Строительные и отделочные материалы — Химические волокна Гипс
Раздел: Строительные и отделочные материалы
Из природных полимерных материалов сырьё для производства химических волокон добывают из целлюлозы и некоторых белковых веществ. Волокна, полученные путём химической переработки природных полимерных материалов, принято называть искусственными. К их числу относятся разнообразные по виду и качеству вискозные (штапельное волокно, текстильная нить, кордные волокна), медноаммиачные, ацетатные (диацетатное, триацетатное) и белковые волокна, которым в разных странах даны различные наименования.
Главным источником получения целлюлозы служит древесина хвойных и лиственных пород, в которой (в пересчёте на сухую древесину) содержание целлюлозы достигает 55-60%. Другим более богатым по содержанию целлюлозы источником являются отходы хлопководства. Содержание целлюлозы в них достигает 90 % и более. Однако ресурсы хлопковых отходов сравнительно невелики и не в состоянии обеспечить производство химических волокон из хлопковой целлюлозы. Добывать сырьё для производства химических волокон в последнее время в ряде стран начинают из целлюлозы, выделяемую из тростника и камыша. Для этой цели можно также использовать солому, стебли кукурузы и другие сельскохозяйственные отходы.
Очень важное значение имеет качество целлюлозы, особенно при производстве высокопрочного корда. Обычно целлюлоза в растительных материалах находится не в чистом виде, а в смеси с некоторым количеством других соединений (пентозан, пектиновых веществ и других полисахаридов, лигнина, жиров и восков). Основную долю искусственных волокон в настоящее время производят из древесной целлюлозы. Такую целлюлозу, пригодную для производства химических волокон, получают из древесины путём сульфитной или сульфатной варки, в результате которой нецеллюлозные составные части древесины разрушаются или переводятся в растворимое состояние и удаляются таким образом из целлюлозы.
Итак, сырьё для производства химических волокон производится из древесной целлюлозы. При сульфатной варке древесины действующим началом является соединение сернистой кислоты (сульфиты), которые при повышенной температуре реагируют с примесями, но не разрушают целлюлозу. В последующих после варки процессах целлюлозного производства удаляются нецеллюлозные составные части древесины, очищается и отбеливается целлюлоза.
При выделении из древесины целлюлозы методом сульфатной варки на неё воздействуют варочной щёлочью, содержащей едкий натр и сернистый натрий, которые разрушают нецеллюлозные части древесины, после чего можно выделить чистую целлюлозу. Сульфатным способ назван потому, что при регенерации варочного щелока применяют сульфат натрия (сернокислая соль натрия). Существуют и другие способы выделения целлюлозы из древесины. При всех методах надо заботиться о том, чтобы целлюлоза по возможности была лучше освобождена от примесей и продуктов её деструкции, без чего нельзя получить высококачественных химических волокон.
Сырьё для производства химических волокон добывается не только из древесины. Для получения синтетических волокон также нужны природные источники сырья: каменный уголь, нефть, природный газ, сланцы и другие. Следует, однако, учитывать, что непосредственно из этих и других природных материалов синтетические химические волокна получить нельзя — необходимы промежуточные технологические процессы.
Путём химической переработки, например сухой перегонки, процессов крекинга и т.п., получают ряд химических продуктов, среди которых имеются вещества, необходимые для синтеза волокнообразующих полимеров. Таким способом можно получить бензол, фенол, циклогексан и другие вещества, используемые химиками для синтеза исходных продуктов: капролактама, адипиновой кислоты, гексаметилендиамида и пр. Из последних получают всем известные синтетические волокна — капрон, анид (нейлон 6-6) и другие. Кроме продуктов перегонки нефти и сухой перегонки каменного угля, исходные соединения, т.е. капролактам и другие, можно получить из отходов сельскохозяйственных продуктов — соломы, камыша, дающих фурфурол, а также из природных газов.
В настоящее время ассортимент полиамидных волокон пополняется новыми видами. На основе различных аминокислот созданы новые волокна — энант, пеларгон, ундекан и другие. Это стало возможным благодаря тому, что учёные разработали метод теломеризации этилена. Сырьё для производства химических волокон в этом случае получают из природного газа этилена и четырёххлористого углерода.
Другим классом синтетических волокон, тоже получивших широкое распространение благодаря своим ценным свойствам, являются полиэфиры. Оказалось, что из тех же исходных природных веществ (каменного угля, нефти, природных газов) химики умеют делать множество и таких продуктов, которые пригодны для синтеза лавсана: этиленгликоль, диметилтерефталат. Следует, однако, отметить, что процесс получения, например, диметилтерефталата — исходного сырья для полиэфирных волокон — весьма сложен и осуществляется в несколько приёмов. Таким образом получая сырьё для производства химических волокон из природного дешёвого сырья требуются сложные многостадийные процессы с большим количеством операций, выполняемых на различных предприятиях.
Другим примером многостадийности получения химических волокон может служить производство относительно более молодого поливинилспиртового волокна. Сырьём для его синтеза могут служить каменный уголь, природный газ и нефть. Подвергая каменный уголь сухой перегонке, получают кокс и каменноугольный дёготь. Затем кокс путём электротермического нагрева с известью при температуре более 2000 градусов Цельсия переводят в карбид кальция. Действием воды на карбид кальция получают ацетилен, который при обработке в особых условиях с уксусной кислотой даёт соединение под названием винилацетат. В результате полимеризации и последующего омыления полученного из него формуют химические волокна. Прогресс не стоит на месте и сегодня получают сырьё для производства химических волокон всё из новых и новых материалов.
Какие волокна попадают в стройматериалы
В квартирный ремонт химические волокна приходят не тканью, а строительными материалами. Полиэфирное волокно — основа нетканых утеплителей, наполнителей матрасов и подушек, дренажных и разделительных полотен под стяжку и под ламинат. Вискозное волокно, полученное из природной целлюлозы, встречается в обивках, жидких обоях и армирующих добавках к штукатурным смесям. Полипропиленовое работает в геотекстиле, фильтрующих тканях и нитях стяжки. Полиамидное ставят там, где нужна износостойкость: щётки, технические полотна. Понимание, из какого полимера сделано полотно, помогает заранее предсказать, как оно поведёт себя на стене, под полом и во влажной зоне. Базовую картину происхождения волокон держит обзор про химические волокна, а путь полимера к формованию описан в материале про подготовку волокнообразующих полимеров.
Полиэфир против вискозы: что ведёт себя иначе во влаге
Главная разница между полимером и целлюлозным волокном — в отношении к воде. Полиэфир почти не впитывает влагу: вода держится на поверхности волокон и быстро уходит при проветривании, полотно сохраняет форму и толщину. Вискоза, сделанная из природной целлюлозы, наоборот, охотно набирает воду и разбухает, в мокром виде теряя часть прочности. Поэтому в вентилируемом фасаде и при утеплении стен в квартире полиэфирное полотно стабильнее, а вискозное лучше держать там, где оно закрыто от прямого намокания. Термостабилизация меняет это поведение: прогретое и зафиксированное волокно меньше садится и дольше держит заданную форму — подробнее об этом в тексте про термостабилизацию химических волокон.
Нетканое полотно: где оно работает и где перестаёт
Нетканое полотно — это скреплённые между собой волокна без ткацкого переплетения. Иглопробивной холст работает как упругая подложка, разделяющий слой и выравнивание под ламинат или ковролин. Термоклеевой холст держит кромку изделия и наполнитель матраса. Тонкий полипропиленовый спанбонд закрывают утеплитель снаружи, чтобы тот не продувался и не пачкался. Полотно перестаёт работать, когда его перегружают на сжатие: тонкий холст под тяжёлой стяжкой сминается, теряет толщину, а вместе с ней и тепло. Смотрите на плотность в граммах на квадратный метр и на заявленное сопротивление сжатию, а не только на цену за рулон. Для матраса важна плотность наполнителя: лёгкий холст проминается за пару лет, и спать на таком уже некомфортно.
Что читать на этикетке утеплителя и наполнителя
На упаковке ищут четыре строки: тип волокна, плотность, теплопроводность и группу горючести. Тип волокна говорит, чем полотно наберёт влагу и как поведёт себя на морозе. Плотность — в килограммах на кубический метр для плит и в граммах на квадратный метр для полотен — показывает, держит ли утеплитель форму между лагами или сползёт вниз по стене. Теплопроводность сравнивают только при одном влажностном режиме, иначе цифры с разных упаковок несопоставимы. Группа горючести — то, на что смотрит пожарный инспектор. В плите из минеральной ваты при пожаре выгорает связующее, а полиэфирное волокно плавится задолго до этого; без маркировки разница в поведении при нагреве неочевидна.
Стеклянное и базальтовое волокно: резка, пыль и защита
Стекловата и базальтовое волокно — не полимерные нити, а расплав, вытянутый в тончайшие волокна; принцип «полотно из волокон» здесь тот же. При резке оба материала дают мелкую колкую пыль, которая раздражает кожу, глаза и дыхательные пути. Работают в перчатках, закрытой одежде и респираторе, помещение проветривают, одежду сразу вытряхивают и стирают отдельно от остальной. Стеклянное волокно в стеклообоях под покраску почти не пылит при наклейке, но режут его тем же инструментом и с той же защитой. Граница простая: небольшую нишу или откос можно закрыть самому, а кровельный пирог, вентилируемый фасад или обтяжку всей стены минватой без опыта лучше доверить специалистам — там важны непрерывность слоя и правильная раскладка пароизоляции.
Когда волокно меняет пожарную опасность и когда звать профи
Любое полимерное волокно горюче, и это видно по маркировке группы горючести и дымообразования. Полиэфирное полотно в сухом замкнутом слое оплавляется медленно и держит форму, но в открытой полости под обшивкой поддерживает горение. Минеральные и базальтовые маты сами не горят, однако выгорают связующее и клеевые швы — именно они дают дым. Прежде чем менять утеплитель на горючий холст в лестничной клетке или возле электрощита, сверяются с нормами: они собраны в справке про пожарно-технические характеристики материалов. Когда проект требует огнестойкой отделки или прохода через противопожарную преграду, без профильного специалиста и сертифицированных материалов не обойтись.
Какой наполнитель выбрать для матраса — полиэфир или вискозу?
Для спального места важнее плотность и сопротивление сжатию, чем название волокна. Полиэфирный холст пружинист и не боится влаги, вискозный мягче и приятнее на ощупь, но дольше сохнет.
Боится ли нетканое полотно воду?
Полиэфирное и полипропиленовое почти не набирают влагу и сохнут быстро. Вискозное набирает воду, разбухает и садится, поэтому его держат в сухом закрытом слое.
Опасно ли, когда полиэфир плавится?
Плавление идёт с дымом и запахом, поэтому открытый слой холста недопустим в путях эвакуации и возле щита. Проверяйте группу горючести на маркировке.
Можно ли резать стекловату без респиратора?
Нет. Резка даёт колкую пыль, которая раздражает дыхание и кожу. Работают в респираторе, перчатках и закрытой одежде, помещение проветривают.
Как понять, что утеплитель из холста просядет?
Смотрите на плотность и заявленное сопротивление сжатию. Тонкий лёгкий холст под нагрузкой теряет толщину за несколько сезонов — это заметно по холодному полу или стене.
