Клітковина - біологія

A клітковина являє собою тонку і гнучку конструкцію щодо своєї довжини. Волокна не можуть поглинати сили стиску в поздовжньому напрямку, лише сили розтягування, оскільки вони піддаються тиску. У природі та техніці волокна, як правило, містяться у композиті більшого розміру, вони утворюють певну структуру.

біологія

Волокна є загальноприйнятими в природі та техніці, оскільки можна спостерігати два явища:

  • Конструкція з волокон міцніша і часто більш жорстка, ніж конструкція тієї ж форми, виготовлена ​​з компактного матеріалу "із твердого".
  • Два скручені між собою волокна міцніші, ніж обидва окремо.

Волокна відрізняються від стрижнів через відсутність стійкості до вигинів; вони відрізняються від проводів через менший діаметр.

Класифікація

Називаються волокна дуже великої, практично необмеженої довжини Нитки, Волокна обмеженої довжини називаються Основні волокна. Штапельні волокна, у свою чергу, поділяються на фактично прядильні Основні волокна і дуже короткий Флокні волокна, передбачається, що межа становить приблизно 15 мм.

Властивості волокон можуть бути визначені або виміряні різними якісними (випробування на горіння) та кількісними методами. Під час випробування на горіння спостерігають полум’я (розвиток сажі), запах, значення рН диму та консистенцію залишку. Наприклад, за допомогою кількісних вимірювань визначається міцність на розрив або модуль пружності.

Натуральні волокна

→ Основна стаття: натуральне волокно

Натуральні волокна - це всі текстильні волокна та волокнисті матеріали, які отримують із рослинних та тваринних матеріалів без хімічних змін. Їх слід відрізняти від штучних волокон ("синтетичні волокна"), які виробляються синтетичним шляхом. Вироблені волокна, такі як бамбукова віскоза або ліоцелл, не є природними волокнами. Порівняно короткі деревні волокна також розглядаються окремо - не в останню чергу через їх кількісну важливість.

Натуральні волокна можуть бути органічного (рослинного або тваринного) або неорганічного (мінерального) походження.

Рослинні волокна

Рослинні волокна зустрічаються у рослин у вигляді судинних пучків у стеблі або стовбурі, кори (наприклад, у вигляді лубу) та як продовження насіння.

З власністю волокнистий - а також деревний і трав'янистий - сильно вкраплені волокнами та зріджені частини a неспецифічні трав'яниста рослина на відміну від молодого пагона та листяної маси, зокрема у випадку їжі, це ті частини, які не підходять для споживання. У статті «Волокнисті рослини» подано огляд постачальників рослинних волокон, що вирощуються в сільському господарстві.

Рослинна клітковина це збірний термін для волокон рослинного походження, які використовуються як матеріал. Далі наводиться перелік дійсних скорочень згідно з DIN 60001-1:

  • Насінні волокна
    • Бавовняне волокно (CO) із насіннєвих волосків плодів бавовняної рослини
    • Капок (КП) із внутрішньої сторони капсули плодів справжнього дерева капок
    • Тополиний пух (н.н.)
    • Акон із шовкових рослин
  • Луб’яні волокна
    • Бамбукове волокно (рідкісні, переважно регенеровані волокна, схожі на віскозу з бамбука)
    • Волокниста кропива з більшої кропиви
    • Конопляне волокно (HA)
    • Волокно кропиви сибірської коноплі
    • Джут (JU)
    • Джут Конго з сімейства мальвових
    • Льняне волокно, яке також називають білизною (ЛІ), із звичайного льону
    • Клітковина Рамі (RA) від рамі тропічної кропиви
    • Клітковина з кенафу (східно-індійський конопляний зефір)
    • Волокна розель (Суданський зефір)
  • Тверді волокна
    • Деревні волокна - тепер пресуються в панелі
    • Листові волокна
      • Сизаль (СІ), виготовлений з листя агави
      • Абака (манільська конопля), тверде волокно, виготовлене з листя виду банана
      • Курауа, виготовлений з бромеліїв
      • Клітковина агави
      • Клітковина Ixtle з агави лехугіллі
      • Волокна аренги з цукрової пальми
      • Африк або пальмове волокно з карликової пальми
  • Фруктові волокна
    • Кокосове волокно (CC) із оболонки плодів кокосової пальми

Для рослинних волокон також використовуються різні поспіхи та інші рослини.

Луб'яні залишки липи та дуба - найпоширеніші знахідки залишків неолітичного волокна, довгі волокна цих порід дерев використовувались як матеріал для виробництва кошиків, матів та шнурів. На даний момент найвідомішими прикладами є, мабуть, накидка та взуття чоловіка з Хауслабйоха, відомого як "Ötzi".

Волокна тваринного походження

У тварин волосяні фолікули утворюють волокна. Виняток становлять шовкові волокна з упаковки лялечних шовкопрядів та м’язові волокна, квазіклітинні скорочувальні компоненти м’яза. Волокна, які можна використовувати в текстилі:

Мінеральні волокна геологічного походження

Мінеральні волокна (волокна без органічно зв’язаного вуглецю) природно зустрічаються лише у такій формі:

  • Азбест (АС) в основному використовувався в будівельній галузі в минулому столітті через його стійкість до високих температур. Він не має текстильного значення, і сьогодні його використання в основному заборонено.
  • Волокниста штукатурка

Штучні волокна (раніше: синтетичні волокна)

Існує дуже велика кількість торгових назв і колишніх торгових назв, які незмінно більш відомі, ніж їх хімічний склад. Більшість штучних волокон - це полімери:

Натуральні полімерні волокна

  • Целюлозні волокна
    • Віскоза (CV) виробляється методом віскози з чистої целюлози, переважно з деревини бука та сосни або евкаліпта, а все частіше також з бамбука.
    • Модальний (CMD) виготовляється із застосуванням модифікованого процесу віскози і, отже, має вищу міцність, ніж віскоза, коли він сухий і вологий.
    • Lyocell (CLY) виробляється методом мокрого прядіння. Служить розчинником -Метилморфолін--моногідрат оксиду. Волокно характеризується дуже високою міцністю на суху та мокру поверхню.
    • Купро (CUP) отримують за допомогою оксидно-мідно-аміачного процесу.
    • Ацетат (СА) прядуть з ацетату целюлози, розчиненого в ацетоні в процесі сухого прядіння (див. Ацетатні волокна)
    • Тріацетат (CTA) також виготовляється з ацетату целюлози, але в даний час розчинений у дихлорметані.
    • Целюлон виготовляється з бактеріальних клітин
  • Гумові волокна
    • гума
  • Рослинні білкові волокна
    • Соєві білкові волокна
  • Білки тваринного походження
    • Казеїнова шерсть, торгові назви Ланітал, Тіолан, Аралак [1]

Синтетичні полімерні волокна

  • Поліконденсаційні волокна
    • Поліестер (PES), переважно поліетилентерефталат (PET), торгові назви Діоли, Тревіра та ін., виявляють різнобічні властивості і тому займають лідируючі позиції серед синтетичних волокон. Поліефірне волокно дуже стійке до розривів і стирання і майже не поглинає вологу.
    • Поліамід (ПА), торгова назва нейлон, Перлон, Дедерон, Грілон, дуже еластичний і мало складається. Поліамід може постійно деформуватися від нагрівання; це використовується під час нагрівання.
    • Поліімід (PI), торгова назва P84, Високотемпературні синтетичні волокна, що використовуються в технічному текстилі, наприклад, фільтруючих середовищах.
    • Поліамідемід (PAI), торгова назва Кермель
    • Поліфеніленсульфід (PPS), торгові назви Прокон, Торкон, Нексилени та ін., демонструє хорошу стійкість до температури та чудову хімічну стійкість, використання в технічному текстилі, наприклад, фільтруючих середовищах.
    • Арамід, торгова назва Кевлар, Номекс, Тварон, має дуже високу стійкість до розривів і використовується для технічного текстилю, наприклад у бронежилетах.
  • Полімеризаційні волокна
    • Поліакрилонітрил (PAN), торгові назви Дралон, Орлон та ін., має шерстяне відчуття та хорошу світло- та хімічну стійкість. Окрім смоли, це важливий вихідний матеріал для виробництва вуглецевих волокон. Поліакрилонітрил також використовується для виробництва порожнистих волокон для мембранної технології.
    • Політетрафторетилен (ПТФЕ), торгова назва Тефлоновий, Тойофлон, Профілі, Растекс та ін., є термостійким, хімічно переважно інертним, водовідштовхувальним і навряд чи піддається фарбуванню. Волокно в основному використовується в технічному текстилі. Він також використовується як мембрана з мікроотворами - наприклад, у захисному одязі, торгова назва Gore-Tex або ламінована на фільтруючих середовищах, торгова назва Тетратекс, Приштине тощо - обробляється.
    • Поліетилен (PE), торгова назва Dyneema, asota
    • Поліпропілен (PP), торгові назви напр. B. Поліколон, асота, найлегше текстильне волокно коли-небудь, з хорошою стійкістю до стирання і практично не поглинає воду, хороші властивості догляду завдяки стійкості до кипіння, еластичний, часто використовується у спортивних функціях та нижній білизні, геотекстилі, килимах, автомобільному текстилі.
    • Полівінілхлорид (інакше ПВХ для волокон CLF) добре зберігає тепло і використовується для ревматоїдної білизни.
  • Поліаддіційні волокна
    • Поліуретан (EL) як еластомер (еластан або спандекс), торгові назви Лайкра та Дорластан. Еластан складається щонайменше на 85% з поліуретану і має дуже високу пружність. Оскільки його можна легко пофарбувати в порівнянні з гумою, він здебільшого використовується разом з іншими волокнами для еластичних тканин, купальників та панчіх. Еластодієн практично не має значення для текстильного використання.

Промислово вироблені неорганічні волокна

  • Скляні волокна (ГФ) менш пластичні і крихкі порівняно з полімерними волокнами. Ви, серед іншого, використовується в декоративних тканинах та для внутрішнього оздоблення. Вони значною мірою використовуються для зміцнення пластмас та технічного текстилю. Волоконно-оптичні кабелі також використовуються для оптичної передачі даних у телефонних та EDP-мережах.
  • Базальтові волокна мають подібні властивості зі скляними волокнами. Вони використовуються у волоконно-пластикових композитах або як теплозахисний матеріал, а також у технічному текстилі.
  • Вуглецеві волокна (CF) дуже легкі і мають високу міцність. Вони також використовуються для зміцнення пластмас, композитної кераміки та технічного текстилю. Як волокнистий повсть їх використовують для теплоізоляції високотемпературних захисних газів або вакуумних печей.
  • Металеве волокно (MTF), дуже тонкий дріт
  • Керамічні волокна - це особливий клас неорганічних волокон. Вони складаються з волокнистої керамічної структури. Вони бувають як оксидні (оксиди алюмінію, муліти, оксиди ітрію), так і неоксидні (SiC, SiCN, SiBCN) типи волокон. Їх основна область застосування полягає у високотемпературних застосуваннях для ізоляційних матеріалів (для коротких волокон) та як армуючі волокна у високо напружених композиційних матеріалах, таких як армована волокном кераміка. Алюмінієва силікатна вата, відома як «керамічне волокно», використовується як високотемпературна вата для теплоізоляції при температурах вище 700 ° C.
  • Нанотрубкові волокна майже повністю складаються з вуглецевих нанотрубок. Вони мають дуже високу міцність і все ще перебувають на ранній стадії розвитку. NASA досліджує такі волоконні системи для будівництва космічних підйомників.

Міжнародні символи для текстильних волокон

Витяг зі списку скорочень для позначення природних та штучних волокон, опублікованого Міжнародним бюро стандартизації в Брюсселі (BISFA) на основі DIN 7728:

Знак іменування знак іменування
бавовна CO Еластоїди Ст
Льон, льон LI Скло GF
конопель HF джутовий JU
Верблюжа шерсть WK кокосового горіха ЦК
лама WL Модальний CMD
мохер WM Поліакрил ПАН
поліамід ПА поліестер ПЕС
Поліетилен PE Поліпропілен ПП
рамі RA Овеча шерсть WV
Шовк (шовковичний шовк) ЮВ Сізаль SI
віскоза Резюме Козяче волосся HZ

Міжнародним стандартом абревіатур синтетичних волокон є DIN EN ISO 1043-1. Щодо натуральних волокон, абревіатури для Німеччини вказані в DIN 60001-1.

Придатність текстилю

Відповідно до Закону про маркування текстилю текстильне волокно - це "виріб, який характеризується своєю гнучкістю, тонкістю та великою довжиною щодо діаметра".

Умови для кожного виду виробництва та застосування детальніше визначаються мінімальними вимогами до окремих властивостей (довжина, тонкість, еластичність, транспорт вологи, ізолюючий ефект тощо).

Наприклад: бавовна для певної пряжі повинна мати довжину не менше 12 мм і міцність 10 сН/тек, 4 мм достатньо для вологих нетканих матеріалів і 2 мм для стікання.

Синтетичні волокна, виготовлені з полімерів, дуже підходять для текстилю, одягу та технічного застосування. Оскільки волокна виготовляються спеціально, їх форму, товщину та довжину можна вибирати майже вільно. Це, зокрема, пояснює. успіх синтетичних волокон порівняно з традиційно використовуваними природними волокнами з початку 1960-х років. Натуральні волокна можуть утримуватися, особливо там, де можуть мати переваги перед синтетичними волокнами. Окрім текстильного сектору, вони також все частіше використовуються в технічному текстилі.

Натуральні волокна, скляні волокна та вуглецеві волокна переробляються на ткані або неткані тканини; здебільшого для того, щоб згодом переробити їх у нетекстильні волокнисті композити, рідко для використання безпосередньо у такому вигляді. Наприклад, склопластикові тканини використовуються як термостійка ізоляція для кабелів.

Тонкі металеві дроти відіграють значну роль у виробництві кабелів, де вони в основному плетуться.

Якщо волокна будуть використовуватися в текстилі, їх слід прясти. Виняток: неткані матеріали, повсті та нитки.

Суміші волокон

Сьогодні загальноприйнятим є змішування волокон для текстильної промисловості. Завдання - завжди отримати пряжу з різними властивостями. Тут, з одного боку, робиться спроба отримати кращі властивості використання, кращі фізіологічні властивості одягу чи кращі властивості догляду. З іншого боку, намагаються домогтися зміни зовнішнього вигляду або збільшення прибутковості. З точки зору обробки, суміші іноді складніше обробляти, ніж чисті волокна. Однак у деяких випадках суміші волокон можуть бути краще оброблені.

  • волокниста суміш (меланж) як різнокольоровий кольоровий ефект у пряжі
  • Vigogne - це суміш бавовни та віскози
  • Vigoureux - це частково смугова волокниста волокниста суміш для досягнення якісних, спокійних меланжевих кольорових ефектів

Виробництво та споживання

Найбільші виробники синтетичного волокна

Найважливішим виробником синтетичних волокон є Китай, за ним слідують Тайвань і США. У Європі Німеччина та Італія є найважливішими виробниками.

Найбільші виробники синтетичного волокна у світі (2001 р.) [2] Ранг виробництва в країні
(у тис. т) Ранг Країна Виробництво
(у тис. т)
1 Китай 7905 8-й Таїланд 838
2 Тайвань 3105 9 Німеччина 800
3 Сполучені Штати 2744 10 Туреччина 672
4-й Південна Корея 2381 11 Мексика 555
5 Індія 1681 рік 12-й Італія 550
6-й Японія 1347 13 Російська Федерація. 423
7-й Індонезія 1289 рік 14-е Бразилія 318

З наведених цифр слід зазначити, що зокрема виробництво в Китаї значно зросло з 2001 року. У 2006 році видобуток склав трохи більше 19 мільйонів тонн [3] [4] .

Зокрема, ПЕТ-волокна широко виробляються з переробленого пластику. Близько 40% усіх ПЕТ-пляшок, зібраних у Європі в 2009 році, були перероблені на текстильні волокна. [5]

Найбільші виробники природного волокна

Натуральні волокна вирощують і переробляють майже в усіх країнах світу - в цілому майже 30 мільйонів тонн на рік. Бавовна на сьогоднішній день є домінуючим природним волокном із обсягом 20 млн. Т, а потім шерсть та джут - близько 2–3 млн. Т. Незважаючи на широке використання, основні напрямки виробництва природного волокна можна виділити в Південній Азії, Східній Азії та Китаї, Центральній та Східній Європі, Східній Африці та Бразилії. [6]

Споживання текстильного волокна

У 2009 р. Загалом було вироблено близько 76 млн. Тонн текстильних волокон (11 кг/житель світу). З цього:

Частка споживання текстильного волокна в 2009 році Група рейтингу Найвищі пропорції%
1 бавовна Китай, США, Індія 0 33 [7]
2 Нитки ПЕС, ПА, ПП 0 33 [7]
3 Хімічні штапельні волокна PES, PAN, CV 0 24 [7]
4-й Інакше. овочевий Волокна JU, LI, CC, SI 0 7 [8]
5 Тваринні волокна ДЕ, WL, WK, WM 0 2 [7]

Статистика не включає скловолокна, 1,7 млн. Тонн з яких було використано лише для композитів. [9]