Мировое производство искусственных волокон развивалось довольно быстрыми темпами. Наибольшее распространение получили волокна, вырабатываемые из целлюлозы и ее производных: вискозное, полинозное, сиблоновое, медно-аммиачное, ацетатное, триацетатное и др. дальнейшим направлением расширения и улучшения химических волокон явилась не столько разработка новых волокон и нитей, сколько модификация существующих с целью придания им новых свойств и улучшения качества. В настоящее время для модификации волокон и нитей предложено большое количество разнообразных методов, рассмотрение которых здесь не представляется возможным.
Кроме обычных вискозных волокон (нитей), обладающих хорошей гигроскопичностью, мягкостью, светостойкостью, устойчивостью к истиранию, но не теряющих при увлажнении прочность и устойчивость к истиранию, а также дающих большую усадку, были получены следующие модифицированные волокна.
- Высокопрочное вискозное волокно (нить), обладающее повышенной прочностью к истиранию и многократным изгибам.
- Высокомодульное вискозное волокно (нить), имеющее высокоориентированную, равномерную, плотную и равновесную структуру. В нашей стране выпускается высокомодульное вискозное волокно сиблон, которое имеет прочность в 1,6 раза выше, чем прочность обычного вискозного волокна, а в мокром состоянии – в 2 раза выше, меньше усаживается. Сиблон по своим свойствам приближается к хлопковому волокну и применяется сейчас как заменитель средневолокнистого хлопка, в смеси с хлопковыми и синтетическими волокнами и в чистом виде.
- Полинозное волокно (нить) – высокомодульное вискозное волокно, по своим свойствам является близким аналогом тонковолокнистого хлопка. Обладает высокой прочностью при растяжении, эластичностью, упругостью и низкой усадкой.
- Мтилон – химически модифицированное вискозное полотно. Отличается от вискозного повышенной устойчивостью к действию микроорганизмов, устойчивостью к истиранию и светостойкостью.
Человека давно занимала мысль получить текстильные волокна с заранее заданными свойствами. Над решением этой важной проблемы работали многие ученые мира.
Первому в мире удалось решить эту проблему американскому ученому Карозерсу, получившему в феврале 1936 года в лабораторных условиях принципиально новое волокно – синтетическое волокно найлон.
В 1938 году химический концерн Дюпон (США) начал промышленное производство этого волокна. В конце 1939 года бывший концерн «И.Г.Фарбениндустри» (Германия) начал производить синтетическое волокно перлон.
Независимо от немецких и американских исследователей советскими учеными З.А.Роговиным, А.Н.Несмияновым и др. проводились работы по получению капролактама и волокон из него. В результате в конце 40-х годов в Советском Союзе было начато промышленное производство синтетического полиамидного волокна капрон, а затем и других видов полиамидных волокон – энант, анид, шелон, трилобал.
Промышленное производство синтетических волокон и нитей в разных странах велось самостоятельно, поэтому волокна одного и того же типа имеют различные торговые названия. Так полиамидное волокно в США – капроном, в бывшей ГДР – дедероном, в ФРГ – перлоном, в Китае – шинлоном.
Синтетические волокна выпускают в виде мононитей, комплексных и текстурированных нитей, штапельных волокон. Волокнообразующие полимеры синтезируют из таких распространенных продуктов переработки нефти, как бензол, фенол, этилен, ацетилен, аммиак и др. Изменяя состав исходного сырья и способы его переработки, синтетическим волокнам можно придавать всевозможные и даже уникальные свойства, которых нет у натуральных волокон.
В 1950-е годы в Англии, а затем и в других странах начато промышленное производство полиэфирных волокон. В Советском Союзе это волокно получило наименование лавсан (сокращенное по начальным буквам слов: лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук СССР).
Подобно полиамидным волокнам и нитям полиэфирные волокна обладают большой прочностью высокой эластичностью, и еще высокой устойчивостью к действиям светопогоды, высокой стойкостью к кислотам и окислителям. Лавсановые волокна обладают шерстоподобным внешним видом, на ощупь теплые и мягкие, объемные, малосминаемы; используются как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами для изготовления тканей, трикотажных полотен и др.
Производство в промышленном масштабе полиэфирных, поливинилхлоридных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетических волокон осуществлено в 1954-1960-е гг. Но и поиски, и исследования в области производства химических волокон и нитей продолжаются в разных странах и сегодня. Здесь также важным направлением расширения и улучшения ассортимента является не только разработка новых видов волокон и нитей, сколько модификация существующих с целью придания им новых заранее заданных свойств. Такая модификация осуществляется в двух направлениях: видоизменения их химического состава (химическая модификация) или видоизменения их надмолекулярной структуры, т.е. строения (физическая модификация). В результате получены модифицированные волокна и нити (изделия), обладающие новыми свойствами.
Разнообразие химических волокон и нитей, производимых в настоящее время очень велико (их производится более 80 видов). Обладают они различными свойствами, соответствующими потребностям человека. Производятся волокна и ткани, обладающие биостойкостью, термостойкостью, молестойкостью, безусадочностью, несминаемостью, гидрофобностью, маслостойкостью, антистатическими, огнезащитными, кислотозащитными, ионообменными, грязеотталкивающими свойствами и другими.
Целая группа специальных волокнистых материалов находит применение для медицинских целей, например, кровоостанавливающие, бактерицидные (антимикробные) и другие.
Антимикробные текстильные материалы, выпуск которых неуклонно возрастает, находят применение в различных областях- народного хозяйства в качестве обивочных, декоративных, изоляционных и других материалов и изделий, подверженных повреждению микроорганизмами. В медицине антимикробные материалы применяются как перевязочные, шовные, лечебно-профилактические средства, подавляющие развитие болезнетворных бактерий и грибков, а в ряде случаев оказывающие и лечебное действие. Способность антимикробных волокон подавлять развитие патогенной микрофлоры определяет целесообразность изготовления из них хирургических нитей, для предупреждения послеоперационных осложнений.
Антимикробные протезы кровеносных сосудов и антимикробный шовный материал, полученный из волокон летилан, рекомендованы для промышленного выпуска и применения в хирургической практике.
Международной конвенцией по вопросам жизни человека на море, в воздухе и на суше еще в 1960 году принято постановление о том, что все текстильные изделия, используемые на кораблях и в общественных зданиях, должны быть воспламеняющимися, и при нагревании не выделять вредных газов.
В США первый закон, запрещающий применение для одежды легковоспламеняющихся текстильных материалов, принят в 1954 г., а с 1967 г. закон распространен на домашний текстиль, ковры, гардины, мебельные и другие изделия.
С начала 1970 года были начаты работы по обеспечению пожарной безопасности во всемирном масштабе; в ряде стран приняты и действуют нормативные положения и законодательные акты, запрещающие применение изделий из лекговоспламеняющихся и горючих напольных покрытий.
В настоящее время разработаны синтетические волокна различной химической природы, обладающие термостойкостью и трудновоспламеняемостью. Такие волокна с повышенными огнезащитными свойствами синтезированы почти для всех классов полимеров. Среди них имеются полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные и другие.
Ткани, изготовленные из термостойких волокон, по некоторым своим эксплуатационным и потребительским свойствам обладают рядом преимуществ по сравнению с тканями из натуральных волокон с огнезащитной обработкой. Прочностью показатели термостойких волокон выше показателей натуральных волокон с огнезащитной пропиткой. Термостойкие ткани обладают обычно высокой химической устойчивостью к действию щелочей, кислот и многих органических растворителей.
В Советском Союзе было синтезировано волокно фенилон – ароматическое полиамидное волокно (поли-м-фениленизофталамид), которое обладает устойчивостью к дейсвию ионизирующих излучений (до 10000 кГц), высокой химической устойчивостью к кислотам и щелочам, органическим растворителям, нефтепродуктам, сохраняет физико-механические свойства при повышенных температурах (до 4000С); рекомендуется для технических и бытовых целей, особенно для тканей из смеси с натуральными волокнами. Другое волокно – лола – наиболее термостойкое синтетическое волокно. Рекомендуется использовать для спецодежды летчиков, пожарных, космонавтов, декоративно-отделочных материалов, фильтровальных тканей для горючих газов.
Значительным научно-техническим достижением ХХ в. стало открытие американской фирмой «Дюпон» нового класса синтетических волокон на основе ароматических полиамидов, сокращенно называемых арамидами. В 1972 году на основе арамидов фирмой было получено высокопрочное волокно кевлар (прочность кевлара в 5 раз выше прочности стали).
Позднее арамидные волокна двух разновидностей начали выпускать и в других странах: в СССР – фенилон (о котором было сказано выше), аримид и аримид Т, оксалон, терлон, в Японии – конекс и нм-50, во Франции кермель (по свойствам сходны с волокном кевлар). Японское термостойкре волокно корделан – сополимер поливинилхлорида и винилхлорида с поливиниловым спиртом. Рекомендуется для изделий бытового назначения, в том числе для детской одежды, драпировочных тканей и ковровых изделий. Корделан достаточно устойчив к истиранию, обладает свойствами самозатухания и не выделяет токсичных газов.
Все вышеперечисленные волокна уникальны, с удивительными свойствами и большим будущим. Так арамидные волокна одной группы (фенилон, номекс, конекс) используются там, где необходимы стойкость к открытому пламени и термическим воздействиям; волокна второй группы (кевлар, терлон) имеют высокую механическую прочность в сочетании с небольшой массой и используется там, где необходима одежда, защищающая от механических воздействий (пуленепробиваемые жилеты и другие подобные изделия).
Широкое распространение получило и другое, разработанное в 1960-е годы фирмой «Дюпон», волокно лайкра (аналог отечественного спандекса, тоже полученное в 1960-е годы). Волокно используется как в чистом виде для таких изделий как купальники, колготки и т.п., так и в смеси с другими волокнами. Смесовые ткани с добавкой лайкры обладают повышенной эластичностью, формоустойчивостью, комфортностью и используются для изготовления спортивной одежды, платьев и т.п.