані їх механічні  властивості (міцність, розтяжність, зминальність, стійкість до багаторазових деформацій) практично не змінюються. З цим  же і зв’язана висока формостійкість матеріалів із лавсана у вологому стані.

У наш час розроблена структурно модифікована поліефірна нитка шелон-2:  складно профільна, тонковолокниста, шовкоподібна.

Ця нитка може використовуватись  при виготовленні шовкових тканин для надання їм малоусадності, малозминальності і гарних гігієнічних властивостей. [7]

Властивості поліефірних  текстильних ниток:

-  зовнішній вигляд - матована  нитка круглого перетину або  профільованого перетину «трілобал»;

- висока еластичність  і формостійкість, модуль пружності  складає від 12 до 16 кН / м, що  в два рази вище, ніж у поліамідних  ниток;

- стійкість до стирання  вище, ніж у натуральних і деяких  інших хімічних ниток;

- висока термостійкість (температура плавлення 265 0С), допустима  температура тривалої експлуатації 120 - 130 0С;

- поліефірні нитки термопластичні, внаслідок чого розривне подовження  зростає з підвищенням температури;

- поліефірні нитки є  хорошим ізолятором, внаслідок чого  вони знайшли широке застосування  в електротехнічній промисловості;

- стійкі до впливу ультрафіолетового  випромінювання;

- володіють малою гігроскопічністю, водопоглинання поліефірних ниток при відносній вологості 65% становить 0,4%;

- мають високу біостійкість;

- суворі поліефірні нитки  мають високу стійкість до  мінеральних і органічних кислот, до лужного гідролізу, витримують  відбілювання текстильних матеріалів  будь-якими відбілюючими засобами. [3]

Поліефірні текстильні нитки  здатні забезпечити м'якість, комфортність, незминальність, покращений гриф і зовнішній вигляд традиційного одягу.

Хімічні волокна можна  використовувати в сумішах з  природними волокнами при виготовленні нових асортиментів текстильних  виробів, значно покращуючи якість і  зовнішній вигляд останніх.

Поліефірні волокна типу лавсан мають високі показники по світло -, цвіле - і атмосферостійкості. До того ж цей синтетичний матеріал володіє відмінним показником стійкості і не реагує з органічними розчинниками. Лавсану належить ще один рекорд: його питомий електричний опір від до Ом • м, вище якої немає у всіх інших речовин. Саме ці показники і «винні» в тому, що світове виробництво волокон перевищило 6 млн. тонн на рік. [6]