волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья В. х. подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к В. х. относят также волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые). В. х. выпускают в промышленности в виде: 1) моноволокна (См. Моноволокно) (одиночное волокно большой длины); 2) штапельного волокна (См. Штапельное волокно) (короткие отрезки тонких волокон); 3) филаментных нитей (пучок, состоящий из большого числа тонких и очень длинных волокон, соединённых посредством крутки), филаментные нити в зависимости от назначения разделяются на текстильные и технические, или кордные нити (более толстые нити повышенной прочности и крутки).

Историческая справка. Возможность получения В. х. из различных веществ (клей, смолы) предсказывалась ещё в 17 и 18 вв., но только в 1853 англичанин Аудемарс впервые предложил формовать бесконечные тонкие нити из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта с эфиром, а в 1891 французский инженер И. де Шардонне впервые организовал выпуск подобных нитей в производственном масштабе. С этого времени началось быстрое развитие производства химического волокон. В 1896 освоено производство медноаммиачного волокна из растворов целлюлозы в смеси водного аммиака и гидроокиси меди. В 1893 англичанами Кроссом, Бивеном и Бидлом предложен способ получения вискозных волокон из водно-щелочных растворов ксантогената целлюлозы, осуществлённый в промышленном масштабе в 1905. В 1918-20 разработан способ производства ацетатного волокна из раствора частично омыленной ацетилцеллюлозы в ацетоне, а в 1935 организовано производство белковых волокон из молочного казеина. Производство синтетических волокон началось с выпуска в 1932 поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1940 в промышленном масштабе выпущено наиболее известное синтетическое волокно - полиамидное (США). Производство в промышленном масштабе полиэфирных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетических волокон осуществлено в 1954-60.

Свойства. Волокна химические часто обладают высокой разрывной прочностью [до 1200 Мн/м² (120 кгс/мм²)], значительным разрывным удлинением, хорошей формоустойчивостью, несминаемостью, высокой устойчивостью к многократным и знакопеременным нагружениям, стойкостью к действиям света, влаги, плесени, бактерий, хемо- и термостойкостью. Физико-механические и физико-химические свойства В. х. можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера В. х., обладающие разнообразными текстильными и другими свойствами (табл.). В. х. можно использовать в смесях с природными волокнами при изготовлении новых ассортиментов текстильных изделий, значительно улучшая качество и внешний вид последних.

Производство. Для производства В. х. из большого числа существующих полимеров применяют лишь те, которые состоят из гибких и длинных макромолекул, линейных или слаборазветвлённых, имеют достаточно высокую молекулярную массу и обладают способностью плавиться без разложения или растворяться в доступных растворителях. Такие полимеры принято называть волокнообразующими. Процесс складывается из следующих операций: 1) приготовления прядильных растворов или расплавов; 2) формования волокна; 3) отделки сформованного волокна.

Приготовление прядильных растворов (расплавов) начинают с перевода исходного полимера в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). Затем раствор (расплав) очищают от механических примесей и пузырьков воздуха и вводят в него различные добавки для термо- или светостабилизации волокон, их матировки и т.п. Подготовленный таким образом раствор или расплав подаётся на прядильную машину для формования волокон.

Формование волокон заключается в продавливании прядильного раствора (расплава) через мелкие отверстия фильеры (См. Фильера) в среду, вызывающую затвердевание полимера в виде тонких волокон. В зависимости от назначения и толщины формуемого волокна количество отверстий в фильере и их диаметр могут быть различными. При формовании В. х. из расплава полимера (например, полиамидных волокон (См. Полиамидные волокна)) средой, вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух. Если формование проводят из раствора полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных волокон (См. Ацетатные волокна)), такой средой является горячий воздух, в котором растворитель испаряется (так называемый "сухой" способ формования). При формовании волокна из раствора полимера в нелетучем растворителе (например, вискозного волокна (См. Вискозные волокна)) нити затвердевают, попадая после фильеры в специальный раствор, содержащий различные реагенты, так называемую осадительную ванну ("мокрый" способ формования). Скорость формования зависит от толщины и назначения волокон, а также от метода формования. При формовании из расплава скорость достигает 600-1200 м/мин, из раствора по "сухому" способу - 300-600 м/мин, по "мокрому" способу - 30-130 м/мин. Прядильный раствор (расплав) в процессе превращения струек вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно вытягивается (фильерная вытяжка). В некоторых случаях волокно дополнительно вытягивается непосредственно после выхода с прядильной машины (пластификационная вытяжка), что приводит к увеличению прочности В. х. и улучшению их текстильных свойств.

Отделка В. х. заключается в обработке свежесформованных волокон различными реагентами. Характер отделочных операций зависит от условий формования и вида волокна. При этом из волокон удаляются низкомолекулярные соединения (например, из полиамидных волокон), растворители (например, из полиакрилонитрильных волокон), отмываются кислоты, соли и другие вещества, увлекаемые волокнами из осадительной ванны (например, вискозными волокнами). Для придания волокнам таких свойств, как мягкость, повышенное скольжение, поверхностная склеиваемость одиночных волокон и др., их после промывки и очистки подвергают авиважной обработке или замасливанию. Затем волокна сушат на сушильных роликах, цилиндрах или в сушильных камерах. После отделки и сушки некоторые В. х. подвергают дополнительной тепловой обработке - термофиксации (обычно в натянутом состоянии при 100-180°С), в результате которой стабилизируется форма пряжи, а также снижается последующая усадка как самих волокон, так и изделий из них во время сухих и мокрых обработок при повышенных температурах.

Мировое производство В. х. развивается быстрыми темпами. Это объясняется, в первую очередь, экономическими причинами (меньшие затраты труда и капитальных вложений) и высоким качеством В. х. по сравнению с природными волокнами. В 1968 мировое производство В. х. достигало 36\% (7,287 млн. т) от объёма производства всех видов волокон.

В. х. в различных отраслях в значительной степени вытесняют натуральный шёлк, лён и даже шерсть. Предполагается, что к 1980 производство В. х. достигнет 9 млн. т, а в 2000 - 20 млн. т в год и сравняется с объёмом производства природных волокон. В СССР в 1966 было выпущено около 467 тыс. т, а в 1970 623 тыс. т.

Основные свойства волокон химических

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| | | Прочность | Удлинение, \% | | | |

| | |----------------------------------------------------------------------------------------------------| | Влагопогло- |-----|

| | Плотность, | | мокрого | волокна | | | Набухание | щение при |-----|

| Вид волокна | г/см³ | сухого во- | волокна | в петле | сухого | мокрого | в воде, \% | 20°С и 65\% | |

| | | локна, | | | волокна | волокна | | относит. | |

| | | кгс/мм² |---------------------------------------| | | | влажности, \% |-----|

| | | | \% от прочности сухого | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Искусственные волокна | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Ацетатное (текст. нить) | 1,32 | 16-18 | 65 | 85 | 25-35 | 35-45 | 20-25 | 6,5 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Триацетатное штапельное волокно | 1,30 | 14-23 | 70 | 85 | 22-28 | 30-40 | 12-18 | 4,0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Вискозные волокна: | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное обычное | 1,52 | 32-37 | 55 | 35 | 15-23 | 19-28 | 95-120 | 13,0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное высокопрочное | 1,52 | 50-60 | 75 | 40 | 19-28 | 25-29 | 62-65 | 12,0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное высокомодульное | 1,52 | 50-82 | 65 | 25 | 5-15 | 7-20 | 55-90 | 12,0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| текст. нить обычная | 1,52 | 32-37 | 55 | 45 | 15-23 | 19-28 | 95-120 | 13,0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| то же, высокопрочная | 1,52 | 45-82 | 80 | 35 | 12-16 | 20-27 | 65-70 | 13,0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Медноаммиачные волокна: | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное волокно | 1,52 | 21-26 | 65 | 70 | 30-40 | 35-50 | 100 | 12,5 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| текст. нить | 1,52 | 23-32 | 65 | 75 | 10-17 | 15-30 | 100 | 12,5 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Синтетические волокна | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Полиамидное (капрон): | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| текстильная нить обычная | 1,14 | 46-64 | 85-90 | 85 | 30-45 | 32-47 | 10-12 | 4,5 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| то же, высокопрочная | 1,14 | 74-86 | 85-90 | 80 | 15-20 | 16-21 | 9-10 | 4,5 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное волокно | 1,14 | 41-62 | 80-90 | 75 | 45-75 | | 10-12 | 4,5 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Полиэфирное (лавсан): | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| текст. нить обычная | 1,38 | 52-62 | 100 | 90 | 18-30 | 18-30 | 3-5 | 0,35 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| то же, высокопрочная | 1,38 | 80-100 | 100 | 80 | 8-15 | 8-15 | 3-5 | 0,35 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное волокно | 1,38 | 40-58 | 100 | 40-80 | 20-30 | 20-30 | 3-5 | 0,35 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Полиакрилонитрильное (нитрон): | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| технич. нить | 1,17 | 46-56 | 95 | 72 | 16-17 | 16-17 | 2 | 0,9 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное волокно | 1,17 | 21-32 | 90 | 70 | 20-60 | 20-60 | 5-6 | 1,0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Поливинилспиртовое штапельное | 1,30 | 47-70 | 80 | 35 | 20-25 | 20-25 | 25 | 3,4 | |

| волокно | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Поливинилхлоридное штапельное | 1,38 | 11-16 | 100 | 60-90 | 23-180 | 23-180 | 0 | 0 | |

| волокно | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Полипропиленовое волокно: | | | | | | | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| текстильная нить | 0,90 | 30-65 | 100 | 80 | 15-30 | 15-30 | 0 | 0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| штапельное волокно | 0,90 | 30-49 | 100 | 90 | 20-40 | 20-40 | 0 | 0 | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Полиуретановая нить (спандекс) | 1,0 | 5-10 | 100 | 100 | 500-1000 | 500-1000 | - | 1,0 | |

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Лит.: Характеристика химических волокон. Справочник, М., 1966; Роговин З. А., Основы химии и технологии производства химических волокон, 3 изд., т. 1-2, М. - Л., 1964; Технология производства химических волокон, М., 1965.

В. В. Юркевич.

см. Волокна химические.

химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. В. с. формуют либо из расплава полимера (полиамида (См. Полиамиды), полиэфира (См. Полиэфиры), полиолефина (См. Полиолефины)), либо из раствора полимера (Полиакрилонитрила, Поливинилхлорида, поливинилового спирта (См. Поливиниловый спирт)) по сухому или мокрому методу. (Подробно о методах получения В. с. см. Волокна химические.)

В. с. выпускают в виде текстильных и кордных нитей, моноволокна (См. Моноволокно), а также штапельного волокна (См. Штапельное волокно). Разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяет получать В. с. с различными свойствами, тогда как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формуют практически из одного полимера (целлюлозы (См. Целлюлоза) или её производных). В. с. характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к действию химических реагентов. (Подробно о свойствах различных видов В. с. см. в статьях Полиакрилонитрильные волокна, Полиамидные волокна и др.) Производство В. с. развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и быстрым развитием сырьевой базы, меньшей трудоёмкостью производственных процессов и особенно разнообразием свойств и высоким качеством В. с. В связи с этим В. с. постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна в производстве некоторых товаров народного потребления и технических изделий.

В 1968 мировое производство синтетических волокон составило 3760,3 тыс. т (около 51,6\% от общего выпуска химических волокон). Впервые выпуск синтетических волокон в промышленном масштабе организован в середине 30-х гг. 20 в. в США и Германии.

Лит.: Технология производства химических волокон, М., 1965.

химические волокна, получаемые из природных органических полимеров. К В. и. относятся Вискозные волокна, Медноаммиачные волокна, Ацетатные волокна, Белковые искусственные волокна. Вискозные и медноаммиачные волокна, состоящие из гидратцеллюлозы (См. Гидратцеллюлоза), называются также гидратцеллюлозными. Сырьём для производства вискозных, медноаммиачных и ацетатных волокон служит Целлюлоза, выделяемая из древесины; медноаммиачные и ацетатные волокна часто получают из хлопковой целлюлозы (хлопкового пуха и подпушка). Для получения белковых волокон используют белки растительного или животного происхождения (например, зеин, Казеин). В. и. формуют из растворов полимеров по сухому или мокрому способу и выпускают в виде текстильной или кордной нити, а также штапельного волокна (См. Штапельное волокно). (Подробно о методах получения В. и. см. Волокна химические.) К недостаткам вискозных, медноаммиачных и белковых волокон относятся значительная потеря прочности в мокром состоянии и лёгкая сминаемость. Однако благодаря хорошим гигиеническим свойствам, дешевизне и доступности исходного сырья производство вискозного волокна продолжает развиваться. Растёт также выпуск ацетатных волокон, обладающих рядом ценных качеств (несминаемость, хороший внешний вид). Белковые волокна вырабатываются в небольших количествах и выпуск их постепенно уменьшается.

Мировое производство В. и. в 1968 составляло 3527,2 тыс. т (около 48,4\% от общего выпуска химических волокон). Впервые выпуск В. и. в промышленном масштабе организован в 1891 во Франции.

Лит.: Технология производства химических волокон, М., 1965.

см. Волокна синтетические.

см. Уравнения химические.