Химические волокна. Энциклопедия по машиностроению XXL Неорганические волокна эксплуатационные свойства

Для изготовления текстильных материалов используют самые разнообразные волокна, которые целесообразно классифицировать с учетом происхождения, химического состава и других признаков.

В зависимости от происхождения текстильные волокна делят на натуральные и химические. Химические в свою очередь подразделяются на искусственные и синтетические. Искусственные волокна получают из природных волокнообразующих полимеров, например, целлюлозы. К ним относятся вискозные, медно-аммиачные, ацетатные, белковые волокна. Синтетические волокна получают синтезом из низкомолекулярных соединений. Сырьем, как правило, служат продукты переработки нефти, каменного угля. К синтетическим волокнам относятся полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, полиуретановые, поливинилспиртовые и др. Синтетические волокна получили широкое распространение, их баланс в общем производстве текстильных волокон все более увеличивается. Классификация текстильных органических волокон приведена на рис. 3.

Синтетические волокна и нити подразделяют также на гетероцепные и карбоцепные. Карбоцепными называют волокна и нити, которые получают из полимеров, имеющих в основной цепи макромолекул только атомы углерода (полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полиолефиновые, углеродные).

Рис. 3. Классификация органических текстильных волокон

Гетероцепные волокна образуются из полимеров, в основной молекулярной цепи которых кроме атомов углерода содержатся атомы других элементов – O,N,S(полиамидные, полиэфирные, полиуретановые).

Искуственные волокна в большинстве своем являются продуктами переработки целлюлозы (вискозные, полинозные, медно-аммиачные – гидратцеллюлозные; ацетатные, диацетаные – ацетилцеллюлозные). В небольщом объеме вырабатываются белковые искуственные волокна (зеиновые, казеиновые, коллагеновые) из фибриллярных белков молока, кожи, растений.

В приведенной классификации (см. рис. 3) волокна и нити относятся к органическим. Они в большинстве случаев используются для производства текстильных материалов бытового назначения. В органических волокнах макромолекулы главной цепи содержат атомы углерода, кислорода, серы, азота. Кроме органических существуют неорганические волокна, макромолекулы главной цепи которых содержат неорганические атомы (магний, алюминий, медь, серебро и др.). К неорганическим натуральным относятся асбестовые волокна, к химическим неорганическим – стекловолокна и металлические, изготовленные из стали, меди, бронзы, алюминия, никеля, золота, серебра различными способами (алюнит, люрекс) .

), их оксидов (Si, Аl или Zr), карбидов (Si или В), нитридов (Аl) и др., а также из смесей указанных соед., напр. разл. оксидов или карбидов. См. также Стеклянное волокно, Металлические волокна, Асбест.

Методы получения: формование фильерным методом из расплава; раздув расплава горячими инертными газами или воздухом, а также в центробежном поле (этим методом получают волокна из плавких силикатов, напр. кварцевые и базальтовые, из металлов и нек-рых оксидов металлов); выращивание монокристаллич. волокон из расплавов; формование из неорг. полимеров с послед. термообработкой (получают оксидные волокна); экструзия пластифицированных полимерами или плавкими силикатами тонкодисперсных оксидов с послед. их спеканием; термич. обработка орг. (обычно целлюлозных) волокон, содержащих или др. соед. металлов (получают оксидные и карбидные волокна, а если процесс ведут в восстановит. среде - металлические); оксидных волокон углеродом или превращение углеродных волокон в карбидные; газофазное на подложке-на нитях, полосках из пленок (напр., осаждением на вольфрамовой или углеродной нити получают борные и карбидные волокна).

Мн. виды Н. в. модифицируют нанесением поверхностных (барьерных) слоев, гл. обр. газофазным осаждением, что позволяет повысить их эксплуатац. св-ва (напр., с карбидным поверхностным покрытием).

Большинство Н. в. имеют поликристаллич. структуру, силикатные волокна-обычно аморфную. Для Н. в., получаемых газофазным осаждением, характерна слоевая гетерог. структура, а для волокон, получаемых спеканием,-наличие большого числа . Мех. св-ва Н. в. приведены в таблице. Чем более пориста структура волокон (напр., получаемых экструзией с послед, спеканием), тем ниже их плотность и мех. св-ва. Н. в. устойчивы во мн. агрессивных средах, негигроскопичны. В окислит. среде наиб. стойки оксидные волокна, в меньшей степени-карбидные. Карбидные волокна обладают полупроводниковыми св-вами, их электропроводность возрастает с повышением т-ры.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ВЫСОКОПРОЧНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВОЛОКОН УКАЗАННОГО СОСТАВА *

* Неорг. волокна, используемые для теплоизоляции и изготовления фильтровальных материалов, имеют более низкие мех. св-ва.

Н. в. и нити-армирующие в конструкц. материалах, имеющих орг., керамич. или металлич. матрицу. Н. в. (кроме борных) используют для получения волокнистых или композиционно-волокнистых (с неорг. или орг. матрицей) высокотемпературных пористых теплоизоляц. материалов; их можно длительно эксплуатировать при т-рах до 1000-1500°С. Из кварцевых и оксидных Н. в. изготовляют фильтры для агрессивных жидкостей и горячих газов. Электропроводные карбидкремниевые волокна и нити применяют в электротехнике.

Лит.: Конкин А. А., Углеродные в другие жаростойкие волокнистые материалы, М., 1974; Кац С. М., Высокотемпературные теплоизоляционные ма-

териалы, М., 1981; Наполнители для полимерных композиционных материалов, пер. с англ., М., 1981. К. Е. Перепелкин.

Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .

Смотреть что такое "НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА" в других словарях:

Имеют неорг. главные цепи и не содержат орг. боковых радикалов. Главные цепи построены из ковалентных или ионно ковалентных связей; в нек рых Н. п. цепочка ионно ковалентных связей может прерываться единичными сочленениями координац. характера.… … Химическая энциклопедия

Получают из металлов (напр., Аl, Сu, Аu, Ag, Mo, W) и сплавов (латуни, стали, тугоплавких, напр. нихрома). Имеют поликристаллич. структуру (о М. в. монокристаллич. структуры см. Нитевидные кристаллы).Выпускают волокна, мононити (тонкие проволоки) … Химическая энциклопедия

термостойкие волокна - Синтетические волокна, пригодные для эксплуатации в воздушной среде при температурах, превышающих пределы термической стабильности обычных текстильных волокон. Получают формованием из растворов ароматических полиамидов (смотрите полиамидные… … Текстильный глоссарий

Кварцевые волокна (нити) - неорганические жаростойкие (высокотемпературостойкие) волокна (нити), обладающие высокими диэлектрическими, акустическими, оптическими, химическими свойствами. Перечисленные свойства определяют широкое применение. К. Н. в атомной, авиационной … Энциклопедия моды и одежды

Материалы неорганические - – материалы из неживой, неорганической природы: камня, руд, солей и пр. Эти материалы повсеместно распространены. Они негорючи, используются для производств минеральных вяжущих, металлов, заполнителей в бетоны, минерального волокна и т. д.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Вещества или материалы, к рые вводят в состав полимерных композиц. материалов (напр., пластич. масс, резин, клеев, герметиков, компаундов, лакокрасочных материалов) с целью модификации эксплуатац. св в, облегчения переработки, а также снижения их … Химическая энциклопедия

Полимер - (Polymer) Определение полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Информация об определении полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Содержание Содержание Определение Историческая справка Наука о Полимеризация Виды… … Энциклопедия инвестора

index - 01 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ТЕРМИНОЛОГИЯ. СТАНДАРТИЗАЦИЯ. ДОКУМЕНТАЦИЯ 01.020 Терминология (принципы и координация) 01.040 Словари 01.040.01 Общие положения. Терминология. Стандартизация. Документация (Словари) 01.040.03 Услуги. Организация фирм,… … Стандарты Международной организации по стандартизации (ИСО)

МЫШЦЫ - МЫШЦЫ. I. Гистология. Общеморфодогически ткань сократительного вещества характеризуется наличием диференцировки в протоплазме ее элементов специфич. фибрилярной структуры; последние пространственно ориентированы в направлении их сокращения и… …

КОЖА - (integumentum commune), сложный орган, составляющий наружный слой всего тела и выполняющий ряд функций, а именно: защиту организма от вредных внешних влияний, участие в теплорегуля ции и обмене веществ, восприятие идущих извне раздражений.… … Большая медицинская энциклопедия

Прогресс в области технологии производства синтетических волокон с модифицированными свойствами достиг такого уровня, при котором оказалось возможным получение армирующих материалов, способных конкурировать с неорганическими волокнами.  

Гипсовые твердые покрытия. Изготовляются из гипса и кизельгура с добавкой органического или неорганического волокна. Объемный вес 850 кз/л, коэффициент теплопроводности 0,16 ккал.и-час-град при температуре 50° С, временное сопротивление сжатию 10-40 кг/см. Применяются для защиты изоляции от механических повреждений и заменяют мокрую штукатурку.  

Неорганические волокна - асбест и стекловолокно отличаются от органических волокон прежде всего более высокой рабочей температурой.  

Неорганические волокна асбестовое, стеклянное и другие минеральные отличаются от органических прежде всего более высокой рабочей температурой.  

Одним из суш ественных достоинств термопластов, наполненных неорганическими волокнами, является повышенная по сравнению с ненаполненными теплостойкость. Это обусловлено значительно большей жесткостью полимера, вследствие которой уменьшается его деформируемость при повышенных температурах и несколько повышается температура стеклования . Если полимер хорошо смачивает наполнитель н его влияние распространяется на значительный объем, то введение наполнителя вызывает ограничение молекулярной подвижности в пограничных слоях, что  

F 125 165 Ткани из неорганического волокна -стекло, асбест с пропиткой кремнийорганическими лака .ми и эпоксидными смолами  

После известной модификации методы сопротивления материалов применимы и к деталям из анизотропных материалов . Перечень нужно начать с деревянных брусьев, переходя далее ко всякого рода композитам. Последние представляют собой достаточно пластичную матрицу , армированную высокопрочными волокнами . Матрицы и волокна могут быть как органическими, так и неорганическими, включая и металлы.  

Наполнители могут быть волокнистые и порошкообразные. Основное назначение волокнистых наполнителей - увеличение механической прочности , уменьшение хрупкости. Волокна неорганические по сравнению с органическими повышают теплостойкость по Мартенсу и нагрево-стойкость. В качестве наполнителя часто применяется древесная мука - тонкоизмельченная древесина, однако сохраняющая свою волокнистость. Она применяется в пластмассах не очень высокого качества, но зато является самым дешевым волокнистым наполнителем . Более высококачественным наполнителем, чем древесная мука , являются древесная целлюлоза и не пригодные для текстильного производства хлопковые очёсы. Благодаря более чистому и более длинному волокну очесы обеспечивают при том же связующем большую механическую прочность прессованным изделиям и лучшие электрические параметры , чем древесная мука и целлюлоза. Детали с высокой механической прочностью получают при использовании в качестве наполнителя рубленой ткани. В этом случае прессматериал получается обычно в виде текстолитовой крошки - мелко нарубленной хлопчатобумажной ткани , пропитанной соответствующими полимерами, обычно фенолформальдегид-ными.  

Конструкционные материалы. В качество материала машиностроительных конструкций используются в основном металлы и их сплавы, а также различные неорганические и органические материалы (полимеры, пластмассы, волокна, керамика и др.). В последнее время нашли применение композиционные материалы, состоящие из высокопрочных нитей стекла, бора, углерода и связующего (полимеров и металлов). В строительных конструкциях используются бетон (смесь крупных и мелких каменных частиц, скрепленных цементом), железобетон (бетон, усиленный стальными стерж-нями), кирпич, дерево и другие материалы.  

В большинстве случаев пластмассы состоят из двух основных компонентов связующего и наполнителя. Связующее - обычно органический полимер , обладающий способностью деформироваться под воздействием давления. Иногда применяется и неорганическое связующее, например стекло в микалексе, цемент в асбоцементе (6-1, 6-19). Наполнитель, прочно сцепляющийся со связующим веществом, может быть порошкообразным, волокнистым, листовым (древесная мука - мелкие опилки, каменная мука, хлопчатобумажное, асбестовое или стеклянное волокно , слюда, бумага, ткань) наполнитель существенно удешевляет пластмассу и в то же время может улучшать ее механические характеристики (увеличивать прочность, уменьшать хрупкость). Гигроскопичность и электроизоляционные свойства в результате введения наполнителя, как правило, ухудшаются, поэтому в пластмассах, от которых требуются высокие электроизоляционные свойства, наполнитель чаще всего отсутствует.  

Теплозвукоизоляция. В качестве теплозвукоизоляционных используются неорганические материалы вата минеральная , вата стеклянная из непрерывного волокна , плиты из минеральной ваты , изделия из стеклянного штапельного волокна , пено-пласты блоки пеностекла. Для защиты от солнечных лучей на окнах применяют щиты, жалюзи, занавеси из металлизированной ткани, алюминиевую фольгу.  

Неорганические композиционные материалы на основе волокон из карбида кремния . Согласно , для армирования керамики более эффективны волокна из карбида кремния , чем углеродные волокна . Ниже рассмотрены примеры таких композиционных материалов.  

Неорганические и поликристалличе-ские волокна имеют малую плотность, высокую прочность и химическую стойкость . Широко применяют углеродные, борные, стеклянные и другие волокна для армирования пластмасс и металлов.  

Помимо связующего в состав композиционных пластмасс входят следующие компоненты I) наполнители различного происхождения для повышения механической прочности , теплостойкости, уменьшения усадки и снижения стоимости композиции органические наполнители -древесная мука , хлопковые очесы, целлюлоза, хлопчатобумажная ткань , бумага, древесный шпон и др. неорганические -графит, асбест, кварц, стекловолокно, стеклоткань, волокна углерода, бора и др. 2) пластификаторы (дибутилфталат, касторовое масло и др.), увеличивающие эла-  

Стекловолокна, однако, не единственный вид волокон, используемых в настоящее время. Асбест, естественное неорганическое волокно, также обладает хорошими прочностью, модулем упругости и другими свойствами . Стальная проволока , вытянутая до малого диаметра и соответствующим образом термообработанная, может иметь прочность около 420 кгс/мм и модуль упругости в 3 раза более высокий, чем у стекловолокон. Более экзотические виды волокон интенсивно разрабатываются в настоящее время для авиационно-космической техники, к ним относятся волокна из углерода и графита, бора, бериллия и некоторых карбидов, однако они пока слищком дороги для строительной промышленности. Еще более экзотическими волокнами являются нитевидные кристаллы , прочность которых приближается к теоретической. Некоторые виды волокон и нитевидных кристаллов представлены в табл. 1 .  

В соответствии с ТУ 193-54 МСПМХН бозобжиговые теплоизоляционные изделия изготовляются из смеси диатомита или трепела, асбошифэрпых отходов, органического или неорганического волокна и минеральных вяжущих в виде плит, скорлуп и сегментов и имеют следующую характеристику  

Изделия из кремнеземных стекловолокнистых материалов. Для высокотемпературоустойчивой тепловой изоляции применяются неорганические волокна с температурой плавления 1750-1800° С кварцевое, кремнеземное и каолиновое.  

Общим для них является использование волокнистых материалов, обеспечивающих высокую прочность при растяжении, и связующих материалов типа органической смолы, при помощи которых соединяются все волокна, что и помогает равномерно распределить нагрузку по ним. В качестве основного материала могут быть использованы стекло различных видов , органические и неорганические волокна или металлы. Связующими материалами могут служить полиэфир, кремнефеноловый эпоксид или мела-12-  

Кроме того, в состав компаундов могут входить активные ра. бавители, понижающие вязкость компаунда, пластификаторы, отвердители. инициаторы и ингибиторы, назначения которых те же, что и в Лаках. В состав компаунда могут также входить наполнители - неорганические и органические порошкообразные или волокнистые материалы, применяемые для уменьшения усадки, улучшения теплопроводности, уменьшения температурного коэффициента расширения и снижения стоимости. В качестве наполнителей применяют пылевидный кварц , тальк, слюдяную пыль, асбестовое и стеклянное волокно и ряд других.  

Кроме уже перечисленных существуют волокна из природных неорганических соединений. Они делятся на натуральные и химические.

К натуральным неорганическим волокнам относится асбест -тонковолокнистый силикатный минерал. Асбестовые волокна огнестойки (температура плавления асбеста достигает 1500° С), щелоче- и кислотоупорны, нетеплопроводны.

Элементарные волокна асбеста объединены в технические волокна, которые служат основой для нитей, используемых для технических целей и при выработке тканей для специальной одежды, способных выдерживать высокие температуры и открытый огонь.

Химические неорганические волокна подразделяют на стекловолокна (кремниевые) и металлосодержащие.

Кремниевые волокна, или стекловолокна, изготовляют из расплавленного стекла в виде элементарных волокон диаметром 3-100 мкм и очень большой длины. Кроме них изготовляют штапельное стекловолокно диаметром 0,1-20 мкм и длиной 10-500 мм. Стекловолокно негорюче, хемостойко, обладает электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами. Используется для изготовления лент, тканей, сеток, нетканых полотен, волокнистых холстов, ваты для технических нужд в различных отраслях хозяйства страны.

Металлические искусственные волокна вырабатывают в виде нитей путем постепенного вытягивания (волочения) металлической проволоки. Так получают медные, стальные, серебряные, золотые нити. Алюминиевые нити изготовляют, нарезая плоскую алюминиевую ленту (фольгу) на тонкие полоски. Металлическим нитям можно придать разные цвета нанесением на них цветных лаков. Для придания большей прочности металлическим нитям их обвивают нитями из шелка или хлопка. Когда нити покрывают тонкой защитной синтетической пленкой, прозрачной или цветной, получают комбинированные металлические нити - метлон, люрекс, алюнит.

Вырабатываются металлические нити следующих видов: округлая металлическая нить; плоская нить в виде ленточки - плющенка; крученая нить - мишура; плющенка, скрученная с шелковой или хлопчатобумажной нитью,- прядево.

Кроме металлических изготовляют металлизированные нити, которые представляют собой узкие ленточки из пленок с металлическим покрытием. В отличие от металлических металлизированные нити более упругие и легкоплавкие.

Металлические и металлизированные нити используют для выработки тканей и трикотажа для вечерних платьев, золотошвейных изделий, а также для декоративной отделки тканей, трикотажа и штучных изделий.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Общие сведения о волокнах. Классификация волокон. Основные свойства волокон и их размерные характеристики

При производстве швейных изделий используют самые разно образные материалы это ткани трикотаж нетканые материалы натуральная и искусственная.. знание строения этих материалов умение определять их свойства разбираться в.. наибольший объем в швейном производстве составляют изделия выполненные из текстильных материалов..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Лекция 1
Введение. Волокнистые материалы 1. Цели и задачи курса «Материаловедение швейного производства». 2. Общие сведения о во

Хлопковое волокно
Хлопком называют волокна, покрывающие семена однолетнего растения хлопчатника. Хлопчатник - растение теплолюбивое, потребляющее большое количество влаги. Произрастает в жарких районах. Изв

Натуральные волокна животного происхождения
Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются синтезируемые в природе животные белки - кератин и фиброин. Различие в молекулярной структуре

Натуральный шелк
Натуральным шелком называют тонкие непрерывные нити, выделяемые железами гусениц шелкопрядов при завивке кокона перед окукливанием. Основное промышленное значение имеет шелк одомашненного тутового

Б. Химические волокна
Идея создания химических волокон нашла свое воплощение в конце XIX в. благодаря развитию химии. Прототипом процесса получения химических волокон послужило образование нити шелкопряд

Искусственные волокна
К искусственным относят волокна из целлюлозы и ее производных. Это вискозное, триацетатное, ацетатное волокна и их модификации. Вискозноеволокно вырабатывается из целлюлоз

Синтетические волокна
Полиамидные волокна. Волокно капрон, применяющееся наиболее широко, получают из продуктов переработки каменного угля и нефти. Под микроскопом полиамидные волокна представляют собой

Виды текстильных нитей
Базовым элементом ткани или трикотажного полотна является нить. По структуре текстильные нити делятся на пряжу, комплексные нити и мононити. Эти нити называются первичными

Основные процессы прядения
Волокнистая масса натуральных волокон после сбора и первичной обработки поступает на прядильную фабрику. Здесь из относительно коротких волокон вырабатывают непрерывную прочную нить - пряжу. Этот п

Ткацкое производство
Тканьюназывают текстильное полотно, образованное переплетением двух взаимно перпендикулярных систем нитей на ткацком станке. Процесс образования ткани называют ткачеством

Отделка тканей
Ткани, снятые с ткацкого станка, называют суровыми тканями или суровьем. Они содержат различные примеси и загрязнения, имеют некрасивый внешний вид и непригодны для изготовления швейных изделий.

Хлопчатобумажные ткани
При очистке и подготовке хлопчатобумажные ткани подвергаются приемке и разбраковке, опаливанию, расшлихтовке, отбеливанию (белению), мерсеризации, ворсованию. Очистка и по

Льняные ткани
Очистку и подготовку льняных тканей обычно ведут так же, как в хлопчатобумажном производстве, но более осторожно, повторяя операции несколько раз. Это связано с тем, что льняное во

Шерстяные ткани
Шерстяные ткани разделяют на гребенные (камнольные) и су конные. Они отличаются друг от друга по внешнему виду. Гребенные ткани тонкие, с четким рисунком ткацкого переплетения. Суконные - более тол

Натуральный шелк
Очистка и подготовканатурального шелка осуществляется в следующем порядке: приемка и разбраковка, опаливание, отваривание, беление, оживление отбеленных тканей. При при

Ткани из химических волокон
Ткани из искусственных и синтетических волокон не имеют естественных примесей. На них могут находиться в основном легкосмываемые вещества, такие как шлихта, мыло, минеральное масло и пр. Способ очи

Волокнистый состав тканей
Для изготовления одежды используют ткани, выработанные из натурального (шерсть, шелк, хлопок, лен), искусственного (вискозное, полинозное, ацетатное, медно-аммиачное и т. д.), синтетического (лавса

Способы определения волокнистого состава тканей
Органолептическим называется способ, при котором волокнистый состав тканей устанавливают, пользуясь органами чувств - зрением, обонянием, осязанием. Оценивают внешний вид ткани, ее туше, сминаемост

Переплетение тканей
Расположение нитей основы и утка относительно друг друга, их взаимосвязь определяют строение ткани. Нужно подчеркнуть, что на строение тканей влияют: вид и строение нитей основы и утка тка

Отделка тканей
Отделка, придающая товарный вид тканям, оказывает влияние на такие ее свойства, как толщина, жесткость, драпируемость, сминаемость, воздухопроницаемость, водоупорность, блеск, усадка, огнестойкость

Плотность ткани
Плотность является существенным показателем строения тканей. От плотности зависят масса, износоустойчивость, воздухопроницаемость, теплозащитные свойства, жесткость, драпируемость тканей. Каждое из

Фазы строения тканей
При переплетении основные и уточные нити взаимно изгибают друг друга, в результате чего располагаются волнообразно. степень изгиба основных и уточных нитей зависит от их толщины и жесткости, вида п

Структура поверхности ткани
В зависимости от структуры лицевой стороны ткани делятся на гладкие, ворсовые, ворсистые и валяные. Гладкими называются ткани, имеющие четкий рисунок переплетения (бязь, ситец, сатин). В процессе о

Свойства тканей
План: Геометрические свойства Механические свойства Физические свойства Технологические свойства Ткани, выработанные из нитей и пряжи различн

Геометрические свойства
К ним относят длину ткани, ее ширину, толщину и массу. Длину ткани определяют ее измерением в направлении нитей основы. При настилании ткани перед раскроем длина куска

Механические свойства
В процессе эксплуатации одежды, а также при переработке ткани подвергаются разнообразным механическим воздействиям. Под этими воздействиями ткани растягиваются, изгибаются, испытывают трение.

Физические свойства
Физические свойства тканей делятся на гигиенические, теплозащитные, оптические и электрические. Гигиеническими принято считать свойства тканей, существенно влияющие на ком

Износостойкость ткани
Износостойкость тканей характеризуется их способностью противостоять разрушающим факторам. В процессе использования швейных изделий на них действуют свет, солнце, влага, растяжение, сжатие, кручени

Технологические свойства тканей
В процессе производства и при эксплуатации одежды проявляются такие свойства тканей, которые обязательно надо учитывать при конструировании одежды. Эти свойства существенно влияют на технологически

Прокладочные материалы
5. Клеевые материалы. 1. АССОРТИМЕНТ ТКАНЕЙ По виду сырья весь ассортимент тканей делится на хлопчатобумажные, льняные, шерстяные и шелковые. К шелковым относятся

Клеевые материалы
Полужесткая прокладочная ткань с точечным полиэтиленовым покрытием- это хлопчатобумажная ткань (бязь или мадаполам), покрытая с одной стороны порошком полиэтилена под высоким давле

Выбор материалов для швейного изделия
При производстве швейных изделий используют самые разные материалы: ткани, трикотажные и нетканые полотна, дублированные, пленочные материалы, натуральный и искусственный мех, натуральную и искусст

Качество продукции
При изготовлении одежды и других швейных изделий используют ткани, трикотажные и нетканые полотна, пленочные материалы, искусственные кожу и мех. Всю совокупность этих материалов называют ассортиме

Качество материалов для одежды
для изготовления хорошей одежды необходимо использовать высококачественные материалы. Что же такое качество? Под качеством изделия понимают сочетание свойств, которые характеризуют степень пригодно

Сортность материалов
Все материалы на заключительном этапе производства подвергаются контролю. При этом оценивают уровень качества материала и устанавливают сорт каждого куска. Сортом называют градацию качества продукц

Сортность тканей
Большое значение имеет определение сортности тканей. Сорт ткани определяют комплексным методом оценки уровня качества. При этом отклонения показателей физико-механических свойств от норм,

Пороки внешнего вида тканей
порок Вид порока Описание Этап производства, при которых возникает порок Засо

Статья Г.Е.Кричевского, Д.т.н., проф., засл.деятель науки РФ

Введение

В настоящее время наиболее развитые страны переходят в 6-ому технологическому укладу, а за ними подтягиваются развивающиеся. В основе этого уклада (постиндустриальное общество) лежат новые, прорывные технологии и, прежде всего, нано-, био-, инфо-, когнито-, социальные технологии. Эта новая парадигма развития цивилизации затрагивают все области практик человека, влияет на все технологии предыдущих укладов. Последние не исчезают, но существенно видоизменяются, модернизируются. Но, главное, качественное изменение – это появление новых технологий, переход их на коммерческий уровень, внедрение продуктов этих технологий и модифицированных традиционных технологий в повседневную жизнь цивилизованного человека (медицина, транспорт всех видов, строительство, одежда, интерьер и аксессуары дома, спорт, армия, средства коммуникации и др.).

Кричевский Г.Е. – профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель РФ, эксперт ЮНЕСКО, академик РИА и МИА, Лауреат Госпремии МСР, член Нанотехнологического общества России.

Не обошел стороной этот тектонический, технологический сдвиг и область производства волокон, без которых не только производство текстиля всех видов, но многих технических изделий традиционных и нетрадиционных областей применения (композиты, медицинские имплантаты, дисплеи и др.) не возможно.

История

История волокон – это история человечества, от первобытного существования до современного постиндустриального общества. Без одежды, домашнего интерьера, без технического текстиля немыслим быт, культура, спорт, наука, техника, медицина. Но все виды текстиля не существуют без волокон, которые в то же время являются только сырьем, но без которого невозможно произвести все виды текстиля и другие волокносодержащие материалы.

Интересно отметить, что много тысяч лет тому назад, начиная с конца эры палеолита (~ 10–12 тыс. лет до н.э.) и до конца 18-ого века, человек использовал исключительно, только природные (растительного и животного происхождения) волокна. И только первая промышленная революция (2-ой технологический уклад – середина 19-ого века) и, конечно, успехи в науке и, прежде всего, химии и химических технологий породили первое поколение химических волокон (гидратцеллюлозных – медноаммиачных и вискозных). С этого момента и до настоящего времени производство химических волокон развивалось чрезвычайно быстро в количественном (обогнали за 100 лет производство природных волокон) и по ряду позиций в качественном отношении (существенное улучшение потребительских свойств). Кратко история волокон представлена в таблице 1, из которой следует, что история химических волокон прошла три этапа, а последний еще не закончился и третье, молодое поколение химических волокон проходит этап своего формирования. НЕБОЛЬШОЕ ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ

Имеются расхождение в российских (раньше советских) и международных терминах. Согласно советской, российской терминологии волокна делятся на природные (растительные, животные) и химические (искусственные и синтетические).

Зададим себе вопрос «а разве все сущее, что нас окружает, не состоит из химических элементов и веществ?». И поэтому являются химическими и, следовательно, природные волокна – тоже химические. Замечательные советские ученые, предложившие этот термин «химические», были, прежде всего, химиками-технологами и вкладывали в этот термин смысл того, что их производит не природа (биохимия), а производит по химическим технологиям человек. На первое место поставлена, доминирует в этом термине химическая технология.

Международная терминология все искусственные и синтетические волокна (полимеры) обозначает в противоположность природным (natural) – нерукотворным, как сделанные руками человека (рукотворные) – manmade fibres. Такое определение с моей точки зрения более правильное. С развитием химии полимеров и технологий производства волокон терминология в этой области тоже развивается, уточняется, усложняется. Используются такие термины, как волокна полимерные и неполимерные, органические, неорганические, наноразмерные волокна, волокна, наполненные наночастицами, полученные с использованием генной инженерии и др.

Приведение в соответствие терминологии с достижениями в производстве волокон третьего поколения будет продолжаться; за этим надо следить и производителям и потребителям волокон, чтобы понимать друг друга.

Новое, третье поколение высокоэффективных волокон (ВЭВ)

Волокна третьего поколения с такими свойствами в зарубежной литературе называют ВЭВ – высокоэффективными волокнами (HPF – High Performance Fibers) и к ним наряду с новыми полимерными волокнами относят углеродные, керамические и новые виды стеклянных волокон.

Третье, новое поколение волокон начало формирование в конце 20-ого века и продолжает развиваться в 21-ом веке, и характеризуется повышенным требованием к их эксплуатационным свойствам в традиционных и новых областях применения (аэрокосмическая, автомобилестроение, другие виды транспорта, медицина, спорт, армия, строительство). Эти области применения предъявляют повышенные требования к физико-механическим свойствам, термо-, огне-, био-, хемо-, радиационной стойкости.

Удовлетворить полностью этот комплекс требований ассортиментом природных и химическим волокнами 1-ого и 2-ого поколения не удается. На помощь приходят успехи в области химии и физики полимеров, физики твердого тела и производство на этой основе ВЭВ.

Появляются (синтезируются) полимеры с новыми химическим строением и физической структурой полученные по новым технологиям. Установление зависимости, причинно-следственных связей между химией, физикой волокон и их свойствами лежит в основе создания волокон 3-его поколения с заранее заданными свойствами и, прежде всего, с высокой разрывной прочностью, прочностью к трению, изгибу, давлению, упругостью, термо- и огнестойкостью.

Как видно из табл.1, где представлена история волокон, развитие волокон происходит таким образом, что предыдущие виды волокон при появлении новых не исчезают, а продолжают использоваться, но значимость их убывает, а новых возрастает. Это закон исторической диалектики и перехода продукции из одного технологического уклада в другой со сменой приоритетов. До сих пор используются все природные волокна, химические волокна 1-ого и 2-ого поколения, но начинают набирать силу новые волокна 3-его поколения.

Производство синтетических волокон, волокнообразующих полимеров, как большинство современных органических низко- и высокомолекулярных веществ основано на нефте- и газохимии. На схеме рисунка 1 показаны многочисленные продукты первичной и глубокой переработки природного газа и нефти вплоть до волокнообразующих полимеров, волокон 2-ого и 3-его поколения.

Как можно видеть из нефти и природного газа при глубокой обработке можно получать пластики, пленки, волокна, лекарства, красители и другие вещества.

В советское время все это и производилось, и СССР занимал ведущие (2–5) места в мире по производству волокон, красителей, пластмасс. К сожалению, в настоящее время российским газом и нефтью пользуются вся Европа и Китай и производят из нашего сырья множество ценных продуктов, в том числе волокна.

До появления химических волокон в ряде технических областей использовали природные волокна (хлопок), имеющие прочностные характеристики 0,1–0,4 Н/текс и модуль упругости 2–5 Н/текс.

Первые вискозные и ацетатные волокна имели прочность не выше, чем природные (0,2–0,4 Н/текс), но к 60-ым годам 20-ого века удалось поднять их прочность до 0,6 Н/текс и разрывное удлинение до 13% (за счет модернизации классической технологии).

Интересное решение было найдено в случае волокна Fortisan: эластомерное ацетатное волокно омыляли до гидратцеллюлозы и достигали прочности 0,6 Н/текс и модуля упругости 16 Н/текс. Этот тип волокна продержался на мировом рынке в период 1939–1945 гг.

Высокие показатели прочности достигаются не только за счет специфического химического строения полимерных цепей волокнообразующих полимеров (ароматические полиамиды, полибензоксазолы и др.), но и за счет особой, упорядоченной физической надмолекулярной структуры (формование из жидкокристаллического состояния), за счет высокой молекулярной массы (высокая суммарная энергия межмолекулярных связей), как в случае нового вида полиэтиленовых волокон.

Поскольку современные представления о механизмах разрушения полимерных материалов и волокон в частности сводится к соотношению прочности химических связей в главных цепях полимера и межмолекулярных связей между макромолекулами (водородные, ван-дер-ваальсовы, гидрофобные, ионные и др.), то игра на повышение прочности идет на два фронта: высокопрочные одинарные ковалентные связи в цепи и высокая прочность суммарных межмолекулярных связей между макромолекулами.

Полиамидные и полиэфирные волокна пришли на мировой рынок (Дюпон) в 1938 г. и присутствуют на нем до сих пор, занимая обширную нишу в традиционном текстиле и во многих областях техники. Современные полиамидные волокна имеют прочность 0,5 Н/текс и модуль упругости 2,5 Н/текс, полиэфирные волокна имеют близкую прочность и более высокий модуль упругости 10 н/текс.

Дальнейшее повышение прочностных показателей этих волокон в рамках существующих технологий реализовать было невозможно.

Синтез и производство пара-арамидных волокон, формуемых из жидкокристаллического состояния с прочностными характеристиками (прочность 2 н/текс и модуль упругости 80 н/текс) было начато Дюпон в 60-ые годы 20 века.

В последние десятилетия прошлого века появились углеродные волокна с прочностью ~ 5гПа (~ 3 Н/текс) и модулем упругости 800 гПа (~ 400 Н/текс), стеклянные волокна нового поколения (прочность ~ 4 гПа, 1,6 Н/текс), модуль упругости 90 гПа (35 Н/текс), керамические волокна (прочность ~3 гПа, 1 Н/текс), модуль упругости 400 гПа (~100 Н/текс).

Таблица 1 История волокон

3-ье поколение химических волокон в зарубежной литературе называют не только высокоэффективными (ВЭВ), но и полифункциональными, умными. Все эти и другие названия, термины не точные, спорные, во всяком случае, не научные. Потому что все существующие и природные и химические волокна, безусловно, в той или иной степени и высокоэффективные и полифункциональные, и неглупые. Взять хотя бы природные волокна хлопок, лен, шерсть, то ни одно химическое волокно не может превзойти их высоких гигиенических свойств (дышат, поглощают потовыделения, а лен еще биологически активный). Все волокна обладают не одной, а несколькими функциями (полифункциональные). Как видим, указанные выше термины весьма условны.

Физико-механические свойства ВЭВ

Поскольку основные области использования нового поколения волокон (корд для шин, композиты для самолето-, ракето-, автомобилестроения, строительство) выдвигают высокие требования к свойствам волокон и, прежде всего, к физико-механическим свойствам, то остановимся более подробно на этих свойствах ВЭВ.

Какие физико-механические свойства являются важными для новых областей использования волокон: разрывная прочность, прочность на истирание, на сжатие, перекручивание. При этом важно волокнам выдерживать многократные (циклические) деформационные воздействия, адекватные условиям эксплуатации изделий, содержащих волокна. Очень наглядно на рисунке 2 показано различие в требованиях к физико-механическим свойствам (разрывная прочность, модуль упругости), которые предъявляют к волокнам три области использования: традиционный текстиль, традиционный технический текстиль, новые области применения в технике.

Как можно видеть, требования к прочностным свойствам волокон со стороны новых и традиционных областей применения существенно возрастают, и это тенденция сохранится с расширением областей использования волокон. Яркий пример – космический лифт, о котором говорят уже не только фантасты, но и инженеры. А этот проект можно реализовать, только используя сверхпрочные тросы из нановолокон 3-его поколения и волокон типа паучьего шелка (прочнее стальной нити).

Рисунок 2

Пояснения к рис.2: Модуль упругости и разрывная прочность оцениваются в одних единицах. Модуль упругости – мера жесткости материала, характеризующаяся сопротивлением развитию упругих деформаций. Для волокон определяется, как начальная линейная зависимость между нагрузкой и удлинением. Ден (денье) – единица измерения линейной плотности нити (волокна) = масса 1000 метров в г. Текс – единица (внесистемная) измерения линейной плотности волокна (нити) = г/км.

В таблице 2 приведены сравнительные характеристики физико-механических свойств различных волокон, в том числе ВЭВ.

Таблица 2. Сравнительные характеристики физико-механических свойств различных волокон

Следует иметь в виду, что физико-механические свойства надо оценивать не по одному показателю, а по крайней мере, по совокупности двух показателей, т.е. прочность и упругость при различных видах деформационного воздействия.

Так, согласно данным табл.2 стальная нить выигрывает по упругости, но проигрывает по удельной плотности (очень тяжелая). Учитывая все показатели в совокупности, можно выбирать области использования волокон. Так трос для космического лифта должен быть не только суперпрочным, но и легким.

Ткань для пуленепробиваемого жилета должна быть легкой, упругой (драпируемость) и способной гасить кинетическую энергию пули (зависит от энергии разрыва, т.е. способности диссепировать энергию). Композит для болидов гоночных машин должен быть прочным к ударам и одновременно легким; ремни безопасности должны быть из высокопрочных волокон с высокой упругостью.

Требования к физико-механическим характеристикам волокон, как набору, сочетанию двух и более показателей можно продолжить. Этот набор свойств и факторов формулирует пользователь, исходя из условий эксплуатации изделий, содержащих волокна. Проследим смену поколений волокон на примере шинного корда, требования к физико-механическим характеристикам которого все время возрастали.

При появлении первых автомобилей (1900 г.) в качестве шинного корда использовали хлопковую пряжу; с появлением гидратцеллюлозных вискозных волокон в период 1935–1955 гг. они полностью заменили хлопок. В свою очередь полиамидные волокна (нейлон различных видов) заменили вискозные волокна. Но и классические полиамидные волокна сегодня не отвечают по прочностным свойствам требованиям автопрома, особенно в случае шин для тяжелого транспорта, для авиации. Поэтому полиамидный корд замещен сегодня на стальные нити.

Максимум прочности коммерческих полиамидных и полиэфирных волокон достигает ~ 10 г/ден (~ 1ГПа, ~ 1 Н/текс). Комбинация умеренной высокой прочности и упругости обеспечивает высокую энергию разрыва (работа разрыва) и высокую устойчивость к многократным шоковым деформациям. Однако эти показатели полиамидных и полиэфирных волокон не удовлетворяют требованиям определенных новых областей использования волокон.

Например, полиамидные и полиэфирные волокна по причине высокого роста жесткости при высоких скоростях деформации не позволяет их использовать в антибаллистических изделиях.

В то же время полиэфирные волокна очень подходят для высокопрочных рыболовецких снастей (веревки, канаты, сети и др.), поскольку для них характерно относительно высокая прочность и гидрофобность (не смачивается водой); канаты из полиэфирных волокон используют на буровых для работы на глубине до 1000–2000 м, где они способны выдерживать груз до 1,5 тонн.

Сочетание высокой прочности и высокого модуля упругости обеспечивается тремя группами ВЭВ: 1. на основе арамидов, высокомолекулярного полиэтилена, других линейных полимеров, углеродные волокна; 2. неорганические волокна (стеклянные, керамические); 3. на основе термореактивных полимеров, образующих сетчатую трехмерную структуру.

ВЭВ на основе линейных полимеров

Первая группа ВЭВ в основе которых лежат линейные (1D мерные) полимеры и простейший из них полиэтилен.

Для материалов из линейных полимеров еще в 1930 г. Staudinger предложил идеальную модель надмолекулярной структуры, обеспечивающей высокий модуль упругости вдоль главных цепей (11000 кг/ мм2) и только 45 кг/мм2 между макромолекулами, связанными силами ванн-дер-ваальса.

Рисунок 3. Идеальная физическая структура линейного полимера по Staudinger.

Как можно видеть (рис. 3) прочность структуры определяется вытянутостью и высокой ориентацией цепей макромолекул вдоль оси волокна.

Технология (состояние прядильного раствора и расплава, условия вытяжки) производства волокон должна быть построена таким образом, чтобы не образовывались складки макромолекул. Волокнообразующие полимеры при определенном химическом строении макромолекул уже в растворе образуют вытянутые, ориентированные структуры, объединенные в блоки (жидкие кристаллы). При формировании волокон из такого состояния, усиленногое высокой степенью вытяжки, формируется структура близкая к идеальной по Staudinger (рис.3). Такая технология впервые была реализована фирмой Дюпон (США) при производстве волокон Kevlar на основе полипараарамида и полифенилентерефталатамида. В этих высокопрочных волокнах ароматические циклы соединены амидными группами

Наличие циклов в цепи обеспечивает упругость, а амидные группы образуют межмолекулярные водородные связи, отвечающие за разрывную прочность.

По близкой технологии (жидкокристаллическое состояние в растворе, высокая степень вытяжки при формовании ВЭВ производят из различных полимеров различными фирмами, в разных странах под разными торговыми названиями: Technora (Taijin, Япония), Vectran (Gelanese, США), Тверлана, Терлон (СССР, Россия), Mogelan-HSt и другие.

Углеродные волокна и графеновые слои

Больших 2D-мерных молекул в природе не бывает. Монофункциональные молекулы в реакциях дают молекулы малых размеров; бифункциональные дают линейные (1D-мерные) полимеры; три- и более функциональные реагенты образуют 3D-мерные, сетчатые сшитые структуры (термопласты). Только специфическая геометрия направления связей, способных образовываться атомами углерода, приводит к слоистым молекулам. Графен – гексональная, планарная сетка из углеродных атомов – первый пример такой структуры.

Углеродные волокна обычно получают высокотемпературной обработкой (крекинг) органических волокон (целлюлозные, полиакрилонитрильные) при натяжении. Получают прочные, упругие волокна, в которых одномерные слои ориентированы параллельно оси волокна.

3D-мерные сетчатые структуры

Полимеры с 3D-мерной сетчатой структурой обычно называют термопластами, поскольку они образуются в термокаталитических реакциях конденсации полифункциональных мономеров.

3D-термопласты можно получить в форме волокон. Обладая термостойкостью, такие волокна не отличаются высокой прочностью. Примерами таких волокон являются волокна на основе меламино-формальдегидного и фенол-альдегидного полимеров*.

Неорганические 3D-мерные сетчатые структуры (стеклянные и керамические) и на их основе волокна, а также на основе оксидов и карбидов металлов отличаются высокой прочностью, упругостью, термо- и огнестойкостью.

• Основной полимер волокна шерсти – кератин – тоже сетчатый редкосшитый природный полимер. Отличается уникальными упруго-эластическими свойствами (устойчивость к сжатию). Сшивка линейного полимера целлюлозы редкими поперечными связями придает волокну и тканям из него устойчивость к смятию, которым не обладают целлюлозные волокна изначально. Но при этом снижается (~15%) прочность на разрыв и истирание.

  На рисунках 4–10 приведены сравнительные физико-механические характеристики ВЭВ.

В таблице 3 приведены основные эксплуатационные характеристики природных и химических волокон.

Рисунок 4. Кривые нагрузка – удлинение для обычных волокон и ВЭВ.

Рисунок 5. Связь между удельной прочностью и модулем упругости ВЭВ.

Рисунок 6. Зависимость прочности масса от прочности/объем для ВЭВ.

Рисунок 8. Кривые нагрузка – растяжение композита на основе ВЭВ в эпоксидной матрице.

Рисунок 9. Разрывная длина в километрах для ВЭВ.

Рисунок 10. ВЭВ. Основные области использования.

Таблица 3. Основные эксплуатационные характеритсики природных и химических волокон (Hearle).

продолжение табл. 3

• – деструкция; ** – размягчение; *** – для найлон 66, найлон 6 – 216°; **** – разжижение;

***** – вилка температур

Экономика ВЭВ

В 50-ые годы прошлого века полиамидные и полиэфирные волокна были буквально «чудом» для потребителя, изголодавшегося по обилию изделий из текстиля с новыми свойствами. После промышленного освоения волокон этого типа крупнейшим химическим концерном мира Дюпон (США) вдогонку бросились все ведущие химические фирмы развитых капиталистических стран, начавшие выпускать подобные волокна под разными названиями.

Не осталась в стороне и химическая промышленность СССР, взявшая ориентир на один тип полиамидного волокна – капрон на основе поликапроамида. Технология эта по репарациям была вывезена из Германии в 1945 г. В демонтаже германских заводов, выпускавших это волокно под названием перлон, принимал участие видный советский ученый – полимерщик, профессор Захар Александрович Роговин. Он вместе с группой советских ученых и инженеров наладил производство капрона на ряде заводов в различных городах СССР (Клин, Калинин (Тверь)).

Полиэфирные волокна на основе полиэтилентерефталата производились в широких масштабах в СССР под торговой маркой лавсан – аббревиатура – лаборатория высокомодульных соединений академии наук. Эти два волокна стали основными многотоннажными и остаются ими до сих пор в мире. Эти волокна очень широко сами по себе или в смеси с другими волокнами используются как в производстве одежды, домашнего текстиля, так и в техническом секторе.

Мировой баланс производства и потребление волокон в 2010 году показан на рисунке 11.

Рисунок 11.

Рисунок 12.

Полиэфир. 2000 г. – 19,1 млн.тонн;

2010 г. – 35 млн.тонн;

2020 г. – 53,4 млн.тонн.

Хлопок. 2000 г. – 20 млн.тонн;

2010 г. – 25 млн.тонн;

2020 г. – 28 млн.тонн.

Рисунок 13.

Рисунок 14.

Рисунок 15.

Рисунок 16.

Рисунок 17.

Рисунок 18.

Прежде чем переходить к экономике ВЭВ скажем, как строилась ценовая и инвестиционная политика производства полиамидных и полиэфирных волокон. В начале (30–40-ые годы 20-ого века) выхода на рынок полиамидные и полиэфирные волокна были в несколько раз дороже природных волокон хлопка и даже шерсти. В это сейчас трудно поверить, когда картина обратная и отвечает реальному соотношению себестоимости производства этих волокон. Но это была абсолютно правильная ценовая политика, характерная для начала выхода на рынок потенциально массового продукта. Эта ценовая политика позволяет значительные доходы направлять на последующие исследования по развитию, совершенствованию производства новых видов волокон, в том числе ВЭВ. В настоящее время полиамидные и полиэфирные волокна выпускаются множеством компаний во многих странах многотоннажно. Такая конкуренция, большие тиражи этих волокон привели к ценам достаточно близким к себестоимости.

Иная, более сложная ситуация в случае экономики ВЭВ. Дюпон, начиная исследования в области ароматических полиамидов, приведших к созданию из них волокна Kevlar (на основе n-полиарамида), ориентировал их первоначально на рынок шинного корда.

Появление тяжелых и скоростных автомашин, тяжелых самолетов требовало высокопрочного корда; этим требованиям не отвечали не только хлопок и вискозное волокно, но и значительно более прочные полиамидные и полиэфирные волокна.

Повышение прочности корда пропорционально увеличивало срок службы шин («ходимость») и экономило расход волокон на производство корда.

Kevlar и другие высокопрочные ВЭВ используются для шин специального типа (гоночные машины, тяжелые трейлеры). ВЭВ в силу специфики рынка их потребления производятся под заказ малыми партиями, небольшим числом производителей по значительно более сложной технологии (многоступенчатый синтез, дорогое сырье, сложная технология формования, высокая степень вытяжки, экзотические растворители, низкие скорости формования) и, конечно, по высоким ценам. Но те области техники, в которых ВЭВ находят применение (самолето-, ракетостроение) могут себе позволить потреблять волокна по высоким ценам, которые неприемлемы в случае производства одежды, домашнего текстиля.

Производство наиболее используемых ВЭВ достигает ~ 10 тыс.тонн в год, узкоспециализированных 100 тонн в год и менее (рис. 19).

Рисунок 19.

Исключение составляют ВЭВ на основе высокомолекулярного полиэтилена, поскольку и само сырье (этилен) и полимер получают по известной относительно простой технологии. Необходимо только на стадии полимеризации обеспечить образование полимера с высокой молекулярной массой, которая и определяет отличные физико-механические характеристики этого вида волокна. Цены на мировом рынке ВЭВ высокие, но сильно разнятся и зависят от многих факторов (тонина волокна, прочность, тип пряжи и др.) от конъюнктуры рынка (сырья). Поэтому в разных источниках мы находим большие колебания в ценах (табл.4). Так для углеродных волокон цена колеблется от 18 DS/кг до 10000 DS/кг.

Предсказывать динамику изменения цен на ВЭВ значительно сложнее, чем многотоннажных традиционных волокон (производят десятки млн.тонн в год), а инвестировать в многотоннажное производство ВЭВ – весьма рискованное дело. Наиболее емким рынком ВЭВ является производство и потребление нового поколения композитных материалов, катализирующие работы по совершенствованию технологии производства ВЭВ.

Пока для производства ВЭВ не строят новые заводы, а их производят на существующих заводах на специальных пилотных установках и линиях.

Конечно, армия, спорт, медицина (импланты), строительство и, конечно, авиа- и аэронавтика являются реальными и потенциальными пользователями ВЭВ. Так снижение на 100 кг веса самолетов за счет нового поколения легких и прочных композитов снижает годовые затраты на топливо на 20000 DS на один самолет.

Для всяких инноваций существует риск инвестиций, но без риска не бывает и успеха. Это только в студенческом проекте можно точно подсчитать бизнес-план. Бумага все стерпит.

Хорошо по этому поводу сказал основатель всемирно известной автомобильной компании Honda – Soichiro Honda: «Помни, успех может быть достигнут при многократном повторении проб и ошибок. Фактический успех – это результат 1% вашего труда и 99% неудач». Конечно, это гипербола, но не далекая от истины.

Таблица 4 Цены на различные ВЭВ в сравнении с полиэфирным техническим волокном

продолж.табл.4

Производство современных видов волокон (полиэфирные, полиамидные, акриловые, полипропиленовые и, конечно, ВЭВ) в РФ является крайне оправданным с точки зрения огромных запасов природного сырья (нефть, газ) для производства волокон и большой их потребности для модернизации значительного числа отраслей промышленности (нефте-, газоперерабатывающей, текстильной, судо-, автомобилестроение). На нашем сырье половина мира (исключая США, Канаду, Лат.Америку) все это делает и нам с высокой добавленной стоимостью продает. Производство химических волокон нового поколения может сыграть роль локомотива развития отечественной индустрии, став одним из важных факторов национальной безопасности РФ.

Использованная литература:

• Г.Е.Кричевский. Нано-, био-, химические технологии и производство нового поколения волокон, текстиля и одежды. М., изд-во «Известия», 2011 г., 528 с.
• High Performance Fibres. Hearle J.W.S. (ed.). Woodhead Publishing Ltd, 2010, p.329.

Military textiles. Edited by E Wilusz, US Army Natick Soldier Center, USA. Woodhead Publishing Series in Textiles. 2008, 362 р.

• PCI Fibres. Fibres Economics in an Ever Changing World Outlook Conference. www.usifi.com/…look_2011pdf

Сокращение в названии волокон

Материалы по теме

• «Другие материалы Автора у нас на сайте»: