Тоқыма талшықтары мен жіптердің топтастырылуы. Олардың қасиеттерінің негізгі сипаттамасы

Тоқ ыма талшық тарының топтастырылуы. Тоқ ыма талшық тарын тегіне қ арай алынуына жә не химиялық қ ұ рамына қ арай топтастырады. Алынуына қ арай барлық талшық тар табиғ и жә не химиялық болып бө лінеді.

Табиғ и талшық тарғ а ө сімдік тектес, жануар тектес жә не минералды талшық тар жатады, олар табиғ атта адамның қ атысынсыз тү зіледі. Ө сімдік тектес табиғ и талшық тар целлюлозадан тұ рады: оларды ө сімдіктердің ұ рық беттерінен (мақ та) жә не жемістерінен (койр), сабақ тарынан (зығ ыр, рами, пенька, джут жә не т.б) жә не жапырақ тарынан (абака, маниль пенькасы, сизаль) алады. Жануар тектес табиғ и талшық тарды тү рлі жануарлардың жү ндерінен алады, олар белок-кератиннен тұ рады, жібектен ол фибрионнан тұ рады.

Химиялық талшық тарғ а зауыттарда органикалық табиғ и немесе синтетикалық полимерлерден немесе бейорганикалық заттардан қ алыптау жолы арқ ылы алынатын талшық тарды жатады. Жасанды талшық тарды дайын кү йінде кездесетін жоғ арғ ы молекулалық қ осылыстардан (целлюлоза, белок) алады. Синтетикалық талшық тар тө менгі молекулалық қ осылыстарды синтездеу арқ ылы алынатын жоғ ары молекулалық қ осылыстардан ө ндіріледі. Олар гетеротізбекті жә не карботізбекті талшық тар болып бө лінеді. Гетеротізбекті талшық тар негізгі молекулалық тізбекте кө міртегі атомынан басқ а элемент атомдары болғ ан полимерлерден тү зіледі. Карботізбекті талшық тар негізгі молекулалық тізбекте кө міртегі атомынан басқ а элемент атомдары болмайтын полимерлерден тү зіледі.

Тоқ ыма талшық тары ө ндірісінің дамуы. Ежелгі уақ ыттан ХІХ ғ асырдың соң ына дейін тоқ ыма материалдарының ө ндірісінің негізгі шикізаты болып ө сімдік тектес немесе жануар тектес табиғ и талшық тар табылды. Химия ғ ылымы саласындағ ы ХІХ ғ жә не ХХғ ү лкен жетістіктер ө неркә сіптік жә не ө ндірістік химиялық талшық тар алуғ а қ ажетті шарттарды жасап берді.

Табиғ и жібек тектес жасанды талшық алу идеясы ХVII-XVIII ғ ғ айтылғ анымен, бұ л ойлардың практика жү зінде іске асырылуы тек қ ана ХІХ ғ асырдың ортасына таман болды. Ең алғ аш рет целлюлоза нитратынан жасанды талшық (нитрожібек) 1883жылы алынды. Осыдан кейін біраз уақ ыттан кейін целлюлоза талшық тарының ө зге де тү рлері: медаммиакты, вискозды жә не ацеттатты пайда бола бастады. ХХ ғ асырдың 30-жылдарының ортасында химиялық талшық тар ө ндірісінде қ арқ ынды қ озғ алыста алғ ашқ ы синтетикалық (полиамидті) талшық тар алу пайда болды, бұ л – берілген қ асиетте талшық тарды алудың жаң а кезең інің бастамасы еді. Осыдан бастап ә лемдік химиялық талшық тар ө ндірісі ү здіксіз жә не жылдам дамып келеді. Егер 1913жылы ә лемде 11, 8 мың тонна химиялық талшық тар немесе тоқ ыма шикізатының 0, 2% қ ұ раса, ү шінші мың жылдык басталуы қ арсаң ында 31, 3 млн тоннағ а, яғ ни жалпы кө лемде 54, 2% қ ұ рады. Болжауларғ а сү йенсек ендігі уақ ытта химиялық талшық тар мен жіптердің ү лесі 62% жоғ арылайды. Тоқ ыма талшық тарының ылдық орташа ө суі соң ғ ы 20 жылда 2, 5% қ ұ рады, бұ л ө су негізінен химиялық талшық тар есебінен болып отыр. Бұ л біріншіден химиялық талшық тар ө ндірісінің шикізаты қ ол жетімді жә не арзан, жеткілікті кө лемде бар: кө мірден, мұ найдан жә не табиғ и газдан алынады. Екіншіден, бастапқ ы кезде табиғ и талшық тарды орнына ойлап табылғ ан химиялық талшық тар арнайы қ асиеттерге: жоғ ары беріктілік, серпімділік, тозуғ а тө зімділік, жылуғ а тұ рақ тылық, майысқ ақ ты жә не т.б ие болды. Сонымен қ атар заманауи технологтар алдын-ала берілген қ асиеттерге сай талшық тар мен жіптер алуғ а мү мкіндік жасап отыр, бұ л тоқ ыма талшық тарын негізінен техникалық тағ айындалғ ан бұ йымдарда қ олдануғ а мү мкіндік береді.

Химиялық талшық тар классында ә р топтардың даму қ арқ ыны мен ө ндіріс кө лемі ә ртү рлі (1.1 кесте). Жасанды жә не синтетикалық талшық тардың шығ арылуының шекті салмағ ы синтетикалық топтардың ұ лғ аюы жағ ына қ арай кү рт ө згерді (91, 4%). Жасанды талшық тарғ а қ арағ анда синтетикалық талшық тар ө ндірісінің ө зіндік жетістіктері бар – олардың ө ндірісінде шикізат арзан жә не қ олжетімді, жә не олар ә ртү рлі бағ алы қ асиеттерге ие. Тоқ ыма талшық тарының ішінде ең бірінші болып: полэфирлі талшық тар тұ р, олардың шығ арылымы 2000 жылы 18, 9 млн т жетті, яғ ни химиялық талшық тар ө ндірісі кө лемінің 60% қ ұ раса, табиғ и жә не химиялық талшық тар ө ндірісінің 32% қ ұ рады.

Полиамидті талшық тар (синтетикалық талшық тарды ең ә йгілі жә не тарихи бірінші тү рі болып саналады) ө ндірісінің даму қ арқ ыны полиэфир талшық тарына қ арағ анда тө мен жә не жіптер шығ ару есебінен ө су байқ алады. Соң ғ ы жылдары практика жү зінде полиакрилонитрил талшық тар ө ндірісі бірқ алыпты дең гейде қ алып отыр. Тез дамып жатқ ан ө ндіріске полипропиленді талшық тар жә не жіптер ө ндірісін жатқ ызуғ а болады, себебі оладың шикізаты арзан жә не энерго сыйымдылығ ы аз болғ андық тан. Негізінен олар техникалық мақ сатта қ олданылады, бірақ та болашақ та тұ рмыстық тоқ ыма материалдарына қ олдануды кең ейту жасалынып жатыр.

Целлюлоза талшық тар ө ндірісі синтетикалық талшық тарғ а қ арағ анда кө зге кө рінетін жетістіктеріне қ арамай (қ айта қ амтылғ ан шикізат базасы, жоғ ары гигиеналық қ асиеттері) ө су қ арқ ыны байқ алмайды. Оның ө ндірісінің заманауи технологиясының ең маң ызды кемшілігі – қ осымша шығ ын кететін қ оршағ ан ортаны қ орғ ауғ а байланысты мә селелер.

2000 жылы ә лемдік табиғ и талшық тар ө ндірісінде мақ таның ү лесі 26, 5 млн т, яғ ни 74, 2%, 7, 2 жү н жә не жібекті, ал қ алғ ан ү лесті – лубянды талшық тар қ ұ рады. Бірақ та табиғ и талшық тар ө ндірісінің кө лемі тө менде келеді, себебі ү лкен пайда тү сіретін егіс алқ аптарының тарылуы жә не оларды алу кезіндегі ең бек сыйымдылығ ының жоғ арылығ ы.

Мақ та-мата ө ндірісінде соң ғ ы жылдары таза мақ тадан басқ а химиялық талшық тар кө п қ олданылады. Келекшекте саланың химияландыру ү рдісі ө се тү сетіні анық, сол себепті мақ та-мата ө ндірісінде химиялық талшық тардың ү лесі арта береді.

Табиғ и талшық тарғ а қ арағ анда химиялық талшық тар кө п қ асиеттері бойынша біркелкі болады, ал кейбір қ асиеттерін, мысалы, ұ зындығ ын, сызық тық тығ ыздығ ын, беріктігін реттеуге мү мкіндік бар. Сонымен қ атар химиялық талшық тарды ө ндіру климаттық жағ дайларғ а байланысты емес. Жекелеген талшық тарды ө ндіру ө німділігі ө те жоғ ары, шикізат қ орлары жеткілікті, ә рі арзан жә не табиғ и талшық тармен салыстырғ анда оларды ө ндіру кө лемі егістікке тә уелді емес.

Жасанды талшық тар алу мү мкіндігін бірінші болып XVI ғ асырда ағ ылшын Р. Гук айтқ ан еді, бірақ ө неркә сіпте жасанды жібек XIX ғ асырда ғ ана алына бастады.

Целлюлозалық талшық тардың ішінде ең бірінші нитратты жібек (1890 ж), кейін – мыс-амиакты жә не визкозалы жібектер алынады. Визкозды жібек шығ ару жө ніндегі бірінші зауыт Ресейде 19, 9 жылы Мә скеу облысындағ ы Мытищи қ аласында салынды.

Химиялық талшық тарды ү здіксіз қ арапйым жіптер, кейіннен талшық тарды штапельдік тү рде ө ндіреді. Штапельді талшық тарды, ү здіксіз жіптерді ө ндіргенде қ ысқ а бө ліктерге кесіп шығ арады. Қ азіргі уақ ытта химиялық талшық тардың басым бө лігі штапель тү рінде ө ндіріледі. Соғ ан байланысты ө ндіріс ү немділігі жоғ ары, штапельдер ә ртү рлі қ алдық тар мен қ оспалар дайындауғ а тиімді.

Химиялық талшық тар жасанда жә не синтетикалық полимерлерден зауытта ө ндіріледі. Жасанда полимерлер табиғ и полимерлік заттардан химиялық жолмен алынады. Оларғ а табиғ и целлюлоза жатады. Жоғ ары сапалы ағ аш целлюлозасынан немесе тазартылғ ан мақ та целлюлозасынан жасанда талшық тар (визкозалық, мысты аммиак, полинозды) алынады.

Химиялық талшық тарды ө ндірудің жалпы принциптері бойынша сұ йық немес балқ ығ ан полимерді фильералар арқ ылы ө ткізеді, химиялық немесе физикалық ә діспен қ атты тү рге айналдырылады.

Химиялық жіптерді жә не штапельденген талшық тарды қ алыптастыру сұ лбасы

Химиялық талшық тар ө ндірісінің толық циклі келесі кезең дерге бө лінеді:

- шикізатты алу жә не алдын-ала дйындау;

- иіру ерітіндісін немесе балқ ымасын алу;

- талшық тарды қ алыптасытыру;

- ө ң деу (қ оспаларды ажырату, майлау);

- текстильдік ө ң деу (созу, кесу, ширату, орау).

Химиялық талшық ө тарды қ алыптастыру тө мендегідей тә сілдермен орындалады:

- полимерлер ерітіндісінен ылғ алды тә сілмен;

- полимерлер ерітіндісінен қ ұ рғ ақ тә сілмен;

- полимерлер балқ ымасынан;

- жібітілген полимерден.

Бірінші тә сілмен вискозалық, мысты аммиак талшық тарын қ алыптасытырады. Вискоза ерітіндісі фильтр арқ ылы насоспен иіру машинасына беріледі. Ары қ арай ерітінді фильтрдің тесіктерінен басып шығ арылып, кү кіртқ ышқ ылының жә не тұ здардың ерітіндісі қ ұ йылғ ан тұ ндырғ ыш науағ а келіп тү седі. Науада кү кірт қ ышқ ылының ә серінен вискоза ерітіндісі целлюлозаның гидратына айналады да, жің ішке иілігіш жіптер пайда болады. Жіптер білікшелерден ө тіп, бобинағ а оралады. Қ ұ рғ ақ тә сіл ацетат талшық тарын қ алыптасытыруғ а қ олданылады. Фильтрден шық қ ан ерітіндінің ағ ындары ыстық ауаның ә серінен қ атаяды. Жіптер шахтада қ алыптасып, роилкпен майланып бобинағ а оралады.

4-сурет. химиялық талшық тарды қ алыптастыру тә сілдері

Балқ ымадан қ алыптастыру синтетикалық талшық тар ү шін жиі қ олданылады. Капрон жіптерін капролактамнан (полиамидтен) қ алыптастыру ү шін оның ұ нтақ тарын бункерден ыстық балқ ыту торына тү сіреді. Ыстық балқ ыма фильтр арқ ылы фильтрге қ ысыммен жіберіліп, оның тесіктерінен ө ткізіледі. Ағ ындар камерада ауамен салқ ындату арқ ылы қ атаяды. Содан соң буландыру шахтасынан ө тіп, білікшелерден майланады да, бобинағ а оралады. Штапельді талшық тар ө ндіргенде фильтр бірнеше мың тесіктерден тұ рады: 1200-5000 немесе 12000-15000, ал ү здіксіз жіптер ө ндіргенде олардың саны 100-200-ге жетеді.

Мақ таны талшық тармен араластыруғ а химиялық талшық тарды қ ысқ а штапельдер тү рінде қ олдану қ олоайлы. Аралас жіптерден тоқ ылғ ан мата, трикотаж бұ йымдарының тұ тыну қ асиеттері жоғ ары болады. Қ ұ рама жіптер кө бінесе фасонды немесе текстурленген жіптер тү рінде жиі қ олданылады. Оларды мақ та жібімен ширатып немесе матаның бір жіп жү йесінде қ олданады.

Қ азіргі уақ ытта мақ та-мата ө ндірісінде химиялық талшық тардың модификацияланғ ан тү рлері – полинозды, жоғ ары модульді вискоза талшық тары (ВВМ) қ олданылады.

Тө менгі 1-кестеде химиялық талшық тардың физика-менаикалық қ асиеттері орташа талшық ты жә не жің ішке талшық ты матамен салыстырмалы тү рде кө рсетілген.

Мақ та-мата ө ндірісінде жасанды талшық тардан жиі қ олданылатыны вискозалық талшық тар. Вискозалық талшық тар ағ аш целлюлозасыннан алынады. Ағ аш целлюлозасы ағ аш ө ң деу зауыттардан ү лкен картон қ алпында тү седі.

Картон алдын-ала кептіріледі, оның ылғ алдылығ ы 6-8% болуы керек. Кептірілген картон ү гітіледі жә не қ оспасы 18% натрий сілтісінде NaOH ө ң деледі. Осындай ө ң делген ағ аш целлюлозасы сілтілік целлюлозағ а айналады. Кейін оның қ ұ рамынан артық сұ йық сілті сығ ылады, одан кейін температурасы 25-30⁰С шамасында 12-24 сағ ат бос сақ талады. Осындай уақ ыт ішінде сілтілік целлюлоза ауадағ ы оттегімен қ осылып, тотығ ады.

1-кесте